JP6833510B2

JP6833510B2 - 加熱装置

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Publication number: JP6833510B2
Application number: JP2016256144A
Authority: JP
Inventors: 藤井　秀俊; 秀俊藤井
Original assignee: Sanden Retail Systems Corp
Current assignee: Sanden Retail Systems Corp
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP2018109797A

Description

本発明は、例えば、ビン、缶、ペットボトル等の容器入り飲料を加熱して販売する自動販売機等に用いられる加熱装置に関するものである。

従来の加熱装置としては、圧縮機、放熱器、膨張機構及び吸熱器を有する冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させることで収納庫内の空気を加熱し、収納庫内に収納された商品を加熱するものが知られている。

前記加熱装置では、圧縮機が電動モータの動力によって駆動される。このため、前記加熱装置では、収納庫内を目的の温度まで加熱すると共に目的の温度を維持するために、圧縮機の駆動時間が長時間となったり、圧縮機の駆動と駆動の停止との切り換えの頻度が多くなったりすると、電動モータの消費電力量が大きくなるという問題がある。

そこで、加熱装置では、圧縮機の駆動によって圧縮機から吐出された冷媒が放出する熱を蓄熱材に蓄えるとともに、圧縮機を停止した状態で蓄えた熱を蓄熱材から放出させることによって収納庫内を加熱する蓄熱熱交換器を備えたものが考えられている（例えば、特許文献１参照）。蓄熱熱交換器を備えた加熱装置では、圧縮機の駆動を停止した状態における収納庫内の加熱を可能とすることで、圧縮機の駆動時間の低減及び圧縮機の駆動と駆動の停止の切り換えの頻度の低減を図っている。

特開２００２−２０６８４４号公報

蓄熱熱交換器を備えた加熱装置では、蓄熱熱交換器に蓄えられた熱によって収納庫内を目的の温度まで加熱可能とするために、収納庫内の目的の温度よりも高い温度まで蓄熱材を加熱する必要がある。したがって、蓄熱熱交換器を備えた自動販売機では、蓄熱熱交換器における必要な蓄熱量を得るための圧縮機の駆動が、加熱負荷として大きな割合を占めることとなるため、消費電力量の低減の効果が小さい。

本発明の目的とするところは、圧縮機を駆動するための消費電力量を低減するとともに、蓄熱熱交換器において必要な蓄熱量を得ることのできる加熱装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、圧縮機、放熱器、膨張機構及び吸熱器を有する冷媒回路を備え、圧縮機の運転時に放熱器から放出された熱によって物品を収納する収納庫内を加熱する加熱装置であって、収納庫内を加熱する空気を流通させる送風機と、相変化時の潜熱を蓄えることが可能な蓄熱材を有し、圧縮機の駆動によって圧縮機から吐出された冷媒が放出する熱を蓄えるとともに、圧縮機が停止した状態で蓄えた熱を放出させることによって収納庫内を加熱する蓄熱熱交換器と、を備え、送風機によって流通する空気の流路には、圧縮機、放熱器及び蓄熱熱交換器が配置され、蓄熱熱交換器は、圧縮機から放出された熱によっても加熱されるように圧縮機の近傍に配置されている。

これにより、圧縮機の駆動によって圧縮機の表面から放出された熱が蓄熱材に伝えられることから、冷媒から放出される熱に加えて、圧縮機の表面から放出される熱によって蓄熱熱交換器が蓄熱される。

本発明によれば、冷媒から放出される熱に加えて、圧縮機の表面から放出される熱によって蓄熱熱交換器に蓄熱させることができるので、商品を目的の温度まで加熱するとともに蓄熱熱交換器に必要な蓄熱量を蓄熱させる際の加熱負荷を低減することが可能となり、圧縮機の駆動に必要なエネルギーの消費量を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す自動販売機の全体斜視図である。外扉を開放した状態を示す自動販売機の全体斜視図である。自動販売機本体の側面断面図である。冷却加熱装置の概略構成図である。第１蓄熱熱交換器の全体斜視図である。第１蓄熱熱交換器の要部断面図である。

図１乃至図６は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の加熱装置としての自動販売機１は、図１及び図２に示すように、前面に開口を有する自動販売機本体１０と、自動販売機本体１０の前面の開口を開閉する外扉２０と、を備えている。

自動販売機本体１０は、金属板によって前面が開口された箱状に形成されている。自動販売機本体１０の内部は、図３に示すように、上下方向における下側において、水平方向に延びる金属板１１によって上下に仕切られている。自動販売機本体１０の上側には、ビン、缶、ペットボトル等の商品としての容器入り飲料を収納するための収納庫としての商品収納庫３０が形成されている。また、自動販売機本体１０の下側には、商品収納庫３０内に収納された商品を加熱または冷却するための機器の一部が設置される機械室４０が形成されている。

外扉２０は、図１に示すように、サンプル展示部２１、商品選択スイッチ２２、硬貨投入口２３、紙幣投入口２４、返却レバー２５、硬貨返却口２６及び商品取出口２７が前面に設けられている。外扉２０は、図２に示すように、左右方向の一端側が自動販売機本体１０の左右方向の一端側に回転自在に支持されている。

商品収納庫３０は、図３に示すように、上面側、背面側、底面側及び左右両側面側が断熱材３１によって囲まれており、前面が開口された箱状に形成されている。また、商品収納庫３０は、図２に示すように、上下方向及び前後方向に延びる断熱性の仕切板３２によって左右に仕切られている。本実施形態において、商品収納庫３０は、自動販売機１の正面に向かって右側に設けられた第１収納庫３０ａと、中央側に設けられた第２収納庫３０ｂと、左側に設けられた第３収納庫３０ｃと、から構成されている。

また、商品収納庫３０の前面の開口は、図２に示すように、断熱性の下側内扉３３及び上側内扉３４によって開閉される。下側内扉３３は、左右方向の一端側が商品収納庫３０の左右方向の一端側に回転自在に支持されている。下側内扉３３の下側には、商品収納庫３０内と商品取出口２７とを連通する商品搬出口３３ａが設けられている。商品搬出口３３ａには、上縁部が回転自在に支持され、商品搬出口３３ａを開閉する搬出扉３３ｂが設けられている。上側内扉３４は、外扉２０の裏面に取り付けられており、外扉２０が自動販売機本体１０の前面の開口を開閉する際に、商品収納庫３０の前面の開口の上側を開閉する。

第１〜第３収納庫３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（以降、３０ａ〜ｃと記載する）のそれぞれには、図３に示すように、複数の商品を上下に積み重ねた状態で収納して下端側に位置する商品を１つずつ搬出可能な複数の商品収納コラム３５が前後方向に並べて吊り下げられている。

第１〜第３収納庫３０ａ〜ｃのそれぞれの下側には、図３に示すように、板状部材からなり、前面側に向かって下り傾斜となるデリバリシュート３６が設けられている。デリバリシュート３６は、商品収納コラム３５の下方に位置し、商品収納コラム３５から搬出された商品を商品搬出口３３ａに向かって案内する。

第１〜第３収納庫３０ａ〜ｃの底面とデリバリシュート３６との間には、図３に示すように、庫内の上部側の空気を自動販売機本体１０の背面側から前面側に向かって流通させるための通風路３７が形成されている。通風路３７は、第１〜第３収納庫３０ａ〜ｃの背面側においてデリバリシュート３６の上面よりも上方に延びるダクト３７ａを有し、ダクト３７ａの上端部に空気の流入口３７ｂが設けられている。また、通風路３７を形成するデリバリシュート３６の前面側には、例えばスリット状に開口することで空気の流出口３７ｃが形成されている。

また、自動販売機１は、図４に示すように、商品収納庫３０内の空気を冷却または加熱することで、商品収納庫３０に収納された商品を冷却または加熱するための冷却加熱装置５０を備えている。

本実施形態において、第１収納庫３０ａ及び第２収納庫３０ｂは、収納された商品の冷却と商品の加熱との切り換えが可能な冷温切換収納庫である。また、第３収納庫３０ｃは、収納された商品の冷却のみが可能な冷却専用収納庫である。

冷却加熱装置５０は、第１収納庫３０ａ、第２収納庫３０ｂ及び第３収納庫３０ｃの全てを冷却する場合に用いる冷却専用冷媒回路６０と、第１収納庫３０ａ及び第２収納庫３０ｂの一方または両方を加熱し、それ以外を冷却する場合に用いる冷媒回路としての冷却加熱用冷媒回路７０と、を備えている。冷却専用冷媒回路６０及び冷却加熱用冷媒回路７０では、冷媒として二酸化炭素が用いられる。

冷却専用冷媒回路６０は、冷却専用圧縮機６１と、冷却専用庫外熱交換器６２、第１〜第３膨張弁６３ａ，６３ｂ，６３ｃ（以降６３ａ〜ｃと記載する）、第１〜第３冷却専用庫内熱交換器６４ａ，６４ｂ，６４ｃ（以降、６４ａ〜６４ｃと記載する）、を有し、それぞれ銅管によって接続されている。ここで、冷却専用圧縮機６１は、電動モータによって駆動される。また、第１〜第３膨張弁６３ａ〜ｃは、弁開度が全閉から全開の間で調整可能な電子膨張弁である。

冷却専用冷媒回路６０において、冷却専用圧縮機６１の冷媒吐出側は、冷却専用庫外熱交換器６２の冷媒流入側に接続されている。冷却専用庫外熱交換器６２の冷媒流出側は、第１〜第３膨張弁６３ａ〜ｃを介して第１〜第３冷却専用庫内熱交換器６４ａ〜ｃの冷媒流入側のそれぞれに並列に接続されている。第１〜第３冷却専用庫内熱交換器６４ａ〜ｃのそれぞれの冷媒流出側は、冷却専用圧縮機６１の冷媒吸入側に接続されている。

冷却専用冷媒回路６０は、商品収納庫３０内と機械室４０内とにわたって設けられている。冷却専用圧縮機６１及び冷却専用庫外熱交換器６２は、機械室４０内に配置されている。第１冷却専用庫内熱交換器６４ａは、第１収納庫３０ａの通風路３７に配置されている。第２冷却専用庫内熱交換器６４ｂは、第２収納庫３０ｂの通風路３７に配置されている。第３冷却専用庫内熱交換器６４ｃは、第３収納庫３０ｃの通風路３７に配置されている。

冷却加熱用冷媒回路７０は、圧縮機としての冷却加熱用圧縮機７１、蓄熱熱交換器としての第１及び第２蓄熱熱交換器７２ａ，７２ｂ、放熱器としての第１及び第２加熱用庫内熱交換器７３ａ，７３ｂ、膨張機構としての第１〜第３膨張弁７４ａ，７４ｂ，７４ｃ（以降、７４ａ〜ｃと記載する）、吸熱器としての冷却加熱用庫外熱交換器７５、吸熱器としての第１及び第２冷却用庫内熱交換器７６ａ，７６ｂ、第１〜第３開閉弁７７ａ，７７ｂ，７７ｃ（以降、７７ａ〜ｃと記載する）、第１及び第２逆止弁７８ａ，７８ｂを有し、それぞれ銅管によって接続されている。ここで、第１〜第３膨張弁７４ａ〜ｃは、弁開度が全閉から全開の間で調整可能な電子膨張弁である。

冷却加熱用冷媒回路７０において、冷却加熱用圧縮機７１の冷媒吐出側は、第１及び第２開閉弁７７ａ，７７ｂを介して第１及び第２蓄熱熱交換器７２ａ，７２ｂの冷媒流入側のそれぞれに並列に接続されている。第１及び第２蓄熱熱交換器７２ａ，７２ｂの冷媒流出側は、それぞれ第１及び第２加熱用庫内熱交換器７３ａ，７３ｂの冷媒流入側に接続されている。第１及び第２加熱用庫内熱交換器７３ａ，７３ｂの冷媒流出側は、第１及び第２逆止弁７８ａ，７８ｂと第１膨張弁７４ａを介して冷却加熱用庫外熱交換器７５の冷媒流入側に接続されている。冷却加熱用庫外熱交換器７５の冷媒流出側は、冷却加熱用圧縮機７１の冷媒吸入側と、第２膨張弁７４ｂを介して第１冷却用庫内熱交換器７６ａの冷媒流入側と、第３膨張弁７４ｃを介して第２冷却用庫内熱交換器７６ｂの冷媒流入側と、のそれぞれに並列に接続されている。第１及び第２冷却用庫内熱交換器７６ａ，７６ｂのそれぞれの冷媒流出側は、冷却加熱用圧縮機７１の冷媒吸入側に並列に接続されている。

冷却加熱用冷媒回路７０は、商品収納庫３０内と機械室４０内とにわたって設けられている。冷却加熱用圧縮機７１、第１蓄熱熱交換器７２ａ及び第１加熱用庫内熱交換器７３ａは、第１収納庫３０ａの通風路３７に配置されている。第２蓄熱熱交換器７２ｂ、第２加熱用庫内熱交換器７３ｂ及び第１冷却用庫内熱交換器７６ａは、第２収納庫３０ｂの通風路３７に配置されている。第２冷却用庫内熱交換器７６ｂは、第３収納庫３０ｃの通風路３７に配置されている。

また、第１収納庫３０ａ、第２収納庫３０ｂ及び第３収納庫３０ｃのそれぞれの通風路３７には、庫内の空気を循環させるための第１庫内送風機８０ａ、第２庫内送風機８０ｂ及び第３庫内送風機８０ｃが設けられている。また、機械室４０には、機械室外の空気を流入させて排出するための庫外送風機８１が設けられている。

ここで、第１収納庫３０ａの通風路３７における機器の配置を詳細に説明する。

図３に示すように、通風路３７の背面側には、空気を送る方向を前方に向けて第１庫内送風機８０ａが配置されている。第１庫内送風機８０ａの前方には、第１加熱用庫内熱交換器７３ａが配置されている。第１加熱用庫内熱交換器７３ａの前方には、冷却加熱用圧縮機７１及び第１蓄熱熱交換器７２ａが配置されている。冷却加熱用圧縮機７１及び第１蓄熱熱交換器７２ａの前方には、第１冷却専用庫内熱交換器６４ａが配置されている。

次に、冷却加熱用圧縮機７１及び第１蓄熱熱交換器７２ａのそれぞれの構成及び配置について説明する。

冷却加熱用圧縮機７１は、略球形状または上下方向に延びる円柱形状の密閉型の圧縮機であり、電動モータによって駆動される。

第１蓄熱熱交換器７２ａは、図５及び図６に示すように、円筒状の外管７２ａ１と、外管７２ａ１の内側に配置された内管７２ａ２と、を有する二重管式熱交換器である。内管７２ａ２内には、冷却加熱用冷媒回路７０を流通する冷媒が流通し、外管７２ａ１の内面と内管７２ａ２の外面との間の空間には、蓄熱材７２ａ３が充填されている。

蓄熱材７２ａ３は、例えば、パラフィン系の潜熱蓄熱材であり、液体の状態から凝固する際に放出する潜熱を主に利用して第１収納庫３０ａ内に収納された商品を目的の温度である約５５℃まで加熱する。蓄熱材７２ａ３は、融点が商品の目的の温度よりも高い６５℃乃至７５℃の特性を有する。

また、第１蓄熱熱交換器７２ａは、図５に示すように、冷却加熱用圧縮機７１の近傍において外周部を囲むように、外管７２ａ１を所定間隔をおいて屈曲することで四角形の螺旋状に形成されている。第１蓄熱熱交換器７２ａの外管７２ａ１は、螺旋形状の中心軸方向に隣り合う外管７２ａ１との間に隙間を有している。

以上のように構成された自動販売機１において、第１〜第３収納庫３０ａ〜ｃのうちの一部を加熱してその他を冷却する例として、第１収納庫３０ａを加熱し、第２収納庫３０ｂ及び第３収納庫３０ｃを冷却する場合について説明する。

まず、冷却専用冷媒回路６０は、第１収納庫３０ａを加熱する場合において使用されることはないため、冷却専用圧縮機６１は停止した状態とする。

また、冷却加熱用冷媒回路７０において、第１〜第３収納庫３０ａ〜ｃが目標温度まで加熱または冷却されていない状態では、第１開閉弁７７ａを開放して、第２及び第３開閉弁７７ｂ，７７ｃを閉鎖し、第１膨張弁７４ａを全開とし、第２及び第３膨張弁７４ｂ，７４ｃをコントローラからの出力信号に基づいて弁開度を制御する状態とし、冷却加熱用圧縮機７１、第１〜第３庫内送風機８０ａ〜ｃ及び庫外送風機８１を駆動させる庫内吸熱加熱蓄熱運転を行う。

庫内吸熱加熱蓄熱運転において、冷却加熱用圧縮機７１から吐出された冷媒は、図４における矢印で示すように、第１蓄熱熱交換器７２ａ、第１加熱用庫内熱交換器７３ａ、第１膨張弁７４ａ、冷却加熱用庫外熱交換器７５の順に流通する。冷却加熱用庫外熱交換器７５を流出した冷媒の一部は、第１冷却用庫内熱交換器７６ａを流通して冷却加熱用圧縮機７１に吸入される。また、冷却加熱用庫外熱交換器７５を流出したその他の冷媒は、第２冷却用庫内熱交換器７６ｂを流通して冷却加熱用圧縮機７１に吸入される。ここで、第１膨張弁７４ａは、弁開度が全開の状態となっている。このため、第１加熱用庫内熱交換器７３ａから流出した冷媒は、第１膨張弁７４ａにおいて減圧されることなく冷却加熱用庫外熱交換器７５に流入する。

これにより、冷却加熱用圧縮機７１から吐出された冷媒は、第１蓄熱熱交換器７２ａ、第１加熱用庫内熱交換器７３ａ及び冷却加熱用庫外熱交換器７５において放熱し、第１及び第２冷却用庫内熱交換器７６ａ，７６ｂにおいて吸熱する。

庫内吸熱加熱蓄熱運転における第１蓄熱熱交換器７２ａでは、冷却加熱用圧縮機７１から吐出された高温（例えば、１００℃以上）の冷媒と蓄熱材７２ａ３とが熱交換する。蓄熱材７２ａ３は、前述したように、融点が６５℃乃至７５℃であるため、冷媒との熱交換によって融解時の潜熱を蓄える。蓄熱材７２ａ３の蓄熱が完了したか否かの判定は、蓄熱時における蓄熱材７２ａ３の温度を監視することによって行う。具体的には、第１蓄熱熱交換器７２ｃにおいて、蓄熱材７２ａ３の温度が融点からさらに上昇を開始した時点で、蓄熱材７２ａ３の蓄熱が完了したと判定する。

また、庫内吸熱加熱蓄熱運転において、駆動時の冷却加熱用圧縮機７１は、表面温度が高温（例えば、１１０℃）となる。第１蓄熱熱交換器７２ａは、冷却加熱用圧縮機７１の近傍において外周部を囲むように設けられている。このため、第１蓄熱熱交換器７２ａでは、蓄熱材７２ａ３が冷却加熱用圧縮機７１から放出された熱によっても加熱され、融解時の潜熱を蓄える。

さらに、庫内吸熱加熱蓄熱運転における第１加熱用庫内熱交換器７３ａでは、蓄熱材７２ａ３との熱交換によって放熱した後の６０℃乃至７０℃の温度となった冷媒と通風路３７を流通する空気とが熱交換する。これにより、第１加熱用庫内熱交換器７３ａにおいては、第１収納庫３０ａ内の商品を目的の温度である約５５℃まで加熱することが可能な温度の冷媒が熱交換に利用される。

また、庫内吸熱加熱蓄熱運転において、流入口３７ｂを介して通風路３７に流入した空気は、第１加熱用庫内熱交換器７３ａで冷媒と熱交換した後に、第１蓄熱熱交換器７２ａの外管７２ａ１に接触する。したがって、第１収納庫３０ａ内の商品を加熱した後の低温の空気は、第１加熱用庫内熱交換器７３ａにおいて商品を目的の温度である約５５℃とすることが可能な温度まで加熱された後に、第１蓄熱熱交換器７２ａに接触することになる。このため、第１蓄熱熱交換器７２ａの蓄熱時において、通風路３７を流通する空気が、蓄熱材７２ａ３の蓄熱を妨げることはない。

庫内吸熱加熱蓄熱運転によって第１蓄熱熱交換器７２ａにおいて蓄熱材７２ａ３の蓄熱が完了するとともに、第２収納庫３０ｂ及び第３収納庫３０ｃの温度が目的の温度まで冷却された場合には、冷却加熱用圧縮機７１、第２庫内送風機８０ｂ及び第３庫内送風機８０ｃの駆動を停止し、第１庫内送風機８０ａの駆動のみを継続する蓄熱利用運転を行う。

蓄熱利用運転では、通風路３７において、流入口３７ｂから流入した空気が、第１蓄熱熱交換器７２ａの外管７２ａ１と接触することで蓄熱材７２ａ３と熱交換し、蓄熱材７２ａ３が放出する熱によって加熱されて流出口３７ｃから流出する。このように、冷却加熱用圧縮機７１を停止した場合においても、第１収納庫３０ａに収納された商品は、蓄熱材７２ａ３が放出する熱によって目的の温度である約５５℃まで加熱される。

また、蓄熱利用運転において、通風路３７を流通する空気は、冷却専用冷媒回路６０に接続された第１冷却専用庫内熱交換器６４ａにも接触する。第１冷却専用庫内熱交換器６４ａは、庫内吸熱加熱蓄熱運転によって加熱された状態となっているため、第１冷却専用庫内熱交換器６４ａに蓄えられた熱が、蓄熱利用運転における商品の加熱に利用される。

このように、本実施形態の加熱装置によれば、第１蓄熱熱交換器７２ａは、通風路３７における冷却加熱用圧縮機７１の近傍に配置されている。

これにより、冷媒から放出される熱に加えて、冷却加熱用圧縮機７１の表面から放出される熱によって第１蓄熱熱交換器７２ａに蓄熱させることができるので、商品を目的の温度まで加熱するとともに第１蓄熱熱交換器７２ａに必要な蓄熱量を蓄熱させる際の加熱負荷を低減することが可能となり、冷却加熱用圧縮機７１の駆動に必要なエネルギーの消費量を低減することが可能となる。

また、第１蓄熱熱交換器７２ａは、冷却加熱用冷媒回路７０における冷却加熱用圧縮機７１の冷媒吐出側と第１加熱用庫内熱交換器７３ａの冷媒流入側との間の冷媒流路に接続されている。

これにより、第１加熱用庫内熱交換器７３ａにおいて放熱する前の高温の冷媒によって第１蓄熱熱交換器７２ａの蓄熱を行うことができるので、蓄熱利用運転時において、第１収納庫３０ａに収納された商品を確実に目的の温度まで加熱することが可能となる。

また、第１加熱用庫内熱交換器７３ａは、第１庫内送風機８０ａによって流通する通風路３７における第１蓄熱熱交換器７２ａの空気流通方向の上流側に配置されている。

これにより、庫内吸熱加熱蓄熱運転において、通風路３７に流入した空気が、第１加熱用庫内熱交換器７３ａで冷媒と熱交換させた後に、第１蓄熱熱交換器７２ａの外管７２ａ１に接触することになるため、第１収納庫３０ａ内の商品を加熱した後の低温の空気によって、蓄熱材７２ａ３の蓄熱が妨げられることはない。

また、第１蓄熱熱交換器７２ａは、外管７２ａ１と内管７２ａ２とを有し、内管７２ａ２内を冷媒が流通し、外管７２ａ１の内面と内管７２ａ２の外面との間に蓄熱材７２ａ３が充填されている。

これにより、第１蓄熱熱交換器７２ａを簡単な構造とすることができるので、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、第１蓄熱熱交換器７２ａの外管７２ａ１は、冷却加熱用圧縮機７１の外周側を螺旋状に延びるように形成されている。

これにより、通風路３７において第１蓄熱熱交換器７２ａを設置するための専用のスペースを必要とすることなく、冷却加熱用圧縮機７１の設置スペースをやや大きく確保することで第１蓄熱熱交換器７２ａを設置することが可能となり、通風路３７における機器の配置に要するスペースの省スペース化を図ることが可能となる。

また、第１蓄熱熱交換器７２ａは、螺旋形状の中心軸方向に隣り合う外管７２ａ１と外管７２ａ１との間に隙間を有している。

これにより、通風路３７を流通する空気を、外管７２ａ１と外管７２ａ１との間の隙間を通って冷却加熱用圧縮機７１の外面に接触させることが可能となり、冷却加熱用圧縮機７１の温度を最適な状態に保持することが可能となる。

また、蓄熱材７２ａ３は、融点が６５℃乃至７５℃となる物質である。

これにより、蓄熱利用運転時において、蓄熱材７２ａ３が凝固する際に放出する潜熱によって商品を目的の温度である約５５℃まで確実に加熱することが可能となる。また、蓄熱材７２ａ３の融点が７５℃以下であるため、融点が商品の目的の温度よりも過度に高い場合（例えば、融点が８０℃以上の場合）のように、蓄熱材７２ａ３の潜熱によって商品が目的の温度よりも過度に高い温度まで加熱されることによる商品（飲料）の劣化を防止することが可能となる。さらに、蓄熱材の融点が６５℃以上であるため、融点が商品の目的の温度に近い場合（例えば、融点が５５℃乃至６０℃の場合）のように、蓄熱材７２ａ３の蓄えた潜熱が十分に利用されることなく庫内吸熱加熱蓄熱運転が再開されるといった効率の悪い運転を防止することが可能となる。

また、通風路３７には、第１収納庫３０ａ内を冷却する際に用いられる第１冷却専用庫内熱交換器６４ａが配置されている。

これにより、庫内吸熱加熱蓄熱運転において、使用されない第１冷却専用庫内熱交換器６４ａが加熱され、蓄熱利用運転時において、加熱された第１冷却専用庫内熱交換器６４ａから放出される熱を、第１収納庫３０ａ内の商品の加熱に利用することができるので、冷却加熱用圧縮機７１の駆動時における消費電力の一層の低減を図ることが可能となる。

尚、前記実施形態では、加熱装置として容器入り飲料を加熱して販売する自動販売機１を示したが、これに限られるものではない。物品を収納する収納庫を有し、圧縮機、放熱器、膨張機構及び吸熱器を有する冷媒回路によって収納庫内の空気を加熱するものであれば、自動販売機１以外の物品を加熱して保存する装置に適用可能である。

また、前記実施形態では、第１蓄熱熱交換器７２ａを、二重管式の熱交換器から構成したものを示したが、これに限られるものではない。冷却加熱用圧縮機７１を駆動させて第１蓄熱熱交換器７２ａの蓄熱材７２ａ３に蓄熱させ、冷却加熱用圧縮機７１を停止させた状態で、蓄熱材７２ａ３が蓄えた熱によって通風路３７を流通する空気を加熱することが可能であれば、例えば、冷媒が流通する複数の冷媒チューブと、蓄熱材が充填された複数の蓄熱材チューブと、を交互に積層した蓄熱熱交換器であってもよい。

また、前記実施形態では、二重管式の熱交換器からなる第１蓄熱熱交換器７２ａを冷却加熱用圧縮機７１の外周側を囲むように螺旋状に形成したものを示したが、これに限られるものではない。蓄熱熱交換器は、冷却加熱用圧縮機７１の外周部の少なくとも一部の近傍に配置されるものであればよく、例えば、圧縮機の空気流通方向下流側の近傍のみに蛇行するように配置されているものであっても前記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、前記実施形態では、第１蓄熱熱交換器７２ａを、冷却加熱用圧縮機７１の近傍において外周部を囲むように、外管７２ａ１を所定間隔をおいて屈曲することで四角形の螺旋状に形成したものを示したが、これに限られるものではない。例えば、外管を圧縮機の外周部の形状に合わせて円形状の螺旋状に形成してもよい。また、蓄熱熱交換器は、圧縮機の外面に接触するものや、圧縮機の外周部と一体に形成されていても、前記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、前記実施形態では、第１蓄熱熱交換器７２ａの外管７２ａ１を円筒形状に形成したものを示したがこれに限られるものではない。例えば、蓄熱熱交換器の外管を、断面多角形状に形成したり、円筒状の外管の外周部にフィンを形成したりすることで、蓄熱材と通風路３７を流通する空気との熱交換を促進するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、加熱の対象となる商品の目的の温度を約５５℃とし、蓄熱材７２ａ３の融点を６５℃乃至７５℃としたものを示している。加熱の対象となる商品の目的の温度が５５℃よりも低い場合には、蓄熱材の融点は６５℃乃至７５℃よりも低くてもよい。また、加熱の対象となる商品の目的の温度が５５℃よりも高い場合には、蓄熱材の融点は６５℃乃至７５℃の範囲よりも高いことが望ましい。

また、前記実施形態では、冷却加熱用圧縮機７１、第１蓄熱熱交換器７２ａ及び第１加熱用庫内熱交換器７３ａが配置される通風路３７を、第１収納庫３０ａ内に形成したものを示したが、これに限られるものではない。冷却加熱用圧縮機７１、第１蓄熱熱交換器７２ａ及び第１加熱用庫内熱交換器７３ａが配置される通風路は、第１収納庫３０ａに連通するものであれば、例えば、機械室４０内に形成されていても前記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。ただし、前記実施形態に示すように、第１収納庫３０ａ内に通風路３７が形成されている場合には、冷却加熱用圧縮機７１が第１収納庫３０ａ内の空気によって加熱され、第１蓄熱熱交換器７２ａが第１収納庫３０ａ内の空気に対して直に放熱することになる。これにより、前記実施形態に示す冷却加熱用圧縮機７１では、駆動を停止している状態においても第１収納庫３０ａ内の空気によって保温され、駆動を再開した場合に速やかに効率の高い運転が可能となる、という利点がある。また、第１蓄熱熱交換器７２ａでは、熱損失を最小限とすることができ、蓄熱材７２ａ３から放出される熱の大部分を、第１収納庫３０ａ内の商品の加熱に利用できる、という利点がある。

１…自動販売機、３０…商品収納庫、３０ａ…第１収納庫、３７…通風路、６４ａ…第１冷却専用庫内熱交換器、７０…冷却加熱用冷媒回路、７１…冷却加熱用圧縮機、７２ａ…第１蓄熱熱交換器、７２ａ１…外管、７２ａ２…内管、７２ａ３…蓄熱材、７３ａ…第１加熱用庫内熱交換器、７４ａ〜ｃ…第１〜第３膨張弁、７５…冷却加熱用庫外熱交換器、７６ａ，７６ｂ…第１及び第２冷却用庫内熱交換器、８０ａ…第１庫内送風機。

Claims

圧縮機、放熱器、膨張機構及び吸熱器を有する冷媒回路を備え、圧縮機の運転時に放熱器から放出された熱によって物品を収納する収納庫内を加熱する加熱装置であって、
収納庫内を加熱する空気を流通させる送風機と、
相変化時の潜熱を蓄えることが可能な蓄熱材を有し、圧縮機の駆動によって圧縮機から吐出された冷媒が放出する熱を蓄えるとともに、圧縮機が停止した状態で蓄えた熱を放出させることによって収納庫内を加熱する蓄熱熱交換器と、を備え、
送風機によって流通する空気の流路には、圧縮機、放熱器及び蓄熱熱交換器が配置され、
蓄熱熱交換器は、圧縮機から放出された熱によっても加熱されるように圧縮機の近傍に配置されている
加熱装置。
蓄熱熱交換器は、冷媒回路における圧縮機の冷媒吐出側と放熱器の冷媒流入側との間の冷媒流路に接続されている
請求項１に記載の加熱装置。
放熱器は、送風機によって流通する空気の流路における蓄熱熱交換器の空気流通方向の上流側に配置されている
請求項１または２に記載の加熱装置。
蓄熱熱交換器は、外管と内管とを有し、内管内を冷媒が流通し、外管の内面と内管の外面との間に蓄熱材が充填されている
請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱装置。
蓄熱熱交換器の外管は、圧縮機の外周側を螺旋状に延びるように形成されている
請求項４に記載の加熱装置。
蓄熱熱交換器は、螺旋形状の中心軸方向に隣り合う外管と外管との間に隙間を有している
請求項５に記載の加熱装置。
蓄熱材は、融点が６５℃乃至７５℃となる物質である
請求項１乃至６のいずれかに記載の加熱装置。
送風機によって流通する空気の流路には、収納庫内を冷却する際に用いられる熱交換器が配置されている
請求項１乃至７の何れかに記載の加熱装置。