JP2010092400A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ加温運転時に圧縮機の温度を高温に維持し、加温能力を向上させた自動販売機を提供する。
【解決手段】機械室３２内に設置した圧縮機１８と圧縮機１８を保護する保護装置３６と放熱ファン２０と室外熱交換器１９とを直線的に配置したことにより、圧縮機１８の保護装置３６の機能を維持しながら、放熱ファン２０により圧縮機１８が冷却されることを防止することができるので、ヒートポンプ加温運転時に圧縮機１８の温度を高温に維持することができ、加温能力を向上した自動販売機を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、缶飲料などの商品を、ヒートポンプ方式により、冷却若しくは加温して販売する自動販売機に関するものである。

従来、この種の自動販売機は、省エネを目的にヒートポンプで加温するシステムが提案されている（特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の自動販売機の冷媒回路図を示すものである。図４に示すように、自動販売機の庫内は３つに分割され、冷却専用庫（以下左室という）、冷却加温庫Ｂ（以下中室という）、冷却加温庫Ｃ（以下右室という）にそれぞれ対応して、後に詳述する利用側ユニット１Ａ（特定利用側ユニット）、利用側ユニット１Ｂ及び利用側ユニット１Ｃが設けられ、各ユニットにはそれぞれ送風機が設けられている。自動販売機の庫外側には、熱源側ユニット２及び送風機２０が設けられている。そして、これら熱源側ユニット２、利用側ユニット１Ａ〜１Ｃにて自動販売機の冷却加温装置が構成される。

次に、冷媒回路について説明する。前記熱源側ユニット２は、圧縮機１８と熱源側熱交換器１９と気液分離器２１などから構成されると共に、前記利用側ユニット１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、前記利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃを有している。そして、熱源側熱交換器１９を圧縮機１８の冷媒吐出管３と冷媒吸込管４とに切換弁５Ａ、５Ｂを分岐接続する一方、熱源側ユニット２と利用側ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃとを接続するユニット間配管６を冷媒吐出管３と分岐接続された高圧ガス管７と、冷媒吸込管４と分岐接続された低圧ガス管８と、液管９とで構成している。

そして、利用側ユニット１Ａの利用側熱交換器１２Ａは、低圧ガス管８と接続されると共に、液管９には電動膨張弁等の冷媒流量制御弁１４を介して接続されている。また、利用側ユニット１Ｂ、１Ｃの利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃは、高圧ガス管７と低圧ガス管８とにそれぞれ切換弁１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂを介して分岐接続され、液管９には電動式膨張弁等の冷媒流量制御弁１５、１６を介して接続されている。

尚、電動式膨張弁等の冷媒流量制御弁１７を液管９に介在させている。また、左室は冷却のみ行うため、利用側ユニット１Ａには利用側ユニット１Ｂ、１Ｃの如き切換弁１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂは設けていないが、切換弁を冷媒吐出管３と冷媒吸込管４とに分岐接続して、加温も可能としても良い。更に、左室を加温専用庫としても良く、その場合には当然に利用側熱交換器１２Ａは高圧ガス管７に接続されることになる。

ここで、従来例の各熱交換器の容量は、利用側熱交換器１２Ｂの容量を１とした場合、利用側熱交換器１２Ｃの容量が２、利用側熱交換器１２Ａの容量が３、熱源側熱交換器１９の容量は６となるように設定されている。

次に、図５は、特許文献１に記載された従来の自動販売機の制御装置の構成図を示すものである図５に示すように、制御装置Ｃは、汎用マイクロコンピュータ２２により構成されており、入力側には商品の選択ボタンと、左室、中室、右室のそれぞれに取り付けられる温度検出手段としての温度センサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが接続されている。また、マイクロコンピュータ２２の出力側には、各切換弁５Ａ、５Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂと、各冷媒流量制御弁１４、１５、１６と、冷媒流量制御弁１７と、圧縮機１８、各送風機、及び各商品搬出装置が接続されている。以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。

まず、左室、中室、右室の全てを冷却庫として商品を冷却する場合について説明する。

前記温度センサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが検出した温度が冷却設定温度以上であった場合、前記マイクロコンピュータ２２は、熱源側熱交換器１９の冷媒吐出管３の切換弁５Ａを開き、冷媒吸込管４の切換弁５Ｂを閉じ、且つ、利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃの高圧ガス管７の切換弁１０Ａ、１１Ａを閉じ、低圧ガス管８の切換弁１０Ｂ、１１Ｂを開く。

これにより、圧縮機１８から吐出された冷媒は、冷媒吐出管３、切換弁５Ａ、熱源側熱交換器１９と順次流れてここで凝縮液化した後、冷媒流量制御弁１７及び液管９を経て、各利用側ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの冷媒流量制御弁１４、１５、１６に分配され、ここで減圧される。

尚、このときマイクロコンピュータ２２は、冷媒流量制御弁１７は全開とすると共に、冷媒流量制御弁１４、１５、１６は温度センサ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの出力に基づいて絞り量が調節される。然る後、各冷媒流量制御弁１４、１５、１６を経た冷媒は、各利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに流入して蒸発気化した後、利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃからは、切換弁１０Ｂ、１１Ｂを経て低圧ガス管８に入り、利用側熱交換器１２Ａからはそのまま低圧ガス管８に入る。そして、低圧ガス管８で合流した冷媒は、冷媒吸込管４、気液分離器２１を順次経て圧縮機１８に吸い込まれる。

このように、この場合には熱源側熱交換器１９は凝縮器として作用し、全利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは蒸発器として作用するので、左室、中室、右室の全てが同時に冷却されることになる。また、前述の如く熱源側熱交換器１９の容量は、全利用側熱交換器１２Ａ〜１２Ｃの容量の総和に略等しくなるので、蒸発器として作用する利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃからの廃熱は、熱源側熱交換器１９にて十分に放散できる。

次に、左室及び中室を冷却する一方、右室は加温する場合について説明する。

例えば前記温度センサ２３Ａ、２３Ｂが検出した温度が冷却設定温度以上である場合、マイクロコンピュータ２２は熱源側熱交換器１９の切換弁５Ａを開くと共に、切換弁５Ｂを閉じ、且つ、冷却する利用側熱交換器１２Ｂの切換弁１０Ａを閉じ、切換弁１０Ｂは開き、且つ、加温する利用側熱交換器１２Ｃの切換弁１１Ａを開き、切換弁１１Ｂは閉じる。

これにより、圧縮機１８から吐出された冷媒の一部は冷媒吐出管３、切換弁３４Ａを順次経て、熱源側熱交換器１９に流れると共に、残りの冷媒は高圧ガス管７を経て、加温する利用側ユニット１Ｃの切換弁１１Ａから利用側熱交換器１２Ｃへと流入する。そして、この利用側熱交換器１２Ｃと熱源側熱交換器１９にて凝縮液化される。これら熱交換器１２Ｃ、１９で凝縮液化された冷媒は、液管９を経て利用側ユニット１Ａ、１Ｂの冷媒流量制御弁１４、１５で減圧された後、それぞれの利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂに流入して蒸発気化する。

尚、マイクロコンピュータ２２は、冷媒流量制御弁１６及び冷媒流量制御弁１７を全開とすると共に、冷媒流量制御弁１４、１５は、温度センサ２３Ａ、２３Ｂの出力に基づいて調節する。

利用側熱交換器１２Ａを経た冷媒は低圧ガス管８に、また、利用側熱交換器１２Ｂを経た冷媒は切換弁１０Ｂを経た後低圧ガス管８に流入して合流し、冷媒吸込管４、気液分離機２１を順次経て圧縮機１８に吸い込まれる。このように、この場合には利用側熱交換器１２Ｃは凝縮器として作用するので、右室は加温され、蒸発器として作用する利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂにて左室及び中室は冷却されることになる。

係る冷却加温同時運転時、利用側ユニット１Ｃの冷媒流量制御弁１６が全開して冷媒圧力損失が生じないようにしているが、液管９内の液冷媒圧力がアンバランスと成らないように、マイクロコンピュータ２２は冷媒流量制御弁１７で圧力調整する。

このように、利用側ユニット１Ｃでは利用側ユニット１Ａ及び１Ｂの冷却時に生じる廃熱を利用して右室の加温を行うことができるため、効率的に熱回収及び利用を行うことができ、効率の良い運転を行うことができる。そのため、電気ヒータだけで加温を行っていた従来の自動販売機と比して、電力消費量を減少させることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

次に、左室を冷却すると共に、中室、右室は加温する場合について説明する。

温度センサ２３Ａが検出した温度が冷却設定温度以上である場合、前記マイクロコンピュータ２２は熱源側熱交換器１９の切換弁５Ａ及び５Ｂを閉じ、且つ、加温する利用側熱交換器１２Ｂの切換弁１０Ａを開き、切換弁１０Ｂを閉じ、利用側熱交換器１２Ｃの切換弁１１Ａを開き、切換弁１１Ｂを閉じる。

これにより、圧縮機１８から吐出された冷媒は冷媒吐出管３、高圧ガス管７を経て加温する各利用側ユニット１Ｂ、１Ｃの各切換弁１０Ａ、１１Ａから各利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃへと流入し、これら利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃで凝縮液化されるようになる。そして、これら利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃで凝縮液化された冷媒は、液管３８を経て利用側ユニット１Ａの冷媒流量制御弁１４で減圧された後、利用側熱交換器１２Ａで蒸発気化される。

尚、マイクロコンピュータ２２は冷媒流量制御弁１５、１６及び冷媒流量制御弁１７を全開とすると共に、冷媒流量制御弁１４は温度センサ２３Ａの出力に基づいて調節する。

利用側熱交換器１２Ａを経た冷媒は低圧ガス管８に流入し、冷媒吸込管４、気液分離器２１を順次経て圧縮機１８に吸い込まれる。このように、この場合には凝縮器として作用する利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃで中室、右室が加温され、蒸発器として作用する利用側熱交換器１２Ａで左室が冷却されるようになる。

以上の如く、利用側ユニット１Ｂ、１Ｃによる加温は、利用側ユニット１Ａの冷却時に生じる廃熱を利用して行われるため、効率的に熱回収及び利用を行うことができ、効率の良い運転を行うことができる。

ここで、従来例における各利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃのそれぞれの容量は、前述の如く利用側熱交換器１２Ａの容量（比率３）＝利用側熱交換器１２Ｂの容量（比率１）＋利用側熱交換器１２Ｃの容量（比率２）とされている。これにより、利用側熱交換器１２Ａが蒸発器として作用する際の廃熱を全て利用して利用側熱交換器１２Ｂ、１２Ｃを加温することができるため、熱源側熱交換器１９を使用して廃熱処理する必要がなくなり、無駄のない熱回収による効率の良い運転を行うことができる。

従って、この場合にも電気ヒータだけで加温を行っていた従来の自動販売機と比して、電力消費量を削減することができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

ここで、外気の熱を利用して冷却加温するこの種のヒートポンプにおいては、圧縮機１８と熱源側熱交換器１９を同一の風路内に設置して放熱ファン２４で同時に熱交換するものが知られている。そして、熱源側熱交換器１９を凝縮器として作用させる場合は、圧縮機１８と熱源側熱交換器１９を同時に空冷できるので都合が良い。

しかしながら、外気温度が低く熱源側熱交換器１９を蒸発器として作用させる場合は、圧縮機１８の温度が低下しすぎて冷媒が圧縮機１８内で凝縮滞留してシステム内の冷媒が不足するなどの問題が生じる。

そこで、図６は、特許文献２に記載された従来の圧縮機断熱部材の構成図を示すものである。図６に示すように、圧縮機１８の温度が低下しすぎないように圧縮機１８をグラスウール等の断熱材２４で囲う構造が提案されている。
特開２００２−２７７１４７号公報 特開平８−１９３５９０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機と熱源側熱交換器が放熱ファンで同時に空冷あるいは熱交換されるため、加温運転時においても圧縮機に風が当たることになり、圧縮機から放熱する分だけ加温能力が低下して効率が低下する。

また、レシプロ型圧縮機などの円筒状でない外形の圧縮機では、断熱材で密着して囲うことが困難である。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、自動販売機の狭い機械室の中で熱源側熱交換器に対して十分な風量を確保しながら、圧縮機からの放熱を抑制して、加温効率を高めることができる自動販売機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の自動販売機は、商品を収納するホット／コールド切換室を有する自動販売機において、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、放熱ファンとを備え、前記圧縮機を保護する保護装置と前記放熱ファンと前記室外熱交換器とを直線的に配置したものである。

これによって、切換室内をホットに設定時、圧縮機の保護装置の機能を維持しながら圧縮機の冷却を抑えることで、加温能力を高めることができるとともに、室外熱交換器には十分な風量を確保することができる。

本発明の自動販売機は、圧縮機からの放熱を抑制し、加温能力を向上させることができる。この結果、ヒートポンプを用いて加温する場合の消費電力量をさらに削減することができる。

請求項１に記載の発明は、商品を収納するホット／コールド切換室を有する自動販売機において、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、放熱ファンとを備え、前記圧縮機を保護する保護装置と前記放熱ファンと前記室外熱交換器とを直線的に配置したものであり、切換室内をホットに設定時、圧縮機の保護装置の機能を維持しながら圧縮機の冷却を抑えることで、加温能力を高めることができるとともに、室外熱交換器には十分な風量を確保することができ、ヒートポンプを用いて加温する場合の消費電力量をさらに削減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記放熱ファンを２個並列に配置し、起動時に保護装置側の放熱ファンのみを起動させるものであり、圧縮機の保護装置の機能を維持しながら、より効率的に圧縮機の冷却を抑えることができる。また、通常運転時は前記放熱ファンを２個同時に運転することで、前記室外熱交換器に対して、十分な風量を確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記圧縮機と前記放熱ファンとの間に前記保護装置側のみに前記放熱ファンの風が当たるよう風路を形成すべくダクトを配置することで、前記放熱ファンは前記圧縮機の前記保護装置側のみを空冷し、前記圧縮機に風が当たらないため、前記圧縮機からの放熱を抑制して、加温能力を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮機と前記放熱ファンと前記室外熱交換器を載置するユニットベースの前記保護装置の下方に通風孔を設けたものであり、前記放熱ファンの風を前記通風孔に導くことで、前記圧縮機への送風を抑え、前記圧縮機からの放熱を抑制して、加温能力を向上させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、冷却加温システムの冷媒として可燃性冷媒を用いたものであり、可燃性冷媒を適用した際の安全性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における自動販売機の冷凍サイクル図である。図２は、本発明の実施の形態１における自動販売機の縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態１における自動販売機の機械室の平面図である。なお、従来と同一の構成作用については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１に示すように、自動販売機の庫内は３つに分割され、冷却専用庫（以下左室という）、冷却加温庫Ｂ（以下中室という）、冷却加温庫Ｃ（以下右室という）にそれぞれ対応して、後に詳述する利用側ユニット１Ａ（特定利用側ユニット）、利用側ユニット１Ｂ及び利用側ユニット１Ｃが設けられ、各ユニットにはそれぞれ送風機が設けられている。自動販売機の庫外側には、熱源側ユニット２及び送風機２０が設けられている。そして、これら熱源側ユニット２、利用側ユニット１Ａ〜１Ｃにて自動販売機の冷却加温装置が構成される。

図２、図３において、自動販売機本体３０は、ホット／コールド切換室３１と機械室３２とから構成されている。ホット／コールド切換室３１の内部には、室内熱交換器３３、室内ファン３４、ヒータ３５が設置されている。機械室３２の内部には、圧縮機１８、圧縮機１８が高温となった際、圧縮機１８内部の絶縁劣化を防止すべく、過熱時に圧縮機１８を停止させる保護装置３６、室外熱交換器１９、放熱ファン２０が設置されている。

図３に示すように、室外熱交換器１９と圧縮機１８の間には放熱ファン２０ａ，２０ｂが圧縮機１８の保護装置３６に対して直線的には位置し、放熱ファン２０ａ，２０ｂは室外熱交換器１９に対して２個並列して設置されている。また。放熱ファン２０ａ，２０ｂと圧縮機１８との間には室外熱交換器１９から見て保護装置３６側が下流となるように放熱ファン２０ａ，２０ｂの風路を形成するようガイド３７が単独、もしくは室外熱交換器１９に取り付けられている。また、ユニットベース３８上の保護装置３６の真下にあたる位置にスリット穴３９が貫通して開けられている。

以上のように構成された自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。

左室及び中室を冷却する一方、右室を加温する場合について説明する。熱源側熱交換器１９の切換弁５Ａを開くと共に、切換弁５Ｂを閉じ、且つ、冷却する利用側熱交換器１２Ｂの切換弁１０Ａを閉じ、切換弁１０Ｂは開き、且つ、加温する利用側熱交換器１２Ｃの切換弁１１Ａを開き、切換弁１１Ｂは閉じる。

これにより、圧縮機１８から吐出された冷媒の一部は冷媒吐出管３、切換弁５Ａを順次経て、熱源側熱交換器１９に流れると共に、残りの冷媒は高圧ガス管７を経て、加温する利用側ユニット１Ｃの切換弁１１Ａから利用側熱交換器１２Ｃへと流入する。そして、この利用側熱交換器１２Ｃと熱源側熱交換器１９にて凝縮液化される。これら熱交換器１２Ｃ、１９で凝縮液化された冷媒は、液管９を経て利用側ユニット１Ａ、１Ｂの冷媒流量制御弁１４、１５で減圧された後、それぞれの室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂに流入して蒸発気化する。

利用側熱交換器１２Ａを経た冷媒は低圧ガス管８に、また、利用側熱交換器１２Ｂを経た冷媒は切換弁１０Ｂを経た後低圧ガス管８に流入して合流し、冷媒吸込管４、気液分離機２１を順次経て圧縮機１８に吸い込まれる。このように、利用側室内熱交換器１２Ｃは凝縮器として作用するので、右室は加温され、蒸発器として作用する利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂにて左室及び中室は冷却されることになる。

また、室内ファン３４は、室内熱交換器３３の熱を、ホット／コールド切換室３１内に循環させて加温するためのものであり、ヒータ３５は、冷凍サイクルの加温能力が低下する低外気温の起動時等に通電される。

放熱ファン２０ａ，２０ｂは、室外熱交換器１９と空気の間で熱交換を行わせる。ガイド３７は放熱ファン２０ａ，２０ｂと圧縮機との間に配置されており、放熱ファン２０ａ，２０ｂの風はガイドを通じて保護装置３６側に流れるので、ガイド３７外に配置された圧縮機１８が空冷されることはなく、圧縮機１８からの放熱を抑制することができる。また、起動時に、放熱ファン２０ａ，２０ｂのうち、保護装置３６に近い側の放熱ファン２０ａにのみ通電することで、保護装置３６を空冷することにより起動特性を安定させることができ、通常運転時は放熱ファン２０ａ，２０ｂをすべて運転させることで室外熱交換器１９に対する風量をかせぐことができる。また、放熱ファン２０ａ，２０ｂの風は保護装置３６の真下に設けられたスリット穴３９に吸い込まれることにより、圧縮機１８方向への風の行き来を阻止することができる。その結果、室内熱交換器３３の凝縮温度が上昇し、負荷が同じであれば、圧縮機１８の運転率を減少させることができ、消費電力量が低減し、省エネが図れる。

図２および図３において、放熱ファン２０ａ，２０ｂを２個配置した構成としているが、室外熱交換器１９の容量と放熱ファン２０ａ，２０ｂの風量との適合性を考慮して、３個以上としてもよい。

以上のように、本実施の形態においては、ガイド３７を放熱ファン２０と圧縮機との間に配置したものであり、放熱ファン２０ａ，２０ｂによる風で圧縮機１８が空冷されることはなく、ヒートポンプ加温時に圧縮機１８からの放熱を抑制して、室内熱交換器３３の凝縮温度を上昇させる。その結果、負荷が同じであれば、圧縮機１８の運転率を減少させることができ、消費電力量が低減し、省エネが図れる。

以上のように、本発明にかかる自動販売機は、ヒートポンプ加温時に圧縮機の温度を高温に維持し、加温能力を向上させることが可能となるので、冷温蔵庫等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における自動販売機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態１における自動販売機の縦断面図 本発明の実施の形態１における自動販売機の機械室の平面図 従来の自動販売機の冷媒回路図 従来の自動販売機の制御装置の構成図 従来の圧縮機断熱部材の構成図

符号の説明

１８ 圧縮機
１９ 室外熱交換器
２０ 放熱ファン
３６ 保護装置
３７ ガイド
３８ ユニットベース
３９ スリット穴

Claims (5)

1. 商品を収納するホット／コールド切換室を有する自動販売機において、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、放熱ファンとを備え、前記圧縮機を保護する保護装置と前記放熱ファンと前記室外熱交換器とを直線的に配置したことを特徴とする自動販売機。
2. 前記放熱ファンを２個並列に配置し、起動時に保護装置側の放熱ファンのみを起動させることを特徴とした請求項１に記載の自動販売機。
3. 前記圧縮機と前記放熱ファンとの間に前記保護装置側のみに前記放熱ファンの風が当たるよう風路を形成すべくダクトを配置したことを特徴とした請求項１または２に記載の自動販売機。
4. 前記圧縮機と前記放熱ファンと前記室外熱交換器を載置するユニットベースの前記保護装置の下方に通風孔を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の自動販売機。
5. 冷却加温システムの冷媒として可燃性冷媒を用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の自動販売機。