(57)【要約】【課題】消費電力の低減を図ることができる自動販売機を提供する。【解決手段】冷却／加温室として構成された第１、第２の収納庫１１、１２に対して、冷却用及び加温用のヒートポンプ回路ＨＰ１、ＨＰ２が設けられる。第１の弁装置は、加温用圧縮機４２と庫内凝縮器３１、３２との間に設置された開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２で構成される。第２の弁装置は、庫内凝縮器３１、３２とキャピラリーチューブ７１、７２との間に設置された逆止弁Ｖ３１、Ｖ３２で構成される。これにより、加温用ヒートポンプ回路を循環する冷媒の量の変化を回避でき、加温用収納庫の加温効率の低下を防止することが可能となる。また、加温運転されている収納庫の庫内凝縮器から流出した高温の冷媒が冷却運転されている収納庫の庫内凝縮器に流入することを回避できるので、冷却用収納庫の冷却効率の低下を防止することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商品を収納する第１及び第２の収納庫と、
庫外凝縮器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内蒸発器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内蒸発器と、前記庫外凝縮器側から前記第１及び第２の庫内蒸発器側へ冷媒を供給する第１の圧縮機とを有する第１のヒートポンプ回路と、
前記第１及び第２の庫内蒸発器に対する冷媒の供給を制御する第１の制御手段と、
庫外蒸発器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内凝縮器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内凝縮器と、前記第１及び第２の庫内凝縮器側から前記庫外蒸発器側へ冷媒を供給する第２の圧縮機と、前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記庫外蒸発器との間にそれぞれ設置された第１及び第２の膨張機構とを有する第２のヒートポンプ回路と、
前記第２の圧縮機と前記第１及び第２の庫内凝縮器との間にそれぞれ設置された第１及び第２の開閉弁と、前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記第１及び第２の膨張機構との間にそれぞれ設置された第１及び第２の弁装置とを有し、前記第１及び第２の庫内凝縮器に対する冷媒の供給を制御する第２の制御手段と
を具備する自動販売機。
【請求項２】
請求項１に記載の自動販売機であって、
前記第１及び第２の弁装置は、前記第１及び第２の庫内凝縮器側から前記庫外蒸発器側への冷媒の流れを許容しその逆の流れは禁止する逆止弁である
自動販売機。
【請求項３】
請求項２に記載の自動販売機であって、
前記第１及び第２の膨張機構は、キャピラリーチューブである
自動販売機。
【請求項４】
請求項１に記載の自動販売機であって、
前記第１及び第２の弁装置は、開閉弁である
自動販売機。
【請求項５】
請求項１に記載の自動販売機であって、
前記第１及び第２の収納庫内にそれぞれ設置され、庫内の空気を循環させるための第１及び第２のファンをさらに具備し、
前記第１及び第２の庫内凝縮器は、前記第１及び第２の庫内蒸発器の風上側に配置されている
自動販売機。
【請求項６】
請求項１に記載の自動販売機であって、
前記庫外凝縮器と前記第１の圧縮機との間に前記第１及び第２の庫内蒸発器と並列的に接続された第３の庫内蒸発器を有する第３の収納庫をさらに具備する
自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビン、缶またはペットボトル入り飲料等の商品を冷却または加温して販売する自動販売機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、缶飲料等の自動販売機は、商品を冷却するためのヒートポンプ回路と、商品を加温するための加温機構とを備えている。加温機構は、ヒータ、ヒートポンプ回路が代表的であるが、それらを組み合わせて加温機構が構成される例もある。そして、自動販売機の内部には、断熱的に区画された複数の商品収納庫が設けられている。これら複数の収納庫は、冷却専用室と、冷却と加温が切り替え可能な冷却／加温室の２種類の庫（室）に分けられる場合が多い。
【０００３】
例えば特許文献１には、２つのコールド室と、１つのホット／コールド室とからなる貯蔵室を有する自動販売機が記載されている。各コールド室は、ヒートポンプ方式で冷却される。具体的に、上記自動販売機は、各コールド室の内部に設置された蒸発器と、コールド室の外部に設置された室外凝縮器と、これら蒸発器及び凝縮器の間で冷媒を循環させる圧縮機とを備えている。室外凝縮器と各蒸発器の間には、冷媒の流路切替弁が設置されている。
【０００４】
一方、上記ホット／コールド室は、ヒートポンプ方式で冷却または加温可能なように構成されている。具体的に、上記自動販売機は、ホット／コールド室の内部に設置した室内熱交換器と、ホット／コールド室の外部に設置した室外熱交換器と、これら２つの熱交換器の間で冷媒を循環させる圧縮機とを備えている。そして、ホット／コールド室を冷却する場合は、室外熱交換器を凝縮器、室内熱交換器を蒸発器としてそれぞれ機能させるようにし、ホット／コールド室を加温する場合は、室内熱交換器を凝縮器、室外熱交換器を蒸発器としてそれぞれ機能させるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０９７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ヒートポンプ回路は、冷媒の循環方向を逆転することで、冷却運転と加温運転を切り替えることが可能である。上記特許文献１に記載の自動販売機においては、各々のコールド室が共通のヒートポンプ回路に接続されている。したがって、当該ヒートポンプ回路によって一方のコールド室が冷却されている場合、他方のコールド室を当該ヒートポンプ回路によって加温することが不可能であるという問題がある。
【０００７】
一方、上記特許文献１には、一部のコールド室をホット室として機能させることができるようにするために、当該コールド室にヒータを別途設け、ヒートポンプ回路とは別に加温可能とする構成が記載されている。
【０００８】
しかしながら、ヒータ単独で庫内を設定温度にまで加温するシステムは、自動販売機の電力の増大を招く。このため、冷却加温システムにヒートポンプ回路を採用することで得られる省エネルギー効果が大きく減殺されるという問題がある。
【０００９】
一方、加温用の収納庫のためのヒートポンプ回路と冷却用の収納庫のためのヒートポンプ回路を別々に構成することも考えられる。例えば、ホット／コールド室として構成される収納庫が複数あり、これら収納庫に冷却用の庫内蒸発器と加温用の庫内凝縮器がそれぞれ設置される。庫内蒸発器と庫内凝縮器は、それぞれ冷却用及び加温用の別個のヒートポンプ回路に接続される。この構成により、各収納庫をそれぞれヒートポンプ回路によって冷却運転及び加温運転することが可能となる。
【００１０】
しかしながら、上記構成の自動販売機においては、一部の収納庫を加温運転し、残りの収納庫を冷却運転する場合、加温用ヒートポンプ回路の圧縮機から吐出された高温の冷媒が冷却庫の庫内凝縮器に流入し、冷却庫内を温めることで、冷却庫の冷却効率が低下する。このため、自動販売機全体の消費電力が上昇し、省エネルギー化を図ることが困難となる。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、消費電力の低減を図ることができる自動販売機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一形態に係る自動販売機は、商品を収納する第１及び第２の収納庫と、第１及び第２のヒートポンプ回路と、第１及び第２の制御手段とを具備する。
前記第１のヒートポンプ回路は、庫外凝縮器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内蒸発器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内蒸発器と、前記庫外凝縮器側から前記第１及び第２の庫内蒸発器側へ冷媒を供給する第１の圧縮機とを有する。
前記第１の制御手段は、前記第１及び第２の庫内蒸発器に対する冷媒の供給を制御する。
前記第２のヒートポンプ回路は、庫外蒸発器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内凝縮器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内凝縮器と、前記第１及び第２の庫内凝縮器側から前記庫外蒸発器側へ冷媒を供給する第２の圧縮機と、前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記庫外蒸発器との間にそれぞれ設置された第１及び第２の膨張機構とを有する。
前記第２の制御手段は、前記第２の圧縮機と前記第１及び第２の庫内凝縮器との間にそれぞれ設置された第１及び第２の開閉弁と、前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記第１及び第２の膨張機構との間にそれぞれ設置された第１及び第２の弁装置とを有し、前記第１及び第２の庫内凝縮器に対する冷媒の供給を制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る自動販売機は、商品を収納する第１及び第２の収納庫と、第１及び第２のヒートポンプ回路と、第１及び第２の制御手段とを具備する。
【００１４】
「商品」は、典型的には、ビン、缶、ペットボトル等の容器に入った冷却または加温可能な飲料類などが代表的である。これ以外にも、例えば、氷菓子類、冷却または加温可能な食品類なども上記商品に含まれる。
【００１５】
上記第１及び第２の収納庫は、全て冷却庫または加温庫として設定されてもよいし、一方を冷却庫、他方を加温庫として設定されてもよい。これら収納庫は、相互に断熱的に区画されることで、設定された庫内温度を効率よく維持することが可能となる。
【００１６】
前記第１のヒートポンプ回路は、庫外凝縮器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内蒸発器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内蒸発器と、前記庫外凝縮器側から前記第１及び第２の庫内蒸発器側へ冷媒を供給する第１の圧縮機とを有する。
この第１のヒートポンプ回路は、上記第１の収納庫及び／又は第２の収納庫を冷却するための冷凍回路として構成される。
【００１７】
上記第１の制御手段は、上記第１及び第２の庫内蒸発器に対する冷媒の供給を制御する。例えば、第１の収納庫を冷却庫に、第２の収納庫を加温庫に設定する場合、上記第１の制御手段は、第１の圧縮機からの吐出冷媒が第１の収納庫にのみ供給されるように第１のヒートポンプ回路の冷媒流路を制御する。
【００１８】
前記第２のヒートポンプ回路は、庫外蒸発器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内凝縮器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内凝縮器と、前記第１及び第２の庫内凝縮器側から前記庫外蒸発器側へ冷媒を供給する第２の圧縮機と、前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記庫外蒸発器との間にそれぞれ設置された第１及び第２の膨張機構とを有する。
この第２のヒートポンプ回路は、上記第１の収納庫及び／又は第２の収納庫を加温するための加温回路として構成される。
【００１９】
前記第２の制御手段は、前記第２の圧縮機と前記第１及び第２の庫内凝縮器との間にそれぞれ設置された第１及び第２の開閉弁と、前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記第１及び第２の膨張機構との間にそれぞれ設置された第１及び第２の弁装置とを有し、前記第１及び第２の庫内凝縮器に対する冷媒の供給を制御する。例えば、第１の収納庫を冷却庫に、第２の収納庫を加温庫に設定する場合、上記第２の制御手段は、第２の圧縮機からの吐出冷媒が第２の収納庫にのみ供給されるように第２のヒートポンプ回路の冷媒流路を制御する。
【００２０】
上記構成の自動販売機においては、収納庫を冷却するためのヒートポンプ回路と加温するためのヒートポンプ回路とが各々独立して構成されている。このため、任意の収納庫に対して冷却又は加温運転を自由に設定することが可能となる。また、全ての加温庫に対してヒートポンプ方式を利用した加温制御を実現でき、ヒータ単独による加温システムと比較して、自動販売機のランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【００２１】
また、上記構成の自動販売機においては、上記第１及び第２の開閉弁と上記第１及び第２の弁装置とを備えているので、これら開閉弁及び弁装置の開閉操作によって、第２の圧縮機から吐出された高温の冷媒が、冷却運転されている収納庫の庫内凝縮器に流入することを回避できる。これにより、冷却用収納庫の冷却効率の低下を防止することができる。
【００２２】
前記第１及び第２の弁装置は、前記第１及び第２の庫内凝縮器側から前記庫外蒸発器側への冷媒の流れを許容しその逆の流れは禁止する逆止弁で構成することができる。
この構成により、第１及び第２の弁装置の構成の簡素化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００２３】
前記第１及び第２の膨張機構は、キャピラリーチューブで構成することができる。
この構成により、第１及び第２の膨張機構の構成の簡素化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００２４】
前記第１及び第２の弁装置は、開閉弁で構成することができる。
これにより、弁装置の弁機能の信頼性を高めることができる。
【００２５】
前記自動販売機は、前記第１及び第２の収納庫内にそれぞれ設置され、庫内の空気を循環させるための第１及び第２のファンをさらに具備してもよい。この場合、前記第１及び第２の庫内凝縮器は、前記第１及び第２の庫内蒸発器の風上側に配置されることができる。
冷却用収納庫の庫内凝縮器が庫内蒸発器よりも風上側に配置されることで、当該冷却用収納庫の庫内凝縮器に滞留する冷媒の液化を抑制することができる。これにより、加温用回路を構成する第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の循環冷媒量の低下を抑制し、加温用収納庫の加温効率を高めることができる。
【００２６】
そして、前記自動販売機は、前記庫外凝縮器と前記第１の圧縮機との間に前記第１及び第２の庫内蒸発器と並列的に接続された第３の庫内蒸発器を有する第３の収納庫をさらに具備していてもよい。
第３の収納庫は、冷却専用の収納庫でもよいし、冷却加温用収納庫として構成されていてもよい。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態による自動販売機の冷却加温システムを示す配管構成図である。
【００２９】
本実施の形態の自動販売機１０は、その本体の内部に、例えばビン、缶、ペットボトル入りのコールド飲料又はホット飲料をそれぞれ収納可能な３つの収納庫１１、１２及び１３を備えている。
【００３０】
各収納庫１１〜１３は、それぞれ断熱壁で区画されており、相互に独立した商品収納庫を構成している。本実施の形態では、収納庫１１（第１の収納庫）及び収納庫１２（第２の収納庫）はそれぞれ、冷却及び加温を切り替え可能な冷却／加温室として構成されている。一方、収納庫１３（第３の収納庫）は冷却室として構成されている。
【００３１】
第１の収納庫１１の内部には、冷却用熱交換器としての庫内蒸発器２１（第１の庫内蒸発器）と、加温用熱交換器としての庫内凝縮器３１（第１の庫内凝縮器）とがそれぞれ設置されている。
【００３２】
庫内蒸発器２１の入口側は、キャピラリーチューブ６１、第１の切替弁Ｖ１１及び庫外凝縮器５１を介して冷却用圧縮機４１（第１の圧縮機）の吐出側に接続されており、庫内蒸発器２１の出口側は、冷却用圧縮機４１の吸込側に接続されている。庫内凝縮器３１の入口側は、第１の開閉弁Ｖ２１を介して加温用圧縮機４２（第２の圧縮機）の吐出側に接続されており、庫内凝縮器３１の出口側は、第１の逆止弁Ｖ３１（第１の弁装置）、キャピラリーチューブ７１（第１の膨張機構）、庫外蒸発器５２及びアキュムレータ１０２を介して加温用圧縮機４２の吸込側に接続されている。
【００３３】
第２の収納庫１２の内部には、冷却用熱交換器としての庫内蒸発器２２（第２の庫内蒸発器）と、加温用熱交換器としての庫内凝縮器３２（第２の庫内凝縮器）とがそれぞれ設置されている。
【００３４】
庫内蒸発器２２の入口側は、キャピラリーチューブ６２、第２の切替弁Ｖ１２及び庫外凝縮器５１を介して冷却用圧縮機４１の吐出側に接続されており、庫内蒸発器２２の出口側は、冷却用圧縮機４１の吸込側に接続されている。庫内凝縮器３２の入口側は、第２の開閉弁Ｖ２２を介して加温用圧縮機４２の吐出側に接続されており、庫内凝縮器３２の出口側は、第２の逆止弁Ｖ３２（第２の弁装置）、キャピラリーチューブ７２（第２の膨張機構）、庫外蒸発器５２及びアキュムレータ１０２を介して加温用圧縮機４２の吸込側に接続されている。
【００３５】
第３の収納庫１３の内部には、冷却用熱交換器としての庫内蒸発器２３（第３の庫内蒸発器）が設置されている。庫内蒸発器２３の入口側は、キャピラリーチューブ６３、第３の切替弁Ｖ１３及び庫外凝縮器５１を介して冷却用圧縮機４１の吐出側に接続されており、庫内蒸発器２３の出口側は、冷却用圧縮機４１の吸込側に接続されている。
【００３６】
冷却用圧縮機４１は、庫外凝縮器５１側から第１〜第３の庫内蒸発器２１〜２３側へ冷媒を供給することで、第１〜第３の収納庫１１〜１３を冷却する。これら圧縮機４１、庫外凝縮器５１、第１〜第３の庫内蒸発器２１〜２３、キャピラリーチューブ６１〜６３等によって、庫内冷却用の第１のヒートポンプ回路ＨＰ１が構成されている。
【００３７】
加温用圧縮機４２は、第１及び第２の庫内凝縮器３１、３２側から庫外蒸発器５２側へ冷媒を供給することで、第１及び第２の収納庫１１、１２を加温する。これら圧縮機４２、第１及び第２の庫内凝縮器３１、３２、庫外蒸発器５２、キャピラリーチューブ７１、７２等によって、庫内加温用の第２のヒートポンプ回路ＨＰ２が構成されている。
【００３８】
なお、キャピラリーチューブ６１〜６３、７１、７２に代えて、例えば電子膨張弁を用いてもよい。
【００３９】
切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３、開閉弁Ｖ２１及びＶ２２は電磁切替弁で構成されており、これらの開閉操作は制御ユニット１００によってそれぞれ個別に制御される。制御ユニット１００は、ヒートポンプ回路ＨＰ１、ＨＰ２の運転制御のみならず、自動販売機１０の動作全体を制御する制御盤としての機能を備えていてもよい。
【００４０】
切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３及び制御ユニット１００は、庫内蒸発器２１〜２３に対する冷媒の供給を制御するための第１の制御手段を構成する。また、開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２、逆止弁Ｖ３１、Ｖ３２及び制御ユニット１００は、庫内凝縮器３１、３２に対する冷媒の供給を制御する第２の制御手段を構成する。
【００４１】
また、本実施の形態の自動販売機１０は、各収納庫１１〜１３の内部に、庫内循環用の庫内ファン８１、８２、８３をそれぞれ備えている。特に、冷却／加温室として構成されている第１及び第２の収納庫１１、１２においては、庫内凝縮器３１、３２がそれぞれ庫内蒸発器２１、２２の風上側に配置されている。
【００４２】
また、本実施の形態の自動販売機１０は、第１及び第２の収納庫１１、１２の内部に、ヒータ９１、９２をそれぞれ備えている。ヒータ９１、９２の駆動は、制御ユニット１００によって制御される。
【００４３】
なお、図示せずとも、各収納庫１１〜１３の内部には温度センサが設置されている。これら温度センサの出力は制御ユニット１００に供給される。また、図１において参照符号１０１は、庫外凝縮器５１に対する送風用のファンである。
【００４４】
本実施の形態の自動販売機１０は以上のように構成される。次に、この動作の一例について説明する。
【００４５】
最初に、全収納庫１１〜１３がそれぞれ冷却室として使用される場合について説明する。
【００４６】
全収納庫１１〜１３がそれぞれ冷却室として運転される場合、制御ユニット１００は、冷却用の第１のヒートポンプ回路ＨＰ１のみが運転される。この場合、加温用の第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の各開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２は閉塞状態とされる。
【００４７】
ヒートポンプ回路ＨＰ１の切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３は全て開放状態とされる。冷却用圧縮機４１が作動し、圧縮機４１から吐出されたガス冷媒は、庫外凝縮器５１で凝縮された後、切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３を介してキャピラリーチューブ６１〜６３を介して各収納庫１１〜１３の庫内蒸発器２１〜２３へ各々供給される。庫内蒸発器２１〜２３に導入された冷媒は庫内空気と熱交換して液体から気体へ蒸発する。このとき庫内空気から冷媒の蒸発潜熱に相当する熱量が奪われることによって冷却される。庫内蒸発器２１〜２３で気化したガス冷媒は、圧縮機４１に吸い込まれる。
【００４８】
以上のように、第１のヒートポンプ回路ＨＰ１における冷媒の循環作用によって、各収納庫の庫内温度があらかじめ設定された冷却温度（以下「設定冷却温度」という。）に冷却される。設定冷却温度は、例えば３℃〜５℃である。
【００４９】
庫内の温度は図示しない温度センサによってモニタリングされる。制御ユニット１００は、設定冷却温度に達した収納庫から対応する切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３を順次閉塞し、当該収納庫の冷却運転を停止する。そして、制御ユニット１００は、全ての収納庫１１〜１３が設定冷却温度に達すると、切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３を閉塞し、冷却用圧縮機４１の駆動を停止させる。その後、制御ユニット１００は、何れかの収納庫１１〜１３が設定冷却温度を超えて庫内温度が上昇した場合、冷却用圧縮機４１の駆動を再開するとともに、対応する切替弁Ｖ１１〜Ｖ１３を開放して、当該収納庫の冷却運転を再開する。
【００５０】
次に、第１の収納庫１１が加温室として使用され、第２及び第３の収納庫１２、１３が冷却室として使用される場合について説明する。
【００５１】
第１の収納庫１１が加温室として使用される場合、第１のヒートポンプ回路ＨＰ１側の第１の切替弁Ｖ１１は閉塞状態とされるとともに、第２、第３の切替弁Ｖ１２、Ｖ１３は開放状態とされる。また、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２側の第１の開閉弁Ｖ２１は開放状態とされるとともに、第２の開閉弁Ｖ２２は閉塞状態とされる。
【００５２】
第２及び第３の収納庫１２、１３は、上述の第１のヒートポンプ回路ＨＰ１における冷媒の循環作用によって設定冷却温度にまで冷却される。一方、第１の収納庫１１は、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２における冷媒の循環作用によってあらかじめ設定された加温温度（以下「設定加温温度」という。）に加温（加熱）される。
【００５３】
すなわち、加温用圧縮機４２が作動し、圧縮機４２からの吐出冷媒は、収納庫１１の庫内凝縮器３１へ供給される。庫内凝縮器３１に導入された冷媒は庫内空気と熱交換して気体から液体へ凝縮する。このとき庫内へ冷媒の凝縮潜熱に相当する熱量が放出されることによって収納庫１１が加温される。庫内凝縮器３１で凝縮された高圧高温の冷媒はキャピラリーチューブ７１を通過することで膨張し（低圧低温となり）、庫外蒸発器５２において気化される。このガス冷媒は、アキュムレータ（気液分離器）１０２を介して圧縮機４２に吸い込まれる。
【００５４】
以上のように、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２における冷媒の循環作用によって、収納庫１１の庫内温度が設定加温温度に加温される。設定加温温度は、例えば５０℃〜６０℃である。
【００５５】
収納庫１１の庫内温度は図示しない温度センサによってモニタリングされる。制御ユニット１００は、収納庫１１が設定加温温度に達すると、第１の開閉弁Ｖ２１を閉塞し、加温用圧縮機４２の駆動を停止させる。その後、制御ユニット１００は、収納庫１１の庫内温度が設定加温温度よりも低下した場合、加温用圧縮機４２の駆動を再開するとともに、第１の開閉弁Ｖ２１を開放して、収納庫１１の加温運転を再開する。
【００５６】
本実施の形態の自動販売機１０においては、冷却用ヒートポンプ回路ＨＰ１と加温用ヒートポンプ回路ＨＰ２とが各々独立して構成されている。このため、第１及び第２の収納庫１１、１２のうち任意の収納庫に対して冷却又は加温運転を自由に設定することが可能となる。また、第１及び第２の各収納庫１１、１２に対してヒートポンプ方式を利用した加温制御を実現でき、ヒータ単独による加温システムと比較して、自動販売機のランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態の自動販売機１０においては、第１及び第２の収納庫１１、１２に対する加温運転の切り替えを第１及び第２の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２と制御ユニット１００によって制御している。これにより、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の冷媒流路を適正に制御でき、したがって任意の収納庫に対する所望の加温制御を実現することが可能となる。
【００５８】
一方、収納庫１２が冷却室として運転されている場合、収納庫１２の庫内凝縮器３２の内部は、加温運転されている第１の収納庫１１の庫内凝縮器３１の内部よりも低圧低温となる。本実施の形態の自動販売機１０は、第１及び第２の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２と第１及び第２の弁装置Ｖ３１、Ｖ３２とを備えているので、加温用圧縮機４２の運転停止時に第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を循環する冷媒が、冷却運転されている収納庫１２の庫内凝縮器３２へ流入することが防止される。これにより、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を循環する冷媒の量の変化を回避でき、収納庫１１の加温効率の低下を防止することが可能となる。また、加温運転されている収納庫１１の庫内凝縮器３１から流出した高温の冷媒が冷却運転されている収納庫１２の庫内凝縮器３２に流入することを回避できるので、収納庫１２の冷却効率の低下を防止することが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態においては、庫内凝縮器３１、３２とキャピラリーチューブ７１、７２の間に配置される第２の弁装置Ｖ３１、Ｖ３２は、庫内凝縮器３１、３２側から庫外蒸発器５２側への冷媒の流れを許容しその逆の流れは禁止する逆止弁で構成されている。これにより、例えば、収納庫１２が加温室から冷却室に切り替えられたときのように、収納庫１２の庫内凝縮器３２に加温用の第２のヒートポンプ回路を循環する冷媒の一部が残留した場合でも、第２の圧縮機４２の運転時に発生する圧縮機４２の吸込み側と当該庫内凝縮器３２側との間の圧力差によって、逆止弁Ｖ３２を介しての庫内凝縮器３２から圧縮機４２側へ冷媒を取り出すことが可能となる。特に、第２の庫内凝縮器３２の出口側が第１の膨張機構７１の出口側と庫外蒸発器５２の入口側との間に接続されているので、圧縮機４２の吸込み側と庫内凝縮器３２との間に上述した圧力差を効果的に発生させることができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、庫内凝縮器３１、３２が庫内蒸発器２１、２２の風上側に配置されている。したがって、第１の収納庫１１が加温室として、第２の収納庫１２が冷却室としてそれぞれ運転されている場合、庫内蒸発器２２を通過することで冷却された庫内空気が、庫内ファン８２により風上側の庫内凝縮器３２に吹き付けられることはない。これにより、庫内凝縮器３２内の温度及び圧力が低下することによる庫内凝縮器３２内の冷媒の液化及び冷媒量の増加を回避して、加温用ヒートポンプ回路ＨＰ２を循環する冷媒量の減少を防止することができる。
【００６１】
また、開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２が圧縮機４２の吐出側と庫内凝縮器３１、３２の入口側にそれぞれ設置されているため、動作していない庫内凝縮器に、圧縮機４２から吐出した高温冷媒が流入することによる悪影響を受けることがなくなる。これにより、圧縮機４２から吐出した高温冷媒が庫内凝縮器へ流入することによる冷却室の温度上昇を防ぐことができるため、自動販売機１０の消費電力量を減少させることができる。
【００６２】
なお、第１、第３の収納庫１１、１３が冷却室として使用され、第２の収納庫１２が加温室として使用される場合についても上述と同様の冷却加温運転制御がなされる。この場合、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２側の第１の開閉弁Ｖ２１は閉塞状態とされるとともに、第２の開閉弁Ｖ２２は開放状態とされる。
【００６３】
次に、第１及び第２の収納庫１１、１２をともに加温室として使用する場合について説明する。
【００６４】
第１及び第２の収納庫１１、１２が加温室として使用される場合、第１及び第２の切替弁Ｖ１１、Ｖ１２は閉塞状態とされるとともに、第３の切替弁Ｖ１３は開放状態とされる。また、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２側の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２は後述するようにして開閉制御される。
【００６５】
第１及び第２の収納庫１１、１２は、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２における冷媒の循環作用によって設定加温温度に加温（加熱）される。
【００６６】
制御ユニット１００は、収納庫１１、１２を加温するに際して、第１の開閉弁Ｖ２１及び第２の開閉弁Ｖ２２は同時に開放せず、交互に開放することで、収納庫１１、１２毎に個別に加温制御する。開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２の開閉の切り替えは、例えば、タイマーを用いた時間制御、庫間における温度差を基準とした制御等が実行可能である。特に、時間単位で開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２を切り替え制御することで、切り替え用のリレー回路の耐久性が高められるという効果もある。
【００６７】
このような加温制御法によれば、一方の収納庫のみ加温制御するのに十分な冷媒量で第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を構成することが可能となる。また、加温すべき収納庫数の変動の影響を受けることがなくなる。具体的には、２つの収納庫１１、１２を同時に加温できる能力にシステムをマッチングした場合、一方のみを加温するときには冷媒量が過大となり、例えば圧縮機４２へ蒸発しきれていない液冷媒が流れ込むことで、弁不良等の不具合が発生する。本実施の形態によれば、上記不具合を防止でき、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を安定に稼動させることが可能となる。
【００６８】
また、制御ユニット１００は、第１及び第２の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２のうち閉塞されている開閉弁に接続された側の収納庫が所定温度以下にまで低下したとき、当該収納庫内に設置されたヒータ（９１又は９２）を作動させて当該ヒータによる一時的な加温制御を実行する。ヒータ９１、９２による加温制御は、タイマーを用いた時間制御でもよいし、温度低下を抑制するのに必要な加熱制御等であってもよい。
【００６９】
上記制御例によれば、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２による収納庫毎の個別加温制御に伴う弊害を最小限に抑えることが可能となる。また、ヒータ９１、９２の運転時間を最小限に制御することで、当該自動販売機１０のランニングコストの上昇を抑制できるようになる。
【００７０】
図２は、本実施の形態の比較例として示す自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。この例では、３つの収納庫のうち１つは冷却室１１１、また、残り２つは第１の冷却／加温室１１２及び第２の冷却／加温室１１３とされている。冷却室１１１及び第１の冷却／加温室１１２には第１のヒートポンプ回路ＲＨＰ１が構成され、冷却／加温室１１３には第２のヒートポンプ回路ＲＨＰ２が構成されている。
【００７１】
第１のヒートポンプ回路ＲＨＰ１は、圧縮機１４１と、庫外凝縮器１５１と、三方弁１８１と、庫内蒸発器１２１、１２２とを有している。すなわち、このヒートポンプ回路ＲＨＰ１は、冷媒の循環方向が一定であり、庫外凝縮器１５１側から庫内蒸発器１２１、１２２側に向かって冷媒が流れる。一方、第２のヒートポンプ回路ＲＨＰ２は、圧縮機１４２と、四方弁１８２と、庫内熱交換器１２３と、庫外熱交換器１５２とを有している。すなわち、このヒートポンプ回路ＲＨＰ２は、冷媒の循環方向が可変とされ、冷却／加温室１１３を冷却室として機能させる場合と加温室として機能させる場合とで冷媒の循環方向が逆転可能に構成されている。
【００７２】
上記比較例に係る冷却加温システムにおいて、第１の冷却／加温室１１２は第１のヒートポンプ回路ＲＨＰ１によって冷却運転はなされるものの、当該ヒートポンプ回路ＲＨＰ１によっては加温運転ができない構成となっている。このため、当該冷却加温システムにおいては、第１の冷却／加温室１１２を加温する場合には、庫内に設置されたヒータ１９０を作動させるようにしている。したがって、自動販売機の消費電力の増大を招き、冷却加温システムにヒートポンプ回路を採用することで得られる省エネルギー効果が大きく減殺されてしまう。
【００７３】
これに対して本実施の形態の自動販売機１０によれば、上述のように、収納庫を冷却するためのヒートポンプ回路ＨＰ１と加温するためのヒートポンプ回路ＨＰ２とが各々独立して構成されているので、図２に示した比較例に係る冷却加温システムの有する問題は生じることがない。つまり、他の収納庫の運転モードとは無関係に、ヒートポンプ回路ＨＰ２による冷却／加温室としての第１及び第２の収納庫１１、１２の加温運転を実現し、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【００７４】
図３は、本実施の形態の他の比較例として示す自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。なお、図１を参照して説明した自動販売機１０と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
図３に示す比較例に係る自動販売機１１０は、庫内凝縮器３１、３２の出口側と庫外蒸発器５２の入口側との間に第２の弁装置としての逆止弁（Ｖ３１、Ｖ３２）を備えていない点、および、これら庫内凝縮器３１、３２と庫外蒸発器５２との間には共通の膨張機構（キャピラリーチューブ）７０を備えている点で、上述の実施の形態と異なっている。
【００７６】
上記構成の自動販売機１１０においては、第１の収納庫１１を加温運転し、第２の収納庫１２を冷却運転する場合、収納庫１２の庫内凝縮器３２の内部は、高圧低温となる。したがって、庫内凝縮器３２の内部の冷媒は完全に液化しており、多量の冷媒が滞留する。これにより、加温回路を循環する冷媒の量が減少し、加温効率が低下する。また、加温用圧縮機４２が停止したとき、庫内凝縮器３２の圧力が低下するため、当該庫内凝縮器３２に滞留している冷媒が加温回路内へ流出する。しかし、加温用圧縮機４２が運転を再開したとき、圧縮機から吐出された高温の冷媒が庫内凝縮器３２に流入し、冷却庫内を温めてしまうことにより、冷却庫の冷却効率が低下する。
【００７７】
これに対して本実施の形態の自動販売機１０によれば、庫内凝縮器３１、３２と庫外蒸発器５２との間に逆止弁Ｖ３１、Ｖ３２を備えているので、加温用圧縮機４２から吐出された高温の冷媒が、冷却運転されている収納庫１２の庫内凝縮器３２に流入することを回避できる。これにより、冷却用収納庫１２の冷却効率の低下を防止することが可能となる。
【００７８】
また、冷却用収納庫１２の庫内凝縮器３２が庫内蒸発器２２よりも風上側に位置しているので、庫内凝縮器３２に滞留する冷媒の液化を抑制することができる。これにより、加温用回路を構成する第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の循環冷媒量の低下を抑制し、加温用収納庫１１の加温効率を高めることができる。
【００７９】
さらに、本実施の形態の自動販売機１０によれば、各収納庫１１、１２の庫内凝縮器３１、３２ごとに膨張機構７１、７２を備えているので、冷却運転されている庫内凝縮器３２の内部を低圧状態に維持することができる。これにより、庫内凝縮器３２の内部に滞留する冷媒の液化を抑制し、その滞留冷媒量を少なくすることができる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態によれば、自動販売機の消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８２】
例えば以上の実施の形態では、収納庫１１〜１３の数を３つとしたが、第３の収納庫１３を省略することも可能である。あるいは、収納庫を４つ以上配置しても構わない。この場合も同様に、冷却／加温室として構成される収納庫に、冷却用及び加温用のヒートポンプ回路ＨＰ１、ＨＰ２をそれぞれ設ければよい。
【００８３】
また、以上の実施の形態では、第１及び第２の庫内凝縮器３１、３２と第１及び第２の膨張機構７１、７２との間に配置される第２の弁装置を逆止弁Ｖ３１、Ｖ３２で構成したが、これら逆止弁に代えて、電磁切替弁のような開閉弁で上記第２の弁装置を構成することも可能である。これにより、信頼性の高い弁機能を確保することができる。
【００８４】
この場合、第２の弁装置は加温用ヒートポンプ回路を構成する第２の圧縮機の運転状態に応じて開閉制御することができる。例えば、圧縮機４２の運転中は、第２の弁装置を開弁し、冷却庫の庫内凝縮器に滞留する冷媒を加温用ヒートポンプ回路内に流出させる。そして、圧縮機４２の運転停止時は、第２の弁装置を閉弁し、冷却庫の庫内凝縮器への冷媒の流入を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施の形態による自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。
【図２】本発明の比較例に係る自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。
【図３】本発明の他の比較例に係る自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…自動販売機
１１〜１３…収納庫
２１〜２３…庫内蒸発器
３１、３２…庫内凝縮器
４１…冷却用圧縮機（第１の圧縮機）
４２…加温用圧縮機（第２の圧縮機）
５１…庫外凝縮器
５２…庫外蒸発器
６１〜６３、７１、７２…キャピラリーチューブ
８１〜８３…庫内ファン
９１、９２…ヒータ
１００…制御ユニット
ＨＰ１…第１のヒートポンプ回路
ＨＰ２…第２のヒートポンプ回路
Ｖ２１、Ｖ２２…第１の開閉弁（第１の弁装置）
Ｖ３１、Ｖ３２…逆止弁（第２の弁装置）
【図１】
2010044678.tif 000003
【図２】
2010044678.tif 000004
【図３】
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