(57)【要約】【目的】消費電力を低減することができ、かつ飲料の調製に適した所定の温度の温水を確保することができる冷媒回路、およびこれを備えた飲料供給装置を提供することを目的とする。【構成】冷媒循環経路Ｌに、第１圧縮機５１ａで圧縮させた高温高圧の冷媒を放熱させて第２圧縮機５１ｂに供給させる中間熱交換器５８を備えた第１冷媒経路Ｌ１と、第１圧縮機５１ａで圧縮させた高温高圧の冷媒を第２圧縮機５１ｂに直接供給させる第２冷媒経路Ｌ２と、を設け、第１冷媒経路Ｌ１の冷媒の通流および停止をさせる電磁弁６２と、第２冷媒経路Ｌ２の冷媒の通流および停止をさせる電磁弁６３と、を備え、温水用熱交換器５２で湯を作る際には、電磁弁６２を閉成状態にする一方、電磁弁６３を開成状態にして、第１圧縮機５１ａで圧縮させた冷媒を第２圧縮機５１ｂに直接供給させて圧縮させた高温高圧の冷媒を温水用熱交換器５２に供給させるようにする。【選択図】        図１
2008076005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮させて高温高圧にさせる圧縮機と、前記圧縮機で圧縮させた高温高圧の冷媒と水とを熱交換させて湯を作る温水用熱交換器と、前記温水用熱交換器から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒を断熱膨張させる膨張機構と、前記膨張機構から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器とを接続した冷媒循環経路を形成した冷媒回路の、
前記圧縮機を、１回目の冷媒圧縮をさせる第１圧縮機と、２回目の冷媒圧縮をさせる第２圧縮機と、を有し、冷媒を２回に分けて圧縮させる２段式圧縮機とし、
前記冷媒循環経路には、前記第１圧縮機で圧縮させた高温高圧の冷媒を放熱させて前記第２圧縮機に供給させる中間熱交換器を備えた第１冷媒経路と、前記第１圧縮機で圧縮させた高温高圧の冷媒を前記第２圧縮機に直接供給させる第２冷媒経路と、を設け、
前記第１冷媒経路の冷媒の通流および停止をさせる第１開閉弁と、前記第２冷媒経路の冷媒の通流および停止をさせる第２開閉弁と、を備えたことを特徴とする冷媒回路。
【請求項２】
前記温水用熱交換器で湯を作る際には、前記第１開閉弁を閉成状態にする一方、前記第２開閉弁を開成状態にして、前記第１圧縮機で圧縮させた冷媒を前記第２圧縮機に直接供給させて圧縮させた高温高圧の冷媒を前記温水用熱交換器に供給させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷媒回路。
【請求項３】
前記温水用熱交換器では、前記冷媒を、熱交換させる水の移動方向と逆の移動方向としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷媒回路。
【請求項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乃至請求項３の何れかに記載の冷媒回路。
【請求項５】
上記請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷媒回路を備えて成ることを特徴とする飲料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカップなどの飲料容器に飲料を注入して提供する飲料供給装置（カップ式自動販売機）において、圧縮機からの冷媒を利用して湯、冷水、氷が作れるようにした冷媒回路およびこれを備えた飲料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から原料と湯から抽出したコーヒー飲料やシロップを希釈して氷を投入したシロップ飲料を販売するカップ式自動販売機が知られている。該カップ式自動販売機では、購入客が貨幣を投入し、例えば、コーヒー飲料の選択ボタンを押すと、貯蔵しているコーヒー豆をミルで挽いた挽き豆に温水タンクで貯留している高温の湯を供給して抽出したコーヒー飲料をカップ供給装置から供給されたカップに注入して販売口から購入客に販売する。また、購入客がメロン飲料の選択ボタンを押すと、冷却水槽で冷やされているメロンシロップと炭酸水がカップに注入され、さらに製氷機に貯蔵している氷が投入されてメロン飲料となり、販売口から購入客に販売される。このように、カップ式自動販売機にはコーヒー飲料などのホット飲料を調製する湯を高温（例えば、９３〜９７℃）に加熱して貯留している温水タンクや、メロン飲料などのアイス飲料を調製するためのシロップや炭酸水を冷やす冷却水槽と、氷を製造する製氷機と、その冷却水槽と製氷機を冷却する冷媒回路を備えている。
【０００３】
図５はカップ式自動販売機（飲料供給装置）を示す概念図である。カップ式自動販売機１は、カップ供給装置（図示せず）から供給されてベンドステージＳに載置した飲料容器であるカップＣに、その機内で調製したホット飲料またはコールド飲料を注入して提供する装置であり、水リザーバ１０、冷却水槽１５、製氷機３０、温水タンク３４、ミキシングボウル４０、４１、コーヒーブリュア４２、原料容器４５、ミル４６などを備えている。
【０００４】
希釈液供給部２は、冷水、炭酸水などの希釈液をカップＣに注入するためのものであり、水リザーバ１０、水ポンプ１１、給水弁１２を有している。給水弁１２を開成すると水道水は水リザーバ１０に貯えられ、水ポンプ１１を駆動することによって圧送された水は冷水回路１３または温水回路３３に供給される。冷水回路１３に供給された水は、冷却水槽１５に貯留する冷却水１５ａに浸漬した水冷却コイル１６を経由することにより冷却される。図には明示しないが冷却水１５ａにはコイル状の蒸発管（蒸発器）が浸漬してあり、蒸発管に冷媒を循環させることにより冷媒が蒸発する際の蒸発熱により蒸発管の周囲に着氷したアイスバンク（氷魂）の蓄熱量を利用した熱交換により冷却水１５ａを略０℃に保つようにしている。水冷却コイル１６には給水弁１７と冷水管路１８とが接続してある。また、給水弁１７には、カップＣに炭酸水を供給するカーボネータ１９が接続してあり、水ポンプ１１を駆動して給水弁１７を開成するとカーボネータ１９に冷水が供給される。冷水管路１８には、冷水弁２０を介して冷水注出ノズル２１が接続してあり、コールド飲料注出時（販売時）には水ポンプ１１を駆動して冷水弁２０を開成すると、冷水注出ノズル２１からカップＣに冷水を注入する。
【０００５】
カーボネータ１９は、冷却水槽１５に貯留する冷却水１５ａに浸漬してあり、炭酸ガスボンベ２２から炭酸ガスが供給され、この炭酸ガスが冷水に溶解して、冷水は炭酸水となる。カーボネータ１９には、炭酸水弁２３を介して炭酸水注出ノズル２４が接続してあり、炭酸水弁２３を開成すると、炭酸ガスボンベ２２から供給される炭酸ガスの圧力でカーボネータ１９から押し出された炭酸水がカップＣに注入される。また、冷却水槽１５に貯留する冷却水１５ａには、複数のシロップ冷却コイル２５が浸漬してあり、シロップ飲料の原液となる各種のシロップがそれぞれ貯蔵してある複数のシロップコンテナ２６がシロップ売切装置２７を介して接続してある。各シロップコンテナ２６には、それぞれ、炭酸ガスボンベ２２から炭酸ガスが供給され、シロップ冷却コイル２５にはシロップ弁２８を介してシロップ注出ノズル２９が接続されている。そして、シロップ弁２８を開成すると、シロップコンテナ２６に貯蔵してあるシロップが炭酸ガスボンベ２２から供給される炭酸ガスの圧力で押し出され、シロップ売切装置２７からシロップ冷却コイル２５を通流したシロップは冷却されて、シロップ注出ノズル２９からカップＣに注入される。
【０００６】
製氷機３０は、水リザーバ１０に製氷用水導入配管３０ａを介して接続してあり、製氷用水導入配管３０ａを通じて水リザーバ１０から供給された水を用いて氷を製造し、当該氷をストッカに貯蔵する。図には明示しないが製氷機３０は、製氷部としての円筒状のパイプの外周面に蒸発管（蒸発器）を螺旋状に巻回させてあり、蒸発管に冷媒を循環させることにより供給された水をその内壁面に着氷させる。パイプの内部にはスクリュ形状のオーガが配設してあり、モータによって回転駆動したオーガでパイプの内壁面に着氷させた氷を切削しつつ上方に押し上げる。パイプの上部には、固定刃が設けてあり、この固定刃によってオーガで押し上げられた氷を圧縮してチップ状の氷にする。また、パイプの上方には、製造したチップ状の氷を貯蔵するストッカが設けてある。そして、製氷機３０によって製造された氷は、アイス飲料を販売するときにアイスダクト３０ｂを通じてカップＣに必要量が投入される。
【０００７】
水ポンプ１１を駆動すると同時に給水弁３２を開成して温水回路３３に供給された水は、温水タンク３４に貯えられ、温水タンク３４内でヒータ（図示せず）により加熱されて高温（例えば、９３〜９７℃）の湯になる。温水タンク３４には、複数の湯弁３５が配設してある。各湯弁３５は、湯管路３６によってミキシングボール４０、４１またはコーヒーブリュア４２に接続してあり、湯弁３５を開成すると湯管路３６を通った湯がミキシングボール４０、４１またはコーヒーブリュア４２に供給される。ミキシングボール４０は、原料容器４３から供給された原料と温水タンク３４から供給された湯を攪拌してホット飲料を調製してホット飲料注出ノズル４４からカップＣに注入する。コーヒーブリュア４２は、コーヒー豆を収容している原料容器４５から供給されたコーヒー豆をミル４６で挽いた挽き豆（原料）に温水タンク３４から供給された湯を注いで混合、攪拌してコーヒー飲料を抽出する。コーヒー飲料の抽出滓は滓バケツ４９に廃棄される。また、コーヒーブリュア４２には、ミキシングボール４１が接続してあり、砂糖、クリームなどを収容している原料容器４７から供給された原料とコーヒー飲料を攪拌してコーヒー飲料注出ノズル４８からカップＣに注入する。
【０００８】
このようなカップ式自動販売機で湯、冷水、氷を作るようにした冷媒回路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と給湯用の水とを熱交換させて湯を作る温水用熱交換器と、冷媒と製氷用の水と熱交換させて氷を作る製氷用熱交換器と、冷媒と冷水用の水とを熱交換させて冷水を作る冷水用熱交換器と、冷水用熱交換器に接続された冷水側膨張弁と、製氷用熱交換器に接続された製氷側膨張弁と、湯を作る際には、圧縮機からの高温高圧の冷媒を温水用熱交換器に供給するように循環させ、冷水を作る際には、冷水側膨張弁からの冷媒を冷水用熱交換器に供給するように循環させ、製氷する際には、製氷側膨張弁からの冷媒を製氷側用熱交換器に供給するように循環させる循環路切換器とを有して、圧縮機からの冷媒により湯、冷水または氷を作るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
上述した冷媒回路においては、湯を作る際は圧縮機からの冷媒を温水用熱交換器に循環させて貯湯タンクに貯留されている水を加熱して所定の温度（９０℃）としているが、カップ式自動販売機などの飲料供給装置で飲料を調製するのに適した温度（例えば、９３〜９７℃）に加熱することが困難である。
そこで、外部から水を取り込む取水手段と、熱交換器を有し、取水手段により取り込まれた水を熱交換器を通る際に熱交換により所定の保温温度以上の温水に温める熱交換手段と、この温水を貯留する第１温水タンクと、この第１温水タンクから温水流路を介して搬送された温水を貯留する第２温水タンクと、この第２温水タンク内の温水を所定の保温温度よりも高い所定の供給温度に保持するように加熱するヒータと、を備え、取水手段により外部から取り込まれた水が熱交換手段で熱交換されることにより所定の保温温度以上の温水となり第１温水タンクに貯留される。そして、この第１温水タンク内の温水が温水流路を介して搬送されて第２温水タンクに貯留される。この第２温水タンク内の温水はヒータで加熱されることにより、上記保温温度よりも高い供給温度（例えば、９５〜９８℃）に保持される。そして、温水供給時に、第２温水タンクから所定量の温水が供給される（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−８１７７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、水を加熱して高温の温水とする際に通電させるヒータの加熱効率はＣＯＰ値１と低いため、消費電力を低減することを困難にしている。
本発明は、上記実情に鑑みて、消費電力を低減することができ、かつ飲料の調製に適した所定の温度の温水を確保することができる冷媒回路、およびこれを備えた飲料供給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に係る冷媒回路は、冷媒を圧縮させて高温高圧にさせる圧縮機と、前記圧縮機で圧縮させた高温高圧の冷媒と水とを熱交換させて湯を作る温水用熱交換器と、前記温水用熱交換器から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒を断熱膨張させる膨張機構と、前記膨張機構から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器とを接続した冷媒循環経路を形成した冷媒回路の、
前記圧縮機を、１回目の冷媒圧縮をさせる第１圧縮機と、２回目の冷媒圧縮をさせる第２圧縮機と、を有し、冷媒を２回に分けて圧縮させる２段式圧縮機とし、
前記冷媒循環経路には、前記第１圧縮機で圧縮させた高温高圧の冷媒を放熱させて前記第２圧縮機に供給させる中間熱交換器を備えた第１冷媒経路と、前記第１圧縮機で圧縮させた高温高圧の冷媒を前記第２圧縮機に直接供給させる第２冷媒経路と、を設け、
前記第１冷媒経路の冷媒の通流および停止をさせる第１開閉弁と、前記第２冷媒経路の冷媒の通流および停止をさせる第２開閉弁と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る冷媒回路は、上記請求項１において、前記温水用熱交換器で湯を作る際には、前記第１開閉弁を閉成状態にする一方、前記第２開閉弁を開成状態にして、前記第１圧縮機で圧縮させた冷媒を前記第２圧縮機に直接供給させて圧縮させた高温高圧の冷媒を前記温水用熱交換器に供給させるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る冷媒回路は、上記請求項１または請求項２において、前記温水用熱交換器では、前記冷媒を、熱交換させる水の移動方向と逆の移動方向としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る冷媒回路は、上記請求項１乃至請求項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。
また、本発明の請求項５に係る飲料供給装置は、上記請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷媒回路を備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、冷媒回路の冷媒循環経路を切り替えることができるので、冷却水槽の冷却水を冷却する時や製氷機で氷を製造するときは冷媒圧縮動作負荷を軽減して圧縮機を駆動することにより冷却効率を改善することができ、さらに、このとき発生する冷媒の廃熱を利用して温水を加熱することにより消費電力を低減することができるようになる。また、温水タンクの温水を加熱する時は冷却水槽の冷却水の冷却や製氷機での製氷動作と同時に冷媒温度を高めて温水と熱交換して高温水（湯）にできるので、ヒータを使用して加熱する時に比べてＣＯＰ値を高くすることができるので消費電力を低減することが可能になる。
【００１５】
また、請求項２の発明によれば、温水用熱交換器に高温の冷媒を供給して温水と熱交換させることができるので、飲料の調製に適した高温の温水（湯）をつくることが可能になる。
また、請求項３の発明によれば、冷媒との熱交換で温められた温水を温水用熱交換器から流出する直前で流入してきた高温の冷媒との熱交換で加熱して飲料の調製に適した高温の温水（湯）とすることが可能になる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、冷媒として二酸化炭素を用いることにより、環境負荷が小さく、安全である。
請求項５の発明によれば、このような冷媒回路を用いて飲料供給装置を構成したのでランニングコストなどを含むコストダウンが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒回路、およびこれを備えた飲料供給装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、従来と同一構成に関しては同一符号を用いる。
図１は本発明に係る冷媒回路、およびこれを備えた飲料供給装置の実施の形態を示す概念図である。飲料供給装置１（あるいはカップ式自動販売機）における冷却水槽１５に貯留する冷却水１５ａの冷却、製氷機３０の氷の製造、および温水タンク７０に貯留する温水の加熱には、冷媒回路５０が適用してある。冷媒回路５０は、圧縮機５１、温水用熱交換器５２、ガスクーラ（放熱器）５３、内部熱交換器５４、電子膨張弁（膨張機構）５５、および蒸発器５６、５７、並びにこれらを接続する冷媒循環経路Ｌにより構成され、冷媒を循環させるものである。ここで、冷媒としては、不燃性、安全性、不腐食性を有し、更にオゾン層への影響が少ない二酸化炭素を用いている。
【００１８】
圧縮機５１は、内部熱交換器５４からの冷媒（二酸化炭素）を圧縮して高温高圧の状態にするものである。この圧縮機５１は、２回に分けて冷媒圧縮を行う２段式圧縮機であり、１回目の冷媒圧縮を行う第１圧縮機５１ａと、２回目の冷媒圧縮を行う第２圧縮機５１ｂとを有し、これらの間に中間熱交換器５８を設けてある。中間熱交換器５８は、第１圧縮機５１ａによる１回目の冷媒圧縮により圧縮された冷媒を冷却、すなわち放熱させて該冷媒を第２圧縮機５１ｂに送るものである。このように、冷媒を２回に分けて圧縮を行う２段式圧縮機の第１圧縮機５１ａと第２圧縮機５１ｂとの間に冷媒を冷却する中間熱交換器５８を設けて冷媒圧縮を行うと、第２圧縮機５１ｂの負荷を低減して効率の向上を図れるので、消費電力を低減して冷媒を所望の高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。圧縮機５１には、圧縮機５１を運転するための電源の周波数を変換するインバータ５１ｃが接続してあり、飲料供給装置１の熱負荷に見合った適切な電源周波数で圧縮機５１を運転する。この圧縮機５１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機などがある。
【００１９】
冷媒循環経路Ｌには、第１圧縮機５１ａで圧縮させた高温高圧の冷媒を放熱させて第２圧縮機５１ｂに供給させる中間熱交換器５８を備えた第１冷媒経路Ｌ１と、第１圧縮機５１ａで圧縮させた高温高圧の冷媒を第２圧縮機５１ｂに直接供給させる第２冷媒経路Ｌ２とを設け、第１冷媒経路Ｌ１には弁を開閉して冷媒の通流および停止をさせる電磁弁（第１開閉弁）６２を備え、第２冷媒経路Ｌ２には弁を開閉して冷媒の通流および停止をさせる電磁弁（第２開閉弁）６３を備えている。そして、冷却水の冷却能力や製氷能力を強く要求される場合には、電磁弁６２を開成状態にする一方、電磁弁６３を閉成状態にして圧縮機５１を運転すると、第１圧縮機５１ａで圧縮された温度６０℃〜７０℃、圧力３〜５ＭＰａの冷媒は中間熱交換器５８に送られてここで放熱されて温度４０〜５０℃、圧力３〜５ＭＰａの冷媒となって第２圧縮機５１ｂへ供給されるので第２圧縮機５１ｂの負荷が軽減され、第２圧縮機５１ｂによる２回目の圧縮動作により圧縮された冷媒は温度７０〜８０℃、圧力８〜９ＭＰａとなり、温水用熱交換器５２へ供給される。このように、第１圧縮機５１ａで圧縮された冷媒を中間熱交換器５８で放熱させて第２圧縮機５１ｂで圧縮すると、第２圧縮機５１ｂの冷媒圧縮動作の負荷が軽減され、冷却効率が改善される。さらに冷却水冷却時や製氷時に発生する冷媒の廃熱を利用して低温の温水を温水用熱交換器５２で加熱することができるので消費電力を低減することができる。また、温水タンク７０に貯留している温水の加熱能力を強く要求される場合には、電磁弁６２を閉成状態にする一方、電磁弁６３を開成状態にして圧縮機５１を運転すると、第１圧縮機５１ａで圧縮された温度６０〜７０℃、圧力３〜５ＭＰａの冷媒が中間熱交換器５８で放熱されることなく第２圧縮機５１ｂへ直接供給されて圧縮されると、第２圧縮機５１ｂによる２回目の圧縮動作により圧縮された冷媒は温度１１０〜１２０℃、圧力１０〜１２ＭＰａの高温高圧の状態になる。
【００２０】
温水用熱交換器５２は、第１圧縮機５１ａで圧縮された冷媒を第２圧縮機５１ｂに直接送って２回目の圧縮をして１１０〜１２０℃の高温になった冷媒を温水タンク７０から送出された３０〜６０℃の低温の温水と熱交換させて約９５℃の高温の温水を作るもので、その内部には、第２圧縮機５１ｂで圧縮された高温高圧の冷媒が通流する冷媒管路５２ａと、給湯用の水が通流する温水管路５２ｂとが、互いに熱交換可能な態様で配設してあり、冷媒管路５２ａを通流する冷媒の移動方向と逆の移動方向となるように温水管路５２ｂを通流する温水の移動方向を定めている。温水タンク７０から送出されて温水管路５２ｂに流入した３０〜６０℃の低温の温水は高温の冷媒と熱交換して約９５℃の高温の温水となるが、１１０〜１２０℃の高温の冷媒は温水と熱交換して冷媒管路５２ａから流出するときには５０〜６０℃の温度に下がるが、互いに熱交換可能な態様で配設してある冷媒管路５２ａを通流する冷媒の移動方向と温水管路５２ｂを通流する温水の移動方向とを逆の移動方向とすることにより、冷媒との熱交換で温められた温水を温水管路５２ｂから流出する直前で冷媒管路５２ａに流入してきた１１０〜１２０℃の高温の冷媒と熱交換して加熱することが可能となるので、温水管路５２ｂから流出する温水を効率よく約９５℃の高温の温水とすることができる。
【００２１】
温水タンク７０は、タンク本体７１の内部に仕切り板７２、湯温センサ７３、ヒータ７４を備えている。そして、給水弁１２を開成して水リザーバ１０に貯えられた水道水は、水ポンプ１１を駆動すると同時に給水弁３２を開成すると温水回路３３を通流して温水タンク７０の底部から仕切り板７２の下部に供給され、湯量センサ（図示せず）が満水信号を出力すると水ポンプ１１を停止するとともに給水弁３２を閉成して給水を停止する。供給された水道水は仕切り板７２の下部に貯留されて３０〜６０℃の比較的低温の温水となり、仕切り板７２の上部に貯留されている約９５℃の高温の温水とは区分された状態で貯留される。このように温水タンク７０に仕切り板７２を備えると、水道水の流入による流動や水の密度の温度依存による対流を抑制するとともに、熱伝導を遮断することができるので、仕切り板７２上部の高温域に貯留している高温の温水の温度低下を防止することができる。
【００２２】
温水用熱交換器５２の冷媒管路５２ａを通流する冷媒と熱交換可能な態様で配設されている温水管路５２ｂ入口側（図中上側）に連通する温水経路７６は温水ポンプ７５を介して温水タンク７０の底部に接続され、温水管路５２ｂ出口側（図中下側）に連通する温水経路７７には通流する温水の湯温を測定して湯温信号を出力する湯温センサ７８が設けられ、温水経路７７の流出口の一方は電磁弁７９を介して仕切り板７２下部の低温域に接続され、他方は電磁弁８０を介して高温水７０ａの上部空間にその流出口が配設される。温水ポンプ７５の駆動により温水タンク７０から温水用熱交換器５２に送出された３０〜６０℃の低温水が温水管路５２ｂを通流する際に冷媒管路５２ａを通流する１１０〜１２０℃の冷媒と熱交換されて約９５℃の高温水となって温水経路７７を通流してくると、湯温センサ７８が出力する温度信号に基づいて制御手段（図示せず）が電磁弁７９を閉成して電磁弁８０を開成すると温水タンク７０の仕切り板７２上部の高温域に流出して貯留される。温水経路７６、７７は例えば断熱材で周囲を覆うなどして断熱され、加熱された高温の温水の温度低下を最小限に抑えるようにしている。そして湯弁３５が開成されると高温域の温水が調理部（図示せず）に供給されて飲料が調製される。
【００２３】
また、冷却水槽１５に貯留している冷却水１５ａを冷却する場合や製氷機３０を冷却して氷を製造する場合などには、冷媒管路５２ａに供給される冷媒の温度は７０〜８０℃となるので、冷媒と熱交換して温水管路５２ｂから流出する温水は６０〜７０℃の温度となり、湯温センサ７８が出力する温度信号に基づいて制御手段が電磁弁７９を開成して電磁弁８０を閉成すると温水タンク７０の仕切り板７２下部の低温域に送出されて、高温域の温水の温度低下を防止することができる。また、湯温センサ７３は温水タンク７０に貯留されている湯温の検出信号を制御手段（図示せず）に出力し、湯温が所定の下限温度（例えば９３℃）を下回ると制御手段はヒータ７４に通電して所定の上限温度（例えば９７℃）まで加熱するようにしている。
【００２４】
ガスクーラ５３は、温水用熱交換器５２から供給された冷媒を放熱させるものであり、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものがある。
内部熱交換器５４は、ガスクーラ５３から供給された高温高圧の冷媒と、蒸発器５６、５７から環流する低温低圧の冷媒とを熱交換させるものであり、その内部には、ガスクーラ５３で放熱させた冷媒が移動する冷媒管路５４ａと、蒸発器５６、５７で蒸発させた冷媒が移動する冷媒管路５４ｂとが、互いに熱交換可能な態様で配設してある。
【００２５】
電子膨張弁５５は、内部熱交換器５４で熱交換させた冷媒を断熱膨張させ、該冷媒を減圧して低温低圧の状態に調整するもので、蒸発温度センサ９１ａ、水温センサ９１ｂ、庫内温度センサ９１ｃから出力される検出信号に基づいて膨張機構制御部９１が予めメモリ（図示せず）に格納しているプログラムやデータに従って、電子膨張弁５５の弁開閉量を可変制御する。
【００２６】
蒸発器５６、５７は、電子膨張弁５５で低温低圧の状態に断熱膨張させた冷媒を蒸発させるものであり、冷却水槽１５および製氷機３０のそれぞれの冷熱源として配設してある。冷却水槽１５に貯留している冷却水１５ａ中には蒸発管をコイル状にした蒸発器５６を配設してある。製氷機３０では、円筒状のパイプ（図示せず）の外周面に蒸発管を螺旋状に巻回することにより蒸発器５７を配設してある。これら蒸発器５６、５７は、電子膨張弁５５から２方に分岐したそれぞれの経路に接続してある。分岐したそれぞれの経路において、蒸発器５６の上流側には電磁弁５９が設けてあり、蒸発器５７の上流側には電磁弁６０が設けてある。そして、電磁弁５９を開成させることで、蒸発器５６に電子膨張弁５５で断熱膨張させた冷媒が送出され、電磁弁６０を開成させることで、蒸発器５７に電子膨張弁５５で断熱膨張させた冷媒が送出される。また、蒸発器５６、５７の下流側の経路は、互いに集合して内部熱交換器５４を介して第１圧縮機５１ａに接続してある。
【００２７】
なお、製氷機３０の蒸発器５７と電磁弁６０との間の経路、および蒸発器５７の下流側で集合する手前の経路には、継手手段であるセルフシールカップリング６１、６１が設けてある。そして、メンテナンス時には、セルフシールカップリング６１、６１を外すことにより製氷機３０が冷媒循環経路Ｌから脱着可能になっている。
以上のような構成を有する冷媒回路５０、およびこれを備えた飲料供給装置１の基本動作について説明する。
【００２８】
まず、図２を参照して冷却水槽１５に貯留している冷却水１５ａを冷却する場合について説明する。この場合、第１冷媒経路Ｌ１の電磁弁６２と蒸発器５６の経路にある電磁弁５９を開成状態にする一方、第２冷媒経路Ｌ２の電磁弁６３と蒸発器５７の経路にある電磁弁６０を閉成状態にする。したがって、冷媒循環経路Ｌは、第１圧縮機５１ａ、中間熱交換器５８、第２圧縮機５１ｂ、温水用熱交換器５２、ガスクーラ５３、内部熱交換器５４、電子膨張弁５５および蒸発器５６を接続して、蒸発器５７に冷媒が送出されることはない。
【００２９】
この場合において、第１圧縮機５１ａで圧縮されて中間熱交換器５８で放熱された冷媒は第２圧縮機５１ｂに送出され、第２圧縮機５１ｂで８〜９ＭＰａに圧縮されて７０〜８０℃の冷媒温度になる。
第２圧縮機５１ｂで圧力８〜９ＭＰａ、温度７０〜８０℃になった冷媒は、温水用熱交換器５２の冷媒管路５２ａを通流して、温水タンク７０から送出されて温水管路５２ｂを通流している温水と熱交換を行うと５０℃〜６０℃になる。冷媒と熱交換して温水管路５２ｂから流出する温水は６０〜７０℃の温度となり、湯温センサ７８が出力する温度信号に基づいて制御手段が電磁弁７９を開成して電磁弁８０を閉成すると温水タンク７０の仕切り板７２下部の低温域に送出される。
【００３０】
温水用熱交換器５２の冷媒管路５２ａを通流して温水と熱交換して５０〜６０℃の温度に冷却された冷媒は、さらに、ガスクーラ５３で周囲温度程度まで冷却された後、内部熱交換器５４で蒸発器５６から第１圧縮機５１ａに環流する低温低圧の冷媒と熱交換することで温度差（エンタルピ差）を拡大し、冷却能力を高める。内部熱交換器５４で熱交換した冷媒は電子膨張弁５５に送出され、電子膨張弁５５によって絞られた後に膨張すると減圧されて断熱膨張して温度−１０〜−２０℃、圧力２〜３ＭＰａの低温低圧の状態になる。
【００３１】
低温低圧の状態の冷媒は、開成状態にある電磁弁５９を介して蒸発器５６に送出され、蒸発器５６の配設部位である冷却水槽１５の冷却水１５ａから熱を与えられて蒸発する。この冷媒が蒸発する際の蒸発熱により蒸発器５６の周囲に着氷したアイスバンク（氷魂）の蓄熱量を利用した熱交換により冷却水１５ａを略０℃に保つようにしている。この結果、冷却水１５ａに浸漬している水冷却コイル、カーボネータ、シロップコンテナに接続されたシロップ供給配管などが冷却され、希釈水、炭酸水、シロップが冷やされる。
【００３２】
蒸発器５６で蒸発した冷媒は、内部熱交換器５４に送出されて熱交換を行った後、圧縮機５１（第１圧縮機５１ａ）に送出され、圧縮機５１で圧縮されて上記移動を繰り返して循環することになる。
製氷機３０を冷却して氷を製造する場合、図３に示すように、蒸発器５７の経路にある電磁弁６０を開成状態にする一方、蒸発器５６の経路にある電磁弁５９を閉成状態にする。したがって、冷媒循環経路Ｌは、第１圧縮機５１ａ、中間熱交換器５８、第２圧縮機５１ｂ、温水用熱交換器５２、ガスクーラ５３、内部熱交換器５４、電子膨張弁５５および蒸発器５７を接続して、蒸発器５６に冷媒が送出されることはない。
【００３３】
この場合において、冷媒循環経路Ｌにおける冷媒は、第１圧縮機５１ａで圧縮されて中間熱交換器５８で放熱された後に第２圧縮機５１ｂに送出され、２回に分けて圧縮されて高温高圧の状態になった後、温水用熱交換器５２の冷媒管路５２ａを通流してガスクーラ５３で放熱して冷却される。そして、ガスクーラ５３で冷却された冷媒は、内部熱交換器５４を通じて電子膨張弁５５に送出され、電子膨張弁５５で減圧されて断熱膨張して低温低圧の状態になる。低温低圧の状態の冷媒は、開成状態にある電磁弁６０を介して蒸発器５７に送出される。蒸発器５７に送出された冷媒が蒸発することにより、蒸発器５７の配設部位である製氷機３０のパイプ（図示せず）は熱を奪われて冷却される。この結果、製氷機３０のパイプの内部に氷が発生し、モータ（図示せず）により駆動したオーガ（図示せず）が氷を切削することによりチップ状の氷が製造される。そして、蒸発器５７で蒸発した冷媒は、内部熱交換器５４に送出されて熱交換を行った後、圧縮機５１（第１圧縮機５１ａ）に送出され、圧縮機５１で圧縮されて上記移動を繰り返して循環することになる。
【００３４】
次に、図４を参照して、温水タンク７０の仕切り板７２下部に貯留している低温水（水）を温水用熱交換器５２に送出して高温の冷媒と熱交換して高温水（湯）とする場合を説明する。この場合、第１冷媒経路Ｌ１に備えた電磁弁６２を閉成状態にする一方、第２冷媒経路Ｌ２に備えた電磁弁６３を開成状態にして圧縮機５１を運転すると、第１圧縮機５１ａで圧縮された温度６０〜７０℃、圧力３〜５ＭＰａの冷媒が中間熱交換器５８で放熱されることなく第２圧縮機５１ｂへ直接供給されて圧縮され、第２圧縮機５１ｂによる２回目の圧縮動作により圧縮された冷媒は温度１１０〜１２０℃、圧力１０〜１２ＭＰａの高温高圧の状態になり、温水用熱交換器５２の冷媒管路５２ａに供給される。
【００３５】
温水ポンプ７５の駆動により温水タンク７０から温水用熱交換器５２に送出された３０〜６０℃の低温水は温水管路５２ｂを通流して冷媒管路５２ａを通流する１１０〜１２０℃の高温の冷媒と熱交換されると約９５℃の高温水となって温水経路７７を通流してくると、湯温センサ７８が出力する温度信号に基づいて制御手段が電磁弁７９を閉成して電磁弁８０を開成すると温水タンク７０の仕切り板７２上部の高温域に流出して貯留される。
【００３６】
温水用熱交換器５２の冷媒管路５２ａを通流して温水と熱交換して５０〜６０℃の温度に冷却された冷媒はガスクーラ５３で放熱して冷却され、内部熱交換器５４を通じて電子膨張弁５５に送出され、電子膨張弁５５で減圧されて断熱膨張して低温低圧の状態になり、開成状態にある電磁弁５９を介して蒸発器５６に送出される。蒸発器５６に送出された冷媒は冷却水槽１５の冷却水１５ａから熱を与えられて蒸発する。冷却水１５ａは冷媒が蒸発する際の蒸発熱により蒸発器５６の周囲に着氷したアイスバンク（氷魂）の蓄熱量を利用した熱交換により略０℃に保たれる。
【００３７】
蒸発器５６で蒸発した冷媒は、内部熱交換器５４に送出されて熱交換を行った後、圧縮機５１（第１圧縮機５１ａ）に送出され、圧縮機５１で圧縮されて上記移動を繰り返して循環することになる。
なお、冷媒温度を１１０〜１２０℃に高めて温水と熱交換して約９５℃の高温水とすると同時に冷媒を蒸発器５６に送出して冷却水槽１５の冷却水１５ａを冷却する実施例で説明しているが、温水を約９５℃の高温水とすると同時に冷媒を蒸発器５７に送出して製氷機３０で製氷することもできる。
【００３８】
このように、上述した飲料供給装置１の冷媒回路５０によれば、圧縮機５１を、１回目の冷媒圧縮をさせる第１圧縮機５１ａと、２回目の冷媒圧縮をさせる第２圧縮機５１ｂと、を有し、冷媒を２回に分けて圧縮させる２段式圧縮機とし、冷媒循環経路Ｌには、第１圧縮機５１ａで圧縮させた高温高圧の冷媒を放熱させて第２圧縮機５１ｂに供給させる中間熱交換器５８を備えた第１冷媒経路Ｌ１と、第１圧縮機５１ａで圧縮させた高温高圧の冷媒を第２圧縮機５１ｂに直接供給させる第２冷媒経路Ｌ２と、を設け、第１冷媒経路Ｌ１の冷媒の通流および停止をさせる電磁弁６２と、第２冷媒経路Ｌ２の冷媒の通流および停止をさせる電磁弁６３と、を備え、温水用熱交換器５２で湯を作る際には、電磁弁６２を閉成状態にする一方、電磁弁６３を開成状態にして、第１圧縮機５１ａで圧縮させた冷媒を第２圧縮機５１ｂに直接供給させて圧縮させた高温高圧の冷媒を温水用熱交換器５２に供給させるようにする。この結果、温水ポンプ７５を駆動して温水タンク７０に貯留している３０〜６０℃の低温の温水を温水用熱交換器５２に送出して１１０〜１２０℃の高温の冷媒と熱交換すると約９５℃の高温の温水とすることが可能となり、温水タンクに貯留している温水をヒータを使用して加熱する時のＣＯＰ値１に比べてＣＯＰ値１．２〜２．０とＣＯＰ値を高くすることができるので消費電力を低減することが可能になる。また、冷却水槽１５に貯留している冷却水１５ａを冷却する場合や製氷機３０を冷却して氷を製造する場合には第１圧縮機５１ａで圧縮した冷媒を中間熱交換器５８で放熱させて第２圧縮機５１ｂで圧縮することにより第２圧縮機５１ｂの冷媒圧縮動作の負荷が軽減されるので、冷却効率を改善することができ、さらに、このとき発生する冷媒の廃熱を利用して温水を加熱することにより消費電力を低減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態である冷媒回路ならびに飲料供給装置の実施の形態を示した概念図である。
【図２】図１に示した冷媒回路で冷却水槽を冷却している概念図である。
【図３】図１に示した冷媒回路で製氷機を冷却している概念図である。
【図４】図１に示した冷媒回路で温水を加熱している概念図である。
【図５】従来の飲料供給装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    飲料供給装置（カップ式自動販売機）
１５    冷却水槽
３０    製氷機
５０    冷媒回路
５１    圧縮機
５１ａ    第１圧縮機
５１ｂ    第２圧縮機
５２    温水用熱交換器
５２ａ    冷媒管路
５２ｂ    温水管路
５３    ガスクーラ（放熱器）
５４    内部熱交換器
５５    電子膨張弁（膨張機構）
５６    蒸発器
５７    蒸発器
５８    中間熱交換器
５９    電磁弁
６０    電磁弁
７０    温水タンク
７１    タンク本体
７２    仕切り板
７３    湯温センサ
７４    ヒータ
７５    温水ポンプ
７６    温水経路
７７    温水経路
７８    湯温センサ
７９    電磁弁
８０    電磁弁
Ｌ    冷媒循環経路
【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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