JP4924535B2 - 自動販売機 - Google Patents

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）。
しかしながら、この自動販売機は、庫内側の熱交換器を冷却時には蒸発器として使用し、加温時には凝縮器として使用するため、自動販売機の冷却加熱の運転モードによって、冷媒の流し方を変更させる必要がある結果、冷凍回路の配管が複雑になりコスト高を招来するという問題がある。
また、圧縮機の起動時、過負荷状態にあると電動機がロックし電動機の巻線に大電流が流れ、長時間流れると巻線の焼損が生じる。従来はこれを防止するためにロックが起こった時、圧縮機を停止させ圧縮機の吐出側と吸入側との圧力平衡がとれるまでの時間を待って圧縮機を再起動させていた。しかし、この方式では、圧縮機を再起動させるのに圧縮機の吐出側と吸入側との圧力平衡がとれるまでの時間が（例えば５分間）かかり、冷却遅延が起こっていた。また、冷却遅延を解消させるために冷凍サイクルの高圧側と低圧側をバイパスさせる位置に自在に開閉ができる弁を設け、圧縮機の起動時の過負荷状態の時、ロックが起こると弁を短時間開放し圧力平衡をさせて圧縮機を再起動させる方法もあった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２９８２１０号公報 特開平１０−３８３９０号公報

しかしながら、ヒートポンプ運転する場合には、冷却のみの運転と比較して加熱熱交換器の凝縮温度が高く、高圧側の圧力が高いために単に電磁弁を短時間開成するだけでは、所望の圧力平衡は得られない。特に、ヒートポンプ運転から冷却単独運転に切り変えたとき、圧縮機の吐出側の配管が高圧に維持されているので、圧縮機の吸込側との圧力差が大きく、圧縮機の起動に時間を要するという問題があった。
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うに際して、冷却単独運転への切替時においても短時間で圧縮機が運転できる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、複数の冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の運転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、前記圧縮機から該凝縮器への冷媒の流入を開閉する凝縮器電磁弁と、冷媒を膨張させる膨張手段と、膨張手段より膨張した冷媒を分配する分配器と、庫内に設け冷媒を蒸発する複数の蒸発器と、にて冷却循環回路を構成するとともに、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、前記圧縮機から該加熱熱交換器への冷媒の流入を開閉する加熱器電磁弁と、圧力調整手段と、前記分配器と、前記蒸発器と、にて加熱冷却循環回路を構成した自動販売機において、前記圧縮機の吐出側と加熱器電磁弁との間に逆止弁を設け、前記逆止弁における圧縮機の吐出側に凝縮器電磁弁を接続し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、圧縮機の吐出側と加熱器電磁弁との間に逆止弁を設け、その逆止弁における圧縮機の吐出側に蒸発器電磁弁を接続したことにより、ヒートポンプ運転から冷却単独運転に切り変えたとき、逆止弁により下流側の高圧が上流側に作用をしないので、圧縮機の吐出側の高圧冷媒が速やかに凝縮器側に流入する結果、圧縮機の吐出側と吸込側との圧力差が小さくなり、短時間で圧縮機が運転できる。

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。
まず、本発明の実施例に係る自動販売機について説明する。なお、図１は本発明の実施例に係る自動販売機を示す斜視図、図２は図１に示した自動販売機の断面図であり、図３は本発明の実施例に係る冷媒回路図である。図４は制御装置のブロック図を示し、図５は３室を全て冷却する冷却単独運転における冷媒の流れを示す回路図であり、図６は１室を加熱、２室を冷却するヒートポンプ運転における冷媒の流れを示す回路図であり、図７は２室を冷却する冷却単独運転における冷媒の流れを示す回路図である。
これら図において、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内の冷気もしくは暖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４０ｃを冷却専用とし、商品収納庫４０ａ、４０ｂを冷却加熱兼用としている。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、圧縮機６１、凝縮器６２、膨張弁６３、アキュムレータ６９、底板１１を跨いで庫内の蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃとを冷媒配管で連結する冷熱部と、圧縮機６１、庫外熱交換器７６、電子膨張弁７９、底板１１を跨いで庫内の蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、加熱熱交換器６６ａ、６６ｂとを冷媒配管で連結する加熱冷熱部と、加熱ヒータ８０ａ、８０ｂの加熱部を有して構成されている。冷却／加熱ユニット６０は、冷却加熱の運転モードに応じて、庫内に冷風または温風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。
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、各商品収納庫の下部に取設されている。また、加熱熱交換器６６ａ、６６ｂは、蒸発器６５ｂ、６５ａの後に取設され、商品収納庫４０ａ、４０ｂ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、６６ｂ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、６６ｂ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。

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、加熱熱交換器６６ａ、６６ｂの前方に取設され、ヒートポンプ運転で冷却側の庫内が適温に冷却されたときに加熱熱交換器６６ａ、６６ｂを使用せずに冷媒回路の運転を停止し、商品収納庫４０ａ、４０ｂを加熱するためのものである。
冷却／加熱ユニット６０の冷媒回路構成について図３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８１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８２を有している。
冷却循環回路８１は、圧縮機６１、凝縮器電磁弁６８、凝縮器６２、逆止弁７１、膨張弁６３（膨張手段、キャピラリでも良い）を介して、分流器６４に接続し、分流器６４より蒸発器電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃを経由して蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに接続され、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃからの配管を集合した後アキュムレータ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８２は、圧縮機６１から逆止弁７２を経由して加熱器電磁弁６８ａを介して加熱熱交換器６６ａから逆止弁７１に至る回路と、加熱器電磁弁６８ｂを介して加熱熱交換器６６ｂから逆止弁７１に至る回路とを集合（並列に接続）した後、庫外熱交換器７６から圧力調整手段としての電子膨張弁７９を介して分流器６４に接続され、分流器６４から蒸発器電磁弁７０ａ，７０ｂ，７０ｃを経由してそれぞれ蒸発器６５ａ，６５ｂ，６５ｃに接続され、再び合流してアキュームレータ６９を介して圧縮機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Ｒ１３４ａを使用している。
制御手段９０は、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃを冷却加熱の運転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、運転モード設定ＳＷ９１の設定により決まる冷却加熱の運転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。運転モードは、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）の順に、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モードなどときす。また、制御手段９０は、庫内温度センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃにより検知した温度により、圧縮機６１、電子膨張弁７９、凝縮器電磁弁６８、加熱器電磁弁６８ａ，６８ｂ、蒸発器電磁弁７０ａ，７０ｂ，７０ｃなど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。また、制御手段９０は、後述するように、加熱用の加熱器電磁弁６８ａ，６８ｂの閉止時に弁から漏れて加熱熱交換器６６ａ、６６ｂに貯留した冷媒を回収する冷媒回収制御を行う。

かかる構成で運転モード設定ＳＷ９１の操作により運転モードをＣＣＣモードに設定すると、制御手段９０は、凝縮器電磁弁６８、蒸発器電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃを開成し、加熱器電磁弁６８ａ、６８ｂを閉止し、膨張弁６３を全開にする。図５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にて凝縮されて液冷媒となり、膨張弁６３で膨張して低温の気液二相流となり、分流器６４で３方に分流された後蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃで蒸発し、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃが冷却される。気体となった冷媒は、液冷媒を貯留するアキュームレータ６９を介して気液分離させて圧縮機６１に戻る。この冷却は、制御装置９０にて庫内温度センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃによるサーモサイクル運転により庫内温度が適温に制御される。
商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち一室、例えば、商品収納庫４０ａが適温になると、その庫内に対する蒸発器電磁弁７０ａが閉止され、２室の冷却単独運転が継続される。さらに、一室が適温になると、１室の冷却単独運転が継続され、すべての室が適温になるまで運転制御が行われる。なお、冷却単独運転は、上述のように、３室すべて、２室、1室の場合がある。
次に、運転モードＳＷ９１の操作により運転モードを左側の１室を加熱するＨＣＣモードに設定すると、制御手段９０は、加熱器電磁弁６８ａ、蒸発器電磁弁７０ｂ、７０ｃを開成し、凝縮器電磁弁６８、加熱器電磁弁６８ｂ蒸発器電磁弁７０ａを閉止し、電子膨張弁７９を所定の開度に設定する。図６で示すように圧縮機６１で圧縮された高温冷媒は、逆止弁７２、加熱器電磁弁６８ａを介して加熱熱交換器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、電子膨張弁７９で膨張される。電子膨張弁７９で膨張された冷媒は、低温の気液二相流となり、分流器６４で分流された後蒸発器６５ｂ、６５ｃで蒸発し、商品収納庫４０ｂ、４０ｃが冷却される。蒸発器６５ｂ、６５ｃで気体となった冷媒は、圧縮機６１に戻る。このヒートポンプ運転も前述のようにサーモサイクル運転で庫内が適温に維持される。

前記ＨＣＣモードにおける運転中において、加熱室の商品収納庫４０ａが適温になると、圧縮機６１を停止して、その庫内に対応する加熱器電磁弁６８ａが閉止され、凝縮器電磁弁６８を開成して前述したＣＣＣモードと同様に２室（商品収納庫４０ｂ、４０ｃ）の冷却単独運転が継続される。
２室（商品収納庫４０ｂ、４０ｃ）の冷却単独運転では、制御手段９０は、凝縮器電磁弁６８が開成し、加熱器電磁弁６８ａが閉止する。圧縮機６１の運転を開始して、図７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、膨張弁６３で膨張して低温の気液二相流となり、分流器６４で２方に分流された後蒸発器６５ｂ、６５ｃで蒸発し、商品収納庫４０ｂ、４０ｃの冷却が継続される。気体となった冷媒は、液冷媒を貯留するアキュムレータ６９を介して気液分離させて圧縮機６１に戻る。
圧縮機６１の運転を開始するとき、ヒートポンプ運転をしている高凝縮温度、高吐出圧力が配管内に維持されているので、圧縮機６１の吐出側と吸込側での圧力が高い状態となっている。しかしながら、加熱器電磁弁６８ａ，６８ｂと逆止弁７２との間の配管内の高圧冷媒は、逆止弁７２により上流に作用しないので、圧縮機６１の吐出側の高圧冷媒は、凝縮器電磁弁６８を介して、凝縮器６２内に速やかに開放されるので、圧縮機６１の吐出側と吸込側の圧力が平衡をして、短時間で圧縮機を起動させることが出来る。

また、運転モード設定ＳＷ９１の操作により、ヒートポンプの運転モードＨＣＣから冷却単独運転のＣＣＣモードへ切り替えて運転させる場合にも、逆止弁７２により下流側の高圧冷媒が上流側に作用しないので、圧縮機６１の吐出側の高圧は、凝縮器電磁弁６８を介して凝縮器６２内に開放される結果、圧縮機６１の吐出側と吸込側の圧力が平衡をして、短時間で圧縮機を起動させることが出来る。
以上のように、圧縮機６１側に接続された加熱器電磁弁６８ａ，６８ｂと圧縮機６１の吐出側との間に逆止弁７２を設けたことにより、ヒートポンプ運転から冷却単独運転に切り変えたとき、逆止弁７２により下流側の高圧が上流側に作用をしないので、圧縮機６１の吐出側の高圧冷媒が速やかに凝縮器６２に流入する結果、圧縮機６１の吐出側と吸込側との圧力差が小さくなり、短時間で圧縮機６１が運転できる。

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。

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。 ３室を全て冷却する冷却単独運転における冷媒の流れを示す回路図でである。 １室を加熱、２室を冷却するヒートポンプ運転における冷媒の流れを示す回路図である。 ２室を冷却する冷却単独運転における冷媒の流れを示す回路図である。

符号の説明

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 膨張弁（膨張手段）
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ 蒸発器
６６ａ、６６ｂ 加熱熱交換器
６８ 凝縮器電磁弁
６８ａ、６８ｂ 加熱器電磁弁
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ 蒸発器電磁弁
７２ 逆止弁
７６ 庫外熱交換器
７９ 電子膨張弁（圧力調整手段）
９０ 制御装置
９１ 運転モード選択ＳＷ

Claims (1)

1. 複数の冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の運転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、前記圧縮機から該凝縮器への冷媒の流入を開閉する凝縮器電磁弁と、冷媒を膨張させる膨張手段と、膨張手段より膨張した冷媒を分配する分配器と、庫内に設け冷媒を蒸発する複数の蒸発器と、にて冷却循環回路を構成するとともに、
   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、前記圧縮機から該加熱熱交換器への冷媒の流入を開閉する加熱器電磁弁と、圧力調整手段と、前記分配器と、前記蒸発器と、にて加熱冷却循環回路を構成した自動販売機において、前記圧縮機の吐出側と加熱器電磁弁との間に逆止弁を設け、前記逆止弁における圧縮機の吐出側に凝縮器電磁弁を接続したことを特徴とする自動販売機。
   
   
   

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