JP5375071B2 - 自動販売機 - Google Patents

Description

本発明は自動販売機、特に、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却または加熱して販売に供する自動販売機に関する。

従来、自動販売機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒（以下、「高圧高温冷媒」と称す）を凝縮させる庫外凝縮器（ガスクーラに同じ）と、凝縮された冷媒（以下、「高圧中温冷媒」と称す）を膨張させる膨張手段と、膨張した冷媒（以下、「低圧低温冷媒」と称す）を蒸発させる蒸発器と、これらを順次連結して蒸発した冷媒（以下、「低圧中温冷媒」と称す）を圧縮機に戻す冷媒循環回路と、からなる冷凍サイクルを有し、商品を収納する全ての商品収納庫内に蒸発器を設置して、商品を冷却していた。
また、商品を加熱するために設置した電気ヒータを撤去して、蒸発器と並行に凝縮器を設置し、凝縮器に高圧高温冷媒（ホットガスに同じ）を流して、これが設置されている商品収納庫内を加熱する（以下、「ヒートポンプ運転」と称す）ものがある。

たとえば、圧縮機と、ガスクーラと、内部熱交換器の高圧側部材と、膨張手段と、蒸発器と、内部熱交換器の低圧側部材とを順次通過して冷媒を循環させる全庫冷却回路と、圧縮機と、凝縮器と、庫外熱交換器と、内部熱交換器の高圧側部材と、膨張手段と、蒸発器と、内部熱交換器の低圧側部材とを順次通過して冷媒を循環させる加熱冷却回路と、を形成し、全庫冷却運転を実行する際は、全庫冷却回路に冷媒を流し（循環させ）、一方、ヒートポンプ運転をする際は、加熱冷却回路に冷媒を流す（循環させる）発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３２８７６２号公報（第１５−１６頁、図１）

しかしながら、前記特許文献１に開示された発明は、内部熱交換器の高圧側部材〜圧縮機の範囲が、全庫冷却回路の下流側の一部であると共に、加熱冷却回路の下流側の一部でもある。
このため、全庫冷却回路を流れる冷媒が加熱冷却回路の上流側に流入したり、加熱冷却回路を流れる冷媒が全庫冷却回路の上流側に流入したりしないように、庫外熱交換器と内部熱交換器の高圧側部材との間に逆止弁が設置され、さらに、ガスクーラと内部熱交換器の高圧側部材との間にも逆止弁が設置されている。
このため、複数の逆止弁の設置に伴って、自動販売機の製造コストが上昇するという問題があった。

本発明は上記問題を解決するものであって、逆止弁の設置数量を減らすと共に、冷却能力の低下を防止することができる自動販売機を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る自動販売機（請求項１）は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、
前記開口部を開閉する断熱扉と、
前記筐体内に配置された仕切板によって仕切られた、左庫、中庫および右庫と、
前記左庫に設置された左庫凝縮器および左庫蒸発器と、
前記中庫に設置された中庫蒸発器と、
前記右庫に設置された右庫蒸発器と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を凝縮するガスクーラと、
互いに熱交換可能な高圧側部材と低圧側部材とを具備する内部熱交換器と、
冷媒を膨張する膨張機構と、
冷媒を凝縮する庫外熱交換器と、
前記圧縮機と、前記ガスクーラと、前記内部熱交換器の高圧側部材と、前記膨張機構と、前記左庫蒸発器または中庫蒸発器または右庫蒸発器の何れか１以上と、前記内部熱交換器の低圧側部材と、を順次通過して冷媒を循環させる全庫冷却運転、あるいは、前記圧縮機と、前記左庫凝縮器と、前記庫外熱交換器と、前記内部熱交換器の高圧側部材と、前記中庫蒸発器または右庫蒸発器の何れか１以上と、前記内部熱交換器の低圧側部材と、を順次通過して冷媒を循環させるヒートポンプ運転、の両方を実行する冷媒配管と、
を有し、
前記庫外熱交換器と前記内部熱交換器の高圧側部材との間に、前記全庫冷却運転時には、前記内部熱交換器の高圧側部材から前記庫外熱交換器の方向に向かう冷媒の流れを阻止すると共に、前記ヒートポンプ運転時には、冷媒を前記庫外熱交換器から前記内部熱交換器の高圧側部材の方向に流す逆止弁が設置され、
前記全庫冷却運転において、前記ガスクーラから流出した冷媒は、前記逆止弁に止められて前記庫外熱交換器に侵入不能であり、
前記ヒートポンプ運転において、前記庫外熱交換器から流出した冷媒は前記逆止弁を通過し、該冷媒の一部は前記ガスクーラに侵入して貯留し、
前記全庫冷却運転から前記ヒートポンプ運転に切り替える際、または前記ヒートポンプ運転を継続中に、前記圧縮機を再起動する際、前記全庫冷却運転を一旦実行して、前記ガスクーラ内に貯留していた冷媒を押し出し、所定時間が経過した後、前記ヒートポンプ運転に切り替えることを特徴とする。

（２）本発明に係る自動販売機（請求項２）は、前記（１）において、前記ガスクーラに外気を送る庫外ファンを有し、
外気の温度に応じて、前記庫外ファンの運転開始、運転停止または回転数を制御することを特徴とする。
（３）本発明に係る自動販売機（請求項３）は、前記（１）において、
前記ガスクーラに外気を送る庫外ファンを有し、
ヒートポンプ運転において、前記左庫凝縮器の出側における冷媒の温度が所定の設定凝縮温度以上の場合、または前記中庫蒸発器または前記右庫蒸発器の出側における冷媒の温度が所定の設定蒸発温度以上の場合、前記庫外ファンを運転して、前記ガスクーラに貯溜される冷媒量を増加することを特徴とする。
（４）本発明に係る自動販売機（請求項４）は、前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。

（ｉ）本発明の請求項１に係る自動販売機は、ガスクーラと内部熱交換器の高圧側部材との間に逆止弁が設置されていないから、逆止弁の設置数量が減少して製造コストが安価になる。
また、ガスクーラと内部熱交換器の高圧側部材との間に逆止弁が設置されていないから、休止中には、循環していた冷媒の一部がガスクーラ内に貯溜され、温度降下に伴って貯溜量が増加し、一方、ヒートポンプ運転時には、庫外熱交換器を通過した冷媒がガスクーラ内に侵入し、温度降下に伴って貯溜量が増加する。
すなわち、侵入した冷媒は空気への温熱放出によって凝縮して密度を増すため、結果として、ガスクーラへの侵入量（貯溜量）が増加し、循環する冷媒量が不足することになる。そこで、圧縮機を再起動する際、全庫冷却運転を一旦実行して、ガスクーラ内に貯まっていた冷媒（密度が増している）を押し出して、高温の冷媒（密度が低い）をガスクーラ内に充満させている。したがって、循環する冷媒量を適正量に維持することができるから、冷却能力の低下を防止することができる。

（ｉｉ）本発明の請求項２に係る自動販売機は、外気の温度に応じて庫外ファンの運転を制御して、ヒートポンプ運転時にガスクーラ内に貯まる冷媒の密度をコントロールしてガスクーラ内に貯溜する冷媒量を増減することができるから、所望の冷媒能力に対応した適正な冷媒量を循環させることが可能になる。

（ｉｉｉ）本発明の請求項３に係る自動販売機は、冷媒が二酸化炭素であって、温度降下に伴う密度増加が顕著であるから、ガスクーラ内に侵入（貯溜）する冷媒量のコントロールによる前記効果が顕著になる。

［実施の形態１］
図１〜図６は本発明の実施の形態１に係る自動販売機を説明するものであって、図１は正面視の断面図、図２は側面視の断面図、図３および図４はこれに設置された冷媒回路を示す冷媒回路図、図５は運転方法を説明するブロック図、図６は運転方法を説明する制御フロー図である。
図１および図２において、自動販売機１０００は、自動販売機１０００の本体のキャビネット２００と、キャビネット２００の内部で断熱材３００に包囲された商品収納庫４００と、商品Ｓを補充する時に商品収納庫４００を開閉する商品補充用扉４０４と、商品収納庫４００と外気を遮断するための内扉４０５と、自動販売機１０００の前扉４０６と、を有している。

（商品収納庫）
商品収納庫４００は仕切り板４０３ＬＭ、４０３ＭＲによって商品室（以下、「左庫」と称す）４００Ｌ、商品室（以下、「中庫」と称す）４００Ｍ、商品室（以下、「右庫」と称す）４００Ｒに仕切られている。
なお、以下の説明において、左庫４００Ｌ、中庫４００Ｍおよび右庫４００Ｒのそれぞれに配置される部材において、共通する内容を説明する場合には、それぞれをまとめてまたはそれぞれを個別に、部材名称を形容する「左庫、中庫、右庫」や、符号の添え字「Ｌ、Ｍ、Ｒ」を省略する場合がある。

各商品収納庫４００には、商品Ｓを収納するための商品収納ラック４０７と、商品収納ラック４０７から自然落下した商品Ｓを取出すための商品取出し口４０９と、商品Ｓを商品取出し口４０９まで誘導する商品誘導板４０８とが設置され、商品誘導板４０８の下方が庫内部品収納室４１０となっている。また、庫内空気を商品収納ラック４０７を経由して庫内部品収納室４１０に循環させるための循環ダクト４２０が設置されている。

そして、庫内部品収納室４１０には、庫内空気を商品誘導板４０８（通気孔が設けられている）を通過して商品Ｓに衝突させる庫内ファン４３０と、庫内ファン４３０の下流（循環ダクト４２０から遠い側）に庫内熱交換器４４０と、庫内ファン４３０および庫内熱交換器４４０を収納する送風ダクト４５０と、送風ダクト４５０に連通して空気を通す風胴４６０と、が設置されている。そして、風胴４６０の上面に庫内温度を測定する庫内温度センサー５００が設置されている。
さらに、商品収納庫４００の下方には、コンデンシングユニット４７０および庫外ファン３ａを収納するための機械室４８０と、電装品および制御手段を収納するための電装品収納室４９０とが配置されている。

（冷媒回路：全室冷却運転）
図３において、自動販売機１０００が有する冷媒回路２０００は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、三方弁２と、圧縮機１によって圧縮された冷媒（高圧高温冷媒）が供給されるガスクーラ３と、ガスクーラ３を通過した冷媒（高圧中温冷媒）が流入する内部熱交換器４の高圧側部材（伝熱管に同じ）４ａと、を膨張させる膨張機構５と、膨張した冷媒が選択的に供給される左庫蒸発器６Ｌ、中庫蒸発器６Ｍまたは右庫蒸発器６Ｒの１以上と、これを通過した冷媒が流入する内部熱交換器４の低圧側部材（伝熱管に同じ）３ｂとを有している。
そして、これらが順次連結され、冷媒が循環する冷凍サイクル（全室冷却運転に相当する）が形成される（図３において、冷媒が流れる冷媒配管を実線で、冷媒が侵入する冷媒配管を破線で、冷媒が流れない冷媒配管を点線で示している）。

（冷媒回路：ヒートポンプ運転）
図４において、冷媒回路２０００は、圧縮機１によって圧縮された冷媒（高圧高温冷媒）が供給される左庫凝縮器７Ｌと、左庫凝縮器７Ｌにおいて温熱を放出した冷媒が流入する庫外熱交換器８と、逆止弁９とを有している。そして、これらは冷媒配管によって順次連結され、さらに、逆止弁９と内部熱交換器４の高圧側部材４ａとが冷媒配管９３ａによって連結されている。
そして、圧縮機１と、三方弁２と、左庫凝縮器７Ｌと、庫外熱交換器８と、逆止弁９と、内部熱交換器４の高圧側部材４ａと、膨張機構５と、中庫蒸発器６Ｍまたは右庫蒸発器６Ｒの１以上と、内部熱交換器４の低圧側部材（伝熱管に同じ）３ｂと、が順次連結され、冷媒が循環する冷凍サイクル（ヒートポンプ運転）が形成される（図４において、冷媒が流れる冷媒配管を実線で、冷媒が侵入する冷媒配管を破線で、冷媒が流れない冷媒配管を点線で示している）。

なお、庫内熱交換器４４０とは、左庫４４０Ｌにおいては、左庫凝縮器７Ｌおよび左庫蒸発器６Ｌを指し、中庫４４０Ｍにおいては中庫蒸発器６Ｍを指し、右庫４４０Ｒにおいては右庫蒸発器６Ｒを指している。また、冷媒回路２０００を構成する部材の一部がコンデンシングユニット４７０を形成している。
また、冷媒配管については、説明の便宜上、部材ｊと部材ｋとを連通するものを「冷媒配管ｊｋ」とし、冷媒配管ｊｋに設置された開通／閉塞手段を「開閉弁ｊｋｖ」と、冷媒配管ｊｋに設置された流量調整手段を「流量調整弁ｊｋｗ」とする。

（逆止弁）
逆止弁９は、庫外熱交換器８と内部熱交換器４の高圧側部材４ａとの間に設置されているから、全室冷却運転のとき、ガスクーラ３を通過した冷媒（高圧中温冷媒）は、冷媒配管９３ａ内に停留するものの、庫外熱交換器８（および左庫凝縮器７Ｌ）に流入することが防止されている。
一方、ガスクーラ３と内部熱交換器４の高圧側部材４ａとを連通する冷媒配管３４ａには、逆止弁が設置されていないから、ヒートポンプ運転のとき、庫外熱交換器８を通過した冷媒（高圧中温冷媒）は、冷媒配管３４ａに流入し、ガスクーラ３に侵入して貯溜される。

なお、季節の移り替わりや収納商品の変更によって、全庫冷却運転からヒートポンプ運転に切り替わる際、全庫冷却運転において循環していた冷媒の一部はガスクーラ３に貯溜され、ヒートポンプ運転が開始される待ち時間の間に、温度降下に伴なう密度増加によって貯溜量が増大することになる。
また、ヒートポンプ運転時には、庫外熱交換器７を通過した冷媒がガスクーラ３内に侵入し、温度降下に伴って貯溜量が増加することになる。
このため、自動販売機１０００では、ヒートポンプ運転に切り替える際、あるいは、ヒートポンプ運転中に圧縮機１が一時的に停止した後に再起動する際には、所定の時間だけ全庫冷却運転を一旦実行して、ガスクーラ３内に貯まっていた冷媒（密度が増している）を押し出し、高温の冷媒（密度が低い）をガスクーラ３内に充満させている。これによって、循環する冷媒量を適正量に維持することができるから、冷却能力の低下を防止することができる。

（運転方法）
図５および図６に示すように、自動販売機１０００は、外気温度に応じて、庫外ファン３ａの運転を制御している。すなわち、圧縮機１を起動して全室冷却運転を実行している（図６において「ＣＣ」および「ＣＣＣ」としている）とき、外気温度（Ｔ）が所定の設定下限温度（Ｔ１）以下の場合（Ｔ≦Ｔ１）には庫外ファン３ａを停止し、外気温度（Ｔ）が所定の設定上限温度（Ｔ２）以上の場合（Ｔ２≦Ｔ）には庫外ファン３ａを全速回転し、外気温度（Ｔ）が設定下限温度（Ｔ１）から設定上限温度（Ｔ２）の間にある場合（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）には、外気温度（Ｔ）に応じてＤｕｔｙ運転をしている。
したがって、ガスクーラ３内に貯溜される冷媒量、すなわち、循環する冷媒量が外気温度（Ｔ）に応じて適正に保たれるから、冷却能力の低下を防止することができる。

本発明によれば、液バックの防止と冷凍サイクルの効率向上とを図ることが可能になるため、各種自動販売機として広く利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る自動販売機を説明する正面視の断面図。 本発明の実施の形態１に係る自動販売機を説明する側面視の断面図。 図１に示す自動販売機に設置された冷媒回路を示す冷媒回路図。 図１に示す自動販売機に設置された冷媒回路を示す冷媒回路図。 図１に示す自動販売機の運転方法を説明するブロック図。 図１に示す自動販売機の運転方法を説明する制御フロー図。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 三方弁
３ ガスクーラ
３ａ 庫外ファン
４ 内部熱交換器
４ａ 高圧側部材
４ｂ 低圧側部材
５ 膨張機構
６Ｌ 左庫蒸発器
６Ｍ 中庫蒸発器
６Ｒ 右庫蒸発器
７Ｌ 左庫凝縮器
８ 庫外熱交換器
９ 逆止弁
２００ キャビネット
３００ 断熱材
４００ 商品収納庫
４００Ｍ 中庫
４００Ｌ 左庫
４００Ｒ 右庫
４０３ＬＭ 仕切板
４０３ＭＲ 仕切板
４０４ 商品補充用扉
４０５ 内扉
４０６ 前扉
４０７ 商品収納ラック
４０８ 商品誘導板
４０９ 商品取出し口
４１０ 庫内部品収納室
４２０ 循環ダクト
４３０ 庫内ファン
４４０ 庫内熱交換器
４４０Ｌ 左庫
４４０Ｍ 中庫
４４０Ｒ 右庫
４５０ 送風ダクト
４６０ 風胴
４７０ コンデンシングユニット
４８０ 機械室
４９０ 電装品収納室
５００ 庫内温度センサー
１０００ 自動販売機
２０００ 冷媒回路
Ｓ 商品

Claims (4)

1. 断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、
   前記開口部を開閉する断熱扉と、
   前記筐体内に配置された仕切板によって仕切られた、左庫、中庫および右庫と、
   前記左庫に設置された左庫凝縮器および左庫蒸発器と、
   前記中庫に設置された中庫蒸発器と、
   前記右庫に設置された右庫蒸発器と、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   冷媒を凝縮するガスクーラと、
   互いに熱交換可能な高圧側部材と低圧側部材とを具備する内部熱交換器と、
   冷媒を膨張する膨張機構と、
   冷媒を凝縮する庫外熱交換器と、
   前記圧縮機と、前記ガスクーラと、前記内部熱交換器の高圧側部材と、前記膨張機構と、前記左庫蒸発器または中庫蒸発器または右庫蒸発器の何れか１以上と、前記内部熱交換器の低圧側部材と、を順次通過して冷媒を循環させる全庫冷却運転、あるいは、前記圧縮機と、前記左庫凝縮器と、前記庫外熱交換器と、前記内部熱交換器の高圧側部材と、前記中庫蒸発器または右庫蒸発器の何れか１以上と、前記内部熱交換器の低圧側部材と、を順次通過して冷媒を循環させるヒートポンプ運転、の両方を実行する冷媒配管と、
   を有し、
   前記庫外熱交換器と前記内部熱交換器の高圧側部材との間に、前記全庫冷却運転時には、前記内部熱交換器の高圧側部材から前記庫外熱交換器の方向に向かう冷媒の流れを阻止すると共に、前記ヒートポンプ運転時には、冷媒を前記庫外熱交換器から前記内部熱交換器の高圧側部材の方向に流す逆止弁が設置され、
   前記全庫冷却運転において、前記ガスクーラから流出した冷媒は、前記逆止弁に止められて前記庫外熱交換器に侵入不能であり、
   前記ヒートポンプ運転において、前記庫外熱交換器から流出した冷媒は前記逆止弁を通過し、該冷媒の一部は前記ガスクーラに侵入して貯留し、
   前記全庫冷却運転から前記ヒートポンプ運転に切り替える際、または前記ヒートポンプ運転を継続中に、前記圧縮機を再起動する際、前記全庫冷却運転を一旦実行して、前記ガスクーラ内に貯留していた冷媒を押し出し、所定時間が経過した後、前記ヒートポンプ運転に切り替えることを特徴とする自動販売機。
2. 前記ガスクーラに外気を送る庫外ファンを有し、
   外気の温度に応じて、前記庫外ファンの運転開始、運転停止または回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の自動販売機。
3. 前記ガスクーラに外気を送る庫外ファンを有し、
   ヒートポンプ運転において、前記左庫凝縮器の出側における冷媒の温度が所定の設定凝縮温度以上の場合、または前記中庫蒸発器または前記右庫蒸発器の出側における冷媒の温度が所定の設定蒸発温度以上の場合、前記庫外ファンを運転して、前記ガスクーラに貯溜される冷媒量を増加することを特徴とする請求項１記載の自動販売機。
4. 前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の自動販売機。

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