JP5260091B2 - 輸送用冷凍装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍車両の冷凍庫に取り付けられ、その内部を冷却する輸送用冷凍装置に関するものである。
冷凍車両に搭載される一体型の輸送用冷凍装置は、冷凍庫の前面壁に取り付けられる断熱ハウジングと、この断熱ハウジングの内部側に配設されるエバポレータおよびエバポレータファン等を備えたエバポレータユニットと、断熱ハウジングの外側側前面に配設されるコンデンサおよびコンデンサファン等を備えたコンデンサユニットとを具備し、冷凍庫内の空気を吸い込み口よりエバポレータファンを介して吸い込み、エバポレータに流通させて冷却した後、吹き出し口から冷凍庫内へと吹き出す構成とされている。
この輸送用冷凍装置は、通常、冷凍庫の前面壁の上方部に架装されるが、架装上から以下のような制約を受ける。エバポレータユニット側は、冷凍庫の内部との間に通風路を確保するため、ユニット高さ方向にある程度の寸法を確保する必要がある。しかし、車両のキャビンを前方にチルトする際に干渉しないようにしなければならず、ユニット下部を前方上方に向って斜めにカットされた断面形状とする必要がある。(図1参照)。加えて、ユニットにおける冷凍庫の前面壁から前方への出っ張り寸法は、極力小さくすることが望ましい。
このため、コンデンサユニットは、断熱ハウジングの左右両側に仕切壁を設けて外気流通路を区画し、その前方に断熱ハウジングと所定の間隔を隔ててコンデンサを配設するとともに、その後方にコンデンサファンを配置した構成とされているが、断熱ハウジングとコンデンサとの間の間隔は、必要最小限とされている。従って、油分離器や冷媒配管、制御部品等の付属品については、仕切壁の左右両側にスペースを確保し配設している。
一方、冷凍サイクル側では、圧縮機内に封入されている潤滑油がサイクル内に多量に循環すると、エバポレータやコンデンサでの熱交換性能が阻害されるため、圧縮機からの吐出配管中に油分離器を設けて冷媒ガス中に含まれる油を分離し、この油を圧縮機の吸入配管側に戻すようにしている。
油分離器の設置は、熱交換性能の阻害要因を排除する上で有効であるが、分離された高温の油がそのまま圧縮機の吸入配管側に戻されると、吸入冷媒ガスの温度が上昇し、その結果、吐出冷媒温度が過上昇の原因となるとともに、吸入効率(圧縮効率)が低下する原因となる。かかる問題を解消するため、特許文献1には、油分離器からの油戻し配管中に空冷式の油冷却器を設け、この油冷却器をコンデンサ(凝縮器)の冷却風路の下流側に配置し、油を冷却して圧縮機に戻すようにした技術が開示されている。
特開平8−94194号公報
しかしながら、冷凍車両に搭載される輸送用冷凍装置では、寸法上制約があるコンデンサユニット側に油冷却器を設置するだけのスペースを確保するのは容易でなく、また、油冷却器の追加設置は、コストアップ要因となるため、決して良策とはいえない。このような状況下、圧力比が高く、吐出冷媒温度が過上昇し易い輸送用冷凍装置においては、吐出冷媒温度の過上昇を抑制して製品の耐用性および信頼性を確保するとともに、所期の冷凍性能を発揮させるため、油分離器で分離された油の温度を如何にして低減するかが1つの課題となっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、油分離器で分離された油を追設部品なしで効率よく冷却して吐出冷媒温度の過上昇を抑制し、製品の耐用性および信頼性を向上すると同時に、所期の冷凍性能を発揮させることが可能な輸送用冷凍装置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、本発明の輸送用冷凍装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる輸送用冷凍装置は、冷凍庫の外面壁に取り付け可能な断熱ハウジングと、該断熱ハウジングの内部側に配設されたエバポレータユニットと、前記断熱ハウジングの外部側前面に配設されたコンデンサユニットとを備え、前記コンデンサユニットは、コンデンサが前記断熱ハウジングの前方に所定の間隔を隔て前記断熱ハウジングの左右両側に設けられた仕切壁を介して設置されるとともに、その後方にコンデンサファンが設置され、該コンデンサファンにより前記コンデンサの前面から吸い込んだ外気を、前記コンデンサに流通後、前記間隔にて形成される外気流通路を経て上下方向に排出する構成とされている輸送用冷凍装置において、前記コンデンサを通して外気が流通される前記外気流通路上における前記コンデンサの下流側であって、前記仕切壁により区画されている前記外気流通路上の前記コンデンサファンの回転エリアから離れた一角に、圧縮機からの吐出配管に設けられ、冷媒ガス中の油を分離する油分離器および前記油分離器で分離された油を前記圧縮機の吸入配管側に戻す油戻し配管の一部が配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、コンデンサユニット側のコンデンサと断熱ハウジングとの間の間隔にて形成される外気流通路上におけるコンデンサの下流側であって、仕切壁により区画されている外気流通路上のコンデンサファンの回転エリアから離れた一角に、油分離器および油戻し配管の一部が配設されているため、油分離器で分離された油を、油分離器から油戻し配管を経て圧縮機の吸入配管側に戻す間に、外気流通路上に配設されている油分離器および油戻し配管の一部で、コンデンサを通して流通された外気と熱交換させて冷却し、圧縮機の吸入配管側に戻される油の温度を低減することができる。これによって、コンデンサの熱交換性能に全く影響を及ぼすことなく、吐出冷媒温度の過上昇および油の高温による劣化を抑制し、製品の耐用性、信頼性を向上することができる。また、圧縮機に吸入される冷媒の過熱度を抑制し、圧縮効率を向上することができる。さらに、油クーラ等を追設せずに油温を低減できるため、コストアップや追設部品なしで所期の冷凍性能を発揮させることができるとともに、油分離器および油戻し配管の一部を、仕切壁により区画されている外気流通路上のコンデンサファンの回転エリアから離れた一角に配設していることから、コンデンサファンの回転の障害にならないことはもちろんのこと、コンデンサファンを着脱する際の邪魔にもならず、従って、油分離器および油戻し配管の一部を外気流通路上に配設したとしても、コンデンサファンのメンテナンス等に何ら支障を及ぼすことがない。
さらに、本発明の輸送用冷凍装置は、上記の輸送用冷凍装置において、前記油戻し配管の一部は、キャピラリチューブ、固定絞り、膨張弁のいずれか1つを備え、これらキャピラリチューブ、固定絞り、膨張弁の1つが前記外気流通路上に配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、油戻し配管の一部が、キャピラリチューブ、固定絞り、膨張弁のいずれか1つを備えているため、圧縮機の吸入配管側に戻される油の圧力および流量を適切に調整することができる。従って、圧力差を保持して油分離器内に一定の油面を確保し、冷媒ガスがバイパスされることによる圧縮ロスの発生を防止しつつ、圧縮機に戻される油温を低減することができる。
さらに、本発明の輸送用冷凍装置は、上述のいずれかの輸送用冷凍装置において、前記仕切壁は、その左右の仕切壁間の間隔が前方端側から前記断熱ハウジング側に向って間隔が広くなるように斜めに設けられ、該仕切壁と前記断熱ハウジングがなす一角に前記油分離器および前記油戻し配管の一部が配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、左右の仕切壁が、その間隔が前方端側から断熱ハウジング側に向って間隔が広くなるように斜めに設けられ、この仕切壁と断熱ハウジングがなす一角に油分離器および油戻し配管の一部が配設されているため、強度アップを目的に仕切壁が斜めに設けられることにより生じる仕切壁と断熱ハウジングがなす一角の空間を利用して外気流通路上に油分離器および油戻し配管の一部を配設することができる。従って、狭い空間中において、油分離器および油戻し配管の一部の配設スペースを比較的無理なく確保することができる。
さらに、本発明の輸送用冷凍装置は、上述のいずれかの輸送用冷凍装置において、前記油分離器は、縦長の円筒形状とされていることを特徴とする。
本発明によれば、油分離器が、縦長の円筒形状とされているため、仕切壁により区画された外気流通路上の一角に縦長の油分離器を上下方向に沿わせて収容することができる。従って、狭いスペース中において油分離器を比較的容易に設置することができる。
本発明によると、油分離器で分離された油を、油分離器から油戻し配管を経て圧縮機の吸入配管側に戻す間に、外気流通路上に配設されている油分離器および油戻し配管の一部で、コンデンサを通して流通された外気と熱交換させて冷却し、圧縮機の吸入配管側に戻される油の温度を低減することができるため、コンデンサの熱交換性能に全く影響を与えずに吐出冷媒温度の過上昇および油の高温による劣化を抑制し、製品の耐用性、信頼性を向上することができる。また、圧縮機に吸入される冷媒の過熱度を抑制し、圧縮効率を向上することができる。さらに、油クーラ等を追設せずに油温を低減できるため、コストアップや追設部品なしで所期の冷凍性能を発揮させることができるとともに、油分離器および油戻し配管の一部を、外気流通路上のコンデンサファンの回転エリアから離れた一角に配設しているため、コンデンサファンの回転の障害にならないことはもちろんのこと、コンデンサファンを着脱する際の邪魔にもならず、コンデンサファンのメンテナンス等にも何ら支障を及ぼすことがない。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図6を用いて説明する。
図1には、本実施形態に係る輸送用冷凍装置3を搭載した冷凍車両1の前方部分の側面図が示され、図2には、その輸送用冷凍装置3の正面図が示されている。
冷凍車両1は、キャビン1Aと走行用エンジン1Bとを備え、キャビン1Aの後部シャーシに冷凍庫2が搭載された構成とされている。冷凍庫2は、断熱構造の箱体により構成され、後面または側面に図示省略の荷物搬出入用扉を備えている。
輸送用冷凍装置3は、後述の通りコンデンサユニット5とエバポレータユニット6とが一体化された構成とされ、冷凍庫2の前面壁2Aの上方位置に、一部がキャビン1Aの上方に出っ張るように固定設置されている。エバポレータユニット6は、冷凍庫2の庫内と連通され、庫内空気がエバポレータユニット6に循環可能とされている。また、輸送用冷凍装置3の構成である圧縮機4は、キャビン1A側のエンジンルーム内において走行用エンジン1Bの側壁等に設置され、走行用エンジン1Bによりベルトおよびクラッチ4Aを介して駆動可能とされている。
図6には、輸送用冷凍装置3の冷凍サイクル7が示されている。冷凍サイクル7は、冷媒ガスを圧縮する上記圧縮機4と、圧縮機4からの吐出配管12Aに設けられ、高温高圧の冷媒ガス中から潤滑油(油)を分離する油分離器8と、油が分離された冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を凝縮液化するコンデンサ9と、コンデンサ9で凝縮された高圧液冷媒を断熱膨張させて低温低圧の気液二相冷媒とする膨張弁10と、断熱膨張された冷媒と冷凍庫2内の空気とを熱交換させるエバポレータ11とを備え、これらが順次冷媒配管12で接続されることにより構成されている。
また、油分離器8で冷媒ガス中から分離された油は、流量調整用のキャピラリチューブ13を備えた油戻し配管14を介して圧縮機4の吸入配管12B側に戻されるように構成されている。さらに、コンデンサ9およびエバポレータ11には、それぞれコンデンサ9に外気を流通させるコンデンサファン15およびエバポレータ11に冷凍庫2内の空気を循環させるエバポレータファン16が付設されている。
輸送用冷凍装置3は、図3および図4に示されるように、冷凍庫2側が開放され、下面が傾斜面とされている断面が略コ字形状の前面、左右両側面、上面、および傾斜された下面を有する断熱ハウジング20を備えている。この断熱ハウジング20は、冷凍庫2の前面壁2Aに設けられている横長長方形状の開口(図示省略)に対して嵌合され、ボルト等により冷凍庫2に固定設置されるようになっている。
断熱ハウジング20の冷凍庫2内に開放された内部空間には、冷凍サイクル7を構成しているエバポレータ11と、エバポレータ11を介して冷凍庫2内の空気を循環させるエバポレータファン16等とからなるエバポレータユニット6が配設されている。エバポレータユニット6には、冷凍庫2の庫内に面して仕切板(図示省略)が設けられ、この仕切板に設けられている空気吸い込み口および空気吹き出し口を介して冷凍庫2内の空気がエバポレータ11を経由して循環可能とされている(図4の矢印参照)。また、エバポレータ11の下方には、図示省略のドレンパンやドレンパンヒータ等が配設されている。
一方、断熱ハウジング20の外部側の前面には、その左右両側と中間位置に仕切壁21A,21B,21Cが前方に向けて立設されており、この仕切壁21A,21B,21Cを介してコンデンサユニット5が配設されている。コンデンサユニット5は、仕切壁21A,21B,21Cの前方端に、断熱ハウジング20の前面と所定の間隔を隔てて鉛直方向に配設された左右一対のコンデンサ9と、このコンデンサ9の下流側(後方側)に配設された左右一対のシュラウド付きのコンデンサファン15等とから構成されている。
また、コンデンサファン15と断熱ハウジング20の前面との間の間隔は、仕切壁21A,21B,21Cを介して区画され、コンデンサ9を通して外気が流通される外気流通路22を形成している。外気流通路22は、上下方向に開放されている。このため、コンデンサファン15によりコンデンサ9の前面から吸い込まれた外気は、コンデンサ9を流通後、コンデンサファン15の後方に吹き出され、断熱ハウジング20の前面により風向が変更されて上下方向へと排出されるようになっている(図4の矢印参照)。なお、コンデンサファン15には、薄型のモータが一体化されている。
上記コンデンサユニット5には、外気流通路22上に、油分離器8と、油戻し配管14中に設けられている流量調整用キャピラリチューブ13とが配設されている。油分離器8は、縦長の円筒形状とされており、外気流通路22上において、断熱ハウジング20の前面と仕切壁21Aがなす一角に上下方向に沿って設置されている。また、キャピラリチューブ13は、コイル状に巻かれて断熱ハウジング20の前面に設置されている。
油分離器8およびキャピラリチューブ13は、図5に示されるように、コンデンサファン15が回転時に干渉しないことはもちろん、メンテナンス時にコンデンサファン15を上方から着脱する際、支障とならないように、コンデンサファン15の回転エリアから離れた位置に配設されている。
さらに、断熱ハウジング20およびコンデンサユニット5の外側には、ユニットの外側全体を覆うユニットカバー23が取り付けられている。このユニットカバー23は、図1および図4に示されるように、下面が冷凍庫2側から前方上方に向って斜めにカットされた断面形状とされており、冷凍車両1のキャビン1Aがチルトされる際に干渉しないようにされている。ユニットカバー23には、図2に示されるように、前面にコンデンサユニット5のコンデンサ9と対向する外気取り入れ口24が開口されているとともに、上面および下面には、コンデンサ9を流通した後の外気を外部に排出する排出口25が開口されている。
なお、断熱ハウジング20および仕切壁21A,21Cの側面とユニットカバー23との間には、空間部26が形成されており、この空間部26に膨張弁10や冷媒配管、その他の冷凍サイクル構成機器および制御部品等の付属品が配設されるようになっている。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
輸送用冷凍装置3は、クラッチ4Aをオンとし、走行用エンジン1Bを介して圧縮機4を駆動することにより運転される。圧縮機4が駆動されることにより圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管12Aを経て油分離器8に至り、ここで冷媒ガス中に含まれている油が分離され、冷媒ガスのみがコンデンサ9に送られる。コンデンサ9では、コンデンサファン15によりユニットカバー23の外気取り入れ口24から取り入れられた外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は凝縮液化される。外気は外気流通路22を経て上下方向に風向変更され、ユニットカバー23の排出口25から外部へと排出される。
コンデンサ9で凝縮液化された冷媒は、膨張弁10を経て断熱膨張された後、エバポレータ11に流入し、ここで、エバポレータファン16を介して循環される冷凍庫2内の空気と熱交換される。庫内空気との熱交換により蒸発ガス化された冷媒は、吸入配管12Bを経て圧縮機4に吸い込まれ、再び圧縮されて冷凍サイクル7内を循環する。庫内空気は冷媒により吸熱されて冷却され、エバポレータファン16を介して冷凍庫2内に吹き出されることにより、冷凍庫2内の冷却、保冷に供される。
油分離器8で冷媒から分離された油は、キャピラリチューブ13により流量調整されるとともに、低圧に圧力降下され、油戻し配管14を経て吸入配管12Bに戻される。吸入配管12Bに戻された油は、冷媒ガスとともに圧縮機4に吸い込まれ、圧縮機4の摺動部の潤滑に供される。この油は、圧縮機4に戻される間に、油分離器8およびキャピラリチューブ13において外気と熱交換され、冷却される。
つまり、油分離器8および油戻し配管14の一部をなすキャピラリチューブ13が、コンデンサユニット5の外気流通路22上に配設され、そこを流通する外気に晒されているため、油は、油分離器8および油戻し配管14の一部をなすキャピラリチューブ13を介して外気との間で熱交換され、冷却される。これにより、油分離器8で分離された高温高圧の油は、低温低圧状態に温度、圧力が降下されて圧縮機4に戻されることになる。
このため、油分離器8で分離された油の温度を、油クーラ等の追加部品を設けることなく低減して圧縮機4に戻すことができ、圧縮機4に吸入される冷媒ガスおよび油の温度を低減し、圧縮機4の冷媒吐出温度を抑制することができる。従って、高温環境下において加速され易い油の劣化やシール材の劣化を抑制し、製品の耐用性、信頼性を向上することができる。
また、圧縮機4に吸入される冷媒が高温の油に晒されることがなくなるため、冷媒の吸入過熱度を抑制して吸入効率(圧縮効率)を高め、冷凍能力を向上することができる。さらに、油クーラ等を追設せずに油温を低減できるため、コストアップや追設部品なしで所期の冷凍性能を発揮させることができる。
また、油分離器8および油戻し配管14の一部をなすキャピラリチューブ13が、仕切壁21Aにより区画されている外気流通路22上のコンデンサファン15の回転エリアから離れた一角に配設されているため、コンデンサファン15の回転の障害にならないことはもちろんのこと、メンテナンスに際してコンデンサファン15を上方から着脱する際の邪魔にもならない。従って、コンデンサファン15等のメンテナンスに支障を及ぼすこともない。
さらに、油分離器8が、縦長の円筒形状とされているため、仕切壁21Aにより区画された外気流通路22上の一角に上下方向に沿わせて収容することができる。従って、比較的狭いスペースであっても容易に油分離器8を設置することができる。
なお、本実施形態では、油分離器8および油戻し配管14の一部をなすキャピラリチューブ13の双方を外気流通路22上に配設しているが、いずれか一方を外気流通路22上に配設し、他方を空間部26に配設した構成としてもよく、これによっても上記と同様の作用効果が奏される。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図7を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、仕切壁21D,21Eの構成が異なっている。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態において、仕切壁21D,21Eは、強度アップを目的として、図7に示されるように、仕切壁21D,21E間の間隔が前方端側の間隔よりも断熱ハウジング20側の間隔が広くなるように斜めに設けられている。この場合、油分離器8は、縦長の円筒形であるため、仕切壁21Dと断熱ハウジング20の前面がなす鋭角とされた一角の最奥部に配設することができる。
上記のように、仕切壁21D,21Eが、強度アップを目的として斜めに設けられている場合、仕切壁21Dと断熱ハウジング20がなす鋭角の一角を利用して外気流通路22上に油分離器8を配設することができる。このため、狭い空間中において、油分離器8の配設スペースを比較的無理なく確保することができる。また、本実施形態では、キャピラリチューブ13を第1実施形態と同様、断熱ハウジング20に設置しているが、キャピラリチューブ13を仕切壁21D側に設置してもよいことはもちろんである。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態において、冷凍サイクル7は、レシーバ、ドライヤ、サブクーラ、アキュームレータ等が省略され、簡略化された態様とされているが、本発明は、これらの機器が必要に応じて設けられた冷凍装置を含むことは云うまでもない。また、油分離器8およびキャピラリチューブ13は、仕切壁21Aまたは21Dと断熱ハウジング20との一角に配設されているが、他の仕切壁21B,21C,21Eとの間の一角に配設してもよいことはもちろんである。
さらに、上記実施形態では、油戻し配管14の流量調整手段としてキャピラリチューブ13を設けた例について説明したが、この流量調整手段は、キャピラリチューブ13以外の固定絞りや膨張弁等によって代替することが可能である。また、仕切壁21Aないし21Eについては、外気流通路22と空間部26との間、もしくは複数の外気流通路22間を完全に仕切る隔壁である必要はなく、一部に開口部等を有するような構成の仕切壁であってもよく、かかる実施形態についても当然本発明に包含されるものである。なお、本発明において、油戻し配管14との用語は、キャピラリチューブ13、固定絞り、膨張弁等の流量調整手段を含む意味で用いられている場合があることを付言しておく。
本発明の第1実施形態に係る輸送用冷凍装置を搭載した冷凍車両の前方部分の側面図である。 図1に示す輸送用冷凍装置の正面図である。 図2に示す輸送用冷凍装置の機器配置構成を示す平面図である。 図2に示す輸送用冷凍装置の機器配置構成を示す右側面図である。 図2に示す輸送用冷凍装置のコンデンサファンに対するオイルセパレータの配置構成を示す正面図である。 図2に示す輸送用冷凍装置の冷凍サイクル図である。 本発明の第2実施形態に係る輸送用冷凍装置の機器配置構成を示す平面図である。
2 冷凍庫
2A 前面壁
3 輸送用冷凍装置
5 コンデンサユニット
6 エバポレータユニット
8 油分離器
9 コンデンサ
13 キャピラリチューブ
14 油戻し配管
15 コンデンサファン
20 断熱ハウジング
21A,21B,21C,21D,21E 仕切壁
22 外気流通路

Claims (4)

  1. 冷凍庫の外面壁に取り付け可能な断熱ハウジングと、該断熱ハウジングの内部側に配設されたエバポレータユニットと、前記断熱ハウジングの外部側前面に配設されたコンデンサユニットとを備え、前記コンデンサユニットは、コンデンサが前記断熱ハウジングの前方に所定の間隔を隔て前記断熱ハウジングの左右両側に設けられた仕切壁を介して設置されるとともに、その後方にコンデンサファンが設置され、該コンデンサファンにより前記コンデンサの前面から吸い込んだ外気を、前記コンデンサに流通後、前記間隔にて形成される外気流通路を経て上下方向に排出する構成とされている輸送用冷凍装置において、
    前記コンデンサを通して外気が流通される前記外気流通路上における前記コンデンサの下流側であって、前記仕切壁により区画されている前記外気流通路上の前記コンデンサファンの回転エリアから離れた一角に、圧縮機からの吐出配管に設けられ、冷媒ガス中の油を分離する油分離器および前記油分離器で分離された油を前記圧縮機の吸入配管側に戻す油戻し配管の一部が配設されていることを特徴とする輸送用冷凍装置。
  2. 前記油戻し配管の一部は、キャピラリチューブ、固定絞り、膨張弁のいずれか1つを備え、これらキャピラリチューブ、固定絞り、膨張弁の1つが前記外気流通路上に配設されていることを特徴とする請求項に記載の輸送用冷凍装置。
  3. 前記仕切壁は、その左右の仕切壁間の間隔が前方端側から前記断熱ハウジング側に向って間隔が広くなるように斜めに設けられ、該仕切壁と前記断熱ハウジングがなす一角に前記油分離器および前記油戻し配管の一部が配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の輸送用冷凍装置。
  4. 前記油分離器は、縦長の円筒形状とされていることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の輸送用冷凍装置。
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