JP6662427B2 - 庫内空気調節装置 - Google Patents
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Description
実施形態1を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、コンテナ用冷凍機(10)は、ケーシング(20)と、冷凍サイクルを行う冷媒回路(11)と、庫外ファン(16)と、庫内ファン(17)とを備えている。
図1に示すように、庫内空気調節装置(30)は、本体ユニット(31)と、センサユニット(90)と、換気用排気管(100)と、制御器(110)とを備えている。本体ユニット(31)は、コンテナ用冷凍機(10)の庫外機器室(28)に設置される。センサユニット(90)は、輸送用コンテナ(1)の庫内空気流路(29)に設置される。換気用排気管(100)は、輸送用コンテナ(1)の庫内空気流路(29)と庫外機器室(28)に亘って設置される。制御器(110)は、本体ユニット(31)に設けられて、庫内空気調節装置(30)の構成機器を制御する。センサユニット(90)、換気用排気管(100)、及び制御器(110)の詳細は、後述する。
図3に示すように、ポンプユニット(35)は、第1ポンプ(36)と、第2ポンプ(37)と、駆動モータ(38)とを備えている。
第1組成調節部(40)は、輸送用コンテナ(1)の外部から吸い込んだ庫外空気(未処理庫外空気)を第1庫外空気と第2庫外空気に分離するように構成される。本実施形態の第1組成調節部(40)は、供給用空気である第1庫外空気を荷室(5)へ供給し、第2庫外空気を輸送用コンテナ(1)の外部へ排出する。
第2組成調節部(60)は、輸送用コンテナ(1)の内部空間から吸い込んだ庫内空気(未処理庫内空気)を第1庫内空気と第2庫内空気に分離するように構成される。本実施形態の第2組成調節部(60)は、第1庫内空気を荷室(5)へ供給し、排出用空気である第2庫内空気を輸送用コンテナ(1)の外部へ排出する。
第1分離モジュール(41)及び第2分離モジュール(61)の構造について、図4を参照しながら説明する。第1分離モジュール(41)と第2分離モジュール(61)の構造は、互いに同じである。
図1及び図3に示すように、センサユニット(90)は、コンテナ用冷凍機(10)の庫内空気流路(29)の二次流路(29b)に配置される。図3に示すように、センサユニット(90)は、酸素センサ(91)と、二酸化炭素センサ(92)と、センサケース(93)とを備えている。
換気用排気管(100)は、輸送用コンテナ(1)の内部と外部を繋ぐための配管である。この換気用排気管(100)は、換気用排気通路を構成する。図1に示すように、換気用排気管(100)は、コンテナ用冷凍機(10)のケーシング(20)を貫通する。換気用排気管(100)の一端は、庫内空気流路(29)の二次流路(29b)に開口する。換気用排気管(100)の他端は、庫外機器室(28)における庫外ファン(16)の吸入側に開口する。
制御器(110)は、制御動作を行うCPU(111)と、制御動作に必要なデータ等を記憶するメモリ(112)とを備える。制御器(110)には、酸素センサ(91)、二酸化炭素センサ(92)、第1圧力センサ(45)、及び第2圧力センサ(65)の計測値が入力される。制御器(110)は、ポンプユニット(35)、第1調節弁(46)、第2調節弁(66)、第1バイパス弁(50)、第2バイパス弁(70)、及び換気用排気弁(101)を操作するための制御動作を行う。
コンテナ用冷凍機(10)は、輸送用コンテナ(1)の庫内空気を冷却する冷却運転を行う。
庫内空気調節装置(30)は、輸送用コンテナ(1)の荷室(5)内の庫内空気の組成(本実施形態では、庫内空気の酸素濃度と二酸化炭素濃度)を調節するための運転を行う。ここでは、本実施形態の庫内空気調節装置(30)の運転動作について、庫内空気の酸素濃度の目標範囲が5%±1%であり、庫内空気の二酸化炭素濃度の目標範囲が2%±1%である場合を例に説明する。
本実施形態の庫内空気調節装置(30)は、荷室(5)内の庫内空気の酸素濃度を低下させるための酸素濃度低減動作と、荷室(5)内の庫内空気の二酸化炭素濃度を低下させるための二酸化炭素濃度低減動作と、荷室(5)内の庫内空気の酸素濃度を上昇させるための酸素濃度増加動作とを行う。
庫内空気調節装置(30)の酸素濃度低減動作について、図3〜図5を適宜参照しながら説明する。この酸素濃度低減動作では、第1組成調節部(40)が酸素濃度の低い第1庫外空気を荷室(5)へ供給し、第2組成調節部(60)が酸素濃度の低い第1庫内空気を荷室(5)へ供給する。
庫内空気調節装置(30)の二酸化炭素濃度低減動作について、図3,図4,図6を適宜参照しながら説明する。この二酸化炭素低減動作では、第1組成調節部(40)が酸素濃度の低い第1庫外空気を荷室(5)へ供給し、第2組成調節部(60)が二酸化炭素濃度の低い第1庫内空気を荷室(5)へ供給する。
庫内空気調節装置(30)の酸素濃度増加動作について、図3を参照しながら説明する。この酸素濃度増加動作では、第1組成調節部(40)が輸送用コンテナ(1)の外部から吸い込んだ庫外空気をそのまま荷室(5)へ供給し、第2組成調節部(60)が輸送用コンテナ(1)の内部から吸い込んだ庫内空気をそのまま荷室(5)へ送り返す。
庫内空気調節装置(30)の制御器(110)は、酸素センサ(91)及び二酸化炭素センサ(92)の計測値を監視する。そして、庫内空気調節装置(30)が上述した動作を行うことによって、庫内空気の酸素濃度と二酸化炭素濃度をそれぞれの目標範囲に保たれるように、酸素センサ(91)及び二酸化炭素センサ(92)の計測値に基づいて庫内空気調節装置(30)の構成機器を制御する。
制御器(110)は、酸素濃度低減動作及び二酸化炭素濃度低減動作の実行中に、酸素センサ(91)の計測値を監視する。制御器(110)は、酸素濃度低減動作及び二酸化炭素濃度低減動作の実行中に酸素センサ(91)の計測値の低下速度(即ち、単位時間当たりの計測値の低下量)が所定の基準値を下回るという判定条件が成立すると、輸送用コンテナ(1)内の気圧が陰圧となって庫外空気が輸送用コンテナ(1)の内部へ侵入していると判断する。なお、酸素センサ(91)の計測値が上昇している場合は、酸素センサ(91)の計測値の低下速度が負の値となる。
本実施形態の庫内空気調節装置(30)は、輸送用コンテナ(1)内の気圧を陽圧に保ちつつ、輸送用コンテナ(1)内の庫内空気の組成を調節する動作を行う。従って、本実施形態によれば、輸送用コンテナ(1)の気密性がそれほど高くない場合であっても、輸送用コンテナ(1)内への庫外空気(大気)の侵入を防ぐことができ、その結果、輸送用コンテナ(1)内の庫内空気の組成を適切に調節することが可能となる。
実施形態2の庫内空気調節装置(30)について説明する。実施形態の庫内空気調節装置(30)は、実施形態1の庫内空気調節装置(30)において、第1組成調節部(40)及び制御器(110)を変更したものである。ここでは、実施形態2の庫内空気調節装置(30)について、実施形態1の庫内空気調節装置(30)と異なる点を説明する。
本実施形態の第1組成調節部(40)は、実施形態1の第1組成調節部(40)と同様に、輸送用コンテナ(1)の外部から吸い込んだ庫外空気(未処理庫外空気)を第1庫外空気と第2庫外空気に分離するように構成される。本実施形態の第1組成調節部(40)は、いわゆるPSA(Pressure Swing Adsorption)法によって、未処理庫外空気を第1庫外空気と第2庫外空気に分離するように構成されており、この点で実施形態1の第1組成調節部(40)と相違する。
エアポンプ(231)は、ユニットケース(32)の内部空間に配置される。エアポンプ(231)は、それぞれが空気を吸引して加圧して吐出する第1ポンプ機構(231a)及び第2ポンプ機構(231b)を備える。第1ポンプ機構(231a)及び第2ポンプ機構(231b)は、潤滑油を使用しないオイルレスのポンプである。加圧部である第1ポンプ機構(231a)と、減圧部である第2ポンプ機構(231b)とは、それらの両方が駆動モータ(231c)の駆動軸に接続される。第1ポンプ機構(231a)及び第2ポンプ機構(231b)のぞれぞれは、駆動モータ(231c)によって回転駆動されることによって、吸込口から空気を吸引して加圧し、加圧した空気を吐出口から吐出する。
第1ポンプ機構(231a)の吸込口には、外気通路を形成する外気管(241)の一端が接続される。外気管(241)は、ユニットケース(32)を貫通するように設けられる。ユニットケース(32)の外部に位置する外気管(241)の他端は、フィルタユニット(220)に接続される。
第2ポンプ機構(231b)の吸込口には、吸引通路を形成する吸引管(243)の一端が接続される。吸引管(243)は、他端側で二つの分岐管に分岐しており、一方の分岐管が第1方向制御弁(232)に、他方の分岐管が第2方向制御弁(233)に、それぞれ接続される。
第1方向制御弁(232)及び第2方向制御弁(233)のそれぞれは、三つのポートを有する切換弁である。各方向制御弁(232,233)は、第1のポートが第2のポートと連通して第3のポートから遮断される第1状態と、第1のポートが第3のポートと連通して第2のポートから遮断される第2状態とに切り換わるように構成される。
第1吸着筒(234)及び第2吸着筒(235)のそれぞれは、両端が閉塞された円筒状の容器と、その容器に充填された吸着剤とを備える部材である。
酸素排出通路を形成する酸素排出管(245)は、一端側で二つの分岐管に分岐しており、一方の分岐管が第1吸着筒(234)の他端に、他方の分岐管が第2吸着筒(235)にそれぞれ接続される。酸素排出管(245)の各分岐管には、逆止弁(261)が一つずつ設けられる。各逆止弁(261)は、対応する吸着筒(234,235)から流出する向きの空気の流れを許容し、逆向きの空気の流れを遮断する。
酸素排出管(245)の各分岐管には、パージ通路を形成するパージ管(250)が接続される。パージ管(250)は、一端が第1吸着筒(234)に接続する分岐管に接続され、他端が第2吸着筒(235)に接続する分岐管に接続される。パージ管(250)の一端は、第1吸着筒(234)と逆止弁(261)の間に接続される。パージ管(250)の他端は、第2吸着筒(235)と逆止弁(261)の間に接続される。
供給用接続管(244)には、排気用接続通路を形成する排気用接続管(271)が接続される。排気用接続管(271)は、一端が供給用接続管(244)に接続され、他端が酸素排出管(245)に接続される。排気用接続管(271)の一端は、供給用接続管(244)における第2ポンプ機構(231b)と逆止弁(264)の間に接続される。排気用接続管(271)の他端は、酸素排出管(245)の逆止弁(262)よりも庫外側に接続される。
供給用接続管(244)には、測定用通路を形成する測定用接続管(281)が接続される。この測定用接続管(281)は、第1組成調節部(40)をセンサユニット(90)に接続するための配管である。
吐出管(242)には、バイパス通路を形成するバイパス接続管(255)が接続される。バイパス接続管(255)は、一端が吐出管(242)に接続され、他端が測定用接続管(281)に接続される。バイパス接続管(255)の一端は、吐出管(242)の分岐箇所よりも第1ポンプ機構(231a)寄りに接続される。バイパス接続管(255)の他端は、測定用接続管(281)の一端と測定用開閉弁(282)の間に接続される。このバイパス接続管(255)は、第1吸着筒(234)及び第2吸着筒(235)をバイパスさせて庫外空気を輸送用コンテナ(1)の庫内空間へ供給するための第1バイパス通路を形成する。
本実施形態の第1組成調節部(40)の運転動作を説明する。
図8に示すように、第1動作では、第1方向制御弁(232)が第1状態に設定され、第2方向制御弁(233)が第2状態に設定される。その結果、第1ポンプ機構(231a)の吐出口が第1吸着筒(234)に接続し、第2吸着筒(235)が第2ポンプ機構(231b)の吸込口に接続する。また、第1動作では、供給側開閉弁(273)が開かれ、残りの開閉弁(251,256,272,282)が閉じられる。そして、第1動作では、第1吸着筒(234)を対象とする吸着動作と、第2吸着筒(235)を対象とする脱離動作とが行われる。
図9に示すように、第2動作では、第1方向制御弁(232)が第2状態に設定され、第2方向制御弁(233)が第1状態に設定される。その結果、第1ポンプ機構(231a)の吐出口が第2吸着筒(235)に接続し、第1吸着筒(234)が第2ポンプ機構(231b)の吸込口に接続する。また、第2動作では、供給側開閉弁(273)が開かれ、残りの開閉弁(251,256,272,282)が閉じられる。そして、第2動作では、第1吸着筒(234)を対象とする脱離動作と、第2吸着筒(235)を対象とする吸着動作とが行われる。
本実施形態の制御器(110)は、エアポンプ(231)の回転速度を上昇させる動作を、陽圧維持動作として行う。この点で、本実施形態の制御器(110)は、実施形態1の制御器(110)と異なる。
上記各実施形態の庫内空気調節装置(30)については、次のような変形例を適用してもよい。なお、以下の変形例は、庫内空気調節装置(30)の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
実施形態1,2の庫内空気調節装置(30)に設けられた制御器(110)は、陽圧維持動作として、判定条件が成立したときに輸送用コンテナ(1)の外部へ排出される第2庫内空気の流量を減らすために第2調節弁(66)の開度を拡大する動作を行うように構成されていてもよい。また、この制御器(110)は、陽圧維持動作として、換気用排気弁(101)を一時的に閉状態に保つ動作、あるいは換気用排気弁(101)を所定の時間間隔で開閉する動作を行うように構成されていてもよい。本変形例の場合は、輸送用コンテナ(1)の内部から外部へ排出される空気の流量を減少させることによって、輸送用コンテナ(1)内の気圧を上昇させる。
実施形態1の庫内空気調節装置(30)において、第1分離モジュール(41)のガス分離膜(85)と第2分離モジュール(61)のガス分離膜(85)とは、それぞれの特性が互いに異なっていてもよい。
実施形態1の庫内空気調節装置(30)において、第1バイパス弁(50)は、第1分離モジュール(41)へ流入する未処理庫外空気の流量と、第1バイパス管(51)へ流入する未処理庫外空気の流量の割合を、多段階に又は連続的に変更できるように構成されていてもよい。また、第2バイパス弁(70)は、第2分離モジュール(61)へ流入する未処理庫内空気の流量と、第2バイパス管(71)へ流入する未処理庫内空気の流量の割合を、多段階に又は連続的に変更できるように構成されていてもよい。
実施形態1の庫内空気調節装置(30)では、第1ポンプ(36)と第2ポンプ(37)のそれぞれに駆動モータが連結されていてもよい。この変形例では、第1ポンプ(36)と第2ポンプ(37)の一方を作動させて他方を休止させることが可能となる。
実施形態1の庫内空気調節装置(30)において、第1組成調節部(40)と第2組成調節部(60)のそれぞれは、いわゆるPSA(Pressure Swing Adsorption)法によって、吸い込んだ空気を互いに組成が異なる二種類の空気に分離するように構成されていてもよい。この場合、組成調節部(40,60)は、吸い込んだ空気に含まれる窒素を吸着剤に吸着させることによって、窒素濃度が低くて酸素濃度および二酸化炭素濃度が高い空気を生成する工程と、吸着剤から窒素を脱離させて窒素濃度が高くて酸素濃度及び二酸化炭素濃度が低い空気を生成する工程とを繰り返し行う。
実施形態1,2の庫内空気調節装置(30)は、定置型の冷蔵庫または冷凍庫に設けられてもよい。また、上記各実施形態の庫内空気調節装置(30)は、トラックや鉄道などで輸送される陸上輸送用の冷蔵・冷凍コンテナに設けられていてもよい。また、上記各実施形態の庫内空気調節装置(30)は、荷室を形成する箱体が車台と一体になった冷蔵・冷凍トラックに設けられていてもよい。
30 庫内空気調節装置
40 第1組成調節部
41 第1分離モジュール(第1分離部)
60 第2組成調節部
61 第2分離モジュール(第2分離部)
Claims (4)
- 収納庫(1)の庫内空気の組成を調節する庫内空気調節装置であって、
上記収納庫(1)の外部の庫外空気から該庫外空気よりも酸素濃度が低い供給用空気を分離する第1分離部(41)を有し、上記供給用空気を上記収納庫(1)の内部へ供給する第1組成調節部(40)と、
上記収納庫(1)の内部の庫内空気から該庫内空気よりも酸素濃度および二酸化炭素濃度が高い排出用空気を分離する第2分離部(61)を有し、上記排出用空気を上記収納庫(1)の外部へ排出する第2組成調節部(60)とを備え、
上記第1分離部(41)は、上記収納庫(1)の外部から導入された庫外空気である未処理庫外空気を、上記未処理庫外空気よりも酸素濃度が低い第1庫外空気と、上記未処理庫外空気よりも酸素濃度が高い第2庫外空気に分離するように構成され、
上記第2分離部(61)は、上記収納庫(1)の内部から導入された庫内空気である未処理庫内空気を、上記未処理庫内空気よりも酸素濃度および二酸化炭素濃度が低い第1庫内空気と、上記未処理庫内空気よりも酸素濃度および二酸化炭素濃度が高い第2庫内空気に分離するように構成され、
上記第1組成調節部(40)が上記第1庫外空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給すると共に上記第2庫外空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出し、上記第2組成調節部(60)が上記第2庫内空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出すると共に上記第1庫内空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給することによって、上記収納庫(1)の庫内空気の酸素濃度を低下させる酸素濃度低減動作と、
上記第1組成調節部(40)が上記第1庫外空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給すると共に上記第2庫外空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出し、上記第2組成調節部(60)が上記第2庫内空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出すると共に上記第1庫内空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給することによって、上記収納庫(1)の庫内空気の二酸化炭素濃度を低下させる二酸化炭素濃度低減動作とを行い、
上記第1分離部(41)と上記第2分離部(61)のそれぞれは、窒素の透過率が酸素の透過率よりも低いガス分離膜(85)を有し、
上記第1分離部(41)は、上記未処理庫外空気を上記ガス分離膜(85)と接触させ、上記ガス分離膜(85)を透過しなかった空気を上記第1庫外空気とし、上記ガス分離膜(85)を透過した空気を上記第2庫外空気とするように構成され、
上記第2分離部(61)は、上記未処理庫内空気を上記ガス分離膜(85)と接触させ、上記ガス分離膜(85)を透過しなかった空気を上記第1庫内空気とし、上記ガス分離膜(85)を透過した空気を上記第2庫内空気とするように構成されている
ことを特徴とする庫内空気調節装置。 - 収納庫(1)の庫内空気の組成を調節する庫内空気調節装置であって、
上記収納庫(1)の外部の庫外空気から該庫外空気よりも酸素濃度が低い供給用空気を分離する第1分離部(41)を有し、上記供給用空気を上記収納庫(1)の内部へ供給する第1組成調節部(40)と、
上記収納庫(1)の内部の庫内空気から該庫内空気よりも酸素濃度および二酸化炭素濃度が高い排出用空気を分離する第2分離部(61)を有し、上記排出用空気を上記収納庫(1)の外部へ排出する第2組成調節部(60)とを備え、
上記第1分離部(41)は、上記収納庫(1)の外部から導入された庫外空気である未処理庫外空気を、上記未処理庫外空気よりも酸素濃度が低い第1庫外空気と、上記未処理庫外空気よりも酸素濃度が高い第2庫外空気に分離するように構成され、
上記第2分離部(61)は、上記収納庫(1)の内部から導入された庫内空気である未処理庫内空気を、上記未処理庫内空気よりも酸素濃度および二酸化炭素濃度が低い第1庫内空気と、上記未処理庫内空気よりも酸素濃度および二酸化炭素濃度が高い第2庫内空気に分離するように構成され、
上記第1組成調節部(40)が上記第1庫外空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給すると共に上記第2庫外空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出し、上記第2組成調節部(60)が上記第2庫内空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出すると共に上記第1庫内空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給することによって、上記収納庫(1)の庫内空気の酸素濃度を低下させる酸素濃度低減動作と、
上記第1組成調節部(40)が上記第1庫外空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給すると共に上記第2庫外空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出し、上記第2組成調節部(60)が上記第2庫内空気を排出用空気として上記収納庫(1)の外部へ排出すると共に上記第1庫内空気を供給用空気として上記収納庫(1)の内部へ供給することによって、上記収納庫(1)の庫内空気の二酸化炭素濃度を低下させる二酸化炭素濃度低減動作とを行い、
上記第1分離部(41)は、
窒素を吸着する吸着剤が設けられた吸着部(234,235)を有し、
上記吸着部(234,235)に供給された上記未処理庫外空気に含まれる窒素を上記吸着部(234,235)の上記吸着剤に吸着させることによって上記第2庫外空気を生成する吸着動作と、
上記吸着部(234,235)の上記吸着剤から窒素を脱離させることによって上記第1庫外空気を生成する脱離動作とを行うように構成され、
上記第2分離部(61)は、
窒素の透過率が酸素の透過率と二酸化炭素の透過率の両方よりも低いガス分離膜(85)を有し、
上記未処理庫内空気を上記ガス分離膜(85)と接触させ、上記ガス分離膜(85)を透過しなかった空気を上記第1庫内空気とし、上記ガス分離膜(85)を透過した空気を上記第2庫内空気とするように構成されている
ことを特徴とする庫内空気調節装置。 - 請求項1又は2において、
上記第1組成調節部(40)は、上記収納庫(1)の内部が陽圧となるように上記供給用空気を上記収納庫(1)の内部へ供給する
ことを特徴とする庫内空気調節装置。 - 請求項3において、
上記第1組成調節部(40)が上記収納庫(1)の庫内へ供給する上記供給用空気の流量が、上記第2組成調節部(60)が上記収納庫(1)の庫外へ排出する上記排出用空気の流量よりも多い
ことを特徴とする庫内空気調節装置。
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