JP7168868B2 - 空気組成調整装置、輸送用冷凍装置、及び輸送用コンテナ - Google Patents
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Description
空気を搬送する搬送部(31)と、
空気の組成を調整する調整部(34,35)と、
前記搬送部(31)によって空気を前記調整部(34,35)に導入し、組成を調整した空気
を対象空間へ供給する空気回路(3)と、
前記対象空間に配置されて空気の組成を測定するセンサ(51)と、
を備えた空気組成調整装置を前提とする。
前記空気回路(3)が、前記搬送部(31)により外気を前記調整部(34,35)に導入する第1通路(75)と、前記搬送部(31)と前記調整部(34,35)の間で第1通路(75)から分岐して前記センサ(51)に外気を導入する第2通路(76)を含み、
前記第2通路(76)に、前記センサ(51)に導入される空気の水分を除去する水分除去部(84)が設けられる
ことを特徴とする。
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記水分除去部(84)は、前記第2通路(76)における前記第1通路(75)からの分岐部分と前記センサボックス(90)との間に配置される
ことを特徴とする
第2の態様では、外気がセンサボックス(90)に導入される前に、外気中の水分が第2通路(76)の水分除去部(84)で除去され、センサ(51)を水分の接触が抑制される。
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記水分除去部(84)は、前記センサボックス(90)内に配置される
ことを特徴とする。
前記第2通路(76)は、前記対象空間の内部に配置される第1部分(76a)を含み、
前記水分除去部(84)は、前記第1部分(76a)に配置される
ことを特徴とする。
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記第2通路(76)は、前記対象空間の内部に配置される第1部分(76a)を含み、
前記水分除去部(84)は、前記第1部分(76a)に配置され、
前記第2通路(76)の第1部分(76a)における対象空間への空気の入口部分から前記水分除去部(84)までの長さは、前記水分除去部(84)から前記センサボックス(90)までの長さよりも長い
ことを特徴とする。
前記搬送部(31)、前記調整部(34,35)、前記空気回路(3)、及び前記センサ(51)は、冷凍装置(10)で冷却される対象空間の空気の組成を調整するように構成され、
前記第2通路(76)の第1部分(76a)における対象空間への空気の入口部分から前記水分除去部(84)までの部分の少なくとも一部は、前記冷凍装置(10)で冷却された空気が流れる流路に配置される
ことを特徴とする。
前記水分除去部(84)は、空気が流入する流入口(86a)と、空気中の水分が分離された気体が流出する流出口(86b)と、空気から分離された水分を排出する排水口(86c)とを有する容器(86)を備えた気液分離器(85)で構成される
ことを特徴とする。
前記排水口(86c)は、前記容器(86)の下部に設けられている
ことを特徴とする。
前記排水口(86c)は、直径が1mm以上3mm以下の孔で構成される
ことを特徴とする。
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記水分除去部(84)は、空気が流入する流入口(86a)と、空気中の水分が分離された気体が流出する流出口(86b)と、空気から分離された水分を排出する排水口(86c)とを有する容器(86)を備えた気液分離器(85)で構成され、
前記気液分離器(85)は前記センサボックス(90)に固定される
ことを特徴とする。
前記搬送部(31)、前記調整部(34,35)、前記空気回路(3)、及び前記センサ(51)は、冷凍装置(10)で冷却される対象空間の空気の組成を調整するように構成され、
前記気液分離器(85)で分離された水分を排出する第3通路(77)が前記排水口(86c)に接続され、
前記第3通路(77)は、前記冷凍装置(10)で発生するドレン水を受けるドレンパンに水分を排出するように構成されている
ことを特徴とする。
前記水分除去部(84)は、第2通路(76)を流れる空気を冷却する熱交換部(88)と、前記熱交換部(88)または前記熱交換部(88)より空気流れ方向の下流側で前記第2通路(76)から下方へ延びる排水路(89)とを備える
ことを特徴とする。
前記搬送部(31)、前記調整部(34,35)、前記空気回路(3)、及び前記センサ(51)は、冷凍装置(10)で冷却される対象空間の空気の組成を調整するように構成され、
前記熱交換部(88)は、前記冷凍装置(10)が有する冷媒回路(20)の蒸発器(24)に接するように配置される
ことを特徴とする。
前記熱交換部(88)は、前記第2通路(76)の配管(88a)に設けられたフィン(88b)を有する
ことを特徴とする。
冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)の構成要素(21~24)と、対象空間の空気の組成を調整する空気組成調整部(60)とを備え、
前記冷媒回路(20)の蒸発器(24)で前記対象空間の空気を冷却する輸送用冷凍装置であって、
前記空気組成調整部(60)は、第1から第14の態様の何れか1つの空気組成調整装置で構成される
ことを特徴とする。
生鮮物を輸送するコンテナ本体(2)と、前記コンテナ本体(2)の庫内を対象空間として冷却する冷凍装置(10)とを備える輸送用コンテナであって、
前記冷凍装置(10)は、第15の態様の輸送用冷凍装置で構成される
ことを特徴とする。
以下、本発明の実施形態1を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態は、対象空間の空気の組成を調整する空気組成調整装置(60)を備えた輸送用コンテナ(1)に関する。空気組成調整装置(60)は、ガス供給ユニット(30)とセンサユニット(50)を備える。ガス供給ユニット(30)は、空気を搬送する搬送部(後述のエアポンプ(31))と、空気の組成を調整する調整部(後述の第1,第2吸着筒(34,35))と、搬送部によって空気を調整部に導入し、組成を調整した空気を対象空間へ供給する空気回路(3)とを有する。センサユニット(50)は、対象空間に配置されて空気の組成を測定するセンサ(51,52)を有する。
輸送用コンテナ(1)は、図1及び図2に示すように、コンテナ本体(2)と輸送用冷凍装置(10)とを備え、海上輸送等に用いられる。輸送用冷凍装置(10)は、コンテナ本体(2)の庫内(対象空間)の空気を冷却する。コンテナ本体(2)の庫内空間(対象空間)には、生鮮物(植物(15))が箱詰めされた状態で収納される。植物(15)は、例えば、バナナやアボカド等の青果物、野菜、穀物、球根、生花等であり、空気中の酸素(O2)を取り込んで二酸化炭素(CO2)を放出する呼吸を行う。
輸送用冷凍装置(10)は、冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)を備え、コンテナ本体(2)の庫内空気を冷媒回路(20)の蒸発器(24)で冷却する。
図2に示すように、輸送用冷凍装置(10)のケーシング(12)は、コンテナ本体(2)の庫外側に位置する庫外壁(12a)と、コンテナ本体(2)の庫内側に位置する庫内壁(12b)とを備えている。庫外壁(12a)及び庫内壁(12b)は、例えば、アルミニウム合金によって構成される。
図3に示すように、冷媒回路(20)は、その構成要素である圧縮機(21)と凝縮器(22)と膨張弁(23)と蒸発器(24)とを、冷媒配管(20a)によって順に接続することによって構成された閉回路である。
図4~図7に示すように、コンテナ本体(2)に設けられているCA装置(60)は、ガス供給ユニット(30)と、排気部(46)と、センサユニット(50)と、制御部(55)とを備え、コンテナ本体(2)の庫内空気の酸素濃度と二酸化炭素濃度とを調整する。なお、以下の説明で用いる「濃度」は、全て「体積濃度」を指す。
ガス供給ユニット(30)は、コンテナ本体(2)の庫内に供給するための成分調整された空気を生成するユニットである。本実施形態においては、コンテナ本体(2)の庫内に供給するための低酸素濃度の窒素濃縮空気を生成する装置である。本実施形態では、ガス供給ユニット(30)は、VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)によって構成されている。ガス供給ユニット(30)は、図1に示すように、庫外収納空間(S1)の左下のコーナー部に配置される。
エアポンプ(31)は、空気を吸引して加圧して吐出する第1ポンプ機構(加圧ポンプ機構)(31a)及び第2ポンプ機構(減圧ポンプ機構)(31b)を有する。第1ポンプ機構(31a)及び第2ポンプ機構(31b)はモータ(31c)の駆動軸に接続されている。
エアポンプ(31)等の構成部品が接続される空気回路(3)は、外気通路(41)、加圧通路(42)、減圧通路(43)、及び供給通路(44)を含む。
第1方向制御弁(32)及び第2方向制御弁(33)は空気回路(3)に設けられ、エアポンプ(31)と第1,第2吸着筒(34,35)との間に配置される。第1方向制御弁(32)及び第2方向制御弁(33)は、エアポンプ(31)と第1,第2吸着筒(34,35)との接続状態を、後述する2つの接続状態(第1,第2の接続状態)に切り換える。この切り換え動作は、制御部(55)によって制御される。
第1吸着筒(34)及び第2吸着筒(35)は、内部に吸着剤が充填された円筒部材で構成されている。第1吸着筒(34)及び第2吸着筒(35)に充填された吸着剤は、加圧下では窒素成分を吸着し、減圧下では、吸着した窒素成分を脱着させる性質を有する。
空気回路(3)には、ガス供給動作とガス排出動作とを切り換える給排切換機構(70)が設けられる。ガス供給動作は、窒素濃縮空気を第1吸着筒(34)及び第2吸着筒(35)からコンテナ本体(2)の庫内に供給する動作である。ガス排出動作は、窒素濃縮空気を第1吸着筒(34)及び第2吸着筒(35)から庫外へ排出する動作である。給排切換機構(70)は、排気用接続通路(71)と、排気用開閉弁(72)と、供給用開閉弁(73)とを有する。
図2,図4に示すように、排気部(46)は、庫内収納空間(S2)と庫外空間とを繋ぐ排気通路(46a)と、排気通路(46a)に接続された排気弁(46b)と、排気通路(46a)の流入端部(庫内側端部)に設けられたメンブレンフィルタ(46c)とを有する。排気通路(46a)は、ケーシング(12)を内外に貫通している。排気弁(46b)は、排気通路(46a)の庫内側に設けられる。排気弁(46b)は、排気通路(46a)における空気の流通を許容する開状態と、排気通路(46a)における空気の流通を遮断する閉状態とに切り換わる電磁弁で構成される。排気弁(46b)の開閉動作は、制御部(55)によって制御される。
図2,図4に示すように、センサユニット(50)は、庫内収納空間(S2)における庫内ファン(26)の吹出側の2次空間(S22)に設けられる。センサユニット(50)は、酸素センサ(51)と、二酸化炭素センサ(52)と、メンブレンフィルタ(54)と、第1連絡管(56)と、排気管(57)とを有する。
図8は、輸送用冷凍装置(10)のケーシング(12)の背面側斜視図であり、センサボックス(90)の配置を示す。図9は図4においてセンサボックス(90)を有する場合の部分拡大図、図10はセンサボックス(90)の斜視図、図11はセンサボックス(90)を下方から観た斜視図である。
制御部(55)は、コンテナ本体(2)の庫内空気の酸素濃度及び二酸化炭素濃度を所望の濃度にする濃度調整運転の制御を実行する。具体的には、制御部(55)は、酸素センサ(51)及び二酸化炭素センサ(52)の測定結果に基づいて、コンテナ本体(2)の庫内空気の組成(酸素濃度及び二酸化炭素濃度)が所望の組成(例えば、酸素濃度5%、二酸化炭素濃度5%)になるように、ガス供給ユニット(30)、排気部(46)及びセンサユニット(50)の動作を制御する。
〈冷媒回路の運転動作〉
本実施形態では、図3に示すユニット制御部(100)によって、コンテナ本体(2)の庫内空気を冷却する冷却運転が実行される。
(ガス生成動作)
ガス供給ユニット(30)では、第1吸着筒(34)が加圧されると同時に第2吸着筒(35)が減圧される第1動作(図4を参照)と、第1吸着筒(34)が減圧されると同時に第2吸着筒(35)が加圧される第2動作(図5を参照)とが、所定の時間で交互に繰り返され、窒素濃縮空気と酸素濃縮空気とが生成される。各動作の切り換えは、制御部(55)が第1方向制御弁(32)及び第2方向制御弁(33)を操作することによって行われる。
第1動作では、制御部(55)によって、第1方向制御弁(32)及び第2方向制御弁(33)が共に、図4に示す第1状態に切り換えられる。これにより、空気回路(3)は、第1吸着筒(34)が第1ポンプ機構(31a)の吐出口に連通して第2ポンプ機構(31b)の吸込口から遮断され、且つ第2吸着筒(35)が第2ポンプ機構(31b)の吸込口に連通して第1ポンプ機構(31a)の吐出口から遮断された第1接続状態となる。この第1接続状態では、第1ポンプ機構(31a)によって加圧された外気が第1吸着筒(34)に供給される一方、第2ポンプ機構(31b)が、第2吸着筒(35)から窒素濃度が外気よりも高く酸素濃度が外気よりも低い窒素濃縮空気を吸引する。
第2動作では、制御部(55)によって、第1方向制御弁(32)及び第2方向制御弁(33)が共に、図5に示す第2状態に切り換えられる。これにより、空気回路(3)は、第1吸着筒(34)が第2ポンプ機構(31b)の吸込口に連通して第1ポンプ機構(31a)の吐出口から遮断され、且つ第2吸着筒(35)が第1ポンプ機構(31a)の吐出口に連通して第2ポンプ機構(31b)の吸込口から遮断された第2接続状態となる。この第2接続状態では、第1ポンプ機構(31a)によって加圧された外気が第2吸着筒(35)に供給される一方、第2ポンプ機構(31b)が、第1吸着筒(34)から窒素濃縮空気を吸引する。
ガス供給ユニット(30)では、給排切換機構(70)によって、空気回路(3)において生成した窒素濃縮空気をコンテナ本体(2)の庫内に供給するガス供給動作と、脱着動作の開始時点から所定時間の間、生成した窒素濃縮空気をコンテナ本体(2)の庫内へ供給せずに排気するガス排出動作とが切り換えられる。
本実施形態では、外気をコンテナ本体(2)の庫内へ導入する外気導入動作も可能である。図6に示す外気導入動作では、第1方向制御弁(32)が第1状態に設定され、第2方向制御弁(33)が第2状態に設定され、バイパス開閉弁(48)が開かれる。給気用開閉弁(73)は開かれ、分岐開閉弁(82)は閉じられる。この状態でエアポンプ(31)を起動すると、外気が、外気通路(41)と加圧通路(42)の一部とバイパス通路(47)と供給通路(44)の一部とにより構成された、太い実線で示した外気導入通路(40)を流れる。外気導入通路(40)の通路抵抗が、方向切換弁(32,33)及び吸着筒(34,35)を通る流路の通路抵抗よりも小さいためである。そして、外気導入通路(40)を流れる外気と組成の同じ空気がコンテナ本体(2)の庫内へ押し込まれる。
本実施形態では、CA装置(60)は、制御部(55)によって、コンテナ本体(2)の庫内空気の組成(酸素濃度及び二酸化炭素濃度)を所望の組成(例えば、酸素濃度5%、二酸化炭素濃度5%)に調整する濃度調整運転を行う。濃度調整運転では、酸素センサ(51)及び二酸化炭素センサ(52)の測定結果に基づいて、コンテナ本体(2)の庫内空気の組成が所望の組成となるように、ガス供給ユニット(30)及び排気部(46)の動作が制御される。
本実施形態では、ユーザからの指令により又は定期的(例えば、10日毎)に、ガス供給ユニット(30)において生成された窒素濃縮空気の酸素濃度を測定する給気測定動作を行える。給気測定動作は、上述の濃度調整運転や試運転等のガス供給動作中に庫内ファン(26)が停止した際に並行して行われる。
本実施形態では、外気をセンサユニット(50)に導入して酸素センサ(51)を校正する図7のセンサ校正動作を行うことができる。センサ校正動作は、例えば庫内を冷却しながら濃度調整を一旦停止して短時間(10分程度)で行い、その後に濃度調整運転に戻すことができる。
この実施形態1では、第1通路(75)から分岐した第2通路(76)に気液分離器(85)が設けられているので、センサボックス(90)内の酸素センサ(51)に外気が導入されるときに、外気中の水分が第2通路(76)において除去される。
(変形例1)
気液分離器(85)は、センサボックス(90)の外に配置せず、図12に示すようにセンサボックス(90)の内部に配置してもよい。また、気液分離器(85)の代わりに、水分を補足するフィルタを水分除去部(84)としてセンサボックス(90)内に配置してもよい。
実施形態1では、気液分離器(85)の流入口(86a)を容器(86)の側部に設け、流出口(86b)を上部に設けている。図示していないが、流入口(86a)を容器(86)の上部に設け、流出口(86b)を側部に設けてもよい。
実施形態2は、実施形態1の気液分離器(85)を用いずに、分岐管(81)の一部を水分除去部(84)とする例である。
(変形例1)
図15は、実施形態2の変形例1を示す。この変形例1は、熱交換部(88)の配置が図14の実施形態2と異なる。
図16は、実施形態2の変形例2を示す。この変形例は、熱交換部(88)の配置が図14の実施形態2及び図15の変形例1と異なる。
図17は、実施形態2の変形例3を示す。この変形例は、熱交換部(88)の構成と配置が、図14~図16に示した構成とは異なる。
前記変形例で3は、熱交換部(88)にフィン(88b)を設ける構成にしているが、フィン(88b)は設けなくてもよい(図示せず)。
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
2 コンテナ本体
3 空気回路
10 輸送用冷凍装置(冷凍装置)
20 冷媒回路
21 圧縮機(構成要素)
22 凝縮器(構成要素)
23 膨張弁(構成要素)
24 蒸発器(構成要素)
29 ドレンパン
31 エアポンプ(搬送部)
34 第1吸着筒(調整部)
35 第2吸着筒(調整部)
51 酸素センサ(センサ)
60 空気組成調整装置(空気組成調整部)
75 第1通路
76 第2通路
76a 第1部分
77 第3通路
85 気液分離器(水分除去部)
86 容器
86a 流入口
86b 流出口
86c 排水口
88 熱交換部(水分除去部)
88a 配管
88b フィン
89 排水路
90 センサボックス
Claims (16)
- 空気を搬送する搬送部(31)と、
空気の組成を調整する調整部(34,35)と、
前記搬送部(31)によって空気を前記調整部(34,35)に導入し、組成を調整した空気を対象空間へ供給する空気回路(3)と、
前記対象空間に配置されて空気の組成を測定するセンサ(51)と、
を備えた空気組成調整装置であって、
前記空気回路(3)は、前記搬送部(31)により外気を前記調整部(34,35)に導入する第1通路(75)と、前記搬送部(31)と前記調整部(34,35)の間で第1通路(75)から分岐して前記センサ(51)に外気を導入する第2通路(76)と、前記調整部(34,35)から対象空間へ繋がる通路である供給通路(44)と、を含み、
前記第1通路(75)と前記供給通路(44)とにバイパス通路(47)が接続されるとともに、前記第1通路(75)から前記第2通路(76)へ分岐した分岐部分が、前記バイパス通路(47)により構成され、前記供給通路(44)は、前記第1通路(75)及び前記バイパス通路(47)を介して外気を前記対象空間に導入可能な通路であり、
前記第2通路(76)に、前記センサ(51)に導入される空気の水分を除去する水分除去部(84)と、前記第2通路(76)の開閉状態を切り換えるように前記水分除去部(84)の上流側に配置された分岐開閉弁(82)とが設けられる
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1において、
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記水分除去部(84)は、前記第2通路(76)における前記第1通路(75)からの分岐部分と前記センサボックス(90)との間に配置される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1において、
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記水分除去部(84)は、前記センサボックス(90)内に配置される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1から3の何れか1つにおいて、
前記第2通路(76)は、前記対象空間の内部に配置される第1部分(76a)を含み、
前記水分除去部(84)は、前記第1部分(76a)に配置される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1において、
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記第2通路(76)は、前記対象空間の内部に配置される第1部分(76a)を含み、
前記水分除去部(84)は、前記第1部分(76a)に配置され、
前記第2通路(76)の第1部分(76a)における対象空間への空気の入口部分から前記水分除去部(84)までの長さは、前記水分除去部(84)から前記センサボックス(90)までの長さよりも長い
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項4または5において、
前記搬送部(31)、前記調整部(34,35)、前記空気回路(3)、及び前記センサ(51)は、冷凍装置(10)で冷却される対象空間の空気の組成を調整するように構成され、
前記第2通路(76)の第1部分(76a)における対象空間への空気の入口部分から前記水分除去部(84)までの部分の少なくとも一部は、前記冷凍装置(10)で冷却された空気が流れる流路に配置される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1から6の何れか1つにおいて、
前記水分除去部(84)は、空気が流入する流入口(86a)と、空気中の水分が分離された気体が流出する流出口(86b)と、空気から分離された水分を排出する排水口(86c)とを有する容器(86)を備えた気液分離器(85)で構成される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項7において、
前記排水口(86c)は、前記容器(86)の下部に設けられている
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項8において、
前記排水口(86c)は、直径が1mm以上3mm以下の孔で構成される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1において、
前記センサ(51)を内部に収容するセンサボックス(90)を備え、
前記水分除去部(84)は、空気が流入する流入口(86a)と、空気中の水分が分離された気体が流出する流出口(86b)と、空気から分離された水分を排出する排水口(86c)とを有する容器(86)を備えた気液分離器(85)で構成され、
前記気液分離器(85)は前記センサボックス(90)に固定される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項7から10の何れか1つにおいて、
前記搬送部(31)、前記調整部(34,35)、前記空気回路(3)、及び前記センサ(51)は、冷凍装置(10)で冷却される対象空間の空気の組成を調整するように構成され、
前記気液分離器(85)で分離された水分を排出する第3通路(77)が前記排水口(86c)に接続され、
前記第3通路(77)は、前記冷凍装置(10)で発生するドレン水を受けるドレンパン(29)に水分を排出するように構成されている
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項1から6の何れか1つにおいて、
前記水分除去部(84)は、第2通路(76)を流れる空気を冷却する熱交換部(88)と、前記熱交換部(88)または前記熱交換部(88)より空気流れ方向の下流側で前記第2通路(76)から下方へ延びる排水路(89)とを備える
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項12において、
前記搬送部(31)、前記調整部(34,35)、前記空気回路(3)、及び前記センサ(51)は、冷凍装置(10)で冷却される対象空間の空気の組成を調整するように構成され、
前記熱交換部(88)は、前記冷凍装置(88)が有する冷媒回路(20)の蒸発器(24)に接するように配置される
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 請求項12または13において、
前記熱交換部(88)は、前記第2通路(76)の配管(88a)に設けられたフィン(88b)を有する
ことを特徴とする空気組成調整装置。 - 冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)の構成要素(21~24)と、対象空間の空気の組成を調整する空気組成調整部(60)とを備え、
前記冷媒回路(20)の蒸発器(24)で前記対象空間の空気を冷却する輸送用冷凍装置であって、
前記空気組成調整部(60)は、請求項1から14の何れか1つの空気組成調整装置で構成される
ことを特徴とする輸送用冷凍装置。 - 生鮮物を輸送するコンテナ本体(2)と、前記コンテナ本体(2)の庫内を対象空間として冷却する冷凍装置(10)とを備える輸送用コンテナであって、
前記冷凍装置(10)は、請求項15の輸送用冷凍装置で構成される
ことを特徴とする輸送用コンテナ。
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