JP4155329B1 - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】独立した冷却システムと冷却加温システムを備えた自動販売機で、加温時の加温効率を向上させるとともに、サービス時のユニット交換作業を早めた自動販売機を提供する。
【解決手段】機械室５２内の流路切替弁５５と冷却加温庫３９内の室内熱交換器５０を結ぶ接続配管６１を備えており、バンディングチューブ６３は第１キャピラリーチューブ５９と接続配管６１を密着させ、断熱部材６２を介して第２キャピラリーチューブ６０を一体にして形成し、前記流路切替弁と前記室内熱交換器を結んだことを特徴とする自動販売機。
【選択図】図５

Description

本発明は缶・びん入り飲料商品などの商品を冷却も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冷却加温するシステムが提案されている（特許文献１参照）。

図６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。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、利用側ユニット１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の冷却時に生じる排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。
特開２００１−８４４４７号公報

しかしながら、例えば利用側ユニット１Ｃを加温する場合、高圧ガス管６を経て切替弁１１Ａから加温する利用側ユニット１Ｃへと流入し、利用側熱交換器１２Ｃで凝縮液化して利用側ユニット１Ａ、１Ｂの冷媒流量制御弁１４、１５で減圧されて利用側熱交換器１２Ａ、１２Ｂに流入して蒸発器気化する。また利用側ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃすべて冷却する場合も加温時と同じ冷媒流量制御弁を通過することになる。

利用側熱交換器１２Ｃと切替弁１１Ａおよび切替弁１１Ｂとを並列に接続する接続配管２５は冷却時にて低圧ガス管となるため液管９と密着させることで、熱交換による冷却効率を上げ、同時に接続配管２５の液冷媒の戻りを防止することができる。しかし、加温運転する場合に、圧縮機１８から吐出された冷媒ガスは液管９（６）と熱交換されてしまい、室内側に運ばれる熱量を減少させ室内側での熱交換器の温度を低下させ、その熱交換される熱量を減少させてしまう。

上記従来の構成では、熱源側ユニットと利用側ユニットに備えた熱交換器の接続配管を、加温時および冷却時ともに同じ１つの液管とガス管で冷却、加温運転を行うため、加温時に液管とガス管の間で熱交換されるため、加温能力が低下して効率が低下するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷却加温システムの接続配管として、並列接続した液管を構成し、第１キャピラリーチューブは冷却時専用液管として用い、またガス管となる接続配管と冷却時専用液管とを密着させることで、室外熱交換器の凝縮作用により液冷媒となった冷媒はさらに接続配管によって冷やされて過冷却液となって第１キャピラリーチューブに流れていくので、冷却時の冷却効率を上げることができ、さらに接続配管の液戻りを防止することができ、また加温時専用液管である第２キャピラリーチューブは、断熱材を介して接続配管に固定することで、加温時の接続配管の放熱作用を抑制して、室内側に運ばれる熱量を維持させ室内側での熱交換器の温度を適温に維持し、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、庫内に投入された商品を、前記庫内に配置された庫内熱交換器、前記庫内の下方に配置した機械室の圧縮機、庫外熱交換器、流路を切替える流路切替弁、複数のキャピラリーチューブとを環状に接続する冷却加温システムによって冷媒の流れを切り替えることで、冷却または加温する自動販売機において、前記複数のキャピラリーチューブは並列接続され、接続された一方の配管経路には冷却時に冷媒を減圧する第１キャピラリーチューブを備え、接続された他方の配管経路には加温時に冷媒を減圧する第２キャピラリーチューブを備え、前記庫内熱交換器と前記圧縮機との配管に前記流路切替弁を設け、前記流路切替弁と前記庫内熱交換器とを接続する接続配管と前記第１キャピラリーチューブとは密着させて表面を断熱部材で覆い、前記断熱部材の外側に前記第２キャピラリーチューブを配置したものである。

これによって、冷却加温システムを備えた自動販売機の冷却時の冷凍能力を高めるとともに、加温時の接続配管からの放熱作用を抑制して、室内側に運ばれる熱量を維持させ室内熱交換器の温度を適温に維持し、加温効率を高めることができるとともに、流路切替弁より室内熱交換器側の接続配管と熱交換させることで、流路切替弁および接続配管の機械室における収納効率も向上することができる。

本発明の自動販売機は、冷却加温システムの冷却時の冷凍能力を高めるとともに、加温時の加温効率を高めることができ、さらに、流路切替弁および接続配管の機械室における収納効率も向上することができる。

請求項１に記載の発明は、庫内に投入された商品を、前記庫内に配置された庫内熱交換器、前記庫内の下方に配置した機械室の圧縮機、庫外熱交換器、流路を切替える流路切替弁、複数のキャピラリーチューブとを環状に接続する冷却加温システムによって冷媒の流れを切り替えることで、冷却または加温する自動販売機において、前記複数のキャピラリーチューブは並列接続され、接続された一方の配管経路には冷却時に冷媒を減圧する第１キャピラリーチューブを備え、接続された他方の配管経路には加温時に冷媒を減圧する第２キャピラリーチューブを備え、前記庫内熱交換器と前記圧縮機との配管に前記流路切替弁を設け、前記流路切替弁と前記庫内熱交換器とを接続する接続配管と前記第１キャピラリーチューブとは密着させて表面を断熱部材で覆い、前記断熱部材の外側に前記第２キャピラリーチューブを配置したことで、加温時の接続配管からの放熱作用を抑制して、室内側に運ばれる熱量を維持させ室内熱交換器の温度を適温に維持し、加温効率を高めることができるとともに、流路切替弁および接続配管の機械室における収納効率も向上することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明にさらに、第２キャピラリーチューブは、断熱部材の外側に、長さ方向に沿って固定したものであり、第２キャピラリーチューブとの断熱を維持しながら、接続配管に固定して機械室内の配管整理を行うことができ、サービス時のユニット交換作業を容易に行うことができる。

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、第２キャピラリーチューブの表面に配管表面の傷つきを防止する被覆層で覆ったものであり、第２キャピラリーチューブの表面の傷つきを低減することができる。

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正面図、図２は同実施の形態の自動販売機の縦断面図、図３は同実施の形態の自動販売機の機械室の構造を示す斜視図、図４は同実施の形態の自動販売機のシステム回路図である。

図１において、自動販売機３０は缶飲料商品を冷却あるいは加温販売するものであり、前面に開口した断熱箱体からなる本体３１と、この本体３１に一側を回動自在に枢支された開閉自在の前面扉３２とから構成されている。前面扉３２の下部には販売口３３が配置されている。

この前面扉３２の後方には、前面に断熱扉（図示しない）を有する商品収納庫３４が本体３１内に形成されている。この商品収納庫３４内は図１のように、内部に断熱材が充填された区画壁３５と３６により左右３室に区画されており、区画壁３５の左側に冷却庫３７が形成され、区画壁３５と区画壁３６間に位置した中央に冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な冷却加温庫３８が形成され、区画壁３６の右側にも冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な冷却加温庫３９が形成されている。

またそれぞれ室内には収納棚４０が商品収納庫３４の上部に吊下げられており、商品４１が内部に収納されている。そして収納棚４０の下部には選択された商品を搬出する搬出装置４２が配置され、１個ずつ商品４１を下方に落下させる。搬出装置４２の下方には販売口３３に向かって傾斜したシュート４３が配置されており、各収納棚４０から排出された商品４１は、このシュート４３上に落下し、転動して販売口３３に導かれるものである。

シュート４３の下側には冷却庫３７、冷却加温庫３８、３９にそれぞれ対応して冷却室４４、冷却加温室４５、４６が備えられている。冷却室４４内には蒸発器４７、冷却加温室４５内には蒸発器４８、加温時に通電して加温室とする電気ヒータ４９を備えている。また冷却加温室４６内には室内熱交換器５０と、加温時に室内熱交換器５０の補助として通電可能な補助電気ヒータ６４を備えている。また各室にはそれぞれ庫内ファン（図示しない）があり、強制送風して庫内を強制的に循環させ、各室それぞれに備えた庫内センサー（図示しない）によって庫内を適温に制御する。

本体３１の下方には、商品収納庫３４の下部に備えた区画壁５１によって区画された機械室５２を形成している。

図３、図４を参照して本実施例の自動販売機３０の機械室構造を説明する。図３、図４は機械室５２と室内熱交換器の接続をイメージした斜視図である。機械室５２は、室内熱交換器５０と環状に接続される第１圧縮機５３と第１熱交換器５４（庫外熱交換器）と冷媒の流路を切替える流路切替弁５５などで構成された冷却加温サイクル、また蒸発器４７、４８と環状に接続される第２圧縮機５６と凝縮器５７と蒸発器４７、４８への冷媒の流路を切替える三方弁５８などで構成された冷却サイクルとなっている。

また流路切替弁５５は４つの切替弁で構成されており、冷却加温庫３９が冷却される時、冷媒流路として開かれる高圧側冷却用切替弁５５ａと低圧側冷却用切替弁５５ｂを備え、冷却加温庫３９が加温される時、冷媒流路として開かれる高圧側加温用切替弁５５ｃと低圧側加温用切替弁５５ｄを備えている。

図３、図４のように第１熱交換器５４と凝縮器５７はフィンチューブ式の熱交換器で、共通のフィンチューブを貫通させてお互いに前後方向に重ねて形成した一体型の熱交換器いわゆるカスケード式熱交換器５８として形成されている。図のように機械室５２内の前方、すなわち自動販売機３０の前面扉３２側で、左右方向でほぼ中央位置にカスケード式熱交換器５８が配置し、機械室５２内の後方には第１圧縮機５３と第２圧縮機５６が横並びに配置されている。第２圧縮機５６はカスケード式熱交換器５８のほぼ真後ろの位置に設置している。第１圧縮機５３の前方でカスケード式熱交換器５８の横方向にはスペースが形成されていて、この部分に流路切替弁５５が集約配置し、第１圧縮機５３と第１熱交換器５４と室内熱交換器５０を環状に接続する配管系や減圧手段などが集約されている。

また、流路切替弁５５と室内熱交換器５０との間は流路切替弁５５ａの動作により冷却加温庫３９が冷却される場合にのみ冷媒が流れる配管経路にはドライヤ１００、逆止弁１０１、第１液管（第１キャピラリーチューブ）５９とが接続され、流路切替弁５５ｃの動作により冷却加温庫３９が加温される場合にのみ冷媒が流れる配管経路には、第２液管（第２キャピラリーチューブ）６０、逆止弁１０２が接続されている。

冷却加温庫３９の冷却時には蒸発器として作用する室内熱交換器５０から流路切替弁５５ｂの方向に冷媒が流れて第１圧縮機５３に戻り、加温時には第１圧縮機５３から吐出された冷媒は流路切替弁５５ｃを通過して凝縮器として作用する室内熱交換器５０の方向に冷媒が流れ、流路切替弁５５ｂおよび５５ｃと室内熱交換器５０とを接続するガス管６１（接続配管）が構成されている。

図５は、本実施の形態における冷却加温システムの接続配管と第１キャピラリーチューブと第２キャピラリーチューブの配管構成を表した要部斜視図である。

図５のように接続配管６１と第１キャピラリーチューブ５９とは流路切替弁５５と室内熱交換器５０までの間において、はんだ等で全長に渡って密着固定されており、さらに図５のように周囲をウレタンフォームなどの断熱部材６２で囲っている。また第２キャピラリーチューブ６０は接続配管６１や第１キャピラリーチューブ５９と接触させて固定されておらず、接続配管６１と熱交換しないように断熱部材６２で断熱して、バンディングチューブ６３等で、断熱部材６２の外側に固定して構成している。

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。

まず、冷却庫３７、冷却加温庫３８、３９がすべて冷却庫として商品を冷却する場合、すなわち冷却加温庫３９は、高圧側冷却用切替弁５５ａと低圧側冷却用切替弁５５ｂが開放され、他の切替弁５５ｃ、５５ｄが閉じた状態でカスケード式熱交換器５８として組み込まれた第１熱交換器５４が凝縮器として、室内熱交換器５０が蒸発器として作用し、冷却庫３９として形成される。冷媒は圧縮機で圧縮され高温高圧の気体となり、切替弁５５ａを介して第１熱交換器５４での外気への放熱により液化され、切替弁５５ｂの動作により流路が確保される第１キャピラリーチューブ５９を通り、減圧されながら室内熱交換器５０に流れ、そこで冷却庫３９内から熱を吸収することで蒸発し、ガス管６１と通じて切替弁５５ｂを介して圧縮機へと戻る。

これらの作用により冷却庫３９は冷却される。この時、高温の第１キャピラリーチューブ５９と低温の接続配管６１は密着されているため、第１キャピラリーチューブ５９は接続配管６１によって冷やされて、第１熱交換器５４の凝縮作用により液冷媒となった冷媒はさらに接続配管６１によって冷やされて過冷却液となって第１キャピラリーチューブ５９に流れていくので、冷却時の冷却効率を上げることができ、消費電力量を低減することが出来る。

この時、温められた接続配管６１内に残留した液冷媒の蒸発も促進され、圧縮機５３への液冷媒戻りを防止することができるため、圧縮機の故障を低減できる。

次に冷却加温庫３９が加温庫３９に設定された場合、すなわち冷却加温庫３９は、高圧側加温用切替弁５５ｃと低圧側加温用切替弁５５ｄが開放され、他の切替弁５５ａ、５５ｂが閉じた状態でカスケード式熱交換器５９として組み込まれた第１熱交換器５４が蒸発器として、室内熱交換器５０が凝縮器として作用し、加温庫３９として形成される。冷媒は圧縮機５３で圧縮され高温高圧の気体となり、切替弁５５ｃを介して接続配管６１を通り、室内熱交換器５０へと流れ込み加温庫３９への放熱により液化され、切替弁５５ｄの動作により流路が確保される第２キャピラリーチューブ６０を通り、減圧されながら第１熱交換器５４に流れ、そこで外気から熱を吸収することで蒸発し、圧縮機へと戻る。

これらの作用により加温庫３９は加温される。この時、高温の接続配管６１と低温の第２キャピラリーチューブ６０は断熱部材６２により断熱されているため、接続配管６１から第２キャピラリーチューブ６０への熱移動はなく、第１圧縮機５３から吐出された冷媒ガスの温度を低下させないように断熱部材６２により放熱を抑えて室内熱交換器５０へ運ばれるため、加温庫３９の加温効率をアップすることができる。

また、第２キャピラリーチューブ６０自体にも別の断熱部材を巻きつけて、バンディングチューブ６３で、断熱部材６２の外側に固定することで、さらに第２キャピラリーチューブ６０と接続配管６１との熱交換を抑制し、さらに第２キャピラリーチューブ６０の配管表面の傷付きを防止することができる。断熱部材以外に傷つきを防止する被覆層で覆ってもよい。

また、第１キャピラリーチューブ５９と第２キャピラリーチューブ６０は図３のように室内熱交換器５０と同じジョイントパイプ５０ａに接続されるので、第２キャピラリーチューブ６０は断熱部材６２の外側に固定することでサービス時のユニット交換作業性を向上することができる。

以上のように本発明にかかる自動販売機は、冷却加温システムの加温、冷却効率を高め、消費電力を低減でき、サービス性も向上できるためカップ自動販売機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における自動販売機の正面図 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における機械室斜視図 本発明の実施の形態１におけるシステム回路図 本発明の実施の形態１における接続配管を表した要部斜視図 従来の自動販売機の冷媒回路図

符号の説明

３０ 自動販売機
３４ 商品収納庫
３７ 冷却庫
３８，３９ 冷却加温庫
４７，４８ 蒸発器
５０ 室内熱交換器
５２ 機械室
５３ 第１圧縮機
５４ 第１熱交換器（庫外熱交換器）
５５ 流路切替弁
５６ 第２圧縮機
５７ 凝縮器
５８ カスケード式熱交換器
５９ 第１液管（第１キャピラリーチューブ）
６０ 第２液管（第２キャピラリーチューブ）
６１ ガス管（接続配管）
６２ 断熱部材
６３ バンディングチューブ

Claims (3)

1. 庫内に投入された商品を、前記庫内に配置された庫内熱交換器、前記庫内の下方に配置した機械室の圧縮機、庫外熱交換器、流路を切替える流路切替弁、複数のキャピラリーチューブとを環状に接続する冷却加温システムによって冷媒の流れを切り替えることで、冷却または加温する自動販売機において、前記複数のキャピラリーチューブは並列接続され、接続された一方の配管経路には冷却時に冷媒を減圧する第１キャピラリーチューブを備え、接続された他方の配管経路には加温時に冷媒を減圧する第２キャピラリーチューブを備え、前記庫内熱交換器と前記圧縮機との配管に前記流路切替弁を設け、前記流路切替弁と前記庫内熱交換器とを接続する接続配管と前記第１キャピラリーチューブとは密着させて表面を断熱部材で覆い、前記断熱部材の外側に前記第２キャピラリーチューブを配置したことを特徴とする自動販売機。
2. 第２キャピラリーチューブは、断熱部材の外側に、長さ方向に沿って固定したことを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
3. 第２キャピラリーチューブの表面に配管表面の傷つきを防止する被覆層で覆ったことを特徴とする請求項１または２に記載の自動販売機。