JP5448547B2 - 陸上輸送用冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、陸上輸送用冷凍装置に関するものである。

陸上輸送用冷凍装置は、トラック等の荷室（バン）に設置されて内部を冷却または加温し、積み込んだ荷物を所望の温度に維持して輸配送する車両等に装備されるものである。
陸上輸送用冷凍装置には、冷媒圧縮用の圧縮機駆動に車両走行用エンジンの出力を利用する直結式と、専用の駆動源（エンジンや電動機等）を備えたサブエンジン方式とがある。

陸上輸送用冷凍装置は、たとえば−３０℃程度まで冷却して輸送する冷凍食品、−１〜５℃程度を維持して輸送するチルド食品、２〜３０℃程度の庫内温度を維持して輸送する商品など、幅広い設定温度領域で使用される。
このように幅広い設定温度領域をカバーするためには、外気温度と庫内設定温度との関係より冷却と加熱と両方の機能を備えることが必要である。また、陸上輸送用冷凍装置は移動しながら使用されるので、時刻、季節および天候の変化によって環境条件、たとえば、外気温度が大きく変化する。

従来、陸上輸送用冷凍装置において、庫内の温度を上昇させる運転方法としては、特許文献１に示されるように、圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒（ホットガス）が庫外熱交換器をバイパスして庫内熱交換器に循環させられるホットガスバイパス加熱方式が一般的に用いられている。
また、特許文献２に示されるように、エンジンの排ガスの熱量を利用するためにエンジンを通過する空気でこの熱量を回収し、冷媒の加熱器に提供するものが提案されている。

特開２００３−２６９８０５号公報 特開平６−３４１７３１号公報

ところで、特許文献１に示されるようにホットガスバイパス加熱方式のものは、ホットガスが圧縮機の仕事分を熱に変えるものであるので、加熱能力が小さく、かつ、エネルギ効率が低い。
空気調和装置で一般的なヒートポンプ暖房とすると、前記加熱能力、エネルギ効率の課題は解決することができる。
しかし、空気調和装置で一般的なヒートポンプ暖房は陸上輸送用冷凍装置として用いられていないのが現状である。
これは、ひとつには加温ニーズが少なかったことにより高価なヒートポンプ暖房を備えることがコスト的に見合わなかったことがある。

一方、走行する車両に取り付けられる陸上輸送用冷凍装置は移動しながら使用されるので、時刻、季節および天候の変化によって環境条件が大きく変化することによって安定した性能が発揮できないという課題がある。
たとえば、冬季に庫外熱交換器をエバポレータとして使用すると、外気温度が低温であるので、庫外熱交換器での熱交換効率が低下する。これにより、暖房能力が低下し、庫内温度を所定温度に維持できなくなる恐れがある。
庫外熱交換器は冷却性を考慮して空気吸込みが容易となるように配置されるのが普通である。雪が降っている場合に、庫外熱交換器がエバポレータとして用いられると、庫外熱交換器に吹き込む雪が熱交換部に着雪し、送風機を作動させても空気が通過しないようになるので、エバポレータとしての機能を奏しない状態となる。
庫外熱交換器が着霜した場合にデフロスト運転を行うが、車両走行風の影響によってデフロストによる霜の除去が難しい。

本発明は、このような事情に鑑み、高性能なヒートポンプ式を用いて極端な環境条件でも安定した運転を行える陸上輸送用冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる陸上輸送用冷凍装置は、コンデンサとして、あるいは、エバポレータとして機能する庫外熱交換器が保冷庫の前壁上部に備えられている陸上輸送用冷凍装置であって、前記保冷庫の前壁に、該前壁の一部を覆うように設けられ、車両走行用エンジンを通過したエンジン排風を前記庫外熱交換器の吸込側に案内するダクトと、該ダクト内の通風路を開閉する開閉手段と、が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、庫外熱交換器はコンデンサとして、あるいは、エバポレータとして機能するので、コンデンサとして用いれば冷却運転を、エバポレータとして用いれば暖房運転を行うことができる。すなわち、ヒートポンプ式の冷房および暖房を行うことができるので、エネルギ効率がよく、冷却能力および加熱能力の高い空調を行うことができる。
開閉手段がダクト内の通風路を開放していると、車両走行用エンジンを通過し、キャビンと保冷庫との間に排出されるエンジン排風は、保冷庫の前壁に取り付けられたダクトに案内されて庫外熱交換器の吸込み側に供給される。

エンジン排風はエンジンによって温められているので、庫外熱交換器に取り込まれる外気よりも高い温度を有している。外気にエンジン排風が混合することによって庫外熱交換器を通過する空気の温度が上昇するので、たとえば、冬季等外気温度が低い場合のエバポレータとしての能力低下を抑制することができる。
たとえば、直結式の陸上輸送用冷凍装置では、車両が停止しアイドリング運転を行っている場合、圧縮機の回転数が低下するため、加熱能力が低下する。この場合でも、エンジン排風による熱量回収が行えるので、加熱能力の低下量を縮小することができる。

開閉手段がダクト内の通風路を閉鎖していると、エンジン排風は庫外熱交換器に供給されないので、外気はエンジン排風によって暖められなくなる。たとえば、夏場等の外気温度が高い場合に、庫外熱交換器をコンデンサとして用いるとき開閉手段によりダクトを閉鎖すれば、エンジン排風の影響を受けることを防止できるので、コンデンサとしての能力低下を抑制することができる。
このように、外気温度の低い場合にエバポレータとして用い、あるいは外気温度の高い場合にコンデンサとして用いる等、極端な環境条件でも熱交換器としての能力低下を抑制できるので、庫内温度を所定温度に確実に維持できる等、陸上輸送用冷凍装置を安定して運転することができる。

上記発明では、前記庫外熱交換器の吸込側に、走行風が前記庫外熱交換器に直接入るのを防止するパネルが設けられているのが好適である。

このようにすると、走行風はパネルの周りを巻き込むようにして庫外熱交換器に流れ込むようになる。言い換えると、庫外熱交換器には、空気が車両進行方向に略直交する方向から吸込まれることになる。したがって、庫外熱交換器は走行風によるラム圧の影響を受け難くなる。
たとえば、降雪時に庫外熱交換器がエバポレータとして用いられている場合に、庫外熱交換器に吹き込む雪が直接吹き込まないので、熱交換部に着雪するのを抑制することができ、エバポレータとしての機能を維持できる。
また、走行風がダクトを通るエンジン排風を庫外熱交換器に案内する機能を奏するので、エンジン排風を滑らかに庫外熱交換器に導くことができる。

上記発明では、前記庫外熱交換器の下部にドレンを収容するドレンパンが設けられているのが好適である。
このようにすると、庫外熱交換器をエバポレータとして用いる場合、あるいはデフロスト運転を行った場合に発生するドレンをドレンパンに回収してまとめて車外に排出できる。

上記発明では、前記開閉手段は、前記庫外熱交換器がコンデンサとして機能している場合は前記ダクト内の通風路を閉鎖し、エバポレータとして機能している場合は前記ダクト内の通風路を開放するように制御されるようにしてもよい。

上記発明では、前記開閉手段は、前記庫外熱交換器がコンデンサとして機能しており、かつ低外気温度の場合には、前記ダクト内の通風路を開放するように制御されるようにしてもよい。

上記発明では、前記開閉手段は、前記庫外熱交換器がエバポレータとして機能しており、かつ高外気温度の場合には、前記ダクト内の通風路を閉鎖するように制御されるようにしてもよい。

本発明によると、ヒートポンプ式の冷房および暖房を行うことができるので、エネルギ効率がよく、冷却能力および加熱能力の高い空調を行うことができる。
また、保冷庫の前壁に、前壁を覆うように設けられ、車両走行用エンジンを通過したエンジン排風を庫外熱交換器の吸込側に案内するダクトと、ダクト内の通風路を開閉する開閉手段と、が備えられているので、庫内温度を所定温度に確実に維持できる等、陸上輸送用冷凍装置を安定して運転することができる。

本発明の一実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置の概略構成を示す部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置１について、図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置１の概略構成を示す部分断面図である。
陸上輸送用冷凍装置１が設置されるトラック３には、乗員が乗り込むキャビン５と、荷台に積載されたバン（保冷庫）７とが備えられている。
キャビン５には、トラック３を走行駆動させるエンジン（車両走行用エンジン）９が備えられている。

陸上輸送用冷凍装置１は、バン７の内部を冷却または加温し、積み込んだ荷物を所望の温度に維持するものである。
陸上輸送用冷凍装置１には、冷媒を圧縮して高圧のガス冷媒として吐出する図示しない圧縮機と、バン７の外部に設置された庫外熱交換器１１と、バン７の内部に設置された庫内熱交換器１３と、が備えられている。

圧縮機、庫外熱交換器１１および庫内熱交換器１３を接続するようにヒートポンプ式の冷媒回路が形成されている。冷媒回路は、冷媒が圧縮機から庫外熱交換器１１、庫内熱交換器１３を通って圧縮機に戻る流れと、圧縮機から庫内熱交換器１３、庫外熱交換器１１を通って圧縮機に戻る流れとを切換えられるように構成されている。この切換えを行うことによって庫外熱交換器１１は、コンデンサとして機能したり、エバポレータとして機能したりするようにされている。

庫外熱交換器１１がコンデンサとして機能すると、庫内熱交換器１３はエバポレータとして機能するのでバン７は冷却運転されることになる。
一方、庫外熱交換器１１がエバポレータとして機能すると、庫内熱交換器１３はコンデンサとして機能するのでバン７は加熱運転されることになる。

圧縮機は、たとえば、小型、高性能である開放型スクロール圧縮機が用いられ、エンジン９によって駆動される。なお、圧縮機３の形式については特に限定されるものではない。
庫外熱交換器１１および庫内熱交換器１３は、たとえば、直方体形状のパラレルフロー型熱交換器により構成されているが、これに限定されるものではない。

庫内熱交換器１３は、バン７の前壁１５の上端部に、半ば前方（キャビン５側）に突出するように形成された空間１７に設置されている。
庫内熱交換器１３には庫内ファン１９によってバン７内部の庫内気が供給されるようにされている。庫内ファン１９はバン７内に室内熱交換器１３を通って循環する気流を発生させる。

庫外熱交換器１１は、庫内熱交換器１３を収納する空間１７の外壁の前方、すなわち、バン７の前壁１５の外側上部に設置されている。
庫外熱交換器１１は、面部が前方に面するように配置されている。庫外熱交換器１１の後方側には庫外ファン２１が設置されている。庫外ファン２１が作動することによって庫外熱交換器１１を通って後方に流れる外気の流れが形成される。

庫外熱交換器１１の下部には、庫外熱交換器１１で発生したドレンを受けるドレンパン２３が設けられている。ドレンパン２３で収集されたドレンは、ドレン抜管２５によってトラック３の下部に排出される。

庫外熱交換器１１の吸込側である前方には、間隔を空けてパネル２７が備えられている。パネル２７は、略矩形状をした板部材であり、周縁部は後方にわずかに折り曲げられている。パネル２７は、庫外熱交換器１１と略平行し、庫外熱交換器１１を完全に覆うように取り付けられている。

バン７の前壁１５の外側には、ダクト２９が備えられている。ダクト２９は、Ｕ字状の断面形状をした長尺部材である。
ダクト２９は、前壁１５の下端位置からパネル２７の下方位置まで延在するように配置されている。ダクト２９は、Ｕ字状の断面形状の開放側端部が前壁１５に、たとえば、ネジによって接合されている。前壁１５とダクト２９とによって通風路３１が形成される。

ダクト２９の下端部には、キャビン５に面した開口部を形成する切欠３３が設けられている。
切欠３３は、トラック３の前面から取り込まれ、ラジエータ、エンジン９を通過し、キャビン３とバン７との間に排出されるエンジン排風の通路に面するようにされている。
通風路３１の中途には、通風路３１を開閉するダンパ（開閉手段）３５が設けられている。

以上説明したように構成された陸上輸送用冷凍装置１について、運転時の作用について説明する。
まず、バン７内部の温度を上昇させる加熱運転について説明する。
冷媒は圧縮機から庫内熱交換器１３、庫外熱交換器１１を通って圧縮機に戻るように流れる。庫内熱交換器１３はコンデンサとして機能し、庫外熱交換器１１はエバポレータとして機能する。
圧縮機が回転駆動されると、低圧の冷媒ガスを吸い込み、これを圧縮して高温高圧の過熱ガスである冷媒ガスを吐き出す。

この冷媒ガスは庫内熱交換器１３に流入する。庫内熱交換器１３に流入した冷媒ガスは、庫内ファン１９によって循環する庫内の空気を加熱して凝縮液化される。
この液冷媒は減圧されて庫外熱交換器１１に供給される。庫外熱交換器１１に供給された冷媒は庫外ファン２１によって通風される外気を冷却して蒸発ガス化される。
このとき、庫外熱交換器１１の前方にパネル２７が設置されているので、走行風となる外気はパネル２７に当り、パネル２７の周縁部を回り込むようにして庫外熱交換器１１に流れ込む。言い換えると、庫外熱交換器１１には、外気が車両進行方向に略直交する方向から吸込まれることになる。したがって、庫外熱交換器１１は走行風によるラム圧の影響を受け難くなる。

このように、庫外熱交換器１１は走行風によるラム圧の影響を受け難くなると、たとえば、降雪時に庫外熱交換器１１がエバポレータとして用いられている場合に、庫外熱交換器１１に吹き込む雪が直接吹き込まないので、熱交換部に着雪するのを抑制することができ、エバポレータとしての機能を維持できる。
また、走行風が後述するように通風路３１を通るエンジン排風を庫外熱交換器１１に案内する機能を奏するので、エンジン排風を滑らかに庫外熱交換器１１に導くことができる。

このとき、ダンパ３５は、通風路３１を開放している。庫外ファン２１および走行風の移動に伴い、パネル２７の後方下部に負圧が発生するので、通風路３１を通って上方に向かう気流が発生する。切欠３３に当るエンジン排風は、自身の移動力とともにこの気流に誘導されて通風路３１を通って上方へ導かれ、外気と混合して庫外熱交換器１１に流入する。
エンジン排風はエンジン９によって温められているので、庫外熱交換器１１に取り込まれる外気よりも高い温度を有している。外気にエンジン排風が混合することによって庫外熱交換器１１を通過する空気の温度が上昇する。

庫外熱交換器１１を通過する外気の温度が上昇すると、冷媒を蒸発ガス化する能力を向上させることができる。これにより、たとえば、冬季等外気温度が低い場合のエバポレータとしての能力低下を抑制することができる。
なお、外気の温度が十分に高い場合には、ダンパ３５を閉鎖してエンジン排風を庫外熱交換器１１に供給しないようにしてもよい。すなわち、加熱能力を環境条件に対応して調整することができる。

また、直結式の陸上輸送用冷凍装置１では、トラック３が停止しアイドリング運転を行っている場合、圧縮機の回転数が低下するため、加熱能力が低下する。この場合でも、エンジン排風による熱量回収が行えるので、加熱能力の低下量を縮小することができる。

庫外熱交換器１１をエバポレータとして用いる場合、あるいはデフロスト運転を行った場合、外気は熱量を失うので、水分が凝縮してドレンが発生する場合がある。発生するドレンはドレンパン２３に回収され、ドレン抜管２５を通して車外に排出される。
蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機に吸入され、以下同様のサイクルを繰り返すことによって加熱運転が行われる。

次に、バン７の内部を低温に維持する冷却運転について説明する。
冷媒は圧縮機から庫外熱交換器１１、庫内熱交換器１３を通って圧縮機に戻るように流される。庫外熱交換器１１はコンデンサとして機能し、庫内熱交換器１３はエバポレータとして機能する。
圧縮機が回転駆動されると、低圧の冷媒ガスを吸い込み、これを圧縮して高温高圧の過熱ガスである冷媒ガスを吐き出す。

この冷媒ガスは庫外熱交換器１１に流入する。庫外熱交換器１１に流入した冷媒ガスは、庫外ファン２１によって通風される外気と熱交換されて凝縮液化される。
このとき、ダンパ３５は、通風路３１を閉鎖している。これはコンデンサとして機能する場合、外気の温度は低い方が冷媒を凝縮液化する能力が大きいからである。
なお、外気の温度が十分に低い場合には、ダンパ３５を開放してエンジン排風を庫外熱交換器１１に供給するようにしてもよい。すなわち、冷却能力を環境条件に対応して調整することができる。
このように、ダンパ３５によって通風路３１を閉鎖することができるので、たとえば、夏場等の外気温度が高い場合に、エンジン排風の影響を受けることを防止できる。これにより、コンデンサとしての能力低下を抑制することができる。

この液冷媒は図示しない減圧弁によって減圧されて庫内熱交換器１３に供給される。庫内熱交換器１３に供給された冷媒は循環する庫内の空気を冷却して蒸発ガス化される。
この冷却空気によりバン７の内部が所定温度に冷却される。蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機に吸入され、以下同様のサイクルを繰り返すことによって冷却運転が行われる。

このように、ヒートポンプ式の冷却運転および加熱運転を行うことができるので、エネルギ効率がよく、冷却能力および加熱能力の高い空調を行うことができる。
また、外気温度の低い場合にエバポレータとして用い、あるいは外気温度の高い場合にコンデンサとして用いる等、極端な環境条件でも熱交換器としての能力低下を抑制できるので、庫内温度を所定温度に確実に維持できる等、陸上輸送用冷凍装置１を安定して運転することができる。

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。

１ 陸上輸送用冷凍装置
７ バン
９ エンジン
１１ 庫外熱交換器
１５ 前壁
２３ ドレンパン
２７ パネル
２９ ダクト
３１ 通風路
３５ ダンパ

Claims (6)

1. コンデンサとして、あるいは、エバポレータとして機能する庫外熱交換器が保冷庫の前壁上部に備えられている陸上輸送用冷凍装置であって、
   前記保冷庫の前壁に、該前壁の一部を覆うように設けられ、車両走行用エンジンにより加熱されたエンジン排風を前記庫外熱交換器の吸込側に案内するダクトと、
   該ダクト内の通風路を開閉する開閉手段と、
   走行風を用いて前記庫外熱交換器の吸込側の圧力を低下させるパネルと
   が備えられていることを特徴とする陸上輸送用冷凍装置。
2. 前記パネルは、さらに、前記庫外熱交換器の吸込側に、走行風が前記庫外熱交換器に直接入るのを防止することを特徴とする請求項１に記載の陸上輸送用冷凍装置。
3. 前記庫外熱交換器の下部にドレンを収容するドレンパンが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の陸上輸送用冷凍装置。
4. 前記開閉手段は、前記庫外熱交換器がコンデンサとして機能している場合は前記ダクト内の通風路を閉鎖し、エバポレータとして機能している場合は前記ダクト内の通風路を開放するように制御されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の陸上輸送用冷凍装置。
5. 前記開閉手段は、前記庫外熱交換器がコンデンサとして機能しており、かつ低外気温度の場合には、前記ダクト内の通風路を開放するように制御されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の陸上輸送用冷凍装置。
6. 前記開閉手段は、前記庫外熱交換器がエバポレータとして機能しており、かつ高外気温度の場合には、前記ダクト内の通風路を閉鎖するように制御されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の陸上輸送用冷凍装置。

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