(57)【要約】【課題】ヒータの放熱の自然対流を助勢して可燃性冷媒の着火温度への発熱を防ぐ。【解決手段】加温装置は、管体の外周部に螺旋状に放熱フィンを設け、当該管体を折り返して曲げ加工したヒータ１２２を有し、管体の折り返した各部位の鉛直方向での相互の重合を避ける態様でヒータ１２２を商品収容庫４内に配置する。また、フィン間隔（ｓ）をフィン外径（ｄｆ）で割った値（ｓ／ｄｆ）が０．３５〜０．５となるように放熱フィンを設定する。このため、庫内ファンが故障して無風状態になった場合に、ヒータ１２２の自然対流を助勢するので、ヒータ１２２の発熱温度を冷却装置のＨＣ冷媒の着火温度以下にすることが可能になる。この結果、万一、庫内ファンの故障に加えてＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、ＨＣ冷媒の着火を防いで安全性を確保することが可能になる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱構造の庫内を冷却する冷却装置とともに兼備してあって前記庫内を加温する加温装置において、
熱伝導性を有する長手状の管体の内部に発熱体を設けて当該管体の外周部に放熱フィンを立設しつつ前記管体を折り返して曲げ加工したヒータを有し、前記管体の折り返した各部位の鉛直方向での相互の重合を避ける態様で前記ヒータを前記庫内に配置したことを特徴とする加温装置。
【請求項２】
前記放熱フィンは、前記管体の長手方向に沿って螺旋状に設けてあり、前記管体の長手方向に沿う間隔寸法を前記管体の径方向に沿う外径寸法で割った値を０．３５〜０．５に設定してあることを特徴とする請求項１に記載の加温装置。
【請求項３】
商品を収容した商品収容庫内を冷却する冷却装置とともに前記商品収容庫内を加温する加温装置を兼備した自動販売機において、
加温装置として請求項１または２に記載の加温装置を用いたことを特徴とする自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱構造の庫内を冷却する冷却装置とともに兼備してあって前記庫内を加温する加温装置および当該加温装置を用いた自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動販売機などでは、断熱構造とした商品収容庫内を冷却するための冷却装置が設けてある。冷却装置は、主に圧縮機、放熱器、絞り部、蒸発器を経て冷媒を循環する冷媒循環経路を形成してある。この場合、蒸発器を商品収容庫内に配置する。この冷媒循環経路を循環する冷媒としては、地球環境に対する影響の少ない冷媒として、例えばオゾン層への影響が少ないなどの点で、ＨＣ（ハイドロカーボン）冷媒が使用されている。さらに、自動販売機などでは、前記商品収容庫内を加温するための加温装置が設けてある。加温装置は、コイル状に巻いた発熱体をヒータ管の内部に挿入し、当該ヒータ管内に絶縁粉末を入れたシーズヒータがある。さらに、商品収容庫内には、送風機が設けてあり、当該送風機によって冷却装置が冷却した空気や、加温装置が加温した空気を商品収容庫内に循環させる。
【０００３】
ところで、上記構成において、加温装置を稼働しているときに送風機が故障した場合には、加温装置の放熱が自然対流のみに依存することになるため、ヒータの表面温度が５００℃超に達することになる。これに重なり冷却装置の冷媒（ＨＣ冷媒）に漏れが生じた場合には、冷媒が可燃性を有するために着火を防止する必要がある。
【０００４】
そこで、従来では、ヒータ管の直管部にプレートフィンを設け、ヒータ管の曲管部を非発熱部とする、あるいは曲管部の発熱量を直管部よりも小さくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４４３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の発明では、プレートフィンの間隔、外径などに関して特に明言していない。しかし、加温装置の放熱が自然対流のみに依存する場合には、プレートフィンの間隔や外径によってフィンによる放熱効果が十分に得られないことがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、ヒータの放熱の自然対流を助勢して可燃性冷媒の着火温度への発熱を防ぐことができる加熱装置および当該加温装置を用いた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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る加温装置は、断熱構造の庫内を冷却する冷却装置とともに兼備してあって前記庫内を加温する加温装置において、熱伝導性を有する長手状の管体の内部に発熱体を設けて当該管体の外周部に放熱フィンを立設しつつ前記管体を折り返して曲げ加工したヒータを有し、前記管体の折り返した各部位の鉛直方向での相互の重合を避ける態様で前記ヒータを前記庫内に配置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る加温装置は、上記請求項１において、前記放熱フィンは、前記管体の長手方向に沿って螺旋状に設けてあり、前記管体の長手方向に沿う間隔寸法を前記管体の径方向に沿う外径寸法で割った値を０．３５〜０．５に設定してあることを特徴とする。
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項３に係る自動販売機は、商品を収容した商品収容庫内を冷却する冷却装置とともに前記商品収容庫内を加温する加温装置を兼備した自動販売機において、加温装置として請求項１または２に記載の加温装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る加温装置は、管体の外周部に放熱フィンを設けて当該管体を折り返して曲げ加工したヒータを有し、管体の折り返した各部位の鉛直方向での相互の重合を避ける態様でヒータを庫内に配置している。このため、庫内のファンが故障して無風状態になった場合に、放熱フィンを設けたことと管体相互の重合を避ける配置によって、ヒータの自然対流を助勢するので、ヒータの発熱温度を冷却装置のＨＣ冷媒の着火温度以下にすることが可能になる。この結果、万一、庫内のファンの故障に加えてＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、ＨＣ冷媒の着火を防いで安全性を確保することができる。
【００１２】
また、フィン間隔をフィン外径で割った値が０．３５〜０．５となるように放熱フィンを設定すれば、庫内のファンが故障して無風状態になった場合に、自然対流による放熱性をさらに高めてヒータの自然対流を助勢する。この結果、万一、庫内のファンの故障に加えて冷却装置のＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、ＨＣ冷媒の着火を防いで安全性を確保することができる。
【００１３】
本発明に係る自動販売機は、上記加温装置を用いたことによって、万一、庫内のファンの故障に加えて冷却装置のＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、ＨＣ冷媒の着火を防いで自動販売機の安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る加温装置および当該加温装置を用いた自動販売機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。
【００１５】
初めに、本発明に係る加温装置が採用される自動販売機について説明する。図１は本発明に係る加温装置を採用した一般的な自動販売機を示した正面図、図２は図１に示した自動販売機の内部を開放した状態の斜視図、図３は図１に示した自動販売機の断面側面図である。
【００１６】
ここで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などの商品を販売するためのもので、図１〜図３に示すように自動販売機本体１、外扉２および断熱扉３を備えている。
【００１７】
自動販売機本体１は、複数の鋼板を適宜組み合わせることによって構成したもので、前面が開口した直方状を成している。この自動販売機本体１の内部には、図２に示すように商品収容庫４が設けてある。商品収容庫４は、断熱構造としてあり複数（本実施の形態では３つ）の独立した収容庫４ａ，４ｂ，４ｃが並設してある。
【００１８】
商品収容庫４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、前面に開口を有している。収容庫４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれの上方部には、コラム状のラック６が複数配設してある。各ラック６は、上部の商品投入口６ａから投入された商品を収納し、最下部の商品を１つずつ切り出して搬出する。各ラック６の下側には、ラック６から搬出された商品を商品収容庫４の前方に搬出するシュータ７が設けてある。このシュータ７には、後述する冷却装置によって冷却された空気や、加温装置によって加温された空気を通過させる通気孔７ａが設けてある。また、図３に示すように各ラック６の後側には、ダクト８が設けてある。ダクト８は、シュータ７の上方部にある空気をシュータ７の下方部に搬送するための搬送通路である。
【００１９】
商品収容庫４内のシュータ７によって区画される下方部には、熱交換器が配設してある。例えば正面向かって左側に位置する収容庫４ａが冷却専用としてある場合には、図３に示すように熱交換器として冷却装置の蒸発器１１１、並びに庫内ファン１２０や庫内ファン用モータ１２１を備える。これに対して例えば中央に位置する収容庫４ｂ、および正面向かって右側に位置する収容庫４ｃが冷却／加温切り換え可能としてある場合には、図３に示すように熱交換器として冷却装置の蒸発器１１１、並びに庫内ファン１２０や庫内ファン用モータ１２１に加えて商品収容庫４内を加温する加温装置であるヒータ１２２を備える。このように、加温装置（ヒータ１２２）は、断熱構造の商品収容庫４内を冷却する冷却装置とともに兼備してある。
【００２０】
上記商品収容庫４（４ａ，４ｂ，４ｃ）の下方となる位置には、機械室５が設けてある。機械室５は、上述した収容庫４ａ，４ｂ，４ｃで共通に使用する機械部品を収容するためのものである。具体的には、圧縮機１１２、凝縮器１１３、膨張器１１４といった冷却装置の構成部品、並びに庫外ファン１２３や庫外ファン用モータ１２４を配設してある。膨張器１１４から各収容庫４ａ，４ｂ，４ｃに配設した蒸発器１１１に至る冷媒供給管には、駆動する蒸発器１１１を選択するための電磁バルブ１１５が個別に設けてある。
【００２１】
上記冷却装置は、圧縮機１１２の稼働によって蒸発器１１１から冷媒を吸引して圧縮し凝縮器１１３に送る。凝縮器１１３に送られた冷媒は、放熱されて液化して膨張器１１４に至る。膨張器１１４において冷媒は、減圧され蒸発温度および流量を制御されて蒸発器１１１に至る。蒸発器１１１に供給された冷媒は、吸熱して加熱蒸気として気化される。この冷媒の吸熱によって蒸発器１１１の周辺空気が冷却されることになる。そして、冷媒は、蒸発器１１１から圧縮機１１２に吸引されて帰還して循環する。なお、冷媒としては、地球環境に対する影響の少ない冷媒として、例えばオゾン層への影響が少ないなどの点で、ＨＣ（ハイドロカーボン）冷媒を使用している。
【００２２】
そして、庫内ファン１２０を稼働することによって蒸発器１１１の周辺の冷却された空気がシュータ７の下方部から通気孔７ａを通してシュータ７の上方部に送られる。このため、商品収容庫４の内部が冷却され、ラック６に収納された商品が冷却される。また、庫内ファン１２０を稼働することによって、シュータ７の上方部にある空気がダクト８を介してシュータ７の下方部に送られる。
【００２３】
上記加温装置は、ヒータ１２２に電圧が印加されることによってヒータ１２２が加熱されてその周辺空気が加温される。そして、庫内ファン１２０を稼働することによって蒸発器１１１の周辺の加温された空気がシュータ７の下方部から通気孔７ａを通してシュータ７の上方部に送られる。このため、商品収容庫４の内部が加温され、ラック６に収納された商品が加温される。また、庫内ファン１２０を稼働することによって、シュータ７の上方部にある空気がダクト８を介してシュータ７の下方部に送られる。
【００２４】
自動販売機の外扉２は、自動販売機本体１の前面開口を覆うに十分な大きさを有したもので、鋼材により堅牢に構成してあり、自動販売機本体１の一側縁部に支承してある。この外扉２には、図１に示すように前面（外面）側にディスプレイウィンド２０１、選択ボタン２０２、硬貨投入口２０３、紙幣挿入口２０４、表示器２０５、硬貨返却口２０６、商品取出口２０７が設けてある。ディスプレイウィンド２０１は、外扉２の内部に配置した商品見本２０１ａおよび電照板２０１ｂを利用者に視認させるための窓である。一方、図２に示すように外扉２の背面（内面）側には、硬貨処理機２１１、硬貨回収箱２１２、紙幣処理機２１３、ディスプレイドア２１４、メインコントロールボックス２１５が設けてある。ディスプレイドア２１４は、商品見本２０１ａおよび電照板２０１ｂを配置するためのものである。
【００２５】
自動販売機の断熱扉３は、自動販売機本体１に設けた商品収容庫４（４ａ，４ｂ，４ｃ）の前面の開口を覆うに十分な大きさを有したもので、鋼材によって断熱性を備えて構成してある。図示の例では、図２に示すように断熱扉３を上下３Ａ，３Ｂに分割してそれぞれを個別に開閉できるようにしてある。この断熱扉３（３Ａ，３Ｂ）は、商品収容庫４の前面開口を密閉状態に閉塞することによって商品収容庫４内を外部から断熱する。
【００２６】
上側の断熱扉３Ａは、外扉２の内面側に取り付けてあり、当該外扉２とともに開閉する。この断熱扉３Ａは、外扉２の閉塞に伴ってラック６の商品投入口６ａであって商品収容庫４の前面開口の上部領域を閉塞し、外扉２の開放に伴ってラック６の商品投入口６ａであって商品収容庫４の前面開口の上部領域を開放する。そして、断熱扉３Ａによってラック６の商品投入口６ａを開放したときには、商品投入口６ａからの商品の補充作業を行うことができる。
【００２７】
下側の断熱扉３Ｂは、一側端がヒンジを介して自動販売機本体１側に取り付けられ、他側端が商品収容庫４の前面の開口に対して開閉移動する開閉端をなす片開き式として構成してある。この断熱扉３Ｂは、その閉塞時に商品収容庫４の前面開口の下部領域を閉塞する（閉扉状態）。また断熱扉３Ｂは、その開放時に商品収容庫４の前面開口の下部領域を開放する（開扉状態）。また、断熱扉３Ｂには、シュータ７で搬出された商品を外扉２の商品取出口２０７に送出するための商品送出口３Ｂａが各収容庫４ａ，４ｂ，４ｃに対応して設けてある。そして、断熱扉３Ｂによって商品収容庫４の前面開口を開放したときには、例えばラック６のメンテナンスあるいは商品収容庫４内の部品の交換などの作業を行うことができる。このように、断熱扉３Ｂは、断熱扉３Ａとともに商品収容庫４の前面開口を開閉する。なお、本実施の形態では、断熱扉３を上下の断熱扉３Ａ，３Ｂに分割した構成を一例としているが、上下の断熱扉３Ａ，３Ｂに分割しない一つの断熱扉３を断熱扉３Ｂのように片開き式として構成して商品収容庫４の前面開口を開閉する形態としてあってもよい。
【００２８】
次に、本発明の加温装置について説明する。図４は加温装置のヒータを示す図、図５は図４に示したヒータの配置を示す商品収容庫の断面図、図６は図４に示したヒータの配置を示す商品収容庫の斜視図である。
【００２９】
図４に示すように加温装置のヒータ１２２は、金属など熱伝導性を有する長手状の管体１２２ａを基に構成してある。管体１２２ａの中空内部には、発熱体１２２ｂが配置してある。発熱体１２２ｂの両端部には、管体１２２ａの両端部に設けた端子１２２ｃがそれぞれ接続してある。なお、図には明示しないが、管体１２２ａの中空内部には、耐熱性の電気絶縁体（粉末）が充填してある。また、管体１２２ａの外周部には、放熱フィン１２２ｄが立設してある。本実施の形態における放熱フィン１２２ｄは、管体１２２ａの長手方向に沿って螺旋状に連続して設けてある。なお、放熱フィン１２２ｄは、螺旋状に限らず、管体１２２ａの長手方向に沿って所定間隔を置いて設けてあってもよい。さらに、管体１２２ａは、蛇行状に折り返して曲げ加工してあり、図４に示すように３回の折り返しによってほぼＷ字状に形成してある。
【００３０】
このように構成したヒータ１２２は、図５および図６に示すように商品収容庫４内でシュータ７の下方部であって、庫内ファン１２０を収容して冷却装置の蒸発器１１１に連結して設けたファンケース１２５の内部に配置してある。さらに詳述すると、図６に示すようにヒータ１２２は、ほぼＷ字状を横置きにしつつ、管体１２２ａの折り返した各部位の鉛直方向での相互の重合を避ける態様で配置してある。具体的には、図４に示すようにほぼＷ字状に二次元的に折り返した場合には、管体１２２ａの折り返した各部位が上下方向で重ならないようにほぼ水平から斜めに至る形態で配置する。また、図４に示すようにほぼＷ字状に二次元的に折り返すことに加えて、管体１２２ａの折り返した各部位が上下方向で重ならないように図５に示すように折り返した各部分を三次元的に加工して構成してもよい。三次元的に構成した場合には、二次元的に折り返してほぼ水平から斜めに至る形態で配置する場合と比較してヒータ１２２の配置スペースを小さくすることが可能である。
【００３１】
このように、上述した加温装置は、管体１２２ａの外周部に放熱フィン１２２ｄを設け、当該管体１２２ａを折り返して曲げ加工したヒータ１２２を有し、管体１２２ａの折り返した各部位の鉛直方向での相互の重合を避ける態様でヒータ１２２を商品収容庫４内に配置している。このため、庫内ファン１２０が故障して無風状態になった場合に、放熱フィン１２２ｄを設けたことと管体１２２ａ相互の重合を避ける配置によって、ヒータ１２２の自然対流を助勢するので、ヒータ１２２の発熱温度をＨＣ冷媒の着火温度（４８０℃）以下（例えば３８０℃）にすることが可能になる。この結果、万一、庫内ファン１２０の故障に加えてＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、ＨＣ冷媒の着火を防いで安全性を確保することが可能になる。
【００３２】
ところで、上述した加温装置のヒータ１２２において、自然対流による放熱量は、図７に示すフィン間隔（ｓ：管体１２２ａの長手方向に沿う間隔寸法）およびフィン外径（ｄｆ：管体１２２ａの径方向に沿う外径寸法）の関係によって変化することになる。下記数１は、上記構成のヒータ１２２での自然対流による熱伝達を示すものである。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
上記数１において、「ｈｅ：有効熱伝達率、λ：空気の熱伝導率、Ｒａｓ：レーリー数、Ｃ１，Ｃ２，ｎ１，ｎ２：定数」である。この数１を用い、単位管（管体１２２ａ）長当たりの放熱量を求める。
【００３５】
図８はフィン間隔およびフィン径の関係による単位管長当たりの放熱量を示す図である。図８に示すように放熱フィン１２２ｄにおけるフィン間隔およびフィン径の関係は、フィン間隔（ｓ）をフィン外径（ｄｆ）で割った値（ｓ／ｄｆ）が最大の放熱量となる前後３％の範囲である０．３５〜０．５となるときに自然対流による放熱性を高める効果がある。例えば、管体１２２ａの直径を８ｍｍ、フィン外径（ｄｆ）を１５．６ｍｍとした場合には、フィン間隔（ｓ）を５．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲に設定することによって自然対流による放熱性を高めることが可能になる。このように、フィン間隔（ｓ）をフィン外径（ｄｆ）で割った値（ｓ／ｄｆ）が０．３５〜０．５となるように放熱フィン１２２ｄを設定する。このため、庫内ファン１２０が故障して無風状態になった場合に、自然対流による放熱性を高めてヒータ１２２の自然対流を助勢するので、ヒータ１２２の発熱温度をＨＣ冷媒の着火温度（４８０℃）以下（例えば３８０℃）にすることが可能になる。この結果、万一、庫内ファン１２０の故障に加えてＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、ＨＣ冷媒の着火を防いで安全性を確保することが可能になる。
【００３６】
ところで、図９は図４に示したヒータの別の配置を示す商品収容庫の斜視図である。図９では、ヒータ１２２を蒸発器１１１の上方に配置した例であって、ヒータ１２２を蒸発器１１１から離してダクト８における内部上方の空気導入口近傍に配置してある。具体的には、通常、蒸発器１１１やヒータ１２２は商品収容庫４の底板の位置に配置してあるが、図９では、底板から上方に４６０ｍｍ〜６００ｍｍ離れた位置に配置してある。この底板からの高さは、ＨＣ冷媒の比重によって商品収容庫４内でＨＣ冷媒が到達できない高さである。このため、庫内ファン１２０が故障して無風状態になった場合に、加えてＨＣ冷媒の漏れがあったとしても、商品収容庫４内でＨＣ冷媒が到達できない高さにヒータ１２２を配置したので、ＨＣ冷媒の着火を防いで安全性を確保することが可能になる。
【００３７】
なお、ヒータ１２２をダクト８における内部に配置した場合では、ファンケース１２５の内部に配置した場合と比較して広いスペースにヒータ１２２を置くことが可能になる。すなわち、ヒータ１２２の管体１２２ａを長くすることが可能なため、螺旋状のフィン全長を長くできる。この結果、自然対流による放熱性をさらに高めてヒータ１２２の自然対流を助勢することが可能になる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態では、加温装置を自動販売機に用いた例を説明したが、ＨＣ冷媒を用いた冷却装置とともに加温装置（ヒータ１２２）を兼備した断熱構造の冷温収容庫を有するものであれば自動販売機に限らない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る加温装置を採用した一般的な自動販売機を示した正面図である。
【図２】図１に示した自動販売機の内部を開放した状態の斜視図である。
【図３】図１に示した自動販売機の断面側面図である。
【図４】加温装置のヒータを示す図である。
【図５】ヒータの配置を示す商品収容庫の断面図である。
【図６】ヒータの配置を示す商品収容庫の斜視図である。
【図７】図４に示したヒータの拡大図である。
【図８】放熱フィンの径および間隔の関係による単位管長当たりの放熱量を示す図である。
【図９】ヒータの別の配置を示す商品収容庫の斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    自動販売機本体
２    外扉
３Ａ，３Ｂ    断熱扉
４（４ａ，４ｂ，４ｃ）    商品収容庫
５    機械室
６    ラック
６ａ    商品投入口
７    シュータ
７ａ    通気孔
８    ダクト
１１１    蒸発器
１１２    圧縮機
１１３    凝縮器
１１４    膨張器
１１５    電磁バルブ
１２０    庫内ファン
１２１    庫内ファン用モータ
１２２    ヒータ
１２２ａ    管体
１２２ｂ    発熱体
１２２ｃ    端子
１２２ｄ    放熱フィン
１２３    庫外ファン
１２４    庫外ファン用モータ
１２５    ファンケース
【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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