JP4155333B2 - 自動販売機 - Google Patents

Description

本発明は、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おいて、冷却によって生じる廃熱を利用して同時に加温を行う自動販売機に関するものである。

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を利用したもの（例えば、特許文献１参照）がある。

以下、図面を参照しながら従来の自動販売機を説明する。

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の冷媒のモリエル線図である。

図６において、自動販売機の庫内はホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３、４室内熱交換器はホット／コールド切替室１内に設置され、蒸発器５はコールド専用室２内に設置され、第二の蒸発器６は第二のコールド専用室２内に設置され、室外熱交換器７および圧縮機８は貯蔵室の外に設置されている。

また、膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１はそれぞれ通過する冷媒の圧力を低下するとともに閉塞機能を有したものであり、開閉弁Ａ１２、開閉弁Ｂ１３、開閉弁Ｃ１４、開閉弁Ｄ１５はそれぞれ冷媒の流れの有無を制御するものである。

以上のように構成された従来の自動販売機について、以下その動作を説明する。

ホット／コールド切替室１を冷却する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｄ１５を開とし、開閉弁Ｂ１３と開閉弁Ｃ１４を閉として、圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、室内熱交換器４、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、室内熱交換器４、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、ホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。

次に、ホット／コールド切替室１を加温する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｄ１５およびを膨張弁Ａ９を閉とし、開閉弁Ｂ１３と開閉弁Ｃ１４を開として、圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、室内熱交換器４で一部が凝縮し、再度室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、冷媒は図７のモリエル線図に示した状態となる。図７において、横軸は冷媒のエンタルピー、縦軸は冷媒の圧力である。また、図７において、Ａ点は圧縮機８の吸込み冷媒の状態、Ｂ点は圧縮機８の吐出冷媒の状態、Ｃ点は室内熱交換器４の出口の状態、Ｄ点は室外熱交換器７の出口の状態、Ｅ点は膨張弁Ｂ１０と膨張弁Ｃ１１の出口の状態である。

ここで、蒸発器５と第二の蒸発器６の圧力はＰ１、室内熱交換器４と室外熱交換器７の圧力はＰ２であり、並列に接続された蒸発器５と第二の蒸発器６の蒸発温度はほぼ同一となるが、直列に接続された室内熱交換器４は凝縮温度よりも高温の過熱蒸気が通過するため、室外熱交換器７よりも高い吹出し空気温度を実現することができる。この結果、ホット／コールド切替室１を効率よく加温することができる。

このとき、図７において圧縮機８の仕事量（ｈ３−ｈ２）に対して、冷却仕事（ｈ２−ｈ１）と加温仕事（ｈ３−ｈ４）を同時に行うので、ヒータを用いて加温仕事（ｈ３−ｈ４）を行う場合に比べて、効率の高い運転が実現できる。

また、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。
特開平５−２３３９４１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、ホット／コールド切替室の冷却時には室内熱交換器を着霜しながら蒸発温度で利用する一方、ホット／コールド切替室の加温時には室内熱交換器を凝縮温度よりも高い過熱蒸気の温度で利用するため、熱交換器の最適設計が困難となる課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、さらに熱交換効率を高め、消費電力量を削減できる自動販売機を提供することを目的とする。

また、上記従来の構成は、外気温度が低い場合、ホット／コールド切替室の加温時に室外熱交換器の凝縮温度が低下して、室内熱交換器で十分な吹出し空気温度が得られないという課題があった。また、外気温度が低い場合、コールド専用室の冷却負荷が低く、コールド専用室の過冷による商品の氷結を防ぐために、圧縮機能力を低下させる必要があり、ホット／コールド切替室の加温時の必要能力が得られないという課題があった。

本発明の他の目的は、従来の課題を解決するもので、外気温度が低い場合でも十分な吹出し空気温度と加温能力を維持することで、冬場に外気温度が低下する地域にも広範囲に適用できる廃熱を利用した効率の高い自動販売機を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の自動販売機は、複数の商品収納室を有し、前記商品収納室としてコールド専用室とホット／コールド切替室を備え、前記コールド専用室内には室内を冷却する冷却手段と、前記ホット／コールド切替室内には室内を冷却する切替室冷却手段と室内を加温する切替室加温手段と前記切替室加温手段の加温を補助する補助ヒータと室内の空気を送風する送風ファンとを配置し、前記商品収納室外に前記冷却手段、前記切替室冷却手段および前記切替室加温手段と配管接続される冷却加温サイクルの圧縮機と室外熱交換手段とを配置し、切替室加温手段の出口部と室外熱交換手段の入口部とを接続する配管に抵抗器を配置した自動販売機であって、前記ホット／コールド切替室を冷却する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記室外熱交換手段を通って前記切替室冷却手段と前記冷却手段に供給されることで冷却し、前記ホット／コールド切替室を加温する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記切替室加温手段を経由して放熱し、さらに前記抵抗器で減圧されて、前記室外熱交換手段を通った後、前記冷却手段に供給されることで加温し、前記切替室冷却手段と前記切替室加温手段と前記送風ファンと前記補助ヒータは、前記ホット／コールド切替室内において、前記送風ファンの対流経路に配置し、前記補助ヒータは前記送風ファンの吹出し側に配置したものであり、ホット／コールド切替室の切替室冷却手段と切替室加温手段を分離することにより、着霜しながら蒸発温度で使用される切替室冷却手段と、過熱蒸気の温度で使用される切替室加温手段それぞれに最適な設計を行うことができ、さらに、切替室加温手段の出口部と室外熱交換手段の入口部とを接続する配管に抵抗器を配置したことで、切替室加温手段と室外熱交換手段の温度に差を付けることができ、低外気温時に切替室加温手段の温度が下がりすぎて十分な吹出し空気温度が維持でなくなることを防止することができ、外気温度が低い場合でも十分な吹出し空気温度を維持することで切替室加温手段の加温能力を最大限に引出しながら、補助ヒータで補助的に加温するときの補助ヒータの入力を最小限に抑えることができるので消費電力を低減することができる。

本発明の自動販売機は、ホット／コールド切替室の切替室冷却手段と切替室加温手段を分離することにより、着霜しながら蒸発温度で使用される切替室冷却手段と、過熱蒸気の温度で使用される切替室加温手段それぞれに最適な設計を行うことができ、さらに、切替室加温手段の出口部と室外熱交換手段の入口部とを接続する配管に抵抗器を配置したことで、切替室加温手段と室外熱交換手段の温度に差を付けることができ、低外気温時に切替室加温手段の温度が下がりすぎて十分な吹出し空気温度が維持でなくなることを防止することができ、外気温度が低い場合でも十分な吹出し空気温度を維持することで切替室加温手段の加温能力を最大限に引出しながら、補助ヒータで補助的に加温するときの補助ヒータの入力を最小限に抑えることができるので消費電力を低減することができる。

請求項１に記載の自動販売機の発明は、複数の商品収納室を有し、前記商品収納室としてコールド専用室とホット／コールド切替室を備え、前記コールド専用室内には室内を冷却する冷却手段と、前記ホット／コールド切替室内には室内を冷却する切替室冷却手段と室内を加温する切替室加温手段と前記切替室加温手段の加温を補助する補助ヒータと室内の空気を送風する送風ファンとを配置し、前記商品収納室外に前記冷却手段、前記切替室冷却手段および前記切替室加温手段と配管接続される冷却加温サイクルの圧縮機と室外熱交換手段とを配置し、切替室加温手段の出口部と室外熱交換手段の入口部とを接続する配管に抵抗器を配置した自動販売機であって、前記ホット／コールド切替室を冷却する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記室外熱交換手段を通って前記切替室冷却手段と前記冷却手段に供給されることで冷却し、前記ホット／コールド切替室を加温する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記切替室加温手段を経由して放熱し、さらに前記抵抗器で減圧されて、前記室外熱交換手段を通った後、前記冷却手段に供給されることで加温し、前記切替室冷却手段と前記切替室加温手段と前記送風ファンと前記補助ヒータは、前記ホット／コールド切替室内において、前記送風ファンの対流経路に配置し、前記補助ヒータは前記送風ファンの吹出し側に配置したものであり、ホット／コールド切替室の切替室冷却手段と切替室加温手段を分離することにより、着霜しながら蒸発温度で使用される切替室冷却手段と、過熱蒸気の温度で使用される切替室加温手段それぞれに最適な設計を行うことができ、さらに、切替室加温手段の出口部と室外熱交換手段の入口部とを接続する配管に抵抗器を配置したことで、切替室加温手段と室外熱交換手段の温度に差を付けることができ、低外気温時に切替室加温手段の温度が下がりすぎて十分な吹出し空気温度が維持でなくなることを防止することができ、外気温度が低い場合でも十分な吹出し空気温度を維持することで切替室加温手段の加温能力を最大限に引出しながら、補助ヒータで補助的に加温するときの補助ヒータの入力を最小限に抑えることができるので消費電力を低減することができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、切替室加温手段は切替室冷却手段よりも風下側に設置したものであり、高い熱交換効率を実現できる。

本発明の請求項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／コールド切替室を加温している間に、切替室加温手段の温度が設定値よりも下降した場合は、補助ヒータに通電するものであり、ホット／コールド切替室に飲料缶が多量に投入されたことなどで室内の温度が異常に下降した場合に、凝縮器の加熱能力を補助するとともに、吹出し空気温度を通常より高く制御することで、取り出し口付近の飲料缶の温度上昇を速めてプルアップ時間を短縮することができる。

本発明の請求項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／コールド切替室を加温している間に、コールド専用室の温度が所定値より低下した場合、圧縮機の運転を停止するとともに、ホット／コールド切替室の温度が設定値よりも下降した場合は、補助ヒータに通電するものであり、コールド専用室の過冷を防止するとともに、ホット／コールド切替室の加温を維持することができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、切替室冷却手段は切替室冷却器、切替室加温手段は切替室凝縮器、そして室外熱交換手段は室外熱交換器であり、着霜しながら蒸発温度で使用される蒸発器と、主として過熱蒸気の温度で使用される凝縮器それぞれに最適な設計を行うことができ、熱交換器の効率を向上することで、さらに消費電力量を低減できる。

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。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、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。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１の自動販売機の冷媒回路図、図２は実施の形態１の自動販売機の冷媒のモリエル線図である。

図１において、自動販売機の庫内はホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３、切替室蒸発器２０はホット／コールド切替室１内に設置され、切替室凝縮器２１はホット／コールド切替室１内に設置され、蒸発器５はコールド専用室２内に設置され、第二の蒸発器６は第二のコールド専用室２内に設置され、室外熱交換器７および圧縮機８は貯蔵室の外に設置されている。

ここで、切替室蒸発器２０は蒸発器５や第二の蒸発器６と同様に、着霜を考慮したフィンチューブ熱交換器の形態とし、フィン間隔やチューブ間隔を比較的大きくとっている。この結果、十分な着霜耐力が得られ霜の目詰まりにより性能の大幅低下が回避できる。

一方、切替室凝縮器２１は入口側の温度が高く、出口側の温度が低い過熱蒸気との熱交換を考慮したフィンチューブ熱交換器の形態とし、フィン間隔やチューブ間隔を比較的小さく、かつ冷媒と空気の流れが対向流となるようにチューブの接続が設計されている。この結果、凝縮温度よりも高い吹出し空気温度が実現でき、高い熱交換効率が実現できる。

また、膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１、抵抗器２２はそれぞれ通過する冷媒の圧力を低下するとともに閉塞機能を有したものであり、開閉弁Ａ１２、開閉弁Ｂ１３、開閉弁Ｅ２３はそれぞれ冷媒の流れの有無を制御するものである。

以上のように構成された実施の形態１の自動販売機について、以下その動作を説明する。

ホット／コールド切替室１を冷却する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｅ２３を開とし、開閉弁Ｂ１３と抵抗器２２を閉として、圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、切替室蒸発器２０、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、切替室蒸発器２０、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、ホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。

次に、ホット／コールド切替室１を加温する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｅ２３およびを膨張弁Ａ９を閉とし、開閉弁Ｂ１３と抵抗器２２を開として、圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、切替室凝縮器２１で一部が凝縮し、再度室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、冷媒は図２のモリエル線図に示した状態となる。図２において、横軸は冷媒のエンタルピー、縦軸は冷媒の圧力である。また、図２において、ｐ点は圧縮機８の吸込み冷媒の状態、ｑ点は圧縮機８の吐出冷媒の状態、ｒ点は切替室凝縮器２１の出口の状態、ｓ点は抵抗器２２の出口の状態、ｔ点は室外熱交換器の出口の状態、ｕ点は膨張弁Ｂ１０と膨張弁Ｃ１１の出口の状態である。

ここで、蒸発器５と第二の蒸発器６の圧力はＰ１、切替室凝縮器２１の圧力はＰ２、室外熱交換器７の圧力はＰ３であり、並列に接続された蒸発器５と第二の蒸発器６の蒸発温度はほぼ同一となるが、抵抗器２２を介して直列に接続された切替室凝縮器２１は、室外熱交換器７よりも高い圧力を維持することができるとともに、過熱蒸気が通過するため高い吹出し空気温度を実現することができる。

このとき、図２において圧縮機８の仕事量（ｈ３−ｈ２）に対して、冷却仕事（ｈ２−ｈ１）と加温仕事（ｈ３−ｈ４）を同時に行うので、ヒータを用いて加温仕事（ｈ３−ｈ４）を行う場合に比べて、効率の高い運転が実現できる。また、室外熱交換器７の凝縮圧力を切替室凝縮器２１よりも低下させたので、室外熱交換器７の出口の冷媒のエンタルピーをｈ１‘からｈ１に下げることができ、比較的大きい冷却仕事（ｈ２−ｈ１）を実現することでより効率の高い運転が実現できた。

この結果、低外気温時において室外熱交換器７の凝縮温度や凝縮圧力が下がった場合でも、切替室凝縮器２１は比較的高い凝縮温度や凝縮圧力を維持することができ、ホット／コールド切替室１を効率よく加温することができるので、冬場に低外気温となる地域にも廃熱を利用した効率の高い自動販売機を適用することができる。

また、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。

ここで、ホット／コールド切替室１の温度が下降すると、室外熱交換器７と抵抗器２２で接続されている切替室凝縮器２１では、より多くの冷媒が凝縮して放熱能力が大きくなり、ホット／コールド切替室１の温度が上昇すると、切替室凝縮器２１ではより多くの冷媒が凝縮せずに室外熱交換器７へ供給され放熱能力が小さくなることで、自動的に能力調整が行われる。

しかし、高い吹出し空気温度を実現するためには、切替室凝縮器２１で圧縮機８の使用圧力上限に近い、高い凝縮温度や凝縮圧力を維持する必要があり、外気温度の変化や貯蔵室の熱負荷の変化に対して以下のように調整することが望ましい。

ホット／コールド切替室１を加温している間に、切替室凝縮器２０の凝縮温度が設定値よりも上昇した場合は、抵抗器２２の抵抗値を低下することが望ましい。この結果、ホット／コールド切替室１の温度が変動により上昇した場合でも、切替室凝縮器２０の凝縮温度や凝縮圧力が異常に上昇することを防止することができ、圧縮機８の耐久性を向上することができるとともに、冷媒の循環量を維持することでコールド専用室２あるいは第二のコールド専用室３の冷却能力を維持して、貯蔵室の昇温を防止することができる。

また、ホット／コールド切替室１を加温している間に、ホット／コールド切替室１の温度が設定値よりも上昇した場合は、同時に冷却するコールド専用室２あるいは第二のコールド専用室３など貯蔵室の数を低減することが望ましい。この結果、冷媒の循環量を低下することで、ホット／コールド切替室１の加温能力を低下して、ホット／コールド切替室１の温度が異常に上昇することを抑制し効率の高い運転を行うことができる。

また、圧縮機８として能力可変型圧縮機を用いるとともに、ホット／コールド切替室１を加温している間に、切替室凝縮器２０の凝縮温度が設定値よりも上昇した場合は、圧縮機８の能力を所定量低下させることが望ましい。この結果、圧縮機８を使用圧力上限付近で安定して動作させることができ、ホット／コールド切替室１の温度が変動により上昇した場合でも、切替室凝縮器２０の凝縮温度や凝縮圧力が異常に上昇することを防止することができ、圧縮機８の耐久性を向上することができる。

（実施の形態２）
図３は実施の形態２の自動販売機の室内熱交換器の概略図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図３において、切替室蒸発器２０はホット／コールド切替室１内に設置され、切替室凝縮器２１は切替室蒸発器２０の風下側に設置され、送風ファン３０は切替室蒸発器２０および切替室凝縮器２１にホット／コールド切替室１内の空気を送風するもので、補助ヒータ３１は切替室凝縮器２１の風下側に設置されている。

ここで、切替室蒸発器２０は蒸発器５や第二の蒸発器６と同様に、着霜を考慮したフィンチューブ熱交換器の形態とし、フィン間隔やチューブ間隔を比較的大きくとっている。この結果、十分な着霜耐力が得られ霜の目詰まりにより性能の大幅低下が回避できる。

また、切替室蒸発器２０は風上側前面に多く着霜するため、切替室凝縮器２１よりも風上側に設置して、風向き方向の投影面積を大きくとることが望ましい。これにより、着霜の影響を最小限に抑えることができる。

一方、切替室凝縮器２１は入口側の温度が高く、出口側の温度が低い過熱蒸気との熱交換を考慮したフィンチューブ熱交換器の形態とし、フィン間隔やチューブ間隔を比較的小さく、かつ冷媒と空気の流れが対向流となるようにチューブの接続が設計されている。この結果、凝縮温度よりも高い吹出し空気温度が実現でき、高い熱交換効率が実現できる。

また、切替室凝縮器２１は、切替室蒸発器２０や送風ファン３０よりも風下側に設置して、風向き方向の長さを大きくとることが望ましい。これにより、対向流の冷媒と空気の熱交換が十分行われて、凝縮温度よりも高い吹出し空気温度が実現できるとともに、吹出し空気が切替室蒸発器２０や送風ファン３０と接触して温度低下することなくホット／コールド切替室１内へ供給され高い熱交換効率が実現できる。

次に、補助ヒータ３１の動作について説明する。

ホット／コールド切替室１を加温している間に、切替室凝縮器２１の凝縮温度が設定値よりも下降した場合は、補助ヒータ３１に通電する。この結果、ホット／コールド切替室１に飲料缶が多量に投入されたことなどで室内の温度が異常に下降した場合に、切替室凝縮器２１の加熱能力を補助するとともに、吹出し空気温度を通常より高く制御することで、取り出し口付近の飲料缶の温度上昇を速めてプルアップ時間を短縮することができる。

また、ホット／コールド切替室１を加温している間に、コールド専用室２あるいは第二のコールド専用室３の温度が所定値より低下した場合、圧縮機の運転を停止するとともに、ホット／コールド切替室１の温度が設定値よりも下降した場合は、補助ヒータ３１に通電するものであり、コールド専用室２あるいは第二のコールド専用室３の過冷を防止するとともに、ホット／コールド切替室１の加温を維持することができる。

なお、補助ヒータ３１は切替室凝縮器２１の風下側に設置することが望ましい。これにより、切替室凝縮器２１の加温能力を最大限引き出した後に、補助ヒータ３１を用いて加温するので、補助ヒータ３１の入力を最小限に抑えることができ消費電力の低減が図れる。

（実施の形態３）
図４は実施の形態３の自動販売機の縦断面図、図５は実施の形態３の自動販売機の冷媒のモリエル線図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図４において、自動販売機４０には、ホット／コールド切替室１内に設置されたコラム４１、コラム４１に貯蔵された飲料缶４２、ホット／コールド切替室１内に設置された上部循環風路４３、ホット／コールド切替室１内に設置された下部循環風路４４が設けられ、また、それぞれ切替室蒸発器２０、切替室凝縮器２１、室外熱交換器７に送風する送風ファンＡ５０、送風ファンＢ５１、送風ファンＣ５２が設けられている。

以上のように構成された実施の形態３の自動販売機について、以下その動作を説明する。

ホット／コールド切替室１を冷却する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｅ２３を開とし、開閉弁Ｂ１３と抵抗器２２を閉として、圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、切替室蒸発器２０、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、切替室蒸発器２０、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、ホット／コールド切替室１を冷却中は送風ファンＡ５０と送風ファンＢ５１を両方稼動させて、ホット／コールド切替室１内の冷気を室内全体に循環させる。また、ホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。

次に、ホット／コールド切替室１を加温する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｅ２３およびを膨張弁Ａ９を閉とし、開閉弁Ｂ１３と抵抗器２２を開として、圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、切替室凝縮器２１で一部が凝縮し、再度室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、切替室蒸発器２０、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、切替室蒸発器２０、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、ホット／コールド切替室１を加温中は送風ファンＡ５０と送風ファンＢ５１を両方稼動させて、上部循環風路４３を用いて切替室蒸発器２０で発生した冷気をホット／コールド切替室１の上部で循環させるとともに、下部循環風路４４を用いて切替室凝縮器２１で発生した暖気をホット／コールド切替室１の下部で循環させる。また、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。

この結果、ホット／コールド切替室１を加温中にコラム４１の上部に長時間保管された飲料缶４２が加温劣化することを防止し、同時に隣室であるコールド専用室２へ熱リークする量を低減することで、コールド専用室２の熱負荷量を低減し省エネルギー化が図れる。

さらに、ホット／コールド切替室１を加温中に、コールド専用室２と第二のコールド専用室３が共に所定の温度に達した場合、当該する膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止することで、切替室蒸発器２０と切替室凝縮器２１および室外熱交換器７を用いたホット／コールド切替室１単独運転が実現できる。なお、この場合、ホット／コールド切替室１の上部冷却が過多にならないように、送風ファンＣ５１を減速あるいは停止して室外熱交換器７の凝縮能力を低下させることが望ましい。

このとき、冷媒は図５のモリエル線図に示した状態となる。図５において、横軸は冷媒のエンタルピー、縦軸は冷媒の圧力である。また、図５において、ｐ点は圧縮機８の吸込み冷媒の状態、ｑ点は圧縮機８の吐出冷媒の状態、ｒ点は切替室凝縮器２１の出口の状態、ｓ点は抵抗器２２の出口の状態、ｔ点は室外熱交換器の出口の状態、ｕ点は膨張弁Ａ９の出口の状態である。

ここで、切替室蒸発器２０の圧力はＰ１、切替室凝縮器２１の圧力はＰ２、室外熱交換器７の圧力はＰ３であり、抵抗器２２を介して直列に接続された切替室凝縮器２１は、室外熱交換器７よりも高い圧力を維持することができるとともに、過熱蒸気が通過するため高い吹出し空気温度を実現することができる。また、送風ファンＣ５１を減速あるいは停止して室外熱交換器７の凝縮能力を低下させることで、室外熱交換器７の出口の状態ｔ点の乾き度が大きくなり、切替室蒸発器２０の仕事量を抑制することができる。

このとき、図５において圧縮機８の仕事量（ｈ３−ｈ２）に対して、冷却仕事（ｈ２−ｈ１）と加温仕事（ｈ３−ｈ４）を同時に行うので、ヒータを用いて加温仕事（ｈ３−ｈ４）を行う場合に比べて、効率の高い運転が実現できる。

この結果、低外気温時にコールド専用室２や第二のコールド専用室３の温度が所定の温度より低くなった場合に、切替室蒸発器２０のみで循環冷媒の蒸発を行うことで、圧縮機８の運転すなわちホット／コールド切替室１の加温を効率よく維持することができ、冬場に外気温度が低下する地域にも広範囲に適用できる。

以上のように、本発明にかかる自動販売機は、ホット／コールド切替室の蒸発器と凝縮器を分離することにより、着霜しながら蒸発温度で使用される蒸発器と、主として過熱蒸気の温度で使用される凝縮器それぞれに最適な設計を行い熱交換器の効率を向上することで、さらに消費電力を低減することができ、冷却，加温機能を備えた機器に適用できる。

本発明の実施の形態１による自動販売機の冷媒回路図 同実施の形態の自動販売機の冷媒のモリエル線図 本発明の実施の形態２による自動販売機の室内熱交換器の概略図 本発明の実施の形態３による自動販売機の縦断面図 同実施の形態による自動販売機の冷媒のモリエル線図 従来の自動販売機の冷媒回路図 従来の自動販売機の冷媒のモリエル線図

符号の説明

１ ホット／コールド切替室
２ コールド専用室
３ 第二のコールド専用室
７ 室外熱交換器
２０ 切替室蒸発器
２１ 切替室凝縮器
２２ 抵抗器
３１ 補助ヒータ

Claims (5)

1. 複数の商品収納室を有し、前記商品収納室としてコールド専用室とホット／コールド切替室を備え、前記コールド専用室内には室内を冷却する冷却手段と、前記ホット／コールド切替室内には室内を冷却する切替室冷却手段と室内を加温する切替室加温手段と前記切替室加温手段の加温を補助する補助ヒータと室内の空気を送風する送風ファンとを配置し、前記商品収納室外に前記冷却手段、前記切替室冷却手段および前記切替室加温手段と配管接続される冷却加温サイクルの圧縮機と室外熱交換手段とを配置し、切替室加温手段の出口部と室外熱交換手段の入口部とを接続する配管に抵抗器を配置した自動販売機であって、前記ホット／コールド切替室を冷却する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記室外熱交換手段を通って前記切替室冷却手段と前記冷却手段に供給されることで冷却し、前記ホット／コールド切替室を加温する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記切替室加温手段を経由して放熱し、さらに前記抵抗器で減圧されて、前記室外熱交換手段を通った後、前記冷却手段に供給されることで加温し、前記切替室冷却手段と前記切替室加温手段と前記送風ファンと前記補助ヒータは、前記ホット／コールド切替室内において、前記送風ファンの対流経路に配置し、前記補助ヒータは前記送風ファンの吹出し側に配置したことを特徴とする自動販売機。
2. 切替室加温手段は切替室冷却手段よりも風下側に設置したことを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
3. ホット／コールド切替室を加温している間に、切替室加温手段の温度が設定値よりも下降した場合は、補助ヒータに通電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。
4. ホット／コールド切替室を加温している間に、コールド専用室の温度が所定値より低下した場合、圧縮機の運転を停止するとともに、ホット／コールド切替室の温度が設定値よりも下降した場合は、補助ヒータに通電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。
5. 切替室冷却手段は切替室冷却器、切替室加温手段は切替室凝縮器、そして室外熱交換手段は室外熱交換器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の自動販売機。