熱交換器及び自動販売機
【課題】簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができる熱交換器及び自動販売機を提供すること。
【解決手段】供給された気液２相状態の低圧冷媒が自身の低圧冷媒通路２４１１を通過する場合に、コルゲートフィン２４７を介して低圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて空気を冷却する一方、供給された単相状態の高圧冷媒が自身の高圧冷媒通路２４４１を通過する場合に、コルゲートフィン２４７を介して高圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて空気を加熱する左庫内熱交換器２４ｃにおいて、高圧冷媒通路２４４１が低圧冷媒通路２４１１よりも空気の流れの上流側に配設したものである。かかる冷媒が二酸化炭素であることが好ましい。
【解決手段】供給された気液２相状態の低圧冷媒が自身の低圧冷媒通路２４１１を通過する場合に、コルゲートフィン２４７を介して低圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて空気を冷却する一方、供給された単相状態の高圧冷媒が自身の高圧冷媒通路２４４１を通過する場合に、コルゲートフィン２４７を介して高圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて空気を加熱する左庫内熱交換器２４ｃにおいて、高圧冷媒通路２４４１が低圧冷媒通路２４１１よりも空気の流れの上流側に配設したものである。かかる冷媒が二酸化炭素であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動販売機等に適用される冷媒回路装置として、冷却経路と加熱経路とを有する冷媒回路を備えたものが知られている。冷却経路は、蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張機構を冷媒配管にて順次接続して構成されたものである。
【０００３】
蒸発器は、自動販売機の商品収容庫の内部に配設されている。該蒸発器は、供給された冷媒が自身の冷媒流路を通過して蒸発することにより、自身の周囲空気（商品収容庫の内部空気）を冷却するものである。圧縮機は、自動販売機本体内であって商品収容庫の外部となる機械室に配設されており、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮するものである。凝縮器は、圧縮機と同様に機械室に配設されており、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を導入して凝縮させるものである。膨張機構は、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
【０００４】
加熱経路は、庫内熱交換器を有して成る経路である。庫内熱交換器は、商品収容庫の内部に配設されている。より詳細には、加熱対象となる商品を収容する商品収容庫の内部に配設されている。この庫内熱交換器は、冷却経路を構成する圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管から分岐した分岐配管に入口側が接続されているとともに、凝縮器と膨張機構とを接続する冷媒配管に合流する態様で設けられた戻配管に出口側が接続されている。かかる庫内熱交換器は、分岐配管を通じて圧縮機で圧縮されて冷媒（高圧冷媒）を導入し、導入した冷媒が自身の冷媒流路を通過して凝縮することにより自身の周囲空気（自身が配設された商品収容庫の内部空気）を加熱するものである。
【０００５】
このような冷媒回路装置においては、冷却運転を行う場合には、冷却経路のみに冷媒が流れるようにし、冷却加熱運転を行う場合には、冷却経路の一部と加熱経路とに冷媒が流れるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１には明示されていないが、加熱経路を構成する庫内熱交換器は、この庫内熱交換器と同じ商品収容庫に配設された蒸発器と一体に構成されているのが一般的である。つまり、共通の商品収容庫に配設された蒸発器と庫内熱交換器とは一体化されて一つの熱交換器を構成している。このような熱交換器では、自身が配設された商品収容庫の内部空気を冷却する場合には、蒸発器の冷媒流路等の構成要素に冷媒（低圧冷媒）を通過させる一方、該商品収容庫の内部空気を加熱する場合には、庫内熱交換器の冷媒流路等の構成要素に冷媒（高圧冷媒）を通過させている。
【０００８】
ところで、冷媒として例えば二酸化炭素が用いられると、上記熱交換器では、かかる冷媒が次のように通過する。すなわち、商品収容庫の内部空気を冷却する場合には、冷媒が低圧冷媒として気液２相状態で蒸発器の構成要素を通過する一方、該商品収容庫の内部空気を加熱する場合には、冷媒が高圧冷媒として超臨界状態（単相状態）で庫内熱交換器の構成要素を通過する。ここで、通過する冷媒が気液２相状態である場合と超臨界（単相）状態である場合とでは、相変化を伴わない単相状態の方が相変化を伴う気液２相状態の方に比べて冷媒流路の内面に対する熱伝達率が小さいことが知られている。
【０００９】
そのため、上記熱交換器においては、蒸発器の構成要素に冷媒（低圧冷媒：気液２相冷媒）が通過する場合よりも庫内熱交換器の構成要素に冷媒（高圧冷媒：単相冷媒）が通過する場合の方が熱伝達率が小さいという特性を有しており、熱交換効率の向上を図ることが求められていた。
【００１０】
その一方、熱交換器の周囲を空気が通過する場合に、該熱交換器の風上側の部位の方が風下側の部位に比して該空気に対する熱伝達率が高いことが知られている。
【００１１】
尚、ここでは冷媒が二酸化炭素である場合を例に挙げて説明したいが、二酸化炭素以外の冷媒でも同様の問題が生ずることはいうまでもない。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができる熱交換器及び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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る熱交換器は、供給された気液２相状態の低圧冷媒が自身の低圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該低圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を冷却する一方、供給された単相状態の高圧冷媒が自身の高圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該高圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を加熱する熱交換器において、前記高圧冷媒通路が前記低圧冷媒通路よりも前記空気の流れの上流側に配設したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る熱交換器は、上述した請求項１において、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る自動販売機は、上述した請求項１又は請求項２に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高圧冷媒通路が低圧冷媒通路よりも空気の流れの上流側に配設してあるので、高圧冷媒通路を通過する冷媒が単相状態であっても、フィン部材を介しての通過空気に対する熱伝達を良好なものとすることができる。一方、低圧冷媒通路は、高圧冷媒通路よりも通過空気に対する熱伝達能力が劣る風下側（空気流れの下流側）に設けられているが、低圧冷媒通路を通過する冷媒が気液２相冷媒であるために、低圧冷媒通路の内面に対する熱伝達は良好なものであり、通過空気に対する熱伝達も十分に良好なものである。この結果、上記熱交換器では、総合的な熱交換効率の向上を図ることができる。しかも、高圧冷媒通路を低圧冷媒通路よりも空気流れの上流側に配設しただけなので、部品点数の増大、製造工程の増大等を招来せず、極めて簡単な方法で構成することができる。従って、簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である熱交換器を有する冷媒回路装置が適用された自動販売機（本発明の実施の形態である自動販売機）の内部構造を正面から見た場合を示す説明図である。
【図２】図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫の断面側面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。
【図４】図４は、図３に示した左庫内熱交換器（本実施の形態である熱交換器）を前方側から見た場合を示す模式図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器及び自動販売機の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態である熱交換器を有する冷媒回路装置が適用された自動販売機（本発明の実施の形態である自動販売機）の内部構造を正面から見た場合を示す説明図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。
【００２０】
本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット１には、その内部に例えば２つの断熱仕切板２によって仕切られた３つの独立した商品収容庫３が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫３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、断熱構造を有している。
【００２１】
図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫３の断面側面図である。尚、ここでは右側の商品収容庫３（以下、適宜右庫３ａとも称する）の内部構造について示すが、中央の商品収容庫３（以下、適宜中庫３ｂとも称する）及び左側の商品収容庫３（以下、適宜左庫３ｃとも称する）の内部構造も右庫３ａと略同じような構成である。尚、本明細書における右側とは、自動販売機を正面から見た場合の右方を示し、左側とは、自動販売機を正面から見た場合の左方を示す。
【００２２】
かかる図２に示すように、本体キャビネット１の前面には、外扉４及び内扉５が設けてある。外扉４は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものであり、内扉５は、商品収容庫３の前面を開閉するためのものである。この内扉５は、上下に分割してあり、上側の扉５ａは商品を補充する際に開閉するものである。
【００２３】
上記商品収容庫３には、商品収納ラック６、搬出機構７及び搬出シュータ８が設けてある。商品収納ラック６は、商品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７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群の最下位にある商品を１つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉４に設けられた商品取出口４ａに導くためのものである。
【００２４】
図３は、図１及び図２に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷媒回路装置は、内部に冷媒（例えば二酸化炭素等）を封入した冷媒回路１０を有しており、主経路２０、高圧冷媒導入配管３１、放熱配管３２及び戻配管３３を備えて構成してある。
【００２５】
主経路２０は、圧縮機２１、庫外熱交換器２２、膨張機構２３及び庫内熱交換器２４を冷媒配管２５にて順次接続して構成してある。
【００２６】
圧縮機２１は、図２にも示すように機械室９に配設してある。機械室９は、本体キャビネット１の内部であって商品収容庫３と区画され、かつ商品収容庫３の下方側の室である。この圧縮機２１は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の超臨界状態（高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。
【００２７】
本実施の形態における圧縮機２１は、２回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機２１である。より詳細に説明すると、圧縮機２１は、１回目の圧縮動作を行う第１圧縮機２１１と、２回目の圧縮動作を行う第２圧縮機２１２とを有し、これらの間に図示せぬ中間熱交換器が設けてある。中間熱交換器は、第１圧縮機２１１による１回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を冷却（放熱）させて第２圧縮機２１２に送出するものである。このような圧縮機２１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、あるいはこれらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機等を適用することができる。
【００２８】
庫外熱交換器２２は、図２にも示すように圧縮機２１と同様に機械室９に配設してある。この庫外熱交換器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒が自身の流路を通過する場合には該冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。この庫外熱交換器２２と圧縮機２１とを接続する冷媒配管２５には、三方弁２６が設けてある。かかる三方弁２６については後述する。
【００２９】
膨張機構２３は、例えば膨張弁やキャピラリーチューブにより構成してあり、自身の入口に連通する態様で接続された冷媒配管２５から供給された冷媒を減圧して断熱膨張させて気液２相状態（低圧冷媒）にするものである。
【００３０】
庫内熱交換器２４は、複数（図示の例では３つ）設けてあり、それぞれが各商品収容庫３の内部低域であって背面ダクトＤ（図２参照）の前面側に配設してある。つまり、庫内熱交換器２４の周囲においては、内部空気が後方から前方に向けて通過することになり、後方側が空気流れの上流側となり、前方側が空気流れの下流側となる。
【００３１】
これら庫内熱交換器２４と膨張機構２３とを接続する冷媒配管２５は、その途中に配設された分配器２７により３つに分岐され、右庫３ａに配設された庫内熱交換器２４（以下、右庫内熱交換器２４ａとも称する）、中庫３ｂに配設された庫内熱交換器２４（以下、中庫内熱交換器２４ｂとも称する）、並びに左庫３ｃの内部に配設され、かつ本発明の実施の形態の熱交換器である庫内熱交換器２４（以下、左庫内熱交換器２４ｃとも称する）の入口側にそれぞれ接続してある。
【００３２】
また、この冷媒配管２５においては、分配器２７から右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃのそれぞれに至る途中に低圧電磁弁２８１，２８２，２８３がそれぞれ設けてある。低圧電磁弁２８１，２８２，２８３は、開閉可能な弁体であり、図示せぬ制御手段から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。また、かかる冷媒配管２５においては、低圧電磁弁２８１，２８２，２８３の下流側に、通過する冷媒を減圧させるキャピラリーチューブが配設されていてもよい。各庫内熱交換器２４の出口側に接続された冷媒配管２５は、第１合流点Ｐ１で合流して圧縮機２１の吸引口に連通する態様で該圧縮機２１に接続してある。
【００３３】
尚、このような主経路２０において、図３中の符号Ｈ、Ｆ１、Ｆ２及びＮは、それぞれヒータ、庫内送風ファン、庫外送風ファン及び内部熱交換器である。ヒータＨは、中庫３ｂに配設してあり、駆動して通電状態となることにより中庫３ｂの内部空気を加熱する加熱手段である。庫内送風ファンＦ１は、各商品収容庫３に配設してあり、駆動することにより庫内熱交換器２４等の周囲を通過した空気を商品収容庫３の内部で循環させるものである。庫外送風ファンＦ２は、庫外熱交換器２２の近傍に配設してあり、駆動することにより庫外熱交換器２２の周囲に外気を通過させるものである。内部熱交換器Ｎは、庫外熱交換器２２を通過した高圧冷媒と、庫内熱交換器２４を通過した低圧冷媒との間で熱交換させるものである。
【００３４】
高圧冷媒導入配管３１は、三方弁２６に連結してあり、かつ左庫内熱交換器２４ｃの入口側に接続してある。この高圧冷媒導入配管３１は、圧縮機２１で圧縮された冷媒（高圧冷媒）を導入するものである。
【００３５】
ここで三方弁２６は、圧縮機２１で圧縮した冷媒を庫外熱交換器２２へ送出する第１送出状態と、圧縮機２１で圧縮した冷媒を高圧冷媒導入配管３１へ送出する第２送出状態との間で択一的に切り換え可能なバルブ手段である。かかる三方弁２６の切換動作は、制御手段から与えられる指令に応じて行われる。
【００３６】
放熱配管３２は、一端が左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続してあり、他端が加熱側熱交換器３４の入口側に接続してある。この放熱配管３２は、左庫内熱交換器２４ｃを通過した冷媒を加熱側熱交換器３４に送出するためのものである。加熱側熱交換器３４は、庫外熱交換器２２に隣接する態様で機械室９に配設してある。この加熱側熱交換器３４は、自身の流路を通過する冷媒と周囲空気との間に熱交換させて該冷媒を放熱させるものである。
【００３７】
戻配管３３は、一端が加熱側熱交換器３４の出口側に接続してあり、他端が主経路２０を構成する冷媒配管２５、すなわち庫外熱交換器２２と膨張機構２３（内部熱交換器Ｎ）との間の冷媒配管２５に第２合流点Ｐ２で合流する態様で接続してある。この戻配管３３は、加熱側熱交換器３４を通過した冷媒を主経路２０に戻すためのものである。
【００３８】
図４及び図５は、それぞれ図３に示した左庫内熱交換器２４ｃ（本実施の形態である熱交換器）を示すものであり、図４は前方側から見た場合を示す模式図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。ここで例示する左庫内熱交換器２４ｃは、低圧冷媒通路管２４１と、低圧冷媒入口ヘッダ２４２と、低圧冷媒出口ヘッダ２４３と、高圧冷媒通路管２４４と、高圧冷媒入口ヘッダ２４５と、高圧冷媒出口ヘッダ２４６と、コルゲートフィン（フィン部材）２４７とを備えて構成してある。
【００３９】
低圧冷媒通路管２４１は、複数の低圧冷媒通路２４１１が並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。
【００４０】
低圧冷媒入口ヘッダ２４２は、低圧冷媒通路管２４１の入口側端部２４１２に接続してあり、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この低圧冷媒入口ヘッダ２４２には、低圧電磁弁２８３が設けられた冷媒配管２５が接続してある。これにより低圧冷媒入口ヘッダ２４２は、膨張機構２３で断熱膨張した気液２相状態の冷媒（低圧冷媒）を各低圧冷媒通路２４１１に流入させるものである。
【００４１】
低圧冷媒出口ヘッダ２４３は、低圧冷媒通路管２４１の出口側端部２４１３に接続してあり、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この低圧冷媒出口ヘッダ２４３には、第１合流点Ｐ１で合流する冷媒配管２５が接続してある。これにより低圧冷媒出口ヘッダ２４３は、各低圧冷媒通路２４１１を通過した冷媒を圧縮機２１に向けて流出させるものである。
【００４２】
高圧冷媒通路管２４４は、複数の高圧冷媒通路２４４１が並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。この高圧冷媒通路管２４４は、低圧冷媒通路管２４１の後方側（空気流れの上流側）に設けてある。
【００４３】
高圧冷媒入口ヘッダ２４５は、高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２に接続してあり、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に連通する態様で設けてある。この高圧冷媒入口ヘッダ２４５には、高圧冷媒導入配管３１が接続してある。これにより、高圧冷媒入口ヘッダ２４５は、圧縮機２１で圧縮された超臨界状態（単相状態）の冷媒（高圧冷媒）を各高圧冷媒通路２４４１に流入させるものである。
【００４４】
高圧冷媒出口ヘッダ２４６は、高圧冷媒通路管２４４の出口側端部２４４３に接続してあり、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に連通する態様で設けてある。この高圧冷媒出口ヘッダ２４６には、放熱配管３２が接続してある。これにより高圧冷媒出口ヘッダ２４６は、各高圧冷媒通路２４４１を通過した冷媒を加熱側熱交換器３４に向けて流出させるものである。
【００４５】
コルゲートフィン２４７は、波形状に屈曲されて形成してあり、その屈曲部外部をロウ付け等により低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４の水平延在部位２４１ａ，２４４ａ間に接合して配設してある。このコルゲートフィン２４７は、自身の後方側端部（空気上流側端部）が高圧冷媒通路管２４４の後端部（空気上流側端部）よりも後方側へ突出する態様で、並びに自身の前方側端部（空気下流側端部）が低圧冷媒通路管２４１の前端部（空気下流側端部）よりも前方側へ突出する態様で配設してある。また、このコルゲートフィン２４７は、低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４の水平延在部位２４１ａ，２４４ａどうしを跨る態様で配設してある。
【００４６】
尚、図には明示していないが、コルゲートフィン２４７の表面には、細片状のルーバーが切り起こし形成されていてもよい。このようなルーバーは、コルゲートフィン２４７における後方側端部及び前方側端部を除く領域に多数形成される。
【００４７】
このような左庫内熱交換器２４ｃでは、低圧冷媒通路管２４１と高圧冷媒通路管２４４との互いの高さレベルを同一のものとし、高圧冷媒通路管２４４が低圧冷媒通路管２４１よりも後方側、すなわち空気流れの上流側に配設してある。かかる左庫内熱交換器２４ｃでは、低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４１２，２４４２及び出口側端部２４１３，２４４３が左側に位置しており、これにより低圧冷媒入口ヘッダ２４２、低圧冷媒出口ヘッダ２４３、高圧冷媒入口ヘッダ２４５及び高圧冷媒出口ヘッダ２４６は、それぞれ左側に設けてある。
【００４８】
かかる左庫内熱交換器２４ｃを有する冷媒回路装置は、次のようにして商品収容庫３に収容された商品を冷却、あるいは加熱することができる。
【００４９】
まず、ＣＣＣ運転（すべての商品収容庫３の内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、制御手段は三方弁２６を第１送出状態にさせ、低圧電磁弁２８１，２８２，２８３に対して開指令を与える。
【００５０】
これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第１送出状態にある三方弁２６を通過して庫外熱交換器２２に至る。庫外熱交換器２２に至った冷媒は、該庫外熱交換器２２を通過中に、周囲空気（外気）に放熱して凝縮する。庫外熱交換器２２で凝縮した冷媒は、膨張機構２３で断熱膨張して気液２相冷媒となり、分配器２７を介して右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出される。
【００５１】
左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出された気液２相冷媒（低圧冷媒）は、低圧冷媒入口ヘッダ２４２に進入した後、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に流入する。そして、各低圧冷媒通路２４１１を通過する冷媒は、コルゲートフィン２４７を介して左庫内熱交換器２４ｃの周囲空気（左庫３ｃの内部空気）と熱交換して蒸発し、周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により冷却される。各低圧冷媒通路２４１１を通過して蒸発した冷媒は、低圧冷媒出口ヘッダ２４３に進入して冷媒配管２５に流出する。
【００５２】
右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出された気液２相冷媒も、左庫内熱交換器２４ｃに送出された冷媒と同様に、各庫内熱交換器２４の図示せぬ冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して蒸発し、該周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａ及び中庫３ｂに収容された商品は、循環する空気により冷却される。冷媒流路を通過して蒸発した冷媒は、出口より冷媒配管２５に流出する。
【００５３】
各庫内熱交換器２４から流出した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
【００５４】
次に、ＨＣＣ運転（左庫３ｃの内部空気を加熱し、右庫３ａ及び中庫３ｂの内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、制御手段は、三方弁２６を第２送出状態にさせ、低圧電磁弁２８３に対して閉指令を与え、低圧電磁弁２８１，２８２に対して開指令を与える。
【００５５】
これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第２送出状態である三方弁２６を通過し、高圧冷媒導入配管３１を通じて左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出される。
【００５６】
左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出された超臨界状態の単相冷媒（高圧冷媒）は、高圧冷媒入口ヘッダ２４５に進入した後、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に流入する。そして、各高圧冷媒通路２４４１を通過する冷媒は、コルゲートフィン２４７を介して左庫内熱交換器２４ｃの周囲空気（左庫３ｃの内部空気）と熱交換して凝縮し、周囲空気を加熱する。加熱された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により加熱される。各高圧冷媒通路２４４１を通過した冷媒は、高圧冷媒出口ヘッダ２４６に進入して放熱配管３２に流出する。
【００５７】
放熱配管３２に流出された冷媒は、該放熱配管３２を通過して加熱側熱交換器３４に至り、該加熱側熱交換器３４で周囲空気（外気）に放熱する。加熱側熱交換器３４を放熱した冷媒は、戻配管３３を通過した後に第２合流点Ｐ２に至り、かかる第２合流点Ｐ２で主経路２０に進入する。主経路２０に進入した冷媒は、内部熱交換器Ｎを通過した後に膨張機構２３に至り、膨張機構２３で断熱膨張して気液２相冷媒となる。
【００５８】
膨張機構２３で断熱膨張した冷媒（低圧冷媒）は、分配器２７を介して開成する低圧電磁弁２８１，２８２を通過して右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出される。
【００５９】
右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出された冷媒は、各庫内熱交換器２４の冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して蒸発し、該周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａ及び中庫３ｂに収容された商品は、循環する空気により冷却される。冷媒流路を通過して蒸発した冷媒は、出口より冷媒配管２５に流出する。
【００６０】
右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂから流出した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
【００６１】
このように左庫内熱交換器２４ｃは、ＣＣＣ運転を行う場合には冷却器として適用される一方、ＨＣＣ運転を行う場合には加熱器として適用される。そして、冷却器として適用される場合には、低圧冷媒通路２４１１に気液２相状態の低圧冷媒を通過させて周囲空気を冷却する一方、加熱器として適用される場合には、高圧冷媒通路２４４１に超臨界（単相）状態の高圧冷媒を通過させて周囲空気を加熱している。
【００６２】
以上説明したような本実施の形態である熱交換器（左庫内熱交換器２４ｃ）では、高圧冷媒通路管２４４が低圧冷媒通路管２４１よりも空気流れの上流側に配設してあるので、高圧冷媒通路２４４１を通過する冷媒が超臨界状態の単相冷媒であっても、コルゲートフィン２４７を介しての通過空気に対する熱伝達を良好なものとすることができる。一方、低圧冷媒通路管２４１は、高圧冷媒通路管２４４よりも通過空気に対する熱伝達能力が劣る風下側（空気流れの下流側）に設けられているが、低圧冷媒通路２４１１を通過する冷媒が気液２相冷媒であるために、低圧冷媒通路２４１１の内面、すなわち低圧冷媒通路管２４１に対する熱伝達は十分なものであり、通過空気に対する熱伝達も十分に良好なものである。この結果、上記左庫内熱交換器２４ｃでは、総合的な熱交換効率の向上を図ることができる。しかも、高圧冷媒通路管２４４を低圧冷媒通路管２４１よりも空気流れの上流側に配設しただけなので、部品点数の増大、製造工程の増大等を招来せず、極めて簡単な方法で構成することができる。従って、簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができる。
【００６３】
このような熱交換器（左庫内熱交換器２４ｃ）を有する自動販売機では、例えば夏期を除く期間にＨＣＣ運転若しくはＨＨＣ運転を行うことになるが、上述したように上記左庫内熱交換器２４ｃにより熱交換効率の向上を図ることができるので、消費電力の低減化を図ることができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更を行うことができる。
【００６５】
上述した実施の形態では、熱交換器は、低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４が蛇行状に形成され、かつコルゲートフィン２４７が熱的に接続されたものであったが、本発明では、銅配管にアルミフィンタイプを接続した一般的な熱交換器に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る熱交換器は、例えば自動販売機等において商品を所望の温度に調整するために用いられる冷媒回路装置に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 本体キャビネット
３ 商品収容庫
３ａ 右庫
３ｂ 中庫
３ｃ 左庫
１０ 冷媒回路
２０ 主経路
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２３ 膨張機構
２４ 庫内熱交換器
２４ａ 右庫内熱交換器
２４ｂ 中庫内熱交換器
２４ｃ 左庫内熱交換器
２４１ 低圧冷媒通路管
２４１１ 低圧冷媒通路
２４１２ 入口側端部
２４１３ 出口側端部
２４１ａ 水平延在部位
２４２ 低圧冷媒入口ヘッダ
２４３ 低圧冷媒出口ヘッダ
２４４ 高圧冷媒通路管
２４４１ 高圧冷媒通路
２４４２ 入口側端部
２４４３ 出口側端部
２４４ａ 水平延在部位
２４７ コルゲートフィン
２５ 冷媒配管
３１ 高圧冷媒導入配管
３２ 放熱配管
３３ 戻配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動販売機等に適用される冷媒回路装置として、冷却経路と加熱経路とを有する冷媒回路を備えたものが知られている。冷却経路は、蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張機構を冷媒配管にて順次接続して構成されたものである。
【０００３】
蒸発器は、自動販売機の商品収容庫の内部に配設されている。該蒸発器は、供給された冷媒が自身の冷媒流路を通過して蒸発することにより、自身の周囲空気（商品収容庫の内部空気）を冷却するものである。圧縮機は、自動販売機本体内であって商品収容庫の外部となる機械室に配設されており、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮するものである。凝縮器は、圧縮機と同様に機械室に配設されており、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を導入して凝縮させるものである。膨張機構は、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
【０００４】
加熱経路は、庫内熱交換器を有して成る経路である。庫内熱交換器は、商品収容庫の内部に配設されている。より詳細には、加熱対象となる商品を収容する商品収容庫の内部に配設されている。この庫内熱交換器は、冷却経路を構成する圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管から分岐した分岐配管に入口側が接続されているとともに、凝縮器と膨張機構とを接続する冷媒配管に合流する態様で設けられた戻配管に出口側が接続されている。かかる庫内熱交換器は、分岐配管を通じて圧縮機で圧縮されて冷媒（高圧冷媒）を導入し、導入した冷媒が自身の冷媒流路を通過して凝縮することにより自身の周囲空気（自身が配設された商品収容庫の内部空気）を加熱するものである。
【０００５】
このような冷媒回路装置においては、冷却運転を行う場合には、冷却経路のみに冷媒が流れるようにし、冷却加熱運転を行う場合には、冷却経路の一部と加熱経路とに冷媒が流れるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１には明示されていないが、加熱経路を構成する庫内熱交換器は、この庫内熱交換器と同じ商品収容庫に配設された蒸発器と一体に構成されているのが一般的である。つまり、共通の商品収容庫に配設された蒸発器と庫内熱交換器とは一体化されて一つの熱交換器を構成している。このような熱交換器では、自身が配設された商品収容庫の内部空気を冷却する場合には、蒸発器の冷媒流路等の構成要素に冷媒（低圧冷媒）を通過させる一方、該商品収容庫の内部空気を加熱する場合には、庫内熱交換器の冷媒流路等の構成要素に冷媒（高圧冷媒）を通過させている。
【０００８】
ところで、冷媒として例えば二酸化炭素が用いられると、上記熱交換器では、かかる冷媒が次のように通過する。すなわち、商品収容庫の内部空気を冷却する場合には、冷媒が低圧冷媒として気液２相状態で蒸発器の構成要素を通過する一方、該商品収容庫の内部空気を加熱する場合には、冷媒が高圧冷媒として超臨界状態（単相状態）で庫内熱交換器の構成要素を通過する。ここで、通過する冷媒が気液２相状態である場合と超臨界（単相）状態である場合とでは、相変化を伴わない単相状態の方が相変化を伴う気液２相状態の方に比べて冷媒流路の内面に対する熱伝達率が小さいことが知られている。
【０００９】
そのため、上記熱交換器においては、蒸発器の構成要素に冷媒（低圧冷媒：気液２相冷媒）が通過する場合よりも庫内熱交換器の構成要素に冷媒（高圧冷媒：単相冷媒）が通過する場合の方が熱伝達率が小さいという特性を有しており、熱交換効率の向上を図ることが求められていた。
【００１０】
その一方、熱交換器の周囲を空気が通過する場合に、該熱交換器の風上側の部位の方が風下側の部位に比して該空気に対する熱伝達率が高いことが知られている。
【００１１】
尚、ここでは冷媒が二酸化炭素である場合を例に挙げて説明したいが、二酸化炭素以外の冷媒でも同様の問題が生ずることはいうまでもない。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができる熱交換器及び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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る熱交換器は、供給された気液２相状態の低圧冷媒が自身の低圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該低圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を冷却する一方、供給された単相状態の高圧冷媒が自身の高圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該高圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を加熱する熱交換器において、前記高圧冷媒通路が前記低圧冷媒通路よりも前記空気の流れの上流側に配設したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る熱交換器は、上述した請求項１において、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る自動販売機は、上述した請求項１又は請求項２に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高圧冷媒通路が低圧冷媒通路よりも空気の流れの上流側に配設してあるので、高圧冷媒通路を通過する冷媒が単相状態であっても、フィン部材を介しての通過空気に対する熱伝達を良好なものとすることができる。一方、低圧冷媒通路は、高圧冷媒通路よりも通過空気に対する熱伝達能力が劣る風下側（空気流れの下流側）に設けられているが、低圧冷媒通路を通過する冷媒が気液２相冷媒であるために、低圧冷媒通路の内面に対する熱伝達は良好なものであり、通過空気に対する熱伝達も十分に良好なものである。この結果、上記熱交換器では、総合的な熱交換効率の向上を図ることができる。しかも、高圧冷媒通路を低圧冷媒通路よりも空気流れの上流側に配設しただけなので、部品点数の増大、製造工程の増大等を招来せず、極めて簡単な方法で構成することができる。従って、簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である熱交換器を有する冷媒回路装置が適用された自動販売機（本発明の実施の形態である自動販売機）の内部構造を正面から見た場合を示す説明図である。
【図２】図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫の断面側面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。
【図４】図４は、図３に示した左庫内熱交換器（本実施の形態である熱交換器）を前方側から見た場合を示す模式図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器及び自動販売機の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態である熱交換器を有する冷媒回路装置が適用された自動販売機（本発明の実施の形態である自動販売機）の内部構造を正面から見た場合を示す説明図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。
【００２０】
本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット１には、その内部に例えば２つの断熱仕切板２によって仕切られた３つの独立した商品収容庫３が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫３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、断熱構造を有している。
【００２１】
図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫３の断面側面図である。尚、ここでは右側の商品収容庫３（以下、適宜右庫３ａとも称する）の内部構造について示すが、中央の商品収容庫３（以下、適宜中庫３ｂとも称する）及び左側の商品収容庫３（以下、適宜左庫３ｃとも称する）の内部構造も右庫３ａと略同じような構成である。尚、本明細書における右側とは、自動販売機を正面から見た場合の右方を示し、左側とは、自動販売機を正面から見た場合の左方を示す。
【００２２】
かかる図２に示すように、本体キャビネット１の前面には、外扉４及び内扉５が設けてある。外扉４は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものであり、内扉５は、商品収容庫３の前面を開閉するためのものである。この内扉５は、上下に分割してあり、上側の扉５ａは商品を補充する際に開閉するものである。
【００２３】
上記商品収容庫３には、商品収納ラック６、搬出機構７及び搬出シュータ８が設けてある。商品収納ラック６は、商品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７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群の最下位にある商品を１つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉４に設けられた商品取出口４ａに導くためのものである。
【００２４】
図３は、図１及び図２に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷媒回路装置は、内部に冷媒（例えば二酸化炭素等）を封入した冷媒回路１０を有しており、主経路２０、高圧冷媒導入配管３１、放熱配管３２及び戻配管３３を備えて構成してある。
【００２５】
主経路２０は、圧縮機２１、庫外熱交換器２２、膨張機構２３及び庫内熱交換器２４を冷媒配管２５にて順次接続して構成してある。
【００２６】
圧縮機２１は、図２にも示すように機械室９に配設してある。機械室９は、本体キャビネット１の内部であって商品収容庫３と区画され、かつ商品収容庫３の下方側の室である。この圧縮機２１は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の超臨界状態（高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。
【００２７】
本実施の形態における圧縮機２１は、２回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機２１である。より詳細に説明すると、圧縮機２１は、１回目の圧縮動作を行う第１圧縮機２１１と、２回目の圧縮動作を行う第２圧縮機２１２とを有し、これらの間に図示せぬ中間熱交換器が設けてある。中間熱交換器は、第１圧縮機２１１による１回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を冷却（放熱）させて第２圧縮機２１２に送出するものである。このような圧縮機２１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、あるいはこれらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機等を適用することができる。
【００２８】
庫外熱交換器２２は、図２にも示すように圧縮機２１と同様に機械室９に配設してある。この庫外熱交換器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒が自身の流路を通過する場合には該冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。この庫外熱交換器２２と圧縮機２１とを接続する冷媒配管２５には、三方弁２６が設けてある。かかる三方弁２６については後述する。
【００２９】
膨張機構２３は、例えば膨張弁やキャピラリーチューブにより構成してあり、自身の入口に連通する態様で接続された冷媒配管２５から供給された冷媒を減圧して断熱膨張させて気液２相状態（低圧冷媒）にするものである。
【００３０】
庫内熱交換器２４は、複数（図示の例では３つ）設けてあり、それぞれが各商品収容庫３の内部低域であって背面ダクトＤ（図２参照）の前面側に配設してある。つまり、庫内熱交換器２４の周囲においては、内部空気が後方から前方に向けて通過することになり、後方側が空気流れの上流側となり、前方側が空気流れの下流側となる。
【００３１】
これら庫内熱交換器２４と膨張機構２３とを接続する冷媒配管２５は、その途中に配設された分配器２７により３つに分岐され、右庫３ａに配設された庫内熱交換器２４（以下、右庫内熱交換器２４ａとも称する）、中庫３ｂに配設された庫内熱交換器２４（以下、中庫内熱交換器２４ｂとも称する）、並びに左庫３ｃの内部に配設され、かつ本発明の実施の形態の熱交換器である庫内熱交換器２４（以下、左庫内熱交換器２４ｃとも称する）の入口側にそれぞれ接続してある。
【００３２】
また、この冷媒配管２５においては、分配器２７から右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃのそれぞれに至る途中に低圧電磁弁２８１，２８２，２８３がそれぞれ設けてある。低圧電磁弁２８１，２８２，２８３は、開閉可能な弁体であり、図示せぬ制御手段から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。また、かかる冷媒配管２５においては、低圧電磁弁２８１，２８２，２８３の下流側に、通過する冷媒を減圧させるキャピラリーチューブが配設されていてもよい。各庫内熱交換器２４の出口側に接続された冷媒配管２５は、第１合流点Ｐ１で合流して圧縮機２１の吸引口に連通する態様で該圧縮機２１に接続してある。
【００３３】
尚、このような主経路２０において、図３中の符号Ｈ、Ｆ１、Ｆ２及びＮは、それぞれヒータ、庫内送風ファン、庫外送風ファン及び内部熱交換器である。ヒータＨは、中庫３ｂに配設してあり、駆動して通電状態となることにより中庫３ｂの内部空気を加熱する加熱手段である。庫内送風ファンＦ１は、各商品収容庫３に配設してあり、駆動することにより庫内熱交換器２４等の周囲を通過した空気を商品収容庫３の内部で循環させるものである。庫外送風ファンＦ２は、庫外熱交換器２２の近傍に配設してあり、駆動することにより庫外熱交換器２２の周囲に外気を通過させるものである。内部熱交換器Ｎは、庫外熱交換器２２を通過した高圧冷媒と、庫内熱交換器２４を通過した低圧冷媒との間で熱交換させるものである。
【００３４】
高圧冷媒導入配管３１は、三方弁２６に連結してあり、かつ左庫内熱交換器２４ｃの入口側に接続してある。この高圧冷媒導入配管３１は、圧縮機２１で圧縮された冷媒（高圧冷媒）を導入するものである。
【００３５】
ここで三方弁２６は、圧縮機２１で圧縮した冷媒を庫外熱交換器２２へ送出する第１送出状態と、圧縮機２１で圧縮した冷媒を高圧冷媒導入配管３１へ送出する第２送出状態との間で択一的に切り換え可能なバルブ手段である。かかる三方弁２６の切換動作は、制御手段から与えられる指令に応じて行われる。
【００３６】
放熱配管３２は、一端が左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続してあり、他端が加熱側熱交換器３４の入口側に接続してある。この放熱配管３２は、左庫内熱交換器２４ｃを通過した冷媒を加熱側熱交換器３４に送出するためのものである。加熱側熱交換器３４は、庫外熱交換器２２に隣接する態様で機械室９に配設してある。この加熱側熱交換器３４は、自身の流路を通過する冷媒と周囲空気との間に熱交換させて該冷媒を放熱させるものである。
【００３７】
戻配管３３は、一端が加熱側熱交換器３４の出口側に接続してあり、他端が主経路２０を構成する冷媒配管２５、すなわち庫外熱交換器２２と膨張機構２３（内部熱交換器Ｎ）との間の冷媒配管２５に第２合流点Ｐ２で合流する態様で接続してある。この戻配管３３は、加熱側熱交換器３４を通過した冷媒を主経路２０に戻すためのものである。
【００３８】
図４及び図５は、それぞれ図３に示した左庫内熱交換器２４ｃ（本実施の形態である熱交換器）を示すものであり、図４は前方側から見た場合を示す模式図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。ここで例示する左庫内熱交換器２４ｃは、低圧冷媒通路管２４１と、低圧冷媒入口ヘッダ２４２と、低圧冷媒出口ヘッダ２４３と、高圧冷媒通路管２４４と、高圧冷媒入口ヘッダ２４５と、高圧冷媒出口ヘッダ２４６と、コルゲートフィン（フィン部材）２４７とを備えて構成してある。
【００３９】
低圧冷媒通路管２４１は、複数の低圧冷媒通路２４１１が並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。
【００４０】
低圧冷媒入口ヘッダ２４２は、低圧冷媒通路管２４１の入口側端部２４１２に接続してあり、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この低圧冷媒入口ヘッダ２４２には、低圧電磁弁２８３が設けられた冷媒配管２５が接続してある。これにより低圧冷媒入口ヘッダ２４２は、膨張機構２３で断熱膨張した気液２相状態の冷媒（低圧冷媒）を各低圧冷媒通路２４１１に流入させるものである。
【００４１】
低圧冷媒出口ヘッダ２４３は、低圧冷媒通路管２４１の出口側端部２４１３に接続してあり、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この低圧冷媒出口ヘッダ２４３には、第１合流点Ｐ１で合流する冷媒配管２５が接続してある。これにより低圧冷媒出口ヘッダ２４３は、各低圧冷媒通路２４１１を通過した冷媒を圧縮機２１に向けて流出させるものである。
【００４２】
高圧冷媒通路管２４４は、複数の高圧冷媒通路２４４１が並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。この高圧冷媒通路管２４４は、低圧冷媒通路管２４１の後方側（空気流れの上流側）に設けてある。
【００４３】
高圧冷媒入口ヘッダ２４５は、高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２に接続してあり、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に連通する態様で設けてある。この高圧冷媒入口ヘッダ２４５には、高圧冷媒導入配管３１が接続してある。これにより、高圧冷媒入口ヘッダ２４５は、圧縮機２１で圧縮された超臨界状態（単相状態）の冷媒（高圧冷媒）を各高圧冷媒通路２４４１に流入させるものである。
【００４４】
高圧冷媒出口ヘッダ２４６は、高圧冷媒通路管２４４の出口側端部２４４３に接続してあり、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に連通する態様で設けてある。この高圧冷媒出口ヘッダ２４６には、放熱配管３２が接続してある。これにより高圧冷媒出口ヘッダ２４６は、各高圧冷媒通路２４４１を通過した冷媒を加熱側熱交換器３４に向けて流出させるものである。
【００４５】
コルゲートフィン２４７は、波形状に屈曲されて形成してあり、その屈曲部外部をロウ付け等により低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４の水平延在部位２４１ａ，２４４ａ間に接合して配設してある。このコルゲートフィン２４７は、自身の後方側端部（空気上流側端部）が高圧冷媒通路管２４４の後端部（空気上流側端部）よりも後方側へ突出する態様で、並びに自身の前方側端部（空気下流側端部）が低圧冷媒通路管２４１の前端部（空気下流側端部）よりも前方側へ突出する態様で配設してある。また、このコルゲートフィン２４７は、低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４の水平延在部位２４１ａ，２４４ａどうしを跨る態様で配設してある。
【００４６】
尚、図には明示していないが、コルゲートフィン２４７の表面には、細片状のルーバーが切り起こし形成されていてもよい。このようなルーバーは、コルゲートフィン２４７における後方側端部及び前方側端部を除く領域に多数形成される。
【００４７】
このような左庫内熱交換器２４ｃでは、低圧冷媒通路管２４１と高圧冷媒通路管２４４との互いの高さレベルを同一のものとし、高圧冷媒通路管２４４が低圧冷媒通路管２４１よりも後方側、すなわち空気流れの上流側に配設してある。かかる左庫内熱交換器２４ｃでは、低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４１２，２４４２及び出口側端部２４１３，２４４３が左側に位置しており、これにより低圧冷媒入口ヘッダ２４２、低圧冷媒出口ヘッダ２４３、高圧冷媒入口ヘッダ２４５及び高圧冷媒出口ヘッダ２４６は、それぞれ左側に設けてある。
【００４８】
かかる左庫内熱交換器２４ｃを有する冷媒回路装置は、次のようにして商品収容庫３に収容された商品を冷却、あるいは加熱することができる。
【００４９】
まず、ＣＣＣ運転（すべての商品収容庫３の内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、制御手段は三方弁２６を第１送出状態にさせ、低圧電磁弁２８１，２８２，２８３に対して開指令を与える。
【００５０】
これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第１送出状態にある三方弁２６を通過して庫外熱交換器２２に至る。庫外熱交換器２２に至った冷媒は、該庫外熱交換器２２を通過中に、周囲空気（外気）に放熱して凝縮する。庫外熱交換器２２で凝縮した冷媒は、膨張機構２３で断熱膨張して気液２相冷媒となり、分配器２７を介して右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出される。
【００５１】
左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出された気液２相冷媒（低圧冷媒）は、低圧冷媒入口ヘッダ２４２に進入した後、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に流入する。そして、各低圧冷媒通路２４１１を通過する冷媒は、コルゲートフィン２４７を介して左庫内熱交換器２４ｃの周囲空気（左庫３ｃの内部空気）と熱交換して蒸発し、周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により冷却される。各低圧冷媒通路２４１１を通過して蒸発した冷媒は、低圧冷媒出口ヘッダ２４３に進入して冷媒配管２５に流出する。
【００５２】
右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出された気液２相冷媒も、左庫内熱交換器２４ｃに送出された冷媒と同様に、各庫内熱交換器２４の図示せぬ冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して蒸発し、該周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａ及び中庫３ｂに収容された商品は、循環する空気により冷却される。冷媒流路を通過して蒸発した冷媒は、出口より冷媒配管２５に流出する。
【００５３】
各庫内熱交換器２４から流出した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
【００５４】
次に、ＨＣＣ運転（左庫３ｃの内部空気を加熱し、右庫３ａ及び中庫３ｂの内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、制御手段は、三方弁２６を第２送出状態にさせ、低圧電磁弁２８３に対して閉指令を与え、低圧電磁弁２８１，２８２に対して開指令を与える。
【００５５】
これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第２送出状態である三方弁２６を通過し、高圧冷媒導入配管３１を通じて左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出される。
【００５６】
左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出された超臨界状態の単相冷媒（高圧冷媒）は、高圧冷媒入口ヘッダ２４５に進入した後、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に流入する。そして、各高圧冷媒通路２４４１を通過する冷媒は、コルゲートフィン２４７を介して左庫内熱交換器２４ｃの周囲空気（左庫３ｃの内部空気）と熱交換して凝縮し、周囲空気を加熱する。加熱された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により加熱される。各高圧冷媒通路２４４１を通過した冷媒は、高圧冷媒出口ヘッダ２４６に進入して放熱配管３２に流出する。
【００５７】
放熱配管３２に流出された冷媒は、該放熱配管３２を通過して加熱側熱交換器３４に至り、該加熱側熱交換器３４で周囲空気（外気）に放熱する。加熱側熱交換器３４を放熱した冷媒は、戻配管３３を通過した後に第２合流点Ｐ２に至り、かかる第２合流点Ｐ２で主経路２０に進入する。主経路２０に進入した冷媒は、内部熱交換器Ｎを通過した後に膨張機構２３に至り、膨張機構２３で断熱膨張して気液２相冷媒となる。
【００５８】
膨張機構２３で断熱膨張した冷媒（低圧冷媒）は、分配器２７を介して開成する低圧電磁弁２８１，２８２を通過して右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出される。
【００５９】
右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出された冷媒は、各庫内熱交換器２４の冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して蒸発し、該周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａ及び中庫３ｂに収容された商品は、循環する空気により冷却される。冷媒流路を通過して蒸発した冷媒は、出口より冷媒配管２５に流出する。
【００６０】
右庫内熱交換器２４ａ及び中庫内熱交換器２４ｂから流出した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
【００６１】
このように左庫内熱交換器２４ｃは、ＣＣＣ運転を行う場合には冷却器として適用される一方、ＨＣＣ運転を行う場合には加熱器として適用される。そして、冷却器として適用される場合には、低圧冷媒通路２４１１に気液２相状態の低圧冷媒を通過させて周囲空気を冷却する一方、加熱器として適用される場合には、高圧冷媒通路２４４１に超臨界（単相）状態の高圧冷媒を通過させて周囲空気を加熱している。
【００６２】
以上説明したような本実施の形態である熱交換器（左庫内熱交換器２４ｃ）では、高圧冷媒通路管２４４が低圧冷媒通路管２４１よりも空気流れの上流側に配設してあるので、高圧冷媒通路２４４１を通過する冷媒が超臨界状態の単相冷媒であっても、コルゲートフィン２４７を介しての通過空気に対する熱伝達を良好なものとすることができる。一方、低圧冷媒通路管２４１は、高圧冷媒通路管２４４よりも通過空気に対する熱伝達能力が劣る風下側（空気流れの下流側）に設けられているが、低圧冷媒通路２４１１を通過する冷媒が気液２相冷媒であるために、低圧冷媒通路２４１１の内面、すなわち低圧冷媒通路管２４１に対する熱伝達は十分なものであり、通過空気に対する熱伝達も十分に良好なものである。この結果、上記左庫内熱交換器２４ｃでは、総合的な熱交換効率の向上を図ることができる。しかも、高圧冷媒通路管２４４を低圧冷媒通路管２４１よりも空気流れの上流側に配設しただけなので、部品点数の増大、製造工程の増大等を招来せず、極めて簡単な方法で構成することができる。従って、簡単な構成で熱交換効率の向上を図ることができる。
【００６３】
このような熱交換器（左庫内熱交換器２４ｃ）を有する自動販売機では、例えば夏期を除く期間にＨＣＣ運転若しくはＨＨＣ運転を行うことになるが、上述したように上記左庫内熱交換器２４ｃにより熱交換効率の向上を図ることができるので、消費電力の低減化を図ることができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更を行うことができる。
【００６５】
上述した実施の形態では、熱交換器は、低圧冷媒通路管２４１及び高圧冷媒通路管２４４が蛇行状に形成され、かつコルゲートフィン２４７が熱的に接続されたものであったが、本発明では、銅配管にアルミフィンタイプを接続した一般的な熱交換器に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る熱交換器は、例えば自動販売機等において商品を所望の温度に調整するために用いられる冷媒回路装置に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 本体キャビネット
３ 商品収容庫
３ａ 右庫
３ｂ 中庫
３ｃ 左庫
１０ 冷媒回路
２０ 主経路
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２３ 膨張機構
２４ 庫内熱交換器
２４ａ 右庫内熱交換器
２４ｂ 中庫内熱交換器
２４ｃ 左庫内熱交換器
２４１ 低圧冷媒通路管
２４１１ 低圧冷媒通路
２４１２ 入口側端部
２４１３ 出口側端部
２４１ａ 水平延在部位
２４２ 低圧冷媒入口ヘッダ
２４３ 低圧冷媒出口ヘッダ
２４４ 高圧冷媒通路管
２４４１ 高圧冷媒通路
２４４２ 入口側端部
２４４３ 出口側端部
２４４ａ 水平延在部位
２４７ コルゲートフィン
２５ 冷媒配管
３１ 高圧冷媒導入配管
３２ 放熱配管
３３ 戻配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された気液２相状態の低圧冷媒が自身の低圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該低圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を冷却する一方、供給された単相状態の高圧冷媒が自身の高圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該高圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を加熱する熱交換器において、
前記高圧冷媒通路が前記低圧冷媒通路よりも前記空気の流れの上流側に配設したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする自動販売機。
【請求項１】
供給された気液２相状態の低圧冷媒が自身の低圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該低圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を冷却する一方、供給された単相状態の高圧冷媒が自身の高圧冷媒通路を通過する場合に、フィン部材を介して該高圧冷媒を自身の周囲を通過する空気と熱交換させて該空気を加熱する熱交換器において、
前記高圧冷媒通路が前記低圧冷媒通路よりも前記空気の流れの上流側に配設したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする自動販売機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３０６３１（Ｐ２０１２−２３０６３１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９７７０（Ｐ２０１１−９９７７０）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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