JP2010282384A

JP2010282384A - 自動販売機

Info

Publication number: JP2010282384A
Application number: JP2009134654A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Otsubo; 智憲大坪; Hisanori Ishita; 尚紀井下; Tadao Watanabe; 忠男渡辺; Yuji Ishino; 石野　　裕二; Koji Takiguchi; 浩司滝口
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: JP5375342B2

Abstract

【課題】圧縮機への液戻りを抑制し、効率的にヒートポンプ運転を行い、低コストで消費電力の少ない自動販売機を提供する。
【解決手段】圧縮機６１と、凝縮器６２と、第１の細管６３と、分流器６４と、第２の細管７２ａ、７２ｂ、７２ｃと、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃと第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃと、第１の戻り配管７５にて冷却循環回路を構成し、さらに商品収納庫４０ａに配設された加熱熱交換器６６ａを加えた加熱冷却循環回路を構成する自動販売機において、第１の細管６３と第１の戻り配管７５と熱的に離間し、第２の細管７２ａ、７２ｂ、７２ｃと第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃと熱的に結合させたことにより、圧縮機６１への液戻りを抑制し、効率的なヒートポンプ運転を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷媒回路にて冷却または加熱して販売に供する自動販売機に関する。

近年の地球温暖化に対して二酸化炭素の排出量削減が課題となっており、自動販売機も省エネ型が開発されている。その１方式として従来は排熱していた凝縮器の熱を庫内の加熱に利用するヒートポンプ方式の自動販売機が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の自動販売機は、３室全室を冷却する場合には、圧縮機より吐出した冷媒を室外熱交換器にて凝縮させ、３個の並列に接続された膨張弁Ａ，膨張弁Ｂ、膨張弁Ｃにて膨張させ、蒸発器、第２の蒸発器、切替室蒸発器にて蒸発させて各庫内を冷却するものである。また、ホット／コールド室を加温し、かつ、コールド専用室を冷却する場合には、膨張弁Ａを閉止して、圧縮機から吐出された冷媒を切替室凝縮器にて凝縮させてホット／コールド室を加温し、膨張弁Ｂ、膨張弁Ｃにて冷媒を膨張させ、蒸発器、第２の蒸発器にて蒸発させて各コールド専用室を冷却するものである。

特開２００５−２２７８３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷媒回路では、開閉可能な膨張弁を使用するためにコストアップを招来するという問題点がある。コストダウンを目的に膨張弁に細管（キャピラリ）を使用すると、冷却単独運転、ヒートポンプ運転、外気温条件など運転条件の相違によりキャピラリの膨張能力の制御範囲を超えると、一部の蒸発器より蒸発不足により液冷媒が圧縮機に戻り、圧縮機に不具合を生じさせる虞がある。
また、圧縮機へ液冷媒が戻ることを抑制するために、蒸発器からの戻り配管とキャピラリとを熱的に結合することが考えられるが、キャピラリに余分な熱が侵入することになるので、膨張能力が低下する結果、冷却性能が低減して消費電力が増加するという問題が発生する。
本発明は、上記実情に鑑みて、上記の課題を解決して、効率的にヒートポンプ運転を行い、低コストで消費電力の少ない自動販売機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自動販売機は、冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の冷却加熱の設定モードにより選択的に商品収納庫を冷却もしくは加熱する自動販売機であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、庫外に設け冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器の出口に接続され冷媒を膨張させる第１の細管と、該第１の細管より膨張した冷媒を分配する分配器と、該分配器より電磁弁と第２の細管とを直列接続し、庫内に設け並列接続され冷媒を蒸発する複数の蒸発器と、各蒸発器の出口側に接続された第２の戻り配管と、該第２の戻り配管を集合させて前記圧縮機に戻す第１の戻り配管にて冷却循環回路を構成し、前記圧縮機と、前記蒸発器とともに商品収納庫に配設された加熱熱交換器と、前記第１の細管と、前記分配器と、前記第２の細管と、前記蒸発器と、前記第２の戻り配管と、前記第１の戻り配管にて加熱冷却循環回路を構成する自動販売機において、前記第１の細管は前記第１の戻り配管と熱的に離間し、前記第２の細管は前記第２の戻り配管と熱的に結合させたことを特徴とする。

本発明に係る請求項１の自動販売機は、第１の細管は第１の戻り配管と熱的に離間し、第２の細管は第２の戻り配管と熱的に結合させたことにより、第２の戻り配管を通過する液冷媒が第２の細管の熱により蒸発するので、圧縮機への液冷媒を戻すことを抑制するとともに、第１の細管の膨張性能を維持することができるので、効率的にヒートポンプ運転を行い、低コストで消費電力の少ない自動販売機を提供することができる。

本発明の実施例に係る自動販売機を示す斜視図である。図１に示した自動販売機の断面図である。本発明の実施例に係る冷媒回路図である。制御装置のブロック図である。実施例に係る冷却加熱の設定モードＣＣＣの冷媒の流れを示す回路図である。実施例に係る冷却加熱の設定モードＨＣＣの冷媒の流れを示す回路図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動販売機の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図１，２の実施例に係る自動販売機の斜視図、断面図において、自動販売機は、前面が開口した直方状の断熱体として形成された本体キャビネット１０と、その前面に設けられた外扉２０および内扉３０と、本体キャビネット１０の内部を上下2段に底板１１にて区画形成し、上部を例えば２つの断熱仕切板４０ｗによって仕切られた３つの独立した商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、下部に商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却もしくは加熱する冷却／加熱ユニット６０を収納する機械室５０と、外扉２０の内側に配設され、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の温度センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃにより自動販売機の冷却、加熱運転などを制御する制御手段９０と、を有して構成されている。

より詳細に説明すると、外扉２０は、本体キャビネット１０の前面開口を開閉するためのものであり、図には明示していないが、この外扉２０の前面には、販売する商品の見本を展示する商品展示室、販売する商品を選択するための選択ボタン、貨幣を投入するための貨幣投入口、払い出された商品を取り出すための商品取出口２１等々、商品の販売に必要となる構成が配置してある。
内扉３０は、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃの前面を開閉し、内部の商品を保温するものであり、上下２段に分割され内部に断熱体を有する箱型形状の構造体である。上側の内扉３０ａは、一端を外扉２０に枢軸し、他端を外扉２０に係着して、外扉２０の開放と同時に上側の内扉３０ａを開放させて、商品の補充を容易にするものである。下側の内扉３０ｂは、一端を本体キャビネット１０に枢軸し、他端を本体キャビネット１０に不図示の掛金にて掛着して、外扉２０を開放したときには、閉止した状態であり、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の冷却もしくは加熱された空気が流出することを防ぎ、メンテナンス時など必要に応じて開放できるものである。

商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのものであり、その収納庫の容量は商品収納庫４０ｃ、４０ａ、４０ｂの順番に大きな態様で配分されている。本実施例は、商品収納庫４０ａを冷却加熱兼用とし商品収納庫４０ｂ、４０ｃを冷却専用としている。その商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃには、それぞれ、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納し、販売信号により1個ずつ商品を排出するための商品搬出機構を備えた商品収納ラックＲ、排出された商品Ｓを内扉３０ｂに取設された搬出扉３１を介して外扉の販売口２１へ搬出する商品搬出シュート４２を有している。
冷却／加熱ユニット６０は、冷却加熱の設定モードに応じて、各庫内に冷却または加熱された空気を循環させて商品収納ラックＲ内の商品Ｓを冷却または加熱するものであり、冷熱部と加熱冷熱部と加熱部とを有している。冷熱部は、機械室５０内に圧縮機６１、３方電磁弁６８、凝縮器６２、内部熱交換器６７、第１のキャピラリ（細管）６３、分流器６４、第１の戻り配管７５、アキュムレータ６９を配設し、各庫内収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃ内に蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃを配設し、機械室５０と各庫内収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃを跨いで第２のキャピラリ（細管）７２ａ，７２ｂ，７２ｃ、第２の戻り配管７３ａ，７３ｂ，７３ｃを配設し、冷媒配管にて連結して構成されている。加熱冷熱部は、冷熱部に加えて、機械室５０内に庫外熱交換器７６を配設し、庫内収納庫４０ａ内に加熱熱交換器６６ａを配設し、冷媒配管にて連結して構成されている。加熱部は庫内収納庫４０ａ、４０ｂ内に取設された加熱ヒータ８０ａ、８０ｂにて構成されている。

凝縮器６２の後部にはファン６２ｆが取設され、ファン６２ｆは機械室５０の前面開口部より空気を吸入し、凝縮器６２による凝縮熱を吸入するとともに、圧縮機６１の排熱を吸収して、機械室５０の背面開口部へ排気するためのものである。
内部熱交換器６７は、高温側配管６７ａと低温側配管６７ｂとを熱的に接続して、その周囲を断熱材で覆ったものであり、凝縮器６２からの高熱と蒸発器からの冷熱を熱交換させて冷却効率を向上させるためのものである。
蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却するためのものであり、各収納庫の下部に取設されている。また、加熱熱交換器６６ａは、蒸発器６５ａの後に取設され、商品収納庫４０ａを加熱するためのものである。蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、加熱熱交換器６６ａは、各商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃにおいて、風胴６７で囲繞され、その後方にファン６５ｆが取設され、その後方にダクト６７ｄが取設されている。商品収納庫内の冷却と加熱は、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、加熱熱交換器６６ａにより冷却もしくは加熱された空気を商品収納庫内の商品Ｓに送風し、図２中の矢印で示すようにダクト６７ｄより回収することで行われる。

蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、いわゆるフィン・アンド・チューブ型の熱交換器であり、熱交換器の冷却の容量は、主に熱交換器のチューブ（配管）の長さ（本数）により決められる。蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃの容量は、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃの容積に略比例して構成されており、収納庫容積の一番小さい商品収納庫４０ｂに取設されている蒸発器６５ｂの容量が一番小さく、蒸発器６５ａ、６５ｃは同じ容量のものが使用されている。
第１のキャピラリ６３は、冷媒が膨張させるためのものであり、内径0.7ｍｍ長さ3.5ｍの銅製の細管で構成されている。第１のキャピラリ６３は、膨張弁でもよい。
第２のキャピラリ７２ａ、７２ｂ、７２ｃは、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに流れる冷媒量を調整するためのものであり、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃの流体抵抗（熱交換器の容量）に反比例させて、それぞれ配管経路、すなわち、第２のキャピラリ７２ａと蒸発器６５ａ，第２のキャピラリ７２ｂと蒸発器６５ｂ，第２のキャピラリ７２ｃと蒸発器６５ｃの流体抵抗が略同一になるように取設されてある。具体的には、第２のキャピラリ７２ａ、７２ｂ、７２ｃは、第１のキャピラリ６３よりの抵抗の大きな細管で形成され、第２のキャピラリ７２ａ、７２ｃは、内径0.8ｍｍ長さ２ｍの銅製の細管であり、流体抵抗が大きい第２のキャピラリ７２ｂは内径0.8ｍｍ長さ３ｍの銅製の細管である。

第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃの出口側より接続された配管で、底板１１を跨いで機械室５０内に配設され、結合して第１の戻り配管７５に接続している。また、第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、それぞれ第２のキャピラリ７２ａ、７２ｂ、７２ｃと熱的に接続してあり、その周囲は断熱材７４で覆われている。
第１の戻り配管７５は、第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃを集合した配管と内部熱交換器６７内冷熱側配管６７ｂとの繋ぐ配管であり、第１のキャピラリ６３とは、熱的に離間して配設されている。
３方電磁弁６８は、冷却単独運転とヒートポンプ運転の冷媒順路を切替えるためのもので、圧縮機６１から凝縮器６２側に冷媒が流れる通路と圧縮機６１から加熱熱交換器６６ａに冷媒が流れる通路とを切替える。

庫外熱交換器７６は、ヒートポンプ運転時に使用され、加熱熱交換器６５ａにて凝縮された冷媒をさらに凝縮させ、第１のキャピラリ６３への入口温度を低下させて冷媒回路の効率を向上させるためのものである。庫外熱交換器７６は、凝縮器６２の後方に配設され、ファン６２ｆにより凝縮熱を外部へ排気する。
アキュムレータ６９は、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃから蒸発された冷媒を流入し、気液分離させて液冷媒を貯留し、気体冷媒を圧縮機６１に戻すための密閉した容器である。また、アキュムレータ６９は、回路の冷媒循環に余った冷媒を貯留するための容器でもある。
加熱ヒータ８０ａ、８０ｂは、蒸発器６５ａ、６５ｂの前方に取設され、冷却加熱同時運転で冷却側の庫内が適温に冷却されたとき、商品収納庫４０ｂを加熱する運転の場合など、冷媒回路と関係なく単独で庫内を加熱するときに使用される。

冷却／加熱ユニット６０の冷媒回路構成について図３の冷媒回路図を用いて詳述する。冷媒回路構成は、庫内を冷却のみを行う冷却循環回路６０ａと庫内の加熱冷却を同時に行う（ヒートポンプ運転を行う）加熱冷却循環回路６０ｂを有している。
冷却循環回路６０ａは、圧縮機６１、３方電磁弁６８、凝縮器６２、内部熱交換器６７の高熱側配管６７ａ、第１のキャピラリ６３を経由して、分流器６４に接続され、分流器６４より各電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃと、各第２のキャピラリ７２ａ、７２ｂ、７２ｃと、を並列接続され各蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに接続されて、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃの出口側から第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃが接続され、これらを集合して第１の戻り配管７５に接続され、内部熱交換器６７内冷熱側配管６７ｂ、アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る回路である。

一方、加熱冷却循環回路６０ｂは、圧縮機６１から３方電磁弁６８から加熱熱交換器６６ａに接続され、加熱熱交換器６６ａから庫外熱交換器７６、内部熱交換器６７内高熱側配管６７ａ、第１のキャピラリ６３を経由して分流器６４に接続され、分流器６４より並列接続された電磁弁７０ｂ、第２のキャピラリ７２ｂ、蒸発器６５ｂおよび電磁弁７０ｃ、第２のキャピラリ７２ｃ、蒸発器６５ｃに接続されて、蒸発器６５ｂ、６５ｃの出口側から第２の戻り配管７３ｂ、７３ｃが接続され、これらを集合して第１の戻り配管７５に接続され、内部熱交換器６７内冷熱側配管６７ｂ、アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る回路である。
冷媒は、臨界圧力内で使用する冷媒、例えばフロン冷媒で二酸化炭素を使用している。
制御手段９０は、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却加熱の設定モードにより冷却もしくは加熱の制御をするものである。図４に示すように内部にＣＰＵ、メモリを有し、冷却加熱の設定モード設定ＳＷ９１の設定により決まる冷却加熱の設定モードに応じて冷媒回路の電磁弁開閉などの制御を行う。冷却加熱の設定モードは、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃの冷却もしくは加熱の運転をＣ、Ｈで示すものであり、商品収納庫の左側から（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）順に、例えば、すべてが冷却の場合にはＣＣＣモード、左の商品収納庫のみが加熱の場合にはＨＣＣモードなどと記す。また、制御手段９０は、庫内温センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃにより検知した温度により、圧縮機６１、３方電磁弁６８、電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃを制御してサーモサイクル運転により庫内温度を適温に維持する。

かかる構成で冷却加熱の設定モードをＣＣＣモードにすると、制御手段９０は、３方電磁弁６８を凝縮器６２側に冷媒が流れるように切替え、電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃを開成して、冷媒単独運転を行う。このとき、図５の冷媒回路図の太線で示すように冷媒が循環する。同図で示すように圧縮機６１で圧縮された高温冷媒は、凝縮器６２にて凝縮され液冷媒となり、内部熱交換器６７の高熱側配管６７ａを通過して排熱され、第１のキャピラリ６３で膨張して低温の気液二相流となり、分流器６４で３方に分流され、第２のキャピラリ７２ａ、７２ｂ、７２ｃにより3並列の冷媒経路が略同一の流体抵抗であるので、均等に分配された冷媒が蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに流入して蒸発する結果、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃが同程度の速度で冷却される。気体となった冷媒は、第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃを通過して、第２のキャピラリ７２ａ、７２ｂ、７２ｃと熱交換される。このとき第２の戻り配管７３ａ、７３ｂ、７３ｃ内でまだ液状体であった冷媒が蒸発して気体となる。そして、第１の戻り配管７５より、内部熱交換器６７内冷熱側配管６７ｂ、アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る。このとき、第１の戻り配管７５と第１のキャピラリ６３との間で熱交換は行われないので、第１のキャピラリ６３の膨張性能が低下をすることがない。その結果、圧縮機６１への液冷媒戻りが抑制され、所定の冷却性能に維持されるので、消費電力の増加が抑制される。

また、冷却加熱の設定モードを中央の１室を加熱するＣＨＣモードに設定すると、制御手段９０は、３方電磁弁６８を凝縮器６２側に冷媒が流れるように切替え、電磁弁７０ｂ、７０ｃを開成し、電磁弁７０ａを閉止し、ヒータ８０ｂを通電する。このとき、冷媒は、蒸発器６５ｂへの冷媒の流入が阻止された状態となり、それ以外は図５の太線と同様な回路で循環をする。よって、上述の効果を得ることが出来る。
また、冷却加熱の設定モードを左側の１室を加熱するＨＣＣモードに設定すると、制御手段９０は、３方電磁弁６８を加熱熱交換器６６ａ側に冷媒が流れるように切替え、電磁弁７０ｂ、７０ｃを開成し、電磁弁７０ａを閉止して、ヒートポンプ運転を行う。このとき、図６の冷媒回路図の太線で示すように冷媒が循環する。同図で示すように圧縮機６１で圧縮された高温冷媒は、加熱熱交換器６６ａに流入して凝縮され、商品収納庫４０ａを加熱する。加熱熱交換器６６ａで凝縮された高温冷媒は、さらに庫外熱交換器７６で凝縮され、内部熱交換器６７内高熱側配管６７ａで熱交換され、温度を低下させて第１のキャピラリ６３で膨張される。第１のキャピラリ６３で膨張された冷媒は、低温の気液二相流となり、分流器６４で分流され、第２のキャピラリ７２ｂ、７２ｃにより並列の冷媒経路が略同一の流体抵抗であるので、均等に分配された冷媒が蒸発器６５ｂ、６５ｃに流入して蒸発する結果、商品収納庫４０ｂ、４０ｃが同程度の速度で冷却される。気体となった冷媒は、第２の戻り配管７３ｂ、７３ｃを通過して、第２のキャピラリ７２ｂ、７２ｃと熱交換される。このとき第２の戻り配管７３ｂ、７３ｃ内でまだ液状体であった冷媒が蒸発して気体となる。そして、第１の戻り配管７５より、内部熱交換器６７内冷熱側配管６７ｂ、アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る。このとき、第１の戻り配管７５と第１のキャピラリ６３との間で熱交換は行われないので、第１のキャピラリ６３の膨張性能が低下をすることがない。その結果、圧縮機６１への液冷媒戻りが抑制され、所定の冷却性能に維持されるので、消費電力の増加が抑制される。

以上のように、本発明に係る自動販売機は、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷媒回路にて冷却または加熱するのに適している。

１０本体キャビネット
２０外扉
３０内扉
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ商品収納庫
６０冷却／加熱ユニット
６１圧縮機
６２凝縮器
６３第１のキャピラリ（細管）
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ蒸発器
６６ａ加熱熱交換器
６８３方電磁弁
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ電磁弁
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ第２のキャピラリ
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ第２の戻り配管
７５第１の戻り配管
７６庫外熱交換器９０制御装置
９１冷却加熱の設定モード選択ＳＷ

Claims

冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の冷却加熱の設定モードにより選択的に商品収納庫を冷却もしくは加熱する自動販売機であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、庫外に設け冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器の出口に接続され冷媒を膨張させる第１の細管と、該第１の細管より膨張した冷媒を分配する分配器と、該分配器より電磁弁と第２の細管とを直列接続し、庫内に設け並列接続され冷媒を蒸発する複数の蒸発器と、各蒸発器の出口側に接続された第２の戻り配管と、該第２の戻り配管を集合させて前記圧縮機に戻す第１の戻り配管にて冷却循環回路を構成し、
前記圧縮機と、前記蒸発器とともに商品収納庫に配設された加熱熱交換器と、前記第１の細管と、前記分配器と、前記第２の細管と、前記蒸発器と、前記第２の戻り配管と、前記第１の戻り配管にて加熱冷却循環回路を構成する自動販売機において、
前記第１の細管は前記第１の戻り配管と熱的に離間し、前記第２の細管は前記第２の戻り配管と熱的に結合させたことを特徴とする自動販売機。