JP2008045813A - 冷凍装置、及びこれを搭載したｌｎｇ冷凍車両 - Google Patents

Abstract

【課題】
低公害のＬＮＧを燃料とするＬＮＧ冷凍車両においてエンジンなどの動力源を必要とせずに燃料としてのＬＮＧの気化熱を有効利用することにより、冷却空気が極低温を実現する車載用冷凍装置及びその冷凍装置を搭載した車両を提供する。
【解決手段】
ＬＮＧ燃料容器２に貯留するＬＮＧを気化し、燃料としてＬＮＧをエンジン３に供給する車両に搭載される車載用冷凍装置であって、ＬＮＧを気化する気化器４を、空気取込口７を介して取り込んだ空気と熱交換するように構成するとともに、熱交換後の冷却空気を冷凍用の空気として利用するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置、及びこれを搭載したＬＮＧ冷凍車両に関し、極低温で輸送可能なＬＮＧ冷凍車両として有用なものである。

クリーンなエネルギーである低公害型自動車の一つとして天然ガス自動車がある。天然ガス自動車には、天然ガスを高圧に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）を燃料とするＣＮＧ自動車と液化天然ガス（ＬＮＧ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）を燃料とするＬＮＧ自動車がある。

近年、陸運業界にあっては、ＣＮＧ自動車やＬＮＧ自動車などの天然ガス自動車が低公害車として積極的に導入されている。ＬＮＧ自動車は、ＣＮＧ自動車に比べ、同じ容量の貯蔵容器に３倍のガスを収容することができるので開発が進められている（特許文献１参照）。

一方、例えば、トラックを例にとると、冷凍トラックの現在の状況は、トラックに従来からある冷凍装置を搭載した冷凍トラックが一般的である。つまり、現状で実用化されている冷凍トラックは、ディーゼルエンジントラックまたは、ＣＮＧトラックに冷凍装置を搭載した型のものが主流である。

しかし、車両に冷凍装置を搭載するため、従来からある冷凍装置の動力源は、車両のエンジンであり、冷凍装置を動かすのに必要な燃料を供給しなければならない。すなわち、既存の冷凍装置は、一般的に冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒と外気とを熱交換させる凝縮器と、凝縮器からの冷媒を減圧する減圧装置と、そして、減圧装置からの冷媒を蒸発させる蒸発器などを有するが、圧縮機はエンジンにより駆動されている。したがって、冷凍するための動力を供給しなければならないという欠点がある。

また、上述のような冷凍トラックの冷凍能力は、せいぜい−２０℃〜５℃程度に留まっている。しかしながら、昨今の輸送機関の発達により高級な冷凍食品などの輸送ニーズが年々高まってきており、さらに低温で輸送する技術が求められている。それ故、現在の冷凍能力よりもさらに低い温度で冷凍する必要がある。

特開２００５−３５１１３３号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃料であるＬＮＧの気化熱を有効利用することにより、極低温を実現する冷凍装置及びこれを搭載したＬＮＧ冷凍車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
燃料容器に貯留するＬＮＧを気化し、燃料として前記ＬＮＧをエンジンに供給する車両に搭載される車載用冷凍装置であって、
前記ＬＮＧを気化する気化器を、外気取込口を介して取り込んだ空気と熱交換するように構成するとともに、前記熱交換後の冷却空気を冷凍用の空気として利用するように構成した
ことを特徴とする冷凍装置である。

第１の態様では、ＬＮＧが気化する時に発生する気化熱を有効利用して冷却空気を得るので、冷凍装置はエンジンなどの動力源を必要とせず、輸送物資を効率良く冷却することができる。ちなみに、燃料として供給するＬＮＧは、約−１６０℃の極低温で１Ｋｇ当り約２００Ｋｃａｌの冷熱（蒸発潜熱、顕熱）を有する極めて優れた性状を持つので、ＬＮＧの気化熱を有効利用して空気を冷却する冷凍装置は、約−１００℃まで冷凍することができる。

本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載する冷凍装置において、
さらに前記外気取込口を介して取り込んだ空気をエンジンの熱で予熱し、その後前記気化器で前記熱交換を行うように構成した
ことを特徴とする冷凍装置である。

第２の態様では、気化器にエンジンで予熱した温空気を送込むことによって、予熱せずにそのまま送込む時と比し、ＬＮＧをより効率良く気化させることができる。さらに、車停止時や走行時に、外気取込口から空気を取込むことで、温空気を常に気化器に送ることが可能となり、ＬＮＧの気化効率が促進する。

本発明の第３の態様は、
第１又は第２の態様に記載する冷凍装置であって、
前記燃料容器から発生するＢＯＧを貯留するＢＯＧ貯蔵容器を有し、前記ＢＯＧ貯蔵容器に貯留するＢＯＧも前記エンジンに供給するように構成した
ことを特徴とする冷凍装置である。

第３の態様では、ＢＯＧ貯蔵容器にＬＮＧ燃料容器から常時発生するＢＯＧを貯留することができる。ここで、貯留されたＢＯＧは、気体であるので燃料としてすぐに使うことができる。すなわち、ＬＮＧでは、車両の始動時に十分な量のＬＮＧガスを気化させるのに若干の時間遅れを要するが、ＢＯＧでは、このようなエンジンの初期駆動時に迅速に始動し得る。

本発明の第４の態様は、
第１乃至第３の何れか一つの態様に記載する冷凍装置を有するとともに前記冷却空気は冷凍庫に供給するように構成した
ことを特徴とする冷凍車両である。

第４の態様では、冷凍するための動力源を必要としないので、ＬＮＧ冷凍車両としての総合的なエネルギー効率の向上を計り得る。ちなみに、燃料として供給するＬＮＧは、前記のようにＬＮＧが約−１６０℃の極低温であるため、ＬＮＧの気化熱を有効利用して冷却する冷凍装置は、約−１００℃まで冷凍可能である。したがって、本態様にかかるＬＮＧ冷凍車両は、近年の幅広い冷凍輸送のニーズに十分に貢献することができる。

上記構成を有する本発明によれば、ＬＮＧ冷凍車両において燃料であるＬＮＧが気化する時に発生する冷熱を有効利用するので、エンジンで冷凍装置を駆動させて冷凍する場合に比して、エンジンを駆動させる必要がない分、格段に熱効率を向上させることができる。また、従来の冷凍装置では、冷凍能力が約−２０℃までであったが、本発明による冷凍装置では、約−１００℃まで可能となり極低温での冷凍輸送を実現し得る。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施の形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。

図１は本発明の実施形態における冷凍装置を有するＬＮＧ冷凍車両を概念的に示す説明図である。同図に示すように、このＬＮＧ冷凍車両１は、ＬＮＧ燃料容器２に貯留する液状のＬＮＧを気化し、天然ガスになったＬＮＧをエンジン３に供給するＬＮＧ冷凍車両１である。ここで、ＬＮＧ燃料容器２と気化器４とは管路５で連結してあり、気化器４とエンジン３とも管路５で連結してある。

かくして、ＬＮＧ燃料容器２に貯留するＬＮＧを、管路５の途中に配設されガスを送り出している加圧ポンプ６で加圧して、気化器４に供給し、この気化器４で気化したＬＮＧが管路５を介して燃料としてエンジン３に供給される。

一方、気化器４は空気取込口７との間を管路８で連結してあり、空気取込口７を介して外気を取込み、管路８を介して気化器４に至る外気とＬＮＧが熱交換するようになっている。

ここで、気化器４は構造が簡単な空温式の気化器４として機能している。すなわち空温式の気化器４は空気取込口７から取込まれた外気がＬＮＧを気化する構造となっている。

また、管路８を流通する外気は気化器４に至る途中でエンジン３の熱で予熱し昇温するようになっている。このことで気化器４では、さらに温度が上昇した外気がＬＮＧの気化をより効率的に促進する。

すなわち、気化器４では、エンジン３の予熱で昇温した温空気は極低温のＬＮＧが気化するのを促進すると同時に、極低温のＬＮＧが気化する時に、冷熱を発生し、温空気の熱を奪い、該温空気を冷却する。

このようにして気化器４でＬＮＧの冷熱と外気を熱交換することにより冷却された極低温の空気は、約−１００℃の極冷空気となり管路９に一体的に固着したノズル１０を介して冷凍庫１１内に導入するように構成してある。

ここでは、図１のように冷凍庫１１内にノズル１０を例として５個示した。そして、ノズル１０から極低温の冷却空気が送り込まれ冷凍庫１１内が冷凍される様子を図示し、極冷空気−１００℃と明記した。

このように、上記のような空温式の気化器４でＬＮＧとエンジン３で予熱した温空気との熱交換で冷却する構造であるので、従来の積載型の冷凍装置と異なり、エンジンなどの冷凍装置を動かすために必要な燃料を供給する必要がない。

また、気化器４は空温式であるので、外気を車走行時や停止時など常時、空気取込口７から取込むことができる。したがって、本発明における空温式の気化器４は低コストであるという利点を有する。

さらに、ＬＮＧが約−１６０℃と極低温であるので、ＬＮＧが気化する時の冷熱を有効利用する本発明における冷凍装置は、空気を約−１００℃の極低温まで冷却することができるという顕著な効果を得る。

ところで、本形態にかかるＬＮＧ冷凍車両１にはＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ燃料容器２の他にＢＯＧを貯留するＢＯＧ貯蔵容器１２を有する。以下、このＢＯＧ貯蔵容器１２について詳言しておく。

該ＢＯＧ貯蔵容器１２は管路１３を介してＬＮＧ燃料容器２に連通するとともに、管路１４を介して気化器４に連通しており、ＬＮＧ燃料容器２に発生するＢＯＧが管路１３を介して貯留するとともに、このＢＯＧ貯蔵容器１２に貯留するＢＯＧが管路１４を介して気化器４に供給されるようになっている。ただし、ＢＯＧが通る管路１４は、気体のＬＮＧが通る管路５と気化器４で合流するように配されている。

ここで、ＢＯＧとは可燃性の天然ガス（ＢＯＧ：Ｂｏｉｌ Ｏｆｆ Ｇａｓ）のことであり、ＬＮＧはその沸点が−１６２℃と極低温であるために気化しやすく、外気などの入熱によって可燃性のＢＯＧが発生する。そこで、ＢＯＧ貯蔵容器１２に可燃性のＢＯＧを貯留してＢＯＧを冷媒や燃料として有効利用できようにしている。

つまり、ＬＮＧと比して、ＢＯＧは気体であるので、エンジン駆動時に迅速に始動し得る。なぜならば、ＬＮＧは液体の状態でＬＮＧ燃料容器２に貯留されており、加圧ポンプ６で加圧され管路５に送り出され、気化器４で気化し、管路５を介してエンジン３に供給されるというように、ＬＮＧが燃料として供給されるのにいくつかのステップを経て若干の時間を要するからである。

よって、本形態においては、当該ＬＮＧ冷凍車両１の走行に伴い、空気取込口７から管路８に流入した外気はエンジン３の熱で予熱され、気化器４に至る。一方、加圧ポンプ６を駆動することにより管路５を介してＬＮＧをＬＮＧ燃料容器２から気化器４に供給する。

したがって、管路８の温空気と管路５のＬＮＧが気化器４で熱交換される。この結果、ＬＮＧは気化して天然ガスとしてエンジン３に供給される。一方、空気取込口７から取込まれた外気は極低温の冷却空気としてノズル１０を介し冷凍庫１１内に供給される。

一方、ＬＮＧ冷凍車両１の停止時に、ＬＮＧ燃料容器２内で発生するＢＯＧはＢＯＧ貯蔵容器１２に貯留されるとともに、管路１４を通り気化器４を介して管路５に合流し燃料としてエンジン３に供給される。かかるＢＯＧはＬＮＧの気化が十分になされておらず、天然ガスとしてエンジン３に供給できない時の初期燃料として有用である。

このように、かかる本発明は、ＬＮＧが気化する時に発生する気化熱を有効利用して極低温に冷却する冷凍装置であり、冷凍するためにエンジン３などの動力源を必要としないので、エネルギー効率が向上するという効果を奏する。またさらに、ＬＮＧは、前記のように約−１６０℃と極低温であるので、気化熱を有効利用して空気を冷却する際に、約−１００℃の極低温に冷却可能である。したがって、かかる極低温の冷凍装置を搭載するＬＮＧ冷凍車両１は、近年の幅広い冷凍輸送のニーズに十分に貢献することができる。

本発明は極低温に冷却可能な冷凍装置に関し、陸運業界の産業分野で利用することができる。

本発明の実施形態における冷凍装置を有するＬＮＧ冷凍車両を概念的に示す説明図である

符号の説明

１ ＬＮＧ冷凍車両
２ ＬＮＧ燃料容器
３ エンジン
４ 気化器
５、８、９、１３、１４ 管路
６ 加圧ポンプ
７ 空気取込口
１０ ノズル
１１ 冷凍庫
１２ ＢＯＧ貯蔵容器

Claims (4)

1. 燃料容器に貯留するＬＮＧを気化し、燃料として前記ＬＮＧをエンジンに供給する車両に搭載される車載用冷凍装置であって、
   前記ＬＮＧを気化する気化器を、外気取込口を介して取り込んだ空気と熱交換するように構成するとともに、前記熱交換後の冷却空気を冷凍用の空気として利用するように構成した
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１に記載する冷凍装置において、
   さらに前記外気取込口を介して取り込んだ空気をエンジンの熱で予熱し、その後前記気化器で前記熱交換を行うように構成した
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する冷凍装置であって、
   前記燃料容器から発生するＢＯＧを貯留するＢＯＧ貯蔵容器を有し、前記ＢＯＧ貯蔵容器に貯留するＢＯＧも前記エンジンに供給するように構成した
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する冷凍装置を有するとともに前記冷却空気は冷凍庫に供給するように構成した
   ことを特徴とする冷凍車両。
   
   

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