JP2016535239A - 冷凍車両の冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍車両の冷凍システムを提供すること。【解決手段】圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁冷媒流路ラインなどを含む冷凍車両用冷却装置において、車両エンジンの発電機によって蓄電されるバッテリー、前記バッテリーによって電源を供給されて駆動する圧縮機、エンジンルームと隔離して設置される。【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍車両の冷凍システムに関するもので、具体的には無始動時でも冷凍サイクルを駆動させることができ、エンジンの初期始動負荷を減少させて燃費が節減され、冷凍効率を高めながらも設置構造を単純化する一方、組立設置の利便性を向上させることができるようにした冷凍車両の冷凍システムに関するものである。

冷凍車両は、食物などを新鮮に保管または輸送するために凝固点以下の低温を維持する設備を備えた貨物車で、通常の貨物車荷台に保管用ボックスを搭載し、ボックス内部を冷凍可能に製作した車両である。冷蔵車両の場合でも、保管温度の差があるだけで同一の構造を有しているため、本発明の以下の説明では、これをすべて冷凍車両と表記して技術を説明する。

公知の冷凍サイクルは、冷媒を高温高圧で圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮器を通過した冷媒を膨脹させる膨張弁、膨張弁を通過した冷媒を常温の空気と熱交換させて周りの潜熱を奪って蒸発させる蒸発器で構成される。

特許文献１（車両用冷凍サイクル装置及び制御システム）には、通常の冷凍サイクル構成が紹介されている。すなわち、車両のエンジンと冷凍車両の圧縮機を、ベルトなどを利用して機械的に連結作動させることにより、凝縮器、膨張弁、蒸発器などからなる公知の冷凍サイクルが作動する技術が提示されている。これは、車両自体のエンジンを使用するメインエンジンタイプ冷凍方式であり、通常は短距離輸送用冷凍車に採用される。

前記構造の冷凍車両はエンジンが稼動すると、それに連結された圧縮機が作動する構造であるため、エンジンの始動負荷が大きくなってエンジンに無理が加わり、燃料消費が多い。また、エンジンの作動が停止した場合、圧縮機の作動も停止し、冷凍サイクルが作動しない。すなわち、積載物の上げ下ろし時または停車時にエンジンを停止させた場合、冷凍とならない。また、車両エンジンルームに設置された圧縮機から冷凍用荷台まで冷媒流路ラインを連結する必要があるため、全体的な冷凍サイクル構造が大きくなり、その結果、冷凍効率が低下し、さらに、冷媒流路ラインを駆動させるための電気的負荷が増加する問題がある。

他の先行技術として、特許文献２（冷凍車両用冷却装置）には、車両自体のエンジンとは別にディーゼルエンジンを具備し、前記ディーゼルエンジンを介してブラシレスＤＣ発電機を駆動してバッテリーに充電した後、バッテリーの電力で圧縮機を駆動する方式が開示されているが、これは別途のエンジンを介して冷凍サイクルを駆動させるサブエンジンタイプの冷凍方式である。したがって、車両のエンジンが停止している場合でも、別途のエンジンで冷凍サイクルを駆動することができ、積載物上げ下ろし時または停車時に車両自体のエンジンが停止しても、所定時間冷凍サイクルが駆動される方式である。

しかし、上記の技術は、車両自体のエンジンとは別途にディーゼルエンジンを追加で具備して稼働させなければならない。したがって、燃費節減の効果が微々たるもので、装置構造自体が複雑になって製作コストが上昇し、点検及び部品交換作業が容易ではない。さらに、フレーム内部にエンジンルームを具備してそれに追加された別途のエンジンを収容し、次いで、別途のバッテリー、圧縮機、凝縮器などが共に配置される構造であるため、車両活用スペースが制限され、エンジン熱が圧縮機と凝縮器に転嫁されて冷凍効率を低下させて、エンジン駆動時に発生する振動が圧縮機と凝縮器に持続的に伝達されるため、冷凍サイクルの構成の耐久性が低下する問題がある。

また、別の先行技術として特許文献３（車両用エアコンシステム）には、エアコンシステムの圧縮機をエンジンではなくモータを利用して駆動する技術が開示されており、具現構成として、エンジン、発電機、主及び補助バッテリー、ブラシレスＤＣモータ、圧縮機の構成が提示されている。上記の技術は、圧縮機をモータによって駆動するという点に特色があるが、上記に提示されたすべての構成が一つのエンジンルーム内部に設置されるため、上記技術の活用分野は車両用エアコンに限定され、別途の荷台に冷媒を循環させる必要がある冷凍車両には適用できないものである。

また、上記の技術は、車両のエンジンルーム内部にエンジンと、バッテリー、ブラシレスＤＣモータ、圧縮機、凝縮器などが一緒に配置される構造である。したがって、エンジン熱が圧縮機と凝縮器に転嫁されて冷房効率を低下させて、エンジン駆動時に発生する震動が圧縮機と凝縮器に継続的に伝達されるため、冷房サイクル構成の耐久性が低下する問題がある。

無始動の場合でも、エアコンを稼働させることができる先行技術の中で特許文献４（車両用ハイブリッド無始動エアコンシステム）は、車両用バッテリーを電源として駆動される圧縮機、凝縮器、蒸発器等を利用して無始動状態でもエアコンを駆動する技術で、燃料消耗量を減少させて環境汚染を低減することを目的とする技術である。また、特許文献５（車両用無始動エアコン）は、無始動の場合でもエアコンを稼動できるように車両用バッテリーを電源として作動する第１、２圧縮機の構成と、凝縮器、蒸発器等の構成が開示されている。

しかし、上記の無始動エアコン技術は、バッテリーを電源として駆動する圧縮機を提示している技術であるが、そこで提示されたすべての構成が一つのエンジンルーム内部に設置されるため、上記の技術の活用分野は車両用エアコンに限定され、別途の荷台に冷媒を循環させる必要がある冷凍車には適用することができないものであり、車両のエンジンルーム内部にエンジンと、バッテリー、圧縮機、凝縮器などが一緒に配置される構造であるため、エンジン熱が圧縮機と凝縮器に転嫁されて冷房効率を低下させて、エンジン駆動時に発生する震動が圧縮機と凝縮器に継続的に伝達されるため、冷房サイクル構成の耐久性が低下する問題がある。

特許第８２０２８１号 特許第１１４７３９３号 特許第１２３６３３３号 特開第２０１３−８２４８８号 特許第１２５１２０６号

本発明は、無始動時でも冷凍サイクルを駆動させることができ、エンジンの初期始動負荷を減少させて燃費が節減される冷凍システムを提供することに目的がある。

また、冷凍サイクルの冷媒流路ラインをエンジン熱から完全に遮断して冷凍効率を高め、稼動中の冷媒漏えいまたは部品の結合状態緩みや冷凍サイクルの耐久性低下の問題を防ぐことに目的がある。

また、冷凍サイクルの冷媒流路ラインを短縮して冷凍効率を向上させる一方、冷媒循環のための電気的負荷を減少させることに目的がある。

また、圧縮機の発生熱による冷凍効率の低下を防止しながらも、冷凍サイクルの設置構造を単純化し、製作及び組立設置の利便性を向上させようとすることにまた別の目的がある。

本発明の冷凍車両用冷却装置は、圧縮機（２）、凝縮器（３）、蒸発器、膨張弁冷媒流路ラインなどを含む冷凍車両用冷却装置において、車両エンジンの発電機によって蓄電されるバッテリー（１）、前記バッテリー（１）によって電源を供給されて駆動する圧縮機（２）、エンジンルームと隔離して設置される凝縮器収容ボックス（４）、前記凝縮器収容ボックス（４）内に圧縮機（２）と凝縮器（３）が一緒に設置されることを特徴とする。

また、前記圧縮機（２）は、ブラシレスＤＣ圧縮機であることを特徴とする。

前記凝縮器収容ボックス（４）は、隔壁（４１）を挟んで一側空間部に凝縮器（３）が設置され、他の一側空間部に圧縮機（２）が設置されることを特徴とし、設置位置は車両荷台外側前面部に取り付けられることを特徴とする。

また、前記凝縮器収容ボックス（４）の他の一側空間部には、コントローラー（５）がさらに含まれて設置されることを特徴とする。

本発明は、圧縮機がバッテリーの直流電源によって駆動されるため、エンジンが停止してもバッテリーの蓄電電力によって所定時間冷凍サイクルを駆動させることができ、ベルトなどの機械的な連結構造が必要なく、エンジンの初期始動時の始動負荷が過度に消耗する問題が防がれ、エンジンに負担をかけずに燃費が節減される効果がある。

また、本発明の圧縮機はエンジンルームから隔離されて設置されることで、圧縮機から連結されて出る冷媒流路ラインは、エンジン熱から完全に遮断されて冷凍効率を高める効果があり、エンジン駆動時に発生する振動が冷媒流路ライン、圧縮機、凝縮器に伝達されないため、冷媒漏えいまたは部品の結合状態緩みや冷凍サイクルの耐久性低下の問題を防ぐ効果がある。

また、圧縮機がボックス内に凝縮器と一緒に設置されるため、従来のエンジンルーム内に圧縮機が設置された冷凍構造とは異なり、圧縮機と凝縮器間の冷媒流路ラインが著しく短縮されて冷凍効率が向上し、冷媒を循環させるための電気的負荷も減少する節電効果がある。また、一つのボックスに圧縮機と凝縮器を同時に設置して単品として製作することができるため、冷凍サイクルの各構成間の結合構造が単純化する一方、製作及び組立設置の利便性が大きく向上する効果がある。

また、高温の熱を発生する圧縮機が凝縮器収容ボックス内で凝縮器とは隔壁を挟んで設置されるため、圧縮機の熱発生による冷凍効率低下を防ぐことができ、凝縮器収容ボックスを車両荷台外側前面部に取り付けた場合、車両進行時に凝縮器収容ボックスで外部の冷たい空気が正面に流入されるようにでき、冷凍効率がさらに向上する。

本発明の凝縮器収容ボックスが車両に設置された状態説明図 本発明の凝縮器収容ボックス一部を切開した内部斜視図 本発明の凝縮器収容ボックス内部平面図

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明すると、次のとおりである。また、本発明を説明するにあたって、関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にする可能性があると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

本発明の冷凍車両用冷却装置は、圧縮機（２）、凝縮器（３）、蒸発器、膨張弁冷媒流路ラインなどを含む冷凍車両用冷却装置において、車両エンジンの発電機によって蓄電されるバッテリー（１）、前記バッテリー（１）によって電源を供給されて駆動する圧縮機（２）、エンジンルームと隔離して設置される凝縮器収容ボックス（４）、前記凝縮器収容ボックス（４）内に圧縮機（２）と凝縮器（３）が一緒に設置されることを特徴とする。

本発明の冷凍車両に適用される冷却装置は、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁冷媒流路ラインなどを含む通常の冷凍サイクル構成を有している。すなわち、冷媒を高温高圧で圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮器を通過した冷媒を膨脹させる膨張弁、膨張弁を通過した冷媒を常温の空気と熱交換させて周りの潜熱を奪って蒸発させる蒸発器で構成されている。

本発明は、圧縮機と凝縮器の構成及び設置構造に特徴がある発明であり、凝縮器を経て冷媒が流れる膨張弁、蒸発器などの構成については通常の構成が適用される関係から、これに対する具体的な説明は省略する。

先に従来技術部分で説明したとおり、冷凍車両のメインエンジンタイプ冷凍方式は、車両自体のエンジンにベルトなどを利用して圧縮機と機械的に連結作動させる技術で、通常の短距離輸送用冷凍車に採用されており、車両エンジンが停止すると冷凍作動も停止するため、作業者が車両エンジンを停止させて上げ下ろし作業をするのに限界があり、最近はアイドリングストップの規定により所定時間（ディーゼルエンジンの場合は５分）以上アイドリングすると、過料が科される傾向にある。

本発明の圧縮機（２）は、車両内に具備されたバッテリー（１）から電源を供給されて駆動し、前記バッテリー（１）はエンジンルームに設置された発電機によって蓄電される。

前記圧縮機（２）は、バッテリー（１）の直流電源によって駆動するため、エンジンが停止してもバッテリー（１）の蓄電電力によって所定時間冷凍サイクルを駆動させることができる。したがって、本発明はエンジン無始動時でも所定時間冷凍サイクルを稼働させることができる効果があり、時間制御は後述するコントローラー（５）によって制御される。

また、前記圧縮機（２）は、バッテリー（１）の直流電源によって駆動されるため、ベルトなどの機械的連結構造が必要なく、エンジンの初期始動時の始動負荷が過度に消耗する問題が防げ、エンジンに負担をかけずに燃費が節減される効果がある。

本発明の前記圧縮機（２）は、ブラシレスＤＣ圧縮機である。前記ブラシレスＤＣ圧縮機は、ブラシレスＤＣモータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔモータ）と圧縮機が一体として形成され、バッテリーの電源によってモータが駆動しながら冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、これに使用される前記ブラシレスＤＣモータはコイルが巻かれた固定子と永久磁石が装着された回転子からなる公知のモータである。

一方、本発明の圧縮機（２）は、エンジンルームから隔離されて設置される。このため、本発明では圧縮機（２）が設置される凝縮器収容ボックス（４）をエンジンルーム外部に別途に形成する。したがって、前記圧縮機（２）から連結されて出る冷媒流路ラインは、エンジン熱から完全に遮断されるため、冷凍効率低下の問題を防止する効果がある。これは先に従来技術で説明した、車両自体のエンジンとは別にディーゼルエンジンを具備して冷凍サイクルを駆動するサブエンジンタイプの特許文献２とは明らかに差別される構造である。上記の従来技術は、別途のエンジンで発生する熱が冷媒流路ライン及び圧縮機、凝縮器に転嫁されて冷凍効率を低下させて、エンジン駆動時に発生する震動が冷媒流路ライン、圧縮機、凝縮器に継続的に伝達されるため、冷媒漏えい発生または各部品の結合状態緩み及び冷凍サイクルの耐久性低下の問題が発生する。

前記凝縮器収容ボックス（４）内には、圧縮機（２）と凝縮器（３）が一緒に設置される一方、前記凝縮器収容ボックス（４）内にはエンジンが存在しない。また、前記圧縮機（２）は、バッテリー（１）によって駆動される。したがって、エンジン稼動に伴うエンジン熱と振動が圧縮機（２）、凝縮器（３）に伝達される余地がまったくない。また、圧縮機（２）がボックス内で凝縮器（３）と一緒に設置されるため、従来のエンジンルーム内に圧縮機（２）が設置された冷凍構造とは異なり、圧縮機（２）と凝縮器（３）間の冷媒流路ラインが大幅に短縮されて冷凍効率が向上され、冷媒を循環させるための電気的負荷も減少する節電効果がある。

また、前記圧縮機（２）と凝縮器（３）は、凝縮器収容ボックス（４）内で隔壁（４１）を挟んで両側空間部にそれぞれ設置されており、図２、３に図示したとおり、前記隔壁（４１）は前記凝縮器収容ボックス（４）を左右に隔離する構造となっている。上記のような構造の凝縮器収容ボックス（４）は、隔壁（４１）を挟んで一側空間部に凝縮器（３）が設置され、別の一側空間部に圧縮機（２）が設置される。圧縮機（２）は冷媒を吸入して圧縮する構成であるため、高温の熱が発生する。したがって、前記の熱が凝縮器（３）に影響を及ぼさないように、隔壁（４１）を置いて冷凍効率低下を防止するものであり、凝縮器（３）上部には通常のファンが設置されている。

また、前記凝縮器収容ボックス（４）は、図１のとおり、車両荷台外側前面部に取り付けられるのが好ましい。冷凍車両の荷台は、通常運転室より上側に突出する構造を有しているため、車両進行時に凝縮器収容ボックス（４）の前面通気部を介して外部の冷たい空気が正面に流入されるように荷台外側の前面部に設置するのがよい。

また、前記凝縮器収容ボックス（４）の別の一側空間部には、コントローラー（５）がさらに含まれて設置される。前記コントローラー（５）は、運転室内部の操作部及びディスプレイ部と連結されている構成で、冷凍サイクルの作動を制御してバッテリー（１）の残量を検出し、無始動時の冷凍持続可能時間の表示や、警報音を発する構成などが内蔵されている。

上記のような構成からなる本発明は、圧縮機（２）がバッテリー（１）の直流電源によって駆動されるため、エンジンが停止してもバッテリー（１）の蓄電電力によって所定時間冷凍サイクルを駆動させることができ、ベルトなどの機械的連結構造が必要なく、エンジンの初期始動時の始動負荷が過度に消耗する問題が防がれ、エンジンに負担をかけずに燃費が節減される効果がある。

また、本発明の圧縮機（２）はエンジンルームから隔離されて設置されるため、圧縮機（２）から連結されて出る冷媒流路ラインはエンジン熱から完全に遮断されて冷凍効率が向上する効果があり、エンジン駆動時に発生する振動が冷媒流路ライン、圧縮機（２）、凝縮器（３）に伝達されないため、冷媒漏えいまたは部品の結合状態緩みや冷凍サイクルの耐久性低下問題が発生しない。

また、圧縮機（２）がボックス内で凝縮器（３）と一緒に設置されるため、従来のエンジンルーム内に圧縮機が設置された冷凍構造とは異なり、圧縮機（２）と凝縮器（３）の間の冷媒流路ラインが大幅に短縮されて冷凍効率が向上され、冷媒を循環させるための電気的負荷も減少する節電効果がある。また、一つのボックスに圧縮機（２）と凝縮器（３）を同時に設置して単品として製作することができるため、冷凍サイクルの各構成間結合構造が単純化される一方、製作及び組立設置の利便性が大きく向上する効果がある。

また、高温の熱を発生する圧縮機（２）が凝縮器収容ボックス（４）内で凝縮器（３）とは隔壁（４１）を挟んで設置されるため、冷凍効率低下を防ぐことができ、凝縮器収容ボックス（４）が車両荷台外側前面部に取り付けられる場合、車両進行時に凝縮器収容ボックス（４）で外部の冷たい空気が正面に流入されるようにでき、冷凍効率がさらに向上する効果がある。

以上、本発明は上記実施例を参考にして説明したが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形実施が可能である。

Claims (2)

1. 圧縮機（２）、凝縮器（３）、蒸発器、膨張弁冷媒流路ラインなどを含む冷凍車両用冷却装置において、車両エンジンの発電機によって蓄電されるバッテリー（１）、前記バッテリー（１）によって電源を供給されて駆動し、ブラシレスＤＣモータと圧縮機が一体に形成されたブラシレスＤＣ圧縮機（２）、エンジンルームと隔離して設置される凝縮器収容ボックス（４）、前記凝縮器収容ボックス（４）内に圧縮機（２）と凝縮器（３）が一緒に設置され、前記凝縮器収容ボックス（４）は前面に通気部を具備する一方、内部には隔壁（４１）を具備して左右空間を隔離し、前記凝縮器収容ボックス（４）内で隔壁（４１）を挟んで一側空間部に凝縮器（３）が設置され、別の一側空間部には圧縮機（２）とコントローラー（５）が一緒に設置される
   ことを特徴とする冷凍車両用冷却装置。
2. 前記凝縮器収容ボックス（４）は車両荷台外側前面部に取り付けられる
   請求項１に記載の冷凍車両用冷却装置。
   
   

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