JP2010079351A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機油が熱交換器内に滞留することなく、冷媒回路を循環させることにより圧縮機の高温異常を抑制し、信頼性の高い圧縮機の運転ができる自動販売機を提供する。
【解決手段】圧縮機、凝縮器電磁弁、凝縮器、膨張器、分配器、庫内入口電磁弁、複数の庫内熱交換器、庫内出口電磁弁、集合器による冷媒循環回路を構成するとともに、冷媒循環回路に圧縮機より凝縮器電磁弁と並列接続された加熱入口電磁弁を介して庫内入口電磁弁と庫内熱交換器との間を結合させる加熱入口配管と、庫内熱交換器と庫内出口電磁弁との間から加熱出口電磁弁および膨張器を介して分配器へ接続する加熱出口配管とを設けることにより、冷却運転においても、加熱運転においても庫内熱交換器内に同一方向の冷媒が流れて、庫内熱交換器内に冷凍機油の滞留を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷媒回路にて冷却または加熱して販売に供する自動販売機に関する。

近年の地球温暖化に対して二酸化炭素の排出量削減が課題となっており、自動販売機も省エネ型が開発されている。その１方式として従来は排熱していた凝縮器の熱を庫内の加熱に利用するヒートポンプ方式の自動販売機が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１６０９３７号公報

しかしながら、この自動販売機は、庫内側の熱交換器を冷却時には庫内熱交換器として使用し、加温時には凝縮器として使用し、自動販売機の冷却加熱の運転モードによって、電磁弁を切り替え、庫内側の熱交換器への冷媒の流し方を変更させている。したがって、熱交換器内で上方より下方に冷媒が流れる運転モードでは良いが、別の運転モードでは、熱交換器の下方から上方に冷媒が流れるので、冷媒と一緒に流れる比重の重い冷凍機油が熱交換器の下方に滞留する。その結果、圧縮機の潤滑が不十分となり圧縮機が高温異常を起こす虞があるという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みて、上記の課題を解決して、冷凍機油が熱交換器内に滞留することなく、冷媒回路を循環させることにより圧縮機の高温異常を抑制し、信頼性の高い圧縮機の運転ができる自動販売機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自動販売機は、複数の冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の運転モードにより選択的に商品収納庫を冷却もしくは加熱する自動販売機であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、庫外に設けられ、該圧縮機から凝縮器電磁弁を介して冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張器と、各商品収納庫内へ冷媒を分配する分配器と、分配器より庫内入口電磁弁を介して庫内を冷却もしくは加熱する複数の庫内熱交換器と、該庫内熱交換器より庫内出口電磁弁を介して冷媒を集合させて前記圧縮機に戻す集合器にて冷媒循環回路を備え、前記庫内熱交換器を蒸発器および凝縮器として冷却加熱に兼用される自動販売機において、
前記庫内熱交換器の配管を冷媒入口および冷媒出口が上部および下部に位置するよう定め、前記庫内熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用する際、前記庫内熱交換器に流れる冷媒の流れと同一になるように配管接続したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る自動販売機は、請求項１において、当該冷媒循環回路に付加して、前記圧縮機より前記凝縮器電磁弁と並列接続された加熱入口電磁弁を介して前記庫内入口電磁弁と前記庫内熱交換器との間を結合させる加熱入口配管と、前記庫内熱交換器と前記庫内出口電磁弁との間から加熱出口電磁弁および膨張器を介して前記分配器へ接続する加熱出口配管とを設けたことを特徴とする。

本発明に係る請求項１の自動販売機は、複数の冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の運転モードにより選択的に商品収納庫を冷却もしくは加熱する自動販売機であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、庫外に設けられ、該圧縮機から凝縮器電磁弁を介して冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張器と、各商品収納庫内へ冷媒を分配する分配器と、分配器より庫内入口電磁弁を介して庫内を冷却もしくは加熱する複数の庫内熱交換器と、該庫内熱交換器より庫内出口電磁弁を介して冷媒を集合させて前記圧縮機に戻す集合器にて冷媒循環回路を備え、前記庫内熱交換器を蒸発器および凝縮器として冷却加熱に兼用される自動販売機において、
前記庫内熱交換器の配管を冷媒入口および冷媒出口が上部および下部に位置するよう定め、前記庫内熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用する際、前記庫内熱交換器に流れる冷媒の流れと同一になるように配管接続したことにより、冷却運転においても、加熱運転においても前記庫内熱交換器内に同一方向の冷媒を流すことができるので、冷凍機油が熱交換器内に滞留することなく、冷媒回路を循環させることにより圧縮機の高温異常を抑制し、信頼性の高い圧縮機の運転ができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動販売機の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

まず、本発明の実施例に係る自動販売機について説明する。なお、図１は本発明の実施例に係る自動販売機を示す斜視図、図２は図１に示した自動販売機の断面図であり、図３は庫内熱交換器の側面図で冷媒回路図である。図４は本発明の実施例に係る庫内熱交換器の側面図であり、図５は制御装置のブロック図を示す。図６は３室を全て冷却する冷却運転における冷媒の流れを示す回路図であり、図７は１室を冷却し、２室を加熱するヒートポンプ運転における冷媒の流れを示す回路図である。

これら図において、自動販売機は、前面が開口した直方状の断熱体として形成された本体キャビネット１０と、その前面に設けられた外扉２０および内扉３０と、本体キャビネット１０の内部を上下2段に底板１１にて区画形成し、上部を例えば２つの断熱仕切板４０ｗによって仕切られた３つの独立した商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、下部に商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却もしくは加熱する冷却／加熱ユニット６０を収納する機械室５０と、外扉２０の内側に配設され、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の温度センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃにより自動販売機の冷却、加熱運転などを制御する制御手段９０と、を有して構成されている。

より詳細に説明すると、外扉２０は、本体キャビネット１０の前面開口を開閉するためのものであり、図には明示していないが、この外扉２０の前面には、販売する商品の見本を展示する商品展示室、販売する商品を選択するための選択ボタン、貨幣を投入するための貨幣投入口、払い出された商品を取り出すための商品取出口２１等々、商品の販売に必要となる構成が配置してある。

内扉３０は、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃの前面を開閉し、内部の商品を保温するものであり、上下２段に分割され内部に断熱体を有する箱型形状の構造体である。上側の内扉３０ａは、一端を外扉２０に枢軸し、他端を外扉２０に係着して、外扉２０の開放と同時に上側の内扉３０ａを開放させて、商品の補充を容易にするものである。下側の内扉３０ｂは、一端を本体キャビネット１０に枢軸し、他端を本体キャビネット１０に不図示の掛金にて掛着して、外扉２０を開放したときには、閉止した状態であり、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の冷気もしくは暖気が流出することを防ぎ、メンテナンス時など必要に応じて開放できるものである。

商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品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り、その収納庫の容量は商品収納庫４０ａ、４０ｃ、４０ｂの順番に大きな態様で配分されている。本実施例は、商品収納庫４０ａを冷却専用とし、商品収納庫４０ｂ、４０ｃを冷却加熱兼用としている。その商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃには、それぞれ、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納し、販売信号により1個ずつ商品を排出するための商品搬出機構を備えた商品収納ラックＲ、排出された商品Ｓを内扉３０ｂに取設された搬出扉３１を介して外扉の販売口２１へ搬出する商品搬出シュート４２を有している。

冷却／加熱ユニット６０は、機械室５０内に圧縮機６１、凝縮器６２、膨張器６３、７９、アキュムレータ６９、補助熱交換器７６を取設し、底板１１を跨いで庫内に庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃを有して各機器を冷媒配管で接続されることにより構成されている。冷却／加熱ユニット６０は、冷却加熱の運転モードに応じて、庫内に冷風または温風を循環させて商品収納ラックＲ内の商品Ｓを冷却または加熱するものである。

冷却加熱用圧縮機６１は、冷媒を圧縮して回路内を循環させるためのもので、冷却運転時には、蒸発温度が約−１０℃、凝縮温度が約４０℃で使用され、加熱運転時には、蒸発温度が約−１０℃、凝縮温度が約６０℃で使用される。

凝縮器６２は、フィンチューブ型の熱交換器であり、冷却運転時に不要な凝縮熱を排出するためのものである。凝縮器６２の後部にはファン６２ｆが取設され、ファン６２ｆは機械室５０の前面開口部より空気を吸入し、凝縮器６２による凝縮熱を吸入するとともに、圧縮機６１の排熱を吸収して、機械室５０の背面開口部へ排気するためのものである。

膨張器６３は、冷却運転時に通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものであり、たとえばキャピラリ、温度膨張弁、電子膨張弁である。

庫内熱交換器６５ａは、商品収納庫４０ａを冷却するためのものであり、庫内熱交換器６５ｂ、６５ｃは、商品収納庫４０ｂ、４０ｃを冷却もしくは加熱するためのものであり、各商品収納庫の下部に取設されている。また、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、各商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃにおいて、風胴６７で囲繞され、その後方にファン６５ｆが取設され、その後方にダクト６７ｄが取設されている。商品収納庫内の冷却と加熱は、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃにより冷却もしくは加熱された空気を商品収納庫内の商品Ｓに送風し、図２中の矢印で示すようにダクト６７ｄより回収することで行われる。

また、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、図３で示すようにフィンチューブ型の熱交換器であり、伝熱配管６５ｐと放熱フィン６５ｆで構成されている。放熱フィン６５ｆは、図中の紙面と平行に複数枚にて等間隔で積層され、伝熱配管６５ｐの壁面と伝熱接合されている。伝熱配管６５ｐは、複数のＵ字管とＵベンドを交互に接続して一本の連続管として上方から順次下方に進む態様で形成されている。図３で示す庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、複数のＵ字管を千鳥状に配置して、一部は上方向かう配管もあるが、冷凍機油が滞留せずに流れるように全体としては上から下へ配管が形成されている。

なお、図３で示す庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、複数のＵ字管を千鳥状に配置しているが、碁盤目状に配置しても良い。

アキュムレータ６９は、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃから蒸発された冷媒を流入し、気液分離させて液冷媒を貯留し、気体冷媒を圧縮機６１に戻すための密閉した容器である。また、アキュムレータ６９は、回路の冷媒循環に余った冷媒を貯留するための容器でもある。

補助熱交換器７６は、フィンチューブ型の熱交換器であり、加熱運転時に不要な凝縮熱を排出するためのものである。

膨張器７９は、加熱運転時に通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものであり、たとえばキャピラリ、温度膨張弁、電子膨張弁である。また、後述する加熱出口配管８４を膨張器６３の上流側に接続することにより、膨張器７９を膨張器６３で兼用することができる。

冷却／加熱ユニット６０の冷媒回路構成について図４を用いて詳述する。冷媒回路構成は、庫内を冷却のみを行う冷却循環回路６０Ａと庫内の冷却加熱を同時に行う（ヒートポンプ運転を行う）加熱冷却循環回路６０Ｂを有している。なお、図中の点線の囲いは、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを模式的に示している。

冷却循環回路６０Ａは、圧縮機６１、凝縮器電磁弁６８、凝縮器６２、逆止弁７１、膨張器６３を経由して、分流器６４に接続し、分流器６４より庫内熱交入口電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃを介して庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに接続され、庫内熱交換器６５ａからの配管と、庫内熱交換器６５ｂ、６５ｃからの庫内熱交出口電磁弁７２ｂ、７２ｃを介した配管を集合器６７にて集合した後アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る回路である。

一方、加熱冷却循環回路６０Ｂには、冷却循環回路６０Ａに加えて、圧縮機６１より凝縮器電磁弁６８と並列接続された加熱入口電磁弁６８ｂ、６８ｃを介して庫内入口電磁弁７０ｂ、７０ｃと庫内熱交換器６５ｂ、６５ｃとの間をそれぞれ結合させる加熱入口配管８１ｂ、８１ｃと、庫内熱交換器６５ｂ、６５ｃと庫内出口電磁弁７２ｂ、７２ｃとの間に結合された出口配管８２ｂ、８２ｃおよびこの出口配管８２ｂ、８２ｃに加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃを介して接続され、補助熱交換器７６、膨張器７９を経由して分配器６４へ接続する加熱出口配管８４とが設けられている。しかして、加熱冷却循環回路６０Ｂは、圧縮機６１から加熱入口電磁弁６８ｂ、６８ｃを介し庫内熱交換器６５ｃ、６５ｂに接続され、庫内熱交換器６５ｃ、６５ｂから加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃを介して補助熱交換器７６、膨張器７９を経由して分配器６４に接続され、分流器６４から庫内熱交入口電磁弁７０ａを介して庫内熱交換器６５ａに接続され、集合器６７、アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る回路である。

冷媒は、臨界圧力内で使用する冷媒、例えばフロン冷媒でＲ１３４ａを使用している。また、臨界圧力外で使用する冷媒、例えば二酸化炭素冷媒でもよい。

制御手段９０は、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却加熱の運転モードにより冷却もしくは加熱の制御をするものである。図５に示すように内部にＣＰＵ、メモリを有し、運転モード設定ＳＷ９１の設定により決まる冷却加熱の運転モードに応じて冷媒回路の電磁弁開閉などの制御を行う。運転モードは、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃの冷却もしくは加熱の運転をＣ、Ｈで示すものであり、商品収納庫の左側から（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）順に、例えば、すべてが冷却の場合にはＣＣＣモード、左の商品収納庫のみが加熱の場合にはＨＣＣモードなどと記す。また、制御手段９０は、庫内温センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃにより検知した温度により、圧縮機６１、凝縮器電磁弁６８、庫内熱交入口電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、庫内熱交出口電磁弁７０ｂ、７０ｃ、加熱入口電磁弁６８ｂ、６８ｃ、加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃなどを制御してサーモサイクル運転により庫内温度を適温に維持する。

かかる構成で運転モード設定ＳＷ９１の操作により運転モードをＣＣＣモードに設定すると、制御手段９０は、凝縮器電磁弁６８、庫内熱交入口電磁弁７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、庫内熱交出口電磁弁７２ｂ、７２ｃを開成し、加熱入口電磁弁６８ｂ、６８ｃ、加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃを閉止する。図６の矢印で示すように圧縮機６１で圧縮された高温冷媒および冷凍機油は、凝縮器６２にて凝縮され液体となり、膨張器６３で膨張して低温の気液二相流となり、分流器６４で三方に分流された後庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに流入する。流入した冷媒は、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃで蒸発し、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却する。一方、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃに流入した冷凍機油は、滞留することなく上方から下方に流れ、冷媒とともに集合器６７で集合して液冷媒を貯留するアキュムレータ６９を介して気液分離させて圧縮機６１に戻る。なお、この冷却は、制御装置９０にて庫内温度センサＴａ、Ｔｂ、Ｔｃによるサーモサイクル運転により庫内温度が適温に制御される。

次に、運転モード設定ＳＷ９１の操作により運転モードを左側の1室を冷却し、中、右側の２室を加熱するＣＨＨモードに設定すると、制御手段９０は、加熱入口電磁弁６８ｂ、６８ｃ、加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃ、庫内熱交入口電磁弁７０ａを開成し、凝縮器電磁弁６８、庫内熱交入口電磁弁７０ｂ、７０ｃ、庫内熱交出口電磁弁７２ｂ、７２ｃを閉止する。図７の矢印で示すように圧縮機６１で圧縮された高温冷媒および冷凍機油は、加熱入口電磁弁６８ｂ、６８ｃを介して分流し、庫内熱交換器６５ｂ、６５ｃに流入する。流入した冷媒は凝縮され、商品収納庫４０ｂ、４０ｃを加熱し、加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃを介して集合し、補助熱交換器７６でさらに凝縮して膨張器７９に流入する。一方、庫内熱交換器６５ｂ、６５ｃに流入した冷凍機油は、熱交換器内で滞留することなく上方から下方に流れ、冷媒とともに加熱出口電磁弁８３ｂ、８３ｃを介して集合して補助熱交換器７６を経由して膨張器７９に流入する。膨張器７９に流入した冷媒および冷凍機油は、分流器６４、庫内熱交入口電磁弁７０ａを経由して庫内熱交換器６５ａに流入する。庫内熱交換器６５ａに流入した冷媒は、庫内熱交換器６５ａで蒸発して商品収納庫４０ａを冷却し、冷凍機油とともに集合器６７、アキュムレータ６９を経由して圧縮機６１に戻る。このヒートポンプ運転も前述のようにサーモサイクル運転で庫内が適温に維持される。

以上のように、冷却運転時においても、加熱運転時においても、庫内熱交換器６５ａ、６５ｂ、６５ｃ内に同一方向の冷媒および冷凍機油が流れるので、冷凍機油が熱交換器内に滞留することなく、冷媒回路を循環する結果、圧縮機の高温異常を抑制し、信頼性の高い圧縮機の運転ができる。

以上のように、本発明に係る自動販売機は、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷媒回路にて冷却または加熱するのに適している。

本発明の実施例に係る自動販売機を示す斜視図である。 図１に示した自動販売機の断面図である。 庫内熱交換器の側面図である。 本発明の実施例に係る冷媒回路図である。 制御装置のブロック図である。 ３室を全て冷却する冷却単独運転における冷媒の流れを示す回路図である。 １室を冷却し、２室を加熱するヒートポンプ運転における冷媒の流れを示す回路図である。

符号の説明

１０ 本体キャビネット
２０ 外扉
３０ 内扉
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 商品収納庫
６０ 冷却／加熱ユニット
６１ 圧縮機
６２ 凝縮器
６３、７９ 膨張器
６４ 分流器
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ 庫内熱交換器
６８ 凝縮器電磁弁
６８ａ、６８ｂ 加熱入口電磁弁
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ 庫内熱交入口電磁弁
７２ｂ、７２ｃ 庫内熱交出口電磁弁
８１ｂ、８１ｃ 加熱入口配管
８３ｂ、８３ｃ 加熱出口電磁弁
８４ 加熱出口配管
９０ 制御装置
９１ 運転モード選択ＳＷ

Claims (2)

1. 複数の冷却加熱兼用の商品収納庫を有し、冷却加熱の運転モードにより選択的に商品収納庫を冷却もしくは加熱する自動販売機であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、庫外に設けられ、該圧縮機から凝縮器電磁弁を介して冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張器と、各商品収納庫内へ冷媒を分配する分配器と、分配器より庫内入口電磁弁を介して庫内を冷却もしくは加熱する複数の庫内熱交換器と、該庫内熱交換器より庫内出口電磁弁を介して冷媒を集合させて前記圧縮機に戻す集合器にて冷媒循環回路を備え、前記庫内熱交換器を蒸発器および凝縮器として冷却加熱に兼用される自動販売機において、
   前記庫内熱交換器の配管を冷媒入口および冷媒出口が上部および下部に位置するよう定め、前記庫内熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用する際、前記庫内熱交換器に流れる冷媒の流れと同一になるように配管接続したことを特徴とする自動販売機。
2. 前記冷媒循環回路に付加して、前記圧縮機より前記凝縮器電磁弁と並列接続された加熱入口電磁弁を介して前記庫内入口電磁弁と前記庫内熱交換器との間を結合させる加熱入口配管と、前記庫内熱交換器と前記庫内出口電磁弁との間から加熱出口電磁弁および膨張器を介して前記分配器へ接続する加熱出口配管とを設けたことを特徴とする請求項１記載の自動販売機。

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