JP2011257087A - 冷凍庫用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの放熱フィンの小型化が可能となる冷凍コンテナ等の冷凍庫用の冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍庫内を冷却する冷凍サイクルの蒸発器１６と、冷凍サイクルを構成する電動圧縮機１４と、電動圧縮機１４への供給電力の周波数を変換するインバータ１５と、インバータ１５の熱を空気に放出する放熱フィン１５ｂと、冷凍庫を構成する箱体２の開口部を塞ぐとともに、蒸発器１６、電動圧縮機１４およびインバータ１５を保持する保持部材１１を備える冷凍庫用冷凍装置において、保持部材１１には、冷凍庫内部の換気のための換気窓２０が設けられており、この換気窓２０から排出の冷凍庫内空気を放熱フィン１５ｂに導く排気ダクト２１を設ける。これによると、冷凍庫外空気よりも温度が低い冷凍庫内空気によって放熱フィンを冷却するので、単に冷凍庫外空気によって放熱フィンを冷却する場合と比較して、放熱フィンの小型化が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、海上輸送用の冷凍コンテナや冷凍車に搭載される冷凍庫等に適用される冷凍庫用冷凍装置に関するものである。

実際に製造、販売されている冷凍コンテナ用冷凍装置として、冷凍サイクルを構成する電動圧縮機と、電動圧縮機に供給される電力の周波数を変換するインバータとを備えるものがある。この冷凍コンテナ用冷凍装置では、インバータから発生する熱をインバータに取り付けられている放熱フィンを介して空気に放出しており、すなわち、インバータを空冷している。

しかし、上述のように、インバータを空冷する冷凍装置では、インバータの発熱量が多い場合、所望の冷却効果を得るためには、放熱フィンを大型化する必要が生じる。放熱フィンが大型化すると、インバータが占める領域が増大するので、冷凍装置に対するインバータ本体の搭載性が悪くなったり、冷凍装置全体の奥行き等のサイズが大型化したり、放熱フィンの材料費が増大したりするという問題が生じる。

なお、このような問題は、冷凍コンテナ用の冷凍装置に限らず、冷凍車に搭載の冷凍庫等に用いられる冷凍庫用冷凍装置においても同様に生じるものである。

本発明は上記点に鑑みて、インバータの放熱フィンの小型化が可能となる冷凍庫用冷凍装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、蒸発器（１６）と、電動圧縮機（１４）と、インバータ（１５）と、放熱フィン（１５ｂ）とを備える冷凍庫用冷凍装置において、冷凍庫（１）には、冷凍庫内空気を排出する排出窓（２０）が設けられており、排出窓（２０）から排出の冷凍庫内空気を放熱フィン（１５ｂ）に導く排気ダクト（２１）を備えることを特徴としている。

これによると、冷凍庫外空気よりも温度が低い冷凍庫内空気によってインバータの放熱フィンを冷却するので、単に冷凍庫外空気によって放熱フィンを冷却する場合と比較して、放熱フィンの小型化が可能となる。

なお、本発明に記載の冷凍は、貨物を氷点下で保管する、いわゆる「冷凍」だけでなく、氷点以上の低温で貨物を保管する「冷蔵」も含まれる概念である。

請求項１に記載の発明は、例えば、冷凍コンテナに用いられる冷凍庫用冷凍装置に適用可能であり、この場合、請求項２に記載の発明のように、冷凍コンテナを構成する箱体（２）の開口部を塞ぐとともに、蒸発器（１６）、電動圧縮機（１４）およびインバータ（１５）を保持する保持部材（１１）を備え、排出窓が、冷凍庫内部の換気のために、保持部材（１１）に設けられた換気窓（２０）である構成を採用できる。

ここで、従来の冷凍コンテナに適用される冷凍庫用冷凍装置では、換気のために、常に、保持部材に設けられた換気窓から冷凍庫内空気、すなわち、冷気を冷凍庫外部に排出していた。これに対して、本発明によれば、この換気窓から排出される冷気を用いて放熱フィンを冷却するので、換気窓から排出される冷気の有効利用が可能となる。

また、請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、インバータ（１５）は、放熱器（１２）よりも空気流れ上流側に配置されており、排気ダクト（２１）の吹出口（２１ｂ）は、放熱フィン（１５ｂ）に向かって空気流れに沿った向きに冷凍庫内空気を吹き出すように配置されており、
放熱フィン（１５ｂ）は、排出ダクト（２１）から排出される冷凍庫内空気と、放熱器用送風機（１３）によって送風される冷凍庫外空気との両方によって冷却される構成を採用することが好ましい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における冷凍コンテナ全体を示す斜視図である。 図１中の冷凍装置の正面図である。 図２の冷凍装置の断面図である。 図２中のインバータ１５の斜視図である。

（第１実施形態）
本実施形態は、海上輸送用の冷凍コンテナに適用される冷凍装置に本発明を適用したものである。図１に、本実施形態における冷凍コンテナ１全体の斜視図を示す。また、図２、３に、図１中の冷凍装置１０の正面図、断面図を示す。

図１に示すように、冷凍コンテナ１は、冷凍庫としての冷凍コンテナを構成する箱体２と、冷凍コンテナ（冷凍庫）１内を冷却する冷凍装置１０とを有して構成される。箱体２は、直方体形状であり、一側面に開口部２ａを有している。冷凍装置１０は、箱体２の開口部２ａを塞ぐ蓋として、箱体２に固定される。

図２、３に示すように、冷凍装置１０は、冷凍装置１０の構成部品を保持する保持部材１１を備えている。この保持部材１１は、箱体２の開口部２ａを塞ぐ大きさおよび形状であり、冷凍コンテナ１を区画する壁部材としても機能する。

保持部材１１の外面側（冷凍コンテナ外側）には、凝縮器１２、凝縮器用送風機１３、電動圧縮機１４およびインバータ１５が保持されており、保持部材１１の内面側（図３中右側、冷凍コンテナ内部側）に、蒸発器１６および蒸発器用送風機１７が保持されている。また、保持部材１１の内面側には、ステー１８を介して、冷凍コンテナ１の内部空間と蒸発器１６が設置された空間とを隔てる隔壁としてのカバー１９が設けられている。さらに、図示しないが、減圧器が保持部材１１に保持されている。

ちなみに、蒸発器１６は保持部材１１の上部に配置され、凝縮器１２は保持部材１１の下部に配置されている。また、保持部材１１の外面では、凝縮器用送風機１３が凝縮器１２の上側に配置され、電動圧縮機１４およびインバータ１５が凝縮器１２の下側に配置されている。

電動圧縮機１４、凝縮器１２、減圧器および蒸発器１６は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成するものである。すなわち、電動圧縮機１４は、電源からの供給電力によって駆動し、冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒を吐出する。凝縮器１２は、冷凍コンテナ外空気（冷凍庫外空気）と冷媒との熱交換によって冷媒を放熱させる放熱器であり、電動圧縮機１４から吐出された高温高圧の冷媒を凝縮させる。減圧器は、凝縮器１２からの冷媒を減圧させるものである。蒸発器１６は、冷凍コンテナ内空気（冷凍庫内空気）と冷媒との熱交換によって、減圧器で減圧された冷媒を蒸発させるとともに、冷凍庫内空気を冷却する冷却用熱交換器である。

蒸発器用送風機１７は、蒸発器１６に空気を送風する送風手段である。蒸発器用送風機１７によって、カバー１９の上部に形成された吸気口から冷凍庫内空気が吸入され、カバー１９の下部に形成された吹出口から蒸発器１６で冷却された空気が冷凍庫内に吹き出される。

インバータ１５は、電動圧縮機１４への供給電力を所定周波数の交流電力に変換するものである。図４に、インバータ１５の斜視図を示す。図４に示すように、インバータ１５は、インバータ本体１５ａと放熱フィン１５ｂとを備えている。インバータ本体１５ａは、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を有して構成されている。放熱フィン１５ｂは、インバータ本体１５ａで発生した熱の空気への放出を促進させるものであり、平行に並んで配置された複数の金属板によって構成されている。放熱フィン１５ｂの先端側には図示しない固定手段が取り付けられており、この固定手段を介して、インバータ１５が保持部材１１に固定されている。

凝縮器用送風機１３は、凝縮器１２に送風する送風手段であり、凝縮器１２に向かう冷凍庫外空気の空気流れを形成するものである。本実施形態では、凝縮器用送風機１３として、軸流ファンを採用している。また、凝縮器用送風機１３は、ファンケーシングの下側に空気吸込口１３ａを有しており、凝縮器用送風機１３の下側から空気を吸い込み、図２の手前側に空気を排出する空気流れを形成する。このため、凝縮器用送風機１３の下側に位置する凝縮器１２およびインバータ１５において、上向きの空気流れが形成される。

また、保持部材１１には、換気窓２０と、排気ダクト２１とが設けられている。この換気窓２０は、冷凍庫内部を換気して、冷凍庫内のガス濃度を所定濃度に維持するためのものであり、常に、冷凍庫内空気を冷凍庫外部に排出する排出窓である。この換気窓２０は、蒸発器１６および蒸発器用送風機１７と同じ保持部材１１の上部であって、蒸発器１６よりも空気流れ上流側の位置に設けられており、蒸発器用送風機１７からの送風の一部が換気窓２０から排出される。

ちなみに、図示しない吸気口が箱体２もしくは保持部材１１に設けられており、この吸気口から冷凍庫外空気が吸入される。なお、本実施形態では、蒸発器用送風機１７によって換気を実現しているが、換気用の送風機を別途設けても良い。

排気ダクト２１は、換気窓２０から排出の冷凍庫内空気をインバータ１５の放熱フィン１５ｂに導くものであり、冷凍庫内空気の流路を形成している。排気ダクト２１の入口２１ａは、換気窓２０に接続されており、換気窓２０から排出の冷凍庫内空気の全部が排気ダクト２１内に流入するようになっている。排気ダクト２１の吹出口２１ｂは、インバータ１５の下側に設けられており、この吹出口２１ｂから冷凍庫内空気がインバータ１５に向かって上向きに吹き出すようになっている。

以上の説明の通り、本実施形態の冷凍装置１０では、インバータ１５の放熱フィン１５ｂは、排出ダクト２１から吹き出される冷凍庫内空気と、凝縮器用送風機１３によって空気流れが形成される冷凍庫外空気との両方によって冷却される構成となっている。

これによると、冷凍庫外空気よりも低い温度の冷凍庫内空気、すなわち、冷気によってインバータ１５の放熱フィン１５ｂを冷却するので、単に冷凍庫外空気によって放熱フィン１５ｂを冷却する場合と比較して、放熱フィンの小型化が可能となる。この結果、冷凍装置１０に対するインバータ１５の搭載性の向上と、放熱フィン１５ｂの材料費低減等が可能となる。特に、インバータ本体１５ａの発熱量が多い場合においては、放熱フィン１５ｂの大型化を抑制できるので、冷凍装置に対するインバータ本体の搭載性の悪化や、冷凍装置１０全体の奥行きの増大等を抑制できる。

また、従来の冷凍コンテナに適用される冷凍庫用冷凍装置では、換気のために、常に、保持部材１１に設けられた換気窓２０から冷凍庫内冷気を冷凍庫外部に排出していた。これに対して、本実施形態によれば、この換気窓２０から排出される冷気を用いて放熱フィン１５ｂを冷却するので、換気窓２０から排出される冷気の有効利用が可能となる。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、下側から空気を吸い込む凝縮器用送風機１３の下側に、凝縮器１２、インバータ１５を上から順に配置し、さらに、インバータ１５の下側に、排気ダクト２１の吹出口２１ｂを配置したが、インバータ１５の放熱フィン１５ｂに冷凍庫外空気と冷凍庫内空気の両方を送風できれば、これらの位置関係を変更しても良い。

要するに、インバータ１５が凝縮器１２よりも凝縮器用送風機１３による空気流れの上流側に配置され、排気ダクト２１の吹出口２１ｂが空気流れに沿った向きに冷気を排出するように、これらが配置されていれば良い。これにより、第１実施形態と同様に、凝縮器用送風機１３によって空気流れが形成される冷凍庫外空気と、排出ダクト２１から排出の庫内空気（冷気）との両方によって、放熱フィン１５ｂを冷却することができる。

（２）第１実施形態では、冷凍庫内空気と冷凍庫外空気との両方によって、放熱フィン１５ｂを冷却していたが、排出ダクト２１から排出の冷凍庫内空気（冷気）のみによって、放熱フィン１５ｂを冷却するようにしても良い。

（３）第１実施形態では、冷凍コンテナ用冷凍装置に本発明を適用したが、冷凍コンテナに限らず冷凍車等の冷凍庫に用いられる冷凍庫用冷凍装置において、本発明の適用が可能である。この場合、冷凍庫内部の空気を排出する排出窓を、冷凍庫を構成する壁部材に設ければ良い。

（４）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。

１ 冷凍コンテナ（冷凍庫）
２ 箱体
１０ 冷凍装置
１１ 保持部材
１２ 凝縮器（放熱器）
１３ 凝縮器用送風機
１４ 電動圧縮機
１５ インバータ
１５ｂ 放熱フィン
１６ 蒸発器
２０ 換気窓（排出窓）
２１ 排気ダクト
２１ｂ 排気ダクトの吹出口

Claims (3)

1. 冷凍庫（１）内を冷却する冷凍サイクルの蒸発器（１６）と、
   前記冷凍サイクルを構成する電動圧縮機（１４）と、
   前記電動圧縮機（１４）への供給電力の周波数を変換するインバータ（１５）と、
   前記インバータ（１５）の熱を空気に放出する放熱フィン（１５ｂ）とを備える冷凍庫用冷凍装置において、
   前記冷凍庫（１）には、冷凍庫内空気を排出する排出窓（２０）が設けられており、
   前記排出窓（２０）から排出の冷凍庫内空気を前記放熱フィン（１５ｂ）に導く排気ダクト（２１）を備えることを特徴とする冷凍庫用冷凍装置。
2. 前記冷凍庫は、海上輸送用の冷凍コンテナ（１）であり、
   前記冷凍コンテナを構成する箱体（２）の開口部を塞ぐとともに、前記蒸発器（１６）、前記電動圧縮機（１４）および前記インバータ（１５）を保持する保持部材（１１）を備え、
   前記排出窓は、前記冷凍庫内部の換気のために、前記保持部材（１１）に設けられた換気窓（２０）であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍庫用冷凍装置。
3. 前記保持部材（１１）に保持され、前記冷凍サイクルを構成する放熱器（１２）と、
   前記保持部材（１１）に保持され、前記放熱器（１２）に向かう冷凍庫外空気の空気流れを形成する放熱器用送風機（１３）とを備え、
   前記インバータ（１５）は、前記放熱器（１２）よりも前記空気流れ上流側に配置されており、
   前記排気ダクト（２１）の吹出口（２１ｂ）は、前記放熱フィン（１５ｂ）に向かって前記空気流れに沿った向きに冷凍庫内空気を吹き出すように配置されており、
   前記放熱フィン（１５ｂ）は、前記排出ダクト（２１）から排出される冷凍庫内空気と、前記放熱器用送風機（１３）によって送風される冷凍庫外空気との両方によって冷却されることを特徴とする請求項２に記載の冷凍庫用冷凍装置。

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