(57)【要約】【課題】装置自体の小型化及び製造コスト（部品コスト）の低減を図ることが可能な自動販売機を提供する。【解決手段】冷媒の気化熱と凝縮熱とを利用して商品８を冷却又は加温させる冷却加温装置１０を有し、冷却運転とヒートポンプ運転とに切り換えて運転可能な自動販売機１であって、庫外熱交換器１６、１７を備え、これら庫外熱交換器１６、１７が直列に接続され、第１の庫外熱交換器１６が、ヒートポンプ運転時に、冷媒を貯留する冷媒貯留部として用いられるものである。【選択図】図３
2017120459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の気化熱と凝縮熱とを利用して商品を冷却又は加温させるヒートポンプを有し、冷却運転とヒートポンプ運転とに切り換えて運転可能な自動販売機であって、
複数の庫外熱交換器を備え、
これら複数の庫外熱交換器が直列に接続され、
前記複数の庫外熱交換器のうちの少なくとも１つの庫外熱交換器が、ヒートポンプ運転時に、冷媒を貯留する冷媒貯留部として用いられること
を特徴とする自動販売機。
【請求項２】
冷却加温兼用の商品収納室に配設される庫内熱交換器よりも下流側の冷媒回路であって、この冷媒回路における前記庫外熱交換器よりも上流側の箇所に弁装置を設けること
を特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
【請求項３】
冷却加温兼用の商品収納室に、単体の庫内熱交換器が配設され、
前記単体の庫内熱交換器は、冷却運転とヒートポンプ運転との切り換えに応じて、庫内冷却器又は庫内放熱器に切り替わること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動販売機。
【請求項４】
前記複数の庫外熱交換器のそれぞれに対応して送風機が設けられ、それぞれの送風機を個別に制御する制御部が設けられること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１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、自動販売機に関し、特に、冷媒の気化熱や凝縮熱を利用して商品を冷却又は加温するヒートポンプを備えた自動販売機（いわゆるヒートポンプ式の自動販売機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒の気化熱や凝縮熱を利用して商品を冷却又は加温させるヒートポンプを備えた自動販売機は、いわゆるヒートポンプ式の自動販売機とも称せられて既に知られている。この自動販売機は、冷却専用の商品収納室（但し、ヒータで加熱する商品収納室も含む）と、冷却加温兼用の商品収納室とを有する。この自動販売機は、全ての商品収納室を冷却対象として冷媒の気化熱を利用して商品を冷却する冷却運転と、冷却加温兼用の商品収納室を加温対象として冷媒の凝縮熱を利用して商品を加温するとともに、他の商品収納室を冷却対象として冷媒の気化熱を利用して商品を冷却するヒートポンプ運転とを切り換えて行うよう構成されている。このヒートポンプを備えた自動販売機では、加温動作をヒータのみで行う自動販売機に比べて、消費電力を少なく抑えることができる。なお、冷却加温兼用の商品収納室に配設される庫内熱交換器は、蒸発器専用の庫内熱交換器と凝縮器専用の庫内熱交換器との２つの庫内熱交換器が並設されて構成される。
【０００３】
この種の自動販売機では、上記冷却運転時の最適冷媒量がヒートポンプ運転時の最適冷媒量より多くなり易く、冷却運転時の最適冷媒量とヒートポンプ運転時の最適冷媒量とに差異が生じる。この場合に、いわゆるピークシフト制御（所定時間に冷却運転を行って残りの時間は冷却運転を制限する制御）を行う等、冷却能力を高めるために、圧縮機として高出力のものを用いたり、蒸発器として用いられる庫内熱交換器や、凝縮器として用いられる庫外熱交換器を大型化したりすると、冷却運転時の最適冷媒量が一層増加し、最適冷媒量の差がより大きくなる。
【０００４】
このような自動販売機において、冷却運転に最適な冷媒量でヒートポンプ運転を行うと、冷媒量が過多となるため、冷媒が蒸発器として機能している庫内熱交換器で蒸発しきれずに液体のままで圧縮機に流入し、圧縮機を破損してしまうおそれがある。また、ヒートポンプ運転に最適な冷媒量で冷却運転を行うと、冷媒が不足して、冷却能力が低下してしまい、商品収納室内を良好には冷却できなくなるおそれがある。
【０００５】
このような不具合を解消する方法として、例えば、特許文献１には、冷媒が庫内熱交換器から圧縮機へ戻る冷媒回路に配設したアキュームレータ（受液器）により、ヒートポンプ運転時に過剰となる冷媒を溜めて、ヒートポンプ運転時や冷却運転時での最適冷媒量に近い状態で運転できるよう図った構成が開示されている。この構成では、ヒートポンプ運転時にはアキュームレータに過剰となる冷媒を溜め、アキュームレータ内で蒸発した冷媒を圧縮機側に吸引している。
【０００６】
また、特許文献２には、ヒートポンプ運転時に過剰となる冷媒を、水分を吸収するドライヤ内に溜めて、ヒートポンプ運転時の冷媒量と、冷却運転時の冷媒量とがそれぞれ最適冷媒量に近づくように図った構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６６８７８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７３７９号公報
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示す自動販売機は、ヒートポンプ運転時に過剰となる冷媒を溜めるために、構成が比較的複雑なアキュームレータ或いはドライヤを冷却回路の途中に設ける必要がある。また、これらアキュームレータやドライヤは、その大きさ等が決まったものしか製品化されていないため、大きさや形等を変更する場合、自動販売機の製品ごとに異なる貯留量のアキュームレータやドライヤを設ける場合には、その部品代が高額となる。さらに、冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）を用いる場合には、高圧に耐えられるアキュームレータやドライヤが必要となる。これらのことから、自動販売機の構成が複雑になるとともに、自動販売機の製造コストが増加するという問題があった。
【０００９】
そこで、図１０に示すような、構成が比較的簡単で、比較的安価に製造可能な冷媒貯留部（レシーバ）１１０を冷媒回路の途中に設けた自動販売機（冷却加温装置１００）が考えられている。図１０に示す自動販売機は、ヒートポンプからなる冷却加温装置１００を備え、その庫内（商品収納室１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ）に、庫内熱交換器１１２Ａ’、１１２Ａ”、１１２Ｂ、１１２Ｃと、庫内送風ファン１１３Ａ〜１１３Ｃ等を有し、その庫外（庫外空間）に、冷媒を圧縮する圧縮機１１４と、庫外熱交換器１１６、１１７と、庫外ファン１１８等を有する。
【００１０】
冷却加温装置１００においては、冷媒貯留部（レシーバ）１１０が、冷却回路を構成する冷却配管と同じ材質の管を折曲して構成され、冷却運転用の庫外熱交換器１１６からの冷媒を流す冷媒回路上に設けられる。また、冷却加温装置１００においては、冷却運転用の庫外熱交換器１１６と、ヒートポンプ運転用の庫外熱交換器１１７と、が異なっており、運転別に冷媒が侵入しないように庫外熱交換器１１６、１１７の出口側に逆止弁１１９Ａ、１１９Ｂが取り付けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図１０に示す自動販売機においては、冷媒貯留部（レシーバ）１１０の構成が比較的簡単で、また比較的安価に製造可能であるとは言え、依然として、冷媒貯留部（レシーバ）１１０を冷媒回路の途中に別途設ける必要があるため、製造コスト（部品コスト）がかかるという課題がある。
【００１２】
また、図１０に示す自動販売機においては、冷却運転用の庫外熱交換器１１６と、ヒートポンプ運転用の庫外熱交換器１１７と、を区別し、運転別に冷媒が侵入しないように庫外熱交換器１１６、１１７の出口側に逆止弁１１９Ａ、１１９Ｂが取り付けられていることから、装置自体（冷却加温装置１００）が大型化するとともに、製造コスト（部品コスト）がかかるという課題もある。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するもので、装置自体の小型化及び製造コスト（部品コスト）の低減を図ることが可能な自動販売機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係る自動販売機は、冷媒の気化熱と凝縮熱とを利用して商品を冷却又は加温させるヒートポンプを有し、冷却運転とヒートポンプ運転とに切り換えて運転可能な自動販売機であって、複数の庫外熱交換器を備え、これら複数の庫外熱交換器が直列に接続され、前記複数の庫外熱交換器のうちの少なくとも１つの庫外熱交換器が、ヒートポンプ運転時に、冷媒を貯留する冷媒貯留部として用いられるものである。
【００１５】
上記構成によれば、複数の庫外熱交換器が直列に接続され、複数の庫外熱交換器のうちの少なくとも１つの庫外熱交換器が、ヒートポンプ運転時に、冷媒を貯留する冷媒貯留部として用いられることから、ヒートポンプ運転時のみに用いる庫外熱交換器、ヒートポンプ運転時に過剰となる冷媒を溜めるためにアキュームレータ或いはドライヤを冷媒回路の途中に設ける必要がない。また、冷媒貯留専用のレシーバを設ける必要がない。そのため、部品点数が少なくなり、装置自体の小型化及び製造コスト（部品コスト）の低減を図ることができる。また、装置自体の小型化及び製造コスト（部品コスト）の低減を図りつつ、冷却性能を従来の装置と同程度にすることができる。
【００１６】
また、本発明は、冷却加温兼用の商品収納室に配設される庫内熱交換器よりも下流側の冷媒回路であって、この冷媒回路における前記庫外熱交換器よりも上流側の箇所に弁装置を設けるものである。
【００１７】
上記構成によれば、当該弁装置を設け、冷却運転時に弁装置の冷媒の流通を止めることで、冷却運転時に庫外熱交換器側の高圧の冷媒ガスが庫内熱交換器側に流れ込んで、庫内熱交換器に溜まることを防止できる。そのため、冷却運転時における庫内熱交換器の冷却効果の低下を防止できる。
【００１８】
さらに、本発明は、冷却加温兼用の商品収納室に、単体の庫内熱交換器が配設され、前記単体の庫内熱交換器は、冷却運転とヒートポンプ運転との切り換えに応じて、庫内冷却器又は庫内放熱器に切り替わるものである。
【００１９】
上記構成によれば、単体の庫内熱交換器が冷却運転とヒートポンプ運転との切り換えに応じて庫内冷却器又は庫内放熱器に切り替わることから、冷却運転用の庫内熱交換器とヒートポンプ運転用の庫内熱交換器とを個別に設ける場合と比較して部品点数が少なくなり、装置自体の小型化及びの製造コスト（部品コスト）の低減を図ることができる。
【００２０】
さらに、本発明は、前記複数の庫外熱交換器のそれぞれに対応して送風機が設けられ、それぞれの送風機を個別に制御する制御部が設けられるものである。
【００２１】
上記構成によれば、複数の庫外熱交換器のそれぞれに対応して送風機を設けて個別に制御可能とすることで、ヒートポンプ運転時に冷媒貯留部として機能する庫外熱交換器に対応して配置された送風機を制御することにより当該庫外熱交換器へ入る冷媒の質量を調整することができるとともに、他の庫外熱交換器を利用しているヒートポンプ運転の効率が低下するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ヒートポンプ運転時に、直列に接続された複数の庫外熱交換器のうちの少なくとも１つの庫外熱交換器を、冷媒を貯留する冷媒貯留部として用いることから、ヒートポンプ運転時に過剰となる冷媒を溜めるためにアキュームレータ或いはドライヤを冷媒回路の途中に設ける必要がない。また、冷媒貯留専用のレシーバを設ける必要がない。そのため、冷却性能を従来の装置と同程度に保持しつつ、部品点数を減らして、装置自体の小型化及び製造コスト（部品コスト）の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動販売機の側面断面図である。
【図２】同自動販売機の全体斜視図で、外扉を開けた状態を示す図である。
【図３】同自動販売機の冷却加熱装置（ヒートポンプ）の構成を示す図である。
【図４】同冷却加熱装置の第１及び第２の庫外熱交換器、並びに第１及び第２の庫外ファンの側面図である。
【図５】同冷却加温装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】同冷却加熱装置の冷却運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図７】同冷却加熱装置のヒートポンプ運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図８】同冷却加熱装置の第１及び第２の庫外ファンの制御を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る自動販売機の冷却加熱装置の構成を示す図である。
【図１０】従来考えられた自動販売機の冷却加熱装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態に係る自動販売機１を図面に基づき説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る自動販売機１は、外扉２が開閉自在に支持されている自動販売機本体３の内部（この実施の形態では中央部から上部）に、断熱構造であり商品収納庫としての庫内（庫内空間）４が設けられている。庫内４は、その前面開口部が断熱性を有する内扉５によって開閉可能とされている。庫内４は、断熱仕切壁６により互いに断熱的に区画された複数（この実施の形態では３つ）の商品収納室７（商品収納室７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）に分けられている。商品収納室７（商品収納室７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）には、缶や瓶、ペットボトル等の容器に飲料が入れられてなる商品８が収納されている。商品８は、冷却状態又は加温状態で販売される。なお、この実施の形態に係る図１では、収納搬送構造が下方に蛇行して収納・搬送されるサーペンタイン式である場合を示しているが、これに限るものではなく、商品収納室７の少なくとも一部が、直積み式やチェーンコンベア式等、サーペンタイン式以外の収納搬送構造であってもよい。
【００２６】
図３に示すように、本発明の実施の形態に係る自動販売機１は、ヒートポンプからなる冷却加温装置１０を備えている。冷却加温装置１０は、自動販売機１の庫内４に、第１の庫内熱交換器１１Ａと、第２の庫内熱交換器１１Ｂと、庫内熱交換器１１Ｃと、庫内送風ファン１２Ａ〜１２Ｃ等を有する。
【００２７】
第１の庫内熱交換器１１Ａは、単体の庫内熱交換器により構成され、第１の商品収納室７Ａに配設される。第１の庫内熱交換器１１Ａは、後述する冷却運転時には庫内冷却器として機能し、後述するヒートポンプ運転時には庫内放熱器として機能する。すなわち、第１の庫内熱交換器１１Ａは、庫内冷却器及び庫内放熱器の両機能を兼ね備え、冷却運転とヒートポンプ運転との切り換えに応じて、庫内冷却器又は庫内放熱器に切り替わる。
【００２８】
第２の庫内熱交換器１１Ｂは、第２の商品収納室７Ｂに配設され、庫内冷却器として機能する。第３の庫内熱交換器１１Ｃは、第３の商品収納室７Ｃに配設され、庫内冷却器として機能する。庫内送風ファン１２Ａ〜１２Ｃは、庫内熱交換器１１Ａ〜１１Ｃに対応して設けられる。
【００２９】
また、冷却加温装置１０は、自動販売機１の外部と空気の流通がある庫外（庫外空間）１４に、冷媒を圧縮する圧縮機１５と、第１の庫外熱交換器（ガスクーラーとも称せられる）１６と、第２の庫外熱交換器（ガスクーラーとも称せられる）１７と、庫外熱交換器１６、１７に送風する庫外ファン１８Ａ、１８Ｂ（「送風機」の一例）と、庫外及び庫内の冷却加温装置１０の各構成要素同士を接続する冷媒回路２１Ａ〜２１Ｓと、を有する。
【００３０】
図３及び図４に示すように、庫外熱交換器１６、１７は、直列に接続されており、例えば、上下方向に直列に接続される。より詳しくは、第１の庫外熱交換器１６を上段に、第２の庫外熱交換器１７を下段に配置し、第１の庫外熱交換器１６の冷媒出口部に接続される冷媒回路２１Ｒと、第２の庫外熱交換器１７の冷媒入口部に接続される冷媒回路２１Ｓと、を介して直列に接続される。
【００３１】
本実施の形態では、冷媒に二酸化炭素（ＣＯ２）が用いられ、上記冷却加温装置１０は超臨界サイクルを構成している。従って、庫内熱交換器１１Ａ、第１の庫外熱交換器１６及び第２の庫外熱交換器１７は、それぞれガスクーラー（放熱器）として機能する。なお、冷媒に二酸化炭素以外のものを用いる場合は、庫内熱交換器１１Ａ、第１の庫外熱交換器１６及び第２の庫外熱交換器１７は、圧縮機１５で高温高圧の状態に圧縮された冷媒を放熱させて冷媒を液化するものとして機能する。
【００３２】
第１の庫外熱交換器１６は、冷却運転時にはガスクーラーとして機能するとともに、ヒートポンプ運転時には過剰な冷媒を貯留するための冷媒貯留部（レシーバ）として機能する。すなわち、第１の庫外熱交換器１６は、庫外凝縮器及び冷媒貯留部（レシーバ）の両機能を兼ね備える。
【００３３】
第２の庫外熱交換器１７は、冷却運転時及びヒートポンプ運転時ともにガスクーラーとして機能する。また、第２の庫外熱交換器１７は、第１の庫外熱交換器１６より容積の大きな庫外熱交換器により構成される。
【００３４】
また、庫外熱交換器１６、１７には、それぞれに対応して庫外ファン１８Ａ、１８Ｂが設けられる。より詳しくは、第１の庫外ファン１８Ａは、第１の庫外熱交換器１６に対応して上段に配置される。第２の庫外ファン１８Ｂは、第２の庫外熱交換器１７に対応して下段に配置される。なお、本実施形態においては、１体の庫外熱交換器に対して１体の庫外ファンを設けているが、これに限定されるものではなく、１体の庫外熱交換器に対して複数の庫外ファンを設けてもよい。
【００３５】
さらに、図３に示すように、冷却加温装置１０は、第２の庫外熱交換器１７の冷媒出口部側に一次膨張機構としての一次キャピラリチューブ１９と、２つの流路間で熱交換して冷媒を液状化する内部熱交換器２０と、を有する。
【００３６】
内部熱交換器２０は、例えば、二重管構造とされ、内側を通る高温側の冷媒と、外側を通る低温側の冷媒と、の熱交換を行う。内部熱交換器２０は、高温側の流路を通る冷媒において、未液化状態（ガス又は超臨界状態）の冷媒を液化させ、低温側の流路を通る冷媒において、液化状態又は気液混合状態の冷媒をガス化させるよう構成されている。
【００３７】
また、冷却加温装置１０は、圧縮機１５の冷媒出口部に接続された冷媒回路２１Ａに接続され、この冷媒回路２１Ａを２つの冷媒回路２１Ｂ、２１Ｃに対して選択的に接続する三方弁（電磁式の三方弁）２３と、庫内熱交換器１１Ａ〜１１Ｃに対応してそれぞれ設けられた二次膨張機構としての二次キャピラリチューブ１３Ａ〜１３Ｃ及び電磁式二方弁からなる冷媒の開閉弁２２Ａ〜２２Ｃと、第１庫内熱交換器１１Ａよりも下流側の冷媒回路２１Ｑであって、冷媒回路２１Ｑより分岐される冷媒回路２１Ｓにおける第２の庫外熱交換器１７よりも上流側の箇所に設けられ庫内熱交換器１１Ａ側から庫外熱交換器１７側への冷媒の流れを許容しその逆の流れは禁止する逆止弁２３Ａ（弁装置の一例）と、第１の商品収納室７Ａに対応して設けられた開閉弁２２Ａと二次キャピラリチューブ１３Ａとの間に設けられた逆止弁２３Ｃ等を有している。
【００３８】
また、第２の庫外熱交換器１７の冷媒出口部に接続された冷媒回路２１Ｄには、内部熱交換器２０及び一次キャピラリチューブ１９が接続され、この後、それぞれ開閉弁２２Ａ〜２２Ｃ及び二次キャピラリチューブ１３Ａ〜１３Ｃが設けられている冷媒回路２１Ｅ〜２１Ｇに分岐されて、庫内熱交換器１１Ａ〜１１Ｃにそれぞれ接続されている。さらに、庫内熱交換器１１Ａ〜１１Ｃの冷媒出口部に接続された冷媒回路２１Ｊ〜２１Ｌは冷媒回路２１Ｍで合流され、内部熱交換器２０を通過した後、圧縮機１５の戻り用の冷媒回路２１Ｎに接続されている。
【００３９】
また、上述したように、三方弁２３には、後述する冷却運転時に接続される冷媒回路２１Ｂと、後述するヒートポンプ運転時に接続される冷媒回路２１Ｃとに、選択されて切換接続される。また、ヒートポンプ運転時に接続される冷媒回路２１Ｃは、二次キャピラリチューブ１３Ａ等が設けられている冷媒回路２１Ｅとともに、第１の庫内熱交換器１１Ａの冷媒入口部に接続されている。さらに、第１の庫内熱交換器１１Ａの冷媒出口部に接続された冷媒回路２１Ｐは、途中で冷媒回路２１Ｊと冷媒回路２１Ｑとに分岐される。分岐された一方の冷媒回路２１Ｑは、逆止弁２３Ａの下流側でさらに冷媒回路２１Ｒと冷媒回路２１Ｓとに分岐される。分岐された一方の冷媒回路２１Ｒは、第１の庫外熱交換器１６の冷媒出口部に接続されている。また、分岐された他方の冷媒回路２１Ｓは、第２の庫外熱交換器１７の冷媒入口部に接続されている。
【００４０】
冷媒回路２１Ａ〜２１Ｓのうち、冷媒回路２１Ｂ、２１Ｅは、冷却運転時のみ冷媒が循環される冷媒回路であり、冷媒回路２１Ｃ、２１Ｑは、ヒートポンプ運転時のみ冷媒が循環される冷媒回路であり、その他のものは、冷却運転時及びヒートポンプ運転時に冷媒が循環する冷却加熱兼用の冷媒回路である。
【００４１】
上記構成に加えて、第１の庫内熱交換器１１Ａの冷媒出口部から分岐する他方の冷媒回路２１Ｊには、冷媒回路２１Ｊを開閉する開閉弁２６が設けられている。また、冷媒回路２１Ｊにおける開閉弁２６の下流には、冷媒戻り用の冷媒回路２１Ｍに接続されている。
【００４２】
商品収納室７Ａ、７Ｂには、商品収納室７Ａ、７Ｂ内を補助的に加温する電熱式の補助ヒータ２７、２８が設けられている。なお、補助ヒータ２７、２８は必要に応じて設ければよい。また、商品収納室７Ａ、７Ｂは冷却状態と加温状態とに切換可能とされる一方、第３の商品収納室７Ｃは冷却専用とされる。また、第１の商品収納室７Ａについては、ヒートポンプ運転により加温することも、補助ヒータ２７により加温することも可能とされている一方、第２の商品収納室７Ｂについては、加温は、補助ヒータ２８により加温することのみ可能とされ、ヒートポンプ運転によっては加温することはできない。
【００４３】
また、図５に示すように、制御コントローラ５０により、圧縮機１５の動作、三方弁２３、開閉弁２２Ａ〜２２Ｃ、２６の開閉動作、庫外ファン１８Ａ、１８Ｂの動作等が制御される。制御コントローラ５０は、自動販売機１の制御を行う主たる部分であり、例えば、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等の記憶装置等に構成されて、メモリに記憶された制御プログラム（又はデータテーブル）に従って制御処理を行う。
【００４４】
さらに、図３及び図４に示すように、冷媒回路２１Ｄには、第２の庫外熱交換器１７の出口温度（第２の庫外熱交換器１７の冷媒出口側の冷媒温度）を測定する第１のサーミスタ５１が設けられる。また、冷媒回路２１Ｐには、第１の庫内熱交換器１１Ａの出口温度（第１の庫内熱交換器１１Ａの冷媒出口側の冷媒温度）を測定する第２のサーミスタ５２が設けられる。さらに、庫外１４には、外気温を測定する第３のサーミスタ５３が設けられる。サーミスタ５１、５２、５３は、制御コントローラ５０に接続され、測定信号を制御コントローラ５０に送信する。
【００４５】
次に、上記構成における、全ての商品収納室７Ａ〜７Ｃ内を冷却させる冷却運転の冷媒の流れと、第１の商品収納室７Ａ内をヒートポンプ（冷媒の凝縮熱）により加温し、残りの第２、第３の商品収納室７Ｂ、７Ｃは冷却するヒートポンプ運転の冷媒の流れについて説明する。なお、図６及び図７における矢印は冷媒の流れを示し、矢印の実線は冷媒が液又は超臨界状、矢印の点線は冷媒がガス状であることを簡略的に示している。
【００４６】
まず、冷却運転について説明する。図６に示すように、全ての商品収納室７Ａ〜７Ｃ内を冷却させる冷却運転時には、圧縮機１５に接続された共通の冷媒回路２１Ａが、第１の庫外熱交換器１６に接続された冷媒回路（冷却用冷媒回路）２１Ｂに接続されるように三方弁２３が維持される。また、開閉弁２２Ａ〜２２Ｃ、２６は何れも開状態とされる。これにより、圧縮機１５で高温、高圧、ガス状となっている冷媒が、第１の庫外熱交換器１６に導入され、第１の庫外熱交換器１６により冷媒が凝縮されて外部に放熱されることで冷媒の温度が低下する。さらに、第１の庫外熱交換器１６を通った冷媒は、第２の庫外熱交換器１７に導入され、第２の庫外熱交換器１７により冷媒が冷却されて外部に放熱されることで冷媒の凝縮が進むとともに温度も低下する。なお、第１の庫外熱交換器１６にヒートポンプ運転時に溜められた冷媒がある場合には、当該冷媒は、三方弁２３が作動されるとともに、第２の庫外熱交換器１７に導入される。
【００４７】
第２の庫外熱交換器１７を通った冷媒は、内部熱交換器２０に導入され、この後さらに一次キャピラリチューブ１９を通った後、３つの冷媒回路２１Ｇ〜２１Ｉに分岐されながら流れる。冷媒は、各冷媒回路２１Ｇ〜２１Ｉに設けられている開閉弁２２Ａ〜２２Ｃ及び逆止弁２３Ｃを通った後、各二次キャピラリチューブ１３Ａ〜１３Ｃで膨張し、低温・低圧の状態となる。そして、冷媒が各庫内熱交換器１１Ａ〜１１Ｃで蒸発されて気化され、これにより、商品収納室７Ａ〜７Ｃ内の熱が吸収されて全ての商品収納室７Ａ〜７Ｃ内が冷却される。
【００４８】
庫内熱交換器１１Ｂ、１１Ｃで気化した冷媒は、冷媒回路２１Ｋ、２１Ｌ、２１Ｍを通って内部熱交換器２０側に流入する。また、開閉弁２６が開けられているため、第１の庫内熱交換器１１Ａで気化した冷媒は、冷媒回路２１Ｍを通って内部熱交換器２０側に流入する。この後、冷媒は、内部熱交換器２０にて液状部分があった場合でもガス化された状態で、戻り用の冷媒回路２１Ｎを通して、圧縮機１５に吸引される。
【００４９】
なお、第１の庫内熱交換器１１Ａの冷媒出口部に接続されている冷媒回路２１Ｐには、庫外熱交換器１６、１７に続く冷媒回路２１Ｑにも接続されているが、冷媒回路２１Ｊが接続されている冷媒回路２１Ｍは、内部熱交換器２０を通して圧縮機１５の冷媒入口部に接続され、圧力は低いため、この際には、第１の庫内熱交換器１１Ａで気化した冷媒は冷媒回路２１Ｐから冷媒回路２１Ｊに流入して、冷媒回路２１Ｍを通って圧縮機１５側に吸引される。
【００５０】
また、庫外熱交換器１６、１７に続く冷媒回路２１Ｑの途中には逆止弁２３Ａが設けられている。冷媒回路２１Ｑに逆止弁２３Ａを設けることで、冷却運転時に庫外熱交換器１６、１７側の高圧の冷媒ガスが、第１の庫内熱交換器１１Ａ側に流れ込んで、第１の庫内熱交換器１１Ａに溜まることを防止している。そのため、冷却運転時における第１の庫内熱交換器１１Ａの冷却効果の低下を防止できる。
【００５１】
次に、ヒートポンプ運転について説明する。図７に示すように、第１の商品収納室７Ａ内をヒートポンプ（冷媒の凝縮熱）により加温し、残りの第２、第３の商品収納室７Ｂ、７Ｃは冷却するヒートポンプ運転を行う時には、圧縮機１５に接続された共通の冷媒回路２１Ａが、第１の庫内熱交換器１１Ａに接続された冷媒回路（ヒートポンプ用冷媒回路）２１Ｃに接続されるように三方弁２３が切り換えられる。また、庫内熱交換器１１Ｂ、１１Ｃに接続された開閉弁２２Ｂ、２２Ｃについては開状態とされるが、第１の庫内熱交換器１１Ａに接続された開閉弁２２Ａと、開閉弁２６とは、閉状態とされる。
【００５２】
これにより、圧縮機１５で高温、高圧、ガス状となっている冷媒が、第１の庫内熱交換器１１Ａに導入される。第１の庫内熱交換器１１Ａは庫内放熱器として機能して外部に放熱し、第１の商品収納室７Ａ内を加温する。冷媒は、第１の庫内熱交換器１１Ａから冷媒回路２１Ｐ、２１Ｑを通して庫外１４に出て、冷媒回路２１Ｑから分岐された一方の冷媒回路２１Ｓを通して第２の庫外熱交換器１７に流入する。なお、この際、開閉弁２６が閉状態であるので、冷媒回路２１Ｐから流れる冷媒は、開閉弁２６の下流の冷媒回路２１Ｍには流れ込まない。第１の庫内熱交換器１１Ａ及び第２の庫外熱交換器１７を通して中温（圧縮機１５出口より低い温度）・高圧・ガス状（又は超臨界状）となった冷媒は、内部熱交換器２０、一次キャピラリチューブ１９を通った後、開閉弁２２Ｂ、２２Ｃが開けられている冷媒回路２１Ｆ、２１Ｇに分岐して流れ込み、二次キャピラリチューブ１３Ｂ、１３Ｃを通過した後、庫内熱交換器１１Ｂ、１１Ｃで蒸発されて気化されて低温・低圧・ガス状の冷媒となる。これにより、商品収納室７Ｂ、７Ｃ内の熱が吸収されて冷却される。
【００５３】
また、第１の庫内熱交換器１１Ａを出た冷媒は、冷媒回路２１Ｑから分岐された他方の冷媒回路２１Ｒを通して第１の庫外熱交換器１６に流入する。ここで、三方弁２３は、第１の庫内熱交換器１１Ａに接続される冷媒回路２１Ｃに接続され、第１の庫外熱交換器１６に接続される冷媒回路２１Ｂに接続されていないため、第１の庫外熱交換器１６に流入した冷媒は、中温・高圧・液状の状態で、第１の庫外熱交換器１６に溜められる。すなわち、第１の庫外熱交換器１６が冷媒を内部に溜める冷媒貯留部（レシーバ）として機能する。
【００５４】
庫内熱交換器１１Ｂ、１１Ｃで気化した冷媒は、冷媒回路２１Ｋ、２１Ｌ、２１Ｍを通って内部熱交換器２０に流入して完全にガス化された後、戻り用の冷媒回路２１Ｎを通して、圧縮機１５に吸引される。
【００５５】
なお、第１の商品収納室７Ａ或いは第２の商品収納室７Ｂが補助ヒータ２７、２８で加温される場合には、加温される商品収納室７Ａ、７Ｂの庫内熱交換器１１Ａ、１１Ｂに接続されている開閉弁２２Ａ、２２Ｂを閉じて、対応する庫内熱交換器１１Ａ、１１Ｂが機能しない状態で運転されるが、その他の開閉弁２２Ｃや三方弁２３は、前記冷却運転時と同様な開閉状態で運転される。
【００５６】
次に、庫外ファン１８Ａ、１８Ｂの制御について説明する。図５に示すように、庫外ファン１８Ａ、１８Ｂは、制御コントローラ５０に接続され、制御コントローラ５０により制御される。
【００５７】
図８に示すように、制御コントローラ５０は、庫外ファン１８Ａ、１８Ｂを制御するに際し、冷却加温装置１０がヒートポンプ運転を行うか否かを判断する（Ｓ１）。ヒートポンプ運転を行わないと判断した場合（Ｓ１−Ｎｏ）、制御コントローラ５０は、第１のサーミスタ５１の測定温度（第２の庫外熱交換器１７の出口温度）に基づいて、庫外ファン１８Ａ、１８Ｂのファンモータを作動し、庫外ファン１８Ａ、１８Ｂを運転させる（Ｓ２）。ここで、制御コントローラ５０は、規定のテーブル値に基づいて庫外ファン１８Ａ、１８Ｂを運転させる。
【００５８】
一方、ヒートポンプ運転を行うと判断した場合（Ｓ１−Ｙｅｓ）、制御コントローラ５０は、第１のサーミスタ５１の測定温度（第２の庫外熱交換器１７の出口温度）に基づいて、第２の庫外ファン１８Ｂのファンモータを運転させる（Ｓ３）。ここで、制御コントローラ５０は、規定のテーブル値に基づいて庫外ファン１８Ｂを運転させる。具体的には、第１のサーミスタ５１の測定温度が高い場合は庫外ファン１８Ｂを連続運転させ、測定温度が低い場合は庫外ファン１８Ｂを断続運転あるいは停止させる。測定温度が低い場合に庫外ファン１８Ｂの運転を抑制することで、第２の庫外熱交換器１７での熱交換効率が低下し、冷媒が庫外熱交換器１７内に滞留する量を減らして各冷媒回路に流れる冷媒量を増加させることで、庫内熱交換器１１Ｂ、１１Ｃの冷却能力が低下することを防止する。
【００５９】
第１のサーミスタ５１の測定温度（第２の庫外熱交換器１７の出口温度）が所定の温度以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、所定の温度とは、実験又は計算により冷媒のガス化が進み冷媒の密度が小さくなるであろうと定めた温度をいう。第１のサーミスタ５１の測定温度が所定の温度以上ではないと判断した場合（Ｓ４−Ｎｏ）、制御コントローラ５０は、第１の庫外熱交換器１６の冷媒貯留が適正量であると判断して、第１の庫外ファン１８Ａの運転を停止する（Ｓ５）。
【００６０】
また、第１のサーミスタ５１の測定温度（第２の庫外熱交換器１７の出口温度）が所定の温度以上であると判断した場合（Ｓ４−Ｙｅｓ）、制御コントローラ５０は、第２のサーミスタ５２の測定温度（第１の庫内熱交換器１１Ａの出口温度）が所定の温度以上であるか否かを判断する（Ｓ６）。第２のサーミスタ５２の測定温度が所定の温度以上ではないと判断した場合（Ｓ６−Ｎｏ）、制御コントローラ５０は、第１の庫外熱交換器１６の冷媒貯留が適正量であると判断して、第１の庫外ファン１８Ａの運転を停止する（Ｓ５）。すなわち、制御コントローラ５０は、第１の庫外熱交換器１６内及び／又は第２の庫外熱交換器１７内における冷媒温度が、冷媒のガス化が促進される温度以上であるか否かを判断し、続いて、第１の庫外熱交換器１６内における冷媒温度が、冷媒のガス化が促進される温度以上であるか否かを判断する。ここで、第１の庫内熱交換器１１Ａの出口温度を、第１の庫外熱交換器１６内における冷媒温度と近似し、第１の庫内熱交換器１１Ａの出口温度が所定の温度以上であれば、第１の庫外熱交換器１６内における冷媒温度が冷媒のガス化が促進される温度以上であると判断する。
【００６１】
一方、第２のサーミスタ５２の測定温度（第１の庫内熱交換器１１Ａの出口温度）が所定の温度以上であると判断した場合（Ｓ６−Ｙｅｓ）、制御コントローラ５０は、第３のサーミスタ５１の測定温度（庫外１４の外気温）に基づいて、第１の庫外ファン１８Ａの運転時間を決定し、当該運転時間に基づいて第１の庫外ファン１８Ａのファンモータを作動して第１の庫外ファン１８Ａを運転させる（Ｓ７）。すなわち、制御コントローラ５０は、第１の庫外熱交換器１６内における冷媒温度が、冷媒のガス化が進み密度が低下する温度以上である、すなわち第１の庫外熱交換器１６の冷媒の貯留量が低下すると判断し、対応する第１の庫外ファン１８Ａを運転させる。これにより、第１の庫外熱交換器１６内の冷媒の温度を下げることで冷媒の密度が高まるので、第１の庫外熱交換器１６内に貯留する質量を増やすことができる。
【００６２】
以上のように、上記構成によれば、第１の庫外熱交換器１６が、ヒートポンプ運転時には、過剰となる冷媒を内部に溜めるための冷媒貯留部（レシーバ）として機能するため、ヒートポンプ運転時に過剰となる冷媒を溜めるために冷媒貯留部（レシーバ、アキュームレータ、ドライヤ）を別途冷媒回路の途中に設ける必要がない。そのため、部品点数を減らして、製造コスト（部品コスト）の低減を図ることができる。また、第２の庫外熱交換器１７が、ヒートポンプ運転時及び冷却運転時の庫外熱交換器（ガスクーラー）を兼用するため、冷却運転時には、第１、第２の庫外熱交換器１６、１７の両方の庫外熱交換器を用いることで容積を充分に確保して、冷却性能を確保することができるとともに、運転別に冷媒が侵入しないようにするための逆止弁を庫外熱交換器１６、１７の出口側に設ける必要がなく、装置自体（冷却加温装置１００）の小型化及び製造コスト（部品コスト）の低減を図ることができる。
【００６３】
さらに、上記構成によれば、単体の第１の庫内熱交換器１１Ａが冷却運転とヒートポンプ運転との切り換えに応じて庫内放熱器又は庫内冷却器に切り替わることから、冷却運転用の庫内熱交換器とヒートポンプ運転用の庫内熱交換器とを個別に設ける場合と比較して部品点数が少なくなり、装置自体の小型化及びの製造コスト（部品コスト）の低減を図ることができる。また、第１、第２の庫外熱交換器１６、１７のそれぞれに対応して第１、第２の庫外ファン１８Ａ、１８Ｂを個別に設けることで、ヒートポンプ運転時に冷媒が過多となった場合に、第１の庫外ファン１８Ａを制御することにより冷媒貯留部として機能する第１の庫外熱交換器１６へ入る冷媒の質量を増やすことができ、ヒートポンプ運転において最適な冷媒量とすることができる。また、第１の庫外ファン１８Ａは第１の庫外熱交換器１６に対応して配置されているので、第１の庫外ファン１８Ａの運転による第２の庫外熱交換器１７の熱交換効率への影響が低減されているとともに、第２の庫外熱交換器１７に対応して配置された第２の庫外ファン１８Ｂを独自に制御することで、ヒートポンプ運転を効率よく行うことができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態（第１の実施の形態）では、第１の商品収納室７Ａに配設される第１の庫内熱交換器１１Ａを単体の庫内熱交換器により構成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、図９に示すように、第１の商品収納室７Ａに配設される庫内熱交換器を複数（図９では二体）の庫内熱交換器１１Ａ’、１１Ａ”で構成しても良い（第２の実施の形態）。この構成の場合には、例えば、一方の庫内熱交換器１１Ａ’を庫内冷却器として機能させ、他方の庫内熱交換器１１Ａ”を庫内放熱器として機能させる。第２の実施の形態においても、冷媒回路２１Ｑに逆止弁２３Ａを設けることで、冷却運転時に庫外熱交換器１６、１７側の高圧の冷媒ガスが、庫内熱交換器１１Ａ”側に流れ込んで、庫内熱交換器１１Ａ”に溜まることを防止し、冷却運転時における庫内熱交換器１１Ａ”の冷却効果の低下を防止できる。
【００６５】
また、上記実施の形態では、第２の庫外熱交換器１７よりも上流側の箇所に弁装置としての逆止弁２３Ａを設けていたが、逆止弁２３Ａに代えて、電磁切替弁のような開閉弁で構成することも可能である。
【００６６】
さらに、上記実施の形態では、一次膨張機構としての一次キャピラリチューブ１９、二次膨張機構としての二次キャピラリチューブ１３Ａ〜１３Ｃを設けていたが、一次キャピラリチューブ１９、二次キャピラリチューブ１３Ａ〜１３Ｃに代えて、膨張弁で構成してもよい。
【００６７】
さらにまた、上記実施の形態では、第１、第２の庫外熱交換器１６、１７及び第１、第２の庫外ファン１８Ａ、１８Ｂを上下方向に配置した場合を述べたが、これに限るものではなく、第１、第２の庫外熱交換器１６、１７及び第１、第２の庫外ファン１８Ａ、１８Ｂを左右方向に並べて配置してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１        自動販売機
７Ａ      商品収納室
８        商品
１０      冷却加温装置（ヒートポンプ）
１１Ａ    第１の庫内熱交換器
１６      第１の庫外熱交換器
１７      第２の庫外熱交換器
１８Ａ    第１の庫外ファン（送風機）
１８Ｂ    第２の庫外ファン（送風機）
２３Ａ    逆止弁（弁装置）
【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】
2017120459.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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