JP6515449B2 - 自動販売機 - Google Patents

Description

この発明は、自動販売機に関し、特に、庫外熱交換器と送風部とを備える自動販売機に関する。

従来、庫外熱交換器と送風部とを備える自動販売機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、庫内に配置された蒸発器と、庫外に配置された圧縮機、凝縮器（庫外熱交換器）および正逆回転可能な凝縮器用ファン（送風部）とを備える自動販売機が開示されている。この自動販売機では、庫内を冷却する冷却運転時に、凝縮器用ファンを正回転させることによって、外気を用いて圧縮機および凝縮器を冷却するように構成されている。また、自動販売機では、庫内の冷却を行わずに圧縮機を駆動させない冷却運転停止時に、凝縮器用ファンを逆回転させることによって、凝縮器に付着した塵埃を離脱させるように構成されている。

しかしながら、上記特許文献１には、冷却運転時または冷却運転停止時に凝縮器として機能する庫外熱交換器については記載されているものの、商品収容庫内を加熱する加熱運転時に蒸発器として機能する庫外熱交換器ついては記載されていない。

ここで、庫外に配置された庫外熱交換器（蒸発器）により送風部により送風される外気から吸熱して、収容庫内の庫内熱交換器（凝縮器）により庫内を加熱することにより加熱運転を行う自動販売機が知られている。この自動販売機では、通常、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数＝利用できる熱量／圧縮機への入力）を１以上にすることができるので、ＣＯＰが１未満になる加熱ヒータを用いて庫内を加熱する場合と比べて、自動販売機のエネルギー効率を向上させることが可能である。

特開２００２−５６４５０号公報

しかしながら、上記のような自動販売機であっても、外気温が低い場合には、庫外熱交換器内を流通する冷媒を十分に蒸発させるために、冷媒の流通量を減少させて庫外熱交換器における蒸発温度を低くする必要がある。この場合、冷媒の流通量が減少することにより庫外熱交換器において外気から吸熱できる熱量が減少するため、その分、圧縮機の駆動力を大きくして冷媒の流通速度を速める必要がある。この結果、圧縮機における消費電力が大きくなってしまい、結果としてＣＯＰが１未満に小さくなってしまう。したがって、加熱運転時において自動販売機のエネルギー効率が低下してしまう場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、加熱運転時において自動販売機のエネルギー効率が低下するのを抑制することが可能な自動販売機を提供することである。

この発明の一の局面による自動販売機は、商品が収容される商品収容庫と、庫外に配置され、加熱運転時に冷媒を蒸発させることによって庫外から吸熱する蒸発器として機能する庫外熱交換器と、庫外に配置され、冷媒を圧縮する圧縮機と、庫外熱交換器から圧縮機に向かう正方向と、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向とに外気を送風させることが可能な送風部と、庫内に配置される補助ヒータとを備え、圧縮機が駆動し、商品収容庫に対して冷却運転を行わず、加熱運転のみを行う加熱単独運転時において、外気温がしきい値温度以下である場合に、逆方向に外気を送風させることによって庫外熱交換器において庫外から吸熱させるとともに、外気温がしきい値温度未満であり、かつ、非常に低い場合に、圧縮機の駆動および外気の送風を停止し、補助ヒータによって商品収容庫を加熱させるように構成されている。なお、本発明において「加熱運転時」とは、庫外熱交換器を蒸発器として機能させることによって、所定の収容庫内を加熱する加熱運転が行われている場合を意味しており、庫外熱交換器を蒸発器として機能させて所定の収容庫内を加熱する加熱運転と、他の収容庫内を冷却する冷却運転とが共に行われる場合も含まれる。

この発明の一の局面による自動販売機では、上記のように、圧縮機が駆動している加熱運転時において外気温がしきい値温度以下である場合に、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向に外気を送風させるように構成する。これにより、外気が圧縮機から庫外熱交換器に向かうことによって、駆動する圧縮機により暖められた外気が庫外熱交換器に吹き付けられるので、外気温（外気の温度）がしきい値温度以下の低い場合であっても、庫外熱交換器における蒸発温度を低くしなくても庫外熱交換器を流通する冷媒を十分に蒸発させることができる。この結果、冷媒の流通量が減少するのを抑制することができるので、庫外熱交換器において外気から吸熱できる熱量が減少するのを抑制することができる。その結果、圧縮機の駆動力を大きくする必要がなくなる。さらに、圧縮機に庫外熱交換器により冷却された外気が吹き付けられるのを抑制することができるので、圧縮機が過度に冷却されるのを抑制することができる。その結果、圧縮機の能力が低下するのを抑制することができる。これらの結果、圧縮機における消費電力が大きくなるのを抑制してＣＯＰが小さくなるのを抑制することができるので、加熱運転時において自動販売機のエネルギー効率が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面による自動販売機において、好ましくは、加熱運転時において外気温がしきい値温度より高い場合に、正方向に外気を送風させるように構成されている。ここで、外気温がしきい値温度よりも高く暖かい場合には、駆動する圧縮機が熱を持ちやすく、その結果、圧縮機の駆動制御を正確に行うのが困難になってしまう。そこで、本発明では、外気温がしきい値温度よりも高い場合に庫外熱交換器から圧縮機に向かう正方向に外気が送風されるように構成することによって、圧縮機に庫外熱交換器により冷却された外気が吹き付けられるので、圧縮機が過度に熱せられるのを抑制することができる。これにより、圧縮機の駆動制御を正確に行うことができる。

この場合、好ましくは、送風部は、庫外熱交換器と圧縮機との間に配置されたファンを含み、ファンは、庫外熱交換器から圧縮機に向かう正方向に外気を送風させる正回転と、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向に外気を送風させる逆回転との両方に回転可能なように構成されている。このように構成すれば、ファンの回転方向を正回転と逆回転とに切り替えるだけで、正方向と逆方向との両方に外気を送風させることができる。これにより、外気温およびしきい値温度に基づいて、容易に、外気の送風方向を変更することができる。また、ファンを庫外熱交換器と圧縮機との間に配置することによって、逆方向に外気を送風する場合には、圧縮機により加熱された外気を庫外熱交換器に十分に送風することができるとともに、正方向に外気を送風する場合には、庫外熱交換器により冷却された外気を圧縮機に十分に送風することができる。

上記一の局面による自動販売機において、好ましくは、しきい値温度は、５℃以上１５℃以下である。このように構成すれば、しきい値温度を５℃以上にすることによって、外気と庫外熱交換器との温度差を確保して熱交換を行わせつつ、庫外熱交換器における着霜の発生を抑制することができる。また、しきい値温度を１５℃以下にすることによって、１５℃よりも大きな温度の外気が圧縮機に吹き付けられることに起因して圧縮機が過度に熱せられるのを抑制することができる。これにより、圧縮機の駆動制御を正確に行うことができる。

上記一の局面による自動販売機において、好ましくは、商品収容庫は、第１収容庫および第２収容庫を含み、第１収容庫内に配置され、冷媒を凝縮させることによって第１収容庫内を加熱する凝縮器として機能する第１庫内熱交換器と、第２収容庫内に配置され、冷媒を蒸発させることによって第２収容庫内から吸熱する蒸発器として機能する第２庫内熱交換器とをさらに備え、第１庫内熱交換器による第１収容庫内の加熱が必要である一方、第２庫内熱交換器による第２収容庫内からの吸熱が不要な加熱単独運転時において、外気温がしきい値温度以下である場合に、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向に外気を送風させることによって、庫外熱交換器において庫外から吸熱させるように構成されている。このように構成すれば、第２収容庫内からの吸熱が不要な加熱単独運転時において、庫外熱交換器において庫外から吸熱することによって、第１収容庫内を加熱するために第２収容庫内から熱がさらに奪われるのを抑制することができるので、第２収容庫内が過度に冷却されるのを抑制することができる。また、加熱単独運転時において、外気温がしきい値温度以下である場合に、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向に外気を送風させることによって、庫外熱交換器において庫外から吸熱させるように構成する。これにより、加熱単独運転時において自動販売機のエネルギー効率が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面による自動販売機において、好ましくは、庫外熱交換器は、加熱運転時に冷媒を蒸発させることによって庫外から吸熱する蒸発器として機能することに加えて、冷却運転時に冷媒を蒸発させることによって庫外に放熱する凝縮器として機能することが可能なように構成されている。このように構成すれば、庫外熱交換器とは別個に、冷却運転時に用いられる凝縮器を庫外に設ける必要がないので、自動販売機の部品点数が増加するのを抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、加熱運転時において自動販売機のエネルギー効率が低下するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態による自動販売機の内部構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による自動販売機の内部構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態による自動販売機の概略的な構成を示した冷媒回路図である。 本発明の一実施形態による自動販売機の制御構成を示したブロック図である。 図３に示した冷媒回路図においてＣＣＣ運転を行う場合の冷媒の流れを示した図である。 図３に示した冷媒回路図においてＨＣＣ運転を行う場合の冷媒の流れを示した図である。 図３に示した冷媒回路図において加熱単独運転を行う場合の冷媒の流れを示した図である。 本発明の一実施形態による外気温がしきい値温度よりも高く、かつ、正方向へ外気を送風する場合における機械室の温度状態を示した図である。 本発明の一実施形態の比較例による外気温がしきい値温度以下で、かつ、正方向へ外気を送風する場合における機械室の温度状態を示した図である。 本発明の一実施形態による外気温がしきい値温度以下で、かつ、逆方向へ外気を送風する場合における機械室の温度状態を示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による自動販売機１００の構成について説明する。

本実施形態による自動販売機１００は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料などの商品１０５を冷却または加熱（加温）して販売する機器である。また、自動販売機１００は、ヒートポンプ機能を有する冷媒回路装置６（図３参照）を備えており、冷媒回路装置６を使用して冷却庫内の商品１０５を冷却する際に得た熱を加熱庫側に移動させて加熱庫内の商品１０５を加温する熱利用方式を有している。また、冷媒回路装置６は、庫外熱交換器２２（図３参照）を備えており、冷却庫内の冷却の必要がなくなったときに庫外熱交換器２２から得た外気を利用して加熱庫を加熱（加温）する熱利用方式へも切替可能に構成されている。すなわち、冷媒回路装置６は、いわゆるハイブリッド型の冷媒回路装置である。

自動販売機１００は、図１および図２に示すように、本体キャビネット１と、外扉２と、内扉３と、隔壁部材４と、商品収容庫５と、冷媒回路装置６と、機械室７と、ＣＰＵからなる制御部８とを備えている。ここで、図１に示すように、商品収容庫５は、互いに独立する右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃからなり、各々に商品１０５が収容されるように構成されている。

右庫５ａは右側（Ｘ１側）に配置され、中庫５ｂは中央に配置され、左庫５ｃは左側（Ｘ２側）に配置されている。また、右庫５ａは２列分が確保され、中庫５ｂは１列であり、左庫５ｃは３列分が確保されている。また、自動販売機１００では、右庫５ａおよび中庫５ｂを冷却専用庫とするとともに、左庫５ｃを冷却／加熱兼用庫としている。なお、本明細書における右側および左側は、それぞれ、自動販売機１００を正面（外扉２の側）から見た場合の右方（Ｘ１側）および左方（Ｘ２側）を示す。また、右庫５ａおよび中庫５ｂは、本発明の「第２収容庫」の一例であり、左庫５ｃは、本発明の「第１収容庫」の一例である。

また、右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃは、断熱性を有する仕切部材５ｄによって互いに仕切られている。また、冷媒回路装置６は、制御部８による指令に基づき、右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃを個々に加熱または冷却するように構成されている。

また、本体キャビネット１は、内部が隔壁部材４によって上下に隔てられることにより、上側に配置された商品収容庫５と下側に配置された機械室７とに区画されている。また、機械室７の前方側（Ｙ１側）の外扉２の下端には、切欠き２ａ（図１参照）が設けられている。また、機械室７の後方側（Ｙ２側）は、開放部７ａ（図２参照）により開放されている。この結果、機械室７は、切欠き２ａおよび開放部７ａを介して、機械室７内に外気（図２の白抜き矢印（実線））が流入するとともに、機械室７外に外気が流出するように構成されている。

また、機械室７の前方側の側面（機械室７内）には、外気温センサ７ｂが取り付けられている。この外気温センサ７ｂは、約１５秒毎に外気温を計測し、計測した外気温のデータを制御部８に送信するように構成されている。そして、制御部８は、連続する４回の外気温データの平均を算出することによって、外気温を取得するように構成されている。

また、図２に示すように、商品収容庫５（左庫５ｃ）には、縦長状の商品収納ラック５ｅが設けられている。なお、図２には、左庫５ｃの部分での商品収容庫５の内部構造（断面図）を示しているが、右庫５ａおよび中庫５ｂの内部構造についても、補助ヒータが設けられていない点を除いて、左庫５ｃと略同様である。また、右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃを構成する各列に個々に配置された商品収納ラック５ｅは、前方側（Ｙ１側）の第１部分５ｆと、後方側（Ｙ２側）の第２部分５ｇとからなる。なお、第１部分５ｆの下端部は、第２部分５ｇの下端部よりも下方（矢印Ｚ２方向）まで延びている。また、本体キャビネット１の内面には、商品収納ラック５ｅを取り囲むようにして断熱材９が設けられている。

商品収容庫５（右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃ）は、商品１０５を下部（Ｚ２側）から上部（Ｚ１側）に向かって積層した状態で収容するように構成されている。また、各々の商品収納ラック５ｅは、下端部近傍に配置された搬出機構部５ｈを有している。また、商品収容庫５の下部には、商品１０５を商品取出口２ｂまで導くための搬出シュータ１０が配置されている。これにより、自動販売機１００では、商品収納ラック５ｅの下部側から搬出シュータ１０を介して商品１０５を庫外（商品取出口２ｂ）に排出可能に構成されている。また、搬出シュータ１０には、庫内の内部空気（冷却空気または加熱空気、図２の白抜き矢印（破線））が流通可能な複数の貫通孔（図示せず）が設けられている。

また、図２に示すように、商品収容庫５には、右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃの背面に沿って上下方向に延びるようにそれぞれ設けられ、庫内を冷却した内部空気を後述する庫内熱交換器２７ａ〜２７ｃに導くための背面ダクト７０ａ〜７０ｃが設けられている。

冷媒回路装置６は、商品収容庫５に収容された商品１０５を冷却または加熱（加温）する機能を有している。冷媒回路装置６は、図３に示すように、主回路２０と、高圧冷媒導入回路３０と、放熱回路４０と、バイパス回路５０とによって構成された冷媒回路６０を備えている。また、冷媒回路６０には、Ｒ１３４ａからなる冷媒が所定量封入されている。

また、主回路２０は、圧縮機２１と、流路切替弁６１と、庫外熱交換器２２と、ドライヤ２３と、電子膨張弁２４ａ〜２４ｃと、逆止弁２５と、キャピラリ２６ａ〜２６ｃと、庫内熱交換器２７ａ〜２７ｃと、これらを順次接続する冷媒配管２８とによって構成されている。

図２に示すように、圧縮機２１および庫外熱交換器２２は、商品収容庫５の外（庫外）の機械室７に配置されている。また、庫内熱交換器２７ａ、２７ｂおよび２７ｃ（図３参照）は、それぞれ、右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃの内底部領域でかつ奥側（Ｙ２側）に配置されている。なお、庫内熱交換器２７ａおよび２７ｂは、本発明の「第２庫内熱交換器」の一例であり、庫内熱交換器２７ｃは、本発明の「第１庫内熱交換器」の一例である。

また、冷媒回路装置６は、庫外ファン７１と、庫内ファン７２ａ〜７２ｃとをさらに備えている。これらの庫外ファン７１と、庫内ファン７２ａ〜７２ｃとは、制御部８により回転数が制御されるように構成されている。

庫外ファン７１は、機械室７内の圧縮機２１と庫外熱交換器２２との前後方向（Ｙ方向）の間に配置されている。また、庫外ファン７１は、圧縮機２１よりも庫外熱交換器２２側（Ｙ１側）に配置されている。また、庫外ファン７１は、前後方向に延びる回転軸周りの一方方向（Ｒ１方向）に正回転することによって、機械室７内において、前方（Ｙ１側）から後方（Ｙ２側）に向かうＡ方向に外気を送風させることが可能なように構成されている。つまり、庫外ファン７１は、機械室７の前方側の切欠き２ａから吸引した外気を、庫外熱交換器２２および圧縮機２１に流通させた後に、機械室７の後方側の開放部７ａから外部に排出するように外気を送風させることが可能なように構成されている。なお、庫外ファン７１は、本発明の「送風部」および「ファン」の一例であり、Ａ方向は、本発明の「正方向」の一例である。

また、庫外ファン７１は、正回転とは逆の他方方向（Ｒ２方向）に逆回転することによって、機械室７内において、後方から前方に向かうＢ方向に外気を送風させることが可能なように構成されている。つまり、庫外ファン７１は、機械室７の後方側の開放部７ａから吸引した外気を、圧縮機２１および庫外熱交換器２２に流通させた後に、機械室７の前方側の切欠き２ａから外部に排出するように外気を送風させることが可能なように構成されている。また、庫外ファン７１の正回転から逆回転への切替および逆回転から正回転への切替は、制御部８（図４参照）により行われるように構成されている。なお、Ｂ方向は、本発明の「逆方向」の一例である。

ここで、本実施形態では、所定の場合（後述する圧縮機２１が駆動している加熱単独運転において、外気温がしきい値温度以下の低い場合）には、機械室７内の庫外ファン７１を逆回転させることによって、圧縮機２１から庫外熱交換器２２に向かうＢ方向に外気を送風させるように構成されている。なお、この詳細については後述する。

庫内ファン７２ａは、庫内熱交換器２７ａの前方（Ｙ１側）に配置されるとともに、庫内ファン７２ｂは、庫内熱交換器２７ｂの前方に配置されている。また、庫内ファン７２ｃは、庫内熱交換器２７ｃの前方に配置されている。また、庫内熱交換器２７ｃの前方（Ｙ１側）には、加熱用の補助ヒータ７３ｃが設けられている。

図３に示す圧縮機２１は、吸入口を通じて吸入されたガス冷媒を圧縮して高温高圧の状態（高温高圧冷媒）にして吐出する役割を有している。また、圧縮機２１には、回転数制御に基づき冷媒吐出量が制御可能なインバータ制御式圧縮機が用いられる。

庫外熱交換器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒が通過する場合（後述するＣＣＣ運転時およびＨＣＣ運転時）には、冷媒と庫外ファン７１により送風される外気との間の熱交換により冷媒を凝縮（液化）させる機能を有している。つまり、庫外熱交換器２２は、冷却運転時に冷媒を凝縮させることによって庫外に放熱する凝縮器としての機能を有している。また、庫外熱交換器２２は、庫内熱交換器２７ｃで放熱した冷媒が通過する場合（後述する加熱単独運転時）には、冷媒と庫外ファン７１により送風される外気との間の熱交換により冷媒を蒸発させる機能を有している。つまり、庫外熱交換器２２は、加熱単独運転時に冷媒を蒸発させることによって、庫外から吸熱する蒸発器としての機能も有している。

電子膨張弁２４ａ〜２４ｃおよびキャピラリ２６ａ〜２６ｃは、それぞれ、庫内熱交換器２７ａ〜２７ｃの経路に設けられており、電子膨張弁２４ａ〜２４ｃの弁開度をそれぞれ調整して冷媒の流通量を制御するとともに、庫外熱交換器２２で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させる機能を有する。なお、電子膨張弁２４ａとキャピラリ２６ａとの間には逆止弁２５が接続されている。逆止弁２５は、後述する高圧冷媒導入回路３０から庫内熱交換器２７ｃへと流通する冷媒が電子膨張弁２４ｃ側へと逆流することを防止する役割を有する。

庫内熱交換器２７ａおよび２７ｂは、流入した気液二相冷媒を蒸発させることによって、それぞれ、右庫５ａおよび中庫５ｂ内から吸熱する蒸発器としての機能を有している。庫内熱交換器２７ｃは、電子膨張弁２４ｃおよびキャピラリ２６ｃにおいて膨張された冷媒が通過する場合（ＣＣＣ運転時）には、流入した気液二相冷媒を蒸発させる機能を有している。つまり、庫内熱交換器２７ｃは、冷却運転時に冷媒を蒸発させることによって左庫内から吸熱する蒸発器としての機能を有している。また、庫内熱交換器２７ｃは、圧縮機２１で圧縮された冷媒が通過する場合（ＨＣＣ運転時および加熱単独運転時）には、流入した冷媒を凝縮（液化）させる機能を有している。つまり、庫内熱交換器２７ｃは、加熱運転時に左庫５ｃ内に放熱する（左庫５ｃ内を加熱する）凝縮器としての機能を有している。

また、庫内熱交換器２７ｃの出口側から合流部Ｐ２に至る冷媒配管２８の途中には電磁弁６２が設けられている。電磁弁６２は、開閉可能な弁体であり、制御部８（図４参照）の指令に基づいて開閉が行なわれる。

高圧冷媒導入回路３０は、圧縮機２１の吐出側と庫内熱交換器２７ｃの入口側とを直接的に接続する経路である。すなわち、高圧冷媒導入回路３０は、三方弁からなる流路切替弁６１と高圧冷媒導入配管３１とを備えている。また、高圧冷媒導入配管３１は、庫内熱交換器２７ｃの入口側の冷媒配管２８の部分に合流するように構成されている。高圧冷媒導入回路３０は、圧縮機２１により圧縮され高温高圧状態となった冷媒を、庫外熱交換器２２、電子膨張弁２４ｃおよびキャピラリ２６ｃを経由させることなく庫内熱交換器２７ｃに導入することによって、左庫５ｃの内部空気を加熱（加温）する際に使用される。また、流路切替弁６１は、圧縮機２１で圧縮した冷媒を庫外熱交換器２２へ送出する第１送出状態と、圧縮機２１で圧縮した冷媒を高圧冷媒導入回路３０へ送出する第２送出状態とを択一的に切り換えるための電磁弁である。また、流路切替弁６１の切換動作は、制御部８の指令に基づいて行なわれる。

放熱回路４０は、庫内熱交換器２７ｃの出口側（冷媒配管２８の途中の分岐部Ｐ４）と、主回路２０における庫外熱交換器２２の入口側（冷媒配管２８の途中の合流部Ｐ５）とを接続する経路である。放熱回路４０は、電子膨張弁４２とキャピラリ４３とを備えている。電子膨張弁４２およびキャピラリ４３は、電子膨張弁４２の弁開度を調整して放熱配管４１を通過する冷媒の流通量を制御するとともに、冷媒を減圧して断熱膨張させる役割を有する。また、キャピラリ４３と主回路２０との間には、逆止弁４４が設けられている。逆止弁４４は、主回路２０を流通する冷媒がキャピラリ４３側へと逆流することを防止する役割を有する。これにより、放熱回路４０は、庫内熱交換器２７ｃにおいて凝縮した冷媒を庫外熱交換器２２に供給する役割を有している。

バイパス回路５０は、庫外熱交換器２２の下流側（冷媒配管２８の途中の分岐部Ｐ６）と、圧縮機２１の吸入側（冷媒配管２８の途中の合流部Ｐ７）とを接続する経路である。バイパス回路５０は、電磁弁６３を備えている。電磁弁６３は、開閉可能な弁体であり、制御部８の指令に基づいて開閉が行なわれる。

上記のように構成された冷媒回路装置６は、次のようにして商品収容庫５に収容された商品１０５を冷却または加熱（加温）するように構成されている。

まず、ＣＣＣ運転（冷却単独運転）を行う場合について説明する。ＣＣＣ運転は、右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃを全て冷却する運転モードである。この場合、制御部８は、流路切替弁６１を第１送出状態に切り替え、電子膨張弁４２および電磁弁６３に「閉指令」を与え、電子膨張弁２４ａ〜２４ｃおよび電磁弁６２に対して「開度制御指令」および「開指令」を与える。これにより、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図５において矢印で示された方向に循環される。

すなわち、図５に示すように、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第１送出状態にある流路切替弁６１を経由して庫外熱交換器２２に流通される。そして、冷媒が庫外熱交換器２２を流通する過程で、冷媒と外気との熱交換により、冷媒は外気に対して放熱して凝縮する。庫外熱交換器２２で凝縮（液化）した冷媒は、ドライヤ２３を経由して分岐部Ｐ１で３つに分岐した後、電子膨張弁２４ａ〜２４ｃおよびキャピラリ２６ａ〜２６ｃでそれぞれ断熱膨張される。

そして、膨張後の冷媒は、庫内熱交換器２７ａ、庫内熱交換器２７ｂおよび庫内熱交換器２７ｃの各々を流通する過程で右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃの内部空気との熱交換（吸熱）により蒸発する。これにより、商品収容庫５（右庫５ａ、中庫５ｂおよび左庫５ｃ）内が冷却されることによって、商品収容庫５内に収容された商品１０５（図１参照）が冷却される。また、庫内熱交換器２７ａ〜２７ｃの各々において蒸発した冷媒は、合流部Ｐ２および合流部Ｐ３で順次合流した後、圧縮機２１に吸引される。そして、冷媒は、圧縮機２１で圧縮されて上述した循環を繰り返す。

次に、ＨＣＣ運転（ヒートポンプ運転）を行う場合について説明する。ＨＣＣ運転は、加熱対象となる左庫５ｃの内部空気を加熱（加温）するとともに、冷却対象となる右庫５ａおよび中庫５ｂを冷却する運転モードである。この場合、制御部８は、流路切替弁６１を第２送出状態に切り替え、電磁弁６３、電子膨張弁２４ｃおよび電磁弁６２に対して「閉指令」を与え、電子膨張弁４２に対して「開指令」を与え、電子膨張弁２４ａおよび２４ｂに対して「開度制御指令」を与える。これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図６において矢印で示された方向に循環される。

すなわち、図６に示すように、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第２送出状態にある流路切替弁６１および高圧冷媒導入配管３１を経由して庫内熱交換器２７ｃに流通される。冷媒は、庫内熱交換器２７ｃを流通する過程で左庫５ｃの内部空気との熱交換（放熱）により凝縮する。これにより、左庫５ｃが加熱（加温）されることによって、左庫５ｃに収容された商品１０５が加熱される。

また、庫内熱交換器２７ｃにおいて凝縮（液化）した冷媒は、放熱回路４０を構成する放熱配管４１に設けられた電子膨張弁４２およびキャピラリ４３を通過して合流部Ｐ５において冷媒配管２８（主回路２０）に流入される。その後、冷媒が庫外熱交換器２２に流通されることによって、冷媒は外気に対して放熱して凝縮する。庫外熱交換器２２で放熱した冷媒は、ドライヤ２３を経由して開度制御状態の電子膨張弁２４ａおよび２４ｂとキャピラリ２６ａおよび２６ｂとを順次流通する。そして、ＣＣＣ運転と同様に、庫内熱交換器２７ａおよび庫内熱交換器２７ｂにおいて冷媒が蒸発することによって、右庫５ａ内および中庫５ｂ内は冷却される。また、庫内熱交換器２７ａおよび庫内熱交換器２７ｂで蒸発した冷媒は、圧縮機２１に吸引される。そして、冷媒は、圧縮機２１で圧縮されて上述した循環を繰り返す。

なお、自動販売機１００では、上述したＣＣＣ運転およびＨＣＣ運転に加えて、右庫５ａおよび中庫５ｂの商品１０５の冷却の必要がなくなったときに、左庫５ｃのみの内部空気を加熱（加温）する加熱単独運転を行うことも可能に構成されている。この場合、制御部８は、流路切替弁６１を第２送出状態にさせ、電磁弁６２および電子膨張弁２４ａ〜２４ｃの全てに対して「閉指令」を与え、電子膨張弁４２に対して「開度制御指令」を与え、電磁弁６３に対して「開指令」を与える。これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図７において矢印で示された方向に循環される。

すなわち、図７に示すように、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第２送出状態にある流路切替弁６１および高圧冷媒導入配管３１を経由して庫内熱交換器２７ｃに流通される。そして、ＨＣＣ運転と同様に、庫内熱交換器２７ｃにおいて冷媒が凝縮することによって、左庫５ｃが加熱（加温）されて、左庫５ｃに収容された商品１０５が加熱される。

また、庫内熱交換器２７ｃにおいて凝縮（液化）した冷媒は、放熱回路４０を構成する放熱配管４１に設けられた電子膨張弁４２およびキャピラリ４３を通過して断熱膨張される。その後、冷媒は、合流部Ｐ５を経て庫外熱交換器２２に流通される。そして、冷媒が庫外熱交換器２２を流通する過程で、冷媒と外気との熱交換により、冷媒は外気から吸熱して蒸発する。庫外熱交換器２２で蒸発した冷媒は、分岐部Ｐ６から分岐するバイパス配管５１を経由して合流部Ｐ７において冷媒配管２８に合流して圧縮機２１に吸引される。そして、冷媒は、圧縮機２１で圧縮されて上述した循環を繰り返す。

この結果、自動販売機１００では、ＣＣＣ運転、ＨＣＣ運転および加熱単独運転が互いに切り替え可能に構成されている。また、冷却／加熱兼用庫である左庫５ｃに関しては、冷媒回路装置６内の流路を切り替えることにより、冷却運転時に冷媒を庫内熱交換器２７ｃで蒸発させることにより左庫５ｃを冷却するとともに、加熱運転時に冷媒を庫内熱交換器２７ｃで凝縮させることにより左庫５ｃを加熱するように構成されている。

ここで、圧縮機２１が駆動しているＣＣＣ運転（図５参照）およびＨＣＣ運転（図６参照）においては、制御部８は、機械室７内の庫外ファン７１を正回転させることによって、凝縮器として機能する庫外熱交換器２２から圧縮機２１に向かうＡ方向に外気を送風させるように構成されている。これにより、庫外熱交換器２２における熱交換の効率が低下するのを抑制することが可能である。

また、圧縮機２１が駆動している加熱単独運転（図７参照）において、外気温が高い（しきい値温度より高い）場合に、制御部８は、機械室７内の庫外ファン７１を正回転させることによって、庫外熱交換器２２から圧縮機２１に向かうＡ方向に外気を送風させるように構成されている。この際、図８に示すように、機械室７内において、庫外熱交換器２２のＹ１側には外気温と略等しい温度の外気が吹き付けられるとともに、庫外熱交換器２２により外気温から所定の温度（約５℃）だけ冷却された外気が庫外熱交換器２２のＹ２側から流出する。そして、外気温よりも冷却された外気が圧縮機２１に吹き付けられることによって、圧縮機２１が過度に熱せられるのが抑制される。

ここで、本実施形態の比較例として、図９に示すように、圧縮機２１が駆動している加熱単独運転において、外気温がしきい値温度以下に低くなった場合であっても、機械室７内の庫外ファン７１を正回転させて、庫外熱交換器２２から圧縮機２１に向かうＡ方向に外気を流通させる場合について説明する。この場合には、機械室７内において、庫外熱交換器２２のＹ１側には外気温の外気が吹き付けられる。この際、外気温はしきい値温度以下で低いため、庫外熱交換器２２を流通する冷媒を十分に蒸発させるために、冷媒の流通量を減少させて庫外熱交換器２２における蒸発温度を低くする必要がある。このため、冷媒の流通量が減少することにより庫外熱交換器２２において外気から吸熱できる熱量が減少するため、その分、圧縮機２１の駆動力を大きくして冷媒の流通速度を速める必要がある。この結果、圧縮機２１における消費電力が大きくなってしまい、結果としてＣＯＰが１未満に小さくなってしまう。また、庫外熱交換器２２のＹ２側から外気温から所定の温度（約４℃から約５℃程度）だけ冷却された外気が流出する。そして、外気温よりも冷却された外気が圧縮機２１に吹き付けられることによって、圧縮機２１が過度に冷却されて、圧縮機２１の能力が低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、圧縮機２１が駆動している加熱単独運転において、制御部８は、外気温がしきい値温度以下の低い場合には、機械室７内の庫外ファン７１を逆回転させることによって、圧縮機２１から庫外熱交換器２２に向かうＢ方向に外気を送風させるように構成されている。これにより、図１０に示すように、庫外ファン７１が正回転している場合と異なり、機械室７において、圧縮機２１のＹ２側に外気温と略同じ温度の外気が吹き付けられる。これにより、圧縮機２１が過度に冷却されるのを抑制される。さらに、圧縮機２１のＹ１側から外気温よりも所定の温度だけ高い外気が流出するとともに、庫外熱交換器２２のＹ２側に吹き付けられる。これにより、庫外熱交換器２２における蒸発温度を低くしなくても庫外熱交換器２２を流通する冷媒を十分に蒸発させることが可能になる。

また、本実施形態では、庫外熱交換器２２における冷媒の蒸発温度は、庫外熱交換器２２に着霜が発生するのを抑制するために、水の凝固点である約０℃以上であるのが好ましい。また、庫外熱交換器２２において効率的に熱交換を行うために、庫外熱交換器２２に吹き付けられる外気の温度（外気温）は、庫外熱交換器２２における冷媒の蒸発温度よりも５℃程度高いことが好ましい。この結果、しきい値温度を約５℃以上にするのが好ましい。また、圧縮機２１が過度に熱せられるのを抑制して圧縮機２１の駆動制御を正確に行うために、圧縮機２１に吹き付けられる外気の温度（外気温）は、約１５℃以下であるのが好ましい。この結果、しきい値温度は、約５℃以上約１５℃以下であるのが好ましい。さらに、しきい値温度は、約５℃以上約１０℃以下であるのがより好ましい。これにより、圧縮機２１の駆動制御をより正確に行うことが可能である。なお、用いる冷媒の種類や使用環境に応じてしきい値温度を異ならせるのが好ましく、この際、しきい値温度は、約５℃未満、または、約１５℃より高くてもよい。

また、外気温が約−１０℃以下である場合など、加熱単独運転時において、外気温が非常に小さい場合には、Ｂ方向に外気を送風させることにより圧縮機２１によって加熱された外気を庫外熱交換器２２に吹き付けたとしても、元々の外気の温度（外気温）が低いため、庫外熱交換器２２の蒸発温度を低くして冷媒の循環量を低下させる必要がある。このような場合には、圧縮機２１での消費電力が大きくなってしまい、結果として、ＣＯＰが１未満に小さくなってしまう。そこで、制御部８は、加熱用の補助ヒータ７３ｃを用いる方が圧縮機２１（庫外熱交換器２２）を用いた場合よりもＣＯＰが大きくなると判断した場合には、圧縮機２１の駆動を停止して、加熱用の補助ヒータ７３ｃを用いて左庫５ｃ内を加熱するように構成されている。このように、外気温がしきい値温度以下の低い場合にはＢ方向に外気を送風させ、外気温が非常に低い場合には補助ヒータ７３ｃを用いて左庫５ｃ内を加熱するように構成したとしても、庫外ファン７１を正回転させるだけの比較例（図９）と比べて、加熱用の補助ヒータ７３ｃを用いて加熱する温度条件を、外気温が約−１０℃以下である場合などの外気温が非常に低い場合のみに限定することができるので、加熱運転時において自動販売機１００のエネルギー効率を向上させることが可能である。

また、加熱単独運転時において、圧縮機２１から庫外熱交換器２２に向かうＢ方向に外気を送風している場合には、加熱単独運転が終了してＨＣＣ運転に切り替わるまで、Ｂ方向への送風が継続されるように構成されている。なお、Ｂ方向に外気を送風している状態において、加熱単独運転が終了してＨＣＣ運転に切り替わる際には、制御部８により、Ａ方向に外気を送風するように庫外ファン７１の回転方向が逆回転から正回転に切り替えられるように構成されている。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、圧縮機２１が駆動している加熱単独運転時において外気温がしきい値温度以下である場合に、圧縮機２１から庫外熱交換器２２に向かう逆方向（Ｂ方向）に外気を送風させるように構成する。これにより、外気が圧縮機２１から庫外熱交換器２２に向かうことによって、駆動する圧縮機２１により暖められた外気が庫外熱交換器２２に吹き付けられるので、外気温（外気の温度）がしきい値温度以下の低い場合であっても、庫外熱交換器２２における蒸発温度を低くしなくても庫外熱交換器２２を流通する冷媒を十分に蒸発させることができる。この結果、冷媒の流通量が減少するのを抑制することができるので、庫外熱交換器２２において外気から吸熱できる熱量が減少するのを抑制することができる。その結果、圧縮機２１の駆動力を大きくする必要がなくなる。さらに、圧縮機２１に庫外熱交換器２２により冷却された外気が吹き付けられるのを抑制することができるので、圧縮機２１が過度に冷却されるのを抑制することができる。その結果、圧縮機２１の能力が低下するのを抑制することができる。これらの結果、圧縮機２１における消費電力が大きくなるのを抑制してＣＯＰが小さくなるのを抑制することができるので、加熱単独運転時において自動販売機１００のエネルギー効率が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、圧縮機２１が駆動している加熱単独運転時において外気温がしきい値温度より高い場合に、正方向（Ａ方向）に外気を送風させるように構成する。これにより、圧縮機２１に庫外熱交換器２２により冷却された外気が吹き付けられるので、圧縮機２１が過度に熱せられるのを抑制することができる。これにより、圧縮機２１の駆動制御を正確に行うことができる。

また、本実施形態では、庫外ファン７１を、庫外熱交換器２２から圧縮機２１に向かう正方向（Ａ方向）に外気を送風させる正回転と、圧縮機２１から庫外熱交換器２２に向かう逆方向（Ｂ方向）に外気を送風させる逆回転との両方に回転可能なように構成する。これにより、庫外ファン７１の回転方向を正回転と逆回転とに切り替えるだけで、正方向と逆方向との両方に外気を送風させることができる。これにより、外気温およびしきい値温度に基づいて、容易に、外気の送風方向を変更することができる。また、庫外ファン７１を庫外熱交換器２２と圧縮機２１との間に配置することによって、逆方向に外気を送風する場合には、圧縮機２１により加熱された外気を庫外熱交換器２２に十分に送風することができるとともに、正方向に外気を送風する場合には、庫外熱交換器２２により冷却された外気を圧縮機２１に十分に送風することができる。

また、本実施形態では、しきい値温度を約５℃以上にすることによって、外気と庫外熱交換器２２との温度差を確保して熱交換を行わせつつ、庫外熱交換器２２における着霜の発生を抑制することができる。また、しきい値温度を約１５℃以下にすることによって、約１５℃よりも大きな温度の外気が圧縮機２１に吹き付けられることに起因して圧縮機２１が過度に熱せられるのを抑制することができる。これにより、圧縮機２１の駆動制御を正確に行うことができる。

また、本実施形態では、右庫５ａおよび中庫５ｂ内からの吸熱が不要な加熱単独運転時において、庫外熱交換器２２において庫外から吸熱することによって、左庫５ｃ内を加熱するために右庫５ａおよび中庫５ｂから熱がさらに奪われるのを抑制することができるので、右庫５ａおよび中庫５ｂ内が過度に冷却されるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、庫外熱交換器２２を、加熱単独運転時に冷媒を蒸発させることによって庫外から吸熱する蒸発器として機能することに加えて、冷却運転時（ＣＣＣ運転時およびＨＣＣ運転時）に冷媒を蒸発させることによって庫外に放熱する凝縮器として機能することが可能なように構成する。これにより、庫外熱交換器２２とは別個に、冷却運転時に用いられる凝縮器を庫外に設ける必要がないので、自動販売機１００の部品点数が増加するのを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ＣＣＣ運転、ＨＣＣ運転および加熱単独運転が互いに切替可能に構成された自動販売機１００に対して本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＨＣＣ運転と加熱単独運転とのみが切替可能な自動販売機に対して本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、加熱単独運転時にのみ庫外熱交換器２２を蒸発器として機能させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＨＣＣ運転においても庫外熱交換器を蒸発器として機能させてもよい。この場合にも、外気温がしきい値温度以下になった場合に、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向に外気を送風させる。

また、上記実施形態では、冷媒としてＲ１３４ａを用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷媒は特に限定されない。たとえば、冷媒はＣＯ_２でもよい。なお、自動販売機のエネルギー効率が最適化されるように、冷媒に応じてしきい値温度を設定するのが好ましい。

また、上記実施形態では、庫外ファン７１を圧縮機２１と庫外熱交換器２２との前後方向（Ｙ方向）の間に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、庫外ファンを庫外熱交換器の圧縮機とは反対側に配置してもよいし、庫外ファンを圧縮機の庫外熱交換器とは反対側に配置してもよい。

また、上記実施形態では、庫外ファン７１を圧縮機２１と庫外熱交換器２２との前後方向（Ｙ方向）の間に１台だけ配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、庫外ファンを複数設けてもよい。この際、複数の庫外ファンを、圧縮機と庫外熱交換器との間にのみ配置してもよい。また、複数の庫外ファンを、圧縮機と庫外熱交換器との間、庫外熱交換器の圧縮機とは反対側、および、圧縮機の庫外熱交換器とは反対側の３箇所の全てに配置してもよい。さらに、複数の庫外ファンを、上記３箇所のうちのいずれか２箇所に配置してもよい。このように複数の庫外ファンを設けた場合には、庫外ファンを正逆両方に回転するように構成する必要はない。つまり、庫外熱交換器から圧縮機に向かう正方向にのみ外気を送風させることが可能な庫外ファンと、圧縮機から庫外熱交換器に向かう逆方向にのみ外気を送風させることが可能な庫外ファンとを設け、外気温およびしきい値温度に基づいていずれか一方の庫外ファンのみを回転させることによって、正逆両方向に外気を送風させることが可能である。

また、上記実施形態では、１台の圧縮機２１を用いて自動販売機１００を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、１つの冷媒回路に対して複数台の圧縮機が並列接続（タンデム配置）されていてもよい。この際、複数の圧縮機のいずれか１つと庫外熱交換器との間において、正逆両方向に外気を送風させることが可能なように構成されていればよい。

また、上記実施形態では、機械室７内に外気温センサ７ｂを配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、外気温センサを本体キャビネットの外表面に取り付けてもよい。これにより、外気温をより正確に取得することが可能である。

また、上記実施形態では、冷却／加熱兼用庫の左庫５ｃ内に補助ヒータ７３ｃを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加熱される収容庫内に補助ヒータを設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、左庫５ｃを冷却／加熱兼用庫とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、左庫を加熱専用庫として用いてもよい。

また、上記実施形態では、圧縮機２１と庫外熱交換器２２とを同じ機械室７内に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮機と庫外熱交換器との間に外気を送風させることが可能であれば、圧縮機と庫外熱交換器とを同一の室内に配置しなくてもよい。

５ａ 右庫（第２収容庫）
５ｂ 中庫（第２収容庫）
５ｃ 左庫（第１収容庫）
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２７ａ、２７ｂ 庫内熱交換器（第２庫内熱交換器）
２７ｃ 庫内熱交換器（第１庫内熱交換器）
７１ 庫外ファン（送風部、ファン）
１００ 自動販売機
１０５ 商品

Claims (6)

1. 商品が収容される商品収容庫と、
   庫外に配置され、加熱運転時に冷媒を蒸発させることによって庫外から吸熱する蒸発器として機能する庫外熱交換器と、
   庫外に配置され、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記庫外熱交換器から前記圧縮機に向かう正方向と、前記圧縮機から前記庫外熱交換器に向かう逆方向とに外気を送風させることが可能な送風部と、
   庫内に配置される補助ヒータとを備え、
   前記圧縮機が駆動し、前記商品収容庫に対して冷却運転を行わず、加熱運転のみを行う加熱単独運転時において、外気温がしきい値温度以下である場合に、前記逆方向に外気を送風させることによって前記庫外熱交換器において庫外から吸熱させるとともに、外気温が前記しきい値温度未満であり、かつ、非常に低い場合に、前記圧縮機の駆動および外気の送風を停止し、前記補助ヒータによって前記商品収容庫を加熱させるように構成されている、自動販売機。
2. 前記加熱運転時において外気温が前記しきい値温度より高い場合に、前記正方向に外気を送風させるように構成されている、請求項１に記載の自動販売機。
3. 前記送風部は、前記庫外熱交換器と前記圧縮機との間に配置されたファンを含み、
   前記ファンは、前記庫外熱交換器から前記圧縮機に向かう前記正方向に外気を送風させる正回転と、前記圧縮機から前記庫外熱交換器に向かう前記逆方向に外気を送風させる逆回転との両方に回転可能なように構成されている、請求項２に記載の自動販売機。
4. 前記しきい値温度は、５℃以上１５℃以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動販売機。
5. 前記商品収容庫は、第１収容庫および第２収容庫を含み、
   前記第１収容庫内に配置され、前記冷媒を凝縮させることによって前記第１収容庫内を加熱する凝縮器として機能する第１庫内熱交換器と、
   前記第２収容庫内に配置され、前記冷媒を蒸発させることによって前記第２収容庫内から吸熱する蒸発器として機能する第２庫内熱交換器とをさらに備え、
   前記第１庫内熱交換器による前記第１収容庫内の加熱が必要である一方、前記第２庫内熱交換器による前記第２収容庫内からの吸熱が不要な前記加熱単独運転時において、外気温が前記しきい値温度以下である場合に、前記圧縮機から前記庫外熱交換器に向かう前記逆方向に外気を送風させることによって、前記庫外熱交換器において庫外から吸熱させるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動販売機。
6. 前記庫外熱交換器は、前記加熱運転時に前記冷媒を蒸発させることによって庫外から吸熱する蒸発器として機能することに加えて、冷却運転時に前記冷媒を蒸発させることによって庫外に放熱する凝縮器として機能することが可能なように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動販売機。

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