JP2013011420A - コンテナ用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンテナ内を冷却するコンテナ用冷凍装置において、庫内ファンを大型化することなく風量を増やすことができるようにして、熱交換効率を向上させる。
【解決手段】ファンハウジング（31）の円筒部（32）の空気吸い込み側には、矩形状のフランジ部（33）が設けられ、空気吹き出し側には、静翼（34）が設けられている。フランジ部（33）は、円筒部（32）の端縁から径方向に延びている。フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅には、湾曲面（36）がそれぞれ形成される。湾曲面（36）は、円筒部（32）からフランジ部（33）に向かって空気吸い込み側の開口が広がるように湾曲した形状とされる。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンテナ用冷凍装置に関するものである。

従来より、海上輸送等に用いるコンテナ内を冷却するために、コンテナ用冷凍装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

コンテナ用冷凍装置は、一端が開放されたコンテナの開口部に設けられており、コンテナの開口端部を閉塞するケーシングを有している。このケーシングの下部には、コンテナの庫外に臨む庫外収納空間が形成されている。庫外収納空間内には、圧縮機、凝縮器、庫外ファン等が収容されている。

一方、ケーシングの上部には、コンテナの庫内に臨む庫内収納空間が形成されている。庫内収納空間は、コンテナの庫内空間に対して仕切板によって区画された空間である。仕切板は、ケーシングの庫内側の両側端部にそれぞれ設けられたサイドステーによって支持されている。また、庫内収納空間内には、庫内ファンや蒸発器が配設されていて、庫内空気の通風路が形成されている。

コンテナ用冷凍装置の運転時には、庫内ファンによってコンテナ庫内の空気が庫内収納空間内の通風路に導かれ、蒸発器を通過する際に冷却される。冷却後の空気は通風路を流出し、コンテナの庫内へ再び送られる。以上のように、コンテナ用冷凍装置では、庫内空気を通風路で冷却しながら循環させることで、コンテナ庫内の冷蔵や冷凍を行うようにしている。

特開２００７−０９３１２２号公報

ところで、コンテナ用冷凍装置では、蒸発器の熱交換効率を向上させるために、庫内ファンの風量を増やしたいという要望がある。ここで、庫内ファンを大型化して風量を増やすことも考えられるが、コンテナの収納量を十分に確保するためには、コンテナ用冷凍装置の奥行方向の寸法をできる限り小さくする必要がある。そのため、コンテナの収納量を減らしてまで庫内ファンを大型化する構成を採用することは困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンテナ内を冷却するコンテナ用冷凍装置において、庫内ファンを大型化することなく風量を増やすことができるようにして、熱交換効率を向上させることにある。

本発明は、蒸発器（25）と、該蒸発器（25）に向かって空気を吹き出す庫内ファン（26）と、該庫内ファン（26）を回転駆動する庫内モータ（46）とを備えたコンテナ用冷凍装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記庫内ファン（26）が収容される円筒部（32）を有するファンハウジング（31）を備え、
前記円筒部（32）の空気吸い込み側には、該円筒部（32）の端縁から径方向に延びる矩形状のフランジ部（33）が設けられる一方、空気吹き出し側には、前記庫内ファン（26）で吸い込まれた空気を整流させて吹き出す静翼（34）が設けられ、
前記フランジ部（33）と前記円筒部（32）との境界部分の四隅には、該円筒部（32）から該フランジ部（33）に向かって空気吸い込み側の開口が広がるように湾曲した湾曲面（36）がそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、庫内ファン（26）は、ファンハウジング（31）の円筒部（32）に収容される。円筒部（32）の空気吸い込み側には、矩形状のフランジ部（33）が設けられ、空気吹き出し側には、静翼（34）が設けられている。フランジ部（33）は、円筒部（32）の端縁から径方向に延びている。静翼（34）では、庫内ファン（26）で吸い込まれた空気が整流される。フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅には、湾曲面（36）がそれぞれ形成される。湾曲面（36）は、円筒部（32）からフランジ部（33）に向かって空気吸い込み側の開口が広がるように湾曲した形状とされる。

このような構成とすれば、ファンハウジング（31）の空気吸い込み側の開口が、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅において広がった形状とされているため、湾曲面（36）を形成しない場合に比べて、ファンハウジング（31）に吸い込まれる空気の風量を増やすことができる。これにより、コンテナの収納量を確保するために奥行方向の寸法をできる限り小さくする必要があるというコンテナ用冷凍装置に特有の課題を解決しつつ、風量を増やすことができる。

具体的に、従来より、ファンの空気吸い込み側に、開口部がラッパ状に形成されたベルマウスを配置した構成が知られている。しかしながら、このような形状のベルマウスでは、周方向の全周にわたって円形状のフランジ部が設けられた構造となっていることから、このベルマウスをコンテナ用冷凍装置に適用すると、コンテナ用冷凍装置の奥行方向の寸法がフランジ部の径方向長さ分だけ大きくなる。そのため、コンテナ内においてコンテナ用冷凍装置が占有する容積が大きくなってしまい、コンテナの収納量が減ってしまうという問題がある。

これに対し、本発明は、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に限定して湾曲面（36）を形成することで、奥行方向のフランジ部（33）の幅寸法を小さくすることができる。これにより、コンテナの収納量を十分に確保しつつ風量を増やすことができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記庫内モータ（46）は、前記ファンハウジング（31）の空気吹き出し側に配置されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、ファンハウジング（31）の空気吹き出し側に庫内モータ（46）が配置される。このような構成とすれば、ファンハウジング（31）の静翼（34）と蒸発器（25）との隙間を庫内モータ（46）の軸方向長さ分だけ離間させることができ、静翼（34）から蒸発器（25）に対して空気を広範囲に吹き出すことができる。

具体的に、ファンハウジング（31）の空気吸い込み側に庫内モータ（46）を配置するとともにファンハウジング（31）の静翼（34）と蒸発器（25）とを離間させようとすると、その離間距離に加えて庫内モータ（46）の軸方向長さ分だけ、装置の高さ寸法が大きくなってしまう。

これに対し、本発明では、装置の高さ寸法を抑えた構成としつつ、蒸発器（25）に対する空気の吹き出しを効率良く行うことができる。また、空気吹き出し側に庫内モータ（46）を配置することで、吹き出される空気によって庫内モータ（46）を冷却することができる。

本発明によれば、ファンハウジング（31）の空気吸い込み側の開口が、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅において広がった形状とされているため、湾曲面（36）を形成しない場合に比べて、ファンハウジング（31）に吸い込まれる空気の風量を増やすことができる。また、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に限定して湾曲面（36）を形成することで、奥行方向のフランジ部（33）の幅寸法を小さくすることができる。これにより、コンテナの収納量を十分に確保しつつ風量を増やすことができる。

本発明の実施形態に係るコンテナ用冷凍装置を庫外側から見た斜視図である。 コンテナ用冷凍装置の構成を示す側面断面図である。 ケーシングを庫内側から見たときの斜視図である。 ファンハウジングの構成を示す斜視図である。 ファンハウジングの構成を示す側面断面図である。 静圧と風量との関係を示すグラフ図である。 静圧と入力電力との関係を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

本実施形態のコンテナ用冷凍装置（10）は、海上輸送等に用いられるコンテナ（C）内の冷蔵又は冷凍を行うものである。コンテナ用冷凍装置（10）は、その側方の一端が開放された箱状のコンテナ（C）の開口端を塞ぐように配設される。また、コンテナ用冷凍装置（10）は、図示しない冷媒回路を備えている。すなわち、コンテナ用冷凍装置（10）は、冷媒回路の冷凍サイクルを利用してコンテナ（C）の庫内の空気を冷却するように構成されている。

図１及び図２に示すように、コンテナ用冷凍装置（10）は、有底筒状に形成されたコンテナ（C）の開口端面を塞ぐように周縁部がコンテナ（C）に取り付けられるケーシング（11）を備えている。このケーシング（11）の下部は、コンテナ（C）の庫内側に向かって膨出するように形成されていて、これにより、ケーシング（11）の下部の庫外には凹部（11a）が形成される。すなわち、ケーシング（11）の下部の庫外側には庫外収納空間（S1）が、ケーシング（11）の上部の庫内側には庫内収納空間（S2）が、それぞれ形成されている。

ケーシング（11）の庫内側には、仕切板（48）が配設されている。この仕切板（48）によって、コンテナ（C）の庫内と庫内収納空間（S2）とが区画されている。なお、仕切板（48）は、コンテナ（C）の内面に対し、その上下に隙間が設けられるように配設されている。

庫外収納空間（S1）内には、圧縮機（21）、凝縮器（23）、庫外ファン（24）、庫外モータ（45）が設けられている。圧縮機（21）及び凝縮器（23）は、図示しない冷媒回路に接続されている。庫外ファン（24）は、庫外モータ（45）によって回転し、庫外の空気を庫外収納空間（S1）内へ誘引して凝縮器（23）へ送るものである。凝縮器（23）では、この庫外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

庫内収納空間（S2）には、ケーシング（11）の庫内側の上部に蒸発器（25）及び送風ユニット（30）が設けられている。この蒸発器（25）も、凝縮器（23）と同様、図示しない冷媒回路に接続されている。

送風ユニット（30）は、ファンハウジング（31）と、庫内ファン（26）と、庫内モータ（46）とを備えている。庫内ファン（26）は、庫内モータ（46）によって回転駆動し、コンテナ（C）の庫内の空気を仕切板（48）の上側の隙間から誘引して蒸発器（25）へ送るものである。そして、この蒸発器（25）において冷媒との間で熱交換が行われた庫内空気は、庫内ファン（26）によって、仕切板（48）の下側の隙間から庫内側へ戻される。なお、ファンハウジング（31）の具体的な構成については後述する。

図３に示すように、ケーシング（11）の庫内側上部には、ケーシング（11）の幅方向に延びて蒸発器（25）を保持する蒸発器保持枠（15）が設けられている。蒸発器保持枠（15）の幅方向中央部分は、ケーシング（11）の庫内側の幅方向中央部に固定され且つ上下方向に伸びる枠支持部材（43）の上端部と接続されている。

また、蒸発器（25）の上方には、ケーシング（11）の幅方向に延びる支持板（50）が設けられている。支持板（50）は、庫内ファン（26）により庫内空気が蒸発器（25）に対して上方から下方に向かって流れるように、蒸発器（25）の上方で送風ユニット（30）を保持するように構成されている。具体的に、送風ユニット（30）のファンハウジング（31）にはフランジ部（33）が設けられており、このフランジ部（33）の上面が押圧部材（70）によって押圧されることで支持板（50）に保持される。

サイドステー（40）は、ケーシング（11）の幅方向両端側に立設し、庫内側に膨出したケーシング（11）下部に接続されている。蒸発器保持枠（15）は、その幅方向両端部がサイドステー（40）で支持されるとともに、幅方向中央部が枠支持部材（43）で支持されている。なお、枠支持部材（43）は、断面略コの字状に形成された柱状部材であり、ケーシング（11）下部の庫内側の幅方向中央部分に上下方向に延びるように設けられている。

ケーシング（11）には、図１に示すように、その上側寄りの位置に開口する開口孔（27）が幅方向に並んで２つ配置されている。開口孔（27）には、メンテナンス時に開閉可能な開閉扉（28）が取り付けられている。また、ケーシング（11）の庫外収納空間（S1）内には、庫外ファン（24）と隣接する位置に電装品ボックス（29）が配設されている。

ケーシング（11）は、図２に示すように、庫外側に位置する庫外ケーシング（12）と、庫内側に位置する庫内ケーシング（13）とを備えている。庫外ケーシング（12）及び庫内ケーシング（13）は、金属製のアルミニウム合金によって構成されている。

庫外ケーシング（12）は、コンテナ（C）の開口端面を塞ぐようにコンテナ（C）の開口部に取り付けられる。庫外ケーシング（12）は、下部が庫内側へ膨出するように形成されている。

庫内ケーシング（13）は、庫外ケーシング（12）に沿うように形成されていて、庫外ケーシング（12）に対応して庫内側へ膨出している。庫外ケーシング（12）と庫内ケーシング（13）との間の空間には、断熱材（14）が設けられている。

図４は、ファンハウジングの構成を示す斜視図、図５は側面断面図である。図４及び図５に示すように、ファンハウジング（31）は、庫内ファン（26）を収容する円筒部（32）と、円筒部（32）に一体形成されたフランジ部（33）及び静翼（34）とを有している。

フランジ部（33）は、円筒部（32）の空気吸い込み側（図４では上側）の端縁から径方向に延びて平面視で矩形状に形成されている。フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅には、湾曲面（36）がそれぞれ形成されている。具体的に、湾曲面（36）は、円筒部（32）からフランジ部（33）に向かって空気吸い込み側の開口が広がるように湾曲した形状とされている。

このような構成とすれば、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に湾曲面（36）を形成しない場合に比べて、ファンハウジング（31）に吸い込まれる空気の風量を増やすことができる。

また、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に限定して湾曲面（36）を形成することで、奥行方向のフランジ部（33）の幅寸法を小さくすることができる。これにより、コンテナ（C）の収納量を十分に確保しつつ風量を増やすことができる。

静翼（34）は、円筒部（32）の空気吹き出し側に設けられている。静翼（34）は、庫内ファン（26）で吸い込んだ空気を整流して吹き出すためのものである。円筒部（32）内の空気吹き出し側の中心部には、モータ取付部（35）が設けられている。静翼（34）は、モータ取付部（35）の外周面から放射状に延びる複数枚の翼体で構成されている。

モータ取付部（35）は、庫内モータ（46）を取り付けて保持するものであり、中心部にモータ軸孔（35a）が形成されている。庫内モータ（46）は、円筒部（32）の空気吹き出し側からモータ取付部（35）に取り付けられる。庫内モータ（46）の駆動軸は、モータ軸孔（35a）に挿通されて、円筒部（32）内に収容された庫内ファン（26）に取り付けられる。

このような構成とすれば、庫内モータ（46）は、ファンハウジング（31）の空気吹き出し側に配置されているから、ファンハウジング（31）の静翼（34）と蒸発器（25）との隙間を庫内モータ（46）の軸方向長さ分だけ離間させることができ、静翼（34）から蒸発器（25）に対して空気を広範囲に吹き出すことができる。

具体的に、ファンハウジング（31）の空気吸い込み側に庫内モータ（46）を配置するとともに、ファンハウジング（31）の静翼（34）と蒸発器（25）とを離間させようとすると、その離間距離に加えて庫内モータ（46）の軸方向長さ分だけ、装置の高さ寸法が大きくなってしまう。

これに対し、本実施形態では、装置の高さ寸法を抑えた構成としつつ、蒸発器（25）に対する空気の吹き出しを効率良く行うことができる。また、空気吹き出し側に庫内モータ（46）を配置することで、吹き出される空気によって庫内モータ（46）を冷却することができる。

−運転動作−
コンテナ用冷凍装置（10）は、圧縮機（21）、庫外ファン（24）、及び庫内ファン（26）を起動させることによって運転が開始される。コンテナ用冷凍装置（10）の冷媒回路では、圧縮機（21）の吐出冷媒が凝縮器（23）へ送られる。この凝縮器（23）では、内部を流通する冷媒が庫外ファン（24）によって送られる庫外空気と熱交換する。その結果、冷媒は庫外空気に放熱して凝縮する。

凝縮器（23）で凝縮した冷媒は、膨張弁で減圧された後、蒸発器（25）へ送られる。この蒸発器（25）では、内部を流通する冷媒が庫内ファン（26）によって送られる庫内空気と熱交換する。その結果、冷媒は庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気が冷却される。なお、庫内空気は、図２に示すように、仕切板（48）の上側から庫外収納空間（S1）に流入して蒸発器（25）を通過する。そして、蒸発器（25）で冷却された後に仕切板（48）の下側から庫内へ戻っていく。蒸発器（25）で蒸発した冷媒は、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

図６は、静圧と風量との関係を示すグラフ図、図７は、静圧と入力電力との関係を示すグラフ図である。図６及び図７では、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に湾曲面（36）を設けた場合のグラフ図を実線で示し、湾曲面（36）を設けていない場合のグラフ図を仮想線で示している。なお、本実施形態では、湾曲面（36）の曲率半径を30ｍｍとしているが、この形態に限定するものではない。

図６に示すように、コンテナ用冷凍装置（10）の通常動作時である静圧70.6［Pa］の条件下では、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に湾曲面（36）を設けた場合の方が、湾曲面（36）を設けない場合に比べて風量が増加していることが分かる。

また、図７に示すように、コンテナ用冷凍装置（10）の通常動作時である静圧70.6［Pa］の条件下では、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に湾曲面（36）を設けた場合の方が、湾曲面（36）を設けない場合に比べて入力電力が若干小さいことが分かる。

このように、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に湾曲面（36）を設けた場合には、湾曲面（36）を設けない場合に比べて、入力電力を大きくすることなく風量を増やすことができていることが分かる。

−本実施形態の効果−
以上のように、本実施形態に係るコンテナ用冷凍装置（10）によれば、ファンハウジング（31）の空気吸い込み側の開口が、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅において広がった形状とされているため、湾曲面（36）を形成しない場合に比べて、ファンハウジング（31）に吸い込まれる空気の風量を増やすことができる。また、フランジ部（33）と円筒部（32）との境界部分の四隅に限定して湾曲面（36）を形成することで、奥行方向のフランジ部（33）の幅寸法を小さくすることができる。これにより、コンテナの収納量を十分に確保しつつ風量を増やすことができる。

以上説明したように、本発明は、コンテナ内を冷却するコンテナ用冷凍装置において、庫内ファンを大型化することなく風量を増やすことができるようにして、熱交換効率を向上させることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

10 コンテナ用冷凍装置
25 蒸発器
26 庫内ファン
31 ファンハウジング
32 円筒部
33 フランジ部
34 静翼
36 湾曲面
46 庫内モータ

Claims (2)

1. 蒸発器（25）と、該蒸発器（25）に向かって空気を吹き出す庫内ファン（26）と、該庫内ファン（26）を回転駆動する庫内モータ（46）とを備えたコンテナ用冷凍装置であって、
   前記庫内ファン（26）が収容される円筒部（32）を有するファンハウジング（31）を備え、
   前記円筒部（32）の空気吸い込み側には、該円筒部（32）の端縁から径方向に延びる矩形状のフランジ部（33）が設けられる一方、空気吹き出し側には、前記庫内ファン（26）で吸い込まれた空気を整流させて吹き出す静翼（34）が設けられ、
   前記フランジ部（33）と前記円筒部（32）との境界部分の四隅には、該円筒部（32）から該フランジ部（33）に向かって空気吸い込み側の開口が広がるように湾曲した湾曲面（36）がそれぞれ形成されていることを特徴とするコンテナ用冷凍装置。
2. 請求項１において、
   前記庫内モータ（46）は、前記ファンハウジング（31）の空気吹き出し側に配置されていることを特徴とするコンテナ用冷凍装置。

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