JP5272475B2 - 自動販売機 - Google Patents
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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、CO2冷媒を使用して、製造コストを低減させるために1つの商品収納庫に冷却用熱交換器および加熱用熱交換器の2つの配管回路を設けて冷媒回路を構成することが知られている(例えば、特許文献2参照)。
1)加熱運転の休止中に閉鎖している電磁弁から冷媒が漏洩すると漏洩冷媒は加熱熱交換器に流入する。このとき、商品収納庫は冷却雰囲気にあるので、加熱熱交換器に流入した漏洩冷媒は凝縮して液として貯留する結果、循環している冷媒量が減少し、冷却加熱能力が低下する。
2)稼動する複数の蒸発器の容量が異なると、蒸発器に流れる冷媒量が異なる。その結果、各室の冷却能力に差ができて冷却終了のタイミングが異なるので、すべての商品収納庫の冷却が終了するまで圧縮機の運転が継続されることになり、全体としての消費電力が増加する。
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い、消費電力の少ない自動販売機を提供することを目的とする。
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、前記蒸発器のうちで容量の小さい蒸発器の上流側または下流側に前記冷媒流量調整手段を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係る自動販売機は、請求項1または2において、前記冷媒流量調整手段は細管であることを特徴とする。
また、本発明の請求項4に係る自動販売機は、請求項3において、前記膨張手段が細管により構成され、当該膨張手段の長さが前記冷媒流量調整手段の長さより長いことを特徴とする。
本発明に係る請求項3−5の自動販売機は、冷媒流量調整手段を細管により形成してあるので、低コストで冷媒回路を構成する自動販売機を製作することができる。
(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説明する。なお、図1は本発明の実施例1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1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は運転モードCCCの冷媒の流れを示す回路図であり、図6は運転モードHCCの冷媒の流れを示す回路図であり、図7は運転モードCHCの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。
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。
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。
抵抗器72a、72b、72cは、蒸発器65a、65b、65cの流体抵抗に反比例させて、それぞれ配管経路、すなわち、抵抗器72aと蒸発器65a,抵抗器72bと蒸発器65b,抵抗器72cと蒸発器65cの流体抵抗が略同一になるように取設されてある。具体的には、抵抗器72a、72b、72cは、径の小さな(例えば、内径1.2mm)の銅製の細管で構成され、抵抗器72a、72b、72cである細管の長さは、蒸発器65a、65b、65cの容量と反比例して、長い方から順次抵抗器72b、72a、72cの順に短く形成されている。
細管は、キャピラリと呼ばれ膨張作用があるので、蒸発器65a、65b、65cの上流に配設させることにより、膨張手段63の補助機能を有する。したがって、膨張手段63を長い細管で構成をして、冷媒回路全体の主な膨張作用を行い、抵抗器72b、72a、72cを短い細管で構成をして、補助的な膨張作用または調整的な抵抗配分を行うことにより、低コストで好適な冷媒回路を構成することができる。
加熱ヒータ80a、80bは、加熱熱交換器66a、66bの前方に取設され、冷却加熱同時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、電磁弁68、凝縮器62、逆止弁71、膨張弁63(膨張手段、細管でも良い)を介して、分流器64に接続し、分流器64より電磁弁70a、70b、70c、抵抗器72a、72b、72cを介して蒸発器65a、65b、65cに接続されて、蒸発器65a、65b、65cからの配管は合流器73にて集合してアキュムレータ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)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、電子膨張弁79、電磁弁68,68a,68b,70a〜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。
次に、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、電磁弁68a、70b、70cを開成し、電磁弁68、68b、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、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、しかも、抵抗器72b、72cにより並列の冷媒経路が略同一の流体抵抗であるので、蒸発器65b、65cに均等に分配された冷媒が流入し蒸発する結果、商品収納庫40b、40cが同程度の速度で冷却される。蒸発器65b、65cで気体となった冷媒は、圧縮機61に戻る。この冷却加熱同時運転も前述のように商品収納庫40b、40cの冷却が同程度の速度で行われるので、冷却される2室がほぼ同時に冷却を終了する結果、圧縮機の運転時間が短縮され、全体として消費電力が低減される。
また、HCCモードで運転中、加熱側の電磁弁68bは閉止されているけれども、圧縮機61の吐出圧により若干の高温の冷媒が電磁弁68bより漏洩する場合がある。この漏洩冷媒は、電磁弁68bから加熱熱交換器66bに流入する。加熱熱交換器66bのある庫内収納庫40bは冷却運転をしているので、流入した冷媒は凝縮することになる。しかし、加熱熱交換器66bが庫外熱交換器76、電子膨張弁79を介して低圧側の分流器64に接続された冷媒経路が形成されていることから、凝縮した冷媒は、加熱熱交換器66aの出口側と合流をして加熱冷却循環回路82に流入するので、循環している冷媒量が減少することなく、冷却加熱能力が好適に維持される。
また、CHCモードで運転中、加熱側の電磁弁68aは閉止されているけれども、圧縮機61の吐出圧により若干の高温の冷媒が電磁弁68aより漏洩する場合がある。この漏洩冷媒も、前述のように加熱熱交換器66aが庫外熱交換器76、電子膨張弁79を介して低圧側の分流器64に接続された冷媒経路が形成されてあるので、漏洩冷媒が加熱熱交換器66aで凝縮しても、加熱冷却循環回路82に流入する結果、循環している冷媒量が減少することなく、冷却加熱能力が維持される。
本発明の実施例2に係る自動販売機について図8を用いて説明する。図8は、本発明の実施例2に係る冷媒回路図であり、実施例1と相違する点は、容量の小さい蒸発器65a、65bの上流側に抵抗器73a、73bが取設されているのに対して、容量の大きい蒸発器65cの上流側には抵抗器が取設されていないことである。その他の構成は、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。
抵抗器73a、73bは、実施例1と同様に細管で構成され、蒸発器65aと抵抗器73aとの流体抵抗の和、蒸発器65bと抵抗器73bとの流体抵抗の和がそれぞれ蒸発器65cの配管抵抗と略同一となるように長さが設定されている。
かかる構成で運転モードをCCCモードに設定すると、前述のように圧縮機61から吐出する冷媒は凝縮器62、膨張弁63を介して分流器64で3方に分流され、しかも、抵抗器73a、73bにより3列並列の冷媒経路が略同一の流体抵抗であるので、蒸発器65a、65b、65cに均等に分配された冷媒が流入し蒸発する結果、商品収納庫40a、40b、40cが同程度の速度で冷却される。その結果、3室がほぼ同時に冷却を終了するので、圧縮機の運転時間が短縮され、全体として消費電力が低減される。
容量の小さい蒸発器65a、65bの上流側に抵抗器73a、73bが取設されているのに対して、容量の大きい蒸発器65cの上流側には抵抗器が取設されていない構成であるので、蒸発器65cの上流側に抵抗器を省略した分、コストが低減される。
なお、上記の実施例では、抵抗器72a、72b,72c,73a、73bの細管の長さを変えたが、内径を変えても同様な効果が得られる。
また、抵抗器72a、72b,72c,73a、73bを蒸発器65b、65cの上流側に配設したが、下流側に配設しても良い。上流側に配設した場合には、細管に流れる冷媒が気液二相流となり膨張手段と兼用ができ、一方、下流側に配設した場合には、細管に流れる冷媒が気相となり流体抵抗が増加するので、短い細管長でその機能を達成できる。いずれの場合においても、蒸発器65a、65b、65cに均等に分配された冷媒を流入させることができるので、本発明と同様な効果が得られる。
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、68a、68b 電磁弁
71a、71b、71c 電磁弁
72a、72b、72c 抵抗器
73a、73b、 抵抗器
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 (5)
- 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において、
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、この凝縮器の出口に接続された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、該蒸発器から蒸発した冷媒を合流させる合流器と、にて冷却循環回路を構成し、
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、圧力調整手段と、前記分配器と、前記蒸発器と、前記合流器と、にて加熱冷却循環回路を構成するとともに、前記複数の蒸発器は商品収納庫の容積に応じた容量を有し、
前記分配器と前記合流器との間に各蒸発器に分配される冷媒量が略同一となるように冷媒流量調整手段を設けたことを特徴とする自動販売機。 - 前記蒸発器のうちで容量の小さい蒸発器の上流側または下流側に前記冷媒流量調整手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の自動販売機。
- 前記冷媒流量調整手段は細管である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。
- 前記膨張手段が細管により構成され、当該膨張手段の長さが前記冷媒流量調整手段の長さより長いことを特徴とする請求項3に記載の自動販売機。
- 前記冷媒流量調整手段は前記蒸発器の容量に逆比例をした長さとしたことを特徴とする請求項3に記載の自動販売機。
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