JP2016180523A - 陸上輸送用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの電力を格別消費することなく、停止していた圧縮機に含まれる冷凍機油を加熱することができる陸上輸送用冷凍装置を提供する。【解決手段】輸送用車両に設けられ、保冷庫の内に設けられる庫内熱交換器と、保冷庫の外に設けられる庫外熱交換器と、冷媒を圧縮し、冷凍機油を溜める油溜まり１６を有する圧縮機１４と、圧縮機１４の起動が停止している間に、圧縮機１４に熱を与えることのできる発熱要素（発電機２１、サブエンジン２３）と、圧縮機１４と発熱要素を空気流路に収容する機械室８Ａと、を備え、圧縮機１４の運転が停止している際に、所定の条件を満たすことにより、発熱要素を運転することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、陸上輸送用冷凍装置に関し、特に圧縮機の冷凍機油を効果的に加熱することのできる陸上輸送用冷凍装置に関する。

冷凍サイクルの構成要素である圧縮機は、機械要素としての軸受部分、摺動部分を潤滑するために冷凍機油と称される潤滑油を含んでいる。この種の冷凍装置の停止中に、圧縮機内の冷凍機油に冷媒が溶解する量が多くなり、冷凍機油の濃度が低下すると、たとえば冷凍機油の粘度が低下して圧縮機の潤滑不足が発生するなどの障害のおそれがある。
そこで、例えば、特許文献１に記載されるように、圧縮機にヒータを取り付けて、冷凍装置の停止中に圧縮機内の冷凍機油を加熱して冷媒が大量に溶解しないようにする対策が採られている。また、特許文献２においては、圧縮機を駆動させることで加熱した冷媒を、熱交換器を介さずに再び圧縮機で吸入することで冷凍機油を加熱して温めることを提案している。

特開２０１４−１７３７９１号公報 特開平９−１５９２９５号公報

従来のヒータを用いて冷凍機油を加熱する方法は、圧縮機を長時間にわたって停止待機中に電力を供給し続けることを前提としている。商用電源に接続されていない陸上輸送用冷凍装置では、ヒータに投入する電力をバッテリから持ち出す必要があり、長時間の停止待機中にヒータに継続的に電力を供給するのにバッテリ容量が耐えられない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、バッテリの電力を格別消費することなく、停止していた圧縮機に含まれる冷凍機油を加熱することができる陸上輸送用冷凍装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の陸上輸送用冷凍装置は走行する又は牽引される車両に設けられ、保冷庫内に設けられる庫内熱交換器と、保冷庫の外に設けられる庫外熱交換器と、冷凍機油を溜める油溜まりを有し、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機の起動が停止している間に、圧縮機に熱を与えることのできる発熱要素と、外部と区画される空気流路が内部に設けられ、圧縮機と発熱要素を空気流路に収容する収容室と、を備え、圧縮機の運転が停止している際に、所定の条件を満たすことにより、発熱要素を運転することを特徴とする。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、発熱要素から生じる熱を温風として圧縮機に向けて送風するファンを備え、ファンによる温風が流れる向きを基準にして、圧縮機はファン及び発熱要素よりも下流に配置され、発熱要素を運転しながら、ファンを運転することにより、温風を圧縮機に吹き付けることができる。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、発熱要素から生じる熱を温風として圧縮機に向けて送風するファンを備え、発熱要素を運転するが、ファンを運転することなく、発熱要素から生じる熱を収容室に貯めることができる。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、車両又は陸上輸送用冷凍装置が備える電気機器に電気を供給する発電機と、この発電機を駆動するエンジンと、このエンジンを冷却する冷却水が循環されるラジエタと、を備える場合には、少なくともエンジン及びラジエタを発熱要素として収容室に収容することができる。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、ファンは、ラジエタに付随してラジエタを通過するように送風可能に設けられており、ファンを運転することにより、ラジエタを通過させた温風を圧縮機に吹き付けることができる。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、加熱された冷却水により冷凍機油を加熱する温水ヒータを備えることができるし、発電機の発電電力により冷凍機油を加熱する電気ヒータを備えることができる。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、温水ヒータ及び電気ヒータの一方又は双方は、圧縮機の油溜まりに溜まる冷凍機油を加熱することができるし、圧縮機から吐出された冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータに溜まる冷凍機油を加熱することもできる。

本発明の陸上輸送用冷凍装置において、発電機の発電電力により冷却水を加熱する電気ヒータを備えることができるし、エンジンからの排気ガスの排熱により、冷却水を加熱する排ガス-水熱交換器を備えることができる。

本発明によれば、油溜りを有する圧縮機を空気流路の中に配置するとともに、発熱要素を圧縮機と同じ空気流路を備える収容室に配置する。そして、ファンなどの送風要素を運転することなく、発熱要素、例えばエンジンを運転すれば、収容室の内部の空気は流れないので、収容室があたかも保温室になることで圧縮機の冷凍機油を保温することができる。一方、発熱要素の運転に伴って送風要素を運転することにより温風の流れを作り出せば、圧縮機にこの温風を吹き付けることができる。いずれにしろ、本発明によれば、バッテリの電力に頼ることなく、冷凍機油の温度低下を防ぎ、冷凍機油における冷媒の希釈度が上がるのを防ぐことができる。

本実施形態における冷凍装置を備える陸上輸送車両の概略構成を示す図である。 図１の陸上輸送用冷凍装置における冷凍装置の構成及び発電装置の構成を示す図である。 第一実施形態に係る機械室の内部の冷凍システムの要素及び発電システムの要素の配置を示す図である。 第一実施形態の変形例を示す図である。 第二実施形態に係る機械室の構成を示す図である。 第二実施形態の変形例を示す図である。 第二実施形態の他の変形例を示す図である。 第二実施形態の他の変形例を示す図である。 第二実施形態の他の変形例を示す図である。 第二実施形態の他の変形例を示す図である。 第三実施形態に係る機械室の構成を示す図である。 第三実施形態の他の変形例を示す図である。 第三実施形態の他の変形例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。

［第一実施形態］
本実施形態に係る陸上輸送用冷凍装置１は、長時間に亘って停止した後に運転を再開するのに伴って、圧縮機１４の加熱運転を行うことができる。この加熱運転は、輸送用車両３に搭載されるバッテリの電力を格別に消費することなく行われるものである。以下、陸上輸送用冷凍装置（以下、単に冷凍装置）１の構成を説明した後に、圧縮機の加熱運転について説明する。なお、バッテリの具体的な搭載位置は任意であり、例えば、輸送用車両３のフレームであったり、後述する機械室８Ａの中であったりする。

［冷凍装置１の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る冷凍装置１は、乗員が乗り込むキャビン５と荷台や被牽引車に積載された保冷庫６を備える輸送用車両３に設置される。輸送用車両３は、図２に示すように、圧縮機１４を駆動させるサブエンジン２３を備えており、そのサブエンジン２３は圧縮機１４を駆動する専用の駆動源であり、本実施形態の冷凍装置１はサブエンジン方式を採用している。なお、輸送用車両３は、図示を省略する走行用のエンジン（メインエンジン）を備えている。
ここで、本実施形態においては、凝縮器である庫外熱交換器１１と蒸発器である庫内熱交換器１３を個別に設ける例を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、凝縮器と蒸発器の両者を含むコンデンシングユニットとして本発明を実施することができるし、さらに、冷凍装置の構成要素をも含む冷凍ユニットとして本発明を実施することができる。

冷凍装置１は、図２に示すように、冷凍システム１０と発電システム２０を備えている。
冷凍システム１０は、保冷庫６の内部を冷却又は加温し、積み込んだ荷物を所望の温度に維持するものである。
冷凍システム１０は、図２に示すように、冷媒を圧縮して高圧のガス冷媒として吐出する圧縮機１４と、保冷庫６の外部に設置された庫外熱交換器１１と、電子膨張弁１２と、保冷庫６の内部に設置された庫内熱交換器１３と、を備えている。圧縮機１４、庫外熱交換器１１および庫内熱交換器１３は、冷媒が流れる配管１５で接続される冷凍システム１０を形成している。
冷凍システム１０は、冷媒が図２に実線の矢印で示すように、圧縮機１４から庫外熱交換器１１、電子膨張弁１２、庫内熱交換器１３を通って圧縮機１４に戻る流れを示している。この場合は、庫外熱交換器１１が凝縮器（コンデンサ）として機能し、庫内熱交換器１３が蒸発器（エバポレータ）として機能し、保冷庫６は冷却される。ただし、この冷媒の流れを、圧縮機１４から庫内熱交換器１３、電子膨張弁１２、庫外熱交換器１１を通って圧縮機１４に戻る流れに切換えられように構成することもできる。この切換えを行うことによって、庫外熱交換器１１が蒸発器として機能し、庫内熱交換器１３が凝縮器として機能し、保冷庫６の内部を温めることができる。なお、電子膨張弁１２は、蒸発器の上流側に配設される絞り機構であり、凝縮器を通過して凝縮、液化した高温高圧の冷媒を急速に断熱膨張させることで、冷媒の圧力及び温度を下げる機能を有している。なお、ここで使用する電子膨張弁は、開度調整が可能な絞り機構である。

圧縮機１４は、その形式については特に限定されるものではなく、密閉型の圧縮機及び開放型の圧縮機を適用することができるが、冷凍機油を溜める油溜まりを備えていることが前提である。なお、本実施形態では、発電機２１が発電する電力により運転される電動機を備える密閉型の圧縮機を用いるものとする。
庫外熱交換器１１および庫内熱交換器１３は、たとえば、直方体形状のパラレルフロー型の熱交換器を用いることができるが、これに限定されるものではない。

庫外熱交換器１１は、保冷庫６の下部に設けられる収容室８の熱交換室８Ｂに収容される。庫外熱交換器１１には、図示しない庫外ファンが付設されており、庫外ファンが作動することによって庫外熱交換器１１を通って後方に流れる外気の流れが形成される。
庫内熱交換器１３は、保冷庫６の前方の上端部に設置されている。庫内熱交換器１３にも図示を省略する庫内ファンが付設されており、庫内ファンは庫内熱交換器１３を通って循環する気流を保冷庫６内に発生させる。

冷凍システム１０の構成要素は、庫内熱交換器１３を除いて、保冷庫６の下に設けられる収容室８に収容されるが、詳しくは、発電システム２０の構成について説明した後に言及する。

発電システム２０は、図２に示すように、発電機２１と、発電機２１を駆動するサブエンジン２３と、サブエンジン２３の冷却水から放熱するラジエタ２５と、ラジエタ２５に向けて送風するためのファン２７と、を備えている。
サブエンジン２３により駆動される発電機２１による電力が圧縮機１４に供給されることで、圧縮機１４が駆動され、冷凍システム１０が所定の機能を発揮する。

さて、収容室８は、図１に示すように、機械室８Ａと、機械室８Ａの上に配置される熱交換室８Ｂとに区分され、機械室８Ａと熱交換室８Ｂは、仕切り８Ｃにより区画されており、それぞれが独立した空気Ａｉｒの流路を形成している。熱交換室８Ｂは、庫外熱交換器１１だけを収容しているが、機械室８Ａは、以下説明するように、庫内熱交換器１３を除く冷凍システム１０及び発電システム２０の主たる構成要素が収容されている。

機械室８Ａには、図３に示すように、発電機２１、サブエンジン２３、ラジエタ２５、ファン２７及び圧縮機１４が、直列に並んで収容されている。機械室８Ａは、空気の流入口８_ＩＮと流出口８_ＯＵＴを備えている。ファン２７はラジエタ２５に向けて送風するものであるから、ファン２７を駆動させると機械室８Ａには、その流入口８_ＩＮから空気Ａｉｒが流入して機械室８Ａを通り、流出口８_ＯＵＴから外部に排出される。つまり、機械室８Ａは、外部と区画される空気流路が設けられている。また、流入口８_ＩＮから流出口８_ＯＵＴに向けた空気Ａｉｒの流れの上流側に発熱要素である発電機２１及びサブエンジン２３が配置されている一方、圧縮機１４は発電機２１及びサブエンジン２３よりも下流に配置されている。したがって、ファン２７によりラジエタ２５を通過しなかった空気Ａｉｒも、その一部は圧縮機１４の周囲を通る。一方、ファン２７を駆動させないと、流入口８_ＩＮからの空気Ａｉｒの流入がほとんど起こらないので、機械室８Ａは空気Ａｉｒが停滞する。

［圧縮機加熱運転］
さて、以上の構成を備える冷凍装置１は、長時間に亘って圧縮機１４が停止していた場合に、圧縮機１４の起動に先立って、冷凍機油を温めることを目的とする圧縮機１４の加熱運転を行う。
第一実施形態において、圧縮機加熱運転は、第一運転と第二運転に区分され、いずれか一方を選択的に実施することができる。以下、第一運転、第二運転の順に説明する。

［第一運転］
第一運転は、サブエンジン２３の運転に伴う排熱を利用して圧縮機１４が収容される機械室８Ａの室内の温度を高く保つ。なお、第一運転では、ファン２７は停止したままで、運転されない。
サブエンジン２３を運転するのに伴って、図３に示すように、サブエンジン２３から機械室８Ａの室内に対して排熱ＲＨが生じ、また、発電機２１から機械室８Ａの室内に対して排熱ＲＨが生じる。加えて、サブエンジン２３の運転に伴って、サブエンジン２３で加熱された冷却水がサブエンジン２３とラジエタ２５を循環する。ここで、ファン２７が運転されないので、ラジエタ２５を通る温水は周囲の空気Ａｉｒに対して排熱となり、周囲の空気Ａｉｒを加熱する。なお、発電機２１による発電電力は、後の圧縮機１４の起動、運転に使われる他、輸送用車両３の他の電気機器に供給される。

以上のように、第一運転においては、発電機２１、サブエンジン２３及びラジエタ２５のそれぞれから排熱が生じる。一方で、ファン２７が停止しているので、機械室８Ａの流入口８_ＩＮから流出口８_ＯＵＴに向けた空気Ａｉｒの流れは生じない。したがって、当該排熱は圧縮機１４を収容する機械室８Ａに貯められ、その雰囲気は温度が下がらずに排熱に応じた温度に保たれるので、圧縮機１４の油溜り１６における冷凍機油の温度低下を抑制して、冷凍機油における冷媒の希釈度が高くなるのを抑えることができる。
なお、第一運転を開始する条件ついては、第二運転についての説明の後に行う。

［第二運転］
第二運転は、第一運転では停止させていたファン２７を作動させる。
第二運転は、サブエンジン２３を運転することにより、サブエンジン２３の排熱を利用して圧縮機１４の加熱運転を行う。サブエンジン２３の運転に伴って、発電機２１が駆動されることにより所定の電力を発電し、また、図４に示すように、ファン２７が回転して、サブエンジン２３の冷却機構であるラジエタ２５に向けて送風する。ファン２７の回転に伴い、機械室８Ａには流入口８_ＩＮから流出口８_ＯＵＴに向けた空気Ａｉｒの流れが生じる。

以上の第二運転において、ラジエタ２５に送風された空気Ａｉｒは、ラジエタ２５を通過する過程で、サブエンジン２３にて加熱された冷却水と熱交換することで加熱され、ラジエタ２５を通過してから圧縮機１４に吹き付けられ、圧縮機１４を加熱する。したがって、圧縮機１４の油溜り１６に溜められている冷凍機油が加熱されるので、冷凍機油における冷媒の希釈度を下げることができる。
また、圧縮機１４は発熱要素である発電機２１及びサブエンジン２３よりも下流に配置されているので、ファン２７による送風を除いても、発電機２１及びサブエンジン２３で加熱された空気Ａｉｒの一部は圧縮機１４の周囲を通る。この空気Ａｉｒの流れも、油溜り１６に溜められている冷凍機油を加熱するのに寄与する。

ここで、第二運転を選択する場合に、圧縮機１４の温度が低い時には、発熱要素であるサブエンジン２３等からの放熱要求も少なく、圧縮機１４は早く加熱される必要がある。したがって、温められた空気Ａｉｒを圧縮機１４の油溜り１６に集約することが好ましく、または、サブエンジン２３とラジエタ２５を循環する冷却水の一部を圧縮機１４に供給して加熱することが好ましい。
一方で、圧縮機１４の温度が高い時には、圧縮機１４はなるべく受熱したくなく、一方で、発熱要素はなるべく多く放熱をしたいので、ダンパ等で圧縮機１４に集約されていた温風を、圧縮機１４以外の空気流路全体に広げ、圧縮機１４の温度上昇を防ぐとともに、空気流路を大きくすることで風路の圧力損失を低減して発熱要素からの放熱能力を最大にすることが好ましい。

以上説明したように、第一運転と第二運転は、発電機２１、サブエンジン２３及びラジエタ２５の排熱を利用する点で共通するが、第一運転は機械室８Ａの雰囲気の温度を制御するのにとどまるのに対して、第二運転は圧縮機１４を積極的に加熱するものである点で相違する。以下、第一運転、第二運転を開始する条件について説明する。なお、第一運転と第二運転の双方ともに、圧縮機１４及びサブエンジン２３のいずれか一方又は双方が停止していたことを前提とする。

［圧縮機加熱運転の開始条件］
圧縮機加熱運転は、下記の（１）〜（８）のいずれか一つの条件を満足することにより開始することができる。
（１）機械室温度＜一定値（たとえば１０℃）
機械室８Ａの温度が一定値未満であれば、圧縮機１４、ひいては冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定値は、例えば１０℃である。
（２）（機械室温度−外気温度)の温度差＜一定値（たとえば５℃）
機械室８Ａの温度と外気温度の差が一定値未満と小さければ、庫外熱交換器１１から機械室８Ａの圧縮機１４に温度の低い冷媒が押し込まれるので、この場合には、冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定値は、例えば５℃である。この場合の「小さい」はマイナスの値をとる場合を含む。
（３）（機械室温度−庫内温度)の温度差＜一定値（たとえば５℃）
機械室８Ａの温度と保冷庫６の温度の差が一定値未満と小さければ、庫内熱交換器１３から機械室８Ａの圧縮機１４に温度の低い冷媒が押し込まれるので、この場合には、冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定値は、例えば５℃である。この場合の「小さい」はマイナスの値をとる場合を含む。

（４）エンジン停止時間＞一定時間（たとえば１２時間）
サブエンジン２３が停止してからの時間が一定時間を超えると、圧縮機１４の余熱がなくなり、冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定時間は、例えば１２時間である。
（５）前回加熱運転からの経過時間＞一定時間（たとえば１２時間)
前回の圧縮機加熱運転を停止してからの時間が一定時間を超えると、圧縮機１４の温度が低下して、冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定時間は、例えば１２時間である。

（６）（吐出温度−吐出圧力飽和温度）＜一定値（たとえば５℃）
圧縮機１４からの冷媒の吐出温度と吐出圧力飽和温度の差が一定値未満と小さければ、圧縮機１４に過熱度がなくなり、冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定値は、例えば５℃である。この場合の「小さい」はマイナスの値をとる場合を含む。
なお、（６）の条件は、圧縮機１４は運転しているが、サブエンジン２３が停止していることを前提とする。次の（７）も同様である。
（７）（吸入温度−吸入圧力飽和温度）＜一定値（たとえば５℃）
圧縮機１４への冷媒の吸入温度と吸入圧力飽和温度の差が一定値未満と小さければ、圧縮機１４に過熱度がなくなり、冷凍機油の温度が低いと判断できるから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。この場合の一定値は、例えば５℃である。この場合の「小さい」はマイナスの値をとる場合を含む。

（８）冷凍システムの運転の指令が出たとき
当該指令は冷凍機油の動作が必要であることを意味するから、これを圧縮機加熱運転の開始条件とすることができる。なお、この条件は、（１）〜（７）の条件と組み合わせて判断することも、（１）〜（７）の条件の如何に関わらず判断することもできる。

以上の条件については、圧縮機１４を迅速に加熱する必要があるので、第二運転を選択することが適している。一方で、（８）ではなく（１）〜（７）の条件を満たす場合で、圧縮機１４の加熱運転が許容される環境にあるならば、第二運転ではなく、第一運転を選択すればよい。長時間にわたって、圧縮機近傍を高い温度に保ちたいためである。

圧縮機加熱運転を行っている最中に、下記の条件（Ａ）〜（Ｊ）を満足すれば、圧縮機加熱運転を停止することができる。
（Ａ）機械室温度＞一定値（たとえば５℃）
圧縮機加熱運転の開始条件の（１）に対応するものであり、機械室８Ａの温度が一定値を超えれば、圧縮機１４の温度が上昇し、冷凍機油への冷媒の流入を防止できるか又は冷凍機油から冷媒を追出すことができる。この場合の一定値は、例えば５℃である。
（Ｂ）吐出温度＞一定値（たとえば５℃）
圧縮機１４からの冷媒の吐出側の一定値を超えれば、圧縮機１４の温度が上昇し、冷凍機油への冷媒の流入を防止できるか又は冷凍機油から冷媒を追出すことができる。この場合の一定値は、例えば５℃である。
（Ｃ）（機械室温度−外気温度)の温度差＞一定値（たとえば５℃）
圧縮機加熱運転の開始条件の（２）に対応するものであり、機械室８Ａの温度と外気温度の差が一定値超と大きければ、庫外熱交換器１１から機械室８Ａの圧縮機１４に冷媒が押し込まれるのを防止できる。この場合の一定値は、例えば５℃である。
（Ｄ）（機械室温度−庫内温度)の温度差＞一定値（たとえば５℃）
圧縮機加熱運転の開始条件の（３）に対応するものであり、機械室８Ａの温度と庫内温度の差が一定値超と大きければ、庫内熱交換器１３から機械室８Ａの圧縮機１４に冷媒が押し込まれるのを防止できる。この場合の一定値は、例えば５℃である。
（Ｅ）エンジン運転時間＞一定時間（たとえば５分）
圧縮機加熱運転によって圧縮機１４の温度が上昇し、冷凍機油への冷媒の流入防止又は追出しが行えたものと判断できるからである。この場合の一定値は、例えば５℃である。

（Ｆ）エンジン水温＞一定値（たとえば４０℃）
サブエンジン２３から排出される冷却水の温度が一定値超であれば、圧縮機加熱運転によって圧縮機１４の温度が上昇し、冷凍機油への冷媒の流入防止又は追出しが行えたものと判断できるからである。この場合の一定値は、例えば４０℃である。
（Ｇ）圧縮機近くの冷媒圧力（たとえば吸入圧力や吐出圧力）＞一定値
圧縮機加熱運転によって圧縮機１４の例えば吸入圧力又は吐出圧力が一定値超になれば、圧縮機１４の温度が上昇し、冷凍機油への冷媒の流入防止又は追出しが行えたものと判断できるからである。この場合の一定値は、例えば５℃の時の飽和圧力である。
（Ｈ）圧縮機近くの冷媒温度（たとえば吐出温度）＞一定値
圧縮機加熱運転によって圧縮機１４の例えば冷媒の吐出温度が一定値超になれば、圧縮機１４の温度が上昇し、冷凍機油への冷媒の流入防止又は追出しが行えたものと判断できるからである。この場合の一定値は、例えば５℃である。
（Ｉ）加熱運転開始からの燃料消費量＞一定値
加熱運転開始からのサブエンジン２３における燃料消費量が一定値超になれば、機械室８Ａ又は圧縮機１４に一定の熱量が与えられ、圧縮機１４の温度を上昇させて、冷凍機油から冷媒を追出したと判断できるからである。この場合の一定値は、例えば０．０５Ｌである。
（Ｊ）加熱運転開始からの発電電力量＞一定値
（Ｉ）と同様の趣旨であり、燃料消費量に代えて、発電機２１の発電電力量が一定値超になれば、機械室８Ａ又は圧縮機１４に一定の熱量が与えられ、圧縮機１４の温度を上昇させて、冷凍機油から冷媒を追出したと判断できるからである。この場合の一定値は、例えば０．５ｋＷｈである。

以上説明したように、第一実施形態は、油溜りを有する圧縮機１４を空気流路の中に配置するとともに、発熱要素である発電機２１、サブエンジン２３及びラジエタ２５を、圧縮機１４と同じ空気Ａｉｒの流路である機械室８Ａに配置している。
そして、第一運転においては、ファン２７を運転することなく、サブエンジン２３を運転するので、機械室８Ａの内部の空気Ａｉｒの流れが制限され、機械室８Ａをあたかも保温室とすることにより、圧縮機１４の冷凍機油を保温する。
一方、第二運転においては、サブエンジン２３の運転に伴ってファン２７を運転することにより温風の流れを作り出して、圧縮機１４にこの温風を吹き付けることにより、圧縮機１４の冷凍機油を加熱する。

第一実施形態においては、圧縮機１４を発熱要素の下流に配置しており、第二運転においては少なくとも一つの発熱要素の下流に圧縮機１４を配置することが必須である。しかし、機械室８Ａを保温室として使う第一形態だけを行うのであれば、この配置である必要はなく、発熱要素が圧縮機１４とともに機械室８Ａに収容されていれば足りる。なお、本発明において、発熱要素として、上記以外の機器、例えば圧縮機１４に供給される電力を制御するインバータ、トランス、輸送用車両３の排気ガス管などを用いることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図５〜図１０を参照して説明する。
第二実施形態は、冷凍装置１が備える発熱要素に基づいて発熱するヒータを用いて、圧縮機１４の冷凍機油を加熱することを要旨としており、第一実施形態の圧縮機加熱運転、特に第二運転に加えて実施することを想定している。

ヒータの種別としては、図５〜図８に示すように、サブエンジン２３とラジエタ２５を循環する冷却水を用いる温水ヒータ２９と、図９に示すように、発電機２１の発電電力を用いる電気ヒータ３３と、を採用することができる。また、冷凍機油を加熱する対象としては、図５〜図９に示すように、圧縮機１４の油溜り１６に対応する部分とすることができるし、図１０に示すように、圧縮機１４から吐出された冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータ３４とすることができる。

冷却水をヒータの熱源とする場合には、図５に示すように、冷却水の循環回路２６の往路２６Ａをラジエタ２５の上流で分岐するとともに、循環回路２６の復路２６Ｂに合流させるヒータ用循環回路２８を設ける。そして、このヒータ用循環回路２８の途中に、圧縮機１４の油溜まり１６に対応する部分に温水ヒータ２９を巻き付け、ヒータ用循環回路２８の往路２８Ａ、温水ヒータ２９及び復路２８Ｂの順に温水が循環する回路を設ける。
往路２６Ａから往路２８Ａが分岐する部分には、往路２６Ａと往路２８Ａへの温水の流路方向を切り替える流路切替えバルブ３０を備えている。流路切替えバルブ３０は、三方弁からなり、温水が循環回路２６を通ってラジエタ２５に供給される通常の流路と、ヒータ用循環回路２８を通って温水ヒータ２９に供給される圧縮機加熱運転用の流路と、を選択的に切り替えることができる。この切り替えは、外部の制御装置によって行われる。

以上のように、温水ヒータ２９を用いることにより、空気を介するよりも直接的かつ集中的に圧縮機１４の冷凍機油を加熱できるので、短時間で冷凍機油における冷媒の希釈度を低下させることができる。
温水ヒータ２９は、図５に示すように、圧縮機１４の外周に巻き付ける他に、図６に示すように、圧縮機１４のハウジングの内部に設けることもできる。そうすれば、より直接的に冷凍機油を加熱することができるし、与えた熱が圧縮機１４のハウジングの外部に放熱されにくいため、圧縮機１４に設けるヒータを最小限としながら、短時間で選択的に冷凍機油を加熱し、冷媒の希釈度を下げられる。なお、この圧縮機１４の内部に設けるヒータとしては、後述する電気ヒータ３３を適用することができる。

また、流路方向を切り替える弁は、図７に示すように、圧縮機１４の表面に取り付けたサーモスタットバルブ３１で代替することができる。このサーモスタットバルブ３１は、圧縮機１４の表面が所定温度以下の時に、温水ヒータ２９への流路が開く構成を採る。
サーモスタットバルブ３１を用いれば、外部から指令することなく冷却水の流路の切替えが可能であり、回路構成部品も安価にしながら、所期の目的を達することができる。

また、流路方向を切り替える弁は、図８に示すように、圧縮機１４の表面に取り付けた外均式過熱度膨張弁からなる制水弁３２で代替することができる。この制水弁３２は、圧縮機１４の表面温度が圧縮機１４のハウジング内の圧力飽和温度に対して所定温度差以上高温でない時に、温水ヒータ２９への流路が開く構成を採る。
この制水弁３２を用いる形態によると、気温は低いが冷媒圧力飽和温度は気温よりもさらに低い場合や、気温が高いが冷媒圧力飽和温度も高い場合のように、温度の絶対値が必ずしも希釈率を代表しない場合にも、希釈が解消されるまで必要十分な時間冷却水を送水でき、比較的安価に回路構成できる。
なお、外均式過熱度膨張弁からなる制水弁３２を用いる場合には、図８に示すように、冷媒の圧力を計測する圧力センサＳ_Ｐと、圧縮機１４の温度を計測する温度センサＳ_Ｔを設け、この検知結果に基づいて、制水弁３２の開閉を制御する。

次に、冷凍機油を加熱するヒータとしては、図９に示すように、サブエンジン２３の運転に伴う発電機２１の発電電力を用いた電気ヒータ３３を用いることができる。
図９は、電気ヒータ３３のみを示しているが、図５〜図８に示した温水ヒータ２９を併設することができる。この場合には、サブエンジン２３の暖気運転時に、電気ヒータ３３への電力供給により、サブエンジン２３の発電機２１への発電負荷が上がるため、ヒータ用循環回路２８を循環する冷却水の水温上昇が早くなるので、冷凍機油を迅速に加熱できる。

次に、本実施形態は、圧縮機１４のハウジングに温水ヒータ２９を設けるのではなく、図１０に示すように、オイルセパレータ３４に温水ヒータ２９を設けることもできる。図１０には、オイルセパレータ３４に温水ヒータ２９を設ける例を示したが、オイルセパレータ３４に電気ヒータ３３を用いてもよいし、圧縮機１４に温水ヒータ２９及び電気ヒータ３３の一方又は双方を設けるのに加えて、オイルセパレータ３４に温水ヒータ２９及び電気ヒータ３３の一方又は双方を設けることもできる。

オイルセパレータ３４に温水ヒータ２９を設ければ、オイルセパレータ３４で加熱された冷媒の希釈度の低い冷凍機油が圧縮機１４に戻されることで、冷媒の希釈度の高い冷凍機油と置換することができる。オイルセパレータ３４を加熱対象とすれば、与えた熱が圧縮機１４のハウジング等から放熱されにくいため、設置するヒータを最小限とし、短時間で選択的に冷凍機油を加熱し、冷媒の希釈度を下げることができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図１１〜図１３を参照して説明する。
第三実施形態は、発電機２１及びサブエンジン２３を熱源として、第二実施形態のヒータ用循環回路２８を流れる冷却水をさらに加熱することを要旨としており、第一実施形態の圧縮機加熱運転、特に第二運転に加えて実施することを想定している。

ヒータ用循環回路２８を流れる冷却水を加熱する手段としては、図１１に示すように、発電機２１の発電電力を用いて、ヒータ用循環回路２８の往路２８Ａに設けられる電気ヒータ３５が掲げられる。温水ヒータ２９又は電気ヒータ３３で圧縮機１４を加熱する間に、電気ヒータ３５へ電力を供給することにより、サブエンジン２３が発電機２１を駆動するための発電負荷が上がるため、ヒータ用循環回路２８を循環する冷却水の水温上昇を促進する。これにより、圧縮機１４に設置するヒータ要素を最小限としつつ、冷凍機油に対して投入される熱量は冷却水除熱とエンジン出力負荷の両方を用いることができる。

ヒータ用循環回路２８を流れる冷却水を加熱する手段としては、サブエンジン２３から排出される排気ガスを用いることができる。つまり、図１２に示すように、ヒータ用循環回路２８の往路２８Ａに排ガス−水熱交換器３６を設けるとともに、サブエンジン２３から排ガス-水熱交換器３６まで排気ガスを搬送する排ガス配管３７を設ける。
この形態によると、エンジン排気の排熱を冷却水に回収して圧縮機１４へ搬送し、圧縮機１４の温度上昇に寄与する。したがって、圧縮機１４に設置するヒータを最小限とし、冷却水にエンジン排熱の多くを投入できる。
なお、図１３に示すように、ヒータ用循環回路２８の往路２８Ａに、電気ヒータ３５と排ガス-水熱交換器３６を併設することができる。そうすれば、圧縮機に設置するヒータを最小限とし、投入する熱量は冷却水除熱を最大限として、エンジン出力負荷の両方を用いることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ 陸上輸送用冷凍装置（冷凍装置）
３ 輸送用車両
５ キャビン
６ 保冷庫
８ 収容室
８Ａ 機械室
８Ｂ 熱交換室
８_ＩＮ 流入口
８_ＯＵＴ 流出口
１０ 冷凍システム
１１ 庫外熱交換器
１２ 電子膨張弁
１３ 庫内熱交換器
１４ 圧縮機
１５ 配管
１６ オイルセパレータ
２０ 発電システム
２１ 発電機
２３ サブエンジン
２５ ラジエタ
２６ 循環回路
２６Ａ 往路
２６Ｂ 復路
２７ ファン
２８ ヒータ用循環回路
２８Ａ 往路
２８Ｂ 復路
２９ 温水ヒータ
３０ 流路切替えバルブ
３１ サーモスタットバルブ
３２ 制水弁
３３ 電気ヒータ
３４ オイルセパレータ
３５ 電気ヒータ
３６ 排ガス-水熱交換器
３７ 排ガス配管
Ａｉｒ 空気
Ｓ_Ｐ 圧力センサ
Ｓ_Ｔ 温度センサ

Claims (11)

1. 走行する又は牽引される車両に設けられ、
   保冷庫の内に設けられる庫内熱交換器と、
   保冷庫の外に設けられる庫外熱交換器と、
   冷媒を圧縮し、冷凍機油を溜める油溜まりを有する圧縮機と、
   前記圧縮機の起動が停止している間に、前記圧縮機に熱を与えることのできる発熱要素と、
   内部に外部とは区画される空気流路が設けられ、前記圧縮機と前記発熱要素を前記空気流路に収容する収容室と、を備え、
   前記圧縮機の運転が停止している際に、所定の条件を満たすことにより、前記発熱要素を運転する、
   ことを特徴とする陸上輸送用冷凍装置。
2. 前記発熱要素から生じる熱を温風として前記圧縮機に向けて送風するファンを備え、
   前記発熱要素を運転するが、前記ファンを運転することなく、前記発熱要素から生じる熱を前記収容室に貯める、
   請求項１に記載の陸上輸送用冷凍装置。
3. 前記発熱要素から生じる熱を温風として前記圧縮機に向けて送風するファンを備え、
   前記ファンによる温風が流れる向きを基準にして、前記圧縮機は前記ファン及び前記発熱要素よりも下流に配置され、
   前記発熱要素を運転しながら、前記ファンを運転することにより、前記温風を前記圧縮機に吹き付ける、
   請求項１に記載の陸上輸送用冷凍装置。
4. 前記車両又は前記陸上輸送用冷凍装置が備える電気機器に電気を供給する発電機と、
   前記発電機を駆動するエンジンと、
   前記エンジンを冷却する冷却水が循環されるラジエタと、を備え、
   少なくとも前記エンジン及び前記ラジエタが、前記発熱要素として前記収容室に収容される、
   請求項２又は請求項３に記載の陸上輸送用冷凍装置。
5. 前記ファンは、前記ラジエタに付随して前記ラジエタを通過するように送風可能に設けられており、
   前記ファンを運転することにより、前記ラジエタを通過させた前記温風を前記圧縮機に吹き付ける、
   請求項４に記載の陸上輸送用冷凍装置。
6. 加熱された前記冷却水により前記冷凍機油を加熱する温水ヒータを備える、
   請求項４又は請求項５に記載の陸上輸送用冷凍装置。
7. 前記発電機の発電電力により前記冷凍機油を加熱する電気ヒータを備える、
   請求項４〜請求項５のいずれか一項に記載の陸上輸送用冷凍装置。
8. 前記温水ヒータ及び前記電気ヒータの一方又は双方は、
   前記圧縮機の前記油溜まりに溜まる前記冷凍機油を加熱する、
   請求項6または請求項７に記載の陸上輸送用冷凍装置。
9. 前記温水ヒータ及び前記電気ヒータの一方又は双方は、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒から前記冷凍機油を分離するオイルセパレータに溜まる前記冷凍機油を加熱する、
   請求項6〜請求項８のいずれか一項に記載の陸上輸送用冷凍装置。
10. 前記発電機の発電電力により前記冷凍機油を加熱する電気ヒータを備える、
    請求項４〜請求項９のいずれか一項に記載の陸上輸送用冷凍装置。
11. 前記エンジンからの排気ガスの排熱により、前記冷却水を加熱する排ガス-水熱交換器を備える、
    請求項４〜請求項１０のいずれか一項に記載の陸上輸送用冷凍装置。

Images