JP5228965B2 - 自動販売機 - Google Patents

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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開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示された自動販売機の冷却/加熱ユニットは、図7で示すように庫室A,B,C内にそれぞれ内部熱交換器3z、4z、5z、ファン12z、13z、14zおよび温度センサ18Az,18Bz,19Az,19Bz、20Az,20Bzが配設され、庫外に圧縮機1z、外部熱交換器2z、ファン11z、気液分離器10zが配設され、それらの機器が次の3つの配管系統にて接続されている。第1の配管系統は、圧縮機1zから高温高圧の冷媒を送る配管系統であり、庫外側に圧縮機1zから送出する配管と、電磁弁15Azを介して外部熱交換器2zと接続する配管が配設され、庫内側にそれぞれ電磁弁16Az、17Azを介して内部熱交換器4z、5zと接続する配管が配設され、これら配管が並列接続されている。第2の配管系統は、蒸発された低温低圧の冷媒を圧縮機1zへ戻す配管系統であり、庫外側に圧縮機1zへ気液分離器10zを介して戻る配管と、電磁弁15Bzを介して外部熱交換器2zと接続する配管が配設され、庫内側では内部熱交換器と接続する配管とそれぞれ電磁弁16Bz、17Bzを介して内部熱交換器4z、5zと接続する配管が配設され、これら配管が並列接続されている。第3の配管系統は、凝縮した冷媒を膨張させた後に蒸発させるために冷媒を送る配管系統であり、庫外側に外部熱交換器2zより電動膨張弁6zを介して冷媒を送出する配管が配設され、庫内側ではそれぞれ電動膨張弁7z、8z、9zを介して内部熱交換器3z、4z、5zと接続する配管が配設され、これら配管が並列接続されている。
かかる構成で例えば庫室A、Bを冷却し庫室Cをヒートポンプ加熱する運転モードでは、電磁弁15Az、16Bz、17Azを開成し、電磁弁15Bz、16Az、17Bzを閉止し、電動膨張弁6z、9zを全開し、電動膨張弁7z、8zを庫室A、Bの温度に応じて開度を調整する。圧縮機1zより圧縮した冷媒は、電磁弁15Azを介して外部熱交換器2zに送られるともに、並列して電磁弁17Azを介して内部熱交換器5zに送られて凝縮して庫室Cを加熱する。外部熱交換器2z、内部熱交換器5zから凝縮した冷媒は、電動膨張弁7z、8zで断熱膨張されて気液の二相流となり、内部熱交換器3z、4zで蒸発して庫室A,Bを冷却し、気液分離器10zを経由して圧縮機1に戻る。
特開2002−267314号公報
しかしながら、通常の自動販売機は、庫内と庫外とを底板を境として庫内熱交換器が庫内の後部に配置され、冷却/加熱ユニットを庫内の前面側から脱着するように設計されていることから、圧縮機、気液分離器などの庫外に設置された機器から庫内に設置された庫内熱交換器へ接続する配管は底板の前面側を跨いで配管されている。底板の前面から庫内熱交換器までの距離は自動販売機の奥行き寸法と略同一になることから、特許文献1に記載の自動販売機では、冷却加熱兼用の庫室B,Cでは、3系統の配管が配設されているので、総配管長が長くなり、コストアップとなるという問題がある。
本発明は、上記実情に鑑みて、上記の課題を解決して、冷媒回路の総配管長を短くして、低コストで冷媒回路が構成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、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、庫外に設け凝縮器電磁弁を介して冷媒を凝縮する凝縮器と、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、庫内に設け前記分配器より冷却器入口電磁弁を介して冷媒を蒸発する複数の庫内熱交換器と、蒸発した冷媒を冷却器出口電磁弁を介して合流する合流器と、にて冷却循環回路を構成するとともに、前記冷却循環回路に、前記圧縮機から加熱器電磁弁を介して前記庫内熱交換器入口側と前記冷却器入口電磁弁の間に位置する入口側接続点に配管接続し、かつ、前記庫内熱交換器出口側と前記冷却器出口電磁弁の間に位置する出口側接続点から第2膨張手段を介して前記分配器に配管接続することにより、前記庫内熱交換器を凝縮器として作用させてヒートポンプ運転を行う加熱冷却循環回路を構成する自動販売機において、前記入口側接続点および前記出口側接続点が商品収納庫の外側に配設されていることを特徴とする。
本発明に係る請求項1の自動販売機は、冷却循環回路に、圧縮機から加熱器電磁弁を介して庫内熱交換器入口側と冷却器入口電磁弁の間に位置する入口側接続点に配管接続し、かつ、庫内熱交換器出口側と冷却器出口電磁弁の間に位置する出口側接続点から第2膨張手段を介して分配器に配管接続することにより、前記庫内熱交換器を凝縮器として作用させてヒートポンプ運転を行う加熱冷却循環回路を構成する自動販売機において、前記入口側接続点および前記出口側接続点が商品収納庫の外側に配設されていることにより、庫内側に配設する管路を少なくできるので、冷媒回路の総配管長が短くなる結果、低コストで冷媒回路を構成できる。
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ある。 1室を冷却し、2室を加熱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。 従来例に係る冷媒回路図である。
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室を冷却し、2室を加熱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。
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40b、40c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、機械室50内に圧縮機61、凝縮器62、膨張器(膨張手段)63、第2の膨張器79、アキュムレータ69、補助熱交換器76を取設し、底板11を跨いで庫内に庫内熱交換器65a、65b、65cを有して各機器を冷媒配管で接続されることにより構成されている。なお、底板11の前端部には、商品収納庫40a,40b,40cに対応して冷媒配管を挿入するために凹部形状の庫内配管入口部82a、82b、82c、庫内配管出口部83a、83b、83cが形成されている。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。
冷却加熱用の圧縮機61は、冷媒を圧縮して回路内を循環させるためのもので、冷却運転時には、蒸発温度が約−10℃、凝縮温度が約40℃で使用され、加熱運転時には、蒸発温度が約−10℃、凝縮温度が約70℃で使用される。
凝縮器62は、フィンチューブ型の熱交換器であり、冷却運転時に不要な凝縮熱を排出するためのものである。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。
膨張器63は、冷却運転時に通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものであり、たとえばキャピラリ、温度膨張弁、電子膨張弁である。
分流器64は、膨張器63で断熱膨張させられた冷媒を庫内熱交換器65a、65b、65cに分配するためのものである。
庫内熱交換器65a、65b、65cは、商品収納庫40aを冷却するためのものであり、庫内熱交換器65b、65cは、商品収納庫40b、40cを加熱する庫内熱交換器を兼用している。また、庫内熱交換器65a、65b、65cは、各商品収納庫の下部に取設され、風胴87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、庫内熱交換器65a、65b、65c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より循環回収することで行われる。
アキュムレータ69は、庫内熱交換器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、気相冷媒を圧縮機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。
補助熱交換器76は、フィンチューブ型の熱交換器であり、加熱運転時に不要な凝縮熱を排出するためのものである。
膨張器79は、加熱運転時に通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものであり、たとえばキャピラリ、温度膨張弁、電子膨張弁である。
ヒータ66b、66cは庫内熱交換器65b、65cの前方に取設され、商品収納庫40b、40cの加熱の補助を行うものである。
庫内温センサTa、Tb、Tcは、商品収納庫40a、40b、40c内の風胴67の上面に取設され、商品収納庫40a、40b、40cの庫内温度を検知するためのものである。
凝縮器電磁弁68は、圧縮機61と凝縮器62間の冷媒通路を開閉するものであり、加熱器電磁弁68b、68cは、圧縮機61と庫内熱交換器65b、65c間の圧縮された冷媒の通路を開閉するものである。冷却器入口電磁弁70a,70b,70cは分流器64と庫内熱交換器65a、65b、65c間の膨張された冷媒の通路を開閉するものであり、冷却器出口電磁弁72b,72cは、庫内熱交換器65b、65cと圧縮機61と間の蒸発された冷媒の通路を開閉するものである。
冷却/加熱ユニット60の冷媒回路構成について図2,3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60Aと庫内の冷却加熱を同時に行う(ヒートポンプ運転を行う)加熱冷却循環回路60Bを有している。なお、図中の点線の囲いは、商品収納庫40a、40b、40cを模式的に示している。
冷却循環回路60Aは、圧縮機61から凝縮器62、膨張器63を経由して分流器64に接続し、分流器64から庫内熱交換器65a、65b、65cに分流したのち集合器67にて集合し、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。具体的には、冷却循環回路60Aの管路は、圧縮機61から凝縮器電磁弁68、凝縮器62、膨張器63、接続点86を経由して分流器64に接続する管路と、分流器64より3方に分流して冷却器入口電磁弁70a、70b、70cに至る管路と、冷却器入口電磁弁70aから庫内配管入口部82aを跨いで庫内熱交換器65aに至る送り管路182aと、庫内熱交換器65aから庫内配管出口部83aを跨いで機械室50内に配設された集合部67に接続する戻り管路183aと、冷却器入口電磁弁70b、70cからそれぞれ逆止弁71b、71cを介して入口側接続点81b、81cに接続される管路181b、181cと、入口側接続点81b、81cからそれぞれ庫内配管入口部82b、82cを跨いで庫内熱交換器65b、65cに至る送り管路182b、182cと、庫内熱交換器65b、65cからそれぞれ庫内配管出口部83b、83cを跨いで機械室50内に配設された出口側接続点84b、84cに接続する戻り管路183b、183cと、出口側接続点84b、84cからそれぞれ冷却器出口電磁弁72b、72cを介して集合部67に集合する管路184b、184cと、集合部67からアキュムレータ69を経由して圧縮機61に戻る管路により構成されている。なお、商品収納庫40a、40b、40c内に配設される管路は、送り管路182a、182b、182cのうちで庫内配管入口部82a、82b、82cより庫内熱交換器65a、65b、65cに至る管路部182ar、182br、182crと、戻り管路183a、183b、183cのうちで庫内熱交換器65a、65b、65cより庫内配管出口部83a、83b、83cに至る管路部183ar、183br、183crである。
一方、加熱冷却循環回路60Bには、冷却循環回路60Aに加えて、圧縮機61より凝縮器電磁弁68と並列接続されそれぞれ加熱器電磁弁68b、68cに接続する管路168b、168cと、加熱器電磁弁68b、68cから入口側接続点81b、81cに接続する管路165b、165cと、出口側接続点84b、84cからそれぞれ逆止弁71、71を介して接続点85に接続する管路179b、179cと、接続点85から庫外熱交換器76に接続する管路179dと、庫外熱交換器76から第2の膨張器79に接続する管路179eと、膨張器79から接続点86に接続する管路179fが設けられている。
しかして、加熱冷却循環回路60Bは、圧縮機61から加熱器電磁弁68b、68c、入口側接続点81b、81cを経由して庫内熱交換器65c、65bに接続され、庫内熱交換器65c、65bから出口側接続点84b、84c、逆止弁71,71、補助熱交換器76、膨張器79を経由して分配器64に接続され、分流器64から冷却器入口電磁弁70aを介して庫内熱交換器65aに接続され、集合器67、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。
冷媒は、臨界圧力以下で使用する冷媒、例えばフロン冷媒でR134aを使用している。また、臨界圧力以上で使用する冷媒、例えば二酸化炭素冷媒でもよい。
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)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モードなどと記す。また、制御手段90は、庫内温センサTa、Tb、Tcにより検知した温度により、圧縮機61、凝縮器電磁弁68、冷却器入口電磁弁70a、70b、70c、冷却器出口電磁弁72b、72c、加熱器電磁弁68b、68cなどを制御し、庫内を一定温度範囲内でON・OFF制御するサーモサイクル運転により庫内温度を適温に維持する。
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、冷却器入口電磁弁70a、70b、70c、冷却器出口電磁弁72b、72cを開成し、加熱器電磁弁68b、68cを閉止する。図5の太線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にて凝縮され液体となり、膨張器63で膨張して低温の気液二相流となり、分流器64で三方に分流された後庫内熱交換器65a、65b、65cに流入する。流入した冷媒は、庫内熱交換器65a、65b、65cで蒸発し、商品収納庫40a、40b、40cを冷却し、蒸発した冷媒は集合器67で集合して液冷媒を貯留するアキュムレータ69に流入し気液に分離されて気相の冷媒のみ圧縮機61に戻る。なお、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。
次に、運転モード設定SW91の操作により運転モードを左側の1室を冷却し、中、右側の2室を加熱するCHHモードに設定すると、制御手段90は、加熱器電磁弁68b、68c、冷却器入口電磁弁70aを開成し、凝縮器電磁弁68、冷却器入口電磁弁70b、70c、冷却器出口電磁弁72b、72cを閉止する。図6の太線で示すように圧縮機61で圧縮された高温冷媒は、加熱器電磁弁68b、68c、入口側接続点81b、81cを経由して庫内熱交換器65b、65cに流入する。庫内熱交換器65b、65cに流入した冷媒は凝縮し、商品収納庫40b、40cを加熱し、出口側接続点84b、84c、逆止弁71,71を経由して集合し、補助熱交換器76でさらに凝縮して第2の膨張器79に流入する。膨張器79に流入した冷媒は、膨張して低温低圧の気液二相流となり分流器64、冷却器入口電磁弁70aを経由して庫内熱交換器65aに流入する。庫内熱交換器65aに流入した冷媒は、庫内熱交換器65aで蒸発して商品収納庫40aを冷却し、集合器67、アキュムレータ69を経由して圧縮機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。
このように、入口側接続点81b、81c、出口側接続点84b、84cが商品収納庫の外側に配設されていることにより、商品収納庫40b、40cの庫内側に配設されている管路は、庫内熱交換器65b、65cへの送り管路182b、182cの一部182br、182crと、戻り管路183b、183cの一部183br、183crの2系統の管路のみとなるので、冷媒回路の総配管長を短くすることができ、低コストで冷媒回路を構成することができる。
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、79 膨張器
64 分流器
65a、65b、65c 庫内熱交換器
68 凝縮器電磁弁
68a、68b 加熱器電磁弁
70a、70b、70c 冷却器入口電磁弁
72b、72c 冷却器出口電磁弁
81b、81c 入口側接続点
84b、84c 入口側接続点
90 制御装置
91 運転モード選択SW


Claims (1)

  1. 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、庫外に設け凝縮器電磁弁を介して冷媒を凝縮する凝縮器と、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、庫内に設け前記分配器より冷却器入口電磁弁を介して冷媒を蒸発する複数の庫内熱交換器と、蒸発した冷媒を冷却器出口電磁弁を介して合流する合流器と、にて冷却循環回路を構成するとともに、
    前記冷却循環回路に、前記圧縮機から加熱器電磁弁を介して前記庫内熱交換器入口側と前記冷却器入口電磁弁の間に位置する入口側接続点に配管接続し、かつ、前記庫内熱交換器出口側と前記冷却器出口電磁弁の間に位置する出口側接続点から第2膨張手段を介して前記分配器に配管接続することにより、前記庫内熱交換器を凝縮器として作用させてヒートポンプ運転を行う加熱冷却循環回路を構成する自動販売機において、
    前記入口側接続点および前記出口側接続点が商品収納庫の外側に配設されていることを特徴とする自動販売機。
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