JP4269896B2

JP4269896B2 - 自動販売機の冷却加温装置

Info

Publication number: JP4269896B2
Application number: JP2003372503A
Authority: JP
Inventors: 昌和山本; 隆宏井上; 英雄中島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005135277A

Description

本発明は、可燃性冷媒を使用した冷却装置を用いた自動販売機、フロンを使用しない自動販売機の冷却加温装置に関するものである。

近年、地球のオゾン層を保護する観点から、冷却装置の冷凍サイクルに使用されていた冷媒ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）−１２あるいはＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）−２２といった塩素原子を含んだ冷媒の使用が規制され、塩素原子を含まず、オゾン層を破壊しないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒への転換が進行している。

また、従来、主にＨＣＦＣ−２２を用いていた自動販売機においては、その代替冷媒としてＨＦＣ冷媒の混合冷媒であるＲ４０７Ｃが採用され販売されている。

しかしながら、現在用いられているＲ４０７ＣなどのＨＦＣ冷媒は、オゾン層破壊はないものの、地球温暖化係数が高いため、地球温暖化に対しては不十分な冷媒となり、そのため地球温暖化係数の低い冷媒として、ＨＦＣに代わってＨＣ（ハイドロカーボン）等の自然系冷媒が注目されている。

さらに、地球温暖化防止のため、自動販売機の消費電力量削減に対する要求も年々厳しくなってきており、地球環境に優しい、環境対応型の製品開発・市場投入が課題となっているのに加え、収納効率の向上、加温時の商品劣化も課題となっている。

一方、ＨＣ系冷媒は可燃性を有しているため、冷却装置における冷凍サイクルの冷媒として使用する場合には安全性確保が課題であり、冷媒漏れに対する配慮が必要である。

従来の自動販売機の冷却加温装置としては、自動販売機の庫内の下部に冷却器、ヒータ、ファンモータを配置し、加温時はヒータに通電し、加熱された空気をファンモータにて庫内を循環させて、庫内に収納された商品を加温する方法（例えば、特許文献１参照）が一般的である。

しかし、上記従来例で述べたような加温装置では、加温用のヒータ（通常パイプヒータ等を使用）の表面温度は８００℃に達するために、可燃性冷媒が漏れた場合に、着火温度（４７０℃）を超えるために、安全性に問題があった。

このことから、万一可燃性冷媒の漏れが発生した場合にも安全性を確保するために、次のような方法があります。

密閉された庫内に可燃性冷媒を漏らさないようにした例として冷凍装置をカスケード式に接続し、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルは庫外に設け、庫内側にはブラインを流し冷却する方法（例えば、特許文献２参照）があります。

また、可燃性冷媒の漏洩が生じても内部への冷媒漏れを少なくし、発火、爆発の危険性を回避できる冷蔵庫について開示したもの（例えば、特許文献３参照）があります。

また、庫内での冷媒の漏れを検知し、ダンパーを設けた排気口より漏洩冷媒を排出させる自動販売機について開示したもの（例えば、特許文献４参照）があります。
実開昭６２−７５５７８号公報特開２００１−１１８１３４号公報特開平９−４２８１７号公報特開２００１−１３４８２７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、加温用のヒータ（通常パイプヒータ等を使用）の表面温度は８００℃に達するために、可燃性冷媒が漏れた場合に、発火温度（４７０℃）を超えるために、安全性に問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を使用しても安全性の高い自動販売機の冷却加温装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自動販売機の冷却加温装置は、第一の加温手段の異常時の温度上昇を抑制する温度過昇防止装置と、庫内送風用電動機と、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一冷媒を封入した冷却装置とを備え、前記第一の加温手段の電力を前記第一の加温手段の有効な電熱表面積で除した値である電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以下とし、前記庫内送風用電動機と前記第一の加温手段を近接して配置可能とするとともに、前記温度過昇防止装置は、前記第一の加温手段および前記庫内送風用電動機を収納する取り付け箱の天面部を介して反対面に取り付け、前記温度過昇防止装置近傍の前記天面部に通気穴を設けたことにより、冷却装置や加温装置の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機による送風が停止し、加温手段が通電されているような場合においても、電力密度低減により第一の加温手段の表面温度が過度に上昇することはなく、可燃性冷媒が漏洩した場合の安全性を高めることができるとともに、加温装置の省スペース化を図ることができ、さらに、温度過昇防止装置を確実に動作させることができる。

本発明の自動販売機の冷却加温装置は、冷却装置や加温装置の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機による送風が停止し、加温手段が通電されているような場合においても、電力密度低減により第一の加温手段の表面温度が過度に上昇することはなく、可燃性冷媒が漏洩した場合にも発火する可能性は極めて低くできる。さらに、加温装置の省スペース化を図ることができ、さらに、温度過昇防止装置を確実に動作させることができる。

請求項１に記載の発明は、第一の加温手段の異常時の温度上昇を抑制する温度過昇防止装置と、庫内送風用電動機と、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一冷媒を封入した冷却装置とを備え、前記第一の加温手段の電力を前記第一の加温手段の有効な電熱表面積で除した値である電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以下とし、前記庫内送風用電動機と前記第一の加温手段を近接して配置可能とするとともに、前記温度過昇防止装置は、前記第一の加温手段および前記庫内送風用電動機を収納する取り付け箱の天面部を介して反対面に取り付け、前記温度過昇防止装置近傍の前記天面部に通気穴を設けたことにより、冷却装置や加温装置の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機による送風が停止し、加温手段が通電されているような場合においても、電力密度低減により第一の加温手段の表面温度が過度に上昇することはなく、可燃性冷媒が漏洩した場合の安全性を高めることができるとともに、加温装置の省スペース化を図ることができ、さらに、温度過昇防止装置を確実に動作させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の第一の加温手段が異常時な温度上昇が生じた時は、庫内温度検知手段で検知した温度で制御せずに、第一の加温手段の温度上昇を抑制する温度過昇防止装置で第一の加温手段の通電を停止したことにより、異常時において温度過昇防止装置を確実に動作することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の自動販売機の冷却加温装置を第一の加温手段にさらに、電力の異なる加温手段を組み合わせをすることで、収納商品の負荷変動に応じて加温手段を運転することで自動販売機の消費電力量の低減ができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による自動販売機の冷却加温装置の側面断面図である。

図１において収納室１は断熱材により半密閉構造となっている。収納棚２は販売される商品を冷却または加温保存するものである。庫内送風用電動機３は収納棚２に収納されている商品を温度のばらつきなく冷気または温風を循環させるものである。ダクト４は収納棚２の背面に配置され、庫内送風用電動機３の室内対流風路である。第一の加温手段５はサ−ペンタイン状に曲げ加工した第一の加温手段５の電力を第一の加温手段５の有効な電熱表面積で除した値である電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以下としたものである。第一の加温手段５を連続通電した場合でも、表面温度は３５０℃以下に抑えられており、自然冷媒の発火温度である４７０℃には到達しない。

冷却器６は収納棚２に収納された商品を冷却する。機械室には収納室１と隔離され、本体の下部に形成されており、圧縮機７と凝縮器８と凝縮器ファン９が収納されている。冷却装置１０は圧縮機７と凝縮器８と減圧装置（図示せず）と冷却器６を順次接続し、収納室１内を冷却する。冷却装置１０には、自然冷媒としてＲ２９０単一冷媒もしくはＲ２９０を含む混合冷媒を封入されている。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置についてその動作を説明する。

収納棚２に収納された商品を加温する場合、第一の加温手段５に通電を行い、加温運転を行う。庫内送風用電動機３により循環された温風は収納棚２に収納された商品を加温し、ダクト４を通り再度第一の加温手段５へ戻り加温を繰り返す。

このとき、第一の加温手段５に通電中に自動販売機の電気的な故障等により、庫内送風用電動機３が停止した場合、第一の加温手段５への送風が停止することにより第一の加温手段５の表面からの空気への熱伝導は自然対流のみとなるため、加温手段５の表面温度は上昇していく。

ここで、万一、冷却器６から可燃性冷媒が収納室１に漏れて収納室１が可燃性冷媒の燃焼範囲濃度に達した場合においても、第一の加温手段５の電力密度が１Ｗ／ｃｍ２以下であるため第一の加温手段５の表面温度（３５０℃以下）が可燃性冷媒の発火温度（４７０℃）まで上昇することがないことより可燃性冷媒が発火することなく安全な自動販売機の冷却加温装置を提供することができる。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置は、第一の加温手段５の電力を第一の加温手段５の有効な電熱表面積で除した値である電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以下としたので、冷却装置１０や第一の加温手段５の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機３による送風が停止し、第一の加温手段５が連続通電されているような場合に、万一、冷却器６から可燃性冷媒が収納室１に漏れて収納室１が可燃性冷媒の燃焼範囲濃度に達した場合においても、第一の加温手段５の電力密度が１Ｗ／ｃｍ２以下であるため第一の加温手段５の表面温度が可燃性冷媒の発火温度まで上昇することがないことより可燃性冷媒が発火することなく安全な自動販売機の冷却加温装置を提供することができる。

また、本実施の形態において第一の加温手段５の電力密度が１Ｗ／ｃｍ2以下であるために、奥行きの薄い自動販売機で庫内送風用電動機３の表面温度が第一の加温手段５の輻射熱で上がらない距離に第一の加温手段５を配置でき、奥行きの薄い庫内でも各部品のレイアウトが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による自動販売機の冷却加温装置の側面断面図である。

図２において、温度過昇防止装置１１は、第一の加温手段５と電気回路上で直列に接続されており、異常時に一定の温度以上であれば接点を開けて第一の加温手段の通電を停止し、接点はその後閉じることはなく、開いた状態のままである。第一の加温手段取り付け部材１２は、第一の加温手段５を挟みこみして固定する。第一の加温手段取り付け板１３は、取り付けねじ１４によって第一の加温手段取り付け部材１２を固定する。第一の加温手段取り付け箱１５はその内側に第一の加温手段５を中空に浮かす配置でその天面に第一の加温手段取り付け板１３を取り付けて構成する。温度過昇防止装置１１は第一の加温手段取り付け箱１５の上側に配置する。第一の加温手段取り付け板１３と第一の加温手段取り付け箱１５においては温度過昇防止装置１１の下側にそれぞれ通気穴３６を設ける。
以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置についてその動作を説明する。

収納棚２に収納された商品を加温する場合、第一の加温手段５に通電を行い、庫内送風用電動機３により加温された空気を循環し加温運転を行う。

ここで、万一、庫内装風用電動機３が故障した場合に第一の加温手段５の加熱された空気をより早く第一の加温手段取り付け板１３と第一の加温手段取り付け箱１５の温度過昇防止装置１１の下側に設けた通気穴３６を通して温度過昇防止装置１１を動作させて第一の加温手段５の通電を停止することができる。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置は第一の加温手段取り付け板１３と第一の加温手段取り付け箱１５において温度過昇防止装置１１の下側に通気穴を設けたので第一の加温手段５の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機３による送風が停止し、第一の加温手段５が連続通電されているような場合に、第一の加温手段５の加熱された空気をより早く第一の加温手段取り付け板１３と第一の加温手段取り付け箱１５の温度過昇防止装置１１の下側に設けた通気穴３６を通して温度過昇防止装置１１を動作させて第一の加温手段の通電を停止することができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３による自動販売機の冷却加温装置の側面断面図である。

図３において、第一の加温手段５は取り付けねじ１４によって第一の加温手段取り付け部材１２で挟み直接第一の加温手段取り付け箱１５の天面の内面に固定する。温度過昇防止装置１１は第一の加温手段取り付け箱１５の天面上部に取り付けられており、第一の加温手段５と温度過昇防止装置１１は第一の加温手段取り付け箱１５の天面をはさんで互いに反対側に取り付けられている。以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置についてその動作を説明する。

収納棚２に収納された商品を加温する場合、第一の加温手段５に通電を行い、庫内送風用電動機３により加温された空気を循環し加温運転を行う。
ここで、万一、庫内送風用電動機３が故障した場合に第一の加温手段５の加熱された熱をより早く熱伝導で温度過昇防止装置１１を動作させて第一の加温手段の通電を停止することができる。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置は第一の加温手段５の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機３による送風が停止し、第一の加温手段５が連続通電されているような場合に、第一の加温手段５の加熱された熱を直接熱伝導させることにより温度過昇防止装置１１を早く動作させて第一の加温手段の通電を停止することができる。
また、本実施の形態の第一の加温手段の取り付け部材１２あるいは第一の加温手段の取り付け箱１５の材料を熱伝導の良い材料（銅、アルミ等）にすることあるいは板厚を薄くすることにより温度過昇防止装置１１に対して熱伝導を良くし、温度過昇防止装置１１を早く動作させることができる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態５による自動販売機の冷却加温装置の側面断面図である。
図５は、本発明の実施の形態４による自動販売機の冷却加温装置のブロック図である。図６は、同実施の形態の動作を示すフロ−チャ−トである。

図４において、庫内温度検知手段１６は、冷却器６の近傍に配置され、収納室１内の温度を検知して第一の加温手段５の通電の開始と停止を行う。

図５において、各ブロックは庫内送風用電動機３の停止等の第一の加温手段の異常になる状態を検知する第一の加温手段異常検知手段１７、商品温度毎に予め第一の加温手段５の通電を停止する商品温度を設定する通電停止温度設定手段１８、通電停止温度設定手段１８で設定した商品温度を記憶する記憶部１９、庫内温度検知手段１６と記憶部１９の信号を受ける演算部２０、演算部２０からの信号により第一のリレ−２２を制御する制御部２１から構成されている。

さらに、第一のリレ−２２には第一の接点２３が対応しており、電源ライン間に第一の加温手段５が温度過昇防止装置１１と直列に接続されている。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置について図６でその動作を説明する。

ＳＴＥＰ１では、通電停止温度設定手段１８で第一の加温手段５の通電停止温度Ａ１を設定する。設定された通電停止温度Ａ１は記憶部１９に記憶される。

ＳＴＥＰ２では、演算部２０が庫内温度検知手段１６で検知した商品温度ａ１がＳＴＥＰ１で設定した商品温度Ａ１以上と判断し、さらにＳＴＥＰ３では庫内送風用電動機３の停止等の第一の加温手段の異常がなければ制御部２１は第一のリレ−２２を励磁し第一の接点２３を開きＳＴＥＰ４で第一の加温手段５の通電を停止する。

ＳＴＥＰ３で、庫内送風用電動機３の停止等の第一の加温手段５の異常があれば、制御部２１は第一のリレ−２２を励磁し第一の接点２３を閉じたままにしＳＴＥＰ５で第一の加温手段５の通電を温度過昇防止装置１１によって停止する。
以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置は第一の加温手段５の運転異常時などにおいて、庫内送風用電動機３による送風が停止し、第一の加温手段５が連続通電されているような場合に、第一の加温手段５の加熱された熱により温度過昇防止装置１１が動作するより前に庫内温度検知手段で検知した温度で第一の加温手段の通電を停止させるのではなく、温度過昇防止装置５をより確実に動作させて第一の加温手段の通電を停止することができる。

（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５による自動販売機の冷却加温装置の側面断面図である。図８は、本発明の実施の形態５による自動販売機の冷却加温装置のブロック図である。図９は、同実施の形態の動作を示すフロ−チャ−トである。

図７において、電熱面積を大きくした面状の第二の加温手段２５はダクト４内に配置されており第二の加温手段２５の輻射熱は、ダクト内の空気を加熱し、庫内送風用電動機３により収納室１を循環され、収納棚２に収納された商品を加温し、ダクト４へ戻り加温を繰り返す。第三の加温手段２６は断熱材２７の加温される収納室１に面する側に取り付け輻射熱で商品を加温する。商品規制板２８は収納室１の下部に設け、商品通路幅を規制する。商品搬出装置２９は収納室１の下部に設けた商品を商品を搬出する装置である。デリバリシュート３０は収納室１の下部に設け、商品を取り出し口まで搬出する通路部材である。

なお、第四の加温手段３１は図７に示すとおり、商品規制板２４、商品搬出装置２５、デリバリシュート２６のいずれかに取り付けるものとし、直接熱伝導により商品を加温する。

図８において、各ブロックは商品温度毎に予め第一の加温手段５と第二の加温手段２５の通電を停止する商品温度を設定する通電停止温度設定手段１８ａ、通電停止温度設定手段１８ａで設定した商品温度を記憶する記憶部１９ａ、庫内温度検知手段１６と記憶部１９ａの信号を受ける演算部２０ａ、演算部２０ａからの信号により第二のリレ−２７、第三のリレ−２８を制御する制御部２１ａから構成されている。

さらに、第二のリレ−２７には第二の接点２９が対応しており、電源ライン間に第一の加温手段５が接続されている。第三のリレ−２８には第三の接点３０が対応しており、電源ライン間に第二の加温手段２５が接続されている。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置について図９でその動作を説明する。

ＳＴＥＰ１では、通電停止温度設定手段１８ａで第一の加温手段５の通電停止温度Ｂ１と第二の加温手段２６の通電停止温度Ｂ２を設定する。設定された通電停止温度Ｂ１、通電停止温度Ｂ２は記憶部１９ａに記憶される。

ＳＴＥＰ２では、演算部２０ａが庫内温度検知手段１６で検知した商品温度ｂ１がＳＴＥＰ１で設定した商品温度Ｂ１以上と判断したとき、制御部２１ａは第二のリレ−２７を励磁し第二の接点２９を開きＳＴＥＰ４で第一の加温手段５の通電を停止する。

ＳＴＥＰ３では、演算部２０ａが庫内温度検知手段１６で検知した商品温度ｂ２がＳＴＥＰ１で設定した商品温度Ｂ２以上と判断したとき、制御部２１ａは第三のリレ−２８を励磁し第三の接点３０を開きＳＴＥＰ５で第二の加温手段２５の通電を停止する。

また、図８において、電源ライン間に第三の加温手段２６を接続すれば、図９で第三の加温手段についても第二の加温手段と同様に通電停止の制御ができる。

また、さらに、図８において、電源ライン間に第四の加温手段３１を接続すれば、図９で第四の加温手段についても第二の加温手段と同様に通電停止の制御ができる。

以上のように構成された自動販売機の冷却加温装置は、第一の加温手段５と第二の加温手段２５および第三の加温手段２６および第四の加温手段３１を庫内温度検知手段１６により商品温度に応じて収納室内の発熱容量を変えることでより自動販売機の消費電力量を低減できる。

また、さらに、商品補充時の商品温度低下時において、第一の加温手段５と庫内送風用電動機３の温風循環効果により加温速度を上げることができる。

本発明の自動販売機の冷却加温装置は、加温手段の表面温度を下げることができるので、奥行きの薄い自動販売機の狭い庫内のスペースに庫内送風用電動機の表面温度を上げることなく加温手段を配置できる。

本発明の実施の形態１における自動販売機の冷却加温装置の側面断面図本発明の実施の形態２における自動販売機の冷却加温装置の側面断面図本発明の実施の形態３における自動販売機の冷却加温装置の側面断面図本発明の実施の形態４における自動販売機の冷却加温装置の側面断面図本発明の実施の形態４における自動販売機の冷却加温装置のブロック図本発明の実施の形態４における自動販売機の冷却加温装置のフロ−チャ−ト本発明の実施の形態５における自動販売機の冷却加温装置の側面断面図本発明の実施の形態５における自動販売機の冷却加温装置のブロック図本発明の実施の形態５における自動販売機の冷却加温装置のフロ−チャ−ト

符号の説明

１収納室
２収納棚
４ダクト
５第一の加温手段
１０冷却装置
１１温度過昇防止装置
１６庫内温度検知手段
２５第二の加温手段
２６第三の加温手段
２７断熱材
３１第四の加温手段
３６通気穴

Claims

商品を収納する断熱構造の収納室と、収納室内に商品を収納する収納棚と、前記収納室を冷却する冷却装置と、前記収納室の商品を加温する第一の加温手段と、前記第一の加温手段の異常時の温度上昇を抑制する温度過昇防止装置と、庫内送風用電動機と、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一冷媒を封入した冷却装置とを備え、前記第一の加温手段の電力を前記第一の加温手段の有効な電熱表面積で除した値である電力密度を１Ｗ／ｃｍ２以下とし、前記庫内送風用電動機と前記第一の加温手段を近接して配置可能とするとともに、前記温度過昇防止装置は、前記第一の加温手段および前記庫内送風用電動機を収納する取り付け箱の天面部を介して反対面に取り付け、前記温度過昇防止装置近傍の前記天面部に通気穴を設けたことを特徴とした自動販売機の冷却加温装置。
前記第一の加温手段が異常時な温度上昇が生じた時は、庫内温度検知手段で検知した温度で前記第一の加温手段を制御せずに、前記温度過昇防止装置で前記第一の加温手段の通電を停止することを特徴とした請求項１に記載の自動販売機の冷却加温装置。
前記収納室の背面に室内対流を促進するダクト内に設けた第二の加温手段もしくは、前記収納室の前面の断熱内扉に設けた第三の加温手段もしくは、前記収納棚の最下段に収納された商品近傍の部品表面に設けた第四の加温手段の内、すくなくともいずれか一つと組み合わせ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の冷却加温装置。