JP3106151B2 - 冷凍装置を装備したガスエンジン搭載車輌 - Google Patents

冷凍装置を装備したガスエンジン搭載車輌

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JP3106151B2
JP3106151B2 JP05180744A JP18074493A JP3106151B2 JP 3106151 B2 JP3106151 B2 JP 3106151B2 JP 05180744 A JP05180744 A JP 05180744A JP 18074493 A JP18074493 A JP 18074493A JP 3106151 B2 JP3106151 B2 JP 3106151B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体水素、液化天然ガ
ス、液化石油ガス等の低温液化ガスを燃料とするガスエ
ンジンを搭載した車輌に関し、特に、冷凍庫を装備した
ガスエンジン冷凍車に関する。
【0002】
【従来技術】この種ガスエンジン、例えば水素ガスエン
ジンは水素燃焼に際して一酸化炭素や炭化水素のような
人体に有害なガスを排出しないため、排気ガスがクリー
ンで高出力が得られる特長を有する。この水素ガスエン
ジンでは、燃料タンク内の液体水素を熱交換器で高圧の
水素ガスに気化した後、この水素ガスをエンジンのシリ
ンダ内に噴射して燃焼させている。これまで熱交換器で
液体水素を水素ガスに気化させる媒体には空気が用いら
れ、気化時に低温になった空気は、熱交換器を囲む大気
により暖められて繰り返し液体水素の気化に使用されて
いた。
【0003】一方、従来一般に使用されている冷凍車や
カークーラ付き車輌では、エンジンに取り付けられたコ
ンプレッサを回転させることにより、冷媒である気体を
圧縮して高温高圧の気体にし、これを凝縮器で常温高圧
の液体にした後、この冷媒を急激に膨張させて低温低圧
の液体に、これをエバポレータで気化して周囲の空気か
ら熱を奪うことにより、冷凍庫や車室を冷やしている。
このため、従来の冷凍庫やカークーラ付き車輌では、コ
ンプレッサを駆動するためのエンジン負荷が大きく、凝
縮器やエバポレータ等により車輌重量が増大するうえ、
大きな設置スペースも必要になるという問題があった。
【0004】そこで本出願人らは、液化ガスの気化熱を
利用して、冷凍庫や車室を冷却する車輌を先に提案した
(特開平5−104945号)。これは、液化ガスタンク
から導出した液化ガスを気化させる熱交換器を冷凍庫内
や車室内あるいは、エンジンの吸気系に配置し、液化ガ
スの気化時に低温となった空気を冷凍庫内や車室内に供
給して空間を冷却し、あるいは、エンジン燃焼用吸入空
気を冷却するようにしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の先に
提案した冷却装置付車輌では、熱交換器でエンジンの燃
料として使用する液化ガスと熱交換した低温空気を直接
冷却媒体として利用していたことから、エンジン停止中
には燃料ガスの供給が止まり、冷却自体も中止すること
になる。このため、冷凍庫を装着している冷凍車の場合
には、エンジン停止時間が長くなると冷凍庫内温度が上
昇して来ることがあり、冷凍庫内冷却のためにエンジン
の回転を維持しておかなければならず、燃料を無駄に消
費するという不都合のあることがわかった。
【0006】それに加え、熱交換器でエンジンの燃料と
して使用する液化ガスと冷凍庫内の空気との間で直接熱
交換するため、冷凍庫内に可燃性の燃料が漏れた場合、
着火し冷凍庫で爆発が起こる危険があることか予測さ
れ、安全上問題があることがわかった。本発明は、エン
ジン停止中でも安定して冷却状態を維持することので
き、かつ安全な冷凍庫を装備したガスエンジン搭載車輌
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め本発明は、燃料タンクからガスエンジンへの燃料ガス
供給路に蓄冷器を配置し、この蓄冷器の内部に貯溜した
冷媒液と蓄冷器を通過する低温液化ガスとの間で熱交換
して冷媒液に冷熱エネルギーを蓄え、この冷熱エネルギ
ーを蓄えた冷媒液を冷凍庫の内部に配置した放熱器に循
環させて冷凍庫内を冷却するように構成したことを特徴
としている。
【0008】
【作用】本発明では、燃料タンクからガスエンジンへの
燃料ガス供給路に蓄冷器を配置し、この蓄冷器の内部に
貯溜した冷媒液と蓄冷器を通過する低温液化ガスとの間
で熱交換し、蓄冷器内の冷媒液を冷凍庫の内部に配置し
た放熱器に循環させて冷凍庫内を冷却するように構成し
てあるので、エンジンへのガス供給が停止しても、蓄冷
器内に蓄えられた冷媒液の冷熱エネルギーが冷凍庫内冷
却の冷熱源として作用する。これにより、冷凍庫内の温
度維持のためにエンジンを作動させなくてもよくなるか
ら、燃料の節減に寄与できる。かつ、冷凍庫内に燃料用
可燃性ガスが侵入することがないので、冷凍庫内に燃料
ガスの漏れは発生しない。
【0009】
【実施例】図1は本発明を適用した冷凍車での液化ガス
供給系の概略構成図である。この冷凍車は、駆動用エン
ジンとして水素ガスエンジン(1)を搭載するとともに、
荷台部分に冷凍庫(2)が搭載されており、この冷凍庫
(2)内にはファン(3)と放熱器(4)とで構成した冷凍装
置(5)が配置してある。
【0010】水素ガスエンジン(1)に供給する水素ガス
は液体水素として燃料タンク(6)に貯蔵されている。そ
して、燃料タンク(6)から液体水素汲み出しポンプ(7)
で汲み出された液体水素は蓄冷器(8)に導かれ、この蓄
冷器(8)で冷媒液(9)と熱交換して気化し、この気化し
た高圧の水素ガスがサージタンク(10)を介してエンジン
(1)に装着したガス噴射器(11)に導かれる。そして、燃
料タンク(6)からエンジン(1)に至る間の燃料ガス供給
路(12)のうち、少なくとも燃料タンク(6)から蓄冷器
(8)までの部分は超断熱パイプが使用されている。
【0011】燃料タンク(6)はステンレス製の二重構造
のタンク本体(13)と、このタンク本体(13)を覆う外装ケ
ース(14)とで構成してあり、タンク本体(13)の内外壁面
間を真空にして断熱層(15)としている。また、タンク本
体(13)の外壁面の外側に熱伝導率の高いパイプ(16)を巻
回し、このパイプ(16)内にタンク本体(13)内の気体成分
を流通させてタンク本体(13)の外壁を冷却することによ
り、タンク本体(13)内への入熱を抑制してある。そし
て、このパイプ(16)を流通する水素ガスの排出路(17)に
は三方弁(18)を配置し、この三方弁(18)から導出した一
方のガス導出管(19)はエンジン(1)の吸気ポート(20)
に、他方のガス導出管(21)は触媒燃焼器(22)を介してス
タック(23)にそれぞれ連通してある。
【0012】蓄冷器(8)は内部に冷媒液(9)としての3
0%塩化カルシム水溶液を貯蔵するとともに、液体水素
の導通管(24)をコイル状に配置し、蓄冷器本体の外面を
100mmのウレタンフォームで断熱被覆して構成してあ
る。この蓄冷器(8)は冷凍庫(2)内の冷凍装置(5)に冷
媒液送出路(25)と冷媒液戻し路(26)とで連通連結されて
おり、冷媒液送出路(25)に電動式の冷媒液送出ポンプ(2
7)を配置し、蓄冷器(8)内の冷媒液を蓄冷器(8)と冷凍
装置(5)との間で循環させるように構成してある。つま
り、蓄冷器(8)内の冷媒液(9)は冷媒液送出ポンプ(27)
で冷凍装置(5)の放熱器(4)に供給され、この放熱器
(4)でファン(3)によって生じた冷凍庫内の空気流と熱
交換し、冷凍庫(2)内で放熱した後の冷媒液は蓄冷器
(8)内に戻るようになっている。そして、冷媒液送出路
(25)は冷凍庫(2)での冷却効果を高めるためにウレタン
フォームで断熱被覆してある。
【0013】なお、蓄冷器(8)内の冷媒液(9)が冷え過
ぎると、流動性が低下して冷凍庫(2)内の冷凍装置(5)
へ冷媒液(9)が円滑に送れなくなることから、蓄冷器
(8)の入口部分と出口部分とを流路開閉弁(28)及び熱交
換器(29)を配置したバイパス路(30)で連通するととも
に、蓄冷器(8)への入口部分でのバイパス路分岐個所よ
りも蓄冷器(8)側に入口弁(31)を配置している。そし
て、流路開閉弁(28)及び入口弁(31)は冷媒液の温度、あ
るいは蓄冷器(8)から流出する水素ガス温度により切換
制御されるように構成してある。つまり、冷媒液(9)の
温度が所定温度よりも低くなったり、蓄冷器(8)から流
出する水素ガス温度が所定温度よりも低くなると、バイ
パス路(30)の流路開閉弁(28)を開弁するとともに、蓄冷
器(8)の入口弁(31)を閉弁して燃料タンク(6)内の液化
水素をバイパス路(30)に流し、熱交換器(29)で大気と熱
交換して気化し、その気化ガスをサージタンク(10)に送
り込む。また、冷媒液(9)の温度が所定温度よりも高い
場合、あるいは蓄冷器(8)から流出する水素ガス温度が
所定温度よりも高い場合には、バイパス路(30)の流路開
閉弁(28)を閉弁するとともに、蓄冷器(8)の入口弁(31)
を開弁して燃料タンク(6)内の液化水素を蓄冷器(8)を
介してサージタンク(10)に送り込む。
【0014】図中符号(32)は燃料タンク(6)への液体水
素供給口、(33)は燃料タンク(6)内の液量を表示する液
面計、(34)は燃料タンク(6)の圧力を表示する圧力計、
(35)は燃料タンク(6)内からのガス抜き路である。この
ガス抜き路(35)はスタック(23)に連通してある。また、
符号(36)は冷凍庫(2)の天井壁内面に配置した温度セン
サー、(37)はファン(3)と冷媒液送出ポンプ(27)を制御
するフアン・ポンプドライバー、(38)はフアン・ポンプ
ドライバー(37)から導出したフアン制御用リード線、(3
9)はフアン・ポンプドライバー(37)から導出した冷媒液
送出ポンプ制御用リード線、(40)は燃料噴射器(11)を開
閉制御する噴射ポンプ、(41)は燃料噴射器(11)の作動流
体貯蔵容器である。
【0015】このような構成からなる冷凍車では、エン
ジン(1)に供給する液体水素を冷媒液(9)を貯蔵した蓄
冷器(8)を通すことにより、液体水素と冷媒液(9)と熱
交換して蓄冷器(8)内に冷熱エネルギーを蓄え、液体水
素の気化熱で冷却された冷媒液(9)を冷凍庫(2)内の冷
凍装置(5)に供給して、冷媒液(9)の保持している冷熱
エネルギーを冷凍庫(2)内に放出して冷凍庫(2)内を低
温に維持するようにしていることから、エンジン停止時
に液体水素の取り出しが停止されても、蓄冷器(8)内の
冷媒液が多量の冷熱エネルギーを保持していることか
ら、エンジン停止中に冷媒液送出ポンプ(27)をバッテリ
等の動力で作動させることにより、冷媒液(9)を冷凍庫
(2)の冷凍装置(5)に循環させることができ、冷却状態
を維持することができる。
【0016】また、冷凍庫(2)内の温度が所定の温度以
下であることを冷凍庫内の温度センサー(36)が感知する
と、ファン・ポンプドライバー(37)よりリード線(38)を
経て停止信号が送られ、冷凍庫(2)内のファン(3)が停
止し、強制対流冷却から自然対流冷却に変わる。それで
もなお、冷凍庫(2)内の温度が所定温度以下になると、
リード線(39)よりポンプ停止信号が冷媒液送出ポンプ(2
7)に送られ、冷媒液送出ポンプ(27)は停止する。温度が
所定温度以上になると、その逆を行い冷却を開始する。
【0017】上記実施例では、水素ガスエンジンを搭載
した冷凍車について説明したが、本発明は液化天然ガス
や液化石油ガス等の低温液化ガスを燃料とするガスエン
ジンを搭載した冷凍車にも適用することができる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、エンジン
に供給する低温液化ガスを冷媒液を貯蔵した蓄冷器に通
すことにより、液体水素と冷媒液との間で熱交換して冷
媒液に冷熱エネルギーを蓄え、この冷媒液を冷凍庫内の
冷凍装置に供給して冷凍庫内を低温に維持するようにし
ているので、エンジン停止中でも冷凍庫を冷却すること
ができ、燃料の無駄な消費を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す冷凍車での液化ガス供
給系の概略構成図である。
【符号の説明】
1…ガスエンジン、2…冷凍庫、4…放熱器、6…燃料
タンク、8…蓄冷器、9…冷媒液、12…燃料ガス供給
路、28…流路開閉弁、30…バイパス路、31…入口弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 引野 清治 東京都日野市日野台3丁目1番地1 日 野自動車工業株式会社内 (72)発明者 小松 征男 東京都中央区八丁堀2丁目7番1号 岩 谷産業株式会社東京本社内 (72)発明者 橋本 辰彦 東京都中央区八丁堀2丁目7番1号 岩 谷産業株式会社東京本社内 (72)発明者 鶴田 義人 東京都中央区八丁堀2丁目7番1号 岩 谷産業株式会社東京本社内 (72)発明者 井上 吾一 滋賀県守山市勝部町1095番地 岩谷産業 株式会社滋賀技術センター内 (56)参考文献 特開 平5−104945(JP,A) 特開 平3−99177(JP,A) 実開 平3−59598(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25D 9/00 B60H 1/32 621 B60P 3/20 F02M 21/02 F25D 3/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低温液化ガスを貯蔵する断熱構造の燃料
    タンク(6)と、この燃料タンク(6)に貯蔵された液化ガ
    スの気化ガスを燃料とするガスエンジン(1)と、冷凍庫
    (2)とを装備したガスエンジン搭載車輌において、 燃料タンク(6)からガスエンジン(1)への燃料ガス供給
    路(12)に蓄冷器(8)を配置し、この蓄冷器(8)の内部に
    貯溜した冷媒液(9)と蓄冷器(8)を通過する低温液化ガ
    スとの間で熱交換し、蓄冷器(8)内の冷媒液(9)を冷凍
    庫(2)の内部に配置した放熱器(4)に循環させて冷凍庫
    (2)内を冷却するように構成した冷凍装置を装備したガ
    スエンジン搭載車輌。
  2. 【請求項2】 蓄冷器(8)の燃料ガス出入口をバイパス
    路(30)で短絡し、このバイパス路(30)に配置した流路開
    閉弁(28)及び蓄冷器(8)への入口弁(31)を冷媒液(9)の
    温度に基づき開閉制御するように構成した請求項1に記
    載の冷凍装置を装備したガスエンジン搭載車輌。
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