JP2023022889A - 冷媒回収装置及びこれを備えた輸送用冷凍車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】漏洩した冷媒を収納庫から効果的に回収することができる冷媒回収装置及びこれを備えた輸送用冷凍車両を提供する。【解決手段】輸送用冷凍機ユニットを備えた輸送用冷凍車両の収納庫内に存在する冷媒を含む流体を搬送する第一配管21と、第一配管21から導かれた流体を圧縮する圧縮機23と、圧縮機23から導かれた流体に含まれた冷媒を凝縮する凝縮器24と、凝縮器24から導かれた流体を気液分離する気液分離器25と、を備えている冷媒回収装置20。【選択図】図2

Description

本開示は、冷媒回収装置及びこれを備えた輸送用冷凍車両に関するものである。
従来、食品等を冷凍冷蔵するための倉庫や輸送用のコンテナ等の収納庫には、庫内を冷却するために、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が設けられている。
特許文献1には、漏洩冷媒を回収する回収タンクを有するCA装置が開示されている。具体的には、収納庫の庫内に冷媒が漏洩しているか否かを検知し、冷媒が漏洩している場合に、CA装置に冷媒排出動作を行わせるCAコントローラにより、エアポンプや各制御弁の開閉が制御され、庫内に漏洩した冷媒が庫内空気と共に圧縮された後、庫外へ排出して回収タンクに回収するようにCA装置が構成されている。また、CA装置は、冷媒回路から漏れた冷媒を回収タンクに回収するよう動作することにより、収納庫の庫内に漏洩した冷媒を安全に収納庫の庫内から排出するものである。
特開2020-101342号公報
しかしながら、上述のように、地球温暖化係数(GWP値)の低い微燃性冷媒を適用した輸送用冷凍機において、気密性の高いトラック庫内に冷媒が漏洩した場合、庫内に可燃性空間が形成される。このため、輸送中や荷扱い時に庫内外に着火源がある場合、発火するおそれがある。また、冷媒が庫内に漏洩した場合、荷下ろし時に扉を開放することにより、冷媒が大気に解放されるため、環境に対する影響が低い冷媒であっても、環境に対して温暖化を促進する影響を与えてしまう。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、漏洩した冷媒を収納庫から効果的に回収することができる冷媒回収装置及びこれを備えた輸送用冷凍車両を提供することを目的とする。
本開示の第1態様に係る冷媒回収装置は、輸送用冷凍機ユニットを備えた輸送用冷凍車両の収納庫内に存在する冷媒を含む流体を搬送する第一配管と、前記第一配管から導かれた流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から導かれた流体に含まれた冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から導かれた流体を気液分離する気液分離器と、を備えている。
本開示によれば、収納庫内に漏洩した冷媒を効果的に回収することができる。
本開示の一実施形態に係る輸送用冷凍車両の概略を示した側面図である。 第一実施形態に係る冷媒回収装置の構成を示す図である。 第一実施形態に係る冷媒回収処理の手順の一例を示したフローチャートである。 第一実施形態に係る冷媒回収処理の手順の一例を示したフローチャートである。 第三実施形態に係る輸送用冷凍車両のの概略を示した側面図である。
[輸送用冷凍機ユニットの構成]
図1には、本開示の一実施形態に係る輸送用冷凍車両1の概略構成が示されている。輸送用冷凍車両1は、トラクタ(車両本体)10と、トラクタ10の後方に接続された輸送用冷凍機ユニット11(図1の破線部)とを備えている。また、輸送用冷凍機ユニット11は、収納庫(冷凍コンテナ)12と、エバポレータユニット13と、コンデンシングユニット14と、漏洩検知手段15、冷媒回収装置20とを備える。エバポレータユニット13とコンデンシングユニット14と図示しない冷媒配管で接続することで冷凍サイクルが構成される。
収納庫12は、輸送用車両の荷台に積載され、輸送物の収納するために用いられる密閉可能な容器である。収納庫12には、エバポレータユニット13と漏洩検知手段15が設けられている。収納庫12内の空気は、エバポレータユニット13のエバポレータ(蒸発器)(不図示)と収納庫12内の空気が熱交換されることにより、低温となる。
エバポレータユニット13には、ケース内に、ファン(不図示)、冷媒を絞る膨張弁(不図示)、膨張弁から導かれた冷媒を蒸発させるエバポレータ(蒸発器)などが収容されている。エバポレータは、例えば、内部に冷媒が流通する伝熱管と、伝熱管に取り付けられたフィンを有する熱交換器である。エバポレータで冷媒が蒸発することによって、庫内空気から熱を奪い、庫内空気を冷却する。
コンデンシングユニット14は、輸送用冷凍車両1のシャーシに固定される箱状のケースにより外殻が形成され、ケース内に、ファン(不図示)、冷媒を圧縮する圧縮機(不図示)、圧縮機から送られた高温高圧冷媒を凝縮するコンデンサ(凝縮器)、圧縮機を駆動するモータ(不図示)および/またはエンジン(不図示)などが収容されている。コンデンサは、例えば、内部に冷媒が流通する伝熱管と、伝熱管に取り付けられたフィンを有する熱交換器である。コンデンサで冷媒が凝縮することによって、外気へと排熱する。
エバポレータユニット13およびコンデンシングユニット14を循環する冷媒は、微燃性冷媒である。ここで、微燃性冷媒とは、燃焼性を有する冷媒のうち、弱い燃焼性を示す冷媒を意味する。
微燃性冷媒は、具体的には、HFC(ハイドロフルオロカーボン)による冷媒であるR32や,HFO(ハイドロオロレフィン)による冷媒であるR1234yfやR1234zeなどが挙げられる。なお、微燃性冷媒は、上述の物質に限定されず、国際規格であるISO817においてSubCLASS2Lに分類される冷媒や、米国暖房冷凍空調学会による規格であるASHRAE34においてSubCLASS2Lに分類される冷媒も該当する。
漏洩検知手段15は、収納庫12内に冷媒が漏洩しているか否かを検知する。具体的には、一例として、収納庫12内の冷媒の濃度が予め定められた所定量よりも大きい場合に、漏洩検知手段15は、収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知する。
漏洩検知手段15は、具体的には漏洩センサである。なお、漏洩検知手段15は、冷媒の漏洩検知を行える手段であれば良く、機械式、電気式、光学式のいずれの方式を用いても良い。
[冷媒回収装置の構成]
図2は、本開示の第一実施形態に係る冷媒回収装置20の構成を示す図である。冷媒回収装置20は、第一配管21と、開閉弁22aと、圧縮機23と、凝縮器24と、気液分離器25とを備える。また、冷媒回収装置20は、収納庫12内に冷媒が漏洩した際に、収納庫12内の空気に加えて収納庫12内に存在する冷媒を含む流体を回収する。なお、冷媒回収装置20が設置される位置は、図1に示す位置に限定されず、輸送用冷凍車両1に備え付けることが出来れば適宜変更されても良い。
第一配管21は、一方の開口が輸送用冷凍車両1に積載される収納庫12に接続され、圧縮機23及び凝縮器24を介して、気液分離器25に接続される。また、冷媒回収装置20に回収される収納庫12内に漏洩した冷媒を含む流体は、第一配管21、圧縮機23及び凝縮器24を介して、気液分離器25まで搬送される。
開閉弁22aは、第一配管21上に設けられ、開閉弁22aの開閉を切り替えることにより、第一配管21内に冷媒が搬送されるか否かが切り替わる。
圧縮機23は、第一配管21から導かれた冷媒を含む流体を圧縮し、高温・高圧化する。そして、高温・高圧化した冷媒を含む流体を凝縮器24へと吐出する。なお、圧縮機23は、主にスクロール圧縮機やロータリ圧縮機などが利用されるが、圧縮機23の種類はこれに限定されない。
凝縮器24は、圧縮機23から吐出された冷媒を含む流体を外部空気と熱交換させることにより冷媒を凝縮する。そして、流体に含まれる冷媒を凝縮することにより、冷媒が状態変化し、液冷媒LRが生成される。なお、本実施形態における熱交換の方法は、空冷による熱交換を例とするが、これに限定されない。
気液分離器25は、凝縮器24から搬送された流体を気体と液冷媒LRに分離する。そして、気液分離器25によって分離された気体は、第二配管27を通り開閉弁22bを介して収納庫12内へ搬送される。また、気液分離器25によって分離された液冷媒LRは第三配管28を通り開閉弁22cを介して圧力容器29へ搬送される。なお、気液分離器25は、流体を気体と液冷媒LRに分離できるものであればよく、静置分離方式、蒸留分離方式、遠心分離方式、吸着分離方式等、いずれの方式を用いても良い。
開閉弁22bは、第二配管27上に設けられる。制御部26が開閉弁22bの開閉を切り替えることにより、第二配管27内に気体が搬送されるか否かが切り替わる。
第三配管28は、気液分離器25及び圧力容器29にそれぞれ接続され、気液分離器25によって分離された液冷媒LRは第三配管28を介して圧力容器29へ搬送される。
開閉弁22cは、第三配管28上に設けられる。制御部26が開閉弁22cの開閉を切り替えることにより、第三配管28内に液冷媒LRが搬送されるか否かが切り替わる。
圧力容器29は、第三配管28を介して気液分離器25から搬送される液冷媒LRを貯留する。なお、圧力容器29は、密閉容器に限らず、一定の圧力で液冷媒LRを貯留出来るものであればよい。
制御部26は、冷媒回収装置20の動作を切替えるとともに、漏洩検知手段15,圧縮機23,凝縮器24の動作を制御する。
また、制御部26は、コンピュータシステム(計算機システム)であり、例えば、CPUと、CPUが実行するプログラム等を記憶するためのROM(Read Only Memory)と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するRAM(Random Access Memory)と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)と、ネットワーク等に接続するための通信部とを備えている。なお、大容量記憶装置としては、ソリッドステートドライブ(SSD)を用いることとしてもよい。これら各部は、バスを介して接続されている。
また、制御部26は、キーボードやマウス等からなる入力部や、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部などを備えていてもよい。
なお、CPUが実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ROMに限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。
プログラムの形式でハードディスクドライブ等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
[冷媒回収装置の動作フロー]
次に、制御部26が冷媒回収装置20を制御することによって実行される冷媒回収処理の一例について説明する。図3及び図4は、本実施形態に係る冷媒回収処理の手順の一例を示したフローチャートである。以下の冷媒回収処理は、例えば、漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知したタイミングに合わせて開始される。
まず、収納庫12内に設けられる漏洩検知手段15は、収納庫12内に冷媒が漏洩している否かを検知する(S101)。この結果、漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知しない場合(S101:NO)には、漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知するまでS101の処理を繰り返し行う。
また、漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知した場合(S101:YES)には、制御部26は、開閉弁22a,22b,22cをそれぞれ開放し(S102)、圧縮機23、凝縮器24、気液分離器25をそれぞれ起動させる。これにより、収納庫12内に漏洩した冷媒を含む流体は、第一配管21を介して圧縮機23へ導かれる。
次に、圧縮機23は、圧縮機23に導かれた冷媒を含む流体を圧縮し、高温・高圧化する(S103)。そして、高温・高圧化された冷媒を含む流体は、圧縮機23から凝縮器24へと吐出される。
次に、凝縮器24は、圧縮機23から吐出され、高温・高圧化した冷媒を含む流体を外部空気と熱交換させることにより冷媒を凝縮し、流体に含まれる冷媒を液冷媒LRに状態変化させる(S104)。そして、液冷媒LRを含む流体は、気液分離器25へ搬送される。
気液分離器25は、凝縮器24から搬送された流体を気体と液冷媒LRに分離する(S105)。そして、気液分離器25によって分離された気体は、第二配管27を介して収納庫12内へ搬送される(S106)。また、気液分離器25によって分離された液冷媒LRは第三配管28を介して圧力容器29へ搬送される(S107)。また、圧力容器29へ搬送された液冷媒LRは、圧力容器29内部に貯留される。
次に、一連の処理(S101:YES~S107)が終わると、漏洩検知手段15の検知結果を再度確認する(S108)。
漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知した場合(S108:YES)には、冷媒回収装置20は、S103~S107の処理を継続する。また、漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していることを検知しない場合(S108:NO)には、制御部26は、開閉弁22a,22b,22cをそれぞれ閉じ(S109)、圧縮機23、凝縮器24、気液分離器25をそれぞれ停止させる。
以上より、収納庫12内の冷媒を含む流体を回収することで、輸送用冷凍機ユニット11の収納庫12内における冷媒の濃度を低減し、発火のおそれを低減することができる。また、輸送用冷凍機ユニット11の収納庫12内に冷媒が漏洩した状態で収納庫12の扉が開放され、冷媒が大気へ流出してしまう際の外部環境への環境汚染を低減できる。さらに、回収した流体から冷媒のみを分離することができるので、回収した冷媒を再利用することができる。
以上、本開示について実施形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、上記実施形態で説明した各処理の流れも一例であり、本開示の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
[第二実施形態]
第一実施形態においては、冷媒回収装置20は輸送用冷凍車両1に備え付けられており、漏洩検知手段15が収納庫12内において冷媒の漏洩を検知した際に、制御部26によって冷媒回収装置20が起動されるので、冷媒回収を自動で行うことができる。本実施形態においては、冷媒回収装置20は輸送用冷凍車両1に備え付けられておらず、輸送用冷凍車両1に着脱可能であることを特徴とする。具体的には、冷媒回収装置20は、輸送用冷凍車両1のエンジン停止時において、ドライバーまたはサービスマンによって設置又は撤去される。なお、輸送用冷凍車両1が備えるその他の構成については、第一実施形態と同一である。
本実施形態における冷媒回収装置20は、輸送用冷凍車両1に着脱可能であり、輸送用冷凍車両1の走行時には輸送用冷凍車両1に取り付けられていない。また、冷媒回収装置20は、輸送用冷凍車両1の停止時において、漏洩検知手段15が収納庫12内に冷媒が漏洩していると検知した場合に、ドライバーまたはサービスマンによって輸送用冷凍車両1に設置される。
輸送用冷凍車両1に設置された冷媒回収装置20は、ドライバーまたはサービスマンによって起動され、収納庫12内に漏洩した冷媒を含む流体を回収する。
冷媒回収装置20の動作により収納庫12内の冷媒漏洩が検知されなくなった場合、ドライバーまたはサービスマンは、冷媒回収装置20を停止させ、冷媒回収装置20を輸送用冷凍車両1から撤去する。
以上より、ドライバーまたはサービスマンは、冷媒回収装置20は輸送用冷凍車両1のエンジン停止時において、冷媒回収装置20の設置又は撤去、及び収納庫12内の冷媒回収の実施要否を判断できる。これにより、輸送用冷凍車両1の外部環境等を考慮して、収納庫12内における漏洩冷媒の回収を適切に行うことが出来る。
[第三実施形態]
本実施形態における冷媒回収装置20は、圧力容器29へ貯留した液冷媒LRをコンデンシングユニット14へ供給可能である冷媒回収装置20である。図5は、第三実施形態に係る輸送用冷凍車両1の例を示す図である。図5に示す輸送用冷凍車両1は、コンデンシングユニット14と冷媒回収装置20とが第四配管30により接続されていることを特徴としている。なお、輸送用冷凍車両1が備えるその他の構成については、第一実施形態と同一である。
本実施形態におけるコンデンシングユニット14は、コンデンシングユニット14内の冷媒の残量を検知する残量検知手段31を備えている。残量検知手段31は、例えば、コンデンシングユニット14内部の液冷媒LRの残量を検知するレベルセンサである。
制御部26は、残量検知手段31の検知結果に基づき、液冷媒搬送用のポンプ(不図示)を駆動させる。ここで、ポンプを駆動させる代わりに、第四配管30に設けられた開閉弁(不図示)の開閉状態を切替えることにより、液冷媒LRの搬送を行っても良い。
これにより、制御部26が、残量検知手段31の検知結果に基づいて、冷媒搬送用のポンプや開閉弁を駆動することにより、圧力容器29に貯留された液冷媒LRが、第四配管30を介してコンデンシングユニット14へ供給される。
また、圧力容器29からコンデンシングユニット14への液冷媒LRの供給が一定期間行われるか、または、残量検知手段31の検知結果に基づいて制御部26がポンプを停止させることにより、圧力容器29からコンデンシングユニット14への液冷媒LRの供給を停止する。
また、第四配管30上に設けられる開閉弁は、圧力容器内の高圧化した液冷媒を減圧するための膨張弁(不図示)であっても良い。膨張弁によって液冷媒LRが減圧されることにより、蒸発しやすい状態でコンデンシングユニット14へ搬送される。なお、液冷媒LRを減圧する機構については、この例に限定されず、他の方式を用いても良い。
以上より、冷媒回収装置20は、収納庫12内へ漏洩した冷媒を回収し、圧力容器29に貯留された液冷媒LRをコンデンシングユニット14へ供給する。したがって、収納庫12内へ冷媒が漏洩し続けた場合においても、エバポレータユニット13及びコンデンシングユニット14の内部において冷媒が枯渇することがなくなるため、輸送物を長期輸送する場合においても収納庫12内の低温雰囲気を維持することが可能となる。
以上説明した本開示に係る冷媒回収装置及びこれを備えた輸送用冷凍車両は例えば以下のように把握される。
本開示に係る冷媒回収装置(20)は、輸送用冷凍機ユニット(11)を備えた輸送用冷凍車両(1)の収納庫(12)内に存在する冷媒を含む流体を搬送する第一配管(21)と、前記第一配管から導かれた流体を圧縮する圧縮機(23)と、前記圧縮機から導かれた流体に含まれた冷媒を凝縮する凝縮器(24)と、前記凝縮器から導かれた流体を気液分離する気液分離器(25)と、を備えている。
本開示に係る冷媒回収装置によれば、冷媒回収装置は、冷媒が漏洩した場合に冷凍機ユニットの収納庫内の流体を、第一配管を用いて回収し、第一配管から導かれた流体を圧縮機によって圧縮する。そして、高圧化した流体は、凝縮器で凝縮し、凝縮した流体は気液分離器によって気体と液冷媒に分離される。このように、収納庫内の冷媒を含む流体を回収することで、輸送用冷凍機ユニットの収納庫内における冷媒の濃度を低減することができる。また、輸送用冷凍機ユニットの収納庫内に冷媒が漏洩した状態で収納庫の扉が開放され、冷媒が大気へ流出してしまう際の外部環境への環境汚染を低減できる。さらに、回収した流体から冷媒のみを分離することができるので、回収した冷媒を再利用することができる。
本開示に係る冷媒回収装置は、気液分離器によって分離された気体を収納庫内へ搬送する第二配管(27)を備えている。
本開示に係る冷媒回収装置によれば、気液分離器によって分離された気体は、気液分離器に接続された第二配管を介して収納庫内へ搬送される。これにより、一度の気液分離では回収できなかった冷媒を気体と共に収納庫内に戻し、再度回収することができるので、冷媒回収及び気液分離を繰り返し行い、収納庫内の冷媒濃度をさらに下げることができる。
本開示に係る冷媒回収装置は、気液分離器によって分離された液冷媒を収容する圧力容器(29)を備えている。
本開示に係る冷媒回収装置によれば、気液分離器によって分離された液冷媒は、圧力容器へ搬送される。これにより、気液分離後の液冷媒のみを圧力容器内に貯留することができるので、長期間に亘って冷媒の状態を保存することができ、冷媒の管理が容易になる。また、冷媒を再利用することができる。
本開示に係る冷媒回収装置は、収納庫内の冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知器(15)を備えている。
本開示に係る冷媒回収装置によれば、冷媒漏洩検知器は、収納庫内の冷媒の漏洩を検知する。これにより、収納庫内に冷媒漏洩が発生した場合にのみ冷媒回収を行うことができるので、冷媒回収が必要な時にのみ冷媒回収装置を駆動させることができる。したがって、冷媒回収装置を駆動させる際のエネルギーを低減することができる。
これにより、収納庫内に冷媒漏洩が発生した場合にのみ冷媒回収を行うことができるので、冷媒回収が必要な時にのみ冷媒回収装置を駆動させることができる。したがって、冷媒回収装置を駆動させる際のエネルギーを低減することができる。
1 :輸送用冷凍車両
10 :トラクタ
11 :輸送用冷凍機ユニット
12 :収納庫
13 :エバポレータユニット(蒸発器)
14 :コンデンシングユニット
15 :漏洩検知手段
20 :冷媒回収装置
21 :第一配管
22a,22b,22c:開閉弁
23 :圧縮機
24 :凝縮器
25 :気液分離器
26 :制御部
27 :第二配管
28 :第三配管
29 :圧力容器
LR :液冷媒

Claims (5)

  1. 輸送用冷凍機ユニットを備えた輸送用冷凍車両の収納庫内に存在する冷媒を含む流体を搬送する第一配管と、
    前記第一配管から導かれた流体を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機から導かれた流体に含まれた冷媒を凝縮する凝縮器と、
    前記凝縮器から導かれた流体を気液分離する気液分離器と、
    を備えている冷媒回収装置。
  2. 前記気液分離器によって分離された気体を前記収納庫内へ搬送する第二配管を備えている請求項1に記載の冷媒回収装置。
  3. 前記気液分離器によって分離された液冷媒を収容する圧力容器を備えている請求項1又は2に記載の冷媒回収装置。
  4. 前記収納庫内の前記冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知器を備えている請求項1から3のいずれか1項に記載の冷媒回収装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の冷媒回収装置を備えた輸送用冷凍車両。
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