JP5056426B2 - 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。また、電磁弁を付設したバイパス回路を設け ることもただでさえ複雑な回路であるため、余分な部品コスト、組立てコストの上昇 を招来することになる。
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、短時間で、しかも、低コストでヒート ポンプ運転の起動を円滑に行う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、該凝縮器の出口側に冷媒を膨張 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、冷却加熱兼用の庫内に設け冷媒を凝縮する加熱熱交換器 と、該加熱熱交換器の出口側に冷媒を膨張させる電子膨張弁と、前記凝縮器、蒸発器 、加熱熱交換器の入口側に電磁弁と、庫内を冷却もしくは加熱する運転モードにより 当該電磁弁の切替にて複数の商品収納庫の冷却もしくは加熱し、冷却加熱運転モード の起動時に、前記圧縮機の起動時の圧力を平衡にする圧力平衡調整指令を有する制御 手段をもってなる自動販売機において、前記圧力平衡調整指令が、運転モードに対応 した前記蒸発器、加熱熱交換器の入口側の電磁弁を開成し、前記電子膨張弁を全開す ることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る自動販売機は、請求項１において、商品収納庫内に 庫内温度を検出する庫内温度検出手段を有し、前記圧力平衡調整指令を庫内温度がサ ーモＯＮ温度の直前温度になったときに行うことを特徴とする。

本発明に係る請求項１の自動販売機は、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、該凝縮器の出口側に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、冷 却加熱兼用の庫内に設け冷媒を凝縮する加熱熱交換器と、該加熱熱交換器の出口側に 冷媒を膨張させる電子膨張弁と、前記凝縮器、蒸発器、加熱熱交換器の入口側に電磁 弁と、庫内を冷却もしくは加熱する運転モードにより当該電磁弁の切替にて複数の商 品収納庫の冷却もしくは加熱し、冷却加熱運転モードの起動時に、前記圧縮機の起動 時の圧力を平衡にする圧力平衡調整指令を有する制御手段をもってなる自動販売機に おいて、前記圧力平衡調整指令が、運転モードに対応した前記蒸発器、加熱熱交換器 の入口側の電磁弁を開成し、前記電子膨張弁を全開することにより、冷媒が循環する すべての回路を速やかに開放して圧縮機の出入口の圧力を平衡させるので、短時間で 、しかも、低コストでヒートポンプ運転の起動を円滑に行うことができる。
また、本発明の請求項２に係る自動販売機は、請求項１において、商品収納庫内に 庫内温度を検出する庫内温度検出手段を有し、前記圧力平衡調整指令を庫内温度がサ ーモＯＮ温度の直前温度になったときに行うことにより、予め圧縮機の出入口の圧力 を平衡が行われるので、さらに短時間でヒートポンプ運転の起動を円滑に行うことが 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。
（実施例１）
まず、本発明の実施例１に係る自動販売機について図１〜７を参照しつつ説明する 。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、図３の冷媒回路図における冷媒の流れを示し、 （ａ）は運転モードＣＣＣの冷媒の流れを示す回路図であり、（ｂ）は運転モードＨ ＣＣの冷媒の流れを示す回路図であり、（ｃ）は運転モードＨＨＣの冷媒の流れを示 す回路図である。図６は、図３の冷媒回路図における冷媒の圧力状態を示し、（ａ） は停止時の圧力状態を説明する回路図であり、（ｂ）は起動時の圧力状態を説明する 回路図である。図７は、実施例１に係る起動時のフローチャートを示す。
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、４ ０ｃ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４ ０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の庫内温度センサ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，４０，４０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４０a、４０ｃ、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を冷却専用とし、商品収納庫４０ｃ、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、冷凍サイクルを構成する圧縮機６１、凝縮器６２、膨 張弁６３、分流器６４と、底板１１を跨いで庫内の蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃと を冷媒配管で連結した冷却部と，圧縮機６１から加熱熱交換器６６ｂ、６６ｃとを冷 媒配管で連結した加熱部から構成され、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６６ ｂ、６６ｃは、蒸発器６５ｂ、６５ｃの前に取設され、商品収納庫４０ｂ，４０ｃ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６６ｂ、 ６６ｃは、各商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいて、風胴６７で囲繞され、そ の前方にファン６５ｆが取設され、後方にはダクト６７ｄが取設されている。商品収 納庫内の冷却／加熱は、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、加熱熱交換器６６ｂ、６６ ｃ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、ダクト６７ ｄより回収することで行われる。

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。図３に示 すように圧縮機６１から出た配管は電磁弁６８を介して凝縮器６２に接続され、凝縮 器６２から出た配管は逆止弁７１を介して膨張弁６３（膨張手段、キャピラリでも良 い）に接続されている。膨張弁６３から出た配管は分流器６４に接続し、分流器６４ より電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃを介して蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに接続さ れて、蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃからの配管は集合してアキュムレータ７８を介 して圧縮機６１に接続されている。 一方、圧縮機６１から出た配管は電磁弁６８ｂ 、６８ｃを介して加熱熱交換器６６ｂ、６６ｃに接続され、加熱熱交換器６６ｂ、６ ６ｃを出た配管は、逆止弁７１，７１を介して集合し、加熱熱交換器７６に接続され ている。また、加熱熱交換器７６から出た配管は、電子膨張弁７９を介して膨張弁６ ３の下流側に接続されている。
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の運転モードにより冷却もし くは加熱を制御するものであり、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の設定により冷媒回路の電磁弁開閉の制御を行う。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順（４０ｃ、４０ｂ、４０ａ）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 と記す。制御手段９０は、庫内温度センサＴａ、Ｔｂ，Ｔｃにより各庫内の温度を検 知して、サーモサイクル運転を行う。具体的には、庫内温度がサーモＯＦＦ設定温度 （例えば、冷却の場合は８℃、加熱の場合は６１℃）になったときにはその庫内の蒸 発器、加熱熱交換器に関する電磁弁を閉成し、庫内温度がサーモＯＮ設定温度（例え ば、冷却の場合は−２℃、加熱の場合は４１℃）になったときにはその庫内の蒸発器 、加熱熱交換器に関する電磁弁を開成して、庫内を適温に制御する。

かかる構成で運転モードをＣＣＣモードに設定すると、制御手段９０は、電磁弁６ ８、７０ａ、７０ｂ、７０ｃを開成し、電磁弁６８ｂ、６８ｃを閉成し、電子膨張弁 ７９を全開する。図５（ａ）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に凝縮され液冷媒となり、膨張弁６３で膨張して低温の気液２相流となり、分 流器６４で３方に分流され蒸発器６５ａ、６５ｂ、６５ｃで蒸発し、商品収納庫４０ ａ，４０ｂ，４０ｃが冷却される。気体となった冷媒は、気液分離させて液冷媒を貯 留するアキュムレータ７８を介して圧縮機６１に戻る。この運転は、庫内温度センサ Ｔａ、Ｔｂ，Ｔｃによる庫内温度が適温（サーモＯＦＦ温度）になるまで継続される 。庫内温度がサーモＯＦＦ温度になった庫内の電磁弁が順次閉成され、すべての庫内 温度がサーモＯＦＦ温度になった時点で圧縮機６１の運転を停止し、最後の商品収納 庫に対応する電磁弁が閉成される。
やがて、庫内温度が上昇をしてサーモＯＮ温度となった時に、すべての電磁弁６５ ａ、６５ｂ、６５ｃを開成する。開成すると圧縮機６１の出入口側の圧力が徐々に平 衡するので、少しの時間(例えば２分間)遅延後に圧縮機６１を起動する。
次に、運転モードをＨＣＣモードに設定すると、制御手段９０は、電磁弁６８ｃ、 ７０ｂ、７０ａを開成し、電磁弁６８、６８ｂ、７０ｃを閉成する。図５（ｂ）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６６ｃに流入して凝縮さ れ、商品収納庫４０ｃを加熱する。加熱熱交換器６６ｃで凝縮され高温冷媒は、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２相流となり、分流器６４で分流され蒸発器６５ａ、６ ５ｂで蒸発し、商品収納庫４０ａ，４０ｂが冷却される。蒸発器６５ａ、６５ｂで気 体となった冷媒は、圧縮機６１に戻る。この運転は、庫内温度センサＴａ、Ｔｂ，Ｔ ｃによる庫内温度が適温（サーモＯＦＦ温度）になるまで継続される。庫内温度がサ ーモＯＦＦ温度になった庫内の電磁弁が順次閉成され、すべての庫内温度がサーモＯ ＦＦ温度になった時点で圧縮機６１の運転を停止し、最後の商品収納室の電磁弁が閉 成され、電子膨張弁７９を全閉にする。このとき、回路内の圧力は図６（ａ）に示す ように太い実線で示す高圧部の回路部と、破線で示す低圧の回路部に分かれ、圧縮機 ６１の出口は高圧に、入口は低圧に保持される。

ＨＣＣモードにおいて、庫内温度センサＴａ、Ｔｂ，Ｔｃにより検出する庫内温度 が低下もしくは上昇してサーモＯＮ温度に達して圧縮機６１を起動させるときは、図 ７のフローチャートを参照にしつつ説明をする。まず、運転モードに関係する電磁弁 ６８ｃ，７０ｂ，７０ａを開成し（Ｓ１１）、電子膨張弁７９を全開にする（Ｓ１２ ）圧力平衡調整指令を行い、冷媒の循環する回路に高圧を開放する。所定時間（例え ば２分間）後（Ｓ１３）には、図６（ａ）と比較して図６（ｂ）に示すようにやや太 い実線で示される中圧状態で圧縮機６１の吸込みおよび吐出しの圧力が平衡になる。 しかるのちに、電子膨張弁７９を所定開度に設定し（Ｓ１４）、圧縮機を起動させる （Ｓ１５）。
次に、運転モードをＨＨＣモードに設定すると、制御手段９０は、電磁弁６８ｂ、 ６８ｃ、７０ａを開成し、電磁弁６８、７０ｂ、７０ｃを閉成する。図５（ｃ）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６６ｂ、６６ｃに流入し て凝縮され、商品収納庫４０ｂ、４０ｃを加熱する。加熱熱交換器６６ｂ、６６ｃで 凝縮され高温冷媒は、さらに庫外熱交換器７６で凝縮され、冷媒配管７７を経由して 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２相 流となり、分流器６４を経由して蒸発器６５ａで蒸発し、商品収納庫４０ａが冷却さ れる。蒸発器６５ａで気体となった冷媒は、圧縮機６１に戻り冷凍サイクル運転がさ れる。そして、前述のようにサーモサイクル運転が行われ、圧縮の起動に関しても図 ７に示すフローチャートのように行われる。

このように冷却加熱運転の起動時に運転モードに対応した前記蒸発器、加熱熱交換 器の入口側の電磁弁を開成し、電子膨張弁７９を全開にすることにより、圧縮機６１ の出入口で圧力が平衡するので、圧縮機の起動時に過負荷状態の時、ロックが起こる ことなく、ヒートポンプ運転の起動を円滑に行うことができる。
（実施例２）
本発明の実施例２に係る自動販売機について説明する。実施例１と相違する点は、 冷却加熱運転時の圧縮機の起動に関する制御方法が、庫内温度を検知して行う点であ り、その説明を図８のフローチャートを用いて詳述し、その他は実施例１と実質的に 同一であるので、その説明を省略する。
冷却加熱運転時の圧縮機の起動に関する制御は、図８に示すようにまず庫内温度が サーモＯＮ温度の直前であるかを判定する（Ｓ２１）。具体的には、庫内温度が加熱 室ならサーモＯＮ設定温度直前のやや高い温度（例えば＋１℃高い４２℃）、冷却室 ならサーモＯＮ温度直前のやや低い温度（例えば１℃低い７℃）で判定をする。庫内 温度がサーモＯＮ温度の直前でなければ（Ｓ２１／Ｎ）、始めに戻り、庫内温度がサ ーモＯＮ温度の直前であれば（Ｓ２１／Ｙ）、運転モードに関係する電磁弁６８ｃ， ７０ｂ，７０ａを開成し（Ｓ２２）、電子膨張弁７９を全開にする（Ｓ２３）圧力平 衡調整指令を行い、冷媒の循環する回路に高圧を開放する。そして、庫内温度がサー モＯＮ設定温度なったときに（Ｓ２４／Ｙ）、電子膨張弁７９を所定開度に設定し（ Ｓ２５）、圧縮機を起動させる（Ｓ２６）。

実施例２のように、商品収納庫内に庫内温度を検出する庫内温度検出手段を有し、 前記圧力平衡調整ステップを庫内温度がサーモＯＮ温度の直前温度になったときに行 うことにより、予め圧縮機の吸込みおよび吐出しの圧力を平衡が行われるので、さら に短時間でヒートポンプ運転の起動を円滑に行うことができる。

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１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。 図３の冷媒回路図における冷媒の流れを示し、（ａ）は運転モードＣＣ Ｃの冷媒の流れを示す回路図であり、（ｂ）は運転モードＨＣＣの冷媒の流れを示す 回路図であり、（ｃ）は運転モードＨＨＣの冷媒の流れを示す回路図である。 図６は、図３の冷媒回路図における冷媒の圧力状態を示し、（ａ）は停 止時の圧力状態を説明する回路図であり、（ｂ）は起動時の圧力状態を説明する回路 図である。 本発明の実施例１に係る圧縮機の起動に関するフローチャートである。 本発明の実施例２に係る圧縮機の起動に関するフローチャートである。

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
６８ｂ、６８ｃ 電磁弁
７２ 電子膨張弁
９０ 制御装置
９１ 運転モード選択ＳＷ
Ｔａ、Ｔｂ，Ｔｃ 庫内温度センサ

Claims (2)

1. 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、該凝縮器の出口側に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、冷却加熱兼用の庫内に設け冷媒を凝縮する加熱熱交換器と、該加熱熱交換器の出口側に冷媒を膨張させる電子膨張弁と、前記凝縮器、蒸発器、加熱熱交換器の入口側に電磁弁と、庫内を冷却もしくは加熱する運転モードにより当該電磁弁の切替にて複数の商品収納庫の冷却もしくは加熱し、冷却加熱運転モードの起動時に、前記圧縮機の起動時の圧力を平衡にする圧力平衡調整指令を有する制御手段をもってなる自動販売機において、
   前記圧力平衡調整指令が、運転モードに対応した前記蒸発器、加熱熱交換器の入口側の電磁弁を開成し、前記電子膨張弁を全開することを特徴とする自動販売機。
2. 商品収納庫内に庫内温度を検出する庫内温度検出手段を有し、
   前記圧力平衡調整指令を庫内温度がサーモＯＮ温度の直前温度になったときに行うこ とを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
   
   

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