JP2004286363A

JP2004286363A - 冷凍車

Info

Publication number: JP2004286363A
Application number: JP2003080886A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okamoto; 本宏岡
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】単一の凝縮器から２つの蒸発器に冷媒を分岐させる場合と比較して、より冷却効率を高めることのできる冷凍車を提供する。
【解決手段】互いに独立して冷却される２つの部屋を有する冷凍車において、車両用エンジン１１によって駆動される発電機１２と、発電機１２で発電された交流を直流に変換するコンバータ装置５と、部屋にそれぞれ対応して設けられ、密閉形圧縮機７１，８１を含む冷凍サイクルと、コンバータ装置５によって変換された直流を電源として、各冷凍サイクルの密閉形圧縮機７１，８１をそれぞれ駆動するインバータ装置７７，８７とを備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに独立して冷却される２つの部屋を有する冷凍車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の冷凍車として、冷蔵室と冷凍室とを有し、これらの各部屋に冷蔵室用蒸発器と冷凍室用蒸発器とを設け、これらの蒸発器を並列にしてその両端に開放形圧縮機、凝縮器及びレシーバタンクを冷媒配管で順次接続する構成の冷凍サイクルを備え、開放形圧縮機を、ベルトを介して、エンジンに結合された冷凍車が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献】
特開平４−３０６４６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の冷凍車は、開放形圧縮機から吐出された冷媒は、単一の凝縮器を経て、並列に接続された２つの部屋の蒸発器に分岐され、これらの冷却器がそれぞれの部屋を冷却するが、互いに蒸発温度が異なる場合、蒸発圧力調整弁を設けるか、又は、冷媒の供給量を調整するための電磁弁を設け、さらに、冷媒の逆流を防止するための逆止弁を設けなければならなかった。これらの付加的な要素は冷媒の流れに対して抵抗として作用するため、効率の悪化を招く要因になっていた。さらに、弁当と冷蔵品を運ぶための冷凍車であれば、それぞれの庫内温度を＋１８℃と０℃にする必要がある。このうち、＋１８℃とするためには、これよりも外気温が低ければ加温が必要になる。そのために、ヒートポンプ式冷凍サイクルを採用したとしても、１台の圧縮機を共用しているため、一方を加温し、他方を冷却するというような必要性を満たすことはできなかった。
【０００５】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、単一の凝縮器から２つの蒸発器に冷媒を分岐させる場合と比較して、より冷却効率を高めることのできる冷凍車を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、２つの部屋を別々に冷却するに当たって、一方を加温し、他方を冷却するような温度制御を可能にする冷凍車を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、互いに独立して冷却される２つの部屋を有する冷凍車において、
車両用エンジンによって駆動される発電機と、
発電機で発電された交流を直流に変換するコンバータ装置と、
部屋にそれぞれ対応して設けられ、密閉形圧縮機を含む冷凍サイクルと、
コンバータ装置によって変換された直流を電源として、各冷凍サイクルの密閉形圧縮機をそれぞれ駆動するインバータ装置と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る冷凍車の第１の実施形態の概略構成図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその左側面図である。同図において、この冷凍車はキャブ１にコンテナ２が結合されている。キャブ１の運転席（図示を省略）の外底部に図１では図示を省略したエンジン及び発電機が固定され、発電機は後述するようにタイミングベルトによってエンジンに結合されている。コンテナ２は前後方向に２つに区画され、前方が冷蔵室３に、後方が冷凍室４になっている。コンテナ２の外側の前方底部にはコンバータ装置５が装着され、後方底部には蓄電池ユニット６が装着されている。また、キャブ１の外側の上方におけるコンテナ２の前部には、走行時に風を受けるようにして、凝縮ユニット７Ａ及び８Ａが装着され、このうち、凝縮ユニット７Ａは冷蔵室３の天井部位に設けられた蒸発ユニット７Ｂとで１つの冷凍サイクルが形成され、同様に、凝縮ユニット８Ａは冷凍室４の天井部位に設けられた蒸発ユニット８Ｂとでもう一つの冷凍サイクルが形成されている。
【０００９】
図２はこの冷凍車の制御系統の構成を、冷凍サイクルと併せて示したブロック図であり、図中、図１と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。図２において、キャブ１の外底部に固定されているエンジン１１の出力軸に、タイミングベルトを介して、発電機１２の回転軸が結合され、発電機１２で発電された交流がコンバータ装置５に供給される。
【００１０】
コンバータ装置５は、商用電源９に接続するためのコンセント５１、その負荷側の経路に設けられたスイッチ５２、発電機１２からの電力供給経路に設けられたスイッチ５３、これらのスイッチを経由して入力される交流を全波整流する整流器５４、整流された脈流を平滑するキャパシタ５５、発電機１２の出力を検出し、その電圧を一定に保つように発電機１２の界磁電流をフィードバック制御する発電機制御回路５６、蓄電池ユニット６に対して電力を授受する場合の逆流を防止するダイオード５７，５８及び２つの冷凍サイクルを制御する制御回路５９を備えている。
【００１１】
蓄電池ユニット６は、コンバータ装置５で変換された直流によって充電される蓄電池６１と、この蓄電池６１が過充電又は過放電にならないように制御する充電制御回路６２とを備えている。
【００１２】
凝縮ユニット７Ａは、電動機で駆動される密閉形圧縮機７１、凝縮器用送風機７２ａを付帯する凝縮器７２、レシーバタンク７３、冷媒中の水分を吸収するドライヤ７４及び密閉形圧縮機７１を速度制御するインバータ装置７７を備えている。このうち、インバータ装置７７は、例えば、６個のスイッチング素子を３相ブリッジ接続してなるインバータ主回路７７１と、制御回路５９から加えられる回転数指令に従って、例えば、正弦波と３角搬送波とを合成して６個のスイッチング素子をオン、オフ制御する波形合成制御回路７７２とで構成されている。蒸発ユニット７Ｂは蒸発器用送風機７５ａを付帯する蒸発器７５、アキュムレータ７６及び冷蔵室３の内部温度を検出して制御回路５９に加える温度センサ７８を備えている。
【００１３】
そして、矢印Ａで示したように、密閉形圧縮機７１→凝縮器７２→レシーバタンク７３→ドライヤ７４→蒸発器７５→アキュムレータ７６→密閉形圧縮機→７１の経路で冷媒を循環させる周知の冷凍サイクルを形成している。
【００１４】
凝縮ユニット８Ａは、電動機で駆動される密閉形圧縮機８１、凝縮器用送風機８２ａを付帯する凝縮器８２、レシーバタンク８３、ドライヤ８４及び密閉形圧縮機８１を速度制御するインバータ装置８７を備えている。このうち、インバータ装置８７は、インバータ主回路８７１と、波形合成制御回路８７２とで構成されている。蒸発ユニット８Ｂは蒸発器用送風機８５ａを付帯する蒸発器８５、アキュムレータ８６及び冷蔵室３の内部温度を検出して制御回路５９に加える温度センサ８８を備えている。
【００１５】
そして、矢印Ａで示したように、密閉形圧縮機８１→凝縮器８２→レシーバタンク８３→ドライヤ８４→蒸発器８５→アキュムレータ８６→密閉形圧縮機→８１の経路で冷媒を循環させる周知の冷凍サイクルを形成している。
【００１６】
上記のように構成された本実施形態の動作について以下に説明する。先ず、冷凍車のアイドリング運転中又は走行中、エンジン１１に結合された発電機１２が交流電圧を発生する。このとき、スイッチ５３はオン状態にされ、発電機制御回路５６が交流電圧を検出し、その電圧が一定になるように発電機１２の界磁電流を制御する。これによって振幅が一定の交流電圧が整流器５４に加えられ、ここで全波整流されたのち、キャパシタ５５で平滑されてインバータ装置７７のインバータ主回路７７１及び８７１に供給される。このとき、キャパシタ５５で平滑された直流は蓄電池６１にも加えられ、蓄電池６１は充電される。充電制御回路６２は蓄電池６１が過充電になる手前で充電を停止して満充電状態に保持する。
【００１７】
制御回路５９には、図示を省略したキャブ１の操作部の温度設定器によって設定された冷蔵室３及び冷凍室４の温度設定信号が加えられると共に、冷蔵室３の温度センサ７８及び冷凍室４の温度センサ８８の各温度検出信号が加えられる。この制御回路５９はマイクロコンピュータを含み、冷蔵室３の温度設定信号と温度検出信号とを比較し、その差を零に近づけるような回転数信号を生成して波形合成制御回路７７２に加え、同様に、冷凍室４における温度設定信号と温度検出信号とを比較し、その差を零に近づけるような回転数信号を生成して波形合成制御回路８７２に加える。波形合成制御回路７７２，８７２はそれぞれ回転数信号に応じた周波数の正弦波と三角搬送波とを合成してインバータ主回路７７１，８７１を構成するスイッチング素子のオン、オフ信号を生成する。これによって、回転数指令に応じた周波数の交流電圧が密閉形圧縮機７１，８１に供給される。これによって、矢印Ａで示す方向に冷媒が循環せしめられ、冷蔵室３は蒸発ユニット７Ｂによって設定温度に制御され、冷凍室４は蒸発ユニット８Ｂによって設定温度に制御される。
【００１８】
次に、エンジンの停止中は、発電機１２の発電は停止されるが、蓄電池６１から動作電力の供給が行われて上述したと同様な冷蔵、冷凍制御が実行される。このとき、充電制御回路６２は蓄電池６１が過放電になる手前で、適切な報知手段で報知する。
【００１９】
次に、冷凍車が配送センターなど商用電源設備のある操車場に戻ったとき、商用電源９による運転が行われる。このとき、コンセント５１が商用電源９に接続され、スイッチ５２がオン状態にされる。そして、商用電源電圧が整流器５４によって全波整流され、キャパシタ５５によって平滑された直流がインバータ主回路７７１及び８７１に供給される。これによって、夜間における保冷運転や早朝の予冷運転が行われる。
【００２０】
なお、図示を省略したが、制御回路５９、波形合成制御回路７７２，８７２、凝縮器用送風機７２ａ，８２ａ及び蒸発器用送風機７５ａ，８５ａは常に蓄電池６１から動作電力の供給を受けるので、エンジン１１のアイドリングを停止したときでも確実にその制御動作を継続することができる。
【００２１】
かくして、本実施形態によれば、２つの部屋に設けられた蒸発器に冷媒を分岐させる場合に必要であった蒸発圧力調整弁や電磁弁、さらに、逆流防止弁が不要化されるため、冷媒の流れに対する抵抗が少なく、これによって冷却効率を高めることができる。
【００２２】
また、本実施形態は２つのインバータ装置７７及び８７を備えているので、万が一、発電機１２からの電力が不足した場合や、冷凍負荷が大きく発電機容量を超える場合には、制御回路５９にその上限値を記憶させ、密閉形圧縮機７１又は密閉形圧縮機８１の出力を調整するようにプログラムすることによって、一方を独立して運転するようにしても安定した運転が可能となる。
【００２３】
さらにまた、本実施形態においては、冷却する部屋毎にインバータ装置を分離したので、インバータ主回路を構成するスイッチング素子は容量の小さいもので済み、また、それぞれの接続はケーブルで行うため、配置場所についても比較的自由度があるため、設置場所の選択が広がる利点もある。
【００２４】
図３は本発明に係る冷凍車の第２の実施形態中、特に、凝縮ユニット７Ａ，８Ａ、蒸発器７Ｂ，８Ｂの制御系統の構成を、冷凍サイクルと併せて示したブロック図であり、図中、第１の実施形態を示す図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この図３において、凝縮ユニット７Ａに四方弁７９を設けて、密閉形圧縮機７１から吐出される冷媒をＡ矢印方向だけでなく、Ｂ矢印方向へも循環させることを可能にした点が第１の実施形態と異なるだけで、これ以外は第１の実施形態と同一に構成されている。ここで、四方弁７９を点線で示した流路に切り換えて冷媒をＢ矢印方向に循環させた場合、凝縮ユニット７Ａは蒸発ユニットとして、蒸発器７５は凝縮器として動作することから、例えば、外気温が２〜３℃程度であっても、冷蔵室３を弁当を運ぶのに適当な＋１８℃に保持することが可能となる。このとき、冷凍室４は、例えば、０℃に保持し続けることができる。
【００２５】
このように、一方の冷凍サイクルをヒートポンプ式とすることにより、２つの部屋を別々に冷却するに当たって、一方を加温し、他方を冷却するような温度制御が可能になる。
【００２６】
なお、図３に示した第２の実施形態では冷蔵室３側の冷凍サイクルに四方弁７９を設けたが、この代わりに冷凍室４側の冷凍サイクルに四方弁を設けても良く、あるいは、両方に設けたとしても、１つの部屋を冷蔵または加温、あるいは、冷凍又は加温というように使い分けることができる。
【００２７】
この場合、冷凍用の部屋を用いて冷凍と加温を切り換える場合は、低温能力が十分でかつ加温も可能な冷凍ＨＦＣ冷媒のＲ−４０４Ａが最適であり、冷蔵用の部屋を用いて冷蔵と加温を切り換える場合には冷蔵時の効率の良いＨＦＣ冷媒の−１３４Ａが最適である。
【００２８】
ところで、上記の各実施形態では、密閉形圧縮機７１及び８１の駆動電動機が一般的な交流電動機である場合で説明したが、回転子に永久磁石を用いた、いわゆる、ＤＣブラシレスモータを使用することによって交流電動機よりも効率よく運転することが可能であり、発電機容量を最大限に利用することができる。また、ＤＣブラシレスモータを使用した場合、直流部分の電源変動に対してもベクトル制御やＰＡＭ制御が可能である点で有利である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、単一の凝縮器から２つの蒸発器に冷媒を分岐させる場合と比較して、より冷却効率を高めることのできる冷凍車が提供される。また、冷凍サイクルの少なくとも一方を、ヒートポンプ式冷凍サイクルとすることによって、２つの部屋を別々に冷却するに当たって、一方を加温し、他方を冷却するような温度制御も可能になるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍車の第１の実施形態の概略構成を示す平面図及び左側面図。
【図２】図１に示した実施形態の制御系統の構成を、冷凍サイクルと併せて示したブロック図。
【図３】本発明に係る冷凍車の第２の実施形態中、特に、凝縮ユニット及び蒸発器の制御系統の構成を、冷凍サイクルと併せて示したブロック図。
【符号の説明】
１キャブ
２コンテナ
３冷蔵室
４冷凍室
５コンバータ装置
６蓄電池ユニット
７Ａ，８Ａ凝縮ユニット
７Ｂ，８Ｂ蒸発ユニット
１１エンジン
１２発電機
５９制御回路
６１蓄電池
７１，８１密閉形圧縮機
７２，８２凝縮器
７５，８５蒸発器
７７，８７インバータ装置
７８，８８温度センサ
７９四方弁

Claims

互いに独立して冷却される２つの部屋を有する冷凍車において、
車両用エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機で発電された交流を直流に変換するコンバータ装置と、
前記部屋にそれぞれ対応して設けられ、密閉形圧縮機を含む冷凍サイクルと、
前記コンバータ装置によって変換された直流を電源として、前記各冷凍サイクルの密閉形圧縮機をそれぞれ駆動するインバータ装置と、
を備えたことを特徴とする冷凍車。
前記コンバータ装置は、このコンバータ装置で変換された直流によって充電される蓄電池を備え、前記車両用エンジンの停止中は前記蓄電池を電源として、前記各インバータ装置が前記密閉形圧縮機を駆動することを特徴とする請求項１に記載の冷凍車。
前記冷凍サイクルを構成する凝縮器は、前記コンバータ装置によって変換された直流を電源として駆動される凝縮器用送風機を付帯することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍車。
前記冷凍サイクルはそれぞれ異なる冷媒が用いられ、少なくとも一方の冷凍サイクルはヒートポンプ式冷凍サイクルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冷凍車。