(57)【要約】【課題】スターリング冷凍機で発生した高温排熱を効率よく外部に放出して省エネルギー化を図るとともに、修理等の作業を容易に行うことができる冷却装置を提供すること。【解決手段】スターリング冷凍機２０からの冷熱を用いて本体キャビネット１の内部雰囲気を冷却する冷媒機器３０を備え、冷却された内部雰囲気を利用して本体キャビネット１の内部の商品を冷却する冷却装置１０において、本体キャビネット１に対して着脱可能に設けられ、かつスターリング冷凍機２０および冷却機器３０をユニット化して収容する箱状の装置本体１１と、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２に対して着脱可能に配設され、かつ放熱端部２２で発生した高温排熱を冷媒に伝達させる第１熱交換器６１と、本体キャビネット１の任意の表面に形成され、第１熱交換器６１からの冷媒を放熱させることにより、該表面より外部に高温排熱を放出する第２熱交換器６２とを備えたものである。【選択図】      図４
2008008537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング冷凍機と、
スターリング冷凍機で発生した冷熱を用いて筐体の内部雰囲気を冷却する冷却手段と
を備え、
冷却手段により冷却された内部雰囲気を利用して筐体の内部に収容された被冷却物を冷却する冷却装置において、
前記筐体に対して着脱可能に設けられ、かつ前記スターリング冷凍機および冷却手段をユニット化して収容する箱状の収容体と、
前記スターリング冷凍機の放熱端部に対して着脱可能に配設され、かつ該放熱端部で発生した高温排熱を作動流体に伝達させる第１熱交換器と、
前記筐体の任意の表面に形成され、第１熱交換器で高温排熱が伝達された作動流体を放熱させることにより、該表面より外部に高温排熱を放出する第２熱交換器と
を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記作動流体として、二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記放熱端部で発生した高温排熱を外部に放出する放熱手段を、前記スターリング冷凍機および冷却手段とユニット化して前記収容体に収容したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、例えば自動販売機や冷凍庫等の筐体内に収容された被冷却物を冷却するための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０および図１１は、それぞれ従来の自動販売機を示すものであり、図１０は、自動販売機の内部構成を正面から概略的に示す断面図であり、図１１は、断面側面図である。これら図１０および図１１に例示する自動販売機は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を冷却、もしくは加熱した状態で販売するもので、本体キャビネット１を備えている。
【０００３】
本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の断熱筐体として形成されたものである。この本体キャビネット１には、その前面に外扉２および内扉３が設けられており、その内部に断熱仕切板４により仕切られた独立した商品収容庫５が左右に並んだ態様で設けられている。外扉２は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものである。内扉３は、商品収容庫５の前面を開閉するためのものである。商品収容庫５は、飲料缶やペットボトルを所望の温度に維持した状態で収容するためのものである。
【０００４】
商品収容庫５には、それぞれ商品収納ラック６、搬出機構７および商品搬出シュータ８が設けられている。商品収納ラック６は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構７は、商品収納ラック６の下部に設けられており、この商品収納ラック６に収納された商品群のうち最下部にある商品を一つずつ搬出するためのものである。商品搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉２に設けた商品取出口２ａに導くためのものである。
【０００５】
本体キャビネット１の内部において商品収容庫５の外部となる機械室９には、圧縮機７１および庫外送風ファン７２等が設けられている。商品収容庫５の内部には、室内熱交換器７３および庫内送風ファン７４が設けられているとともに、該室内熱交換器７３の背面側に背面ダクト７５が設けられている。室内熱交換器７３は、いわゆる蒸発器であり、冷媒を蒸発させるものである。また、上記自動販売機では、壁面熱交換器７６および底面熱交換器７７が設けられている。壁面熱交換器７６は、本体キャビネット１の側面や背面の任意の壁面に形成されたものであり、底面熱交換器７７は、本体キャビネット１の底面に形成されたものである。これら壁面熱交換器７６および底面熱交換器７７は、それぞれ冷媒を放熱させる、すなわち凝縮させるものである。そして、圧縮機７１と、壁面熱交換器７６および底面熱交換器７７と、室内熱交換器７３と、その他膨張機構等とを配管を通じて接続することにより、商品収容庫５の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置が構成されている。
【０００６】
そのような冷却装置では、壁面熱交換器７６および底面熱交換器７７によって冷媒を放熱させるため、冷媒の放熱面積を十分に確保することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７３４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上述した自動販売機では、圧縮機７１等の冷却装置の構成機器を本体キャビネット１の内部に直接配設しており、該冷却装置に不具合が生じて修理等が必要になった場合、配管を取り外す必要があり、修理等の作業が煩雑なものになる。
【０００９】
一方、近年、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、外部に圧縮機や凝縮器等を備えていない自己冷却型の冷凍機であり、内部のガスを往復圧縮機で圧縮、膨張させることで、冷却端部で冷熱を発生し、放熱端部で高温排熱を発生するものである。ここに、ガスとしては、ヘリウムガス等の自然冷媒が用いられており、フロン系ガスを用いないので、スターリング冷凍機は地球環境に優しいものである。また、スターリング冷凍機は小型であり、高エネルギー効率を有することも周知である。このようなスターリング冷凍機は、高温排熱が限られた部分から発生するため、かかる高温排熱を効率よく外部に放出することが求められている。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機で発生した高温排熱を効率よく外部に放出して省エネルギー化を図るとともに、修理等の作業を容易に行うことができる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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷却装置は、スターリング冷凍機と、スターリング冷凍機で発生した冷熱を用いて筐体の内部雰囲気を冷却する冷却手段とを備え、冷却手段により冷却された内部雰囲気を利用して筐体の内部に収容された被冷却物を冷却する冷却装置において、前記筐体に対して着脱可能に設けられ、かつ前記スターリング冷凍機および冷却手段をユニット化して収容する箱状の収容体と、前記スターリング冷凍機の放熱端部に対して着脱可能に配設され、かつ該放熱端部で発生した高温排熱を作動流体に伝達させる第１熱交換器と、前記筐体の任意の表面に形成され、第１熱交換器で高温排熱が伝達された作動流体を放熱させることにより、該表面より外部に高温排熱を放出する第２熱交換器とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、上述した請求項１において、前記作動流体として、二酸化炭素を用いたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記放熱端部で発生した高温排熱を外部に放出する放熱手段を、前記スターリング冷凍機および冷却手段とユニット化して前記収容体に収容したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スターリング冷凍機および冷却手段をユニット化して筐体に着脱可能な収容体に収容し、しかも放熱端部より発生する高温排熱を作動流体に伝達させる第１熱交換器を該放熱端部２２に対して着脱可能に配設しているため、冷却装置を構成する機器に故障等が生じた場合には、適用対象となる筐体から該収容体を取り外して機器の修理を行うことができ、修理等の作業を容易に行うことができる。また、第１熱交換器で高温排熱が伝達された冷媒を放熱させる第２熱交換器を筐体の任意の表面に形成し、該表面より外部に高温排熱を放出するので、高温排熱の放熱面積を十分に確保することができ、高温排熱を効率よく外部に放出して省エネルギー化を図ることができる。従って、スターリング冷凍機で発生した高温排熱を効率よく外部に放出して省エネルギー化を図るとともに、修理等の作業を容易に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、以下においては、冷却装置の適用例の一例として自動販売機に適用された場合について説明する。
【００１６】
図１〜図４は、それぞれ本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機を概念的に示すものであり、図１は、自動販売機を模式的に示した斜視図であり、図２は、自動販売機の内部構成を正面から概略的に示す断面図であり、図３は、自動販売機の要部を示した断面側面図であり、図４は、自動販売機の要部を示した断面平面図である。また、図５は、本発明の実施の形態における冷却装置を模式的に示した模式図である。
【００１７】
ここで例示する自動販売機は、図１０および図１１に示したものと同様に缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を冷却、もしくは加熱した状態で販売するもので、本体キャビネット１および冷却装置１０を備えている。尚、図１０および図１１に示したものと同一の構成を有するものには、同一の符号を付して説明する。
【００１８】
本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の断熱筐体として形成されたものである。この本体キャビネット１には、その前面に外扉２および内扉３が設けてあり、その内部に例えば２つの断熱仕切板４によって仕切られた３つの独立した商品収容庫５が左右に並んだ態様で設けてある。外扉２は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものである。内扉３は、商品収容庫５の前面を開閉するためのものである。商品収容庫５は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのものである。
【００１９】
商品収容庫５には、それぞれ商品収納ラック６、搬出機構７および商品搬出シュータ８が設けてある。商品収納ラック６は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群のうち最下位にある商品を一つずつ搬出するためのものである。商品搬出シュータ８は、多数の通気孔を有した平板状部材であり、商品収容庫５の後方から前方に向けて低く傾斜する態様で配設してある。この商品搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉２に設けた商品取出口２ａに導くためのものである。
【００２０】
冷却装置１０は、装置本体１１と、熱輸送機器６０とを備えて構成してある。
【００２１】
装置本体１１は、箱状の形態を成した筐体であり、本体キャビネット１の内部において商品収容庫５の下部となる機械室９に装着可能な大きさを有している。この装置本体１１は、機械室９に着脱可能なものであり、スターリング冷凍機２０、冷却機器３０および放熱機器４０をユニット化して収容した収容体である。
【００２２】
スターリング冷凍機２０は、横置きに載置してあり、稼動することにより冷熱を発生する円筒状の冷却端部２１と、高温排熱を発生する円筒状の放熱端部２２とを有している。
【００２３】
冷却機器３０は、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１から発生した冷熱を、装置本体１１の内部に設けられ、かつスターリング冷凍機２０から所定の距離だけ離隔した位置にある断熱容器３５まで輸送して、該断熱容器３５の内部の空気を冷却するものである。この冷却機器３０についてより詳細に説明すると、内部に冷媒が封入してあり、凝縮熱交換器３１、蒸発熱交換器３２、液体配管３３および気体配管３４を備えて構成してある。ここに、冷媒としては、例えば二酸化炭素等のように常温では気体であって、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１からの冷熱では凍らないもの（不凍冷媒）が用いられている。
【００２４】
凝縮熱交換器３１は、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１に熱的に接続してある。より詳細には、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１の外周面に熱的に接続してある。この凝縮熱交換器３１では、冷却端部２１から得た冷熱、すなわち冷却端部２１から発生した冷熱により冷媒が凝縮されて凝縮液になる。
【００２５】
蒸発熱交換器３２は、凝縮熱交換器３１から所定の距離だけ離隔した位置で、かつ凝縮熱交換器３１よりも相対的に低い位置に配設してある。より詳細に説明すると、蒸発熱交換器３２は、断熱容器３５の内部に収容してあり、蛇行状通路３２１と、複数のフィン３２２とを有している。蛇行状通路３２１は、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成され、内径が数ミリ以下となる細管を蛇行状に曲げ加工して構成したものである。この蛇行状通路３２１は、細管内に冷媒を通過させるものである。複数のフィン３２２は、蛇行状通路３２１と同様に、例えばアルミニウム等の金属材料からなる板状体である。これら複数のフィン３２２は、所定の間隔ごとに蛇行状通路３２１にろう付けされて配設してある。
【００２６】
このような蒸発熱交換器３２では、蛇行状通路３２１を通過する冷媒が断熱容器３５の内部空気から得た熱により蒸発して蒸気になる。換言すると、蒸発熱交換器３２の周辺領域である断熱容器３５の内部空気は、冷媒が蒸発することによって熱が奪われることになり冷却される。
【００２７】
液体配管３３は、凝縮熱交換器３１と、蒸発熱交換器３２とを繋ぐ管路である。この液体配管３３は、凝縮熱交換器３１で凝縮した冷媒を蒸発熱交換器３２まで移動させるためのものである。
【００２８】
気体配管３４は、上記液体配管３３とは別個に、凝縮熱交換器３１と、蒸発熱交換器３２とを繋ぐ管路である。この気体配管３４は、蒸発熱交換器３２で蒸発した冷媒を凝縮熱交換器３１まで移動させるためのものである。
【００２９】
液体配管３３と気体配管３４との配置関係は、気体配管３４が液体配管３３の上方に位置するようになっている。これは、気体配管３４を通る冷媒の密度の方が、液体配管３３を通る冷媒の密度よりも小さいためである。このような構成は、上述のように液体配管３３と気体配管３４とが別個に設けられており、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと呼ばれるものである。
【００３０】
断熱容器３５は、上述したように、装置本体１１の内部においてスターリング冷凍機２０から所定の距離だけ離隔した位置に配設してあり、上記蒸発熱交換器３２を収容している。このような断熱容器３５は、送気管路３６および吸気管路３７を有している。ここで、図には明示しないが、装置本体１１の上面には、送気管路３６および吸気管路３７のそれぞれに対応する部位に、矩形状の上端開口が形成してある。上端開口のそれぞれの開口側縁には、例えば発泡ウレタンやシリコーンゴム等から形成されるゴム部材（図示せず）が配設してある。ゴム部材は、詳細は後述するが、装置本体１１を自動販売機の機械室９に挿入した後、断熱容器３５の送気管路３６および吸気管路３７と、商品収容庫５の内部とを断熱した状態で保持して密着させるものである。
【００３１】
ここで、商品収容庫５の内部構造について説明する。それぞれの商品収容庫５には、背面ダクト５１、庫内送風ファン５２、送気切換シャッタ５３および吸気切換シャッタ５４が配設してある。
【００３２】
背面ダクト５１は、各商品収容庫５の内部の背面側に配設してあり、各商品収容庫５の下部から商品収納ラック６に収納された商品群の所定の高さに対応する位置、すなわち該商品群の略中間領域に対応する位置まで延設してある。この背面ダクト５１との下部の前方には、ヒータ５５を内蔵したヒータルーム５５ａが設けてある。背面ダクト５１は、ヒータルーム５５ａと吸入口５６を通じて連通している。また、背面ダクト５１の底部には、ガス吸気口５７が設けてある。ガス吸気口５７は、装置本体１１が機械室９に装着された場合に、断熱容器３５を構成する吸気管路３７と連通するための開口となるものである。つまり、断熱容器３５の吸気管路３７は、ガス吸気口５７を通じて各商品収容庫５の背面ダクト５１と連通することになる。
【００３３】
庫内送風ファン５２は、商品搬出シュータ８の下方部であって、ヒータルーム５５ａの前方に設けたファンルーム５２ａに内蔵されている。この庫内送風ファン５２は、商品収容庫５の内部の空気（内部雰囲気）を循環させるためのものである。ファンルーム５２ａは、ヒータルーム５５ａと吹出口５８を通じて連通している。また、ファンルーム５２ａの底部には、ガス送気口５９が設けてある。ガス送気口５９は、装置本体１１が機械室９に装着された場合に、断熱容器３５を構成する送気管路３６と連通するための開口となるものである。つまり、断熱容器３５の送気管路３６は、ガス送気口５９を通じて各商品収容庫５のファンルーム５２ａと連通することになる。
【００３４】
送気切換シャッタ５３は、ガス送気口５９および吹出口５８を開閉するものである。具体的には、ガス送気口５９を開成状態にする場合には、吹出口５８を閉成状態にし、逆に吹出口５８を開成状態にする場合には、ガス送気口５９を閉成状態にするものである。
【００３５】
吸気切換シャッタ５４は、ガス吸気口５７および吸入口５６を開閉するものである。具体的には、ガス吸気口５７を開成状態にする場合には、吸入口５６を閉成状態にし、逆に吸入口５６を開成状態にする場合には、ガス吸気口５７を閉成状態にするものである。
【００３６】
そのような送気切換シャッタ５３および吸気切換シャッタ５４の開閉動作は、互いに連係している。具体的には、送気切換シャッタ５３がガス送気口５９を開成状態にする場合には、吸気切換シャッタ５４がガス吸気口５７を開成状態にし、送気切換シャッタ５３が吸入口５６を開成状態にする場合には、吸気切換シャッタ５４が吸入口５６を開成状態にするようになっている。
【００３７】
放熱機器４０は、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２から得た高温排熱を装置本体１１の外部に放出するためのものである。この放熱機器４０は、内部に冷媒が封入してあり、放熱熱交換器４１、空気熱交換器４２、第１輸送ライン４３および第２輸送ライン４４を備えて構成してある。ここに、冷媒としては種々のものを用いることができるが、本実施の形態では二酸化炭素が用いられたものとして説明する。
【００３８】
放熱熱交換器４１は、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２に熱的に接続してある。より詳細には、放熱熱交換器４１は、例えば銅等の金属材料から構成されたものであり、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２の外周面に熱的に接続してある。この放熱熱交換器４１は、内部の冷媒に放熱端部２２からの高温排熱を受熱させるものである。
【００３９】
空気熱交換器４２は、スターリング冷凍機２０（放熱熱交換器４１）から所定の距離だけ離隔した位置で、かつ放熱熱交換器４１よりも相対的に高い位置に配設してある。この空気熱交換器４２は、内部の冷媒に放熱させるものである。より詳細に説明すると、空気熱交換器４２は、蛇行状通路４２１と、複数のフィン４２２とを有している。蛇行状通路４２１は、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成され、内径が数ミリ以下となる細管を蛇行状に曲げ加工して構成したものである。この蛇行状通路４２１は、細管内に冷媒を通過させるものである。複数のフィン４２２は、蛇行状通路４２１と同様に、例えばアルミニウム等の金属材料からなる板状体である。これら複数のフィン４２２は、所定の間隔ごとに蛇行状通路４２１にろう付けされて配設してある。
【００４０】
このような空気熱交換器４２では、蛇行状通路４２１を通過する冷媒が放熱熱交換器４１で受熱した高温排熱を周囲空気へ放熱することになる。これにより、周囲空気は、高温排熱により加熱される。
【００４１】
また、空気熱交換器４２の近傍には、庫外送風ファン４５が設けてある。庫外送風ファン４５は、空気熱交換器４２で冷媒が放熱することによって加熱された空気を本体キャビネット１の外部に放出するためのものである。
【００４２】
第１輸送ライン４３は、放熱熱交換器４１と空気熱交換器４２とを繋ぐ管路である。この第１輸送ライン４３は、放熱熱交換器４１で高温排熱を受熱した冷媒を空気熱交換器４２に移動させるためのものである。
【００４３】
第２輸送ライン４４は、上記第１輸送ライン４３とは別個に、放熱熱交換器４１と空気熱交換器４２とを繋ぐ管路である。この第２輸送ライン４４は、空気熱交換器４２で放熱した冷媒を放熱熱交換器４１に移動させるためのものである。
【００４４】
第１輸送ライン４３と第２輸送ライン４４との配置関係は、第１輸送ライン４３が第２輸送ライン４４の上方に位置するようになっている。これは、第１輸送ライン４３を通る冷媒の密度の方が、第２輸送ライン４４を通る冷媒の密度よりも小さいためである。
【００４５】
熱輸送機器６０は、上記放熱機器４０と同様に、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２より発生した高温排熱を本体キャビネット１の外部に放出するためのものである。この熱輸送機器６０は、内部に冷媒（作動流体）が封入してあり、第１熱交換器６１、第２熱交換器６２、第３輸送ライン６３および第４輸送ライン６４を備えて構成してある。ここに、冷媒としては種々のものを用いることができるが、本実施の形態では二酸化炭素が用いられたものとして説明する。
【００４６】
第１熱交換器６１は、放熱熱交換器４１を介して、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２に対して着脱可能に配設され、かつ該放熱端部２２に熱的に接続してある。より詳細に説明すると次のようになる。第１熱交換器６１は、例えばアルミニウム等の金属材料から形成したものであり、図６に示すように、左右に分離した一対の流路６１１，６１２を備えて構成してある。流路６１１，６１２は、上方部および下方部が締付部材６１３により締め付けられる結果、放熱熱交換器４１の外周面に熱的に接続してある。放熱熱交換器４１は、上述したように銅等の金属材料から形成されるものであるから、第１熱交換器６１は、放熱端部２２に熱的に接続されることになる。これにより、第１熱交換器６１は、流路６１１，６１２の内部における冷媒に放熱端部２２から発生した高温排熱を伝達させて受熱させるものである。上記締付部材６１３は、取り外しが可能な構成になっており、これにより、第１熱交換器６１は、放熱熱交換器４１（放熱端部２２）に対して着脱可能な構成になっている。
【００４７】
第２熱交換器６２は、本体キャビネット１の任意の表面に形成してあり、本実施の形態では、図７に示すように、本体キャビネット１の背面および側面にそれぞれ形成してある。それぞれの第２熱交換器６２は、蛇行状通路６２１と、導入通路６２２と、導出通路６２３とを有してなるものである。
【００４８】
蛇行状通路６２１は、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成された管を蛇行状に曲げて構成してある。この蛇行状通路６２１は、上方の入口６２１ａから下方の出口６２１ｂに向けて冷媒を通過させるものである。
【００４９】
導入通路６２２は、蛇行状通路６２１の入口６２１ａに冷媒を導くためのものであり、蛇行状通路６２１と同様に、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成され管の周囲に断熱部材を覆うことにより構成してある。この導入通路６２２は、下方から上方に向けて延在し、入口６２２ａが第３輸送ライン６３と連通している一方、出口６２２ｂが蛇行状通路６２１の入口６２１ａと一致して該蛇行状通路６２１に連通している。
【００５０】
導出通路６２３は、蛇行状通路６２１を通過した冷媒、つまり蛇行状通路６２１の出口６２１ｂを通過した冷媒を第４輸送ライン６４に導くためのものである。この導出通路６２３は、蛇行状通路６２１と同様に、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成された管により構成してある。導出通路６２３は、入口６２３ａが蛇行状通路６２１の出口６２１ｂと一致して該蛇行状通路６２１に連通している一方、出口６２３ｂが第４輸送ライン６４と連通している。
【００５１】
そのような第２熱交換器６２は、本体キャビネット１の背面および側面のそれぞれに形成されているが、本体キャビネット１の内部の商品収容庫５との間には断熱ボード１ａ（図４参照）が介在してあり、該商品収容庫５の内部との間の熱の移動は抑制されている。また、第２熱交換器６２は、本体キャビネット１の背面および側面のそれぞれに形成しているため、機械室９に装着された装置本体１１に内在する第１熱交換器６１よりも相対的に高い位置にあることはいうまでもない。
【００５２】
そして、第２熱交換器６２では、蛇行状通路６２１を通過する冷媒が第１熱交換器６１で受熱した高温排熱を外気へ放熱する結果、本体キャビネット１の背面および側面より外部に高温排熱を放出することになる。
【００５３】
第３輸送ライン６３は、第１熱交換器６１と第２熱交換器６２とを繋ぐ管路である。この第３輸送ライン６３は、第１熱交換器６１で高温排熱を受熱した冷媒を第２熱交換器６２に移動させるためのものである。上述したように、第２熱交換器６２は、本体キャビネット１の背面および側面のそれぞれに形成しているために３つあり、そのため、第３輸送ライン６３は、第１熱交換器６１からの例を途中で分岐して各第２熱交換器６２に移動させている。
【００５４】
第４輸送ライン６４は、上記第３輸送ライン６３とは別個に、第１熱交換器６１と第２熱交換器６２とを繋ぐ管路である。この第４輸送ライン６４は、第２熱交換器６２で放熱した冷媒を第１熱交換器６１に移動させるためのものである。上述したように、第２熱交換器６２は、本体キャビネット１の背面および側面のそれぞれに形成しているために３つあり、そのため、第４輸送ライン６４は、各第２熱交換器６２からの冷媒を途中で合流して第１熱交換器６１に移動させている。
【００５５】
第３輸送ライン６３と第４輸送ライン６４との配置関係は、第３輸送ライン６３が第４輸送ライン６４の上方に位置するようになっている。これは、第３輸送ライン６３を通る冷媒の密度の方が、第４輸送ライン６４を通る冷媒の密度よりも小さいためである。
【００５６】
以上のような構成を有する冷却装置１０は、適用対象となる自動販売機に次のようにして装着されて、該自動販売機の商品収容庫５に収容された商品を冷却する。ここでは、すべての商品収容庫５に収容された商品を冷却する場合について説明する。
【００５７】
図１に示すように、装置本体１１を本体キャビネット１の機械室９に前方側から挿入する。そして、断熱容器３５の送気管路３６に対応する上端開口、および吸気管路３７に対応する上端開口が、それぞれガス送気口５９およびガス吸気口５７に対向する位置に装置本体１１を配置して、送気管路３６および吸気管路３７がガス送気口５９およびガス吸気口５７にそれぞれ連通した状態にする。その際、断熱容器３５は、ゴム部材の作用により機械室９の上面に密着した状態になり、送気管路３６および吸気管路３７は、それぞれ断熱された状態でガス送気口５９およびガス吸気口５７に連通することになる。これにより、装置本体１１が本体キャビネット１に装着されたことになる。
【００５８】
装置本体１１が本体キャビネット１に装着された後、スターリング冷凍機２０を稼働させるとともに、送気切換シャッタ５３がガス送気口５９を開成状態にし、吸気切換シャッタ５４がガス吸気口５７を開成状態にする。
【００５９】
装置本体１１にユニット化されて収容された冷却機器３０では、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１からの冷熱を次のようにして蒸発熱交換器３２まで移動して、断熱容器３５の内部空気を冷却する。冷却端部２１に熱的に接続している凝縮熱交換器３１において急激に冷却されて凝縮液になった冷媒が、その重力により液体配管３３を通じて蒸発熱交換器３２まで移動する。この蒸発熱交換器３２において、冷媒は、該蒸発熱交換器３２を収容する断熱容器３５の内部空気の熱により蒸発して蒸気になる。つまり、断熱容器３５の内部空気は熱が奪われることになり、これにより、断熱容器３５の内部空気は冷却される。ところで、蒸発熱交換器３２において蒸発して蒸気になった冷媒は、気体配管３４を通じて凝縮熱交換器３１まで移動し、該凝縮熱交換器３１で再び凝縮液になって上記サイクルを繰り返す。
【００６０】
上述したように送気切換シャッタ５３がガス送気口５９を開成状態にし、かつ吸気切換シャッタ５４がガス吸気口５７を開成状態にしているので、断熱容器３５と商品収容庫５とが連通状態になっている。よって、商品収容庫５の空気は、庫内送風ファン５２の作用により、背面ダクト５１、断熱容器３５および商品収容庫５の内部を循環する。より詳細に説明すると、商品収容庫５の内部の空気は、庫内送風ファン５２の作用により、背面ダクト５１に進入し、開成状態のガス吸気口５７を通じて断熱容器３５の内部に至る。つまり、商品収容庫５のそれぞれの内部の空気は、断熱容器３５で一元化される。
【００６１】
断熱容器３５の内部に至った空気は、該断熱容器３５の内部を通過中に蒸発熱交換器３２により冷却される。冷却された空気は、開成状態のガス送気口５９を通じて商品収納ラック６に収納された商品群のうち下方にある商品群に通過する態様で移動する。このように冷却された空気が商品収納ラック６の下方にある商品群を通過する態様で移動することにより、冷却された空気と商品との間で熱交換が行われ、該商品が冷却される。
【００６２】
商品との間で熱交換が行われて温められた空気は、再び背面ダクト５１に進入して、開成状態のガス吸気口５７を通じて断熱容器３５に至る。そして、該断熱容器３５で再び冷却され、上述した循環を繰り返す。
【００６３】
このように断熱容器３５と商品収容庫５との間で空気を循環させることにより、該商品収容庫５の内部における空気の温度を例えば０℃に保持することができ、これにより、商品を販売適温となる例えば５℃にすることができる。つまり、商品収容庫５に収容された商品を良好に冷却することができる。
【００６４】
ここで例えば一の商品収容庫５に収容された商品のみを加熱する場合には、次のようにして該商品の加熱に供することができる。
【００６５】
まず、一の商品収容庫５の内部にある送気切換シャッタ５３を動作させて該商品収容庫５のガス送気口５９を閉成状態にするとともに、吸気切換シャッタ５４を動作させて商品収容庫５のガス吸気口５７を閉成状態にする。これにより、該商品収容庫５と断熱容器３５との連通状態は遮断されることになる。また、その際、吸入口５６および吹出口５８がともに開成状態になる。従って、断熱容器３５の内部で冷却された空気は、商品収容庫５に移動することがない。
【００６６】
そして、商品収容庫５のヒータルーム５５ａの内部にあるヒータ５５を稼働させることにより、ヒータ５５に加熱された空気は、庫内送風ファン５２の作用により商品搬出シュータ８の下側から吹き出され、商品収納ラック６に収納された商品群を通過する態様で移動する。
【００６７】
加熱された空気が商品群を通過する態様で移動することにより、加熱された空気と商品との間で熱交換が行われ、該商品が加熱されることになる。商品との間で熱交換が行われた空気は、再び背面ダクト５１に進入して、開成状態である吸入口５６を通じてヒータルーム５５ａに至る。そして、該ヒータルーム５５ａにおいてヒータ５５に再び加熱され、上述した移動を繰り返して循環する。
【００６８】
このように加熱された空気が上記商品収容庫５の内部で循環することにより、商品の温度を販売適温（例えば５５℃）にすることができる。
【００６９】
一方、装置本体１１にユニット化された収容された放熱機器４０では、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２からの高温排熱を次のようにして本体キャビネット１の外部に放出する。放熱端部２２に熱的に接続している放熱熱交換器４１において受熱した冷媒が、第１輸送ライン４３を通じて空気熱交換器４２まで移動し、該空気熱交換器４２で放熱する。つまり、空気熱交換器４２の周囲の空気は、加熱される。そして、加熱された空気は、庫外送風ファン４５によって自動販売機の外部に放出されることになる。従って、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２からの高温排熱は、放熱機器４０によって自動販売機の外部に放出される。ところで、空気熱交換器４２で放熱した冷媒は、第２輸送ライン４４を通じて放熱熱交換器４１まで移動し、該放熱熱交換器４１で再び受熱することにより上記サイクルを繰り返す。
【００７０】
そして、冷却装置１０を構成する熱輸送機器６０では、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２より発生した高温排熱を次のようにして本体キャビネット１の外部に放出する。放熱端部２２に熱的に接続している第１熱交換器６１において高温排熱を伝達された冷媒、すなわち高温排熱を受熱した冷媒が、第３輸送ライン６３を通じて各第２熱交換器６２まで移動し、該第２熱交換器６２で放熱する。より詳細に説明すると、第３輸送ライン６３を通過した冷媒は、導入通路６２２を断熱された状態で通過して移動して蛇行状通路６２１の入口６２１ａに至り、蛇行状通路６２１を通過しながら放熱する。これにより、放熱端部２２で発生した高温排熱は、本体キャビネット１の背面および側面より外部に放出される。蛇行状通路６２１を通過した冷媒は、導出通路６２３を経て第４輸送ライン６４に至り、第４輸送ライン６４を通じて第１熱交換器６１まで移動し、該第１熱交換器６１で再び高温排熱が伝達されて受熱することにより上記サイクルを繰り返す。
【００７１】
以上説明したような本実施の形態における冷却装置１０においては、スターリング冷凍機２０、冷却機器３０および放熱機器４０等をユニット化して本体キャビネット１の機械室９に着脱可能な装置本体１１に収容し、しかも放熱端部２２より発生する高温排熱を冷媒に伝達させる第１熱交換器６１を該放熱端部２２に対して着脱可能に配設しているため、冷却装置１０を構成する機器に故障等が生じた場合には、適用対象となる自動販売機（本体キャビネット１）から該装置本体１１を取り外して機器の修理を行うことができ、修理等の作業を容易に行うことができる。また、第１熱交換器６１で高温排熱が伝達された冷媒を放熱させる第２熱交換器６２を本体キャビネット１の任意の表面に形成し、該表面より外部に高温排熱を放出するので、高温排熱の放熱面積を十分に確保することができ、高温排熱を効率よく外部に放出して省エネルギー化を図ることができる。従って、本実施の形態における冷却装置１０によれば、スターリング冷凍機２０で発生した高温排熱を効率よく外部に放出して省エネルギー化を図るとともに、修理等の作業を容易に行うことができる。
【００７２】
上記冷却装置１０によれば、第２熱交換器６２を構成する導入通路６２２が冷媒を断熱した状態で通過させるので、該導入通路６２２を通過する冷媒が放熱してしまう虞れがなく、確実に下方から上方に向けて移動して蛇行状通路６２１に導くことができる。
【００７３】
また、冷却装置１０によれば、装置本体１１の内部にスターリング冷凍機２０等を収容してなるだけなので、適用対象となる自動販売機等に直接配設することに比して、量産性に優れたものになる。
【００７４】
更に、冷却装置１０によれば、商品収容庫５の内部の空気を、断熱容器３５の内部で一元化させながら該商品収容庫５の内部と外部との間で循環させ、スターリング冷凍機２０で発生した冷熱を利用して一元化された状態の空気を冷却するので、冷却された空気の温度を均一化することができる。これにより、各商品収容庫５に送出される空気の温度が略等しくなり、商品収容庫５ごとの冷却時間や各商品収容庫５の冷却温度にばらつきを生ずる虞れがない。従って、各商品収容庫５に収容された商品を良好に冷却することができる。
【００７５】
また更に、冷却装置１０によれば、送気切換シャッタ５３および吸気切換シャッタ５４が、商品収容庫５と断熱容器３５とにおける空気の移動を必要に応じて遮断するので、所定の商品収容庫５に収容された商品を加熱するのに供することができる。
【００７６】
以上、本発明の好適な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ず種々の変更を行うことができる。
【００７７】
上記実施の形態における第１熱交換器６１は、放熱熱交換器４１の外部に設けたものであったが、本発明では、図８および図９に示すように、第１熱交換器６１と放熱熱交換器４１とが左右一対となる態様で、上方部および下方部が締付部材６１４により締付部材６１４により締め付けられる結果、放熱熱交換器４１の外周面に熱的に接続してもよい。ここで、締付部材６１４は、取り外しが可能な構成になっており、これにより、第１熱交換器６１および放熱熱交換器４１は、放熱端部２２に対して着脱可能な構成になっている。このような構成によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７８】
上述した実施の形態では、冷却装置１０の適用対象として自動販売機について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷蔵庫やショーケース等を適用対象としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係る冷却装置は、例えば自動販売機を適用対象として、該自動販売機における商品収容庫に収容された商品を所望の温度状態に冷却するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機を概念的に示した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機の内部構成を正面から概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機の要部を示した断面側面図である。
【図４】本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機の要部を示した断面平面図である。
【図５】本発明の実施の形態における冷却装置を模式的に示した模式図である。
【図６】本発明の実施の形態における冷却装置を構成する放熱熱交換器および第１熱交換器の構成を模式的に示した説明図である。
【図７】本発明の実施の形態における冷却装置を構成する第２熱交換器の構成を模式的に示した説明図である。
【図８】本発明の実施の形態における冷却装置の変形例の要部を示した断面平面図である。
【図９】図８に示す冷却装置を構成する放熱熱交換器および第１熱交換器の構成を模式的に示した説明図である。
【図１０】従来の自動販売機の内部構成を正面から概略的に示す断面図である。
【図１１】図１０に示した自動販売機の断面側面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０      冷却装置
１１      装置本体
２０      スターリング冷凍機
２１      冷却端部
２２      放熱端部
３０      冷却機器
３１      凝縮熱交換器
３２      蒸発熱交換器
３３      液体配管
３４      気体配管
４０      放熱機器
４１      放熱熱交換器
４２      空気熱交換器
４３      第１輸送ライン
４４      第２輸送ライン
４５      庫外送風ファン
６０      熱輸送機器
６１      第１熱交換器
６２      第２熱交換器
６３      第３輸送ライン
６４      第４輸送ライン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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