自動販売機の冷却加温装置
【課題】消費電力をより低減することができ、かつ、圧縮機の寿命が短くなることを防止できる自動販売機の冷却加温装置を提供する。
【解決手段】庫内が、互いに断熱的に区画された複数の商品収納室３Ａ〜３Ｃに分けられ、複数の商品収納室３として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室３Ｂと、冷却専用の商品収納室３Ｃとが設けられ、庫外に配設された圧縮機９および凝縮器１０と、冷却専用の商品収納室３Ｃに配設された蒸発器４Ｃと、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室３Ｂに配設された熱交換器４Ｂとを有するヒートポンプ５を備えた自動販売機の冷却加温装置において、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路１３ｍ、１３ｎを残りの２つの切換用流路１３ｇ、１３ｋ、１３ａ、１３ｊに対して選択的に接続する三方弁１５、１６を配設した。
【解決手段】庫内が、互いに断熱的に区画された複数の商品収納室３Ａ〜３Ｃに分けられ、複数の商品収納室３として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室３Ｂと、冷却専用の商品収納室３Ｃとが設けられ、庫外に配設された圧縮機９および凝縮器１０と、冷却専用の商品収納室３Ｃに配設された蒸発器４Ｃと、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室３Ｂに配設された熱交換器４Ｂとを有するヒートポンプ５を備えた自動販売機の冷却加温装置において、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路１３ｍ、１３ｎを残りの２つの切換用流路１３ｇ、１３ｋ、１３ａ、１３ｊに対して選択的に接続する三方弁１５、１６を配設した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動販売機の冷却加温装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
缶飲料やペットボトル飲料などの容器内に飲料などが入れられた商品を販売する自動販売機においては、商品が冷却状態（ＣＯＬＤと称す）または加温状態（ＨＯＴと称す）で販売される。また、季節に応じて、ＣＯＬＤとＨＯＴとで販売する販売比率を変化させることも可能に構成されている。
【０００３】
この種の自動販売機において省エネルギー型のものとして、凝縮器として機能可能な熱交換器の熱を庫内（商品収納部内）の加熱に利用できるヒートポンプ方式の自動販売機が開発されており、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
前記特許文献１に示されている自動販売機の冷却加温装置では、図４〜図６に示すように、商品収納庫としての庫内２に、互いに断熱的に区画された３つの商品収納室３（商品収納室３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）が設けられている。そして、その中の１つの商品収納室３Ｂに設けられた熱交換器４Ｂに対して、冷媒の流れ方向を切り換えることにより、熱交換器４Ｂを蒸発器として用いて商品１を冷却したり、熱交換器４Ｂを凝縮器として用いて商品１を加温したりすることが可能に構成したヒートポンプ５が開示されている。
【０００５】
ここで、図６における、４Ａ、４Ｃは蒸発器、４Ｂは熱交換器、７は庫内送風ファン、８は膨張機構としてのキャピラリチューブ、９は圧縮機、１０は凝縮器、１１は庫外ファン、１３ａ〜１３ｋは冷媒流路、１４ａ〜１４ｇは電磁式２方弁からなる冷媒の開閉弁である。庫内送風ファン７、キャピラリチューブ８は、庫内２の各商品収納室３（３Ａ〜３Ｃ）にそれぞれ配設され、圧縮機９、凝縮器１０、庫外ファン１１は、自動販売機における外部と空気の流通がある庫外１２に１つずつ配設されている。また、図示しないが、各商品収納室３には各商品収納室３内の温度を検知する温度センサが内蔵されている。
【０００６】
この構成において、商品収納室３Ｂの商品１を冷却する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を冷却状態とする場合）には、開閉弁１４ｂ、１４ｄ、１４ｇが開けられる一方、開閉弁１４ｅ、１４ｆが閉じられる。これにより、図７に示すように、圧縮機９で圧縮された冷媒が、開閉弁１４ｄが設けられている冷媒流路１３ａを介して凝縮器１０に流入し、凝縮器１０で凝縮された冷媒が、開閉弁１４ｂが設けられている冷媒流路１３ｄを介してキャピラリチューブ８および熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが蒸発器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が冷却される。また、熱交換器４Ｂで気化した冷媒は、開閉弁１４ｇが設けられている冷媒流路１３ｇおよび冷媒流路１３ｉを介して圧縮機９内に流れ込む。
【０００７】
一方、商品収納室３Ｂの商品１を加温する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を加温状態とする場合）には、開閉弁１４ｃ、１４ｅ、１４ｆなどが開けられる一方、開閉弁１４ｂ、１４ｄ、１４ｇが閉じられる。これにより、図８に示すように、圧縮機９で圧縮されて高温となった冷媒が、開閉弁１４ｅが設けられている冷媒流路１３ｊを介して熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが凝縮器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が加温される。熱交換器４Ｂで凝縮された冷媒は、開閉弁１４ｆが設けられている冷媒流路１３ｋおよび冷媒流路１３ａを介して、庫外１２に配設されている凝縮器１０に流入する。この後、開閉弁１４ｃが設けられている冷媒流路１３ｅと（あるいはさらに、開閉弁１４ａが設けられている冷媒流路１３ｃと）を介してキャピラリチューブ８および蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）に流れ込み、商品収納室３Ｃ（あるいは商品収納室３Ｃおよび商品収納室３Ａ）の商品１が冷却される。また、蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）で気化した冷媒は、冷媒流路１３ｉ（あるいは冷媒流路１３ｆ、１３ｉ）を介して圧縮機９内に流れ込む。
【０００８】
この自動販売機の冷却加温装置によれば、商品収納室３Ｂに設けられた熱交換器４Ｂを凝縮器として用いて、商品収納室３Ｂ内を加温することができる。一般に、ヒートポンプを用いたシステムでは、シーズヒータで加熱する場合と比較して、出力エネルギーに対する消費電力（入力エネルギー）が小さいため、例えば、商品収納室３Ｂ内に加温手段としてシーズヒータだけを配設して、このシーズヒータのみにより加温する場合と比較して、省エネルギー化を図ることができる。なお、図６〜図８に示すように、商品収納室３Ｂ内を補助的に加温する補助シーズヒータ３４を設けて、熱交換器４Ｂを凝縮器として用いた場合の加温機能が不足する場合に、前記補助シーズヒータ３４を作動させてもよく、この場合でも、加温手段としてシーズヒータだけで加温する場合と比較すると、省エネルギー化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２０５３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図６〜図８に示すような自動販売機の冷却加温装置においては、熱交換器４Ｂの冷媒出口に、開閉弁１４ｇが設けられている冷媒流路１３ｇと、開閉弁１４ｆが設けられている冷媒流路１３ｋとが２方向に分岐されて接続されており、自動販売機の冷却加温装置を稼動させる際には、何れか一方の開閉弁１４ｇまたは開閉弁１４ｆを開けて、他方を閉じる構成である。したがって、全ての開閉弁１４ａ〜１４ｇとして、通電時のみ冷媒流路を開ける（または閉じる）ものを用いた場合には、常に開閉弁１４ｇ、１４ｆの何れかに通電する必要があるため、消費電力が大きくなる欠点がある。
【００１１】
また、万一、開閉弁１４ｇ、１４ｆが閉じた状態で両方とも故障した場合には、何れの冷媒流路１３ｇ、１３ｋとも冷媒が流れない状態となるので、この状態で圧縮機９が稼動されると、冷媒の圧力が極めて高くなり、圧縮機９に過負荷を与えることとなって、圧縮機９の寿命が短くなるなどの不具合を発生するおそれがある。
【００１２】
本発明は上記欠点や不具合などを改善するもので、消費電力をより低減することができ、かつ、圧縮機の寿命が短くなることを防止できる自動販売機の冷却加温装置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】
上記課題や難点などを解決するために、本発明は、庫内が、互いに断熱的に区画された複数の商品収納室に分けられ、前記複数の商品収納室として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室と、冷却専用の商品収納室とが設けられ、庫外に配設された圧縮機および凝縮器と、少なくとも前記冷却専用の商品収納室に配設された蒸発器と、前記冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室に配設された熱交換器とを有するヒートポンプを備えた自動販売機の冷却加温装置であって、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁が配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、前記三方弁は、その共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する構造であるので、冷媒が２方向に分岐する箇所において、冷却時（または加温時）に、前記三方弁に通電しない状態で、冷媒が冷却時用の切換用流路に接続されるように設置することで、冷却時（または加温時）に、前記三方弁に通電しなくても済み、消費電力を減少させることができる。また、前記三方弁が万一故障した場合でも、共通流路に残りの２つの切換用流路の何れかには接続された状態（開状態）となっているので、この状態で圧縮機が稼動された場合でも、冷媒の圧力が極めて高くなることがなく、圧縮機に過負荷を与えることが防止される。
【００１５】
なお、前記三方弁は、冷却、加温する熱交換器の冷媒出口に接続したり、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に配設したりすると好適である。この場合に、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に、冷媒が２方向に分岐する箇所に三方弁を配設することにより、前記三方弁の代わりに２つの電磁弁からなる開閉弁を設けた場合よりも配設スペースを少なく抑えることができるので、それだけ、商品収納室の商品収納空間を効率よく確保できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒートポンプを備えた自動販売機において、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁を配設したことにより、消費電力をより減少させることができて、省エネルギー化を図ることができるとともに、かつ、圧縮機に過負荷を与えることを防止できて、圧縮機、ひいては自動販売機の長寿命化を図ることができる。また、前記三方弁を、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に配設することにより、商品収納室の商品収納空間を効率よく確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図である。
【図２】同自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを冷却状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【図３】同自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを加温状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【図４】自動販売機の縦断面図である。
【図５】同自動販売機の外扉および内扉を開けた状態を示す斜視図である。
【図６】従来の自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図である。
【図７】同従来の自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを冷却状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【図８】同従来の自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを加温状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る自動販売機の冷却加温装置を、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。なお、従来の自動販売機（図４から図６参照）の構成要素と同様な機能のものには同符号を付す。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る自動販売機は、庫内２が、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３（商品収納室３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）に分けられ、これらの商品収納室３として、冷却状態と加温状態とに切換可能な第１、第２の商品収納室３Ａ、３Ｂと、冷却専用の第３の商品収納室３Ｃとが設けられている。なお、この実施の形態では、各商品収納室３の商品収納空間の大きさが、第１の商品収納室３Ａ、第３の商品収納室３Ｃ、第２の商品収納室３Ｂの順で小さくなっており、庫内２で第２の商品収納室３Ｂの商品収納空間が最も小さい。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る自動販売機は、ヒートポンプ５からなる冷却加温装置を備えている。ヒートポンプ５は、第１、第３の商品収納室３Ａ、３Ｃに配設された蒸発器４Ａ、４Ｃと、第２の商品収納室３Ｂに配設されて、場合に応じて蒸発器または凝縮器（庫内凝縮器）として機能する熱交換器４Ｂと、これらの蒸発器４Ａ、４Ｃおよび熱交換器４Ｂに対応して設けられた庫内送風ファン７および膨張機構としてのキャピラリチューブ８と、自動販売機における外部と空気の流通がある庫外１２に１つずつ配設されている圧縮機９、凝縮器（庫外凝縮器）１０、庫外ファン１１と、ヒートポンプ５の各構成要素同士を接続する冷媒流路１３ａ〜１３ｎと、電磁式二方弁からなる冷媒の開閉弁１４ａ〜１４ｃなどを有している。なお、１７ａは庫外１２の温度を検出する庫外温度センサ、１７ｂは第２の商品収納室３Ｂの加温温度を検出する加温温度センサである。
【００２１】
また特に、ヒートポンプ５における冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する第１、第２の三方弁（電磁式の三方弁）１５、１６が配設されている。ここで、第１の三方弁１５は、庫内２で商品収納空間が最も小さい商品収納室３Ｂに配設され、冷却、加温する熱交換器４Ｂの冷媒出口に冷媒流路（共通流路）１３ｍを介して接続されている。そして、第１の三方弁１５は、非通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｍが圧縮機９へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｇに接続され（図１において、ＮＯ（ノーマルオープン）と表記する）、通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｍが凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｋに接続される（図１において、ＮＣ（ノーマルクローズ）と表示する）よう構成されている。また、第２の三方弁１６は、庫外１２に配設され、圧縮機９の冷媒出口に冷媒流路（共通流路）１３ｎを介して接続されている。そして、第２の三方弁１６は、非通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｎが凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ａに接続され（図１において、ＮＯ（ノーマルオープン）と表示する）、通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｎが熱交換器４Ｂへ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｊに接続される（図１において、ＮＣ（ノーマルクローズ）と表示する）よう構成されている。
【００２２】
なお、この実施の形態では、第１の商品収納室３Ａを加温可能な補助ヒートポンプが、設けられており、この補助ヒートポンプ２０は、庫外１２に１つずつ配設されている圧縮機２１、蒸発器（庫外蒸発器）２２、膨張機構としてのキャピラリチューブ２３と、第１の商品収納室３Ａ内に配設されている凝縮器２４と、これらの各構成要素同士を接続する冷媒流路１３ｏ〜１３ｑなどを有している。
【００２３】
上記構成において、商品収納室３Ｂの商品１を冷却する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を冷却状態とする場合）には、開閉弁１４ｂが開けられるとともに、第１の三方弁１５および第２の三方弁１６には通電されず、第１の三方弁１５では、圧縮機９へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｇに接続され、第２の三方弁１６では、凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ａに接続される。これにより、図２に示すように、圧縮機９で圧縮された冷媒が、冷媒流路（共通流路）１３ｎ、第２の三方弁１６、冷媒流路（切換用流路）１３ａを介して凝縮器１０に流入し、凝縮器１０で凝縮された冷媒が、開閉弁１４ｂが設けられている冷媒流路１３ｄを介してキャピラリチューブ８および熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが蒸発器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が冷却される。また、熱交換器４Ｂで気化した冷媒は、冷媒流路（共通流路）１３ｍ、第１の三方弁１５、冷媒流路１３ｇ、冷媒流路１３ｉを介して圧縮機９内に流れ込む。
【００２４】
一方、商品収納室３Ｂの商品１を加温する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を加温状態とする場合）には、開閉弁１４ｂが閉じられるとともに、第１の三方弁１５および第２の三方弁１６に通電され、第１の三方弁１５では、凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｋに接続され、第２の三方弁１６では、熱交換器４Ｂへ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｊに接続される。これにより、図３に示すように、圧縮機９で圧縮されて高温となった冷媒が、冷媒流路（共通流路）１３ｎ、第２の三方弁１６、冷媒流路（切換用流路）１３ｊを介して熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが凝縮器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が加温される。熱交換器４Ｂで凝縮された冷媒は、冷媒流路１３ｍ、冷媒流路１３ｋ、冷媒流路１３ａを介して、庫外１２に配設されている凝縮器１０に流入する。この後、開閉弁１４ｃが設けられている冷媒流路１３ｅと（あるいはさらに、開閉弁１４ａが設けられている冷媒流路１３ｃと）を介してキャピラリチューブ８および蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）に流れ込み、商品収納室３Ｃ（あるいは商品収納室３Ｃおよび商品収納室３Ａ）の商品１が冷却される。また、蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）で気化した冷媒は、冷媒流路１３ｉ（あるいは冷媒流路１３ｆ、１３ｉ）を介して圧縮機９内に流れ込む。
【００２５】
上記構成によれば、第１の三方弁１５は、共通流路である冷媒流路１３ｍを残りの２つの切換用流路である冷媒流路１３ｇ、１３ｋに対して選択的に接続し、第２の三方弁１６は、共通流路である冷媒流路１３ｎを残りの２つの切換用流路である冷媒流路１３ａ、１３ｋに対して選択的に接続する構造であるので、商品収納室３Ｂ内の冷却時には、第１、第２の三方弁１５、１６に通電しなくても済む。したがって、図６〜図８に示すように、それぞれ２つの開閉弁１４ｇ、１４ｆ、開閉弁１４ｄ、１４ｅを有するために常に何れかに通電する必要があるものと比較して、消費電力を減少させることができ、ひいては省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
また、第１の三方弁１５や第２の三方弁１６が万一故障した場合でも、共通流路である冷媒流路１３ｍや冷媒流路１３ｎに残りの２つの切換用流路である１３ｇ、１３ｋや冷媒流路１３ａ、１３ｋの何れかには接続された状態（開状態）となっているので、この状態で圧縮機９が稼動された場合でも、冷媒の圧力が極めて高くなることがなくなり、圧縮機９に過負荷を与えることが防止される。これにより、圧縮機９、ひいては自動販売機全体の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
また、冷却、加温する熱交換器の冷媒出口に接続した第１の三方弁１５を、庫内２で商品収納空間が最も小さい商品収納室３Ｂに配設することにより、第１の三方弁１５の代わりに２つの電磁弁からなる開閉弁１４ｆ、１４ｇを設けた場合（図６参照）よりも配設スペースを少なく抑えることができるので、それだけ、商品収納室３Ｂの商品収納空間を効率よく確保できる利点がある。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、商品収納室３Ｂを冷却状態にする場合に、第１、第２の三方弁１５、１６に通電しなくても済むように設定した場合を述べ、商品収納室３Ｂを冷却状態にする期間が、商品収納室３Ｂを加温状態にする期間よりも長い場合に、消費電力を減少させる効果が大きくなり、省エネルギー化を図ることができる。しかしながら、これに限るものではなく、商品収納室３Ｂを加温状態にする期間が、商品収納室３Ｂを冷却状態にする期間よりも長い場合など、商品収納室３Ｂを加温状態にする割合が大きい場合には、商品収納室３Ｂを加温状態にする場合に、第１、第２の三方弁１５、１６に通電しなくても済むように設定する（すなわち、第１の三方弁１５が、非通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｍが凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｋに接続され、第２の三方弁１６が、非通電状態で熱交換器４Ｂへ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｊに接続されるよう構成する）ことにより、消費電力の減少効果を大きくできる。
【００２９】
また、上記の実施の形態では、商品収納室３Ｂに、この商品収納室３Ｂ内を補助的に加温する補助シーズヒータ３４を設けた場合を述べたが、補助シーズヒータ３４は必要に応じて設ければよく、場合によっては、補助シーズヒータ３４を設けなくてもよい。また、上記実施の形態では、第１の商品収納室３Ａを加温可能な補助ヒートポンプ２０が設けられている場合を述べ、これにより、省エネルギー化をより良好に図ることができるものの、この補助ヒートポンプ２０は必ずしも設けなければならないわけではない。
【００３０】
また、上記実施の形態では、商品収納室３が３つの商品収納室３Ａ〜３Ｃに分割されている場合を述べたが、これに限るものではなく、商品収納室３として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室と、冷却専用の商品収納室とが設けられているならば、２つまたは４つ以上に庫内２が断熱的に分割されている構成のものに適用可能である。
【００３１】
なお、上記の実施の形態では、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁が配設されている場合を述べたが、同様な作用効果を得るものとして、冷媒が３方向以上に分岐する箇所に、共通流路を残りの３つ以上の切換用流路に対して選択して接続する多方弁を配設する構成に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２ 庫内
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 商品収納室
４Ａ、４Ｃ 蒸発器
４Ｂ 熱交換器
５ ヒートポンプ
７ 庫内送風ファン
８ キャピラリチューブ（膨張機構）
９ 圧縮機
１０ 凝縮器（庫外凝縮器）
１１ 庫外ファン
１２ 庫外
１３ａ〜１３ｑ 冷媒流路
１４ａ〜１４ｃ 開閉弁
１５ 第１の三方弁
１６ 第２の三方弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動販売機の冷却加温装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
缶飲料やペットボトル飲料などの容器内に飲料などが入れられた商品を販売する自動販売機においては、商品が冷却状態（ＣＯＬＤと称す）または加温状態（ＨＯＴと称す）で販売される。また、季節に応じて、ＣＯＬＤとＨＯＴとで販売する販売比率を変化させることも可能に構成されている。
【０００３】
この種の自動販売機において省エネルギー型のものとして、凝縮器として機能可能な熱交換器の熱を庫内（商品収納部内）の加熱に利用できるヒートポンプ方式の自動販売機が開発されており、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
前記特許文献１に示されている自動販売機の冷却加温装置では、図４〜図６に示すように、商品収納庫としての庫内２に、互いに断熱的に区画された３つの商品収納室３（商品収納室３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）が設けられている。そして、その中の１つの商品収納室３Ｂに設けられた熱交換器４Ｂに対して、冷媒の流れ方向を切り換えることにより、熱交換器４Ｂを蒸発器として用いて商品１を冷却したり、熱交換器４Ｂを凝縮器として用いて商品１を加温したりすることが可能に構成したヒートポンプ５が開示されている。
【０００５】
ここで、図６における、４Ａ、４Ｃは蒸発器、４Ｂは熱交換器、７は庫内送風ファン、８は膨張機構としてのキャピラリチューブ、９は圧縮機、１０は凝縮器、１１は庫外ファン、１３ａ〜１３ｋは冷媒流路、１４ａ〜１４ｇは電磁式２方弁からなる冷媒の開閉弁である。庫内送風ファン７、キャピラリチューブ８は、庫内２の各商品収納室３（３Ａ〜３Ｃ）にそれぞれ配設され、圧縮機９、凝縮器１０、庫外ファン１１は、自動販売機における外部と空気の流通がある庫外１２に１つずつ配設されている。また、図示しないが、各商品収納室３には各商品収納室３内の温度を検知する温度センサが内蔵されている。
【０００６】
この構成において、商品収納室３Ｂの商品１を冷却する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を冷却状態とする場合）には、開閉弁１４ｂ、１４ｄ、１４ｇが開けられる一方、開閉弁１４ｅ、１４ｆが閉じられる。これにより、図７に示すように、圧縮機９で圧縮された冷媒が、開閉弁１４ｄが設けられている冷媒流路１３ａを介して凝縮器１０に流入し、凝縮器１０で凝縮された冷媒が、開閉弁１４ｂが設けられている冷媒流路１３ｄを介してキャピラリチューブ８および熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが蒸発器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が冷却される。また、熱交換器４Ｂで気化した冷媒は、開閉弁１４ｇが設けられている冷媒流路１３ｇおよび冷媒流路１３ｉを介して圧縮機９内に流れ込む。
【０００７】
一方、商品収納室３Ｂの商品１を加温する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を加温状態とする場合）には、開閉弁１４ｃ、１４ｅ、１４ｆなどが開けられる一方、開閉弁１４ｂ、１４ｄ、１４ｇが閉じられる。これにより、図８に示すように、圧縮機９で圧縮されて高温となった冷媒が、開閉弁１４ｅが設けられている冷媒流路１３ｊを介して熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが凝縮器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が加温される。熱交換器４Ｂで凝縮された冷媒は、開閉弁１４ｆが設けられている冷媒流路１３ｋおよび冷媒流路１３ａを介して、庫外１２に配設されている凝縮器１０に流入する。この後、開閉弁１４ｃが設けられている冷媒流路１３ｅと（あるいはさらに、開閉弁１４ａが設けられている冷媒流路１３ｃと）を介してキャピラリチューブ８および蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）に流れ込み、商品収納室３Ｃ（あるいは商品収納室３Ｃおよび商品収納室３Ａ）の商品１が冷却される。また、蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）で気化した冷媒は、冷媒流路１３ｉ（あるいは冷媒流路１３ｆ、１３ｉ）を介して圧縮機９内に流れ込む。
【０００８】
この自動販売機の冷却加温装置によれば、商品収納室３Ｂに設けられた熱交換器４Ｂを凝縮器として用いて、商品収納室３Ｂ内を加温することができる。一般に、ヒートポンプを用いたシステムでは、シーズヒータで加熱する場合と比較して、出力エネルギーに対する消費電力（入力エネルギー）が小さいため、例えば、商品収納室３Ｂ内に加温手段としてシーズヒータだけを配設して、このシーズヒータのみにより加温する場合と比較して、省エネルギー化を図ることができる。なお、図６〜図８に示すように、商品収納室３Ｂ内を補助的に加温する補助シーズヒータ３４を設けて、熱交換器４Ｂを凝縮器として用いた場合の加温機能が不足する場合に、前記補助シーズヒータ３４を作動させてもよく、この場合でも、加温手段としてシーズヒータだけで加温する場合と比較すると、省エネルギー化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２０５３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図６〜図８に示すような自動販売機の冷却加温装置においては、熱交換器４Ｂの冷媒出口に、開閉弁１４ｇが設けられている冷媒流路１３ｇと、開閉弁１４ｆが設けられている冷媒流路１３ｋとが２方向に分岐されて接続されており、自動販売機の冷却加温装置を稼動させる際には、何れか一方の開閉弁１４ｇまたは開閉弁１４ｆを開けて、他方を閉じる構成である。したがって、全ての開閉弁１４ａ〜１４ｇとして、通電時のみ冷媒流路を開ける（または閉じる）ものを用いた場合には、常に開閉弁１４ｇ、１４ｆの何れかに通電する必要があるため、消費電力が大きくなる欠点がある。
【００１１】
また、万一、開閉弁１４ｇ、１４ｆが閉じた状態で両方とも故障した場合には、何れの冷媒流路１３ｇ、１３ｋとも冷媒が流れない状態となるので、この状態で圧縮機９が稼動されると、冷媒の圧力が極めて高くなり、圧縮機９に過負荷を与えることとなって、圧縮機９の寿命が短くなるなどの不具合を発生するおそれがある。
【００１２】
本発明は上記欠点や不具合などを改善するもので、消費電力をより低減することができ、かつ、圧縮機の寿命が短くなることを防止できる自動販売機の冷却加温装置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】
上記課題や難点などを解決するために、本発明は、庫内が、互いに断熱的に区画された複数の商品収納室に分けられ、前記複数の商品収納室として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室と、冷却専用の商品収納室とが設けられ、庫外に配設された圧縮機および凝縮器と、少なくとも前記冷却専用の商品収納室に配設された蒸発器と、前記冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室に配設された熱交換器とを有するヒートポンプを備えた自動販売機の冷却加温装置であって、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁が配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、前記三方弁は、その共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する構造であるので、冷媒が２方向に分岐する箇所において、冷却時（または加温時）に、前記三方弁に通電しない状態で、冷媒が冷却時用の切換用流路に接続されるように設置することで、冷却時（または加温時）に、前記三方弁に通電しなくても済み、消費電力を減少させることができる。また、前記三方弁が万一故障した場合でも、共通流路に残りの２つの切換用流路の何れかには接続された状態（開状態）となっているので、この状態で圧縮機が稼動された場合でも、冷媒の圧力が極めて高くなることがなく、圧縮機に過負荷を与えることが防止される。
【００１５】
なお、前記三方弁は、冷却、加温する熱交換器の冷媒出口に接続したり、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に配設したりすると好適である。この場合に、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に、冷媒が２方向に分岐する箇所に三方弁を配設することにより、前記三方弁の代わりに２つの電磁弁からなる開閉弁を設けた場合よりも配設スペースを少なく抑えることができるので、それだけ、商品収納室の商品収納空間を効率よく確保できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒートポンプを備えた自動販売機において、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁を配設したことにより、消費電力をより減少させることができて、省エネルギー化を図ることができるとともに、かつ、圧縮機に過負荷を与えることを防止できて、圧縮機、ひいては自動販売機の長寿命化を図ることができる。また、前記三方弁を、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に配設することにより、商品収納室の商品収納空間を効率よく確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図である。
【図２】同自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを冷却状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【図３】同自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを加温状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【図４】自動販売機の縦断面図である。
【図５】同自動販売機の外扉および内扉を開けた状態を示す斜視図である。
【図６】従来の自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図である。
【図７】同従来の自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを冷却状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【図８】同従来の自動販売機の冷却加温装置の冷媒回路図で、商品収納室３Ｂを加温状態とする場合の冷媒の流れ状態を矢印により示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る自動販売機の冷却加温装置を、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。なお、従来の自動販売機（図４から図６参照）の構成要素と同様な機能のものには同符号を付す。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る自動販売機は、庫内２が、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３（商品収納室３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）に分けられ、これらの商品収納室３として、冷却状態と加温状態とに切換可能な第１、第２の商品収納室３Ａ、３Ｂと、冷却専用の第３の商品収納室３Ｃとが設けられている。なお、この実施の形態では、各商品収納室３の商品収納空間の大きさが、第１の商品収納室３Ａ、第３の商品収納室３Ｃ、第２の商品収納室３Ｂの順で小さくなっており、庫内２で第２の商品収納室３Ｂの商品収納空間が最も小さい。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る自動販売機は、ヒートポンプ５からなる冷却加温装置を備えている。ヒートポンプ５は、第１、第３の商品収納室３Ａ、３Ｃに配設された蒸発器４Ａ、４Ｃと、第２の商品収納室３Ｂに配設されて、場合に応じて蒸発器または凝縮器（庫内凝縮器）として機能する熱交換器４Ｂと、これらの蒸発器４Ａ、４Ｃおよび熱交換器４Ｂに対応して設けられた庫内送風ファン７および膨張機構としてのキャピラリチューブ８と、自動販売機における外部と空気の流通がある庫外１２に１つずつ配設されている圧縮機９、凝縮器（庫外凝縮器）１０、庫外ファン１１と、ヒートポンプ５の各構成要素同士を接続する冷媒流路１３ａ〜１３ｎと、電磁式二方弁からなる冷媒の開閉弁１４ａ〜１４ｃなどを有している。なお、１７ａは庫外１２の温度を検出する庫外温度センサ、１７ｂは第２の商品収納室３Ｂの加温温度を検出する加温温度センサである。
【００２１】
また特に、ヒートポンプ５における冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する第１、第２の三方弁（電磁式の三方弁）１５、１６が配設されている。ここで、第１の三方弁１５は、庫内２で商品収納空間が最も小さい商品収納室３Ｂに配設され、冷却、加温する熱交換器４Ｂの冷媒出口に冷媒流路（共通流路）１３ｍを介して接続されている。そして、第１の三方弁１５は、非通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｍが圧縮機９へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｇに接続され（図１において、ＮＯ（ノーマルオープン）と表記する）、通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｍが凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｋに接続される（図１において、ＮＣ（ノーマルクローズ）と表示する）よう構成されている。また、第２の三方弁１６は、庫外１２に配設され、圧縮機９の冷媒出口に冷媒流路（共通流路）１３ｎを介して接続されている。そして、第２の三方弁１６は、非通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｎが凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ａに接続され（図１において、ＮＯ（ノーマルオープン）と表示する）、通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｎが熱交換器４Ｂへ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｊに接続される（図１において、ＮＣ（ノーマルクローズ）と表示する）よう構成されている。
【００２２】
なお、この実施の形態では、第１の商品収納室３Ａを加温可能な補助ヒートポンプが、設けられており、この補助ヒートポンプ２０は、庫外１２に１つずつ配設されている圧縮機２１、蒸発器（庫外蒸発器）２２、膨張機構としてのキャピラリチューブ２３と、第１の商品収納室３Ａ内に配設されている凝縮器２４と、これらの各構成要素同士を接続する冷媒流路１３ｏ〜１３ｑなどを有している。
【００２３】
上記構成において、商品収納室３Ｂの商品１を冷却する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を冷却状態とする場合）には、開閉弁１４ｂが開けられるとともに、第１の三方弁１５および第２の三方弁１６には通電されず、第１の三方弁１５では、圧縮機９へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｇに接続され、第２の三方弁１６では、凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ａに接続される。これにより、図２に示すように、圧縮機９で圧縮された冷媒が、冷媒流路（共通流路）１３ｎ、第２の三方弁１６、冷媒流路（切換用流路）１３ａを介して凝縮器１０に流入し、凝縮器１０で凝縮された冷媒が、開閉弁１４ｂが設けられている冷媒流路１３ｄを介してキャピラリチューブ８および熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが蒸発器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が冷却される。また、熱交換器４Ｂで気化した冷媒は、冷媒流路（共通流路）１３ｍ、第１の三方弁１５、冷媒流路１３ｇ、冷媒流路１３ｉを介して圧縮機９内に流れ込む。
【００２４】
一方、商品収納室３Ｂの商品１を加温する場合（すなわち、商品収納室３Ｂ内を加温状態とする場合）には、開閉弁１４ｂが閉じられるとともに、第１の三方弁１５および第２の三方弁１６に通電され、第１の三方弁１５では、凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｋに接続され、第２の三方弁１６では、熱交換器４Ｂへ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｊに接続される。これにより、図３に示すように、圧縮機９で圧縮されて高温となった冷媒が、冷媒流路（共通流路）１３ｎ、第２の三方弁１６、冷媒流路（切換用流路）１３ｊを介して熱交換器４Ｂに流れ込み、熱交換器４Ｂが凝縮器として機能して、商品収納室３Ｂの商品１が加温される。熱交換器４Ｂで凝縮された冷媒は、冷媒流路１３ｍ、冷媒流路１３ｋ、冷媒流路１３ａを介して、庫外１２に配設されている凝縮器１０に流入する。この後、開閉弁１４ｃが設けられている冷媒流路１３ｅと（あるいはさらに、開閉弁１４ａが設けられている冷媒流路１３ｃと）を介してキャピラリチューブ８および蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）に流れ込み、商品収納室３Ｃ（あるいは商品収納室３Ｃおよび商品収納室３Ａ）の商品１が冷却される。また、蒸発器４Ｃ（あるいは蒸発器４Ｃおよび蒸発器４Ａ）で気化した冷媒は、冷媒流路１３ｉ（あるいは冷媒流路１３ｆ、１３ｉ）を介して圧縮機９内に流れ込む。
【００２５】
上記構成によれば、第１の三方弁１５は、共通流路である冷媒流路１３ｍを残りの２つの切換用流路である冷媒流路１３ｇ、１３ｋに対して選択的に接続し、第２の三方弁１６は、共通流路である冷媒流路１３ｎを残りの２つの切換用流路である冷媒流路１３ａ、１３ｋに対して選択的に接続する構造であるので、商品収納室３Ｂ内の冷却時には、第１、第２の三方弁１５、１６に通電しなくても済む。したがって、図６〜図８に示すように、それぞれ２つの開閉弁１４ｇ、１４ｆ、開閉弁１４ｄ、１４ｅを有するために常に何れかに通電する必要があるものと比較して、消費電力を減少させることができ、ひいては省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
また、第１の三方弁１５や第２の三方弁１６が万一故障した場合でも、共通流路である冷媒流路１３ｍや冷媒流路１３ｎに残りの２つの切換用流路である１３ｇ、１３ｋや冷媒流路１３ａ、１３ｋの何れかには接続された状態（開状態）となっているので、この状態で圧縮機９が稼動された場合でも、冷媒の圧力が極めて高くなることがなくなり、圧縮機９に過負荷を与えることが防止される。これにより、圧縮機９、ひいては自動販売機全体の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
また、冷却、加温する熱交換器の冷媒出口に接続した第１の三方弁１５を、庫内２で商品収納空間が最も小さい商品収納室３Ｂに配設することにより、第１の三方弁１５の代わりに２つの電磁弁からなる開閉弁１４ｆ、１４ｇを設けた場合（図６参照）よりも配設スペースを少なく抑えることができるので、それだけ、商品収納室３Ｂの商品収納空間を効率よく確保できる利点がある。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、商品収納室３Ｂを冷却状態にする場合に、第１、第２の三方弁１５、１６に通電しなくても済むように設定した場合を述べ、商品収納室３Ｂを冷却状態にする期間が、商品収納室３Ｂを加温状態にする期間よりも長い場合に、消費電力を減少させる効果が大きくなり、省エネルギー化を図ることができる。しかしながら、これに限るものではなく、商品収納室３Ｂを加温状態にする期間が、商品収納室３Ｂを冷却状態にする期間よりも長い場合など、商品収納室３Ｂを加温状態にする割合が大きい場合には、商品収納室３Ｂを加温状態にする場合に、第１、第２の三方弁１５、１６に通電しなくても済むように設定する（すなわち、第１の三方弁１５が、非通電状態で冷媒流路（共通流路）１３ｍが凝縮器１０へ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｋに接続され、第２の三方弁１６が、非通電状態で熱交換器４Ｂへ流れる側の冷媒流路（切換用流路）１３ｊに接続されるよう構成する）ことにより、消費電力の減少効果を大きくできる。
【００２９】
また、上記の実施の形態では、商品収納室３Ｂに、この商品収納室３Ｂ内を補助的に加温する補助シーズヒータ３４を設けた場合を述べたが、補助シーズヒータ３４は必要に応じて設ければよく、場合によっては、補助シーズヒータ３４を設けなくてもよい。また、上記実施の形態では、第１の商品収納室３Ａを加温可能な補助ヒートポンプ２０が設けられている場合を述べ、これにより、省エネルギー化をより良好に図ることができるものの、この補助ヒートポンプ２０は必ずしも設けなければならないわけではない。
【００３０】
また、上記実施の形態では、商品収納室３が３つの商品収納室３Ａ〜３Ｃに分割されている場合を述べたが、これに限るものではなく、商品収納室３として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室と、冷却専用の商品収納室とが設けられているならば、２つまたは４つ以上に庫内２が断熱的に分割されている構成のものに適用可能である。
【００３１】
なお、上記の実施の形態では、冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁が配設されている場合を述べたが、同様な作用効果を得るものとして、冷媒が３方向以上に分岐する箇所に、共通流路を残りの３つ以上の切換用流路に対して選択して接続する多方弁を配設する構成に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２ 庫内
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 商品収納室
４Ａ、４Ｃ 蒸発器
４Ｂ 熱交換器
５ ヒートポンプ
７ 庫内送風ファン
８ キャピラリチューブ（膨張機構）
９ 圧縮機
１０ 凝縮器（庫外凝縮器）
１１ 庫外ファン
１２ 庫外
１３ａ〜１３ｑ 冷媒流路
１４ａ〜１４ｃ 開閉弁
１５ 第１の三方弁
１６ 第２の三方弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
庫内が、互いに断熱的に区画された複数の商品収納室に分けられ、
前記複数の商品収納室として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室と、冷却専用の商品収納室とが設けられ、
庫外に配設された圧縮機および凝縮器と、少なくとも前記冷却専用の商品収納室に配設された蒸発器と、前記冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室に配設された熱交換器とを有するヒートポンプを備えた自動販売機の冷却加温装置であって、
冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁が配設されていることを特徴とする自動販売機の冷却加温装置。
【請求項２】
前記三方弁が、冷却、加温する熱交換器の冷媒出口に接続されていることを特徴とする請求項１記載の自動販売機の冷却加温装置。
【請求項３】
前記三方弁が、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の自動販売機の冷却加温装置。
【請求項１】
庫内が、互いに断熱的に区画された複数の商品収納室に分けられ、
前記複数の商品収納室として、冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室と、冷却専用の商品収納室とが設けられ、
庫外に配設された圧縮機および凝縮器と、少なくとも前記冷却専用の商品収納室に配設された蒸発器と、前記冷却状態と加温状態とに切換可能な商品収納室に配設された熱交換器とを有するヒートポンプを備えた自動販売機の冷却加温装置であって、
冷媒が２方向に分岐する箇所に、共通流路を残りの２つの切換用流路に対して選択的に接続する三方弁が配設されていることを特徴とする自動販売機の冷却加温装置。
【請求項２】
前記三方弁が、冷却、加温する熱交換器の冷媒出口に接続されていることを特徴とする請求項１記載の自動販売機の冷却加温装置。
【請求項３】
前記三方弁が、庫内で商品収納空間が最も小さい商品収納室に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の自動販売機の冷却加温装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６８８８９（Ｐ２０１２−６８８８９Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２９６３（Ｐ２０１０−２１２９６３）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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