自動販売機
【課題】缶飲料などの商品を冷却あるいは加温して販売する自動販売機に関し、冷却加温システムを用いて加温する場合の冷媒循環量の増大を抑制することで、圧縮機の耐久性低下を防止することを目的とする。
【解決手段】室外熱交換器１３から圧縮機１２に帰還する配管経路内に抵抗器３０を設置するという構成で、室外熱交換器１３での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、商品収納室１０を加温する際の吸入圧力を抑制することができ、圧縮機１２の耐久性低下を防止することができる。また、商品収納室１０を加温する場合には、圧縮機１２の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、商品収納室１０を冷却する場合には、室内熱交換器１１への高温冷媒の流入を抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【解決手段】室外熱交換器１３から圧縮機１２に帰還する配管経路内に抵抗器３０を設置するという構成で、室外熱交換器１３での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、商品収納室１０を加温する際の吸入圧力を抑制することができ、圧縮機１２の耐久性低下を防止することができる。また、商品収納室１０を加温する場合には、圧縮機１２の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、商品収納室１０を冷却する場合には、室内熱交換器１１への高温冷媒の流入を抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶飲料などの商品を加温または冷却して販売する自動販売機において、圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮する際に生じる潜熱を利用して冷却および加温を行う冷却加温システムを有した自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動販売機に対する消費電力量削減の要求が高まってきており、消費電力量削減手段として、冷却によって生じる廃熱あるいは外気の熱を利用して商品が保管された貯蔵庫を加温するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来の自動販売機を説明する。
【０００４】
図６は従来の自動販売機の冷媒回路図、図７は従来の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作を示すタイミングチャート、図８は従来の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャートである。
【０００５】
図６に示すように、従来の自動販売機は、商品収納室１，２に設けた蒸発器３，４と、商品収納室下部の機械室に配置された冷却用圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７，８からなる冷却システムと、商品収納室１０に設けた室内熱交換器１１と、商品収納室下部の機械室に配置された圧縮機１２、室外熱交換器１３からなる冷却加温システムとを備えている。
【０００６】
ここで、商品収納室１，２は冷却システムを用いて商品を冷却して保管するものであり、商品収納室１０は冷却加温システムを用いて商品を冷却あるいは加温して保管するものである。また、冷却システムの凝縮器６と冷却加温システムの室外熱交換器１３は一体で形成されている。
【０００７】
冷却加温システムにおける室内熱交換器１１と室外熱交換器１３は、２本の並列する配管で結ばれており、一方の接続配管経路には冷却用膨張弁１４と冷却用逆止弁１５、ドライヤ１６が直列に設置され、他方の接続配管経路には加温用膨張弁１７と加温用逆止弁１８が直列に設置されている。
【０００８】
ここで、冷却用逆止弁１５は室外熱交換器１３から室内熱交換器１１に冷媒が流れる方向を正とし、加温用逆止弁１８は室内熱交換器１１から室外熱交換器１３に冷媒が流れる方向を正とし、どちらも逆方向には冷媒が流れない。
【０００９】
また、圧縮機１２の吐出側配管と室外熱交換器１３との接続配管には開閉弁２０、圧縮機１２の吐出側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２１、圧縮機１２の吸入側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２２、圧縮機１２の吸入側配管と室外熱交換器１３との接続配管には開閉弁２３をそれぞれ設置して、商品収納室１０の冷却と加温に応じて流路を切り換える。
【００１０】
以上のように構成された従来の自動販売機の動作について説明する。
【００１１】
商品収納室１，２を冷却する冷却システムにおいて、圧縮機５で圧縮された冷媒は凝縮器６で外気と熱交換を行って凝縮した後に、それぞれ膨張弁７，８で減圧されて蒸発器３，４に供給される。そして、それぞれ商品収納室１，２の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機５へ還流する。この結果、商品収納室１，２の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出する。
【００１２】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する場合、図７に示すように、圧縮機１２のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、開閉弁２１と開閉弁２３を開放し、開閉弁２０と開閉弁２２を閉塞する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は室内熱交換器１１で商品収納室１０の室内空気と熱交換を行って凝縮した後に、加温用膨張弁１７で減圧されて室外熱交換器１３に供給される。そして、外気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機１２へ還流する。この結果、外気の熱と冷却システムの凝縮器６からの排熱を利用して商品収納室１０の室内空気を５５℃程度に加温する。
【００１３】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却する場合、図８に示すように、圧縮機１２のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、開閉弁２０と開閉弁２２を開放し、開閉弁２１と開閉弁２３を閉塞する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は室外熱交換器１３で外気と熱交換を行って凝縮した後に、ドライヤ１６で吸湿、冷却用膨張弁１４で減圧されて室内熱交換器１１に供給される。そして、商品収納室１０の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機１２へ還流する。この結果、商品収納室１０の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出する。
【特許文献１】特開２００７−１４９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の構成では、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する際に加温能力過多となり、圧縮機１２の耐久性が低下するという問題が発生する。これは、結露水の排水機構を持たない自動販売機においては、室外熱交換器１３での着霜を抑制するために蒸発温度を外気温度に近づける必要があり、特に高外気温度では吸入ガス密度の増加に伴って冷媒循環量が増大するためである。
【００１５】
この結果、圧縮機１２の負荷が過大となって圧縮機１２の耐久性が低下する。例えば、商品収納室１０を冷却する場合には約−１５℃の蒸発温度になるのに対して、商品収納室を加温する場合には約１０℃の蒸発温度となり、冷媒Ｒ６００ａでは約２．６倍の冷媒循環量となる。
【００１６】
通常この問題を解決するには、可変速圧縮機を用いて商品収納室１０を加温する際の圧縮機回転数を低下させて、冷媒循環量を抑制する。しかしながら、可変速圧縮機（インバータ圧縮機）は高価であることから、外気の熱と冷却システムの排熱を利用して省エネを図る自動販売機をさらに普及させるためにはより安価な方法が求められる。
【００１７】
本発明は、従来の課題を解決するもので、冷却加温システムを用いて商品収納室を冷却する場合に対して、室外熱交換器での蒸発温度を維持しながら加温する場合の冷媒循環量の増大を抑制することで、圧縮機の耐久性低下を防止する自動販売機を提供することを目的とする。
【００１８】
また、上記従来の構成では、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却あるいは加温する際、圧縮機１２停止中に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態となり、冷却あるいは加温効率が低下するという問題が発生する。これは、冷却する際に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態となると、室外熱交換器１３内に滞留する高温高圧の冷媒が徐々に室内熱交換器１１に移動することで、室内の冷却負荷を増大させるとともに、加温する際に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態となると、室内熱交換器１１内に滞留する高温高圧の冷媒が圧縮機１２の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって起動時の冷媒量が不足して起動特性が低下するためである。通常この問題を解決するには、高温高圧の冷媒が凝縮して滞留する熱交換器の出入り口を圧縮機１２停止中に閉鎖して、バランス状態になることを防止する。しかしながら、熱交換器の出入り口を閉塞するには開閉弁などを追加する必要があり、より安価な方法が求められる。
【００１９】
本発明は、従来の課題を解決するもので、冷却加温システムを用いて商品収納室を冷却あるいは加温する際に、冷却と加温を切り替える既存の開閉弁を用いて圧縮機停止中に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制する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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の自動販売機は、室外熱交換器と圧縮機の吸入側配管とを接続する配管経路内に抵抗手段を設け、ホット／コールド切換室を冷却する場合は圧縮機から吐出された冷媒を抵抗手段を通さずに室外熱交換器から室内熱交換器を経由して圧縮機に帰還する流路にでき、ホット／コールド切換室を加温する場合は圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器から室外熱交換器を経由した後に抵抗手段を通って圧縮機に帰還する流路にできるように冷媒流路切換機構を構成したものである。
【００２１】
これによって、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際に、室外熱交換器での蒸発温度を維持しながら吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の自動販売機は、圧縮機停止中に冷媒流路切換機構を構成する開閉弁の一部を閉塞することにより、冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制するものである。
【００２３】
これによって、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する場合には、圧縮機の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、冷却加温システムを用いて商品収納室を冷却する場合には、室内熱交換器への高温冷媒の流入を抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の自動販売機は、室外熱交換器から圧縮機に帰還する配管経路内に抵抗手段を設置するという安価で簡便な構成を用いることで、室外熱交換器での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際の吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができる。
【００２５】
また、本発明の自動販売機は、圧縮機停止中に冷却と加温を切り替えるための冷媒流路切換機構を構成する開閉弁の一部を閉塞するという簡単な操作で、冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制し、冷却あるいは加温効率の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の請求項１に記載の発明は、商品を冷却状態あるいは加温状態で収納するホット／コールド切換室と、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸入側配管とを接続する配管経路内に設けられた抵抗手段と、冷媒流路切換機構とを備え、前記冷媒流路切換機構は、前記ホット／コールド切換室を冷却する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記抵抗手段を通さずに前記室外熱交換器から前記室内熱交換器を経由して前記圧縮機に帰還する流路にし、前記ホット／コールド切換室を加温する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器を経由した後に前記抵抗手段を通って前記圧縮機に帰還する流路にすることにより、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際に、室外熱交換器での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、圧縮機がシェル内低圧タイプの圧縮機で、ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機停止時に前記圧縮機の吸入側配管と室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を閉塞することにより、圧縮機の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、加温効率の低下を抑制することができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構と、前記圧縮機の吐出側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構とを圧縮機起動直前に開放することにより、高低圧を瞬時にバランスさせて圧縮機を起動することができ、起動時に過大な負荷を掛けて圧縮機の耐久性が低下することを防止することができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、ホット／コールド切換室を冷却する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を開放し、前記圧縮機の吸入側配管と前記室内熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を前記圧縮機停止時に閉塞することにより、室外熱交換器内に滞留する高温高圧の冷媒を圧縮機内に開放し室内熱交換器への高温冷媒の流入を抑制して、室内の冷却負荷が増大することによる冷却効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における自動販売機の本体の正面から見た内部構成を示す構成図、図２は同実施の形態の自動販売機を左右に縦に切断して左側の断面を右から見た場合の縦断面図を示す。図３は同実施の形態における自動販売機の冷媒回路図、図４は同実施の形態の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート、図５は同実施の形態の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャートである。
【００３２】
図１において、自動販売機１００は缶飲料商品を冷却あるいは加温販売するものであり、全面に開口した断熱箱体からなる本体１０１と、この本体１０１に片側を回動自在に枢支された開閉自在の外扉１０２から構成されている。外扉１０２の下部には販売口１０３が配置されている。
【００３３】
この外扉１０２の後方には、前面に断熱扉１０４を有する商品収納庫１０５が本体１０１内に形成されている。この商品収納庫１０５内は、図１のように、内部に真空断熱材が充填された区画壁１０６，１０７により左右３室に区画されており、区画壁１０６の左側に商品収納室１（冷却専用室）が形成され、区画壁１０６と区画壁１０７間に位置した中央に冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な商品収納室２（冷却加温室）が形成され、区画壁１０７の右側には冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な商品収納室１０（冷却加温室）が形成されている。
【００３４】
また、それぞれ室内１，２，１０には、収納棚１０８が商品収納庫１０５の上部に吊り下げられており、商品が内部に収納されている。そして収納棚１０８の下部には選択された商品を搬出する搬出装置１０９が配置され、商品を１個ずつ下方に落下させる。搬出装置１０９の下方には販売口１０３に向かって傾斜したシュート１１０が配置されており、各収納棚１０８から排出された商品は、このシュート１１０上に落下し、転動して販売口１０３に導かれるものである。
【００３５】
シュート１１０の下側には、商品収納室１，２，１０にそれぞれ対応して冷却室１１１，冷却加温室１１２，１１３が備えられている。冷却室１１１内には商品収納室１を冷却する蒸発器３、冷却加温室内１１２には蒸発器４、加温時に通電する電気ヒータ１１４を備えている。また、冷却加温室１１３内には、室内熱交換器１１と加温時に室内熱交換器１１の補助として通電可能な電気ヒータ１１５を備えている。また各室１，２，１０にはそれぞれ庫内ファン１１８があり、強制送風して庫内を強制的に循環させ、各室１，２，１０それぞれに備えた庫内センサー（図示せず）によって庫内を適温に制御する。
【００３６】
本体１０１の下方には、商品収納庫１０５の下部に備えた区画壁１１６によって区画された機械室１１７を形成している。
【００３７】
次に機械室１１７内の構成について説明する。
【００３８】
図１から図３に示すように、本実施の形態の自動販売機は、商品収納室１，２に設けた蒸発器３，４と、商品収納室１，２，１０下部の機械室１１７に配置された冷却用圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７，８とを接続した冷却システムと、商品収納室１０に設けた室内熱交換器１１と、商品収納庫１０５下部の機械室１１７に配置された圧縮機１２、室外熱交換器１３とを接続した冷却加温システムとを備えている。冷却用圧縮機５および圧縮機１２は商用電源周波数で駆動する一定速の圧縮機である。また冷媒はイソブタンなどの可燃性冷媒またはＲ１３４ＡなどのＨＦＣ冷媒を使用している。
【００３９】
ここで、商品収納室１，２は、冷却システムを用いて商品を冷却して保管するものであり、商品収納室１０は、冷却加温システムを用いて商品を冷却あるいは加温して保管するものである。また、冷却システムの凝縮器６と冷却加温システムの室外熱交換器１３は一体で形成されている。
【００４０】
冷却加温システムにおける室内熱交換器１１と室外熱交換器１３は、室内加温時に室内熱交換器１１から室外熱交換器１３へ流れる加温接続配管１２０と、室外熱交換器１３から室内熱交換器１１へ流れる冷却接続配管１２１との２本の並列する配管で結ばれており、冷却接続配管１２１の経路には冷却用膨張弁１４（キャピラリチューブでもよい）と冷却用逆止弁１５、ドライヤ１６が直列に設置され、加温接続配管１２０の経路には加温用膨張弁１７（キャピラリチューブでもよい）と加温用逆止弁１８が直列に設置されている。
【００４１】
ここで、冷却用逆止弁１５は室外熱交換器１３から室内熱交換器１１に冷媒が流れる方向を正とし、加温用逆止弁１８は室内熱交換器１１から室外熱交換器１３に冷媒が流れる方向を正とし、どちらも逆方向には冷媒が流れない。
【００４２】
また、圧縮機１２の吐出側配管と室外熱交換器１３との接続配管には流路切換機構となる開閉弁２０を、圧縮機１２の吐出側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２１を設置し、圧縮機１２の吐出側配管に対して開閉弁２０と開閉弁２１は並列に接続されている。圧縮機１２の吸入側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２２を、圧縮機１２の吸入側配管と室外熱交換器１３との接続配管には開閉弁２３と抵抗器３０とを直列接続しており、開閉弁２２と開閉弁２３とは圧縮機１２の吸入側配管に対して並列接続されて、商品収納室１０の冷却と加温に応じて流路を切り換える。また開閉弁２１〜２３は開閉弁２０と同様に流路切換機構である。
【００４３】
ここで、抵抗器３０は、内径２ｍｍ、長さ６００ｍｍ程度の細径管からなり、細径管内の冷媒の流速が音速近くに達することで通過する冷媒ガスの流量を略一定に保つことができる。また、室外熱交換器１３の冷媒圧力と圧縮機１２の体積流量に合わせて細径管の内径と長さを調整することで、抵抗器３０の圧力降下量を任意に設定することができる。
【００４４】
本実施の形態の自動販売機は、商品を冷却状態あるいは加温状態で収納するホット／コールド切換室（商品収納室１０）と、ホット／コールド切換室（商品収納室１０）内に設置された室内熱交換器１１と、商品を収納する区画の外（商品収納庫１０５下部の機械室１１７）に設置された室外熱交換器１３と、圧縮機１２と、室外熱交換器１３から室内熱交換器１１へ流れる冷却接続配管１２１に設置された冷却用膨張弁１４、冷却用逆止弁１５、ドライヤ１６と、室内熱交換器１１から室外熱交換器１３へ流れる加温接続配管１２０に設置された加温用膨張弁１７、加温用逆止弁１８と、室外熱交換器１３と圧縮機１２の吸入側配管とを接続する配管経路内に設けられた抵抗手段（抵抗器３０）と、冷媒流路切換機構（開閉弁２０〜２３）とを備える。
【００４５】
そして、冷媒流路切換機構（開閉弁２０〜２３）は、ホット／コールド切換室（商品収納室１０）を冷却する場合には、圧縮機１２から吐出された冷媒が、開閉弁２０、室外熱交換器１３、ドライヤ１６、冷却用逆止弁１５、冷却用膨張弁１４、室内熱交換器１１、開閉弁２２を順に経由して圧縮機１２に帰還するように、開閉弁２０，２２が開放状態、開閉弁２１，２３が閉塞状態となり、ホット／コールド切換室（商品収納室１０）を加温する場合には、圧縮機１２から吐出された冷媒が、開閉弁２１、室内熱交換器１１、加温用膨張弁１７、加温用逆止弁１８、室外熱交換器１３、抵抗手段（抵抗器３０）、開閉弁２３を順に経由して圧縮機１２に帰還するように、開閉弁２０，２２が閉塞状態、開閉弁２１，２３が開放状態となるものである。
【００４６】
以上のように構成された本実施の形態の自動販売機の動作について説明する。
【００４７】
商品収納室１，２を冷却する冷却システムにおいて、圧縮機５で圧縮された冷媒は凝縮器６で外気と熱交換を行って凝縮した後に、それぞれ膨張弁７，８で減圧されて蒸発器３，４に供給される。そして、それぞれ商品収納室１，２の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機５へ還流する。この結果、商品収納室１，２の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出する。
【００４８】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する場合、図４に示すように、圧縮機１２の運転中に、開閉弁２１と開閉弁２３を開放し、開閉弁２０と開閉弁２２を閉塞する。
【００４９】
これによって、圧縮機１２の運転中、圧縮機１２で圧縮された冷媒は、開閉弁２１を通り、室内熱交換器１１で商品収納室１０の室内空気と熱交換を行って凝縮した後に、加温用膨張弁１７で減圧されて、室外熱交換器１３に供給される。
【００５０】
そして、室外熱交換器１３において外気と熱交換しながら蒸発した後に、抵抗器３０で圧力降下し、開閉弁２３を通り圧縮機１２へ還流する。
【００５１】
したがって、抵抗器３０によって室外熱交換器１３が結露や着霜しない蒸発圧力（飽和温度で約＋５℃）を維持しながら、圧縮機１２の吸入圧力を飽和温度で−１０℃以下に低下させて加温能力の著しい増大を抑制できる。また吸入圧力を低下させることで圧縮機１２内部の吸入バルブの応力を抑制して圧縮機の信頼性を向上できる。
【００５２】
また、圧縮機１２の停止中に開閉弁２０〜２３をすべて閉塞するとともに、圧縮機１２の起動直前に開閉弁２０と開閉弁２３とを開放する。これによって、圧縮機１２の停止中、すべての開閉弁２０〜２３を閉じることで配管内を循環している冷媒が圧縮機１２内に戻るのを防止でき、圧縮機１２のシェル内は運転中と同じ低圧に保持されるので、圧縮機１２内の潤滑油に冷媒が溶解するのを防止でき、次起動するときの圧縮機１２の温度低下を抑制し、潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができる。
【００５３】
また起動直前に、開閉弁２０と開閉弁２３とを開放することで、室外熱交換器１３と抵抗器３０を介して圧縮機１２の吐出側と吸入側が直結されて圧力がバランスし、圧縮機１２の起動時に高低圧バランス待ちせずに、すぐに圧縮機１２を起動できる。また開閉弁２０を開放することで膨張弁１７を介して室内熱交換器１１が直結されるため、停止時に室内熱交換器１１内の冷媒が圧縮機１２に戻るのを極力防ぐことができ、圧縮機１２の停止中の室内の熱損失を防止することができる。これによって室内の加温負荷の増大を抑制することができ、起動時の圧縮機１２への負荷を低減でき、消費電力量を低減できる。
【００５４】
そして圧縮機１２が起動すれば開閉弁２０は閉じ、開閉弁２３はそのまま開放した状態に保ち、開閉弁２１を開放して、再び加温運転を行う。
【００５５】
このように、外気の熱と冷却システムの凝縮器６からの排熱を利用して商品収納室１０の室内空気を５５℃程度に加温するとともに、圧縮機１２の運転中、室外熱交換器１３の蒸発温度は外気温度から５℃程度低い温度（例えば、外気温度１５℃では約１０℃）に保たれるとともに、抵抗器３０の下流側では飽和温度約−１０℃に相当する圧力となる。また、圧縮機１２の停止中、そのシェル内に貯留されている潤滑油（図示せず）に冷媒が溶解することなく、圧縮機１２の起動直後に冷却加温システム内を循環する冷媒が不足して加温能力が低下することが防止できる。
【００５６】
ここで、外気温度１５℃における抵抗器３０での圧力降下量を冷媒飽和温度で１５〜２５℃に設定することが望ましい。この範囲で圧力降下量を調整することにより、室外熱交換器１３での着霜や結露を抑制しながら、圧縮機１２の吸入圧力が過大となることを防止することができる。
【００５７】
また、細径管からなる抵抗器３０を用いることで、外気温度が低下するに伴い室外熱交換器１３の蒸発温度がより低くなった場合に、抵抗器３０の圧力降下量が減少するので、低外気温で必要以上に圧縮機１２の吸入圧力が低下することを抑制することができ、圧縮機１２の圧縮比を抑制できるので、信頼性を確保できる。
【００５８】
一方、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却する場合、図３より、圧縮機１２で圧縮された冷媒は、開閉弁２０を通り、室外熱交換器１３で外気と熱交換を行って凝縮した後に、ドライヤ１６で吸湿、冷却用膨張弁１４で減圧されて室内熱交換器１１に供給される。そして、商品収納室１０の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、開閉弁２２を通り圧縮機１２へ還流する冷却サイクルとなる。
【００５９】
これによって、圧縮機１２の運転中、圧縮機１２で圧縮された冷媒は、開閉弁２０を通り室外熱交換器１３で外気と熱交換を行って凝縮した後に、ドライヤ１６で吸湿、冷却用膨張弁１４で減圧されて室内熱交換器１１に供給される。そして、商品収納室１０の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、開閉弁２２を通り圧縮機１２へ還流する。
【００６０】
この結果、商品収納室１０の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出するとともに、室内熱交換器１１の蒸発温度は商品収納室１０の室内空気温度から２０℃程度低い温度（例えば、室内空気を４℃では約−１６℃）に保たれる。
【００６１】
図５に示すように、圧縮機１２の停止中は、開閉弁２０は開放の状態を保ち、開閉弁２３を開放して、開閉弁２１と開閉弁２２を閉塞する。
【００６２】
これによって、圧縮機１２の停止中、室外熱交換器１３内の高温冷媒を圧縮機１２のシェル内に開放することで、室内熱交換器１１を介さずに室外熱交換器１３の冷媒を圧縮機に開放して圧力を下げることができ、室外熱交換器１３と室内熱交換器１１の圧力が速やかにバランスする。
【００６３】
この結果、圧縮機１２の停止中、室外熱交換器１３内の高温冷媒が室内熱交換器１１へ流入することを抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【００６４】
そして、圧縮機１２の起動直後に開閉弁２２を開放し、開閉弁２３を閉塞して、圧縮機１２の運転を行う。
【００６５】
また、図５のように、圧縮機１２の起動直後の開閉弁２２，２３の動作として、圧縮機１２の運転動作よりも少し遅れて開閉弁２２の開放および開閉弁２３の閉塞動作をおこなってもよい。これによって、圧縮機１２の起動と同時に開放および閉塞動作を行うと高低圧バランスに差圧が発生するのを抑制でき、起動時に圧縮機１２にかかる負荷を低減できる。
【００６６】
以上のように、本発明の実施の形態１の自動販売機においては、商品収納室１０を加温する場合、室外熱交換器１３での蒸発温度を外気温度付近に維持して着霜や結露を防止しながら、圧縮機１２の吸入圧力を冷却運転とほぼ同じレベルに抑制することができ、過大な吸入圧力の上昇に伴う圧縮機１２の耐久性低下を防止することができる。
【００６７】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する場合には、圧縮機１２の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却する場合には、室内熱交換器１１への高温冷媒の流入を抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【００６８】
また上記のように一定速の圧縮機１２で冷却加温システムを制御することが可能になり、安価な構造で省エネを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかる自動販売機は、室外熱交換器から圧縮機に帰還する配管経路内に抵抗器を設置するという安価で簡便な構成を用いることで、室外熱交換器での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際の吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができるので、ホット飲料とコールド飲料を切り換えて保存するショーケースなどで加温運転する圧縮機にも適用できる。
【００７０】
また、本発明の自動販売機は、圧縮機停止中に冷却と加温を切り替える開閉弁の一部を閉塞するという簡単な操作で、冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制し、冷却あるいは加温効率の低下を抑制することができるので、ホット飲料とコールド飲料を切り換えて保存するショーケースなどの加温および冷却運転時の省エネルギー化が要求される用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における自動販売機の本体の内部構成を示す構成図
【図２】同実施の形態の自動販売機を左右に縦に切断した場合の縦断面図
【図３】同実施の形態における自動販売機の冷媒回路図
【図４】同実施の形態の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート
【図５】同実施の形態の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート
【図６】従来の自動販売機の冷媒回路図
【図７】従来の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作を示すタイミングチャート
【図８】従来の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００７２】
１０ 商品収納室
１１ 室内熱交換器
１２ 圧縮機
１３ 室外熱交換器
２０ 開閉弁
２１ 開閉弁
２２ 開閉弁
２３ 開閉弁
３０ 抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶飲料などの商品を加温または冷却して販売する自動販売機において、圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮する際に生じる潜熱を利用して冷却および加温を行う冷却加温システムを有した自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動販売機に対する消費電力量削減の要求が高まってきており、消費電力量削減手段として、冷却によって生じる廃熱あるいは外気の熱を利用して商品が保管された貯蔵庫を加温するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来の自動販売機を説明する。
【０００４】
図６は従来の自動販売機の冷媒回路図、図７は従来の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作を示すタイミングチャート、図８は従来の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャートである。
【０００５】
図６に示すように、従来の自動販売機は、商品収納室１，２に設けた蒸発器３，４と、商品収納室下部の機械室に配置された冷却用圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７，８からなる冷却システムと、商品収納室１０に設けた室内熱交換器１１と、商品収納室下部の機械室に配置された圧縮機１２、室外熱交換器１３からなる冷却加温システムとを備えている。
【０００６】
ここで、商品収納室１，２は冷却システムを用いて商品を冷却して保管するものであり、商品収納室１０は冷却加温システムを用いて商品を冷却あるいは加温して保管するものである。また、冷却システムの凝縮器６と冷却加温システムの室外熱交換器１３は一体で形成されている。
【０００７】
冷却加温システムにおける室内熱交換器１１と室外熱交換器１３は、２本の並列する配管で結ばれており、一方の接続配管経路には冷却用膨張弁１４と冷却用逆止弁１５、ドライヤ１６が直列に設置され、他方の接続配管経路には加温用膨張弁１７と加温用逆止弁１８が直列に設置されている。
【０００８】
ここで、冷却用逆止弁１５は室外熱交換器１３から室内熱交換器１１に冷媒が流れる方向を正とし、加温用逆止弁１８は室内熱交換器１１から室外熱交換器１３に冷媒が流れる方向を正とし、どちらも逆方向には冷媒が流れない。
【０００９】
また、圧縮機１２の吐出側配管と室外熱交換器１３との接続配管には開閉弁２０、圧縮機１２の吐出側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２１、圧縮機１２の吸入側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２２、圧縮機１２の吸入側配管と室外熱交換器１３との接続配管には開閉弁２３をそれぞれ設置して、商品収納室１０の冷却と加温に応じて流路を切り換える。
【００１０】
以上のように構成された従来の自動販売機の動作について説明する。
【００１１】
商品収納室１，２を冷却する冷却システムにおいて、圧縮機５で圧縮された冷媒は凝縮器６で外気と熱交換を行って凝縮した後に、それぞれ膨張弁７，８で減圧されて蒸発器３，４に供給される。そして、それぞれ商品収納室１，２の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機５へ還流する。この結果、商品収納室１，２の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出する。
【００１２】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する場合、図７に示すように、圧縮機１２のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、開閉弁２１と開閉弁２３を開放し、開閉弁２０と開閉弁２２を閉塞する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は室内熱交換器１１で商品収納室１０の室内空気と熱交換を行って凝縮した後に、加温用膨張弁１７で減圧されて室外熱交換器１３に供給される。そして、外気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機１２へ還流する。この結果、外気の熱と冷却システムの凝縮器６からの排熱を利用して商品収納室１０の室内空気を５５℃程度に加温する。
【００１３】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却する場合、図８に示すように、圧縮機１２のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、開閉弁２０と開閉弁２２を開放し、開閉弁２１と開閉弁２３を閉塞する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は室外熱交換器１３で外気と熱交換を行って凝縮した後に、ドライヤ１６で吸湿、冷却用膨張弁１４で減圧されて室内熱交換器１１に供給される。そして、商品収納室１０の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機１２へ還流する。この結果、商品収納室１０の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出する。
【特許文献１】特開２００７−１４９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の構成では、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する際に加温能力過多となり、圧縮機１２の耐久性が低下するという問題が発生する。これは、結露水の排水機構を持たない自動販売機においては、室外熱交換器１３での着霜を抑制するために蒸発温度を外気温度に近づける必要があり、特に高外気温度では吸入ガス密度の増加に伴って冷媒循環量が増大するためである。
【００１５】
この結果、圧縮機１２の負荷が過大となって圧縮機１２の耐久性が低下する。例えば、商品収納室１０を冷却する場合には約−１５℃の蒸発温度になるのに対して、商品収納室を加温する場合には約１０℃の蒸発温度となり、冷媒Ｒ６００ａでは約２．６倍の冷媒循環量となる。
【００１６】
通常この問題を解決するには、可変速圧縮機を用いて商品収納室１０を加温する際の圧縮機回転数を低下させて、冷媒循環量を抑制する。しかしながら、可変速圧縮機（インバータ圧縮機）は高価であることから、外気の熱と冷却システムの排熱を利用して省エネを図る自動販売機をさらに普及させるためにはより安価な方法が求められる。
【００１７】
本発明は、従来の課題を解決するもので、冷却加温システムを用いて商品収納室を冷却する場合に対して、室外熱交換器での蒸発温度を維持しながら加温する場合の冷媒循環量の増大を抑制することで、圧縮機の耐久性低下を防止する自動販売機を提供することを目的とする。
【００１８】
また、上記従来の構成では、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却あるいは加温する際、圧縮機１２停止中に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態となり、冷却あるいは加温効率が低下するという問題が発生する。これは、冷却する際に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態となると、室外熱交換器１３内に滞留する高温高圧の冷媒が徐々に室内熱交換器１１に移動することで、室内の冷却負荷を増大させるとともに、加温する際に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態となると、室内熱交換器１１内に滞留する高温高圧の冷媒が圧縮機１２の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって起動時の冷媒量が不足して起動特性が低下するためである。通常この問題を解決するには、高温高圧の冷媒が凝縮して滞留する熱交換器の出入り口を圧縮機１２停止中に閉鎖して、バランス状態になることを防止する。しかしながら、熱交換器の出入り口を閉塞するには開閉弁などを追加する必要があり、より安価な方法が求められる。
【００１９】
本発明は、従来の課題を解決するもので、冷却加温システムを用いて商品収納室を冷却あるいは加温する際に、冷却と加温を切り替える既存の開閉弁を用いて圧縮機停止中に冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制する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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の自動販売機は、室外熱交換器と圧縮機の吸入側配管とを接続する配管経路内に抵抗手段を設け、ホット／コールド切換室を冷却する場合は圧縮機から吐出された冷媒を抵抗手段を通さずに室外熱交換器から室内熱交換器を経由して圧縮機に帰還する流路にでき、ホット／コールド切換室を加温する場合は圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器から室外熱交換器を経由した後に抵抗手段を通って圧縮機に帰還する流路にできるように冷媒流路切換機構を構成したものである。
【００２１】
これによって、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際に、室外熱交換器での蒸発温度を維持しながら吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の自動販売機は、圧縮機停止中に冷媒流路切換機構を構成する開閉弁の一部を閉塞することにより、冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制するものである。
【００２３】
これによって、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する場合には、圧縮機の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、冷却加温システムを用いて商品収納室を冷却する場合には、室内熱交換器への高温冷媒の流入を抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の自動販売機は、室外熱交換器から圧縮機に帰還する配管経路内に抵抗手段を設置するという安価で簡便な構成を用いることで、室外熱交換器での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際の吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができる。
【００２５】
また、本発明の自動販売機は、圧縮機停止中に冷却と加温を切り替えるための冷媒流路切換機構を構成する開閉弁の一部を閉塞するという簡単な操作で、冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制し、冷却あるいは加温効率の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の請求項１に記載の発明は、商品を冷却状態あるいは加温状態で収納するホット／コールド切換室と、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸入側配管とを接続する配管経路内に設けられた抵抗手段と、冷媒流路切換機構とを備え、前記冷媒流路切換機構は、前記ホット／コールド切換室を冷却する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記抵抗手段を通さずに前記室外熱交換器から前記室内熱交換器を経由して前記圧縮機に帰還する流路にし、前記ホット／コールド切換室を加温する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器を経由した後に前記抵抗手段を通って前記圧縮機に帰還する流路にすることにより、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際に、室外熱交換器での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、圧縮機がシェル内低圧タイプの圧縮機で、ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機停止時に前記圧縮機の吸入側配管と室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を閉塞することにより、圧縮機の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、加温効率の低下を抑制することができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構と、前記圧縮機の吐出側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構とを圧縮機起動直前に開放することにより、高低圧を瞬時にバランスさせて圧縮機を起動することができ、起動時に過大な負荷を掛けて圧縮機の耐久性が低下することを防止することができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、ホット／コールド切換室を冷却する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を開放し、前記圧縮機の吸入側配管と前記室内熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を前記圧縮機停止時に閉塞することにより、室外熱交換器内に滞留する高温高圧の冷媒を圧縮機内に開放し室内熱交換器への高温冷媒の流入を抑制して、室内の冷却負荷が増大することによる冷却効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における自動販売機の本体の正面から見た内部構成を示す構成図、図２は同実施の形態の自動販売機を左右に縦に切断して左側の断面を右から見た場合の縦断面図を示す。図３は同実施の形態における自動販売機の冷媒回路図、図４は同実施の形態の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート、図５は同実施の形態の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャートである。
【００３２】
図１において、自動販売機１００は缶飲料商品を冷却あるいは加温販売するものであり、全面に開口した断熱箱体からなる本体１０１と、この本体１０１に片側を回動自在に枢支された開閉自在の外扉１０２から構成されている。外扉１０２の下部には販売口１０３が配置されている。
【００３３】
この外扉１０２の後方には、前面に断熱扉１０４を有する商品収納庫１０５が本体１０１内に形成されている。この商品収納庫１０５内は、図１のように、内部に真空断熱材が充填された区画壁１０６，１０７により左右３室に区画されており、区画壁１０６の左側に商品収納室１（冷却専用室）が形成され、区画壁１０６と区画壁１０７間に位置した中央に冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な商品収納室２（冷却加温室）が形成され、区画壁１０７の右側には冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な商品収納室１０（冷却加温室）が形成されている。
【００３４】
また、それぞれ室内１，２，１０には、収納棚１０８が商品収納庫１０５の上部に吊り下げられており、商品が内部に収納されている。そして収納棚１０８の下部には選択された商品を搬出する搬出装置１０９が配置され、商品を１個ずつ下方に落下させる。搬出装置１０９の下方には販売口１０３に向かって傾斜したシュート１１０が配置されており、各収納棚１０８から排出された商品は、このシュート１１０上に落下し、転動して販売口１０３に導かれるものである。
【００３５】
シュート１１０の下側には、商品収納室１，２，１０にそれぞれ対応して冷却室１１１，冷却加温室１１２，１１３が備えられている。冷却室１１１内には商品収納室１を冷却する蒸発器３、冷却加温室内１１２には蒸発器４、加温時に通電する電気ヒータ１１４を備えている。また、冷却加温室１１３内には、室内熱交換器１１と加温時に室内熱交換器１１の補助として通電可能な電気ヒータ１１５を備えている。また各室１，２，１０にはそれぞれ庫内ファン１１８があり、強制送風して庫内を強制的に循環させ、各室１，２，１０それぞれに備えた庫内センサー（図示せず）によって庫内を適温に制御する。
【００３６】
本体１０１の下方には、商品収納庫１０５の下部に備えた区画壁１１６によって区画された機械室１１７を形成している。
【００３７】
次に機械室１１７内の構成について説明する。
【００３８】
図１から図３に示すように、本実施の形態の自動販売機は、商品収納室１，２に設けた蒸発器３，４と、商品収納室１，２，１０下部の機械室１１７に配置された冷却用圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７，８とを接続した冷却システムと、商品収納室１０に設けた室内熱交換器１１と、商品収納庫１０５下部の機械室１１７に配置された圧縮機１２、室外熱交換器１３とを接続した冷却加温システムとを備えている。冷却用圧縮機５および圧縮機１２は商用電源周波数で駆動する一定速の圧縮機である。また冷媒はイソブタンなどの可燃性冷媒またはＲ１３４ＡなどのＨＦＣ冷媒を使用している。
【００３９】
ここで、商品収納室１，２は、冷却システムを用いて商品を冷却して保管するものであり、商品収納室１０は、冷却加温システムを用いて商品を冷却あるいは加温して保管するものである。また、冷却システムの凝縮器６と冷却加温システムの室外熱交換器１３は一体で形成されている。
【００４０】
冷却加温システムにおける室内熱交換器１１と室外熱交換器１３は、室内加温時に室内熱交換器１１から室外熱交換器１３へ流れる加温接続配管１２０と、室外熱交換器１３から室内熱交換器１１へ流れる冷却接続配管１２１との２本の並列する配管で結ばれており、冷却接続配管１２１の経路には冷却用膨張弁１４（キャピラリチューブでもよい）と冷却用逆止弁１５、ドライヤ１６が直列に設置され、加温接続配管１２０の経路には加温用膨張弁１７（キャピラリチューブでもよい）と加温用逆止弁１８が直列に設置されている。
【００４１】
ここで、冷却用逆止弁１５は室外熱交換器１３から室内熱交換器１１に冷媒が流れる方向を正とし、加温用逆止弁１８は室内熱交換器１１から室外熱交換器１３に冷媒が流れる方向を正とし、どちらも逆方向には冷媒が流れない。
【００４２】
また、圧縮機１２の吐出側配管と室外熱交換器１３との接続配管には流路切換機構となる開閉弁２０を、圧縮機１２の吐出側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２１を設置し、圧縮機１２の吐出側配管に対して開閉弁２０と開閉弁２１は並列に接続されている。圧縮機１２の吸入側配管と室内熱交換器１１との接続配管には開閉弁２２を、圧縮機１２の吸入側配管と室外熱交換器１３との接続配管には開閉弁２３と抵抗器３０とを直列接続しており、開閉弁２２と開閉弁２３とは圧縮機１２の吸入側配管に対して並列接続されて、商品収納室１０の冷却と加温に応じて流路を切り換える。また開閉弁２１〜２３は開閉弁２０と同様に流路切換機構である。
【００４３】
ここで、抵抗器３０は、内径２ｍｍ、長さ６００ｍｍ程度の細径管からなり、細径管内の冷媒の流速が音速近くに達することで通過する冷媒ガスの流量を略一定に保つことができる。また、室外熱交換器１３の冷媒圧力と圧縮機１２の体積流量に合わせて細径管の内径と長さを調整することで、抵抗器３０の圧力降下量を任意に設定することができる。
【００４４】
本実施の形態の自動販売機は、商品を冷却状態あるいは加温状態で収納するホット／コールド切換室（商品収納室１０）と、ホット／コールド切換室（商品収納室１０）内に設置された室内熱交換器１１と、商品を収納する区画の外（商品収納庫１０５下部の機械室１１７）に設置された室外熱交換器１３と、圧縮機１２と、室外熱交換器１３から室内熱交換器１１へ流れる冷却接続配管１２１に設置された冷却用膨張弁１４、冷却用逆止弁１５、ドライヤ１６と、室内熱交換器１１から室外熱交換器１３へ流れる加温接続配管１２０に設置された加温用膨張弁１７、加温用逆止弁１８と、室外熱交換器１３と圧縮機１２の吸入側配管とを接続する配管経路内に設けられた抵抗手段（抵抗器３０）と、冷媒流路切換機構（開閉弁２０〜２３）とを備える。
【００４５】
そして、冷媒流路切換機構（開閉弁２０〜２３）は、ホット／コールド切換室（商品収納室１０）を冷却する場合には、圧縮機１２から吐出された冷媒が、開閉弁２０、室外熱交換器１３、ドライヤ１６、冷却用逆止弁１５、冷却用膨張弁１４、室内熱交換器１１、開閉弁２２を順に経由して圧縮機１２に帰還するように、開閉弁２０，２２が開放状態、開閉弁２１，２３が閉塞状態となり、ホット／コールド切換室（商品収納室１０）を加温する場合には、圧縮機１２から吐出された冷媒が、開閉弁２１、室内熱交換器１１、加温用膨張弁１７、加温用逆止弁１８、室外熱交換器１３、抵抗手段（抵抗器３０）、開閉弁２３を順に経由して圧縮機１２に帰還するように、開閉弁２０，２２が閉塞状態、開閉弁２１，２３が開放状態となるものである。
【００４６】
以上のように構成された本実施の形態の自動販売機の動作について説明する。
【００４７】
商品収納室１，２を冷却する冷却システムにおいて、圧縮機５で圧縮された冷媒は凝縮器６で外気と熱交換を行って凝縮した後に、それぞれ膨張弁７，８で減圧されて蒸発器３，４に供給される。そして、それぞれ商品収納室１，２の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、圧縮機５へ還流する。この結果、商品収納室１，２の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出する。
【００４８】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する場合、図４に示すように、圧縮機１２の運転中に、開閉弁２１と開閉弁２３を開放し、開閉弁２０と開閉弁２２を閉塞する。
【００４９】
これによって、圧縮機１２の運転中、圧縮機１２で圧縮された冷媒は、開閉弁２１を通り、室内熱交換器１１で商品収納室１０の室内空気と熱交換を行って凝縮した後に、加温用膨張弁１７で減圧されて、室外熱交換器１３に供給される。
【００５０】
そして、室外熱交換器１３において外気と熱交換しながら蒸発した後に、抵抗器３０で圧力降下し、開閉弁２３を通り圧縮機１２へ還流する。
【００５１】
したがって、抵抗器３０によって室外熱交換器１３が結露や着霜しない蒸発圧力（飽和温度で約＋５℃）を維持しながら、圧縮機１２の吸入圧力を飽和温度で−１０℃以下に低下させて加温能力の著しい増大を抑制できる。また吸入圧力を低下させることで圧縮機１２内部の吸入バルブの応力を抑制して圧縮機の信頼性を向上できる。
【００５２】
また、圧縮機１２の停止中に開閉弁２０〜２３をすべて閉塞するとともに、圧縮機１２の起動直前に開閉弁２０と開閉弁２３とを開放する。これによって、圧縮機１２の停止中、すべての開閉弁２０〜２３を閉じることで配管内を循環している冷媒が圧縮機１２内に戻るのを防止でき、圧縮機１２のシェル内は運転中と同じ低圧に保持されるので、圧縮機１２内の潤滑油に冷媒が溶解するのを防止でき、次起動するときの圧縮機１２の温度低下を抑制し、潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができる。
【００５３】
また起動直前に、開閉弁２０と開閉弁２３とを開放することで、室外熱交換器１３と抵抗器３０を介して圧縮機１２の吐出側と吸入側が直結されて圧力がバランスし、圧縮機１２の起動時に高低圧バランス待ちせずに、すぐに圧縮機１２を起動できる。また開閉弁２０を開放することで膨張弁１７を介して室内熱交換器１１が直結されるため、停止時に室内熱交換器１１内の冷媒が圧縮機１２に戻るのを極力防ぐことができ、圧縮機１２の停止中の室内の熱損失を防止することができる。これによって室内の加温負荷の増大を抑制することができ、起動時の圧縮機１２への負荷を低減でき、消費電力量を低減できる。
【００５４】
そして圧縮機１２が起動すれば開閉弁２０は閉じ、開閉弁２３はそのまま開放した状態に保ち、開閉弁２１を開放して、再び加温運転を行う。
【００５５】
このように、外気の熱と冷却システムの凝縮器６からの排熱を利用して商品収納室１０の室内空気を５５℃程度に加温するとともに、圧縮機１２の運転中、室外熱交換器１３の蒸発温度は外気温度から５℃程度低い温度（例えば、外気温度１５℃では約１０℃）に保たれるとともに、抵抗器３０の下流側では飽和温度約−１０℃に相当する圧力となる。また、圧縮機１２の停止中、そのシェル内に貯留されている潤滑油（図示せず）に冷媒が溶解することなく、圧縮機１２の起動直後に冷却加温システム内を循環する冷媒が不足して加温能力が低下することが防止できる。
【００５６】
ここで、外気温度１５℃における抵抗器３０での圧力降下量を冷媒飽和温度で１５〜２５℃に設定することが望ましい。この範囲で圧力降下量を調整することにより、室外熱交換器１３での着霜や結露を抑制しながら、圧縮機１２の吸入圧力が過大となることを防止することができる。
【００５７】
また、細径管からなる抵抗器３０を用いることで、外気温度が低下するに伴い室外熱交換器１３の蒸発温度がより低くなった場合に、抵抗器３０の圧力降下量が減少するので、低外気温で必要以上に圧縮機１２の吸入圧力が低下することを抑制することができ、圧縮機１２の圧縮比を抑制できるので、信頼性を確保できる。
【００５８】
一方、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却する場合、図３より、圧縮機１２で圧縮された冷媒は、開閉弁２０を通り、室外熱交換器１３で外気と熱交換を行って凝縮した後に、ドライヤ１６で吸湿、冷却用膨張弁１４で減圧されて室内熱交換器１１に供給される。そして、商品収納室１０の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、開閉弁２２を通り圧縮機１２へ還流する冷却サイクルとなる。
【００５９】
これによって、圧縮機１２の運転中、圧縮機１２で圧縮された冷媒は、開閉弁２０を通り室外熱交換器１３で外気と熱交換を行って凝縮した後に、ドライヤ１６で吸湿、冷却用膨張弁１４で減圧されて室内熱交換器１１に供給される。そして、商品収納室１０の室内空気と熱交換しながら蒸発した後に、開閉弁２２を通り圧縮機１２へ還流する。
【００６０】
この結果、商品収納室１０の室内空気を４℃程度に冷却しながら、排熱を外気に放出するとともに、室内熱交換器１１の蒸発温度は商品収納室１０の室内空気温度から２０℃程度低い温度（例えば、室内空気を４℃では約−１６℃）に保たれる。
【００６１】
図５に示すように、圧縮機１２の停止中は、開閉弁２０は開放の状態を保ち、開閉弁２３を開放して、開閉弁２１と開閉弁２２を閉塞する。
【００６２】
これによって、圧縮機１２の停止中、室外熱交換器１３内の高温冷媒を圧縮機１２のシェル内に開放することで、室内熱交換器１１を介さずに室外熱交換器１３の冷媒を圧縮機に開放して圧力を下げることができ、室外熱交換器１３と室内熱交換器１１の圧力が速やかにバランスする。
【００６３】
この結果、圧縮機１２の停止中、室外熱交換器１３内の高温冷媒が室内熱交換器１１へ流入することを抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【００６４】
そして、圧縮機１２の起動直後に開閉弁２２を開放し、開閉弁２３を閉塞して、圧縮機１２の運転を行う。
【００６５】
また、図５のように、圧縮機１２の起動直後の開閉弁２２，２３の動作として、圧縮機１２の運転動作よりも少し遅れて開閉弁２２の開放および開閉弁２３の閉塞動作をおこなってもよい。これによって、圧縮機１２の起動と同時に開放および閉塞動作を行うと高低圧バランスに差圧が発生するのを抑制でき、起動時に圧縮機１２にかかる負荷を低減できる。
【００６６】
以上のように、本発明の実施の形態１の自動販売機においては、商品収納室１０を加温する場合、室外熱交換器１３での蒸発温度を外気温度付近に維持して着霜や結露を防止しながら、圧縮機１２の吸入圧力を冷却運転とほぼ同じレベルに抑制することができ、過大な吸入圧力の上昇に伴う圧縮機１２の耐久性低下を防止することができる。
【００６７】
また、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を加温する場合には、圧縮機１２の潤滑油内に冷媒が寝込むことによって生じる起動特性の低下を抑制することができ、冷却加温システムを用いて商品収納室１０を冷却する場合には、室内熱交換器１１への高温冷媒の流入を抑制して室内の冷却負荷の増大を抑制することができる。
【００６８】
また上記のように一定速の圧縮機１２で冷却加温システムを制御することが可能になり、安価な構造で省エネを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかる自動販売機は、室外熱交換器から圧縮機に帰還する配管経路内に抵抗器を設置するという安価で簡便な構成を用いることで、室外熱交換器での蒸発温度を維持して着霜や結露を防止しながら、冷却加温システムを用いて商品収納室を加温する際の吸入圧力を抑制することができ、圧縮機の耐久性低下を防止することができるので、ホット飲料とコールド飲料を切り換えて保存するショーケースなどで加温運転する圧縮機にも適用できる。
【００７０】
また、本発明の自動販売機は、圧縮機停止中に冷却と加温を切り替える開閉弁の一部を閉塞するという簡単な操作で、冷却加温システム内の冷媒がバランス状態になることを抑制し、冷却あるいは加温効率の低下を抑制することができるので、ホット飲料とコールド飲料を切り換えて保存するショーケースなどの加温および冷却運転時の省エネルギー化が要求される用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における自動販売機の本体の内部構成を示す構成図
【図２】同実施の形態の自動販売機を左右に縦に切断した場合の縦断面図
【図３】同実施の形態における自動販売機の冷媒回路図
【図４】同実施の形態の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート
【図５】同実施の形態の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート
【図６】従来の自動販売機の冷媒回路図
【図７】従来の自動販売機における加温時の圧縮機と開閉弁の動作を示すタイミングチャート
【図８】従来の自動販売機における冷却時の圧縮機と開閉弁の動作の関係を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００７２】
１０ 商品収納室
１１ 室内熱交換器
１２ 圧縮機
１３ 室外熱交換器
２０ 開閉弁
２１ 開閉弁
２２ 開閉弁
２３ 開閉弁
３０ 抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商品を冷却状態あるいは加温状態で収納するホット／コールド切換室と、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸入側配管とを接続する配管経路内に設けられた抵抗手段と、冷媒流路切換機構とを備え、
前記冷媒流路切換機構は、前記ホット／コールド切換室を冷却する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記抵抗手段を通さずに前記室外熱交換器から前記室内熱交換器を経由して前記圧縮機に帰還する流路にし、前記ホット／コールド切換室を加温する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器を経由した後に前記抵抗手段を通って前記圧縮機に帰還する流路にすることを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
圧縮機がシェル内低圧タイプの圧縮機で、ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機停止時に前記圧縮機の吸入側配管と室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を閉塞す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】
ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構と、前記圧縮機の吐出側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構とを圧縮機起動直前に開放することを特徴とする請求項１または２に記載の自動販売機。
【請求項４】
ホット／コールド切換室を冷却する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を開放し、前記圧縮機の吸入側配管と前記室内熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を前記圧縮機停止時に閉塞することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の自動販売機。
【請求項１】
商品を冷却状態あるいは加温状態で収納するホット／コールド切換室と、前記ホット／コールド切換室内に設置された室内熱交換器と、商品を収納する区画の外に設置された室外熱交換器と、圧縮機と、前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸入側配管とを接続する配管経路内に設けられた抵抗手段と、冷媒流路切換機構とを備え、
前記冷媒流路切換機構は、前記ホット／コールド切換室を冷却する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記抵抗手段を通さずに前記室外熱交換器から前記室内熱交換器を経由して前記圧縮機に帰還する流路にし、前記ホット／コールド切換室を加温する場合は前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器を経由した後に前記抵抗手段を通って前記圧縮機に帰還する流路にすることを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
圧縮機がシェル内低圧タイプの圧縮機で、ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機停止時に前記圧縮機の吸入側配管と室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を閉塞す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】
ホット／コールド切換室を加温する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構と、前記圧縮機の吐出側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構とを圧縮機起動直前に開放することを特徴とする請求項１または２に記載の自動販売機。
【請求項４】
ホット／コールド切換室を冷却する場合、前記圧縮機の吸入側配管と前記室外熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を開放し、前記圧縮機の吸入側配管と前記室内熱交換器を接続する配管経路内に設置された流路切換機構を前記圧縮機停止時に閉塞することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の自動販売機。
【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２００９−１１０２１９（Ｐ２００９−１１０２１９Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８１１８８（Ｐ２００７−２８１１８８）
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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