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、特にその冷却システムに関するものである。

近年、環境保護が叫ばれる中、自動販売機業界においてもトップランナー制の導入などに伴い機器の省エネルギー化が進んでいる。

自動販売機の消費電力量の中で、圧縮機の消費電力量は約２５％であり、この消費電力量を削減することにより、ある程度の省エネが可能である。

また、オゾン層を破壊することで知られている冷媒の脱フロン化も進んでおり、冷却システムに使用されていた冷媒ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）−１２あるいはＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）−２２といった塩素原子を含んだ冷媒の使用が規制され、塩素原子を含まず、オゾン層を破壊しないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒への転換が進行している。 特に、自動販売機業界においては、ＨＦＣ冷媒の混合冷媒であるＲ４０７Ｃが採用され販売されている。

また、地球温暖化係数の低く、効率の良いＲ６００ａ（イソブタン）やＲ２９０（プロパン）などの炭化水素系冷媒の利用も進められているが、可燃性があるため、冷却システムに大量の冷媒を充填することが困難である。

従来の自動販売機は、１基の冷却システムに複数の蒸発器を備えると共に、それぞれの蒸発器に切替弁を設け、冷媒を流す蒸発器を切り替えて商品を冷却するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、可燃性冷媒を使用した自動販売機において、全ての蒸発器に同時に冷媒を流さないことで充填する冷媒量を低減したものがある（例えば、特許文献２参照）。

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２は特許文献１に記載された従来の自動販売機の冷媒回路図である。

図２に示すように、従来の自動販売機は、商品を収納する第一の収納室１、第二の収納室２、第三の収納室３、第四の収納室４、機械室５を備え、それぞれの収納室内に設置された第一の蒸発器６、第二の蒸発器７、第三の蒸発器８、第四の蒸発器９、機械室５に設置された凝縮器１０、圧縮機１１で構成された冷却システム１２を有する。

また、第一の蒸発器６、第二の蒸発器７、第三の蒸発器８、第四の蒸発器９にはそれぞれ第一のキャピラリチューブ１３と第一の切替弁１４、第二のキャピラリチューブ１５と第二の切替弁１６、第三のキャピラリチューブ１７と第三の切替弁１８、第四のキャピラリチューブ１９と第四の切替弁２０が、直列に接続されている。

また、第一の蒸発器６、第二の蒸発器７、第三の蒸発器８、第四の蒸発器９と凝縮器１０にはそれぞれ送風ファン２１、２２、２３、２４、２５が備えられている。

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。

圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器１０に流入し、送風ファン２５によって凝縮器１１に導かれた外気と熱交換され凝縮する。 その後、第一のキャピラリチューブ１３、第二のキャピラリチューブ１５、第三のキャピラリチューブ１７、第四のキャピラリチューブ１９に分流され、それぞれ減圧された後、第一の蒸発器６、第二の蒸発器７、第三の蒸発器８、第四の蒸発器９に流入する。 それぞれの蒸発器に流入した冷媒は、送風ファン２１、２２、２３、２４により蒸発器に導かれた収納室内の空気と熱交換され蒸発する。 これにより収納室内を冷却することができる。 そして、それぞれの蒸発器を出た冷媒は合流し、圧縮機１１へ還流する。

ここで、第一の切替弁１４、第二の切替弁１６、第三の切替弁１８、第四の切替弁２０の開閉により、どの蒸発器に冷媒を流すかを制御し、全ての蒸発器に同時に冷媒を流さないようにすることで、冷却システム１２に充填する冷媒量を低減することができる。

特公昭６０−３０９９６号公報

特開２００４−１７７０８４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、全ての収納室を同時に冷却することができないため、全ての収納室に一度に新しい商品が投入された場合、全ての収納室内の商品が販売可能な温度となるまでに時間がかかるという課題があった。

また、収納室を交互に冷却していくことにより、冷却されていない収納室の商品温度が上がってしまうため、冷却効率が悪化し、圧縮機の運転率が上がるという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、冷却効率が高く、圧縮機の消費電力量を削減できると共に、可燃性のある炭化水素系冷媒を使用しても不安全になる確率が低い自動販売機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の自動販売機は、複数の冷却システムを有すると共に、冷却システム１基あたりに接続する蒸発器の数を最大２個としたものである。

これによって、最も使用頻度の高い自動販売機の運転モードである２室冷却に合わせて圧縮機を選定することができるので、全ての収納室を効率よく冷却することができると共に、冷却システム１基あたりの冷媒充填量を低減することができる。

本発明の自動販売機は、複数の冷却システムで冷却を行うことで冷却効率を向上し、圧縮機の消費電力量を削減することができると共に、冷却システム１基あたりの冷媒充填量を低減することで、可燃性のある炭化水素系冷媒を使用した場合においても、冷媒の漏洩により不安全になる確率を低くできる。

請求項１に記載の発明は、商品を収納する複数の収納室を有する自動販売機において、前記各々の収納室には蒸発器が配置されており、前記蒸発器と、少なくとも商品を収納する区画の外に設置された凝縮器と圧縮機と膨張機構とで環状に接続した複数の冷却システムを有すると共に、前記冷却システム１基あたりに接続する前記蒸発器の数を最大２個としたことにより、最も使用頻度の高い自動販売機の運転モードである２室冷却に合わせた圧縮機を用いることができるので、冷却効率を向上することができると共に、複数の冷却システムで冷却を行うことで、同時により多くの収納室を冷却することができるので、高負荷時の冷却性能を向上することができる。

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各冷却システムの凝縮器を一体に構成したことにより、フィンを共有化することができるので、いずれかの冷却システムが単独で運転した場合の凝縮能力を向上することができる。 また、凝縮器の省スペース化、ファンの共有化ができるので、コスト削減ができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の少なくとも１基の冷却システムにおいて、２個の蒸発器を直列に接続する直列配管を備えたことにより、直列配管を介して余剰冷媒を下流に位置する蒸発器へ流し、上流の蒸発器の蒸発能力を補うことができるため、蒸発温度を上げて圧縮機の効率向上が図れる。

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の冷却システムにおいて冷媒として炭化水素系冷媒を用いたものであり、特に、冷媒滞留量の大きい凝縮器の容量を圧縮機に合わせて小さくすることができるので、冷却システム１基あたりの冷媒充填量を削減することができ、炭化水素系冷媒を用いても冷媒の漏洩により不安全になる確率を低くすることができる。 また、地球温暖化係数の低い自然冷媒の中でも、比較的高効率かつ低能力なＲ６００ａなどの炭化水素系冷媒を使用することにより、地球温暖化防止が図れると共に、冷却システムの高効率化が図れる。

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が、従来例または先に説明した実施の形態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。

（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冷媒回路図である。

図１において、本発明の自動販売機は、コールド専用室３１、第一のホット／コールド切替室３２、第二のホット／コールド切替室３３、第三のホット／コールド切替室３４からなる貯蔵室を備え、圧縮機３５、コールド専用室３１内に設置された第一の蒸発器３６、第一のホット／コールド切替室３２内に設置された第二の蒸発器３７、機械室３８に設置された凝縮器３９、第一の蒸発器３６と第二の蒸発器３７のどちらに冷媒を流すかを切り替える第一の切替バルブ４０、第一の切替バルブ４０の出口に並列に接続された膨張機構としての第一のキャピラリチューブ４１、第二のキャピラリチューブ４２とからなりコールド専用室３１と第一のホット／コールド切替室３２の冷却を行う第一の冷却システム４３と、圧縮機４４、第二のホット／コールド切替室３３内に設置された第三の蒸発器４５、第三のホット／コールド切替室３４内に設置された第四の蒸発器４６、凝縮器３９、第三の蒸発器４５と第四の蒸発器４６のどちらに冷媒を流すかを切り替える第二の切替バルブ４７、第二の切替バルブ４７の出口に並列に接続された膨張機構としての第三のキャピラリチューブ４８、第四のキャピラリチューブ４９とからなり第二のホット／コールド切替室３３と第三のホット／コールド切替室３４の冷却を行う第二の冷却システム５０を有する。

ここで、第二の蒸発器３７と第四の蒸発器４６は、それぞれ第一の蒸発器３６と第三の蒸発器４５に比べて内容積が小さくなっている。

また、第一の冷却システム４３において第二の蒸発器３７の出口と第一の蒸発器３６の入口は、第一の直列配管５１により直列に接続される。 同様に、第二の冷却システム５０においても、第四の蒸発器４６の出口と第三の蒸発器４５の入口は、第二の直列配管５２により直列に接続される。

さらに、凝縮器３９は、２パスのフィンチューブ熱交換器で構成され、それぞれの冷媒配管は、第一の冷却システム４３と第二の冷却システム５０と連結している。

ここで、本実施の形態の冷却システムに使用される冷媒は、Ｒ２９０単一冷媒、Ｒ６００ａ単一冷媒もしくはＲ２９０を含む混合冷媒などの炭化水素系冷媒である。 特に、効率の優れる高沸点冷媒のＲ６００ａを用いるのが望ましい。

また、第一の蒸発器３６、第二の蒸発器３７、第三の蒸発器４５、第四の蒸発器４６、凝縮器３９にはそれぞれ独立の送風ファン５３、５４、５５、５６、５７が備えられている。

また、第一のホット／コールド切替室３２、第二のホット／コールド切替室３３、第三のホット／コールド切替室３４には、それぞれヒータ５８、５９、６０が備えられている。

以上のように構成された自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。

なお、第一の冷却システム４３と第二の冷却システム５０とは、同様の動作を行うので、第二の冷却システム５０については動作の説明を省略する。

まず、コールド専用室３１と第一のホット／コールド切替室３２を冷却する場合は、圧縮機３５から吐出された冷媒は凝縮器３９へ供給され、送風ファン５７により凝縮器３９へ導かれた外気と熱交換され凝縮液化し、第一の切替バルブ４０に供給される。

ここで、本実施の形態の凝縮器３９は、第一の冷却システム４３と第二の冷却システム５０の凝縮器を一体に構成しフィンを共有しているので、いずれかの冷却システムが単独で運転した場合、凝縮能力を向上させることができる。 また、送風ファン５７を第一の冷却システム４３と第二の冷却システム５０で共有することが可能なため、コスト削減となる。

そして、第一の切替バルブ４０で流路が切り替えられ、第一のキャピラリチューブ４１で減圧された場合は、第一の蒸発器３６へ供給されて蒸発気化する。 また、第二のキャピラリチューブ４２で減圧された場合は、第二の蒸発器３７へ供給されて蒸発気化し、直列配管５１を経て第一の蒸発器３６に供給され、第二の蒸発器３７で蒸発しきれなかった余剰冷媒が、第一の蒸発器３６で蒸発気化する。

ここで、従来の自動販売機のように、室内熱交換器を並列に接続すると、最も容積の大きい室内熱交換器に合わせて冷媒量を決めた場合、容積の小さい室内熱交換器に冷媒を流すと極端に蒸発温度が低下してしまうが、本実施の形態のように、直列配管５１により室内熱交換器を接続することにより、第一の室内熱交換器３６よりも容積の小さい第二の室内熱交換器３７に冷媒が流れた場合でも、極端に蒸発温度が低くなるのを防ぐことができるため、圧縮機の効率向上が図れる。 さらには、第一のホット／コールド切替室３２を冷却しながら、同時にコールド専用室３１の冷却も行えるので、圧縮機の運転率を低くすることができ、効率の高い自動販売機とすることができる。

なお、第一の切替バルブ４０は、電磁弁を使用しても良いが、三方切替弁を使用する方が消費電力量が小さくできるため望ましい。

そして、第一の蒸発器３６を出たガス冷媒は、圧縮機３５へ還流する。 ここで、第一のキャピラリチューブ４１と第二のキャピラリチューブ４２は、蒸発温度が−２０〜−１５℃程度となるように設計されている。 また、膨張機構として第一のキャピラリチューブ４１と第二のキャピラリチューブ４２を用いることで、第一の蒸発器３６から圧縮機３５へ向かう冷媒配管と熱交換することができ、それぞれの蒸発器の冷却能力を向上することができる。

一方、第一のホット／コールド切替室３２を加温する場合は、第一の切替バルブ４０をキャピラリチューブ４１に固定し、第一の蒸発器３６のみに冷媒を供給すると共に、加温ヒータ５８により加温する。

ここで、本実施の形態の冷却システム４３、５０は、可燃性のある炭化水素系冷媒を充填しているが、通常の使用においては密閉されているため漏れ出すこともなく心配はないが、誤って配管を傷つけたり、過度の配管振動などにより配管が損傷したり、機械室３８で万が一漏れた場合においても、冷却システム１基あたりに備える蒸発器が２台であるため、従来の冷却システムと比べて充填される冷媒量が低減されているので、冷媒の空気中の濃度を低くでき、冷媒漏洩時のリスクを低減し安全性を確保することができる。

以上のように、本実施の形態においては、コールド専用室３１および第一のホット／コールド切替室３２をそれぞれ冷却する第一の冷却システム４３と、第二のホット／コールド切替室３３および第三のホット／コールド切替室３４をそれぞれ冷却する第二の冷却システム５０とを有することで、最も使用頻度の高い自動販売機の運転モードである２室運転に合わせて圧縮機３５、４４を選定することができると共に、複数の冷却システムで冷却を行うことで、同時により多くの収納室を冷却することができるので、高負荷時の冷却能力を向上することができる。

さらに、冷媒滞留量の大きい凝縮器の容量を圧縮機に合わせて小さくすることができるので、冷却システム１基あたりの冷媒充填量を削減でき、可燃性のある炭化水素系冷媒を使用しても冷媒の漏洩により不安全になる確率を低くすることができる。

また、地球温暖化係数の低い自然冷媒の中でも、比較的高効率かつ低能力なＲ６００ａなどの炭化水素系冷媒を使用しているので、地球温暖化防止が図れると共に、冷却システムの高効率化が図れる。

また、本実施の形態において、第一の冷却システム４３と第二の冷却システム５０の凝縮器を一体に構成したことで、お互いにフィンを共有することが可能となり、冷却システムが１基で運転した場合に、凝縮能力が向上されるので、効率向上が図れる。

さらに、送風ファン５７を共有することができるので、省スペース化とコスト削減が図れる。

以上のように、本発明にかかる自動販売機は、複数の冷却システムで冷却を行うことにより、同時に複数の冷却ができると共に、冷却システム１基あたりの冷媒充填量を低減できるので、地球温暖化係数が低く、効率の良い炭化水素系冷媒を用いることが可能となるので、大型の空調設備や冷却器をシリーズ配管している冷却装置等にも適用できる。

本発明の実施の形態１における自動販売機の冷媒回路図

従来の自動販売機の冷媒回路図

符号の説明

３１ コールド専用室 ３２ 第一のホット／コールド切替室 ３３ 第二のホット／コールド切替室 ３４ 第三のホット／コールド切替室 ３５ 圧縮機 ３６ 第一の蒸発器 ３７ 第二の蒸発器 ３９ 凝縮器 ４１ 第一のキャピラリチューブ ４２ 第二のキャピラリチューブ ４３ 第一の冷却システム ４４ 圧縮機 ４５ 第三の蒸発器 ４６ 第四の蒸発器 ４８ 第三のキャピラリチューブ ４９ 第四のキャピラリチューブ ５０ 第二の冷却システム ５１ 第一の直列配管 ５２ 第二の直列配管