(57)【要約】【課題】複数の蒸発器を有し、二酸化炭素冷媒を用いる冷凍サイクルを備えた自動販売機において、冷却する庫室の数が変わっても絞り効果の変動を少なく抑えることができる自動販売機の冷却装置を提供する。【解決手段】複数の庫室に対応して複数の蒸発器１１が設けられ、各蒸発器１１に対応して分岐流路電磁弁１５および分岐流路キャピラリ１４が各分岐冷媒流路１９に設けられ、二酸化酸素冷媒が用いられている自動販売機の冷却装置において、分岐冷媒流路１９を分岐させた分岐部１８よりも上流の共通冷媒流路１７に、共通流路電磁弁２１が設けられた共通冷媒開閉流路２７とバイパス流路キャピラリ２３が設けられたバイパス流路２２とが並列に設けられ、１つの庫室を冷却する場合には共通流路電磁弁２１を開ける一方、複数の庫室を冷却する場合には共通流路電磁弁２１を閉じるよう構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱された複数の庫室と、複数の庫室を個別に冷却するための複数の蒸発器を有する冷凍サイクルとが備えられ、
各蒸発器が設けられている分岐冷媒流路における蒸発器の上流に、分岐流路電磁弁および分岐流路キャピラリが設けられ、
前記冷凍サイクルの冷媒として二酸化酸素が用いられている自動販売機の冷却装置であって、
分岐冷媒流路を分岐させた分岐部よりも上流の共通冷媒流路に、共通流路電磁弁が設けられた共通冷媒開閉流路とバイパス流路キャピラリが設けられたバイパス流路とが並列に設けられ、
１つの庫室のみを冷却する場合には前記共通流路電磁弁を開ける一方、複数の庫室を冷却する場合には前記共通流路電磁弁を閉じるよう切り換える切換手段が設けられたことを特徴とする自動販売機の冷却装置。
【請求項２】
バイパス流路キャピラリと複数の並列接続の分岐流路キャピラリとを直列に接続した状態の絞り効果と、１つの分岐流路キャピラリのみ有効な状態の絞り効果とが、ほぼ同様な絞り効果を得られるようなバイパス流路キャピラリが用いられていることを特徴とする請求項１記載の自動販売機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の断熱空間である庫室内において商品を冷却して販売する自動販売機の冷却制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷却した商品を販売する自動販売機の内部には、断熱壁で囲まれた商品収容室が設けられている。この商品収容室内は、一般に、さらに自動販売機の幅方向に対して複数に分割されて、断熱空間からなる庫室が複数形成され、各庫室が独立して冷却可能に構成されている。この種の自動販売機には、図５に示すように、商品を冷却するために、蒸発器１１、圧縮機１２、凝縮器１３などを備えてなる冷凍サイクルが設けられており、各庫内毎に蒸発器１１が配設されているとともに、各蒸発器１１の上流にキャピラリ（キャピラリチューブ）１４および電磁弁１５が個別に設けられている。
【０００３】
この種の自動販売機の冷凍サイクルに用いられる冷媒としては、従来、ＣＦＣ（Chloro fluoro carbon）（フロン冷媒）が使用されていたが、このＣＦＣがオゾン層破壊の原因物質であることが判明したため、オゾン層保護条約に基づき採択されたモントリオール議定書に基づき、オゾン層に対する影響が非常に少ないＨＣＦＣ（Hydro Chloro fluoro carbon）（代替フロン）に切り替えられ、さらに、オゾン層に対する影響が全くないＨＦＣ（Hydro fluoro carbon）（代替フロン）に切り替えられている。
【０００４】
ところで、気候変動枠組条約第３回締約国会議で京都議定書が採択され、この京都議定書により、オゾン層対策に続いて、地球温暖化に影響を与える温室効果ガスの排出目標が設定されたが、前記ＨＦＣは温室効果ガスとして排出抑制の対象物質となったため、これに代わる冷媒として自然冷媒（自然作動流体）である二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒が検討されている。
【特許文献１】特開２０００−７６５３４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図５に示すような従来の冷凍サイクルでは、フロン冷媒を使用して１庫室だけ冷却する場合には、２庫室を同時に冷却する場合に比べて、冷却負荷が減少するため、圧縮機１２から凝縮器１３への吐出圧力および凝縮器の凝縮温度が低下し、圧縮機１２の負荷は小さくなる。
【０００６】
また、冷媒の種類にかかわらず、１庫室だけ冷却すると、２庫室同時の冷却時に比べて冷凍サイクル全体でみると、キャピラリ１４の流路径が細くなった場合と同様となって、絞り効果が大きくなるが、二酸化炭素冷媒（ＣＯ２冷媒）を使用した場合には、この絞り効果が大きいため、フロン冷媒を用いた場合とは逆に、圧縮機１２から凝縮器１３への吐出圧力が大きく上昇し、吐出ガス温度や圧縮機１２内の油温も大きく上昇し、圧縮機１２の耐久性に悪影響を及ぼすという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、複数の蒸発器を有し、二酸化炭素冷媒を用いる冷凍サイクルを備えた自動販売機において、冷却する庫室の数が変わっても絞り効果の変動を少なく抑えることができる自動販売機の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の自動販売機の冷却装置は、断熱された複数の庫室と、複数の庫室を個別に冷却するための複数の蒸発器を有する冷凍サイクルとが備えられ、各蒸発器が設けられている分岐冷媒流路における蒸発器の上流に、分岐流路電磁弁および分岐流路キャピラリが設けられ、前記冷凍サイクルの冷媒として二酸化酸素が用いられている自動販売機の冷却装置であって、分岐冷媒流路を分岐させた分岐部よりも上流の共通冷媒流路に、共通流路電磁弁が設けられた共通冷媒開閉流路とバイパス流路キャピラリが設けられたバイパス流路とが並列に設けられ、１つの庫室のみを冷却する場合には前記共通流路電磁弁を開ける一方、複数の庫室を冷却する場合には前記共通流路電磁弁を閉じるよう切り換える切換手段が設けられたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、バイパス流路キャピラリと複数の並列接続の分岐流路キャピラリとを直列に接続した状態の絞り効果と、１つの分岐流路キャピラリのみ有効な状態の絞り効果とが、ほぼ同様な（あまり差異がない）絞り効果を得られるようなバイパス流路キャピラリが用いられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、１つの庫室を冷却する場合は、共通流路電磁弁が開けられるので、冷媒は共通冷媒流路を通る際に主として共通流路電磁弁が設けられた共通冷媒開閉流路を通り、その後、開けられた分岐流路電磁弁が設けられた分岐流路の１つの分岐流路キャピラリを通って、その分岐流路の蒸発器に流入する。一方、複数の庫室を冷却する場合には、共通流路電磁弁が閉じられるので、冷媒はバイパス流路に設けられたバイパス流路キャピラリを通り、その後、各分岐冷媒流路に設けられた分岐流路キャピラリを通って、各分岐流路キャピラリに接続された蒸発器に流入する。したがって、並列に接続した複数の分岐流路キャピラリとバイパス流路キャピラリとを直列に接続した状態の絞り効果と、片側の分岐流路キャピラリの絞り効果とが、ほぼ同様で差異の少ない絞り効果を得られるようなバイパス流路キャピラリを用いることで、１つの庫室を冷却する場合と複数の庫室を冷却する場合とのキャピラリによる絞り効果がほぼ同様となり、この結果、冷却する庫室の数による絞り効果の変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却する庫室の数が変わってもキャピラリによる絞り効果の変動を少なくすることができるので、圧縮機から凝縮器への吐出圧力の変動を小さく抑えることができるとともに、また、吐出ガス温度や圧縮機内の油温の変動も小さく抑えられ、ひいては圧縮機の耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、従来の自動販売機の構成要素と同様な機能のものには同符号を付す。
図１に簡略的に示すように、開閉自在の外扉１を備えた自動販売機本体２には、断熱性を有する内扉３と断熱壁４とで囲まれた商品収容室５が設けられている。この商品収容室５内は、さらに自動販売機の幅方向に対して複数に分割され（図示せず）、複数の断熱空間からなる庫室６（この実施の形態では２つの庫室６）が形成され、各庫室が個別に（独立して）冷却可能に構成されている。
【００１３】
図１、図２に示すように、この種の自動販売機には、商品Ｓを冷却するために、蒸発器１１、圧縮機１２、凝縮器１３などを備えてなる冷凍サイクル１０が設けられており、各庫室６毎に蒸発器１１が配設されている。また特に、この自動販売機の冷凍サイクル１０では、冷媒として、二酸化炭素冷媒（ＣＯ２冷媒）が使用されている。なお、この実施の形態では、熱効率を向上させるために内部熱交換器３０（図２参照）が設けられている。
【００１４】
各庫室６（この実施の形態では各庫室６の下部）には、庫室６内の空気を加熱するヒータ（図示せず）や送風機１６も蒸発器１１の近傍に配設され、蒸発器１１で冷却された空気またはヒータで加熱された空気が循環されて、庫室６内の商品７が冷却または加熱される。なお、図１における８は商品収容室５内に収納された商品Ｓを１つずつ払い出す搬出装置、９はこの搬出装置８により搬出された商品Ｓを、外扉１の下部に設けられた商品取出口７に導く排出シュートである。
【００１５】
また、図２において、１７は、冷媒が凝縮器１３側から熱交換器３０を通って流れる共通冷媒流路、１８は共通冷媒流路１７からの冷媒が複数（この実施の形態では２つ）に分岐される分岐部、１９は、分岐部１８よりも下流側で、冷媒が２つに並列的に分岐された状態で流れる分岐冷媒流路、２０は分岐冷媒流路１９が合流する合流部である。図２に示すように、各蒸発器１１に対応して分岐流路電磁弁１５および分岐流路キャピラリ１４が、分岐冷媒流路１９における蒸発器１１の上流に設けられており（詳しくは、各分岐冷媒流路１９において、蒸発器１１の上流に分岐流路キャピラリ１４が設けられ、さらに分岐流路キャピラリ１４の上流に分岐流路電磁弁１５が設けられている）、後述する制御部の制御動作により開放された分岐流路電磁弁１５に接続された分岐流路キャピラリ１４および蒸発器１１にのみ冷媒が流れ込むよう構成されている。すなわち、分岐冷媒流路１９が並列に複数配設され、各分岐冷媒流路１９に、それぞれ、分岐流路電磁弁１５、分岐流路キャピラリ１４、蒸発器１１が順に配設されている。
【００１６】
また特に、本発明においては、分岐部１８よりも上流の共通冷媒流路１７に、共通流路電磁弁２１が設けられた共通冷媒開閉流路２７と、バイパス流路キャピラリ２３が設けられたバイパス流路２２とが並列に設けられている。また、各電磁弁（各分岐流路電磁弁１５と共通流路電磁弁２１）は、自動販売機に設けられた図示しない制御部（切換手段の１例）によりその開閉状態を制御され、この制御部は、１つの庫室６のみを冷却する場合には共通流路電磁弁２１を開ける一方、両方の庫室６を冷却する場合には共通流路電磁弁２１を閉じるよう切り換え制御する。
【００１７】
また、バイパス流路キャピラリ２３としては、冷凍サイクルの流路において、並列に接続した２つ分岐流路キャピラリ１４とバイパス流路キャピラリ２３とを直列に接続した状態（すなわち、複数の庫室６を冷却する場合のキャピラリの接続状態）の絞り効果と、１つの分岐流路キャピラリ１４のみ有効な状態（すなわち、１つの庫室６を冷却する場合のキャピラリの接続状態）の絞り効果とが、ほぼ同様な（あまり差異が無く、大きく変わらない）絞り効果を得られる（ほぼ等価な回路となる）仕様のものが用いられている。
【００１８】
上記構成において、１つの庫室６を冷却する場合は、該当する一方の庫室６の分岐冷媒流路１９に設けられた分岐流路電磁弁１５が開けられるとともに、共通冷媒開閉流路２７の共通流路電磁弁２１が開けられる。これにより、凝縮器１３側（内部熱交換器３０側）から送られてきた冷媒は、共通冷媒流路１７を通る際に、主として、流路抵抗が殆ど無い共通流路電磁弁２１が設けられた共通冷媒開閉流路２７を通り（すなわち、バイパス流路キャピラリ２３があるために冷媒はバイパス流路２２を殆ど通らない）、その後、分岐流路電磁弁１５が開けられている箇所に接続された分岐流路キャピラリ１４を通って、その分岐冷媒流路１９の蒸発器１１に流入する。これにより、この蒸発器１１だけが稼動されて熱交換が行われ、前記一方の庫室６内だけが冷却される。
【００１９】
これに対して、両方の庫室６を冷却する場合には、両方の分岐流路電磁弁１５が開けられる一方で共通冷媒開閉流路２７の共通流路電磁弁２１が閉じられる。これにより、凝縮器１３側（内部熱交換器３０側）から送られてきた冷媒は、バイパス流路２２に設けられたバイパス流路キャピラリ２３を強制的に通った後、分岐部１８で分けられながら、各分岐冷媒流路１９の分岐流路キャピラリ１４を通って、各蒸発器１１に流入する。これにより、両方の蒸発器１１が稼動されて熱交換が行われ、両方の庫室６内が冷却される。
【００２０】
ここで、２つ並列に接続した分岐流路キャピラリ１４と、バイパス流路キャピラリ２３とを直列に接続した状態の絞り効果、すなわち、両方の庫室６を冷却する場合の絞り効果と、片側の分岐流路キャピラリ１４のみ有効な状態の絞り効果、すなわち、片側の庫室６を冷却する場合の絞り効果とが、ほぼ同様な絞り効果を得られるようなバイパス流路キャピラリ２３が用いられているので、冷却する庫室６の数にかかわらず、絞り効果がほぼ均一となり、絞り効果の変動を抑えることができる。また、これに伴い、圧縮機１２から凝縮器１３への吐出圧力の変動を小さく抑えることができるとともに、また、吐出ガス温度や圧縮機内の油温の変動も小さく抑えられる。
【００２１】
ここで、実験比較例として、冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素冷媒（ＣＯ２冷媒）を用い、図３に示す従来の冷凍サイクルと類似した回路構成（本実施の形態における共通冷媒流路１７に、共通流路電磁弁２１を有する共通冷媒開閉流路２７と、バイパス流路キャピラリ２３を有するバイパス流路２２と設けられていないもの）である場合に、２室の庫室６を冷却する際、吐出圧力は８．４ＭＰａ、吐出ガス温度は８４℃であったが、これを１室の庫室６のみの冷却に変更すると、吐出圧力は１１．７ＭＰａ、吐出ガス温度は１０２℃にそれぞれ上昇した。このように、従来構造では、冷却する庫室６の数が２室から１室に変わることで、圧縮機１２から凝縮器１３への吐出圧力が大きく上昇し、吐出ガス温度も上昇し、圧縮機１２の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【００２２】
これに対して、本発明の実施の形態の構成では、２室の庫室６を冷却する際に、吐出圧力は８．４ＭＰａ、吐出ガス温度は８４℃であり、これを１室の庫室６のみの冷却に変更した場合でも、吐出圧力は８．８ＭＰａ、吐出ガス温度は８６℃であり、吐出圧力の上昇および吐出ガス温度の上昇が極めて少ない状態に抑えられたことを確認できた。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態によれば、冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素冷媒（ＣＯ２冷媒）を用いた場合でも、冷却する庫室６の数が変わってもキャピラリによる絞り効果の変動を少なくすることができて、圧縮機１２から凝縮器１３への吐出圧力の変動を小さく抑えることができるとともに、また、吐出ガス温度や圧縮機内の油温の変動も小さく抑えられ、圧縮機１２の耐久性が向上し、ひいては自動販売機としての信頼性も向上する。
【００２４】
なお、上記の実施の形態では、冷却可能な庫室６が２つである場合を述べたが、これに限るものではなく、冷却可能な庫室６が３つ以上である場合にも適用可能である。
例えば、冷却可能な庫室６が３室ある場合には、例えば、図４に示すように、共通流路電磁弁２１が設けられた共通冷媒開閉流路２７と並列に、第１のバイパス流路２４と第２のバイパス流路２５とを配設する。そして、第１のバイパス流路２４に、第１バイパス流路電磁弁２６と第１バイパス流路キャピラリ２８とを直列に配設し、第２のバイパス流路２５に、第２バイパス流路電磁弁２９と第２バイパス流路キャピラリ３１とを直列に配設する。なお、第１バイパス流路キャピラリ２８と第２バイパス流路キャピラリ３１とは後述するように仕様の異なるものを用いる。
【００２５】
１つの庫室６を冷却する場合は、該当する庫室６の分岐冷媒流路１９に設けられた分岐流路電磁弁１５を開けるとともに、共通流路電磁弁２１を開けるように制御する。これにより、凝縮器１３側から送られてきた冷媒は共通冷媒流路１７を通る際に、主として、流路抵抗が殆ど無い共通流路電磁弁２１が設けられた共通冷媒開閉流路２７を通り、その後、分岐流路電磁弁１５が開けられている箇所の１つの分岐流路キャピラリ１４を通って、その分岐冷媒流路１９の蒸発器１１に流入するよう構成する。
【００２６】
２つの庫室６を冷却する場合は、該当する２つの庫室６の分岐冷媒流路１９に設けられた分岐流路電磁弁１５をそれぞれ開けるとともに、共通流路電磁弁２１、第１バイパス流路電磁弁２６、第２バイパス流路電磁弁２９のうちの、第１バイパス流路電磁弁２６だけを選択して開けるように制御する。これにより、凝縮器１３側から送られてきた冷媒は共通冷媒流路１７を通る際に、第１のバイパス流路２４に設けられた第１バイパス流路キャピラリ２８だけを通り、その後、分岐流路電磁弁１５が開けられている２つの分岐流路キャピラリ１４を通って、その分岐冷媒流路１９の蒸発器１１に流入するよう構成する。
【００２７】
３つ全部の庫室６を冷却する場合は、全ての庫室６の分岐冷媒流路１９に設けられた分岐流路電磁弁１５を開けるとともに、共通流路電磁弁２１、第１バイパス流路電磁弁２６、第２バイパス流路電磁弁２９のうちの、第２バイパス流路電磁弁２９だけを選択して開けるように制御する。これにより、凝縮器１３側から送られてきた冷媒は共通冷媒流路１７を通る際に、第２のバイパス流路２５に設けられた第２バイパス流路キャピラリ３１だけを通り、その後、分岐流路電磁弁１５が開けられている３つの分岐流路キャピラリ１４を分けられた状態で通って、これらに対応する分岐冷媒流路１９の蒸発器１１に流入するよう構成する。
【００２８】
そして、これらの各場合の冷凍サイクルにおける冷媒が通るキャピラリの絞り効果がほぼ同様となるように、第１バイパス流路キャピラリ２６および第２バイパス流路キャピラリ３１の仕様を決定する。
【００２９】
これによっても、冷却する庫室６の数が変わっても絞り効果の変動を少なくすることができて、同様の効果を得ることができる。
なお、これに代えて、２つの庫室６を冷却する場合は、第１バイパス流路電磁弁２６および第２バイパス流路電磁弁２９の両方を開放し、２つの庫室６を冷却する場合は、第１バイパス流路電磁弁２６、第２バイパス流路電磁弁２９のうちの、何れか一方のみ開放するよう構成し、これらの各場合の冷凍サイクルにおける冷媒が通るキャピラリの絞り効果がほぼ同じとなるように、第１バイパス流路キャピラリ２６および第２バイパス流路キャピラリ３１の仕様を決定するように構成してもよい。
【００３０】
また、冷却する庫室６が２つの場合でも、これらの庫室６に設けられる分岐流路キャピラリ１４の仕様が互いに異なる場合には、上述したように複数のバイパス流路のキャピラリを選択して開けるようにすることで、絞り効果をほぼ同様にすることも可能である。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、内部熱交換器３０が設けられている場合を述べたが、内部熱交換器３０が設けられていない場合でも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動販売機の全体断面図である。
【図２】同自動販売機の冷凍サイクルを概略的に示す図である。
【図３】実験比較例としての従来の自動販売機の冷凍サイクルを概略的に示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る自動販売機の冷凍サイクルを概略的に示す図である。
【図５】従来の自動販売機の冷凍サイクルを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
２      自動販売機本体
５      商品収容室
６      庫室
１０    冷凍サイクル
１１    蒸発器
１２    圧縮機
１３    凝縮器
１４    分岐流路キャピラリ
１５    分岐流路電磁弁
１７    共通冷媒流路
１８    分岐部
１９    分岐冷媒流路
２０    合流部
２１    共通流路電磁弁
２２    バイパス流路
２３    バイパス流路キャピラリ
２４    第１のバイパス流路
２５    第２のバイパス流路
２６    第１のバイパス流路電磁弁
２７    共通冷媒開閉流路
２８    第１のバイパス流路キャピラリ
２９    第２のバイパス流路電磁弁
３０    内部熱交換器
３１    第２のバイパス流路キャピラリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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