(57)【要約】【課題】スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる冷却装置を提供すること。【解決手段】商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に収容された商品Ｗを冷却するための冷却装置２０において、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの外部に配設されたスターリング冷凍機１０と、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１に不凍液が熱的に接続した状態で通過するよう、該不凍液を商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と外部との間で循環させる冷熱用熱交換器２１、不凍液送り配管２２、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、不凍液戻り配管２３および不凍液循環用ポンプ２６と、冷熱部１１に熱的に接続して冷却された不凍液によって、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの空気を冷却する庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを備えたものである。【選択図】      図２
2004340548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商品収容部の内部に収容した商品を冷却するための冷却装置において、
前記商品収容部の外部に配設されたスターリング冷凍機と、
前記スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続する態様で作動流体を前記商品収容部の内部と外部との間で循環させる流体循環手段と、
前記冷熱部に熱的に接続して冷却された作動流体によって、前記商品収容部の内部雰囲気を冷却する冷却手段と
を備えたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記流体循環手段は、前記商品収容部の内部と外部との間における作動流体の移動を規制するための規制手段を備え、
前記規制手段は、前記商品収容部の内部の作動流体と、前記商品収容部の外部の作動流体との圧力差が予め決められた大きさを超えた場合に、規制を解除することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記流体循環手段は、前記商品収容部の内部と外部との間における前記作動流体の移動を遮断するための遮断手段を備え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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、自動販売機の商品収容部の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、一般的な自動販売機を示した正面断面図であり、図６は、図５に示した自動販売機の側断面図である。これら図５および図６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。
【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と内扉３とが設けられており、その内部に例えば２つの断熱仕切板４ａ，４ｂ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られている。より詳細に説明すると次のようになる。外扉２は、本体キャビネット１の前面開口１ａ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。
【０００４】
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Ｗ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（搬出手段）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Ｗ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Ｗ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】
上記本体キャビネット１の内部において商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの外部となる機械室９には、冷凍機の構成機器である圧縮機５１、庫外送風ファン３７５２、凝縮器（庫外熱交換器）５３および膨張機構５４等が設けられている。商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部には、それぞれ、同冷凍機の構成機器である蒸発器（庫内熱交換器）５５、庫内送風ファンＦが設けられているとともに、該蒸発器５５の背面側に循環ダクト５６が設けられている。また、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃには、加熱用のヒータＨが設けられている。
【０００６】
そのような自動販売機では、次のようにして商品Ｗを冷却することができる。ヒータＨをオフにした後、冷凍機および庫内送風ファンＦを駆動させる。これにより、蒸発器５５に熱交換されて得られた冷気は、庫内送風ファンＦで商品搬出シュータ８の下側から吹き出され、図中の矢印のように循環することになる。つまり、冷気は、商品収納ラック６の下部にある商品Ｗを冷却した後、循環ダクト５６を経て蒸発器５５に戻ることになる。このように冷気が商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部で循環するよう冷凍機および庫内送風ファンＦを断続的に駆動させることにより、商品収納ラック６の商品Ｗの温度を販売適温（約５℃）に冷却することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３４８２８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来の自動販売機の冷凍機においては、例えばＲ４０７ｃ等のフロン系ガスが用いられていた。そのようなフロン系ガスは大気中に放出されると、オゾン層を破壊してしまう虞れがある。そのため、環境保護の観点からフロン系ガスの使用が世界的に規制される趨勢にある。
【０００９】
そのような背景において、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、低温の冷熱部と、高温の高熱部と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。
【００１０】
ところが、スターリング冷凍機は、ガスの圧縮および膨張による冷凍効果を利用するものであるため、圧縮・膨張空間の構造に制約があり、冷熱部の面積が僅かな部分に限られている。そのため、かかるスターリング冷凍機を用いて商品収容庫の内部の商品を冷却する場合に、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を各商品収容庫の内部に効率よく伝達し、商品を冷却するための手段が求められている。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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、商品収容部の内部に収容した商品を冷却するための冷却装置において、前記商品収容部の外部に配設されたスターリング冷凍機と、前記スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続する態様で作動流体を前記商品収容部の内部と外部との間で循環させる流体循環手段と、前記冷熱部に熱的に接続して冷却された作動流体によって、前記商品収容部の内部雰囲気を冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、上記の請求項１において、前記流体循環手段は、前記商品収容部の内部と外部との間における作動流体の移動を規制するための規制手段を備え、前記規制手段は、前記商品収容部の内部の作動流体と、前記商品収容部の外部の作動流体との圧力差が予め決められた大きさを超えた場合に、規制を解除することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上記の請求項１または請求項２において、前記流体循環手段は、前記商品収容部の内部と外部との間における前記作動流体の移動を遮断するための遮断手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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、説明の便宜上、自動販売機に適用される冷却装置について説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図であり、図２は、図１に示した自動販売機の側断面図である。尚、以下において、図５および図６に示した自動販売機と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。これら図１および図２において、自動販売機は、スターリング冷凍機１０と、冷却装置２０とを備えている。
【００１７】
スターリング冷凍機１０は、本体キャビネット１の機械室９に横置きに載置されており、稼動することにより冷熱を発生する冷熱部１１と、高熱を発生する高熱部１２とを有している。ここに、冷熱部１１は、円筒状の形状を有しており、該冷熱部１１の冷熱の温度は例えば零下１５℃である。また、高熱部１２は、冷熱部１１よりも大きい径を有する円筒状の形状を有しており、該高熱部１２の高熱の温度は例えば４５℃である。
【００１８】
冷却装置２０は、冷却ユニット２０ａと、放熱ユニット２０ｂとを備えて構成してある。
【００１９】
冷却ユニット２０ａは、作動流体である不凍液を用いて、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１から冷熱を取得し、その冷熱を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある商品Ｗを冷却するものである。ここに、不凍液は、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１からの冷熱では凍らないものであり、例えばエチレングリコール水溶液、塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液等の凍結温度が零下２０℃以下のもの、好ましくは零下３０℃以下のものである。
【００２０】
冷却ユニット２０ａは、冷熱用熱交換器２１と、不凍液送り配管２２と、不凍液戻り配管２３とを備えて構成してある。
【００２１】
冷熱用熱交換器２１は、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１の周縁を覆う態様で該冷熱部１１に接して配設してある。よって、冷熱用熱交換器２１の内部の不凍液は、冷熱部１１に熱的に接続している。これにより、冷熱用熱交換器２１の内部の不凍液は、冷熱部１１からの冷熱で熱交換されて冷却されることになる。
【００２２】
不凍液送り配管２２は、冷熱用熱交換器２１と、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部に配設された庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを繋ぐものである。より詳細に説明すると、不凍液送り配管２２は、冷熱用熱交換器２１で冷却された不凍液を庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃまで移動させるためのものである。この不凍液送り配管２２は、冷熱用熱交換器２１に接続され、かつ機械室９においてその幅方向に延設された第１送り配管２２１と、この第１送り配管２２１と各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを接続する態様で延設された複数の第２送り配管２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃとを備えてなるものである。
【００２３】
第１送り配管２２１には、不凍液タンク２５と、不凍液循環用ポンプ２６とが配設してある。不凍液タンク２５には、冷却された不凍液が貯留してある。不凍液循環用ポンプ２６は、詳細は後述するが、不凍液タンク２５に貯留された冷却された不凍液を、不凍液送り配管２２、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、不凍液戻り配管２３および冷熱用熱交換器２１の間で循環させるためのものである。
【００２４】
それぞれの第２送り配管２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃには、送り配管用バルブ（遮断手段）２７ａ，２７ｂ，２７ｃが配設してある。送り配管用バルブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、それぞれ開閉自在になっており、該送り配管用バルブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃが開状態の場合には、冷熱用熱交換器２１と庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとの連通状態を保持するものであり、該送り配管用バルブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃが閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。
【００２５】
上記庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、不凍液送り配管２２を通じて冷熱用熱交換器２１からの冷却された不凍液を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気（内部雰囲気）を冷却するものである。より詳細に説明すると、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、冷却された不凍液と、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気とを熱交換させて、冷気を発生させるためのものである。
【００２６】
不凍液戻り配管２３は、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、冷熱用熱交換器２１とを繋ぐものである。より詳細に説明すると、不凍液戻り配管２３は、各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃにおいて熱交換に供された不凍液を冷熱用熱交換器２１まで移動させるためのものである。この不凍液戻り配管２３は、冷熱用熱交換器２１に接続され、かつ機械室９においてその幅方向に延設された第１戻り配管２３１と、この第１戻り配管２３１と各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを接続する態様で延設された複数の第２戻り配管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃとを備えてなるものである。
【００２７】
それぞれの第２戻り配管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃには、戻り配管用バルブ（遮断手段）２８ａ，２８ｂ，２８ｃが配設してある。戻り配管用バルブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、それぞれ開閉自在になっており、該戻り配管用バルブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃが開状態の場合には、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃと冷熱用熱交換器２１との連通状態を保持するものであり、該戻り配管用バルブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃが閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。
【００２８】
一方、放熱ユニット２０ｂは、作動流体である水を用いて、スターリング冷凍機１０の高熱部１２から高熱を取得し、その高熱を自動販売機の外部に放出するためのものである。この放熱ユニット２０ｂは、高熱用熱交換器３１と、水送り配管３２と、水戻り配管３３と、庫外送風ファン３７とを備えて構成してある。
【００２９】
高熱用熱交換器３１は、スターリング冷凍機１０の高熱部１２の周縁を覆う態様で該高熱部１２に接して配設してある。よって、高熱用熱交換器３１の内部の水は、高熱部１２に熱的に接続している。これにより、高熱用熱交換器３１の内部の水は、高熱部１２からの高熱で熱交換されて加温されることになる。
【００３０】
水送り配管３２は、高熱用熱交換器３１と、機械室９に配設された庫外熱交換器３４とを繋ぐものである。より詳細に説明すると、水送り配管３２は、高熱用熱交換器３１で加温された水を庫外熱交換器３４まで移動させるためのものである。この水送り配管３２には、水タンク３５と、水循環用ポンプ３６とが配設してある。水タンク３５には、加温された水が貯留してある。水循環用ポンプ３６は、詳細は後述するが、水タンク３５に貯留された加温された水を、水送り配管３２、庫外熱交換器３４、水戻り配管３３および高熱用熱交換器３１の間で循環させるためのものである。
【００３１】
上記庫外熱交換器３４は、水送り配管３２を通じて高熱用熱交換器３１からの加温された水と、該庫外熱交換器３４の周辺の空気とを熱交換させて該空気を加温するためのものである。この庫外熱交換器３４の近傍には、庫外送風ファン３７が配設してある。庫外送風ファン３７は、庫外熱交換器３４によって加温された空気を自動販売機の外部に放出するものである。
【００３２】
水戻り配管３３は、庫外熱交換器３４と、高熱用熱交換器３１とを繋ぐものである。より詳細に説明すると、水戻り配管３３は、庫外熱交換器３４において熱交換に供された水を高熱用熱交換器３１まで移動させるためのものである。
【００３３】
以上のような構成を有する冷却装置２０は、次のようにして商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品Ｗを冷却する。ここでは、送り配管用バルブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃおよび戻り配管用バルブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、ともに開状態になっているものとして説明する。
【００３４】
冷却装置２０の冷熱用熱交換器２１では、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１に熱的に接続している不凍液が急激に冷却される。冷却された不凍液は、不凍液循環用ポンプ２６の作用により、不凍液送り配管２２、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、不凍液戻り配管２３および冷熱用熱交換器２１を循環する。より詳細に説明すると次のようになる。
【００３５】
冷却された不凍液は、不凍液送り配管２２の第１送り配管２２１を通じて不凍液タンク２５に貯留される。その後、不凍液循環用ポンプ２６の作用により、第２送り配管２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃを通じて各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃまで移動する。
【００３６】
各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃまで移動した冷却された不凍液は、該庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃで、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気と熱交換を行う。これにより、各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、冷気を発生する。各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃで発生した冷気は、庫内送風ファンＦにより商品搬出シュータ８の下側から吹き出され、図２中の矢印のように循環することになる。つまり、冷気は、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、より詳しくは、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。このように冷気が商品群を通過する態様で移動することにより、冷気と商品Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが冷却されることになる。商品Ｗとの間で熱交換が行われた後は、循環ダクト５６を経て庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃに戻ることになる。
【００３７】
各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃで熱交換に供された不凍液は、対応する第２戻り配管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃに進入して、第１戻り配管２３１を通じて冷熱用熱交換器２１まで移動する。そして、該冷熱用熱交換器２１において再び冷却され、上述した循環を繰り返す。
【００３８】
このように、冷熱用熱交換器２１で冷却された不凍液を、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとの間で循環させることにより、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃ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Ｗを販売適温となる例えば５℃にすることができる。
【００３９】
その一方、高熱用熱交換器３１では、スターリング冷凍機１０の高熱部１２に熱的に接続している水が加温される。加温された水は、水循環用ポンプ３６の作用により、水送り配管３２、庫外熱交換器３４、水戻り配管３３および高熱用熱交換器３１を循環する。より詳細に説明すると次のようになる。
【００４０】
加温された水は、水送り配管３２を通じて水タンク３５に貯留される。その後、水循環用ポンプ３６の作用により、水送り配管３２を通じて庫外熱交換器３４まで移動する。
【００４１】
庫外熱交換器３４まで移動した加温された水は、該庫外熱交換器３４で、周辺の空気と熱交換を行う。これにより、庫内熱交換器３４の周辺の空気は、加温される。そして、加温された空気は、庫外送風ファン３７によって自動販売機の外部に放出される。
【００４２】
また、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかに収容された商品Ｗを加熱する場合には、冷却装置２０は、次のようにして商品Ｗの加熱に供することができる。以下においては、商品収容庫５ｃに収容された商品Ｗを加熱対象商品として説明する。
【００４３】
冷却装置２０を次のような状態にする。商品収容庫５ｃの内部にある庫内熱交換器２４ｃに接続された第２送り配管２２２ｃの送り配管用バルブ２７ｃを閉状態にする。これにより、不凍液送り配管２２を通じての庫内熱交換器２４ｃと冷熱用熱交換器２１との連通状態を遮断することになる。また、同様に、第２戻り配管２３２ｃの戻り配管用バルブ２８ｃを閉状態にする。これにより、不凍液戻り配管２３を通じての庫内熱交換器２４ｃと冷熱用熱交換器２１との連通状態を遮断することになる。
【００４４】
このような状態の冷却装置２０においては、庫内熱交換器２４ｃと冷熱用熱交換器２１とが連通していないため、冷熱用熱交換器２１で冷却された不凍液が庫内熱交換器２４ｃまで移動することがない。そして、商品収容庫５ｃの内部のヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを駆動させる。これにより、ヒータＨに加熱された空気は、庫内送風ファンＦ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、図２中に示した矢印と同じように循環する。より詳細に説明すると次のようになる。
【００４５】
加熱された空気は、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。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Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが加熱されることになる。商品Ｗとの間で熱交換が行われた後は、循環ダクト５６を経てヒータＨに戻る。そして、該ヒータＨに再び加熱され、上述した移動を繰り返して循環することになる。
【００４６】
このように、加熱された空気が商品収容庫５ｃの内部を循環するようヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを断続的に駆動させることにより、商品Ｗの温度を販売適温（例えば５５℃）にすることができる。
【００４７】
上記冷却装置２０を総括して説明すると、冷熱用熱交換器２１、不凍液送り配管２２、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、不凍液戻り配管２３および不凍液循環用ポンプ２６が、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と外部との間で作動流体である不凍液を循環させる流体循環手段を構成している。また、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃが、冷却された不凍液によって商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の内部雰囲気である空気を冷却する冷却手段を構成している。
【００４８】
以上のような本発明の実施の形態１に係る冷却装置２０によれば、冷熱用熱交換器２１においてスターリング冷凍機１０からの冷熱で不凍液を冷却し、この冷却された不凍液を冷熱用熱交換器２１と庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとの間で循環させることにより、該庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃが商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気を冷却する。そのため、かかる冷却された空気で商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある商品Ｗを冷却することができる。従って、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１からの冷熱を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に収容された商品Ｗを良好に冷却することができる。
【００４９】
また、上記冷却装置２０によれば、放熱ユニット２０ｂがスターリング冷凍機１０の高熱部１２からの高熱を自動販売機の外部に放出するので、自動販売機（本体キャビネット１）の内部において、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１からの冷熱が高熱部１２からの高熱により緩和されてしまう虞れがない。従って、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１からの冷熱を有効に利用することができる。
【００５０】
更に、上記冷却装置２０によれば、送り配管用バルブ２７ａ，２７ｂ，２７ｃおよび戻り配管用バルブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃを必要に応じて閉状態にすることにより、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、冷熱用熱交換器２１との連通状態を遮断することができる。そのため、冷熱用熱交換器２１で冷却された不凍液を所定の庫内熱交換器との間で循環させることがない。従って、そのような所定の商品収容庫の内部にある商品ＷをヒータＨで加熱することができ、商品Ｗの加熱に供することができる。よって、上記冷却装置２０を備えた自動販売機では、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃ毎に商品Ｗの冷却と加熱とを同時に行うことができる。
【００５１】
＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図であり、図４は、図３に示した自動販売機の側断面図である。尚、以下において、図５および図６に示した自動販売機と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。また、上述の実施の形態１に係る冷却装置２０と同一の構成を有するものについても、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
図３および図４において、自動販売機は、スターリング冷凍機１０と、冷却装置４０とを備えている。冷却装置４０は、冷却ユニット４０ａと、放熱ユニット２０ｂとを備えて構成してある。
【００５３】
冷却ユニット４０ａは、作動流体である冷媒を用いて、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１から冷熱を取得し、その冷熱を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある商品Ｗを冷却するものである。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の冷熱部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。この冷却ユニット４０ａは、冷熱用熱交換器４１と、冷媒送り配管４２と、冷媒戻り配管４３とを備えて構成してある。
【００５４】
冷熱用熱交換器４１は、上述の冷熱用熱交換器２１と同様に、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１の周縁を覆う態様で該冷熱部１１に接して配設してある。よって、冷熱用熱交換器４１の内部の冷媒は、冷熱部１１に熱的に接続してある。これにより、冷熱用熱交換器４１の内部の冷媒は、冷熱部１１からの冷熱で熱交換されて冷却されることになる。ここに、冷媒は、冷熱で冷却されると、凝縮されて得られた凝縮液と、飽和蒸気との共存状態になる。
【００５５】
冷媒送り配管４２は、冷熱用熱交換器４１と、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを繋ぐものである。より詳細に説明すると、冷媒送り配管４２は、冷熱用熱交換器４１で冷却された冷媒を庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃまで移動させるためのものである。この冷媒送り配管４２は、冷熱用熱交換器４１に接続され、かつ機械室９においてその幅方向に延設された第１送り配管４２１と、この第１送り配管４２１と各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを接続する態様で延設された複数の第２送り配管４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃとを備えてなるものである。
【００５６】
第１送り配管４２１には、冷媒液タンク４５と、逆止弁４６とが配設してある。冷媒液タンク４５には、凝縮されて凝縮液になった冷媒が貯留してある。逆止弁４６は、冷媒の逆流を防止するためのものである。
【００５７】
それぞれの第２送り配管４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃには、送り配管用バルブ（遮断手段）４７ａ，４７ｂ，４７ｃが配設してある。送り配管用バルブ４７ａ，４７ｂ，４７ｃは、それぞれ開閉自在になっており、該送り配管用バルブ４７ａ，４７ｂ，４７ｃが開状態の場合には、冷熱用熱交換器４１と庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとの連通状態を保持するものであり、該送り配管用バルブ４７ａ，４７ｂ，４７ｃが閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。
【００５８】
上記庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、冷媒送り配管４２を通じて冷熱用熱交換器４１からの冷却された冷媒を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気（内部雰囲気）を冷却するものである。より詳細に説明すると、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、冷却された冷媒と、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気とを熱交換させて、冷気を発生させるためのものである。ここに、熱交換に供された冷媒は、気化して蒸気になる。
【００５９】
冷媒戻り配管４３は、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、冷熱用熱交換器４１とを繋ぐものである。より詳細に説明すると、冷媒戻り配管４３は、各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃにおいて熱交換に供された冷媒を冷熱用熱交換器４１まで移動させるためのものである。この冷媒戻り配管４３は、冷熱用熱交換器４１に接続され、かつ機械室９においてその幅方向に延設された第１戻り配管４３１と、この第１戻り配管４３１と各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを接続する態様で延設された複数の第２戻り配管４３２ａ，４３２ｂ，４３２ｃとを備えてなるものである。
【００６０】
第１戻り配管４３１には、冷媒ガスタンク４９が配設してある。冷媒ガスタンク４９には、気化して蒸気になった冷媒が貯留してある。それぞれの第２戻り配管４３２ａ，４３２ｂ，４３２ｃには、戻り配管用バルブ（遮断手段）４８ａ，４８ｂ，４８ｃが配設してある。戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃは、それぞれ開閉自在になっており、該戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃが開状態の場合には、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃと冷熱用熱交換器４１との連通状態を保持するものであり、該戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃが閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。
【００６１】
上記冷却ユニット４０ａにおいて、冷熱用熱交換器４１、冷媒送り配管４２、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよび冷媒戻り配管４３の内部は、冷媒だけの飽和状態になっており、空気やその他のガス等は存在していない。つまり、冷熱用熱交換器４１、冷媒送り配管４２、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよび冷媒戻り配管４３の内部は、凝縮液となる冷媒（液相）と蒸気となる冷媒（気相）とで充たされている。
【００６２】
以上のような構成を有する冷却装置４０は、次のようにして商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品Ｗを冷却する。ここでは、冷媒として、二酸化炭素を用いているものとして説明する。
【００６３】
前提として、冷却装置４０を次のような状態にする。すなわち、送り配管用バルブ４７ａ，４７ｂ，４７ｃを開状態にし、戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃを閉状態にしておく。このような状態にすることにより、冷却ユニット４０ａの内部は、逆止弁４６および戻り配管用バルブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃにより、冷媒ガスタンク４９、冷熱用熱交換器４１および冷媒液タンク４５を含む区域（以下、第１区域ともいう）と、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃを含む区域（以下、第２区域ともいう）とに分けられる。第１区域および第２区域は、ともに閉空間になっている。このように、第１区域と第２区域とを設けることにより、冷媒の移動は規制されることになる。
【００６４】
第１区域においては、冷媒ガスタンク４９に貯留された冷媒（蒸気）が、第１戻り配管４３１を通じて冷熱用熱交換器４１まで移動する。冷熱用熱交換器４１では、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１に熱的に接続している冷媒が急激に冷却される。冷却されて凝縮液になった冷媒は、第１送り配管４２１を通じて冷媒液タンク４５に貯留される。ところで、第１区域は、閉空間であり、冷媒の飽和状態になっていることから、冷熱部１１からの冷熱により凝縮液（飽和液）になった冷媒は、冷媒液タンク４５に貯留され、その他の空間に飽和蒸気の冷媒が存在することになる。つまり、第１区域では、冷媒が、飽和液と飽和蒸気との二相状態になっている。ここに、第１区域は、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１からの冷熱により、例えば、温度が零下１０℃であり、内部圧力が２．６５ＭＰａとなっている。
【００６５】
第２区域においては、冷媒は、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃで、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気と熱交換を行う。これにより、冷媒は、温度が上昇し、気化して蒸気になる結果、閉空間である第２区域の内部圧力も上昇する。第２区域は、例えば、温度が０℃であり、内部圧力が３．４８ＭＰａとなっている。つまり、第２区域の方が、第１区域に比して、内部圧力が０．８３ＭＰａだけ大きくなっている。
【００６６】
そして、戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃを開状態にすると、第１区域と第２区域とは、連通状態になる。このような状態になると、第１区域と第２区域との内部圧力差から、第２区域から第１区域への蒸気流が生ずることになり、第２区域にある冷媒が冷媒戻り配管４３を通じて第１区域に流れる。これにより、冷媒液タンク４５にある冷媒（凝縮液）は、上記蒸気流により押され、第１送り配管４２１を通じて逆止弁４６まで移動する。そして、蒸気流による押圧力により、逆止弁４６付近での第１区域の圧力が第２区域の圧力よりも大きくなった場合には、逆止弁４６が開いて、第１区域にある冷媒（凝縮液）が第２区域に移動する。その後、戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃを閉状態にする。
【００６７】
第２区域に移動した冷媒（凝縮液）は、庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃで、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気と熱交換を行う。これにより、各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、冷気を発生する。各庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃで発生した冷気は、庫内送風ファンＦにより商品搬出シュータ８の下側から吹き出され、図４中の矢印のように循環することになる。つまり、冷気は、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。このように冷気が商品群を通過する態様で移動することにより、冷気と商品Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが冷却されることになる。商品Ｗとの間で熱交換が行われた後は、循環ダクト５６を経て庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃに戻ることになる。
【００６８】
第２区域で熱交換に供された冷媒は、気化されて蒸気になり、該第２区域の内部圧力が所定の大きさになった場合に、戻り配管用バルブ４８ａ，４８ｂ，４８ｃを開状態にして、上述した移動を繰り返す。
【００６９】
また、上記冷却装置４０は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかに収容された商品Ｗを加熱する場合には、次のようにして商品Ｗの加熱に供することができる。以下においては、商品収容庫５ｃに収容された商品Ｗを加熱対象商品として説明する。
【００７０】
冷却装置４０は、商品収容庫５ｃの内部にある庫内熱交換器２４ｃに接続された第２送り配管４２２ｃの送り配管用バルブ４７ｃを閉状態にするとともに、第２戻り配管４３２ｃの戻り配管用バルブ４８ｃを閉状態にする。
【００７１】
このような状態の冷却装置２０においては、庫内熱交換器２４ｃと冷熱用熱交換器４１とが連通していないため、冷熱用熱交換器４１で冷却された冷媒が庫内熱交換器２４ｃまで移動することがない。そして、商品収容庫５ｃの内部のヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを駆動させる。これにより、ヒータＨに加熱された空気は、庫内送風ファンＦ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、図４中に示した矢印と同じように循環する。より詳細に説明すると次のようになる。
【００７２】
加熱された空気は、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。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Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが加熱されることになる。商品Ｗとの間で熱交換が行われた後は、循環ダクト５６を経てヒータＨに戻る。そして、該ヒータＨに再び加熱され、上述した移動を繰り返して循環することになる。
【００７３】
以上のような本発明の実施の形態２に係る冷却装置４０によれば、冷熱用熱交換器４１においてスターリング冷凍機１０の冷熱で冷媒を冷却し、この冷却された冷媒を冷熱用熱交換器４１と庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃとの間で圧力差によって循環させることにより、該庫内熱交換器２４ａ，２４ｂ，２４ｃが商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気を冷却する。そのため、かかる冷却された空気で商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある商品Ｗを冷却することができる。従って、スターリング冷凍機１０の冷熱部１１からの冷熱を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に収容された商品Ｗを良好に冷却することができる。また、圧力差により冷媒を循環させるので、ポンプ等の動力を要しない。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、流体循環手段が、スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続する態様で作動流体を商品収容部の内部と外部との間で循環させ、冷却手段が冷却された作動流体によって商品収容部の内部雰囲気を冷却するので、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部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、請求項２に記載の発明によれば、規制手段が、商品収容部の内部の作動流体と、上記商品収容部の外部の作動流体との圧力差が予め決められた大きさを超えた場合に、規制を解除する。そのため、流体循環手段が、スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続する態様で作動流体を商品収容部の内部と外部との間で圧力差により循環させ、冷却手段が冷却された作動流体によって商品収容部の内部雰囲気を冷却することができる。従って、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる。
【００７６】
また、請求項３に記載の発明によれば、遮断手段が、商品収容部の内部と外部との間における作動流体の移動を遮断するので、所定の商品収容部の内部と外部との間で作動流体を循環させることはない。従って、そのような所定の商品収容部の内部にある商品を例えばヒータで加熱することができ、商品の加熱に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図である。
【図２】図１に示した自動販売機の側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図である。
【図４】図３に示した自動販売機の側断面図である。
【図５】一般的な自動販売機を示した正面断面図である。
【図６】図５に示した自動販売機の側断面図である。
【符号の説明】
１０      スターリング冷凍機
１１      冷熱部
１２      高熱部
２０，４０      冷却装置
２０ａ，４０ａ      冷却ユニット
２０ｂ      放熱ユニット
２１，４１      冷熱用熱交換器
２２      不凍液送り配管
２２１      第１送り配管
２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ      第２送り配管
２３      不凍液戻り配管
２３１      第１戻り配管
２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ      第２戻り配管
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ      庫内熱交換器
２５      不凍液タンク
２６      不凍液循環用ポンプ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ      送り配管用バルブ
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ      戻り配管用バルブ
３１      高熱用熱交換器
３２      水送り配管
３３      水戻り配管
３４      庫外熱交換器
３５      水タンク
３６      水循環用ポンプ
３７      庫外送風ファン
【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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