(57)【要約】【課題】スターリング冷凍機の冷却効率を向上させることができる自動販売機を提供すること。【解決手段】スターリング冷凍機１０で発生した冷熱を利用して、機内に収容された商品を所望の温度状態に冷却する自動販売機において、機内で生じたドレン水を貯留するための蒸発皿５０と、蒸発皿５０に貯留されたドレン水を利用してスターリング冷凍機１０の筐体表面１３を冷却する冷却手段とを備えたものであり、冷却手段は、スターリング冷凍機１０の筐体表面１３の一部を覆う態様で接触し、かつ一部が蒸発皿５０に貯留するドレン水に浸漬された長尺状の蒸発シート５１を有してなり、蒸発シート５１は、毛細管力により吸引したドレン水をスターリング冷凍機１０の筐体表面１３まで移送させて蒸発させるものである。【選択図】      図３
2008032371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して、機内に収容された商品を所望の温度状態に冷却する自動販売機において、
前記機内で生じたドレン水を貯留するための蒸発皿と、
前記蒸発皿に貯留されたドレン水を利用して前記スターリング冷凍機の筐体表面を冷却する冷却手段と
を備えたことを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記スターリング冷凍機の筐体表面の一部を覆う態様で接触し、かつ一部が前記蒸発皿に貯留するドレン水に浸漬された長尺状のシート体を有してなり、
前記シート体は、毛細管力により吸引した前記ドレン水を前記スターリング冷凍機の筐体表面まで移送させて蒸発させることを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動販売機に関し、より詳細には、スターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して、機内に収容された商品を所望の温度状態に冷却する自動販売機の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して、機内に収容された商品を所望の温度状態に冷却する自動販売機が知られている。例えば、機内における商品収容庫の内部と外部（機械室）との間で空気を循環させる循環ダクトを備え、機械室に配設されたスターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して循環ダクト内の空気を冷却することにより、商品収容庫内の商品を所望の温度状態に冷却するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような自動販売機の冷却源として用いられ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、冷熱を発生する低温部と、高温排熱を発生する高温部とを生じるものである。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。
【０００５】
ところで、スターリング冷凍機は、モータを駆動源として上記往復圧縮機を駆動させるために、モータの熱やヘリウムガスの熱がスターリング冷凍機の筐体表面を通じて高温部に伝達してしまう結果、高温部の温度が必要以上に高くなってしまうことがある。このように高温部の温度が必要以上に高くなってしまうと、高温部で発生した高温排熱を外部に移送するための動力が必要になり、そのためにスターリング冷凍機の冷却効率が低下してしまうことになる。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機の冷却効率を向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自動販売機は、スターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して、機内に収容された商品を所望の温度状態に冷却する自動販売機において、前記機内で生じたドレン水を貯留するための蒸発皿と、前記蒸発皿に貯留されたドレン水を利用して前記スターリング冷凍機の筐体表面を冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る自動販売機は、上述した請求項１において、前記冷却手段は、前記スターリング冷凍機の筐体表面の一部を覆う態様で接触し、かつ一部が前記蒸発皿に貯留するドレン水に浸漬された長尺状のシート体を有してなり、前記シート体は、毛細管力により吸引した前記ドレン水を前記スターリング冷凍機の筐体表面まで移送させて蒸発させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の自動販売機によれば、機内で生じたドレン水を蒸発皿で貯留し、冷却手段を通じて貯留されたドレン水を利用してスターリング冷凍機の筐体表面を冷却するので、スターリング冷凍機の高温部の表面の温度を必要以上に高くなってしまうことを抑制することができ、そのため高温部で発生した高温排熱を外部に放出するための動力が必要最小限の大きさにすることができ、スターリング冷凍機の冷却効率を向上させる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】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動販売機の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１および図２は、本発明の実施の形態における自動販売機を模式的に示すものであり、図１は、正面から見た場合の内部構造を示す断面図であり、図２は、要部を示す断面側面図である。これら図１および図２において、自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。
【００１２】
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したものである。この本体キャビネット１には、その前面に外扉２と内扉３とが設けてあり、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５ａ，５ｂ，５ｃ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５ａ，５ｂ，５ｃの前面を開閉するためのものである。商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃ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。
【００１３】
商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃには、それぞれ商品収納ラック６、搬出機構７、搬出シュータ８および背面ダクト９が設けてある。
【００１４】
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。
【００１５】
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部にある商品を一つずつ搬出するためのものである。
【００１６】
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５ａ，５ｂ，５ｃ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。
【００１７】
背面ダクト９は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃにおいて背面側に位置する部分に設けた導風路である。
【００１８】
そして、本体キャビネット１の内部には、スターリング冷凍機１０と、冷却ユニット２０と、放熱ユニット３０と、循環ユニット４０と、蒸発皿５０と、蒸発シート５１とが設けてある。
【００１９】
スターリング冷凍機１０は、本体キャビネット１の機械室１ａに横置きに載置してあり、稼働することにより冷熱を発生する低温部１１と、高温排熱を発生する高温部１２とを有している。より詳細には、スターリング冷凍機１０は筐体構造を有しており、モータ（図示せず）を駆動源として内部の往復圧縮機が駆動する結果、低温部１１から冷熱が発生する一方、高温部１２から高温排熱を発生することになる。低温部１１および高温部１２は、それぞれ円筒状の形態をなしている部位である。
【００２０】
冷却ユニット２０は、本体キャビネット１の機械室１ａの内部に配設してある。この冷却ユニット２０は、スターリング冷凍機１０の低温部１１から発生した冷熱を、循環ユニット４０を構成する断熱容器４１まで移送して、該断熱容器４１の内部の空気を冷却するものである。冷却ユニット２０についてより詳細に説明すると、熱輸送手段としてのヒートパイプを有している。ヒートパイプは、その内部に冷媒を封入してあり、凝縮熱交換器２１、蒸発熱交換器２２、液体配管２３および気体配管２４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１０の低温部１１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。
【００２１】
凝縮熱交換器２１は、スターリング冷凍機１０の低温部１１に熱的に接続してあり、より詳細には、低温部１１の周面を覆う態様で配設してある。この凝縮熱交換器２１では、低温部１１から得た冷熱、すなわち低温部１１から発生した冷熱により冷媒が凝縮される。
【００２２】
蒸発熱交換器２２は、凝縮熱交換器２１から所定の距離だけ離隔した位置で、かつ凝縮熱交換器２１よりも相対的に低い位置に配設してある。この蒸発熱交換器２２では、詳細は後述するが、冷媒が断熱容器４１の内部の空気から得た熱により蒸発する。換言すると、蒸発熱交換器２２の周辺領域である断熱容器４１の内部の空気は、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。
【００２３】
液体配管２３は、凝縮熱交換器２１と蒸発熱交換器２２とを繋ぐ管路である。この液体配管２３は、凝縮熱交換器２１で凝縮した冷媒を蒸発熱交換器２２まで移動させるためのものである。
【００２４】
気体配管２４は、上記液体配管２３とは別個に、凝縮熱交換器２１と蒸発熱交換器２２とを繋ぐ管路である。この気体配管２４は、蒸発熱交換器２２で蒸発した冷媒を凝縮熱交換器２１まで移動させるためのものである。
【００２５】
液体配管２３と気体配管２４との配置関係は、気体配管２４が液体配管２３の上方に位置している。これは、気体配管２４を通過する冷媒の密度が液体配管２３を通過する冷媒の密度よりも小さいためである。
【００２６】
上記冷却ユニット２０では、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱を次のようにして蒸発熱交換器２２まで移送して、断熱容器４１の内部の空気を冷却する。低温部１１に熱的に接続している凝縮熱交換器２１において急激に冷却されて凝縮された冷媒が、その重力により液体配管２３を通じて蒸発熱交換器２２まで移動する。この蒸発熱交換器２２において、冷媒は、該蒸発熱交換器２２を収容する断熱容器４１の内部空気の熱により蒸発する。つまり、断熱容器４１の内部の空気は、熱が奪われることになり、これにより断熱容器４１の内部の空気は冷却される。ところで、蒸発熱交換器２２において蒸発した冷媒は、気体配管２４を通じて凝縮熱交換器２１まで移動し、該凝縮熱交換器２１で再び凝縮されて液体配管２３を通じて蒸発熱交換器２２に移動してサイクルを繰り返すことになる。
【００２７】
放熱ユニット３０は、本体キャビネット１の機械室１ａの内部に配設してある。この放熱ユニット３０は、スターリング冷凍機１０の高温部１２で発生した高温排熱を自動販売機の外部に放出するためのものであり、熱輸送手段であるヒートパイプと、庫外送風ファンファン３５とを有している。
【００２８】
ヒートパイプは、その内部に冷媒を封入してあり、放熱熱交換器３１、空気熱交換器３２、第１輸送ライン３３および第２輸送ライン３４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る場合について説明する。
【００２９】
放熱熱交換器３１は、スターリング冷凍機１０の高温部１２に熱的に接続してあり、より詳細には、高温部１２の周面を覆う態様で配設してある。この放熱熱交換器３１では、高温部１２から得た高温排熱、すなわち高温部１２から発生した高温排熱を冷媒に受熱させるものである。
【００３０】
空気熱交換器３２は、スターリング冷凍機１０（放熱熱交換器３１）から所定の距離だけ離隔した位置で、かつ放熱熱交換器３１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３２は、内部の冷媒に放熱させるものである。この空気熱交換器３２では、詳細は後述するが、冷媒は、放熱熱交換器３１で受熱した高温排熱を周囲空気へ放熱する結果、周囲空気は加熱される。
【００３１】
第１輸送ライン３３は、放熱熱交換器３１と空気熱交換器３２とを繋ぐ管路である。この第１輸送ライン３３は、放熱熱交換器３１で高温排熱を受熱した冷媒を空気熱交換器３２に移動させるためのものである。
【００３２】
第２輸送ライン３４は、上記第１輸送ライン３３とは別個に、放熱熱交換器３１と空気熱交換器３２とを繋ぐ管路である。この第２輸送ライン３４は、空気熱交換器３２で放熱した冷媒を放熱熱交換器３１に移動させるためのものである。
【００３３】
第１輸送ライン３３と第２輸送ライン３４との配置関係は、第１輸送ライン３３が第２輸送ライン３４の上方に位置している。これは、第１輸送ライン３３を通過する冷媒の密度が第２輸送ライン３４を通過する冷媒の密度よりも小さいためである。
【００３４】
庫外送風ファン３５は、空気熱交換器３２の周辺領域における所定の個所に配設してある。この庫外送風ファン３５は、空気熱交換器３２で冷媒が放熱することによって加熱された空気を自動販売機の外部に放出するためのものである。
【００３５】
上記放熱ユニット３０では、スターリング冷凍機１０の高温部１２からの高温排熱を次のようにして自動販売機の外部に放出する。高温部１２に熱的に接続している放熱熱交換器３１において受熱した冷媒が、第１輸送ライン３３を通じて空気熱交換器３２まで移動し、該空気熱交換器３２で放熱する。つまり、空気熱交換器３２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３５によって自動販売機の外部に放出される。従って、スターリング冷凍機１０の高温部１２にて発生した高温排熱は、放熱ユニット３０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３２で放熱した冷媒は、第２輸送ライン３４を通じて放熱熱交換器３１まで移動し、該放熱熱交換器３１で再び受熱して第１輸送ライン３３を通じて空気熱交換器３２に移動してサイクルを繰り返すことになる。
【００３６】
循環ユニット４０は、上記断熱容器４１、送気切換シャッタ４２および吸気切換シャッタ４３を備えて構成してある。
【００３７】
断熱容器４１は、機械室１ａの背面側に配設してある。この断熱容器４１は、送気管路４１ａおよび吸気管路４１ｂを有している。
【００３８】
送気管路４１ａは、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれと断熱構造を保持する態様で設けてある。より詳細に説明すると、送気管路４１ａは、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの底面上に配設されたファンルーム４４にガス送気口４５を通じて連通している。ここに、ファンルーム４４は、庫内送風ファンＦを内蔵するものである。庫内送風ファンＦは、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃ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４４は、ヒータルーム４６と吹出口４７を通じて連通している。ヒータルーム４６は、加熱用のヒータＨを内蔵するものであり、背面ダクト９と吸入口４８を通じて連通している。
【００３９】
吸気管路４１ｂは、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに配設された背面ダクト９と断熱構造を保持する態様で設けてある。より詳細に説明すると、吸気管路４１ｂは、各背面ダクト９にガス吸気口４９を通じて連通している。
【００４０】
送気切換シャッタ４２は、ガス送気口４５および吹出口４７を開閉するものである。具体的には、ガス送気口４５を開成する場合には、吹出口４７を閉成する一方、吹出口４７を開成する場合には、ガス送気口４５を閉成するものである。
【００４１】
吸気切換シャッタ４３は、ガス吸気口４９および吸入口４８を開閉するものである。具体的には、ガス吸気口４９を開成する場合には、吸入口４８を閉成する一方、吸入口４８を開成する場合には、ガス吸気口４９を閉成するものである。
【００４２】
そのような送気切換シャッタ４２および吸気切換シャッタ４３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４２がガス送気口４５を開成する場合には、吸気切換シャッタ４３がガス吸気口４９を開成し、送気切換シャッタ４２が吹出口４７を開成する場合には、吸気切換シャッタ４３が吸入口４８を開成するようになっている。
【００４３】
蒸発皿５０は、本体キャビネット１の機械室１ａにおいて、一部が断熱容器４１の下方に位置する態様でスターリング冷凍機１０の下方に配置してある。この蒸発皿５０は、機内で生じたドレン水、すなわち商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の商品を冷却する結果生じた結露水や、断熱容器４１で生じた結露水等のドレン水を貯留するためのものである。ここに、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の商品を冷却する結果生じた結露水は、断熱容器４１を通じて蒸発皿５０に導かれることになる。
【００４４】
蒸発シート５１は、長尺状のシート体であり、スターリング冷凍機１０の筐体表面１３の一部を覆う態様で接触し、両端部が蒸発皿５０の内部に位置している。つまり、蒸発シート５１は、両端部が蒸発皿５０にドレン水が貯留する場合には該ドレン水に浸漬され、かつスターリング冷凍機１０の筐体表面１３の一部に接触している。ここで、スターリング冷凍機１０の筐体表面１３は、スターリング冷凍機１０の低温部１１および高温部１２を除く部分の表面であり、より詳細には、図３に示すように、高温部１２から右方側に至る部分の表面であり、モータ等が内蔵されている部分の表面である。
【００４５】
上記蒸発シート５１は、例えばフェルト、ポリエチレン（ＰＥ）焼結体、ポリウレタンフォーム、紙等の内部に中空構造を有し、水分が付着すると毛細管力を利用して該水分を吸引するものである。
【００４６】
以上のような構成を有する自動販売機は、次のようにして各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を所望の温度状態に冷却する。ここでは、すべての商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を冷却する場合について説明するものとし、その前提として、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部において送気切換シャッタ４２がガス送気口４５を開成し、かつ吸気切換シャッタ４３がガス吸気口４９を開成しているものとして説明する。また、予め各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの庫内送風ファンＦが駆動しているものとする。
【００４７】
庫内送風ファンＦが駆動することにより、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気は、背面ダクト９、断熱容器４１（吸気管路４１ｂおよび送気管路４１ａ）および商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部を循環する。より詳細には、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気は、背面ダクト９に進入し、開成状態にあるガス吸気口４９を通じて断熱容器４１の内部に至り、該断熱容器４１で合流することになる。
【００４８】
断熱容器４１の内部に至った空気は、該断熱容器４１の内部を通過中に蒸発熱交換器２２により冷却される。冷却された空気は、分流した後に開成状態のガス送気口４５を通じて各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部を、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を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ことになる。
【００４９】
商品との間で熱交換器が行われた空気は、再び背面ダクト９に進入して、開成状態のガス吸気口４９を通じて断熱容器４１に至る。そして、該断熱容器４１で再び冷却されて上記循環を繰り返す結果、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を所望の温度状態に冷却する。
【００５０】
そして、上記自動販売機では、そのような運転状況において、機内で生じたドレン水、すなわち商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の商品を冷却する結果生じた結露水や、断熱容器４１で生じた結露水等のドレン水は、蒸発皿５０に導かれて該蒸発皿５０に貯留することになる。このように蒸発皿５０にドレン水が導かれて貯留すると、ドレン水は両端部が蒸発皿５０の内部に位置する蒸発シート５１に毛細管力により吸引される。蒸発シート５１に吸引されたドレン水は、スターリング冷凍機１０の筐体表面１３に接触する領域まで移送されると、該筐体表面１３の熱（モータの熱やヘリウムガスの熱）により蒸発する。このようにドレン水が蒸発すると、その気化熱によりスターリング冷凍機１０の筐体表面１３は冷却される。つまり、ドレン水の蒸発によりモータの熱やヘリウムの熱が吸収される。これにより、該筐体表面１３を通じてモータの熱やヘリウムガスの熱が高温部１２に伝達されにくくなり、結果として、高温部１２の表面の温度が必要以上に高くなってしまう虞れがない。
【００５１】
従って、上記自動販売機によれば、スターリング冷凍機１０の筐体表面１３を冷却することにより、高温部１２の表面の温度を必要以上に高くなってしまうことを抑制するので、放熱ユニット３０を通じて高温部１２で発生した高温排熱を外部に放出するための動力が必要最小限の大きさにすることができ、スターリング冷凍機１０の冷却効率を向上させることができる。
【００５２】
また、上記自動販売機によれば、スターリング冷凍機１０の筐体表面１３の熱を利用してドレン水を蒸発させるので、ドレン水を有効に蒸発させて処理することができ、ドレン水の処理能力の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る自動販売機は、スターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して、機内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】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態における自動販売機の正面から見た場合の内部構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における自動販売機の要部を示す断面側面図である。
【図３】図１および図２におけるスターリング冷凍機とその周辺構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０      スターリング冷凍機
１１      低温部
１２      高温部
１３      筐体表面
２０      冷却ユニット
３０      放熱ユニット
４０      循環ユニット
５０      蒸発皿
５１      蒸発シート
【図１】
2008032371.tif 000003
【図２】
2008032371.tif 000004
【図３】
2008032371.tif 000005