JP2016156587A - ヒートポンプ式輸送用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】降雪がある冬期に加熱運転を行う場合であっても庫外熱交換器に雪を付着させずに安定した加熱性能を発揮する。【解決手段】庫内熱交換器１０と、庫外熱交換器２０と、庫内熱交換器１０と庫外熱交換器２０とを接続するとともに冷媒の循環方向を切り替えて冷却運転または加熱運転を選択的に実行可能な冷媒回路と、庫外熱交換器２０の前面２０ａから背面２０ｂに向けて外気を流通させるファン３０と、庫外熱交換器２０を覆うとともに車両の上方に向けて開口する第１開口部４１が設けられたカバー部材４０と、第１開口部４１からカバー部材４０の内部へ導入された外気を庫外熱交換器２０の前面２０ａへ導く外気流路６０とを備え、第１開口部４１は、庫外熱交換器２０の前面２０ａよりもトラックの進行方向の後方側に配置されているヒートポンプ式輸送用冷凍ユニット１を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍車両に搭載されて使用されるヒートポンプ式輸送用冷凍装置に関するものである。

輸送用冷凍装置は、冷凍車両の荷室（保冷庫）に設置されて内部を冷却または加熱し、積み込んだ荷物を所望の温度に維持するものである。輸送用冷凍装置には、冷媒回路を循環する冷媒を圧縮する圧縮機の駆動力として車両走行用エンジンの出力を利用する直結式と、専用の駆動源（エンジンや電動機等）を備えたサブエンジン方式とがある。

輸送用冷凍装置は、たとえば−３０℃程度まで冷却して輸送する冷凍食品や、−１〜５℃程度を維持して輸送するチルド食品や、２〜３０℃程度の庫内温度を維持して輸送する商品など、幅広い設定温度領域で使用される。幅広い設定温度領域をカバーするためには、外気温度と庫内設定温度との関係より冷却と加熱と両方の機能を備える必要がある。

特許文献１には、輸送用冷凍装置において庫内の温度を上昇させる方式として、圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を庫外熱交換器をバイパスして庫内熱交換器に循環させるホットガスバイパス加熱方式が開示されている。また、特許文献２には、エンジンを通過する空気でエンジンの排ガスの熱量を回収し、冷媒の加熱器に提供する方式が開示されている。

特開２００３−２６９８０５号公報 特開平６−３４１７３１号公報

特許文献１に示されるホットガスバイパス加熱方式は、ホットガスが圧縮機の仕事分を熱に変えるため、加熱能力が小さいとともにエネルギ効率が低いという欠点がある。
一方、空気調和機で一般的なヒートポンプ式を採用することにより、加熱能力を大きくするとともにエネルギ効率を高くすることができる。

しかしながら、輸送用冷凍装置は、車両が存在する環境によって環境条件（時刻、季節および天候等）が大きく変化するため、環境条件によっては安定した性能を発揮することができない。特に、降雪がある冬期に加熱運転を行って庫外熱交換器をエバポレータとして機能させる場合、庫外熱交換器に付着した雪によって庫外熱交換器を通過する外気の量が減少し、安定した加熱性能を発揮することができない。デフロスト運転によって庫外熱交換器に付着した雪を溶かす方法があるが、車両走行時に庫外熱交換器に導かれる外気の量が増加すると、デフロスト運転が十分に機能しない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、降雪がある冬期に加熱運転を行う場合であっても庫外熱交換器に雪を付着させずに安定した加熱性能を発揮することが可能なヒートポンプ式輸送用冷凍装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式輸送用冷凍装置は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかるヒートポンプ式輸送用冷凍装置は、車両に搭載されるとともに、冷媒と保冷庫の内部空気との熱交換を行う庫内熱交換器と、冷媒と外気との熱交換を行うとともに前記保冷庫の前壁上部に取り付けられた庫外熱交換器と、前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続するとともに冷媒の循環方向を切り替えて冷却運転または加熱運転を選択的に実行可能な冷媒回路と、前記庫外熱交換器よりも前記車両の進行方向の後方側に配置されるとともに前記庫外熱交換器の前面から背面に向けて前記外気を流通させるファンと、前記庫外熱交換器を覆うとともに前記車両の上方に向けて開口する第１開口部が設けられたカバー部材と、前記第１開口部から前記カバー部材の内部へ導入された前記外気を前記庫外熱交換器の前面へ導く外気流路とを備え、前記第１開口部は、前記庫外熱交換器の前面よりも前記車両の進行方向の後方側に配置されている。

本発明の一態様にかかるヒートポンプ式輸送用冷凍装置によれば、保冷庫の前壁上部に取り付けられた庫外熱交換器を覆うカバー部材に、車両の上方へ向けて開口する第１開口部が設けられている。この第１開口部は、ファンによって前面から背面に向けて外気が流通する庫外熱交換器の前面よりも車両の進行方向の後方側へ配置されている。そのため、降雪によってカバー部材の上方から導入される雪は、庫外熱交換器の前面側に導かれずに庫外熱交換器の上方に着雪する。また、第１開口部からカバー部材の内部へ導入された外気は、外気流路によって庫外熱交換器の前面へ導かれ、庫外熱交換器の前面から背面に向けて流通する。
このようにすることで、降雪がある冬期に加熱運転を行う場合であっても庫外熱交換器に雪を付着させずに安定した加熱性能を発揮することが可能なヒートポンプ式輸送用冷凍装置を提供することができる。

本発明の一態様にかかるヒートポンプ式輸送用冷凍装置において、前記カバー部材には、前記車両の側方に向けて開口する第２開口部が設けられているものであってもよい。
このようにすることで、降雪がある環境条件においても、車両の走行時の走行風によって雪が侵入しにくい車両の側方から外気を取り込んで庫外熱交換器に導き、庫外熱交換器の熱交換率を上昇させることができる。

本発明の一態様にかかるヒートポンプ式輸送用冷凍装置において、前記カバー部材には、前記車両の下方に向けて開口する第３開口部が設けられているものであってもよい。
このようにすることで、降雪がある環境条件においても、車両の走行時の走行風によって雪が侵入しにくい車両の下方から外気を取り込んで庫外熱交換器に導き、庫外熱交換器の熱交換率を上昇させることができる。

本発明の一態様にかかるヒートポンプ式輸送用冷凍装置において、前記カバー部材には、前記車両の進行方向の前方に向けて開口する第４開口部が設けられており、前記第４開口部は、最小幅が所定幅以下の複数の通風穴が形成されている構成であってもよい。
このようにすることで、降雪がない環境条件においては、車両の走行時の走行風を第４開口部から庫外熱交換器に導いて庫外熱交換器の熱交換効率を上昇させることができる。また、降雪がある環境条件においては、車両の走行時の走行風とともに第４開口部から庫外熱交換器への雪の侵入を最小幅が所定幅以下の複数の通風穴によって抑制し、庫外熱交換器への着雪による加熱性能の低下を抑制することができる。

上記構成において、前記所定幅は１０ｍｍであってもよい。
このようにすることで、車両の進行方向の前方に向けて開口する第４開口部に形成される通風穴の最小幅を１０ｍｍ以下とし、第２開口部から庫外熱交換器への雪の侵入をより確実に抑制することができる。

本発明によれば、降雪がある冬期に加熱運転を行う場合であっても庫外熱交換器に雪を付着させずに安定した加熱性能を発揮することが可能なヒートポンプ式輸送用冷凍装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の陸上輸送用冷凍ユニットが搭載されるトラックを示す概略構成図である。 図１に示す陸上輸送用冷凍ユニットの縦断面図である。 図２に示す陸上輸送用冷凍ユニットの要部拡大図である。 図１に示す陸上輸送用冷凍ユニットを上方からみた平面図である。 図１に示す陸上輸送用冷凍ユニットをトラックの正面側からみた斜視図である。 図１に示す陸上輸送用冷凍ユニットの冷媒回路を示す図である。 変形例にかかる陸上輸送用冷凍ユニットをトラックの正面側からみた斜視図である。 図７に示す第４開口部を正面からみた要部拡大図であり、（ａ）が第１変形例を示す図であり、（ｂ）が第２変形例を示す図であり、（ｃ）が第３変形例を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態にかかる陸上輸送用冷凍ユニット１を搭載するトラック２について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、トラック２（車両）は、トラック２に搭載される陸上輸送用冷凍ユニット１（ヒートポンプ式輸送用冷凍装置）と、陸上輸送用冷凍ユニット１が前壁上部に取り付けられるバン３（保冷庫）と、トラック２の乗員が乗り込むキャビン４と、キャビン４の下方に配置されるとともにトラック２を走行させる駆動源となるエンジン５とを備える。エンジン５は、エンジン５の側壁等に設置される圧縮機８０に駆動力を与えることが可能となっている。

トラック２は、キャビン４の後部シャーシにバン３が搭載された構成となっている。バン３は、断熱構造の箱体により構成され、後面または側面に荷物搬出入用扉（図示略）を備えている。バン３は、荷物搬出入用扉を閉じることにより、内部空間が外気から遮断された密閉状態となる。

陸上輸送用冷凍ユニット１は、冷媒とバン３の内部空気との熱交換を行ってバン３の内部を冷却する冷却運転またはバン３の内部を加熱する加熱運転を選択的に実行する装置である。陸上輸送用冷凍ユニット１は、後述する庫内熱交換器１０と庫外熱交換器２０とが一体化された装置であり、バン３の前壁３ａの上部に一部がキャビン４の上方に出っ張るように設置されている。

陸上輸送用冷凍ユニット１は、図２の断面図に示すように、冷媒と保冷庫３の内部空気との熱交換を行う庫内熱交換器１０と、冷媒と外気との熱交換を行うとともに保冷庫３の前壁（３ａ）上部に取り付けられた庫外熱交換器２０と、庫外熱交換器２０よりも車両２の進行方向の後方側に配置されるとともに庫外熱交換器２０の前面２０ａから背面２０ｂに向けて外気を流通させるファン３０と、庫外熱交換器２０を覆うように形成されるカバー部材４０と、庫内熱交換器１０の前面１０ａから背面１０ｂに向けて内部空気を流通させるファン５０とを備える。

庫内熱交換器１０は、バン３の内部空気をバン３の前壁３ａに設けられた吸入口３ｂから吸入し、バン３の前壁３ａに設けられた排出口３ｃから排出することにより、冷媒と内部空気との熱交換を行う装置である。
庫外熱交換器２０は、カバー部材４０に設けられた第１開口部４１，第２開口部４２，第３開口部４３から外気をカバー部材４０の内部へ導入し、カバー部材４０に設けられた排出口４０ａから排出することにより、冷媒と外気との熱交換を行う装置である。

図３の要部拡大図に示すように、外気流路６０は、第１開口部４１からカバー部材４０の内部へ導入された外気を庫外熱交換器２０の前面２０ａへ導く流路である。外気流路６０は、トラック２の車幅方向に延びるとともに庫外熱交換器２０の上面に取り付けられた板状部材６１と、板状部材６１の上面と第１開口部４１よりも進行方向の後方のカバー部材４０の内周面との間に配置される封止部材６２によって形成されている。

板状部材６１は、第１開口部４１からカバー部材４０の内部へ導入された外気が下方へ導かれるのを遮断するように設けられている。封止部材６２は、板状部材６１によって下方に導かれるのが遮断された外気が庫外熱交換器２０の背面２０ｂへ導かれるのを遮断するように設けられている。
外気流路６０は、板状部材６１によって下方へ導かれるのが遮断され、封止部材６２によって庫外熱交換器２０の背面２０ｂへ導かれるのが遮断されているため、第１開口部４１からカバー部材４０の内部へ導入された外気を、図３に示す矢印に沿って庫外熱交換器２０の前面２０ａへ導く。

図３に示すように、カバー部材４０形成される第１開口部４１の進行方向前方側の端部４１ａが配置される進行方向の位置が、庫外熱交換器２０の前面２０ａが配置される平面よりも進行方向の後方側に配置されている。図３に示すように、第１開口部４１の進行方向前方側の端部４１ａと庫外熱交換器２０の前面２０ａが配置される平面との距離はＬとなっている。
そのため、降雪によってカバー部材４０の上方から第１開口部４１を介して導入される雪は、庫外熱交換器２０の前面２０ａ側に導かれずに庫外熱交換器２０の上方の板状部材６１に着雪する。

図４の平面図に示すように、カバー部材４０に設けられる第１開口部４１は、トラックの上方に向けて開口するとともにトラック２の進行方向に直交する車幅方向の３箇所に設けられている。
なお、ここでは、第１開口部４１が車幅方向の３箇所に設けられているものとしたが、１箇所や５箇所等の任意の箇所に設けるようにしてもよい。また、複数の第１開口部４１の進行方向の幅および車幅方向の幅をそれぞれ任意の長さに設定し、任意の開口面積としてもよい。

図２の縦断面図および図５の斜視図に示すように、カバー部材４０には、トラック２の右側方に向けて開口する４箇所の第２開口部４２とトラック２の左側方に向けて開口する４箇所の第２開口部４２が設けられている。第２開口部４２は、トラック２の走行時の走行風によって雪が侵入しにくいトラック２の側方から外気を取り込んで庫外熱交換器２０の前面２０ａに導く。
なお、ここでは、第２開口部４１がトラック２の右側方の４箇所および左側方の４箇所に設けられているものとしたが、任意の箇所に設けるようにしてもよい。また、複数の第２開口部４２開口面積を任意に設定してもよい。

図２の縦断面図および図５の斜視図に示すように、カバー部材４０には、トラック２の下方に向けて開口する３箇所の第３開口部４３が設けられている。第３開口部４３は、トラック２の走行時の走行風によって雪が侵入しにくいトラック２の下方から外気を取り込んで庫外熱交換器２０の前面２０ａに導く。
なお、ここでは、第３開口部４３が３箇所に設けられているものとしたが、任意の箇所に設けるようにしてもよい。また、複数の第３開口部４３の開口面積を任意に設定してもよい。

図６には、陸上輸送用冷凍ユニット１の冷媒回路７０が示されている。
冷媒回路７０は、庫内熱交換器１０と、庫外熱交換器２０と、冷媒を圧縮する圧縮機８０と、高温高圧の冷媒ガスに含まれる液状成分を除去するアキュムレータ８１と、四方弁８２と、膨張弁８３とを備え、これらを冷媒配管で接続した回路である。

図６に示す冷媒回路７０は、四方弁８２によって冷媒の循環方向を切り替えることにより、バン３の内部を冷却する冷却運転と、バン３の内部を加熱する加熱運転を選択的に実行可能となっている。
冷却運転を行う場合、四方弁８２は、圧縮機８０で圧縮された冷媒を庫外熱交換器２０へ導いて庫外熱交換器２０をコンデンサ（凝縮器）として機能させ、膨張弁８３で断熱膨張された冷媒を庫内熱交換器１０へ導いてエバポレータ（蒸発器）として機能させるように冷媒の循環方向を設定する（図６中に実線の矢印で示す方向）。

一方、加熱運転を行う場合、四方弁８２は、圧縮機８０で圧縮された冷媒を庫内熱交換器１０へ導いて庫内熱交換器１０をコンデンサ（凝縮器）として機能させ、膨張弁８３で断熱膨張された冷媒を庫外熱交換器２０へ導いてエバポレータ（蒸発器）として機能させるように冷媒の循環方向を設定する（図６中に破線の矢印で示す方向）。

以上説明した本実施形態の陸上輸送用冷凍ユニット１が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の陸上輸送用冷凍ユニット１によれば、バン３（保冷庫）の前壁３ａの上部に取り付けられた庫外熱交換器２０を覆うカバー部材４０に、トラック２の上方へ向けて開口する第１開口部４１が設けられている。この第１開口部４１は、ファン３０によって前面２０ａから背面２０ｂに向けて外気が流通する庫外熱交換器２０の前面２０ａよりもトラック２の進行方向の後方側へ配置されている。

そのため、降雪によってカバー部材４０の上方から導入される雪は、庫外熱交換器２０の前面２０ａ側に導かれずに庫外熱交換器２０の上方に着雪する。また、第１開口部４１からカバー部材４０の内部へ導入された外気は、外気流路６０によって庫外熱交換器２０の前面２０ａへ導かれ、庫外熱交換器２０の前面２０ａから背面２０ｂに向けて流通する。
このようにすることで、降雪がある冬期に加熱運転を行う場合であっても庫外熱交換器２０に雪を付着させずに安定した加熱性能を発揮することが可能となる。

本実施形態の陸上輸送用冷凍ユニット１は、カバー部材４０に、トラック２の側方に向けて開口する第２開口部４２が設けられている。
このようにすることで、降雪がある環境条件においても、トラック２の走行時の走行風によって雪が侵入しにくいトラック２の側方から外気を取り込んで庫外熱交換器２０に導き、庫外熱交換器２０の熱交換率を上昇させることができる。

本実施形態の陸上輸送用冷凍ユニット１は、カバー部材４０に、トラック２の下方に向けて開口する第３開口部４３が設けられている。
このようにすることで、降雪がある環境条件においても、トラック２の走行時の走行風によって雪が侵入しにくいトラック２の下方から外気を取り込んで庫外熱交換器２０に導き、庫外熱交換器２０の熱交換率を上昇させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる陸上輸送用冷凍ユニット１を搭載するトラック２について、図面を参照して説明する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下に特に説明する場合を除いて第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
本実施形態は、カバー部材４０に、トラック２の進行方向の前方に向けて開口する第４開口部４４を設けた点が、第１実施形態とは異なる。

図７の斜視図に示すように、カバー部材４０には、トラック２の進行方向の前方に向けて開口する４箇所の第４開口部４４が設けられている。第４開口部４４は、トラック２の走行時の走行風によって雪が侵入やすいため、開口部分に雪の侵入を抑制するものを何ら設けない場合、庫外熱交換器２０に雪が付着して庫外熱交換器２０を通過する外気の量が減少し、安定した加熱性能を発揮することができなくなってしまう。そこで、本実施形態では、図７に示す第４開口部４４に、図８に示す複数の通風穴が設けられた部材を配置している。
なお、ここでは、第４開口部４３が４箇所に設けられているものとしたが、任意の箇所に設けるようにしてもよい。また、複数の第４開口部４４の開口面積を任意に設定してもよい。

図８は、図７に示す要部拡大図を示すものであり、図８（ａ）は図７に示す第４開口部４４に配置される部材の第１変形例を示し、図８（ｂ）は図７に示す第４開口部４４に配置される部材の第２変形例を示し、図８（ｃ）は図７に示す第４開口部４４に配置される部材の第３変形例を示す。
図８に示す第４開口部４４に配置される部材は、いずれも最小幅が所定幅以下の複数の通風穴を第４開口部４４に形成する部材である。所定幅としては、例えば１０ｍｍに設定するのが望ましい。

図８（ａ）に示す第１変形例は、第４開口部４４にメッシュ状の通風部材４４ｂを配置した例を示すものである。図８（ａ）に示すメッシュ状の通風部材４４ｂにより、第４開口部４４には複数の通風穴４４ａが形成される。
図８（ａ）に示す通風穴４４ａは、最小幅Ｗ１が所定幅（例えば、１０ｍｍ）以下に形成されている。

図８（ｂ）に示す第２変形例は、第４開口部４４に円形の複数の通風穴４４ｃが形成された通風部材４４ｄを配置した例を示すものである。
図８（ｂ）に示す通風穴４４ａは、円形の通風穴の最小幅Ｗ２（すなわち、直径）が所定幅（例えば、１０ｍｍ）以下に形成されている。

図８（ｃ）に示す第３変形例は、第４開口部４４にスリット状の通風穴４４ｅが形成された通風部材４４ｆを配置した例を示すものである。図８（ｃ）に示す通風部材４４ｆにより、第４開口部４４には複数の通風穴４４ｅが形成される。
図８（ｃ）に示す通風穴４４ｅは、車幅方向の長さが長く高さ方向の長さが短い形状となっている。図８（ｃ）に示す最小幅Ｗ３（すなわち、短辺の幅）が所定幅（例えば、１０ｍｍ）以下に形成されている。

本実施形態の陸上輸送用冷凍ユニット１によれば、カバー部材４０に、トラック２の進行方向の前方に向けて開口する第４開口部４４が設けられている。また、第４開口部４４は、最小幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が所定幅（例えば、１０ｍｍ）以下の複数の通風穴が形成されている。
このようにすることで、降雪がない環境条件においては、トラック２の走行時の走行風を第４開口部４４から庫外熱交換器２０に導いて庫外熱交換器２０の熱交換効率を上昇させることができる。また、降雪がある環境条件においては、トラック２の走行時の走行風とともに第４開口部４４から庫外熱交換器２０への雪の侵入を最小幅が所定幅以下の複数の通風穴によって抑制し、庫外熱交換器２０への着雪による加熱性能の低下を抑制することができる。

１ 陸上輸送用冷凍ユニット（ヒートポンプ式輸送用冷凍装置）
２ トラック（車両）
３ バン（保冷庫）
３ａ 前壁
３ｂ 吸入口
３ｃ 排出口
４ キャビン
５ エンジン
１０ 庫内熱交換器
２０ 庫外熱交換器
２０ａ 前面
２０ｂ 背面
３０ ファン
４０ カバー部材
４１ 第１開口部
４１ａ 端部
４２ 第２開口部
４３ 第３開口部
４４ 第４開口部
４４ａ，４４ｃ，４４ｅ 通風穴
４４ｂ，４４ｄ，４４ｆ 通風部材
４０ａ 排出口
４１ 第１開口部
５０ ファン
６０ 外気流路
６１ 板状部材
６２ 封止部材
７０ 冷媒回路
８０ 圧縮機
８１ アキュムレータ
８２ 膨張弁

Claims (5)

1. 車両に搭載されるヒートポンプ式輸送用冷凍装置であって、
   冷媒と保冷庫の内部空気との熱交換を行う庫内熱交換器と、
   冷媒と外気との熱交換を行うとともに前記保冷庫の前壁上部に取り付けられた庫外熱交換器と、
   前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続するとともに冷媒の循環方向を切り替えて冷却運転または加熱運転を選択的に実行可能な冷媒回路と、
   前記庫外熱交換器よりも前記車両の進行方向の後方側に配置されるとともに前記庫外熱交換器の前面から背面に向けて前記外気を流通させるファンと、
   前記庫外熱交換器を覆うとともに前記車両の上方に向けて開口する第１開口部が設けられたカバー部材と、
   前記第１開口部から前記カバー部材の内部へ導入された前記外気を前記庫外熱交換器の前面へ導く外気流路とを備え、
   前記第１開口部は、前記庫外熱交換器の前面よりも前記車両の進行方向の後方側に配置されているヒートポンプ式輸送用冷凍装置。
2. 前記カバー部材には、前記車両の側方に向けて開口する第２開口部が設けられている請求項１に記載のヒートポンプ式輸送用冷凍装置。
3. 前記カバー部材には、前記車両の下方に向けて開口する第３開口部が設けられている請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式輸送用冷凍装置。
4. 前記カバー部材には、前記車両の進行方向の前方に向けて開口する第４開口部が設けられており、
   前記第４開口部は、最小幅が所定幅以下の複数の通風穴が形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式輸送用冷凍装置。
5. 前記所定幅は１０ｍｍである請求項４に記載のヒートポンプ式輸送用冷凍装置。

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