JPH07110882A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ホット・アンド・コールド自動販売機などを対
象に、商品収納庫内に仕切られた複数の各室を１基の冷
凍ユニットでコールド運転する際に、冷凍ユニットの冷
凍能力を十分に発揮させつつ各室をほぼ均一な温度に保
冷することができるようにした自動販売機を提供する。 【構成】商品収納庫６の庫内に複数のコールド室６Ａ，
６Ｂを仕切ってコールド商品を販売する自動販売機で、
コールド商品の保冷手段として冷凍ユニットを装備した
ものにおいて、冷凍ユニットのコンデンシングユニット
１１に接続した１基の蒸発器８にヒートパイプの放熱部
を伝熱結合して蒸発器と各コールド室との間に冷却用ヒ
ートパイプ１８Ａ，１８Ｂを配管し、庫内側から受熱し
た熱をヒートパイプにより熱輸送して蒸発器に放熱し、
庫内の各室に収納した商品を保冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コーヒー，シロップな
どの飲料商品をホット商品，あるいはコールド商品とし
て販売する自動販売機、特にその庫内冷却，加熱装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今の自動販売機においては、同一機で
コールド商品とホット商品を併売できるようにしたホッ
ト・アンド・コールド自動販売機が主流をなしている。
このホット・アンド・コールド自動販売機では商品収納
庫を複数の室に仕切ってコールド専用室，ホット・アン
ド・コールド室を構成し、コールド商品を販売する際に
は室内のベンドラックに収納した商品を冷凍ユニットの
運転により保冷し、ホット商品を販売する際にはヒータ
通電に切換えて収納商品を加熱するように運転する。

【０００３】ここで、従来におけるホット・アンド・コ
ールド自動販売機の構成，運転動作を図５，図６により
説明する。図５において、１は断熱筐体として作られた
自動販売機のキャビネット、２は前面扉、３は商品取出
口、４は断熱内扉、５はキャビネット庫内の商品収納庫
６に収設したベンドラック、７は商品搬出シュータ、８
は冷凍ユニットの蒸発器、９はヒータ、１０は庫内ファ
ン、１１は圧縮機１２，凝縮器１３，庫外ファン１４か
らなる冷凍機のコンデンシングユニットであり、コンデ
ンシングユニット１１の各機器と庫内側に設置した蒸発
器９との間には、キャピラリチューブ１５，電磁弁１６
を介して冷媒管路１７を配管し、これらで冷凍サイクル
を構成している。

【０００４】また、図６は前記の商品収納庫６を左右の
室６Ａ，６Ｂに仕切り、このうち室６Ａをコールド専用
室、６Ｂをホット・アンド・コールド室として使用する
場合における冷凍ユニットの冷媒回路図であり、コール
ド専用室６Ａに設置した蒸発器８Ａ，ホット・アンド・
コールド室６Ｂに設置した蒸発器８Ｂは、それぞれキャ
ピラリチューブ１５Ａ，１５Ｂ、および電磁弁１６Ａ，
１６Ｂを介してコンデンシングユニット１１と並列に配
管接続されている。

【０００５】かかる構成で、室６Ａ，６Ｂを共にコール
ド運転としてコールド商品を販売する場合には電磁弁１
６Ａ，１６Ｂを開き、コンデンシングユニット１１より
冷媒を蒸発器８Ａ，８Ｂに分流させて室６Ａ，６Ｂを同
時に保冷（商品冷却温度：５℃前後）する。一方、ホッ
ト・アンド・コールド室６Ｂをコールド運転からホット
運転に切換えてホット商品を販売する場合には、電磁弁
１６Ｂを閉じて蒸発器８Ｂへの冷媒供給を停止するとと
もに、ホット・アンド・コールド室６Ｂのヒータ９を通
電に切換えて収納商品を加熱（商品加熱温度：６５℃前
後）する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に複数に仕切られた商品収納庫の各室内に設置の蒸発器
について、各室を共にコールド運転する際には１基の冷
凍機コンデンシングユニットで並列運転し、ホット・ア
ンド・コールド室でホット商品を販売する際にはその室
内に設置した蒸発器への冷媒供給を停止してホット運転
に切り換えることにより、コールド商品，ホット商品を
販売するようにしたホット・アンド・コールド自動販売
機では、庫内の冷却，加熱性能面で次記のような問題が
ある。

【０００７】（１）コールド専用室のコールド運転を継
続のまま、ホット・アンド・コールド室をコールド／ホ
ット運転に切換えると冷凍ユニットの冷凍負荷が大きく
変化する。また、各室を共にコールド運転とした販売モ
ードでも、各室のベンドラックに収納した商品の数量，
販売数量の相違によって各室の冷凍負荷が相対的に大き
く変動する。このために、蒸発器に対する冷媒制御機器
として高価な自動膨張弁を採用すればともかくとして、
自動販売機ではコスト面から通常はキャピラリチューブ
を採用した上で、その管径，長さなどを当初想定した冷
凍負荷に合わせて設定していることから、特に蒸発器を
並列運転した状態で各室の熱負荷が相対的に変動する
と、キャピラリチューブの冷媒制御バランスが崩れて各
室の冷凍負荷に見合った適量の冷媒を各蒸発器へ分流さ
せることが困難となる。この結果として冷凍能力の分担
が極端にアンバランスとなり、冷媒供給量の低下した室
では商品を適正なコールド販売温度まで冷却できなくな
るなどの事態が生じることがある。

【０００８】（２）また、ホット・アンド・コールド室
では加熱源として電熱ヒータを採用し、ホット運転時に
は商品をホット商品の販売温度である６５℃前後に昇温
させるために多大な電力量を消費し、このことが自動販
売機のランニングコストを押し上げる大きな要因になっ
ている。本発明は上記の点にかんがみなされたもので、
その目的は、熱輸送手段として知られているヒートパイ
プを庫内の冷却，加熱系に巧みに取り入れることにより
前記課題を解決した自動販売機、特にその庫内冷却，加
熱装置を提供することにあり、その第１の目的は、商品
収納庫内に仕切られた複数の各室を１基の冷凍ユニット
でコールド運転する際に、冷凍ユニットの冷凍能力を十
分に発揮させつつ各室の収納商品を冷凍負荷変動にかか
わらずほぼ同じ温度に保冷することができるように、ま
た第２の目的は、一方のコールド専用室のコールド運転
を継続しつつホット・アンド・コールド室をホット運転
する際に、冷凍ユニットの冷媒回路に流れる高温冷媒ガ
スの保有熱を有効活用してヒータの電力消費量を大幅に
節減させることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次記のように構成するものとする。 （１）第１目的の達成手段：商品収納庫内に複数のコー
ルド室を仕切ってコールド商品を販売する自動販売機
で、コールド商品の保冷手段として冷凍ユニットを装備
したものにおいて、前記冷凍ユニットの蒸発器をコール
ド室の一室に設置するとともに、該蒸発器にヒートパイ
プの放熱部を伝熱結合して少なくとも他のコールド室と
の間に冷却用ヒートパイプを配管して庫内各室を保冷す
るよう構成する。

【００１０】また、前項（１）は次記のような態様で実
施することができる。 （１-1) 蒸発器を設置した室内に冷却用ヒートパイプを
配管してその放熱部を前記蒸発器に伝熱結合する。 （１-2) 冷却用ヒートパイプの放熱部を、蒸発器内部の
冷媒通流路に直接差し込んで伝熱結合する。

【００１１】（１-3）冷却用ヒートパイプの放熱部を、
蒸発器のコイルに伝熱ブロックを介して伝熱結合する。 （１-4）冷却用ヒートパイプとして、冷凍ユニットの蒸
発器に伝熱結合した放熱部を上位，他端の吸熱部を下位
に配置した重力式ヒートパイプを採用する。 （２）第２の目的の達成手段：商品収納庫内にコールド
専用室とホット・アンド・コールド室を仕切ってコール
ド商品，ないしはホット商品を販売する自動販売機で、
コールド商品の保冷手段として冷凍ユニットを装備した
ものにおいて、前記冷凍ユニットの圧縮機と凝縮器との
間の冷媒ガス配管路にヒートパイプの蒸発部を伝熱結合
してホット・アンド・コールド室との間に加熱用ヒート
パイプを配管して構成する。

【００１２】また、前項（２）は次記のような態様で実
施することができる。 （２-1) 冷凍ユニットの圧縮器と凝縮器との間の冷媒ガ
ス配管路に、ホット・アンド・コールド室をコールド運
転とした際に冷媒ガスを圧縮機からヒートパイプの蒸発
部をバイパスして直接凝縮器に流す冷媒ガス配管路を設
ける。 （２-2）加熱用ヒートパイプとして、冷凍ユニットの冷
媒ガス配管路に伝熱結合した吸熱部を下位，他端の放熱
部を上位に配置した重力式ヒートパイプを採用する。

【００１３】

【作用】前項（１）〜（１-4）の構成において、冷凍ユ
ニットを運転すると、蒸発器と商品収納庫の各室内との
間に配管した冷却用ヒートパイプを介して各コールド室
が保冷される。すなわち、ヒートパイプの吸熱部（庫内
側に配置した蒸発部）を通じて室内側から受熱した熱
は、ヒートパイプの熱移送機能により他端の放熱部（冷
凍ユニットの蒸発器と伝熱結合されている凝縮部）に移
動して蒸発器に放熱し、冷凍ユニットの凝縮器を通じて
大気中に放熱される。この場合にヒートパイプに封入し
た作動液の蒸発／凝縮サイクルは蒸発器と庫内との間に
温度差が無くなるまで継続するので、これにより各室が
保冷される。

【００１４】したがって、複数の室に仕切られた商品収
納庫の各室を共にコールド運転する販売モードでも、各
室の冷凍負荷が相対的に変動してアンバランスになった
運転状態でも、ヒートパイプの均温化機能により各室内
に収納した商品をほぼ同じ温度に保冷することかでき
る。しかも、冷凍ユニットの蒸発器は１基だけであり、
従来のように複数の蒸発器を並列運転する場合に生じる
冷媒制御上でアンバランスを来すおそれは全くない。

【００１５】また、前項（２）〜（２-2) の構成におい
て、冷凍ユニットを運転してコールド専用室の保冷を継
続しつつ、この状態でホット・アンド・コールド室をホ
ット運転に切換えると、冷凍ユニットの圧縮機から吐き
出された高温冷媒ガスの保有熱が加熱用ヒートパイプを
介してホット・アンド・コールド室内に放熱され、室内
の収納商品を加熱する。

【００１６】したがって、この加熱用ヒートパイプをホ
ット・アンド・コールド室に設置した電熱ヒータの補助
加熱手段として採用し、該ヒートパイプを冷凍ユニット
の高温冷媒ガス配管路とホット・アンド・コールド室内
の間に配管しておくことにより、ホット・アンド・コー
ルド室のホット運転時にヒータで消費する電力量の大幅
な節減化が図れる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、各実施例において、図５，図６に対応する
同一部材には同じ符号が付してある。 実施例１：図１ないし図３は本発明の請求項１〜５に対
応する実施例を示すものである。この実施例では、図１
で示すように左右の２室に仕切られた商品収納庫６の室
６Ａ，６Ｂを共にコールド室とし、図示されてないベン
ドラックよりコールド商品を販売している。ここで、一
方の室６Ａにはコンデンシングユニット１１に接続した
冷凍ユニットの蒸発器８が設置してあり、この蒸発器８
に一端の放熱部１８ａを伝熱結合して引出した冷却用ヒ
ートパイプ１８Ａ，１８Ｂがそれぞれ室６Ａ，６Ｂの室
内に配管され、かつ該ヒートパイプの他端に吸熱フィン
などを設けて熱交換部となした吸熱部１８ｂには庫内フ
ァン１０が対向し、室内を循環する空気流とヒートパイ
プの吸熱部１８ｂとの間で熱交換を行うようにしてい
る。なお、この冷却用ヒートパイプ１８Ａ，１８Ｂは重
力式ヒートパイプであり、その放熱部（凝縮部）１８ａ
は吸熱部（蒸発部）１８ｂよりも上位に位置するように
配管されている。なお、冷却用ヒートパイプは、銅パイ
プの両端を封止して内部を真空排気した後、パイプ内に
少量の作動液（例えばメタノール）を封入して構成され
たものである。

【００１８】また、ヒートパイプ１８Ａ，１８Ｂの放熱
部１８ａは、蒸発器８に対して図２（ａ),（ｂ）あるい
は図３（ａ),（ｂ）で示すような構造で伝熱結合されて
いる。ここで、図２の構造では蒸発器８が断面が偏平な
シェルからなり、ヒートパイプ１８Ａ，１８Ｂの放熱部
１８ａは周面上に放熱フィンを設けた上で、冷媒の通流
する蒸発器８のシェル内に挿入して伝熱結合されてい
る。なお、１９は蒸発器８の外周面を覆った断熱材であ
る。また、図３の構造では、蒸発器８がコイル形であっ
て該蒸発器のコイルは伝熱ブロック２０の面にろう付け
されており、かつヒートパイプ１８Ａ，１８Ｂの放熱部
１８ａは前記伝熱ブロック２０を挟んで蒸発器８のコイ
ルに伝熱結合され、かつ押え板２１，締結ボルト２２を
介して伝熱ブロック２０に固定されている。

【００１９】かかる構成で、冷凍ユニットを運転する
と、ヒートパイプ１８Ａ，１８Ｂの吸熱部１８ｂと熱交
換して室６Ａ，６Ｂより受熱した熱により、ヒートパイ
プの作動液が沸騰して蒸気に相変化するとともに、その
蒸気がパイプ内を拡散して冷凍ユニットの蒸発器８と伝
熱結合した放熱部１８ａの方に移動し、ここで蒸発器に
放熱して凝縮する。また凝縮した作動液は重力によりパ
イプ内を吸熱部１８ｂに流下して再び蒸発するように蒸
発／凝縮サイクルを繰り返し、この過程で商品収納庫内
より受熱した熱は冷凍ユニットの凝縮器より大気中に放
熱される。また、ヒートパイプの蒸発／凝縮サイクルは
蒸発器８と各室６Ａ，６Ｂとの間に温度差が無くなるま
で継続するので、これにより各室内に収納したコールド
商品が同じ温度に冷却される。

【００２０】したがって、室６Ａ，６Ｂの冷凍負荷が商
品の収納数量，販売数量などの相違により相対的に変動
した場合でも、ヒートパイプの均温化機能によって各室
に収納した商品はほぼ一定な温度（コールド商品として
の販売適温）に保冷される。しかも、冷凍ユニットは１
基の蒸発器８とコンデンシングユニット１１とが対応し
ているので、キャピラリチューブ１５を採用したもので
あっても、冷媒制御面での支障なしに負荷変動に対応し
て運転できる。

【００２１】また、図示実施例では、蒸発器８と室６
Ａ，６Ｂとの間にそれぞれヒートパイプ１８Ａ，１８Ｂ
を配管した例を示したが、蒸発器８を設置した室６Ａの
ヒートパイプ１８Ａを省略して室６Ａを蒸発器８自身で
直接保冷することも可能である。なお、この場合には図
２，図３に示した断熱材１９を除いて室内に露呈させ、
さらに蒸発器８の周面にフィンを設けるなどして室内空
気との熱交換性を高める必要がある。

【００２２】実施例２：図４は本発明の請求項５〜８に
対応する実施例を示すものである。この実施例では、商
品収納庫に仕切られた室６Ａ，６Ｂのうち、図６と同様
に室６Ａをコールド専用室、６Ｂをホット・アンド・コ
ールド室としてコールド商品，ないしホット商品を併売
する。また、コールド室の保冷手段として、室６Ａ，６
Ｂの庫内にそれぞれ設置した蒸発器８Ａ，８Ｂをコンデ
ンシングユニット１１で並列接続して冷凍ユニットの冷
媒回路を構成し、またホット・アンド・コールド室６Ｂ
には加熱手段として電熱ヒータ９を備えている。

【００２３】さらに、冷凍ユニットの圧縮機１２と凝縮
器１３との間の高温側冷媒ガス配管路の途中に熱交換部
２３を設けるとともに、この熱交換部２３とホット・ア
ンド・コールド室６Ｂとの間にまたがって加熱用ヒート
パイプ２４が配管されている。ここで、ヒートパイプ２
４は実施例１で述べたと同様な重力式ヒートパイプであ
り、下端側の吸熱部２４ｂはその周面にフィンを取付け
た上で前記の熱交換部２３の内部に挿入して伝熱結合さ
れ、上端側の放熱部２４ａは放熱フィンを付けて室６Ｂ
の中に突き出すように配管されている。なお、放熱部，
吸熱部を除いてヒートパイプ２４の周面には庫外空気よ
り熱遮へいするために断熱材２５が被覆してある。さら
に、前記の熱交換部２３をバイパスするように圧縮機１
２と凝縮器１３との間の冷媒ガス配管路には三方切換弁
２６を介してバイパス管路２７が配管されいる。

【００２４】かかる構成で、室６Ａ，６Ｂを共にコール
ド運転する場合には、図６と同様に冷凍ユニットの蒸発
器８Ａ，８ＢＡを並列運転して各室を保冷するととも
に、この場合には三方電磁弁２６をバイパス管路２７側
に切換えて圧縮機１２から吐出した冷媒ガスを熱交換部
２３を経由することなしに直接凝縮１３に流すようにす
る。したがって、このコールド運転状態では加熱用ヒー
トパイプ２４は機能しない。

【００２５】一方、ホット・アンド・コールド室６Ｂを
コールド運転からホット運転に変える場合には、電磁弁
１６Ｂを閉じて蒸発器８Ｂへの冷媒供給を停止し、かつ
ヒータ９を通電して庫内を加熱するとともに、先記の三
方切換弁２６を熱交換部２３側に切換えて高温冷媒ガス
を熱交換部２３に流して加熱用ヒートパイプ２４の吸熱
部２４ｂを加熱する。これによりヒートパイプの作動液
が蒸気に相変化してパイプ内を拡散移動し、その放熱部
２４ａより放熱して凝縮した後、重力により吸熱部２４
ｂに還流して再び蒸発する蒸発／凝縮サイクルを繰り返
す。これにより、冷却ユニットの冷媒回路で圧縮機１２
より吐き出された高温冷媒ガスの保有する熱が加熱用ヒ
ートパイプ２４を介して熱移送された上でその放熱部２
４ａを通じてホット・アンド・コールド室６Ｂの室内に
放熱され、ヒータ９の通電による発生熱と合わせて室内
に収納したホット商品を加熱する。なお、この場合にヒ
ートパイプを介して商品加熱に利用する高温冷媒ガスの
保有熱は、本来は凝縮器にて系外に放熱する分であり、
このために冷凍ユニットでの電力消費が増大することが
ないのは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明により次記の効
果を奏する。 （１）商品収納庫内に仕切られた複数の室に対して、冷
凍ユニットの蒸発器（１基）と各コールド室との間に冷
却用ヒートパイプを配管し、コールド運転時にはヒート
パイプパイプを介して各室を冷凍ユニットで保冷するよ
うにしたことにより、冷凍ユニットで蒸発器を並列運転
する場合に生じる冷媒制御上の障害なしに、各室内に収
納した商品を冷凍負荷の変動に関係なくほぼ同じ温度に
保冷することができる。

【００２７】（２）また、商品収納庫内に仕切られたコ
ールド専用室とホット・アンド・コールド室に対して、
ホット・アンド・コールド室と冷凍ユニットの高温冷媒
ガス配管路との間に加熱用ヒートパイプを配管し、ホッ
ト・アンド・コールド室のホット運転時には、加熱用ヒ
ートパイプを介して冷凍ユニットの冷媒回路を流れる高
温冷媒ガスの保有熱を利用して室内の収納商品を加熱す
るようにしたことにより、その分だけホット・アンド・
コールド室内に設置した電熱ヒータの消費電力量を節減
することができ、これにより大幅な省電力効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応する冷凍ユニットの冷
媒回路，および冷却用ヒートパイプの配管図

【図２】図１における蒸発器とヒートパイプとの伝熱結
合構造を表す図であり、（ａ）はその縦断側面図、
（ｂ）は（ａ）図の矢視Ｘ−Ｘ断面図

【図３】図２と異なる蒸発器とヒートパイプとの伝熱結
合構造を表す図であり、（ａ）はその縦断側面図、
（ｂ）は（ａ）図の矢視Ｙ−Ｙ断面図

【図４】本発明の蒸発２に対応する冷凍ユニットの冷媒
回路，および加熱用ヒートパイプの配管図

【図５】従来におけるホット・アンド・コールド自動販
売機の構成図

【図６】図５に対応する庫内冷却，加熱装置の構成配置
図

【符号の説明】

５ ベンドラック ６ 商品収納庫 ６Ａ，６Ｂ 室 ８，８Ａ，８Ｂ 蒸発器 ９ ヒータ １０ 庫内ファン １１ 冷凍機のコンデンシングユニット １２ 圧縮機 １３ 凝縮器 １５，１５Ａ，１５Ｂ キャピラリチューブ １６ 冷媒管路 １８Ａ，１８Ｂ 冷却用ヒートパイプ １８ａ 放熱部 １８ｂ 吸熱部 ２０ 伝熱ブロック ２３ 高温冷媒ガス配管路の熱交換部 ２４ 加熱用ヒートパイプ ２４ａ 放熱部 １４ｂ 吸熱部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商品収納庫内に複数のコールド室を仕切っ
   てコールド商品を販売する自動販売機であり、コールド
   商品の保冷手段として冷凍ユニットを装備したものにお
   いて、前記冷凍ユニットの蒸発器をコールド室の一室に
   設置するとともに、該蒸発器にヒートパイプの放熱部を
   伝熱結合して少なくとも他のコールド室との間に冷却用
   ヒートパイプを配管して庫内各室を保冷することを特徴
   とする自動販売機。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動販売機において、蒸発
   器を設置した室内に冷却用ヒートパイプを配管してその
   放熱部を前記蒸発器に伝熱結合したことを特徴とする自
   動販売機。
3. 【請求項３】請求項１，または２記載の自動販売機にお
   いて、冷却用ヒートパイプの放熱部を、蒸発器内部の冷
   媒通流路に直接差し込んで伝熱結合したことを特徴とす
   る自動販売機。
4. 【請求項４】請求項１，または２記載の自動販売機にお
   いて、冷却用ヒートパイプの放熱部を、蒸発器のコイル
   に伝熱ブロックを介して伝熱結合したことを特徴とする
   自動販売機。
5. 【請求項５】請求項１ないし４に記載の自動販売機にお
   いて、冷却用ヒートパイプが、冷凍ユニットの蒸発器に
   伝熱結合した放熱部を上位，他端の吸熱部を下位に配置
   した重力式ヒートパイプであることを特徴とする自動販
   売機。
6. 【請求項６】商品収納庫内にコールド専用室とホット・
   アンド・コールド室を仕切ってコールド商品，ないしは
   ホット商品を販売する自動販売機であり、コールド商品
   の保冷手段として冷凍ユニットを装備したものにおい
   て、前記冷凍ユニットの圧縮機と凝縮器との間の冷媒ガ
   ス配管路にヒートパイプの蒸発部を伝熱結合してホット
   ・アンド・コールド室との間に加熱用ヒートパイプを配
   管したことを特徴とする自動販売機。
7. 【請求項７】請求項６記載の自動販売機において、冷凍
   ユニットの圧縮器と凝縮器との間の冷媒ガス配管路に、
   ホット・アンド・コールド室をコールド運転とした際に
   冷媒ガスを圧縮機からヒートパイプの蒸発部をバイパス
   して直接凝縮器に流す冷媒ガス配管路を設けたことを特
   徴とする自動販売機。
8. 【請求項８】請求項６記載の自動販売機において、加熱
   用ヒートパイプが、冷凍ユニットの冷媒ガス配管路に伝
   熱結合した吸熱部を下位，他端の放熱部を上位に配置し
   た重力式ヒートパイプであることを特徴とする自動販売
   機。