JP2016118911A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内冷却に要するエネルギーを抑制することのできる自動販売機を提供する。
【解決手段】商品収納庫（断熱庫）１ａ内に配置される商品収納装置４と、複数の商品Ｃを冷却する冷却装置３０と、制御部４０と、背面ダクト６とを有する自動販売機１００であって、冷却装置３０は、圧縮機２１、庫外熱交換器（凝縮器）２２、膨張機構２３、及び商品収納庫１ａ内の下部に設けられ冷媒を蒸発させ周囲空気を冷却する庫内熱交換器（蒸発器）１１を有し、商品収納庫１ａ内の空気を冷却すると共に背面ダクト６を介して循環させることによって複数の商品Ｃを冷却し、膨張機構２３は、冷媒流路の開度を調整可能な電子膨張弁２３ａを有し、制御部４０は、部分冷却運転と全体冷却運転とのいずれの場合も、商品収納庫１ａ内の温度と蒸発器の冷媒蒸発温度Ｔ３との温度差ΔＴが所定範囲内になるように電子膨張弁２３ａの開度Ｓを制御する開度制御を実行する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、商品を冷却して販売する自動販売機に関する。

商品を冷却して販売する自動販売機の一例として、特許文献１に開示された飲料自動販売機や特許文献２に開示された凍結飲料自動販売機が知られている。
特許文献１に開示された飲料自動販売機の内部には、断熱庫が形成されており、この断熱庫内の上部には、複数の商品を上下方向に並べて収納すると共に最下部に位置する商品から順次搬出する商品収納装置が設けられている。この商品収納装置の下方には、この断熱庫内の空気を冷却する冷却装置が設けられている。この冷却装置は、圧縮機、凝縮器、蒸発器、及び蒸発器用のファンを備えている。蒸発器用のファンを駆動させると、蒸発器により生成された蒸発器周囲の冷気を含む断熱庫内の空気は背面ダクトを介して循環される。これにより、断熱庫内の空気が冷却される。冷却装置は、断熱庫内の空気を冷却することによって、断熱庫内の複数の商品を冷却している。
また、特許文献２に開示された凍結飲料自動販売機は、ペットボトルなどの容器に入った飲料（以下「容器入り飲料」という）を冷却して販売する。この凍結飲料自動販売機の内部には、凍結飲料庫が形成されている。この凍結飲料庫は、容器入り飲料が凍結可能な設定温度に保たれるようになっている。そして、前記凍結飲料自動販売機は、商品選択ボタンが押されることにより、対応する前記容器入り飲料を順次搬出して販売するように構成されている。
これらの従来の自動販売機において、冷却装置の凝縮器により凝縮された冷媒の圧力を減圧させる膨張機構としては、一般的にキャピラリーチューブが用いられている。

特開２００３−１７３４６５号公報 特開２００６−４８３２５号公報

ところで、この種の自動販売機においては、庫内冷却に要するエネルギーの抑制を図ることが一般的に望まれている上、商品収納装置内の下部側の商品を冷却するための部分冷却運転と、商品収納装置内の商品全体を冷却するための全体冷却運転を実行する場合がある。また、特許文献２に記載された凍結飲料自動販売機は、特許文献１等に記載された従来の一般的な飲料自動販売機が有する庫室よりも庫内設定温度の低い庫室（前記凍結飲料庫）を有しており、従来の一般的な飲料自動販売機に比べて、その庫内冷却に要するエネルギー（消費電力量）が増加する。このため、前記凍結飲料自動販売機では、前記庫内冷却に要するエネルギーを抑制することが特に望まれている。

ここで、例えば、特許文献１や特許文献２等に記載された従来の自動販売機の庫内への商品装填の際、庫内温度は外気流入により上昇する。この庫内温度が上昇した後の庫内の空気を冷却するとき、庫内の商品周囲の空気の実温度と、蒸発器の周囲に生成される冷気の温度（冷気温度）との差、言い換えると、庫内の商品周囲の空気の実温度と蒸発器の冷媒蒸発温度との温度差が大きくなる。この温度差の増加は、特に、前記凍結飲料自動販売機において発生する可能性が高い。冷却装置において、庫内の実温度が同じであるとすると、前記温度差が大きくなるにつれ庫内の商品周囲の空気の温度は低下し易くなる。しかし、前記温度差が過大であると、エネルギーのロスが多くなる。その結果、前記温度差が過大な状態で、冷却装置を運転することは、庫内冷却に要するエネルギーの抑制を図る上では好ましくない。

しかし、この種の自動販売機においては、一般的に膨張器としてはキャピラリーチューブが用いられており、前記部分冷却運転及び全体冷却運転のいずれにおいても蒸発器における冷媒蒸発温度を変更することができない。したがって、前記温度差が過大な状態で冷却装置を運転せざるを得ないこととなるため、エネルギー抑制のための工夫が求められている。

そこで、本発明は、庫内の商品周囲の空気の実温度と蒸発器の冷媒蒸発温度との温度差が大きくなる可能性のある状況下においても、その庫内の全体及び部分的な冷却に要するエネルギーを抑制することのできる自動販売機を提供することを目的とする。

本発明に係る自動販売機の一側面によると、断熱庫内に配置され複数の商品を上下方向に並べて収納すると共に最下部に位置する商品から順次搬出する商品収納装置と、前記複数の商品を冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御する制御部と、前記断熱庫内の背面側に配設されて前記断熱庫の高さ方向に延びる背面ダクトとを有する自動販売機であって、前記冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮された冷媒を膨張させる膨張機構、及び前記断熱庫内の下部に設けられ冷媒を蒸発させ周囲空気を冷却する蒸発器を有し、前記断熱庫内の空気を冷却すると共に前記背面ダクトを介して循環させることによって前記複数の商品を冷却し、前記膨張機構は、冷媒流路の開度を調整可能な電子膨張弁を有し、前記制御部は、前記冷却装置を駆動して前記複数の商品のうちの下部側商品を冷却するための部分冷却運転と、前記複数の商品全体を冷却するための全体冷却運転とのいずれの場合も、前記断熱庫内の温度と前記蒸発器の冷媒蒸発温度との温度差が所定範囲内になるように前記電子膨張弁の開度を制御する、構成とした。

本発明に係る自動販売機は、冷却装置における冷媒の膨張機構は冷媒流路の開度を調整可能な電子膨張弁を有し、部分冷却運転と全体冷却運転のいずれの場合も、この電子膨張弁の開度は、制御部により、断熱庫内の温度と蒸発器の冷媒蒸発温度との温度差が所定範囲内になるように制御される。このため、断熱庫内の商品周囲の空気の実温度と蒸発器の冷媒蒸発温度の温度差を所定範囲内になるようにして、部分冷却運転と全体冷却運転を実行することができる。したがって、例えば、上昇した庫内温度に応じて電子膨張弁の開度を調節して冷媒蒸発温度を上昇させることにより、部分冷却運転と全体冷却運転のいずれの場合も、前記温度差を所定範囲内に収めることができる。

これにより、断熱庫内の商品周囲の空気の実温度と蒸発器の冷媒蒸発温度との温度差が大きくなる可能性のある状況下であっても、その庫内の全体及び部分的な冷却に要するエネルギーを抑制することすることができる。

本発明の一実施形態における自動販売機を示す斜視図である。 図１に示す自動販売機の垂直断面図である。 図１に示す自動販売機の部分冷却運転時における空気の循環状況を説明するための概念図である。 図１に示す自動販売機の制御部による開度制御の制御フロー図である。 図１に示す自動販売機の全体冷却運転時における空気の循環状況を説明するための概念図である。 図１に示す自動販売機の変形例（変形例１）を示す垂直断面図である。 図１に示す自動販売機の別の変形例(変形例２)を示す垂直断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態における自動販売機の外観図を示す。図２は、自動販売機の垂直断面を示す。
なお、以下では、自動販売機について、前後・左右・上下を、図１に示すように便宜上規定して、説明する。

本実施形態による自動販売機１００は、商品として容器入り飲料（ここではペットボトルに入った飲料）Ｃを冷却して販売可能に構成され、前面を開口した自動販売機本体１と、自動販売機本体１の前面を開閉する外扉２と、後述する商品収納庫１ａの前面を開閉する内扉３とを備えて構成される。

前記自動販売機本体１は、容器入り飲料Ｃを収納するための商品収納庫１ａと、各種機器を収容する機械室１ｂとに区分されている。機械室１ｂは商品収納庫１ａの下方に位置する。自動販売機本体１は、前面が開口され、商品収納庫１ａを囲む断熱壁１ｃを有して形成されている。なお、本実施形態において、上記各商品収納庫１ａが本発明に係る「断熱庫」に相当する。

前記各商品収納庫１ａは、前面が開口され、上面側、背面側、底面側及び左右両側面側が断熱壁１ｃによって囲まれた断熱構造を有して形成されている。この商品収納庫１ａ内には、前後方向に複数（ここでは五つ）の商品収納コラムを有した商品収納装置４が配設されている。商品収納装置４の下方には、商品シュータ５が設けられている。また、図３に示すように、商品収納庫１ａの下部には、容器入り飲料Ｃを冷却するための後述する冷却装置３０の冷却ユニット１０等が設けられている。そして、商品収納庫１ａ内の背面側には背面ダクト６が設けられている。なお、商品収納装置４、商品シュータ５、背面ダクト６及び冷却装置３０については、後に詳述する。

前記外扉２は、自動販売機本体１の前面を開閉する扉であり、前面に商品サンプル室２ａ、商品選択ボタン２ｂ、硬貨投入口２ｃ、紙幣投入口２ｄ、硬貨返却口２ｅ、及び商品取出口２ｆ等を備え、その幅方向一端側が取付板２ｇを介して自動販売機本体１に回動自在に支持されている。

前記内扉３は、自動販売機本体１内の商品収納庫１ａの前面を開閉する扉であり、断熱材を内部に備えて形成された扉である。この断熱性の内扉３の下部には、商品収納庫１ａと商品受部２ｆとを連通する商品搬出口３ａが幅方向（左右方向）に複数（図では２つ）開設されている。商品選択ボタン２ｂの押下等による販売操作が行われると、商品選択ボタン２ｂに対応する容器入り飲料Ｃを収容しているいずれかの商品収納コラムの最下部から容器入り飲料Ｃが、下方に落下する。その後、容器入り飲料Ｃは、商品シュータ５の斜面に沿って転動し、商品搬出口３ａに取付けられた内扉側フラップを押し開いて、商品取出口２ｆ内に払出されるようになっている。

前記商品収納装置４は、商品収納庫１ａ内に配置され、商品収納コラムに同種の複数の容器入り飲料Ｃを上下方向に並べて収納すると共に最下部に位置する容器入り飲料Ｃから順次搬出可能に構成されている。商品収納装置４は、いわゆるサーペンタイン式の機構を有して形成されている。商品収納装置４では、上端側の商品投入口から投入された容器入り飲料Ｃを、蛇行状の商品通路内に上下方向に積み重ねて収納する。そして、商品収納装置４の下端側に設けられた商品搬出機構によって、最下端に位置する容器入り飲料Ｃから順に１つずつ商品シュータ５側に落下搬出される。

前記商品シュータ５は、商品収納装置４の下方に設けられ、多数の通気孔を有する平板状の部材であり、自動販売機１の前面側に向かって下降するように傾斜して配設されている。

前記背面ダクト６は、商品収納庫１ａ内の背面側に配設されて商品収納庫１ａの高さ方向に延びて設けられているものであり、冷却装置３０の後述する庫内送風ファン１２により送風された空気が流通する。
背面ダクト６は、具体的には、商品収納庫１ａの内底部近傍から天井部近傍まで延在しており、商品収納庫１ａ内の上部にて開口する上部開口部７と、商品収納庫１ａ内の下部にて開口する下部開口部８と、上部開口部７と下部開口部８との間にて開口する中間開口部９とを有する。
本実施形態において、上部開口部７は、商品収納装置４内の最上部に収容された容器入り飲料Ｃの上方に位置するように形成され、下部開口部８は、商品シュータ５の下方に位置するように形成され、中間開口部９は、商品収納装置４の中間高さ位置に位置するように形成されている。

前記冷却装置３０は、複数の容器入り飲料Ｃを冷却するものであり、冷却ユニット１０とコンデンシングユニット２０とを有し、商品収納庫１ａ内の空気を冷却すると共に背面ダクト６を介して循環させることによって複数の容器入り飲料Ｃを冷却可能に構成されている。冷却ユニット１０とコンデンシングユニット２０とは、冷媒配管Ｌを介して接続され、冷媒を循環させることによって商品収納庫１ａ内を冷却可能な冷却装置３０を構成している。

前記冷却ユニット１０は、商品収納庫１ａ内の下部、具体的には、商品シュータ５の下方に設けられており、庫内熱交換器（蒸発器）１１及び庫内送風ファン１２を有する。
前記庫内熱交換器１１は、冷媒を蒸発させ周囲空気を冷却するものであり、背面ダクト６の下部開口部８の近傍に配設されている。
前記庫内送風ファン１２は、庫内熱交換器１１の近傍に配設され、断熱庫内の空気を循環させるものであり、正逆転可能なファンが採用されている。なお、ここでは、庫内熱交換器１１が背面ダクト６の下部開口部８と庫内送風ファン１２との間に配置されているが、背面ダクト６の下部開口部８と庫内熱交換器１１との間に庫内送風ファン１２が配置されてもよい。また、庫内熱交換器１１及び／又は庫内送風ファン１２が背面ダクト６内に配置されてもよい。

前記コンデンシングユニット２０は、機械室１ｂ内に設けられており、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮された冷媒を凝縮する庫外熱交換器（凝縮器）２２と、凝縮された冷媒を膨張させる膨張機構２３とを有する。庫内熱交換器１１、圧縮機２１、庫外熱交換器２２、及び膨張機構２３は、冷媒を循環させる冷媒配管Ｌによって接続され、庫外熱交換器２２の近傍には、庫外送風ファン２４が配設されている。
本実施形態において、前記膨張機構２３は、電子膨張弁２３ａと、キャピラリーチューブ２３ｂを有して構成されている。
前記電子膨張弁２３ａは、冷媒流路の開度を調整可能に構成されている。電子膨張弁２３ａの開度Ｓを大きくする（開く）と、庫内熱交換器１１における冷媒蒸発温度Ｔ３は上がり、電子膨張弁２３ａの開度を小さくする（絞る）と、前記冷媒蒸発温度Ｔ３は下がる。なお、本実施形態において、電子膨張弁２３ａは、開度Ｓの上下限値（最大開度Ｓmax及び最小開度Ｓmin）を有する。

冷却装置３０は、庫内送風ファン１２によって商品収納庫１ａ内の空気を背面ダクト６を介して循環させると共に、前記冷媒を圧縮機２１、庫外熱交換器２２、膨張機構２３、及び庫内熱交換器１１に循環させる。商品収納庫１ａ内の空気は、庫内熱交換器１１の周囲を通過する際に前記冷媒と熱交換して冷却され、これにより、商品収納庫１ａ内、ひいては、各商品収納装置４内に収納された多数の容器入り飲料Ｃが冷却される。なお、本実施形態において、庫内熱交換器１１が本発明の「蒸発器」に相当し、庫内送風ファン１２が本発明の「循環ファン」に相当し、庫外熱交換器２２が本発明の「凝縮器」に相当する。

また、商品収納庫１ａ内には、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が設けられている。
前記温度センサＳ１は、商品収納庫１ａ内の下部空間の温度（下部空間温度Ｔ１）を検出するためセンサであり、例えば、商品収納装置４の下部近傍、具体的には、商品収納装置４の底部に設けられている。なお、温度センサＳ１は、商品収納庫１ａ内の下部空間の温度、例えば、商品収納装置４に収納された最下部の容器入り飲料Ｃの近傍の温度を検出できればよく、その設置位置は商品収納装置４の底部に限らない。
前記温度センサＳ２は、商品収納庫１ａ内の上部空間の温度（上部空間温度Ｔ２）を検出するためのセンサであり、ここでは、例えば、背面ダクト６内、具体的には、背面ダクト６の上部開口部７の近傍に設けられている。温度センサＳ２は、商品収納庫１ａ内の上部空間の温度、例えば、商品収納装置４に収納された最上部の容器入り飲料Ｃの近傍の温度を検出できればよく、その設置位置は背面ダクト６内の上部開口部７の近傍に限らない。
前記温度センサＳ３は、庫内熱交換器１１の冷媒蒸発温度Ｔ３を検出するためのセンサであり、例えば、庫内熱交換器１１の冷媒入口側の冷媒温度を検出可能に設けられている。
なお、本実施形態において、温度センサＳ１が本発明の「第１温度検出部」に相当し、温度センサＳ２が本発明の「第２温度検出部」に相当し、温度センサＳ３が本発明の「第３温度検出部」に相当する。

ここで、冷却装置３０の動作は、制御部４０によって制御される。この制御部４０は、例えば、外扉２内の適宜箇所に設けられている。本実施形態において、商品収納庫１ａは、その内部が冷却装置３０によって冷却されて商品収納装置４内に収容された容器入り飲料Ｃを過冷却状態に冷却する過冷却室として機能するように構成されている。そのため、制御部４０は、商品収納庫１ａ内の温度が容器入り飲料Ｃを過冷却状態に冷却し保持可能な設定温度ＴＳに保持されるように、冷却装置３０の動作を制御する。ここで、前記設定温度ＴＳは、容器入り飲料Ｃの凝固点以下の温度であり、例えば、−５℃前後（−２〜−８℃程度）とすることができる。

ところで、例えば、商品収納装置４内への商品装填の際、商品収納庫１ａ内の温度は外気流入により上昇する。この商品収納庫１ａ内の温度が上昇した後、商品収納庫１ａ内の温度を設定温度ＴＳまで冷却させるプルダウン運転を行う。このプルダウン運転等においては、商品収納庫１ａ内の商品周囲の空気の実温度と、庫内熱交換器１１の周囲に生成される冷気の温度（冷気温度）との差、言い換えると、商品収納庫１ａ内の商品周囲の空気の実温度と冷媒蒸発温度Ｔ３との温度差ΔＴが過大になる可能性がある。したがって、この温度差ΔＴを可能な限り適切に制御して、庫内冷却に要するエネルギーの抑制を図る必要がある。
そこで、制御部４０は、以下のようにして冷却装置３０の動作を制御するようにしている。

制御部４０は、商品収納庫１ａ内の温度と蒸発器６ｄの冷媒蒸発温度Ｔ３との温度差ΔＴが所定範囲（例えば８〜１３℃程度）内になるように電子膨張弁２３ａの開度を制御する開度制御を実行するように構成されている。
この開度制御に関し、制御部４０には、温度差ΔＴの目標値ΔＴｓの値が予め設定されていると共に、冷媒蒸発温度Ｔ３に応じた開度Ｓの対応関係が予めデータテーブルや演算式等により設定されている。したがって、商品収納庫１ａ内の実温度が分かれば、制御部４０は、その実温度からΔＴｓを差し引くことで、最適な冷媒蒸発温度Ｔ３を演算することができると共に、その演算して得られたＴ３に対応する開度Ｓを決定することができる。例えば、目標値ΔＴｓを１０℃とし、商品収納庫１ａ内の実温度が５℃の場合、制御部４０は、冷媒蒸発温度Ｔ３が−５℃（＝実温度５℃−ΔＴｓ）となる開度Ｓを決定して、決定した開度Ｓとなるように電子膨張弁２３ａに制御信号を出力する。冷媒蒸発温度Ｔ３の実温度は、温度センサＳ３により検出される。この検出値は、上述の開度Ｓを決定するために検出されるものではなく、単に、開度Ｓを変更後に、実際に冷媒蒸発温度Ｔ３が変更後の開度Ｓに対応する温度になっているかを確認するために検出されるものである。
また、前記開度制御において、変更前の開度Ｓより変更後の開度Ｓの方が大きければ、電子膨張弁２３ａにより冷媒流路の開度を開くことになり、変更前の開度Ｓより変更後の開度Ｓの方が小さければ、電子膨張弁２３ａにより冷媒流路の開度を絞ることになる。したがって、商品収納庫内の実温度が同じであっても、現在の冷媒流路の開度を絞るのか開くのかは、変更前の開度Ｓと変更後の開度Ｓとの大小関係によって決まる。
なお、冷媒蒸発温度Ｔ３が、電子膨張弁２３ａの最大開度Ｓmaxに応じて定まる冷媒蒸発温度の上限温度（冷媒上限温度、例えば５℃程度）Ｔ３Ｈと電子膨張弁２３ａの最小開度Ｓminに応じて定まる冷媒蒸発温度の下限温度（冷媒下限温度、例えば−２０℃程度）Ｔ３Ｌを上下限値とする冷媒蒸発温度の調整許容範囲を超える場合は、開度を最大又は最小に制御する。つまり、温度差ΔＴの目標値ΔＴｓを１０℃、冷媒上限温度Ｔ３Ｈを５℃、冷媒下限温度Ｔ３Ｌを−２０℃の場合を一例として説明すると、商品収納庫１ａ内の実温度が１５℃（＝Ｔ３Ｈ＋ΔＴｓ）以上若しくは−１０℃（＝Ｔ３Ｌ＋ΔＴｓ）以下の場合は、開度を最大又は最小に制御する。例えば、実温度≧Ｔ３Ｈ＋ΔＴｓの場合、開度Ｓを最大開度Ｓmaxにし、Ｔ３Ｌ＋ΔＴｓ≧実温度の場合、開度Ｓを最小開度Ｓminにする。

また、制御部４０は、冷却装置３０を駆動して商品収納装置４内に収納された複数の容器入り飲料Ｃのうちの下部側の容器入り飲料Ｃを冷却する部分冷却運転と、冷却装置３０を駆動して商品収納装置４内に収納されたすべての容器入り飲料Ｃを冷却する全体冷却運転とを選択的に切替え、部分冷却運転と全体冷却運転のいずれの運転の場合も、前記開度制御を実行するように構成されている。
そして、制御部４０は、前記部分冷却運転と前記全体冷却運転とで庫内送風ファン１２の回転方向を逆転させるように構成されている。制御部４０は、例えば、前記部分冷却運転を実行する場合、庫内送風ファン１２を正転駆動させて、前記全体冷却運転を実行する場合は、庫内送風ファン１２を逆転駆動させる。

例えば、自動販売機１００が、一日当たりの商品販売本数が少ない場所に設置される場合は、前記部分冷却運転を行い、次回の販売動作時に排出され得る複数本の商品だけを適温に冷却し、商品販売本数の多い場所に設置される場合は、販売機会の喪失を抑制すべく、全体冷却運転を実行可能であることが求められる場合がある。また、電力需要の低い季節等においては、消費電力量を抑制すべく、部分冷却運転を実行し、夏季等における電力需要の高い時間帯（昼間等）においては、その時間帯での消費電力量を抑制すべく、電力需要の低い夜間に前記全体冷却運転を実行し、昼間等においては冷却装置３０の駆動を停止させる保冷運転を実行可能であることが求められる場合もある。
以下では、前記部分冷却運転を実行する場合と、前記全体冷却運転を実行する場合とに分けてそれぞれ詳述する。

まず、前記部分冷却運転について説明する。
例えば、前記プルダウン運転中に、前記部分冷却運転を実行する場合、制御部４０は、庫内送風ファン１２を駆動すると共に、圧縮機２１及び庫外送風ファン２４を作動させる。すると、商品収納庫１ａ内の空気は、図３に示すように、中間開口部９から背面ダクト６内に流入し、背面ダクト６内を下向きに通過して下部開口部８から流出し、その後、再び中間開口部９から背面ダクト６内に流入するように流れて商品収納庫１ａ内を循環する。この場合、下部開口部８から流出した空気は、庫内熱交換器１１によって冷却され、その後、商品シュータ５の通気孔を経由し、商品収納装置４内に収納された容器入り飲料Ｃの間を下方から上方に向かって通過して再び中間開口部９に向かう。これにより、商品収納庫１ａ内の下部空間が冷却されると共に、各商品収納装置４内に収納された下部側の複数（例えば１０〜１５個）の容器入り飲料Ｃが冷却される。

具体的には、本実施形態において、制御部４０は、前記プルダウン運転中に、部分冷却運転の実行するとき、前記温度差ΔＴとして温度センサＳ１による検出温度（下部空間温度Ｔ１）と冷媒蒸発温度Ｔ３との差を用いる。
図４は、この制御部４０による前記開度制御の一例を説明するための制御フロー図を示す。以下に、前記開度制御について、図４を参照して詳述する。
なお、商品収納庫１ａ内の温度は、外気流入により上昇しており、その後、プルダウン運転として部分冷却運転を実行するものとし、設定温度ＴＳは−５℃、温度差ΔＴの目標値ΔＴｓは１０℃、前記冷媒上限温度Ｔ３Ｈは５℃、前記冷媒下限温度Ｔ３Ｌは−２０℃であるものとして説明する。

まず、制御部４０は、温度センサＳ１から下部空間温度Ｔ１を取得する。制御部４０は、各温度センサＳ１から出力される信号を適宜時間間隔でサンプリングしている。
ＳＴＥＰ１では、制御部４０は、下部空間温度Ｔ１が設定温度ＴＳより大きいか否かを判定する。制御部４０は、Ｔ１＞ＴＳと判定した場合（ＳＴＥＰ１：ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ２に進む。

ＳＴＥＰ２では、例えば、圧縮機２１、庫内送風ファン１１、及び庫外送風ファン２４を駆動（ＯＮ）させる。なお、ＳＴＥＰ１において、Ｔ１≦ＴＳと判定した場合（ＳＴＥＰ１：ＮＯ）は、Ｔ１＞ＴＳとなるまで、待機する。

ＳＴＥＰ３では、制御部４０は、下部空間温度Ｔ１が冷媒上限温度Ｔ３Ｈに温度差ΔＴの目標値ΔＴｓを加えて得た値（以下において、上限空気温度という）ＴＨより小さいか否かを判定する。制御部４０は、Ｔ１＜ＴＨと判定した場合（ＳＴＥＰ３：ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ３に進む。制御部４０は、Ｔ１≧ＴＨと判定した場合（ＳＴＥＰ３：ＮＯ）、電子制御弁２３ａの開度Ｓが最大開度Ｓmaxになるように、開度調整信号を電子制御弁２３ａに出力する（ＳＴＥＰ３ａ）。電子制御弁２３ａは、ＳＴＥＰ３でＹＥＳと判定されるまで、開度Ｓを最大開度Ｓmaxに維持する。制御弁４０は、Ｔ１＜ＴＨと判定した場合（ＳＴＥＰ３：ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ４に進む。

ＳＴＥＰ４では、制御部４０は、下部空間温度Ｔ１から温度差ΔＴの目標値ΔＴｓを差し引いて冷媒蒸発温度Ｔ３を演算し、この演算して得た冷媒蒸発温度Ｔ３に対応する開度Ｓを、予め設定されたデータや演算式等により決定して、ＳＴＥＰ５に進む。

ＳＴＥＰ５では、制御部４０は、決定した開度Ｓとなるように電子膨張弁２３ａに制御信号を出力し、ＳＴＥＰ６に進む。このＳＴＥＰ５において、電子膨張弁２３ａは、制御部４０からの制御信号により開度Ｓが制御部４０により決定された開度Ｓになるように調整する。変更前の開度Ｓは、最大開度Ｓmaxであったため、開度Ｓは絞られることになる。

ＳＴＥＰ６では、制御部４０は、下部空間温度Ｔ１が設定温度ＴＳ以下であるか否かを判定する。制御部４０は、Ｔ１＞ＴＳと判定した場合（ＳＴＥＰ６：ＮＯ）、ＳＴＥＰ４に戻り、次の冷媒蒸発温度Ｔ３を演算すると共に、その演算したＴ３に対応する開度Ｓを決定して、電子膨張弁２３ａの開度Ｓをさらに絞る。そして、制御部４０は、Ｔ１≦ＴＳ（ＳＴＥＰ６：ＹＥＳ）となるまで、ＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ５を繰り返し実行して、電子膨張弁２３ａを徐々に絞る。制御部４０は、Ｔ１≦ＴＳと判定すると（ＳＴＥＰ６：ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ７に進む。

ＳＴＥＰ７では、制御部４０は、電子膨張弁２３ａの開度Ｓを維持させ、ＳＴＥＰ８で、例えば、圧縮機２１、庫内送風ファン１１、及び庫外送風ファン２４を停止（ＯＦＦ）させる。つまり、このとき、下部空間の温度は、−５℃以下となっているため、冷却装置４を停止させる。商品収納庫１ａは断熱構造を有しているため、冷却装置４を停止させても、直ぐにＴ１＞ＴＳとなることはない。そして、ＳＴＥＰ９に進む。

ＳＴＥＰ９では、制御部４０は、下部空間温度Ｔ１が設定温度ＴＳより大きいか否かを判定する。制御部４０は、Ｔ１≦ＴＳと判定した場合（ＳＴＥＰ９：ＮＯ）、ＳＴＥＰ７に戻り、引き続き開度Ｓを維持すると共に圧縮機２１等を停止させる。そして、下部空間の温度が徐々に上昇する。制御部４０は、Ｔ１＞ＴＳと判定した場合（ＳＴＥＰ９：ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ２に戻り、圧縮機２１等を駆動（ＯＮ）させ、ＳＴＥＰ３に進む。このとき、制御部４０は、Ｔ１＜ＴＨと判定し（ＳＴＥＰ３：ＹＥＳ）し、ＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ５を経て次の開度Ｓを決定する。このとき、変更前の開度Ｓは、前回のＳＴＥＰ７から維持されているＴ１≦ＴＳと判定された時の開度である。一方、変更後の開度Ｓは、Ｔ１＞ＴＳと判定された時（前回のＳＴＥＰ９）の開度である。そのため、変更後の開度Ｓは変更前の開度Ｓより大きい。したがって、この場合、電子膨張弁２３ａの開度Ｓは開かれることになる。そして、制御部４０は、ＳＴＥＰ６に進み、以降、前述した各ステップを繰り返し実行する。
これにより、下部空間の温度（Ｔ１）が設定温度ＴＳ近傍に保持されると共に、商品収納庫１ａ内の温度としての下部空間温度Ｔ１と冷媒蒸発温度Ｔ３との温度差ΔＴが、その目標値ΔＴｓ近傍に維持される。このようにして、冷却装置３０は、前記温度差ΔＴが所定範囲（例えば８〜１３℃程度）内となる状態で、部分冷却運転を行うことができる。

次に、前記全体冷却運転について詳述する。
前記全体冷却運転を実行する場合、制御ユニット４０は、庫内送風ファン１２を逆転駆動すると共に、圧縮機２１及び庫外送風ファン２４を作動させる。すると、商品収納庫１ａ内の空気は、図５に示すように、下部開口部８から背面ダクト６内に流入し、背面ダクト６内を上向きに通過して上部開口部７から流出し、その後、再び下部開口部８から背面ダクト６内に流入するように流れて商品収納庫１ａ内を循環する。すなわち、前記部分冷却運転の場合とは逆向きに商品収納庫１ａ内の空気が循環する。この場合、庫内熱交換器１１によって冷却された空気が背面ダクト６の上部開口部７から流出し、商品収納装置４の各商品収納コラムに収容された容器入り飲料Ｃの間を上方から下方に向かって通過し、庫内熱交換器１１によって冷却された後に下部開口部８に向かう。これにより、商品収納庫２内全体が冷却されると共に、商品収納装置４に収容された全ての容器入り飲料Ｃが冷却される。

制御部４０は、前記全体冷却運転の場合も、前記開度制御を実行可能である。ここで、前記部分冷却運転の実行により、下部空間温度Ｔ１が設定温度ＴＳ（例えば−５℃）に保持され、上部空間温度Ｔ２が設定温度ＴＳより高くなっているときに、前記全体冷却運転に切替える場合を想定して、制御部４０の動作を以下に説明する。

制御部４０は、前記全体冷却運転を実行するとき、前記温度差ΔＴとして温度センサＳ２による検出温度（上部空間温度Ｔ２）と冷媒蒸発温度Ｔ３との差を用いる。前記全体冷却運転を実行する場合、制御部４０による前記開度制御では、商品収納庫１ａ内の温度として下部空間温度Ｔ１ではなく上部空間温度Ｔ２を用いる。この点のみが前記部分冷却運転を実行する場合の制御部４０と異なるだけである。
例えば、上部空間温度Ｔ２が設定温度ＴＳ（＝Ｔ１）より高いときに、下部空間温度Ｔ１から温度差ΔＴの目標値ΔＴｓを差し引いて得た冷媒蒸発温度Ｔ３に応じた開度Ｓを採用すると、庫内熱交換器１１で生成された冷気は、上部開口部７から上部空間に供給されて、その上部空間に存在する温度Ｔ２（＞Ｔ１）の空気と熱交換することとなり、実際の温度差ΔＴが過大となる可能性がある。
本実施形態における制御部４０は、前記部分冷却運転から前記全体冷却運転に切替えた直後等において、上部空間温度Ｔ２が設定温度ＴＳより高くなっているとき、庫内熱交換器１１で生成された冷気が背面ダクト６を介して直接流入される上部空間の実温度（Ｔ２）を商品収納庫１ａ内の代表温度として採用する。そして、制御部４０は、下部空間温度Ｔ１ではなく、この上部空間温度Ｔ２から温度差ΔＴの目標値ΔＴｓを差し引いて冷媒蒸発温度Ｔ３を演算すると共に、その演算したＴ３に対応する開度Ｓを決定して電子膨張弁２３ａの開度調節を実行する。

かかる本実施形態による自動販売機１によれば、冷却装置３０における冷媒の膨張機構２３は冷媒流路Ｌにその開度Ｓを調整可能な電子膨張弁２３ａを有し、部分冷却運転と全体冷却運転のいずれの場合も、この電子膨張弁２３ａの開度Ｓは、制御部４０により、商品収納庫１ａ内の温度としての下部空間温度Ｔ１と冷媒蒸発温度Ｔ３との温度差ΔＴを所定範囲内になるように制御される。このため、商品収納庫１ａ内の商品周囲の空気の実温度と冷媒蒸発温度Ｔ３の温度差ΔＴを所定範囲内になるようにして、部分冷却運転と全体冷却運転を実行することができる。したがって、例えば、外気流入によって庫内の実温度が上昇しても、その上昇した温度に応じて電子膨張弁２３ａの開度Ｓを調節して、冷媒蒸発温度Ｔ３を上昇させることにより、部分冷却運転と全体冷却運転のいずれの場合も、温度差ΔＴを所定範囲内に収めることができる。

これにより、商品収納庫内の商品周囲の空気の実温度と冷媒蒸発温度との温度差が大きくなる可能性のある状況下においても、その庫内の全体及び部分的な冷却に要するエネルギーを抑制することすることができる。

また、本実施形態によれば、このように、商品収納庫１ａ内に温度勾配等があり、運転方法の切替えの際、商品収納庫１ａ内の代表温度として採用する温度センサの場所によっては、温度センサからの空気の検出温度（商品収納庫１ａ内の代表温度）と冷媒蒸発温度Ｔ３との温度差ΔＴが大きくなる可能性のある状況下であっても、適切な位置の温度センサを選択することで、温度差ΔＴを所定範囲内に収めることができ、その庫内冷却に要するエネルギーを抑制することすることができる。

また、本実施形態では、単に、一つの庫内送風ファン１２の回転方向を逆転させることにより、前記部分冷却運転と前記全体冷却運転と切り替えている。このため、部品点数の増加による自動販売機１００のコストアップが抑制される。

次に、本実施形態の変形例を、図６及び図７を参照して説明する。

（変形例１）
上述の第２実施形態においては、商品収納庫１ａ内の空気を循環させる循環ファンとして一つの庫内送風ファン１２が設けられている。しかし、これに限るものではなく、商品収納庫１ａ内に追加の庫内送風ファン１３が設けられてもよい。前記追加の庫内送風ファン１３は、図６に示すように、背面ダクト６の上部開口部７の近傍に設けられるのが好ましい。ここで、前記追加の庫内送風ファン１３は、商品収納庫１ａの背面側から前面側に向かって送風するファンである。
この場合、制御ユニット４０は、前記部分冷却運転を実行する際には、庫内送風ファン１２を正転駆動し、前記全体冷却運転を実行する際には、庫内送風ファン１２を逆転駆動すると共に前記追加の庫内送風ファン１３を作動させる。この変形例１においても上述の第２実施形態と同様の効果が得られる。

（変形例２）
上述の第２実施形態においては、前記温度センサＳ２は、背面ダクト６内に設けられるものとしたが、これに限らず、図７に示すように、背面ダクト６外の上部開口部７の近傍に設けられていてもよい。また、この変形例２において、上述の変形例１のように、追加の庫内送風ファン１３を設けてもよい。これらの変形例においても上述の第２実施形態と同様の効果が得られる。

なお、以上の説明において、自動販売機１００は、商品収納庫１ａ内の設定温度ＴＳは容器入り飲料Ｃの凝固点以下に設定されているものとして、商品として過冷却状態に冷却された容器入り飲料Ｃを販売する場合で説明したが、設定温度ＴＳは、これに限らず、容器入り飲料Ｃの凝固点以上であってもよい。また、冷却して販売する商品は、飲料に限らない。これらの場合であっても、温度差ΔＴを管理して冷却装置３０を駆動制御することにより、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能であることはもちろんである。

１ａ・・・商品収納庫（断熱庫）
４・・・・商品収納装置
６・・・・背面ダクト
７・・・・上部開口部
８・・・・下部開口部
９・・・・中間開口部
１１・・・・庫内熱交換器（蒸発器）
１２・・・・庫内送風ファン（循環ファン）
２１・・・・圧縮機
２２・・・・庫外熱交換器（凝縮器）
２３・・・・膨張機構
２３ａ・・・電子膨張弁
３０・・・・冷却装置
４０・・・・制御部
１００・・・自動販売機
Ｓ１・・・・第１温度検出部（第１温度センサ）
Ｓ２・・・・第２温度検出部（第２温度センサ）
Ｔ１・・・・下部空間の温度（下部空間温度）
Ｔ２・・・・上部空間の温度（上部空間温度）
Ｔ３・・・・冷媒蒸発温度

Claims (5)

1. 断熱庫内に配置され複数の商品を上下方向に並べて収納すると共に最下部に位置する商品から順次搬出する商品収納装置と、前記複数の商品を冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御する制御部と、前記断熱庫内の背面側に配設されて前記断熱庫の高さ方向に延びる背面ダクトとを有する自動販売機であって、
   前記冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮された冷媒を膨張させる膨張機構、及び前記断熱庫内の下部に設けられ冷媒を蒸発させ周囲空気を冷却する蒸発器を有し、前記断熱庫内の空気を冷却すると共に前記背面ダクトを介して循環させることによって前記複数の商品を冷却し、
   前記膨張機構は、冷媒流路の開度を調整可能な電子膨張弁を有し、
   前記制御部は、前記冷却装置を駆動して前記複数の商品のうちの下部側商品を冷却するための部分冷却運転と、前記複数の商品全体を冷却するための全体冷却運転とのいずれの場合も、前記断熱庫内の温度と前記蒸発器の冷媒蒸発温度との温度差が所定範囲内になるように前記電子膨張弁の開度を制御する、自動販売機。
2. 前記断熱庫内の下部空間の温度を検出するための第１温度検出部と、
   前記断熱庫内の上部空間の温度を検出するための第２温度検出部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記部分冷却運転の場合、前記温度差として前記第１温度検出部よる検出温度と前記冷媒蒸発温度との差を用い、前記全体冷却運転の場合、前記温度差として前記第２温度検出部よる検出温度と前記冷媒蒸発温度との差を用いる、請求項１に記載の自動販売機。
3. 前記背面ダクトは、前記断熱庫内の上部にて開口する上部開口部、前記断熱庫内の下部にて開口する下部開口部、及び前記上部開口部と前記下部開口部との間に開口する中間開口部を有し、
   前記蒸発器は、前記背面ダクトの前記下部開口部の近傍に配設され、
   前記部分冷却運転時において、前記断熱庫内の空気は、前記中間開口部から前記背面ダクト内に流入し、前記背面ダクトを通過した後に前記下部開口部から流出するように流れて循環し、
   前記全体冷却運転時において、前記断熱庫内の空気は、前記下部開口部から前記背面ダクト内に流入し、前記背面ダクトを通過した後に前記上部開口部から流出するように流れて循環する、
   請求項２に記載の自動販売機。
4. 前記冷却装置は、前記断熱庫内の空気を循環させる循環ファンを含み、
   前記制御部は、前記下部冷却運転と前記全体冷却運転とで前記循環ファンの回転方向を逆転させる、請求項３に記載の自動販売機。
5. 前記第１温度検出部は、前記商品収納装置の下部近傍に設けられ、
   前記第２温度検出部は、前記背面ダクト内、又は、前記背面ダクト外の前記上部開口部の近傍に設けられている、請求項２〜４のいずれか１つに記載の自動販売機。