JP2022007290A - 輸送用冷凍機械、及び輸送機械 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性がさらに向上した輸送用冷凍機械、及び輸送機械を提供する。
【解決手段】輸送用冷凍機械は、輸送機械に設けられた冷凍室を冷却するための輸送用冷凍機械であって、冷凍室内の空気と第一冷媒とを熱交換させる室内熱交換機と、室内熱交換器に第一冷媒を圧縮して供給する第一圧縮機と、外気と第二冷媒とを熱交換させる室外熱交換器と、室外熱交換器に第二冷媒を圧縮して供給する第二圧縮機と、第一圧縮機から流通する第一冷媒と室外熱交換器から流通する第二冷媒とを熱交換させる中間熱交換器と、を備え、輸送機械の進行方向から見て、第一圧縮機、及び第二圧縮機は、中間熱交換器を挟むように幅方向の両側に配置されている。
【選択図】図３

Description

本開示は、輸送用冷凍機械、及び輸送機械に関する。

冷凍トラックのように、貨物を冷凍装置によって冷却した状態で運搬する輸送機械が広く用いられている。近年、この種の冷凍装置として、カスケードサイクルと呼ばれる形式のものが実用化されている。カスケードサイクルでは、冷凍室内外で異なる冷媒が用いられている。具体的には、カスケードサイクルは、室内熱交換器、膨張弁、及び室内側圧縮機を有する室内側サイクルと、室外熱交換器、膨張弁、及び室外熱交換器を有する室外側サイクルと、中間熱交換器と、を備えている。室内側サイクルと室外側サイクルは、中間熱交換器を通じて互いの冷媒を熱交換させる。一例として、室内側サイクルでは二酸化炭素が冷媒として用いられ、室外側サイクルではプロパンが冷媒として用いられる。

このようなカスケードサイクルを有する冷凍装置を輸送機械に取り付ける際のレイアウトとして、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたコンテナ用冷凍装置は、コンテナの長さ方向における一端側（前方側）の壁面に取り付けられている。より具体的には、壁面の下部に、幅方向の一方側から他方側に向かって順に、２つの圧縮機（室内側圧縮機、及び室外側圧縮機）、中間熱交換器が配列されている。つまり、２つの圧縮機は、幅方向の一方側に偏って配置されている。また、中間熱交換器は、幅方向の他方側に偏って配置されている。

特開２０１３－１０８６４６号公報

しかしながら、上記のようなレイアウトを冷凍トラック（輸送機械）に適用した場合、安全性に影響が及ぶ虞がある。例えば、左側通行の交差点を右折する際、トレーラーの前方側壁面に設けられた冷凍装置が前方に露出する。つまり、中間熱交換器が前方に晒された状態となる。このとき、他の車両が接触すると、中間熱交換器が損傷を受け、冷媒が漏洩してしまう虞がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、安全性がさらに向上した輸送用冷凍機械、及び輸送機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る輸送用冷凍機械は、輸送機械に設けられた冷凍室を冷却するための輸送用冷凍機械であって、前記冷凍室内の空気と第一冷媒とを熱交換させる室内熱交換機と、前記室内熱交換器に前記第一冷媒を圧縮して供給する第一圧縮機と、外気と第二冷媒とを熱交換させる室外熱交換器と、前記室外熱交換器に前記第二冷媒を圧縮して供給する第二圧縮機と、前記前記第一圧縮機から流通する前記第一冷媒と前記室外熱交換器から流通する前記第二冷媒とを熱交換させる中間熱交換器と、を備え、前記輸送機械の進行方向から見て、前記第一圧縮機、及び前記第二圧縮機は、前記中間熱交換器を挟むように幅方向の両側に配置されている。

本開示によれば、安全性がさらに向上した輸送用冷凍機械、及び輸送機械を提供することができる。

本開示の実施形態に係る輸送機械の構成を示す側面図である。 本開示の実施形態に係る輸送用冷凍機械の構成を示す回路図である。 本開示の実施形態に係る輸送用冷凍機械を前方側から見た図である。 本開示の実施形態に係る輸送機械が右折する状態を示す説明図である。

以下、本開示の第一実施形態に係る輸送機械１００、及び輸送用冷凍機械３について、図１から図４を参照して説明する。

（輸送機械の構成）
図１に示すように、輸送機械１００は、トラクター１と、トレーラー２と、を備えている。トラクター１は、キャブ１Ｃと、エンジン１１と、オルタネータ１３と、を有している。キャブ１Ｃは、運転台等の居住スペースを形成する。エンジン１１は、トラクター１自体に推進力を与えるための駆動装置であり、キャブ１Ｃの下部に収容されている。エンジン１１として具体的にはディーゼルエンジンや、ハイブリッドエンジンが用いられる。

エンジン１１の出力軸にはオルタネータ１３が接続されている。オルタネータ１３は、エンジン１１の出力軸の回転に伴ってともに回転することで電力を発生する。オルタネータ１３が発生させた電力は、後述する輸送用冷凍機械３の駆動や、バッテリー４の充電に利用される。また、バッテリー４の電力は、輸送用冷凍機械３の駆動に用いられる。

トレーラー２は、トラクター１によってけん引される車両である。トレーラー２は、冷凍室２１と、輸送用冷凍機械３と、バッテリー４と、を有している。冷凍室２１は、トレーラー２の内部に形成された空間であり、冷蔵・冷凍が必要な貨物を積載する。輸送用冷凍機械３は、この冷凍室２１内の温度を下げるために設けられている。

（輸送用冷凍機械の構成）
次に、図２を参照して、輸送用冷凍機械３の構成について説明する。同図に示すように、輸送用冷凍機械３は、室内側サイクル３１と、室外側サイクル３２と、中間熱交換器７と、を有している。

室内側サイクル３１は、室内側配管Ｐ１と、第一圧縮機５１と、第一膨張弁５２と、室内熱交換器５３と、室内用ファン５４と、を有している。室内側配管Ｐ１は、第一配管Ｐ１１と、第二配管Ｐ１２と、第三配管Ｐ１３と、第四配管Ｐ１４と、を有している。第一配管Ｐ１１は、第一圧縮機５１と中間熱交換器７を接続している。第二配管Ｐ１２は、中間熱交換器７と第一膨張弁５２とを接続している。第三配管Ｐ１３は、第一膨張弁５２と室内熱交換器５３とを接続している。第四配管Ｐ１４は、室内熱交換器５３と第一圧縮機５１とを接続している。これら室内側配管Ｐ１には第一冷媒として二酸化炭素が充填されている。

第一圧縮機５１は、第四配管Ｐ１４側から吸入された低圧の気相冷媒を圧縮して、高温高圧の気相冷媒を生成する。この高温高圧の気相冷媒は、第一配管Ｐ１１を通じてコ中間熱交換器７に流入する。中間熱交換器７は、後述する室外側サイクル３２を流通する第二冷媒と第一冷媒との間で熱交換を行う。これにより、中間熱交換器７では気相冷媒が凝縮し、高圧の液相冷媒が生成される。

高圧の液相冷媒は、第二配管Ｐ１２を通じて第一膨張弁５２に送られる。低温高圧の液相冷媒は、第一膨張弁５２を通過することで圧力が下がり、低温低圧の液相冷媒となる。

第一膨張弁５２を経て低温低圧となった液相冷媒は、第三配管Ｐ１３を通じて室内熱交換器５３に流入する。室内熱交換器５３は、冷凍室２１の内部に設けられている。室内熱交換器５３では、冷凍室２１内の空気と第一冷媒との間で熱交換が行われる。室内用ファン５４は、室内熱交換器５３に冷凍室２１内の空気を送るために設けられている。低温の液相冷媒によって冷凍室２１内の熱が吸収されることで、冷凍室２１内の温度が低くなる方向に変化する。つまり、冷凍室２１内が冷却される。これに伴って、液相冷媒の温度が上昇するとともに、液相から気相に変化し、低圧の気相冷媒となる。

室内熱交換器５３を経て気相となった冷媒は、第四配管Ｐ１４を通じて再び第一圧縮機５１に吸入される。

室外側サイクル３２は、室外側配管Ｐ２と、第二圧縮機６１と、第二膨張弁６２と、室外熱交換器６３と、室外用ファン６４と、を有している。室外側配管Ｐ２は、第一配管Ｐ２１と、第二配管Ｐ２２と、第三配管Ｐ２３と、第四配管Ｐ２４と、を有している。第一配管Ｐ２１は、第二圧縮機６１と室外熱交換器６３を接続している。第二配管Ｐ２２は、室外熱交換器６３と第二膨張弁６２とを接続している。第三配管Ｐ２３は、第二膨張弁５２と中間熱交換器７とを接続している。第四配管Ｐ２４は、中間熱交換器７と第二圧縮機６１とを接続している。一例として、これら室外側配管Ｐ２には第二冷媒としてプロパンが充填されている。

第二圧縮機６１は、第四配管Ｐ２４側から吸入された低圧の気相冷媒を圧縮して、高温高圧の気相冷媒を生成する。この高温高圧の気相冷媒は、第一配管Ｐ２１を通じて室外熱交換器６３に流入する。室外熱交換器６３は、上述の冷凍室２１の外部に設けられている。室外熱交換器６３は、外部の空気と第二冷媒との間で熱交換を行う。室外用ファン６４は、室外熱交換器６３に向かって外部の空気を送るために設けられている。これにより、室外熱交換器６３では気相冷媒が凝縮し、高圧の液相冷媒が生成される。

高圧の液相冷媒は、第二配管Ｐ２２を通じて第二膨張弁６２に送られる。低温高圧の液相冷媒は、第二膨張弁６２を通過することで圧力が下がり、低温低圧の液相冷媒となる。

第二膨張弁６２を経て低温低圧となった液相冷媒は、第三配管Ｐ２３を通じて中間熱交換器７に流入する。中間熱交換器７は、上述の室内側サイクル３１を流通する第一冷媒と第二冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、室内側サイクル３１の第一配管Ｐ１１を流通する高温高圧の気相冷媒（第一冷媒）と、室外側サイクル３２の第三配管Ｐ２３を流通する低温低圧の液相冷媒（第二冷媒）との間で熱交換が行われる。これに伴って、室外側サイクル３２では、第三配管Ｐ２３を流通する液相冷媒の温度が上昇するとともに、液相から気相に変化する。

中間熱交換器７を経て気相となった冷媒は、第四配管Ｐ２４を通じて再び第二圧縮機６１に吸入される。このようなサイクルが連続的に行われることで、冷凍室２１の温度が所望の値に調節される。

（輸送用冷凍機械の配置）
続いて、図３を参照して、上述した輸送用冷凍機械３の各装置の配置について説明する。図３は、トレーラー２を前方側から見た図である。同図に示すように、輸送用冷凍機械３は、トレーラー２の前面２Ａ上に配列されている。前面２Ａの下部中央には、中間熱交換器７が配置されている。より具体的には、中間熱交換器７は、前面２Ａにおける幅方向の中心線Ａｘを含む領域に配置されている。中間熱交換器７の幅方向一方側には、第一圧縮機５１が配置されている。中間熱交換器７の幅方向他方側には、第二圧縮機６１が配置されている。つまり、輸送機械１００が左側通行の道路で利用される場合、第一圧縮機５１は助手席側（進行方向左側）に配置されている。また、第二圧縮機６１は運転席側（進行方向右側）に配置されている。このように、中間熱交換器７は、幅方向の両側から第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１によって挟まれている。

第一圧縮機５１の幅方向一方側、及び第二圧縮機６１の幅方向他方側には、それぞれ電装品ボックス８が配置されている。つまり、第一圧縮機５１、中間熱交換器７、及び第二圧縮機６１は、幅方向の両側から一対の電装品ボックス８によって挟まれている。電装品ボックス８は、第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１を駆動するための機器（例えばインバータ等）を収容している。これにより、輸送機械１００の進行方向から見た場合、中間熱交換器７（中心線Ａｘ）を対称軸として、第一圧縮機５１及び一方側の電装品ボックス８と、第二圧縮機６１及び他方側の電装品ボックス８とが線対称に配置されている。第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１として具体的にはロータリー圧縮機やスクロール圧縮機が用いられ、その寸法体格・重量は互いに同等である。また、一対の電装品ボックス８も互いに同等の寸法体格・重量となるように分配されている。

中間熱交換器７の上方には、複数の室内用ファン５４が配置されている。室内用ファン５４は、上述の中心線Ａｘに沿って配列されている。なお、図３の例では、２つの室内用ファン５４が上下方向に配列されている例を示している。室内用ファン５４の個数は２つに限定されず、１つや３つ以上であってもよい。また、図示は省略するが、室内用ファン５４の後方には、室内熱交換器５３が配置されている。

これら室内用ファン５４の幅方向一方側には、室外熱交換器６３が設けられている。また、室内用ファン５４の幅方向他方側には、配管ボックス９が配置されている。配管ボックス９は、上述の第一膨張弁５２、第二膨張弁６２や、室内側配管Ｐ１、及び室外側配管Ｐ２の少なくとも一部が収容されている。

（作用効果）
ここで、中間熱交換器７は、多数の伝熱管やフィンを有するため、構造的な強度が他の部材に比べて低い。また、中間熱交換器７には、二種類の冷媒（第一冷媒、及び第二冷媒）が流通している。このため、例えば中間熱交換器７に外力が及んで損傷した場合、二種類の冷媒が同時に漏洩してしまう虞がある。特に、第二冷媒として上述のプロパン（可燃性冷媒）を用いた場合、安全性に影響が及んでしまう。

しかしながら、上記の構成によれば、中間熱交換器７は、第一圧縮機５１と第二圧縮機６１とによって幅方向の両側から挟まれている。言い換えると、中間熱交換器７は、幅方向に露出していない。これにより、たとえ輸送用冷凍機械３に他の物体が衝突・接触した場合であっても、中間熱交換器７は第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１によって幅方向から保護されることとなる。したがって、中間熱交換器７に外力が直接的に及ぶ可能性を低減することができる。その結果、輸送用冷凍機械３の安全性を高め、より安定的に運用することが可能となる。

さらに、上記構成によれば、一対の電装品ボックス８によって、第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１が幅方向の両側から挟まれている。したがって、幅方向から他の物体が衝突・接触した場合であっても、当該電装品ボックス８によって第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１が保護される。さらに、これら第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１の間に配置されている中間熱交換器７が外力に晒される可能性をより一層低減することができる。

加えて、上記構成によれば、重量物である第一圧縮機５１、第二圧縮機６１、及び中間熱交換器７が、室内用ファン５４の下方に配置されている。このため、これら機器を実装したりメンテナンスしたりするに際して、重量物を上方に持ち上げるための作業が軽減され、安全性やメンテナンス性をより一層高めることができる。

さらに加えて、上記構成によれば、進行方向から見て、中間熱交換器７が前面２Ａの中央部に配置されている。また、この中間熱交換器７の幅方向両側には、第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１が配置されている。これにより、幅方向における重心が中央部に位置することとなるため、重量のバランスを最適化することができる。その結果、輸送機械１００をより安定的に走行させることが可能となる。

さらに、上記の構成では、第二圧縮機６１が運転席側に配置されている。ここで、例えば、左側通行の交差点を右折する際には、図４に示すように、トレーラー２はトラクター１に対して旋回した状態で進行するため、トレーラー２の左前方の部分が対向車線側に露出する。上記の構成とは異なり、運転席Ｄとは反対側の進行方向左側に第二圧縮機６１が配置されている場合を考える。第二冷媒としてプロパン等の可燃性物質を用いた場合、第二圧縮機６１が対向車線側に露出することから、安全性が阻害される虞がある。しかしながら、上記の構成によれば、第二圧縮機６１が進行方向右側（運転席Ｄ側）に配置されていることから、右折する際にも当該第二圧縮機６１が対向車線側に露出することがない。その結果、対向車９０との衝突や接触によって第二冷媒の漏洩を生じる可能性が低減され、輸送機械１００の安全性をより一層高めることができる。

以上、本開示の実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、左側通行の道路を例に、第二圧縮機６１が進行方向右側に設けられている構成について説明した。しかしながら、右側通行の道路に輸送機械１００を適用する場合には、第二圧縮機６１が進行方向左側（運転席側）に設けられ、第一圧縮機５１が進行方向右側（助手席側）に設けられる構成とすることが望ましい。

＜付記＞
各実施形態に記載の輸送用冷凍機械３、及び輸送機械１００は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る輸送用冷凍機械３は、輸送機械１００に設けられた冷凍室２１を冷却するための輸送用冷凍機械３であって、前記冷凍室２１内の空気と第一冷媒とを熱交換させる室内熱交換機５３と、前記室内熱交換器５３に前記第一冷媒を圧縮して供給する第一圧縮機５１と、外気と第二冷媒とを熱交換させる室外熱交換器６３と、前記室外熱交換器６３に前記第二冷媒を圧縮して供給する第二圧縮機６１と、前記前記第一圧縮機５１から流通する前記第一冷媒と前記室外熱交換器６３から流通する前記第二冷媒とを熱交換させる中間熱交換器７と、を備え、前記輸送機械１００の進行方向から見て、前記第一圧縮機５１、及び前記第二圧縮機６１は、前記中間熱交換器７を挟むように幅方向の両側に配置されている。

ここで、中間熱交換器７は、多数の伝熱管やフィンを有するため、構造的な強度が他の部材に比べて低い。また、中間熱交換器７には、二種類の冷媒（第一冷媒、及び第二冷媒）が流通している。このため、例えば中間熱交換器７に外力が及んで損傷した場合、二種類の冷媒が同時に漏洩してしまう虞がある。しかしながら、上記の構成によれば、中間熱交換器７は、第一圧縮機５１と第二圧縮機６１とによって幅方向の両側から挟まれている。言い換えると、中間熱交換器７は、幅方向に露出していない。これにより、たとえ輸送用冷凍機械３に他の物体が衝突・接触した場合であっても、中間熱交換器７は第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１によって幅方向から保護されることとなる。したがって、中間熱交換器７に外力が直接的に及ぶ可能性を低減することができる。

（２）第２の態様に係る輸送用冷凍機械３は、前記第一圧縮機５１、及び前記第二圧縮機６１を駆動するための機器を収容する電装品ボックス８をさらに備え、前記電装品ボックス８は、前記第一圧縮機５１、及び前記第二圧縮機６１を挟むように幅方向の両側に一対配置されている。

上記構成によれば、一対の電装品ボックス８によって、第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１が幅方向の両側から挟まれている。したがって、幅方向から他の物体が衝突・接触した場合であっても、当該電装品ボックス８によって第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１が保護される。さらに、これら第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１の間に配置されている中間熱交換器７が外力に晒される可能性をより一層低減することができる。

（３）第３の態様に係る輸送用冷凍機械３は、前記室内熱交換器５３に送風する室内用ファン５４をさらに備え、前記第一圧縮機５１、前記第二圧縮６１、及び前記中間熱交換器７は、前記室内用ファンの下方に配置されている。

上記構成によれば、重量物である第一圧縮機５１、第二圧縮機６１、及び中間熱交換器７が、室内用ファン５４の下方に配置されている。このため、これら機器を実装したりメンテナンスしたりするに際して、重量物を上方に持ち上げるための作業が軽減され、安全性やメンテナンス性をより一層高めることができる。

（４）第４の態様に係る輸送用冷凍機械３では、前記中間熱交換器７は、前記輸送機械１００の進行方向から見て、該輸送機械１００の中央部に配置されている。

上記構成によれば、進行方向から見て、中間熱交換器７が中央部に配置されている。また、この中間熱交換器７の幅方向両側には、第一圧縮機５１、及び第二圧縮機６１が配置されている。これにより、幅方向における重心が中央部に位置することとなるため、重量のバランスを最適化することができる。その結果、輸送機械１００をより安定的に走行させることが可能となる。

（５）第５の態様に係る輸送機械１００は、幅方向のいずれか一方側に配置された運転席を有するトラクター１と、輸送用冷凍機械３、及び前記冷凍室２１を有するトレーラー２と、を備え、前記第二圧縮機６１は、幅方向における前記運転席Ｄ側に配置されている。

例えば、左側通行の交差点を右折する際には、トレーラー２はトラクター１に対して旋回した状態で進行するため、トレーラー２の左前方の部分が対向車線側に露出する。ここで、上記の構成とは異なり、運転席Ｄとは反対側の進行方向左側に第二圧縮機６１が配置されている場合を考える。この場合、第二冷媒としてプロパン等の可燃性物質を用いた場合、第二圧縮機６１が対向車線側に露出することから、安全性が阻害される虞がある。しかしながら、上記の構成によれば、第二圧縮機６１が進行方向右側（運転席Ｄ側）に配置されていることから、右折する際にも当該第二圧縮機６１が対向車線側に露出することがない。その結果、輸送機械１００の安全性をより一層高めることができる。

１００ 輸送機械
１ トラクター
１Ｃ キャブ
２ トレーラー
２Ａ 前面
３ 輸送用冷凍機械
４ バッテリー
７ 中間熱交換器
８ 電装品ボックス
９ 配管ボックス
１１ エンジン
１３ オルタネータ
２１ 冷凍室
３１ 室内側サイクル
３２ 室外側サイクル
５１ 第一圧縮機
５２ 第一膨張弁
５３ 室内熱交換器
５４ 室内用ファン
６１ 第二圧縮機
６２ 第二膨張弁
６３ 室外熱交換器
６４ 室外用ファン
９０ 対向車
Ｄ 運転席
Ｐ１ 室内側配管
Ｐ２ 室外側配管
Ｐ１１，Ｐ２１ 第一配管
Ｐ１２，Ｐ２２ 第二配管
Ｐ１３，Ｐ２３ 第三配管
Ｐ１４，Ｐ２４ 第四配管
Ａｘ 中心線

Claims (5)

1. 輸送機械に設けられた冷凍室を冷却するための輸送用冷凍機械であって、
   前記冷凍室内の空気と第一冷媒とを熱交換させる室内熱交換機と、
   前記室内熱交換器に前記第一冷媒を圧縮して供給する第一圧縮機と、
   外気と第二冷媒とを熱交換させる室外熱交換器と、
   前記室外熱交換器に前記第二冷媒を圧縮して供給する第二圧縮機と、
   前記前記第一圧縮機から流通する前記第一冷媒と前記室外熱交換器から流通する前記第二冷媒とを熱交換させる中間熱交換器と、
   を備え、
   前記輸送機械の進行方向から見て、前記第一圧縮機、及び前記第二圧縮機は、前記中間熱交換器を挟むように幅方向の両側に配置されている輸送用冷凍機械。
2. 前記第一圧縮機、及び前記第二圧縮機を駆動するための機器を収容する電装品ボックスをさらに備え、
   前記電装品ボックスは、前記第一圧縮機、及び前記第二圧縮機を挟むように幅方向の両側に一対配置されている請求項１に記載の輸送用冷凍機械。
3. 前記室内熱交換器に送風する室内用ファンをさらに備え、
   前記第一圧縮機、前記第二圧縮機、及び前記中間熱交換器は、前記室内用ファンの下方に配置されている請求項１又は２に記載の輸送用冷凍機械。
4. 前記中間熱交換器は、前記輸送機械の進行方向から見て、該輸送機械の中央部に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の輸送用冷凍機械。
5. 幅方向のいずれか一方側に配置された運転席を有するトラクターと、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の輸送用冷凍機械、及び前記冷凍室を有するトレーラーと、
   を備え、
   前記第二圧縮機は、幅方向における前記運転席側に配置されている輸送機械。

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