(57)【要約】【課題】缶飲料などの商品を冷却若しくは加温して販売する自動販売機に関し、消費電力量の削減を図るとともに、加温による商品の劣化を防止する自動販売機の提供を目的とする。【解決手段】商品収納庫を冷却可能に配置され、炭化水素系の自然冷媒を封入した冷却システム１４０と、商品収納庫を加温可能に配置されるものとして、商品収納庫内底部に第一のガスクーラー１９４、１９６を配設し、さらに商品収納庫内上部に第二のガスクーラー１９８、２００が配設され、二酸化炭素を封入した加温システム１８０によって構成されることにより、冷却システム１４０と加温システム１８０のそれぞれのシステム効率を向上させ、消費電力量を削減し、加温による商品の劣化を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の商品収納庫を有し、前記商品収納庫内に投入された商品を冷却若しくは加温し、販売口より販売する自動販売機において、前記商品収納庫内を冷却可能に配置した冷却システムと、前記商品収納庫内を加温可能に配置した加温システムとからなり、前記加温システムの凝縮器を前記商品収納庫内下部に配設した第一の凝縮器と前記商品収納庫内上部に配設した第二の凝縮器を直列接続して構成した自動販売機。
【請求項２】
前記冷却システムを構成する圧縮機と、前記加温システムを構成する圧縮機の少なくとも一方が、運転周波数変換手段を有したインバータ圧縮機である請求項１に記載の自動販売機。
【請求項３】
前記商品収納庫外にそれぞれ配設した前記冷却システムを構成する凝縮器と前記加温システムを構成する蒸発器を熱交換させる手段を有した請求項１または２に記載の自動販売機。
【請求項４】
前記商品収納庫の少なくとも一つが加温モードであるとき、前記加温モードの商品収納庫の略中央を境界として、前記商品収納庫の上部を予備加温層とし、前記商品収納庫の下部を販売加温層となるように分割する手段を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の自動販売機。
【請求項５】
前記冷却システムと前記加温システムにおいて異なる冷媒を用いた請求項１から４のいずれか一項に記載の自動販売機。
【請求項６】
前記冷却システムの冷媒に炭化水素系の自然冷媒を用い、かつ前記加温システムの冷媒に二酸化炭素を用いた請求項５に記載の自動販売機。
【請求項７】
前記加温システムを構成している圧縮機が複数のシリンダを有する多段階の圧縮を行う回転型圧縮機である請求項１から６のいずれか一項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、缶飲料などの商品を冷却若しくは加温して販売する自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動販売機に対する消費電力量削減の要求が高まってきている。
【０００３】
従来の自動販売機の消費電力量削減手段の一つとしては、冷却によって生じる廃熱を利用したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動販売機を説明する。
【０００５】
図３は、従来の自動販売機の冷媒回路図である。図３に示すように、圧縮機１０と熱源側熱交換器２０を有する熱源側ユニット２２と、利用側熱交換器３０、３２、３４を有する利用側ユニット３６、３８、４０からなり、熱源側熱交換器２０が圧縮機１０の冷媒吐出管５０と冷媒吸込管５２に切替弁５４、５６を介して分岐接続されている。冷媒吐出管５０と分岐接続された高圧ガス管６０、冷媒吸込管５２と分岐接続された低圧ガス管６２および熱源側熱交換器２０と接続された液管６４が設けられている。利用側熱交換器３２、３４がそれぞれ高圧ガス管６０と低圧ガス管６２に切替弁７０、７２、７４、７６を介して分岐接続され、利用側ユニット３６、３８、４０がそれぞれ自動販売機の各庫内に配設されている。
【０００６】
以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。
【０００７】
まず、すべての庫内を冷却する場合には、切替弁５４、７２、７６を開き、切替弁５６、７０、７４を閉じることにより、圧縮機１０から吐出された冷媒は、冷媒吐出管５０を経て凝縮器として作用する熱源側熱交換器２０を流れた後、液管６４を経て蒸発器として作用する各利用側熱交換器３０、３２、３４に分配されて流れ、再び低圧ガス管６２で合流し、冷媒吸込管５２を経て圧縮機１０に吸い込まれる。これにより、すべての庫内が冷却される。次に、利用側ユニット３６、３８が配設された庫内を冷却し、利用側ユニット４０が配設された庫内を加温する場合には、切替弁５４、７２、７４を開き、切替弁５６、７０、７６を閉じることによって、圧縮機１０から吐出された冷媒の一部は冷媒吐出管５０を経て凝縮器として作用する熱源側熱交換器２０を流れるとともに、残りの冷媒は高圧ガス管６０を経て凝縮器として作用する利用側熱交換器３４を流れ、各熱交換器で凝縮した冷媒は、液管６４を経て蒸発器として作用する利用側熱交換器３０、３２に流れ、再び低圧ガス管６２で合流し、冷媒吸込管５２を経て圧縮機１０に吸い込まれる。これにより、利用側ユニット３６、３８が配設された庫内は冷却され、利用側ユニット４０が配設された庫内は加温される。
【特許文献１】特開２００１−８４４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成は、利用側熱交換器を蒸発器としても凝縮器としても作用させるため、冷却若しくは加温のどちらかで能力不足になるという課題があった。また、加温時における能力不足には補助ヒータにより加温補助を行う必要があり、消費電力量の大幅な削減はできないという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するもので、消費電力量を削減できる自動販売機を提供することを目的とする。
【００１０】
また、上記従来の構成は、加温時に庫内全体を加温してしまい、長時間加温された商品が劣化してしまうという課題があった。
【００１１】
本発明の他の目的は、加温による商品の劣化を防止する自動販売機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の自動販売機は、複数の商品収納庫を有し、前記商品収納庫内に投入された商品を冷却若しくは加温し、販売口より販売する自動販売機において、前記商品収納庫を冷却可能に配置した冷却システムと、前記商品収納庫内を加温可能に配置した加温システムとからなり、前記加温システムの凝縮器を前記商品収納庫内下部に配設した凝縮器と前記商品収納庫内上部に配設した第二の凝縮器を直列接続したものであり、冷却と加温を独立に制御することで、それぞれの能力を最適にし、過不足なく冷却および加温を行うことができるとともに、加温システムの凝縮器を二段に分割し直列接続することで、前記第一の凝縮器出口温度を商品の加温販売温度とし、前記第二の凝縮器出口温度をそれ以下の温度に設定でき、システム効率が向上し、さらに庫内に温度勾配をつけることで、加温による商品の劣化を防止する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の自動販売機によれば、複数の商品収納庫を有し、商品収納庫内に投入された商品を冷却若しくは加温し、販売口より販売する自動販売機において、商品収納庫内を冷却可能に配置した冷却システムと、商品収納庫内を加温可能に配置した加温システムとで構成され、冷却と加温を独立に制御することにより、それぞれの能力を最適にし、過不足なく冷却および加温を行うことができ、消費電力量を削減するという効果があるとともに、加温システムが商品収納庫内下部に配設した第一の凝縮器と商品収納庫内上部に配設した第二の凝縮器を直列接続して構成されたことにより、第二の凝縮器出口温度を低く設定でき、システム効率を向上させ、さらに加温による商品の劣化を防止するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
請求項１に記載の自動販売機の発明は、複数の商品収納庫を有し、前記商品収納庫内に投入された商品を冷却若しくは加温し、販売口より販売する自動販売機において、前記商品収納庫を冷却可能に配置した冷却システムと、前記商品収納庫内を加温可能に配置した加温システムとからなり、前記加温システムの凝縮器を前記商品収納庫内下部に配設した凝縮器と前記商品収納庫内上部に配設した第二の凝縮器を直列接続したものであり、冷却と加温を独立に制御することで、それぞれの能力を最適にし、過不足なく冷却および加温を行うことができるとともに、加温システムの凝縮器を二段に分割し直列接続することで、前記第一の凝縮器出口温度を商品の加温販売温度とし、前記第二の凝縮器出口温度をそれ以下の温度に設定でき、システム効率が向上し、さらに庫内に温度勾配をつけることで、加温による商品の劣化を防止する。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷却システムを構成する圧縮機と、加温システムを構成する圧縮機の少なくとも一方が、運転周波数変換手段を有したインバータ圧縮機としたものであり、起動時など冷却能力若しくは加温能力が最大限必要な場合にのみ運転周波数を上げ、安定時には運転周波数を下げることにより、極端な蒸発温度の低下および急激な変動を抑え、システム効率を向上することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、商品収納庫外にそれぞれ配設した冷却システムを構成する凝縮器と加温システムを構成する蒸発器を熱交換させる手段を有したものであり、それぞれのシステム効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、商品収納庫の少なくとも一つが加温モードであるとき、前記加温モードの商品収納庫の略中央を境界として、前記商品収納庫の上部を予備加温層とし、前記商品収納庫の下部を販売加温層となるように分割する手段を有したものであり、予備加温層と販売加温層を明確に分割することで、温度制御が容易になり、より効果的に加温による商品の劣化を防止することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、冷却システムと加温システムで異なる冷媒を用いたものであり、それぞれのシステムで最適な冷媒を用いることにより、システム効率を向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、冷却システムの冷媒に炭化水素系の自然冷媒を用い、かつ加温システムの冷媒に二酸化炭素を用いたものであり、それぞれのシステムに最適な自然冷媒を用いることにより、システム効率を向上させるとともに、地球のオゾン層を破壊せず、かつ地球温暖化を防止する。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、加温システムを構成している圧縮機が複数のシリンダを有する多段階の圧縮を行う回転型圧縮機であり、多段階に分けて圧縮することで、１回の圧縮での圧縮比が小さくなり圧縮効率が向上するとともに、圧縮機出口温度を下げることで、圧縮機の信頼性が向上する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による自動販売機の冷却システムおよび加温システムを自動販売機の正面から見た概略構成図である。
【００２３】
図２は、同実施の形態１による自動販売機の加温システムを自動販売機の右側面から見た概略構成図である。
【００２４】
図１において、自動販売機１１０は、上部左側に冷却専用の商品収納庫１２０と上部の真ん中と右側に冷却と加温が切替可能な商品収納庫１２２、１２４と、下部に機械室１２６を有している。各商品収納庫１２０、１２２、１２４は断熱壁１３０によって、外部および機械室１２６から断熱されており、同じく断熱壁１３２、１３４によって各商品収納庫１２０、１２２、１２４間が断熱され所望の温度空間となる。各商品収納庫１２０、１２２、１２４には缶ビン飲料などの販売商品１３６が収納されている。
【００２５】
また、冷却システム１４０は、圧縮機１４２、凝縮器１４４、流路の開閉が可能な電磁弁１４６、１４８、１５０、減圧手段としてのキャピラリ伝熱管１５２、１５４、１５６、各商品収納庫内１２０、１２２、１２４に配設された蒸発器１５８、１６０、１６２を配管で環状回路に接続し、ここでは、炭化水素系の自然冷媒の一種であるＲ６００ａ（イソブタン）を封入して冷却サイクルを構成している。凝縮器１４４と各蒸発器１５８、１６０、１６２の側には送風ファン１６４、１６６、１６８、１７０を設けている。
【００２６】
さらに、加温システム１８０は、圧縮機１８２、蒸発器１８４、流路の開閉が可能な電磁弁１８６、１８８、減圧手段としての膨張弁１９０、１９２、商品収納庫１２２、１２４内の下部に配設された第一のガスクーラー（請求項１に記載の第一の凝縮器に相当）１９４、１９６、上部に配設された第二のガスクーラー（請求項１に記載の第二の凝縮器に相当）１９８、２００を配管で環状回路に接続し、ここではＲ７４４（二酸化炭素）を封入して加温サイクルを構成している。各ガスクーラー１９８、２００の側には送風ファン２０２、２０４を設けている。
【００２７】
また、凝縮器１４４と蒸発器１８４は、例えば図示しないヒートパイプなどの熱交換手段により、熱交換する構成になっている。
【００２８】
さらに、図２において、例えば、風路２１０、２１２を設けて、各商品収納庫１２２、１２４の略中央を境界として、上部を予備加温層２１４、下部を販売加温層２１６となるように分割する構成になっている。
【００２９】
以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。
【００３０】
まず、商品収納庫１２０を冷却する場合には、電磁弁１４６を開き、電磁弁１４８、１５０を閉じることにより、圧縮機１４２より吐出した冷媒は矢印のように流れ、凝縮器１４４に流入し、ファン１６４により送風された外気と間接的に熱交換して自らは液化し、さらに開いている電磁弁１４６を通過してキャピラリ伝熱管１５２により減圧し、蒸発器１５８に流入する。
【００３１】
ここでは、ファン１６６により送風された商品収納庫１２０内の空間にある空気と間接的に熱交換し、自らは気化して、再び圧縮機１４２に帰還するサイクルを繰り返す。
【００３２】
このようにして商品収納庫１２０内の空間にある空気は徐々に冷却され、その冷却空気と接触する販売商品１３６も徐々に冷却され所望の温度に到達する。
【００３３】
なお、商品収納庫１２２、１２４の冷却時にも同様な動作が行われるため、ここでは説明は省略する。
【００３４】
一方、商品収納庫１２４を加温する場合には、電磁弁１８８を開き、電磁弁１５０、１８６を閉じることにより、圧縮機１８２より吐出した冷媒は矢印のように流れ、開いている電磁弁１８８を通過して第一のガスクーラー１９６に流入し、ファン１７０により送風された商品収納庫１２４内下部の空間にある空気と間接的に熱交換して自らは温度を下げ、さらに第二のガスクーラー２００に流入し、ファン２０８により送風された商品収納庫１２４内上部の空間にある空気と間接的に熱交換して自らはさらに温度を下げ、膨張弁１９２により減圧し、液化して蒸発器１８４に流入する。
【００３５】
なお、本実施の形態１においては加温システムの冷媒を二酸化炭素としたため、ガスクーラーと膨張弁を使用したが、凝縮するような冷媒を使用した場合には、凝縮器やキャピラリ伝熱管などを使用することとなる。
【００３６】
ここでは、ファン１６４により送風された外気と間接的に熱交換して自らは気化して、再び圧縮機１８２に帰還するサイクルを繰り返す。
【００３７】
このようにして商品収納庫１２４内の空間にある空気は徐々に加温され、その加温空気と接触する販売商品１３６も徐々に加温され所望の温度に到達する。
【００３８】
なお、商品収納庫１２２の加温時にも同様な動作が行われるため、ここでは説明は省略する。
【００３９】
また、本実施の形態１においては、商品収納庫１２０を冷却専用としたが、冷却と加温が切替可能な商品収納庫としても良く、その場合には当然に第一のガスクーラーと第二のガスクーラーが商品収納庫１２０内に配設されることとなる。
【００４０】
このように、冷却と加温をそれぞれ独立したシステムにより行うことで、それぞれの能力を最適にすることが可能になり、過不足なく冷却および加温を行うことができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態１では、冷却システム１４０の冷媒としてＲ６００ａを使用し、加温システム１８０の冷媒としてＲ７４４を使用したことで、それぞれのシステムで高い効率が得られるとともに、地球のオゾン層破壊や地球温暖化を防止することができる。また、加温システム１８０の冷媒としてＲ７４４を使用したことで、圧縮機１８２を小型化することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態１において、冷却システム１４０に使用する炭化水素系の自然冷媒をＲ６００ａとしたが、他にもＲ２９０やＲ６００ａとＲ２９０の混合冷媒などが考えられる。
【００４３】
また、加温システム１８０のガスクーラーを一段とした場合、商品収納庫１２２、１２４を所望の温度、例えば５５℃にするためには、ガスクーラー出口温度を５５℃以上にする必要があり、加温能力が小さくなる。したがって、加温システム１８０のガスクーラーを二段に分割し直列接続することで、商品収納庫１２２、１２４内下部に配設した第一のガスクーラー１９４、１９６出口温度を５５℃、商品収納庫１２２、１２４内上部に配設した第二のガスクーラー１９８、２００出口温度をそれ以下の温度とすることができ、システム効率を向上することができるとともに、商品収納庫１２２、１２４内に温度勾配をつけることができ、加温による販売商品１３６の劣化を防止することができる。
【００４４】
さらに、商品収納庫１２２、１２４の略中央を境界として、風路２１０、２１２を設けることで、第一のガスクーラー１９４、１９６により加温された空気は商品収納庫１２２、１２４底部から略中央まで上昇し風路２１２に吸い込まれ、再び第一のガスクーラー１９４、１９６を通過し、循環するとともに、第二のガスクーラー１９８、２００により加温された空気は商品収納庫１２２、１２４上部から略中央まで下降し風路２１０に吸い込まれ、再び第二のガスクーラー１９８、２００を通過し、循環する。これによって、商品収納庫１２２、１２４の上部を予備加温層２１４とし、下部を販売加温層２１６となるように、分割することができ、より効果的に温度勾配をつけることができ、加温による販売商品１３６の劣化を防止することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では予備加温層２１４と販売加温層２１６を分割する手段の一つとして風路２１０、２１２を設けたが、仕切りやエアカーテンなどを使用しても良い。
【００４６】
また、加温システム１８０を構成する圧縮機１８２が二気筒二段圧縮を行う圧縮機とすることで、１回の圧縮での圧縮比を小さくすることができ、圧縮効率を向上させることができるとともに、圧縮機出口温度を下げることができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、圧縮機１４２、１８２が運転周波数変換手段を有したインバータ圧縮機とすることで、起動時や商品投入時などのように販売商品１３６を所望の温度まで短時間で到達させるために運転周波数を上げ、所望の温度到達時には運転周波数を下げることができ、それによって極端な蒸発温度の低下および急激な変動を抑え、システム効率を向上することができる。
【００４８】
また、凝縮器１４４と蒸発器１８４を熱交換させることにより、それぞれのシステム効率を向上することができるとともに、蒸発器１８４の除霜も効果的に行うことができるようになる。
【００４９】
以上のように本実施の形態１の自動販売機は、商品収納庫１２０、１２２、１２４を冷却可能に蒸発器１５８、１６０、１６２が商品収納庫１２０、１２２、１２４内底部に配設され、炭化水素系の自然冷媒を封入した冷却システム１４０と、商品収納庫１２２、１２４を加温可能に商品収納庫１２２、１２４内底部に第一のガスクーラー１９４、１９６が配設されるとともに、商品収納庫１２２、１２４内上部に第二のガスクーラー１９８、２００が配設され、二酸化炭素を封入した加温システム１８０とからなり、凝縮器１４４と蒸発器１８４を熱交換させる手段を有することにより、冷却システム１４０と加温システム１８０のそれぞれのシステム効率を向上させ、消費電力量を削減できる。
【００５０】
また、商品収納庫１２２、１２４の略中央を境界として、上部を予備加温層２１４とし、下部を販売加温層２１６となるように風路２１０、２１２を設けることにより、加温による販売商品１３６の劣化を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる自動販売機は、消費電力の低減を図ると同時に加温による商品の劣化を防止するという効果があるので、加熱を伴う貯蔵機器の高効率化と貯蔵品質向上を図る技術として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１による自動販売機の冷却システムおよび加温システムを自動販売機の正面から見た概略構成図
【図２】同実施の形態１による自動販売機の加温システムを自動販売機の右側面から見た概略構成図
【図３】従来の自動販売機の冷媒回路図
【符号の説明】
【００５３】
１１０    自動販売機
１２０、１２２、１２４    商品収納庫
１３６    販売商品
１４０    冷却システム
１４２    圧縮機
１４４    凝縮器
１５８、１６０、１６２    蒸発器
１８０    加温システム
１８２    圧縮機
１８４    蒸発器
１９４、１９６    第一のガスクーラー
１９８、２００    第二のガスクーラー
２１０、２１２    風路
２１４    予備加温層
２１６    販売加温層
【図１】
2005202640.tif 000003
【図２】
2005202640.tif 000004
【図３】
2005202640.tif 000005