JP7328023B2

JP7328023B2 - 保冷車両

Info

Publication number: JP7328023B2
Application number: JP2019118507A
Authority: JP
Inventors: 泰渡辺; 政和甲斐; 洋輔丸田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2023-08-16
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: JP2021004699A

Description

本発明は、保冷車両に関する。

保冷車両に適用される輸送用冷凍機ユニットでは、大型の構造物である放熱用のクーリングタワーを設けることが困難である。このため、蒸発温度と凝縮温度との温度差が大きくなり、圧縮機の圧縮比が大きくなってしまう。これにより、圧縮機の吐出温度が高くなる傾向にある。

一方、蒸発温度と凝縮温度との温度差が大きいため、凝縮後の液冷媒に蒸発後のガス冷媒を用いて大きな過冷却を付与し、能力を向上させることが可能である。
このため、輸送用冷凍機ユニットには、凝縮器を通過後の高温高圧の液冷媒と蒸発器を通過後の低温低圧のガス冷媒とを熱交換させる気液熱交換器を備えたものがある。

ところで、上記気液熱交換器を用いる場合、圧縮機の吐出温度がさらに高くなる可能性がある。このため、圧縮機の吐出温度を低くする観点から、気液熱交換後の低温低圧のガス冷媒に凝縮器から抜き出した高温高圧の液冷媒を混入（以下、「液バイパス」という）させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１９６６６４号公報

ところで、特許文献１の液バイパスを採用した場合、気液熱交換器では、気相のみのガス冷媒と液冷媒とが熱交換する。この場合、気液熱交換器の熱交換は、顕熱の熱伝達のみで行われるため、熱交換の効率を向上させることが困難であった。また、液バイパスを圧縮機吸入口の直前に入れるため、液バイパスの量を多くしすぎると、圧縮機の信頼性に悪影響を与える湿り蒸気吸入状態になる可能性があった。

そこで、本発明は、圧縮機の吐出温度を低くした上で、気液熱交換器における熱交換の効率を向上させることの可能な保冷車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る保冷車両は、貨物を収容する保冷庫と、
走行用エンジンと、輸送用冷凍機ユニットと、を備え、前記輸送用冷凍機ユニットは、前記走行用エンジンと直結されており、前記走行用エンジンにより駆動され、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を生成するとともに、吐出口から前記高温高圧のガス冷媒を吐出する圧縮機と、前記高温高圧のガス冷媒と室外空気とを熱交換させることで、前記ガス冷媒を凝縮して液冷媒を生成する凝縮器と、膨張弁を介して、供給された前記液冷媒を蒸発させて前記低温低圧のガス冷媒を生成するとともに、被冷却物を冷却する蒸発器と、前記低温低圧のガス冷媒と前記液冷媒とを熱交換させるとともに、熱交換後の前記低温低圧のガス冷媒を前記圧縮機の吸入口に供給する気液熱交換器と、前記蒸発器の下流側でかつ前記気液熱交換器のガス入口の上流側において、前記ガス入口に供給される前記低温低圧のガス冷媒に前記液冷媒の一部を混入させる液バイパス配管と、前記低温低圧のガス冷媒に混入させる前記液冷媒の時間平均流量を連続的又は間欠的に調整する流量調整機構と、前記圧縮機の吐出温度を検知する温度センサと、前記温度センサ及び前記流量調整機構と電気的に接続され、前記温度センサが検知した前記吐出温度が所定温度よりも高い場合に前記ガス冷媒への前記液冷媒の混入量が多くなるように前記流量調整機構を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、蒸発器の下流側でかつ気液熱交換器のガス入口の上流側において、ガス入口に供給される低温低圧のガス冷媒に液冷媒の一部を混入させる液バイパス配管を備えることで、気液熱交換器のガス入口に導入される冷媒の温度を低く又は乾き度を小さく（湿り状態に）して、気液熱交換器のガス出口から導出される熱交換後の冷媒の温度を低くすることが可能となる。
これにより、圧縮機の吸入口に導入されるガス冷媒の温度が低くなるため、圧縮機の吐出口から吐出されるガス冷媒の温度（吐出温度）を低くすることができる。

また、蒸発器の下流側でかつ気液熱交換器のガス入口の上流側において、ガス入口に供給される低温低圧のガス冷媒に液冷媒の一部を混入させる液バイパス配管を備えることで、気液熱交換器内において、ガス冷媒及び液冷媒を含む気液２相冷媒と液冷媒とを熱交換させて、蒸発熱伝達（冷媒が蒸発しながら温度伝達）により熱交換を行うことが可能となる。
これにより、ガス冷媒のみと液冷媒とを熱交換させる場合と比較して、気液熱交換器における熱交換効率を向上させることができる。
また、上記構成とすることで、液バイパス配管から圧縮機の吸入口までの間に疑似的に大きな熱容量を持つことになる。これにより、液バイパスを行った際に急激に圧縮機の吸入口が湿り蒸気吸入状態となることを抑制できる。
つまり、本発明によれば、圧縮機の吐出温度を低くした上で、気液熱交換器における熱交換の効率を向上させることができるとともに、圧縮機の吸入口において急激な湿り蒸気吸入状態が発生することを抑制できる。
また、低温低圧のガス冷媒に混入させる液冷媒の時間平均流量を連続的又は間欠的に調整する流量調整機構を有することで、圧縮機の吐出温度が所定温度となるように、液冷媒の流量を調整することができる。
さらに、圧縮機の吐出温度を検知する温度センサと、温度センサ及び流量調整機構と電気的に接続され、温度センサが検知した吐出温度に応じて、流量調整機構を制御する制御部と、を備えることで、圧縮機の吐出温度が所定温度となるように、液冷媒の時間平均流量を自動で調整することができる。

また、上記本発明の一態様に係る保冷車両において、前記輸送用冷凍機ユニットは、
前記凝縮器の出口と前記気液熱交換器の液入口とを接続する第１の液配管と、前記蒸発器の出口と前記気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と、を備え、前記液バイパス配管は、前記第１の液配管から分岐され、前記第１のガス配管と接続されていてもよい。

このように、凝縮器の出口と気液熱交換器の液入口とを接続する第１の液配管から分岐され、蒸発器の出口と気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と接続された液バイパス配管を備えることで、液バイパス配管を介して、ガス入口に供給される低温低圧の冷媒に液冷媒の一部を混入させることができる。

また、上記本発明の一態様に係る保冷車両において、輸送用冷凍機ユニットは、前記気液熱交換器の液出口と前記蒸発器の入口とを接続するとともに、前記膨張弁が設けられた第２の液配管と、前記蒸発器の出口と前記気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と、を備え、前記液バイパス配管は、前記膨張弁の上流側に位置する前記第２の液配管から分岐され、前記第１のガス配管と接続されていてもよい。

このように、気液熱交換器の液出口と蒸発器の入口とを接続する第２の液配管から分岐され、蒸発器の出口と気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と接続された液バイパス配管を備えることで、液バイパス配管を介して、ガス入口に供給される低温低圧の冷媒に液冷媒の一部を混入させることができる。
また、凝縮器の出口と気液熱交換器の液入口とを接続する第１の液配管から液バイパス配管を分岐させるとともに、蒸発器の出口と気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と液バイパス配管とを接続させた場合と比較して、エンタルピーが低下した液冷媒を低温低圧の冷媒に混入させることが可能となる。これにより、低温低圧の冷媒に混入させる液冷媒の流量を少なくすることができる。

また、上記本発明の一態様に係る保冷車両において、前記流量調整機構は、前記液バイパス配管に設けられ、前記制御部により開度又は開閉時間が制御される時間平均流量用調整弁であってもよい。

このように、流量調整機構として、液バイパス配管に設けられ、制御部により開度又は開閉時間が制御される時間平均流量用調整弁を用いてもよい。

また、上記本発明の一態様に係る保冷車両において、前記流量調整機構は、前記液バイパス配管に設けられるとともに、開閉弁及びキャピラリーチューブからなるユニットが並列に複数配置された構成を含み、複数の前記開閉弁は、前記制御部により開閉が制御されてもよい。

このように、液バイパス配管に設けられ、開閉弁及びキャピラリーチューブからなるユニットが並列に複数配置された構成を含む流量調整機構を用いることで、吐出温度に応じて複数の開閉弁の開閉を制御することで、圧縮機の吐出温度が所定温度となるように、液冷媒の流量を自動で調整することができる。

本発明によれば、圧縮機の吐出温度を低くした上で、気液熱交換器における熱交換の効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニットを備えた保冷車両の概略構成を示す斜視図である。図１に示す輸送用冷凍機ユニットの概略構成を示す系統図である。比較例の輸送用冷凍機ユニットの概略構成を示す系統図である。図３に示す比較例の輸送用冷凍機ユニットを用いた場合のモリエル線図を模式的に示す図である。図２に示す第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニットを用いた場合のモリエル線図を模式的に示す図である。本発明の第２の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニットの概略構成を示す系統図である。本発明の第３の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニットの概略構成を示す系統図である。本発明の第４の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニットの概略構成を示す系統図である。

（第１の実施形態）
図１及び図２を参照して、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５を備えた保冷車両１０について説明する。
図１において、Ｘ方向は保冷車両１０の長さ方向、Ｙ方向はＸ方向に対して直交する保冷車両１０の幅方向、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に対して直交する保冷車両１０の高さ方向をそれぞれ示している。

図２において、ａは第３のガス配管４５のうち、吸入口２４Ａの直前に位置する部分、ｂは第２のガス配管３４のうち、吐出口２４Ｂの近傍に位置する部分、ｃは第２の液配管３９のうち、蒸発器４２の入口４２Ａの近傍に位置する部分をそれぞれ示している。
また、図２において、ｄは第２の液配管３９のうち、気液熱交換器３８の液出口３８Ｄ、Ｄの近傍に位置する部分、ｅは第１のガス配管４４のうち、気液熱交換器３８のガス入口３８Ａの近傍に位置する部分をそれぞれ示している。
図１及び図２において、同一構成部分には同一符号を付す。

保冷車両１０は、運転席であるキャブ１７及び走行用エンジン１８を有するトラック１１に保冷庫２２及び輸送用冷凍機ユニット１５を設けた構成とされている。

保冷庫２２は、貨物（図示せず）を収容する。保冷庫２２は、キャブ１７側に配置された前壁２２Ａを有する。前壁２２Ａは、保冷庫２２の外側に配置された前面２２ａを有する。

輸送用冷凍機ユニット１５は、圧縮機２４と、冷凍機ユニット本体２５と、を有する。
圧縮機２４は、走行用エンジン１８と直結されており、走行用エンジン１８により駆動される場合や、冷凍機に内蔵したエンジンで駆動される場合、その他のモーター等で駆動される場合もある。

圧縮機２４は、吸入口２４Ａと、吐出口２４Ｂと、を有する。吸入口２４Ａには、低温低圧のガス冷媒が導入される。圧縮機２４は、低温低圧のガス冷媒を圧縮することで、高温高圧のガス冷媒を生成する。吐出口２４Ｂは、高温高圧のガス冷媒を吐出する。
冷媒としては、例えば、ＨＦＣ系や地球温暖化係数の低い冷媒であるＨＦＯ系又はＣＯ_２等の自然冷媒、又はこれらの混合冷媒等を用いることが可能である。

冷凍機ユニット本体２５は、箱体３１と、凝縮器３３と、第２のガス配管３４と、室外熱交ファン３５と、第１の液配管３６と、レシーバ３７と、気液熱交換器３８と、第２の液配管３９と、膨張弁４１と、蒸発器４２と、ファン４３と、第１のガス配管４４と、第３のガス配管４５と、アキュムレータ４７と、液バイパス配管５１と、流量調整機構５２と、温度センサ５５と、制御部５６と、を有する。なお、箱体３１は、室外と室内又はその他の事情により複数に分割してもよい。

箱体３１は、前壁２２Ａの前面２２ａの上部に設けられている。箱体３１は、外気取り込み口３１Ａと、収容空間３１Ｂと、を有する。
外気取り込み口３１Ａは、箱体３１の前面側に形成されている。外気取り込み口３１Ａは、箱体３１の外側の外気を収容空間３１Ｂ内に取り込む。収容空間３１Ｂは、箱体３１の内側に区画された空間である。

凝縮器３３（コンデンサ）は、箱体３１内に収容されている。凝縮器３３は、外気取り込み口３１Ａから導いた外気が通過するように配置されている。
凝縮器３３は、入口３３Ａと、出口３３Ｂと、を有する。凝縮器３３の入口３３Ａには、圧縮機２４で生成された高温高圧のガス冷媒が導入される。
凝縮器３３は、高温高圧のガス冷媒と外気との熱交換により、高温高圧のガス冷媒を冷却（凝縮）することで、高温高圧の液冷媒を生成する。
凝縮器３３の出口３３Ｂは、高温高圧の液冷媒を導出する。

第２のガス配管３４は、一部が箱体３１内に収容されており、残部が箱体３１の外側に配置されている。
第２のガス配管３４は、一方の端が吐出口２４Ｂと接続されており、他方の端が凝縮器３３の入口３３Ａと接続されている。第２のガス配管３４は、圧縮機２４で生成された高温高圧のガス冷媒を凝縮器３３に供給する。

室外熱交ファン３５は、箱体３１内に収容されている。室外熱交ファン３５は、収容空間３１Ｂ内に箱体３１の外部の空気（凝縮器３３での熱交換で使用する室外空気）を取り込む。

第１の液配管３６は、箱体３１内に収容されている。第１の液配管３６は、第１の配管部３６Ａと、第２の配管部３６Ｂと、を有する。
第１の配管部３６Ａは、一方の端が凝縮器３３の出口３３Ｂと接続されており、他方の端がレシーバ３７内の上部に配置されている。第１の配管部３６Ａは、凝縮器３３で生成された高温高圧の液冷媒をレシーバ３７内に供給する。

第２の配管部３６Ｂは、一方の端がレシーバ３７内の底部に配置されており、他方の端が気液熱交換器３８の液入口３８Ｃと接続されている。第２の配管部３６Ｂは、レシーバ内に貯留された高温高圧の液冷媒を気液熱交換器３８の液入口３８Ｃに供給する。

レシーバ３７は、箱体３１内に収容されている。レシーバ３７は、レシーバ３７内に導入された高温高圧の液冷媒を一時的に貯留する。

気液熱交換器３８は、箱体３１内に収容されている。気液熱交換器３８は、ガス入口３８Ａと、ガス出口３８Ｂと、液入口３８Ｃと、液出口３８Ｄと、を有する。
気液熱交換器３８のガス入口３８Ａには、蒸発器４２の出口４２Ｂから供給された低温低圧のガス冷媒に、液バイパス配管５１により供給される高温高圧の液冷媒が混入された気液２相冷媒が供給される。
ガス出口３８Ｂは、気液熱交換後のガス冷媒を導出する。液入口３８Ｃには、高温高圧の液冷媒が導入される。液出口３８Ｄは、気液熱交換後の液冷媒を導出する。
気液熱交換器３８は、上記気液２相冷媒と高温高圧の液冷媒とを熱交換させる。

このように、気液熱交換器３８において、ガス冷媒及び液冷媒を含む気液２相冷媒と高圧高温の液冷媒とを熱交換させることで、蒸発熱伝達（冷媒が蒸発しながら温度伝達）による熱交換を行うことが可能となる。
これにより、ガス冷媒のみと液冷媒とを熱交換させる場合と比較して、気液熱交換器３８における熱交換効率を向上させることができる。

第２の液配管３９は、箱体３１内に収容されている。第２の液配管３９は、一方の端が気液熱交換器３８の液出口３８Ｄと接続されており、他方の端が蒸発器４２の入口４２Ａと接続されている。

膨張弁４１は、箱体３１内に収容されている。膨張弁４１は、第２の液配管３９に設けられている。膨張弁４１は、気液熱交換器３８の液出口３８Ｄから導出された高温高圧の液冷媒を膨張させることで、液冷媒の圧力を下げて、低温低圧の液冷媒を生成する。膨張弁４１により生成された低温低圧の液冷媒は、入口４２Ａを介して蒸発器４２に供給される。

蒸発器４２は、箱体３１内に収容されている。蒸発器４２は、入口４２Ａと、出口４２Ｂと、を有する。入口４２Ａには、膨張弁４１が開いた際、膨張弁４１により生成された低温低圧の液冷媒が供給される。
蒸発器４２は、液化冷媒と保冷庫２２内の空気（空間Ｓに存在する空気（被冷却物））とを熱交換させることで、保冷庫２２内の空気を冷却する。冷却された空気は、空間Ｓに供給される。出口４２Ｂは、熱交換後の液冷媒を導出する。

ファン４３は、箱体３１内に収容されている。ファン４３は、蒸発器４２により冷却された空気を保冷庫２２内に供給することで、保冷庫２２内を冷却する。

第１のガス配管４４は、一方の端が蒸発器４２の出口４２Ｂと接続されており、他方の端が気液熱交換器３８のガス入口３８Ａと接続されている。第１のガス配管４４は、蒸発器４２から導出された低温低圧の液冷媒と液バイパス配管５１から供給される高温高圧の液冷媒とを混合させ、気液２相とされた冷媒をガス入口３８Ａに供給する。

第３のガス配管４５は、第１の配管部４５Ａと、第２の配管部４５Ｂと、を有する。
第１の配管部４５Ａは、箱体３１内に収容されている。第１の配管部４５Ａは、一方の端がガス出口３８Ｂと接続されており、他方の端がアキュムレータ４７内に配置されている。第１の配管部４５Ａは、ガス出口から導出された低温低圧のガス冷媒をアキュムレータ４７内に供給する。

第２の配管部４５Ｂは、一部が箱体３１内に収容されており、残部が箱体３１の外側に配置されている。第２の配管部４５Ｂは、一方の端がアキュムレータ４７内に配置されており、他方の端が圧縮機２４の吸入口２４Ａと接続されている。
第２の配管部４５Ｂは、低温低圧のガス冷媒から液冷媒が除去されたガス冷媒を圧縮機２４の吸入口２４Ａに供給する。

アキュムレータ４７は、箱体３１内に収容されている。アキュムレータ４７は、第１の配管部４５Ａを介して供給された冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離させる。

液バイパス配管５１は、箱体３１内に収容されている。液バイパス配管５１は、第２の配管部３６Ｂのうち、レシーバ３７の外側に位置する部分から分岐され、第１のガス配管４４と接続されている。
液バイパス配管５１は、蒸発器４２の下流側でかつ気液熱交換器３８のガス入口３８Ａの上流側において、ガス入口３８Ａに供給される低温低圧のガス冷媒に高温高圧の液冷媒の一部を混入させる。

このように、低温低圧のガス冷媒に高温高圧の液冷媒を混入させることで、ガス入口３８Ａに導入される冷媒の温度を低くすることが可能になるとともに、ガス入口３８Ａに気液２相冷媒を供給することが可能となる。

流量調整機構５２は、液バイパス配管５１に設けられている。流量調整機構５２は、低温低圧のガス冷媒に混入させる液冷媒の時間平均流量を連続的又は間欠的に調整する。
このように、低温低圧のガス冷媒に混入させる液冷媒の時間平均流量を連続的又は間欠的に調整する流量調整機構を有することで、圧縮機２４の吐出温度が所定温度となるように、液冷媒の流量を調整することができる。
流量調整機構５２は、時間平均流量用調整弁５３である。時間平均流量用調整弁５３は、第１のガス配管４４に供給する高温高圧の液冷媒の流量を調節する。時間平均流量用調整弁５３は、制御部５６と電気的に接続されており、制御部５６により開度又は開閉時間が制御される。

温度センサ５５は、吐出口２４Ｂの近傍に位置する第２のガス配管３４に設けられている。温度センサ５５は、吐出口２４Ｂから吐出される高温高圧のガス冷媒の温度（以下、「吐出温度」という）を検知する。
温度センサ５５は、制御部５６と電気的に接続されている。温度センサ５５は、検知した吐出温度に関する情報を制御部５６に送信する。
なお、図２では、一例として、第２のガス配管３４に温度センサ５５を設けた場合を例に挙げて説明したが、温度センサ５５は、例えば、圧縮機２４の出口側に設けてもよい。

制御部５６は、温度センサ５５が検知する吐出温度に応じて、時間平均流量用調整弁５３の開度又は開閉時間を制御する。
制御部５６は、吐出温度が所定温度よりも高い場合には、時間平均流量用調整弁５３の開度を大きく又は開時間を長くして、ガス入口３８Ａに供給する気液２相冷媒の温度を低くする。これにより、ガス出口３８Ｂから導出されるガス冷媒の温度、及び圧縮機２４の吸入口２４Ａに導入されるガス冷媒の温度を低くすることが可能となるので、吐出温度を低くすることができる。
一方、制御部５６は、吐出温度が所定温度よりも低い場合には、時間平均流量用調整弁５３の開度を小さく又は開時間を短くする。

上述した圧縮機２４の吐出温度を検知する温度センサ５５と、温度センサ５５及び流量調整機構５２と電気的に接続され、温度センサ５５が検知した吐出温度に応じて、流量調整機構５２を制御する制御部５６と、を備えることで、圧縮機２４の吐出温度が所定温度となるように、液冷媒の時間平均流量を自動で調整することができる。なお、「時間平均流量」とは、液冷媒が流れている時間、及び液冷媒が流れていない時間も含めた平均の量値である。

以上、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５の構成について説明したが、ここで、図３を参照して、比較例の輸送用冷凍機ユニット２００の構成について説明する。図３において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

比較例の輸送用冷凍機ユニット２００は、輸送用冷凍機ユニット１５を構成する構成要素から液バイパス配管５１、流量調整機構５２、温度センサ５５、及び制御部５６を除いたこと以外は、輸送用冷凍機ユニット１５と同様に構成されている。

ここで、図３及び図４を参照して、比較例の輸送用冷凍機ユニット２００のモリエル線図について説明する。図４に示すａ～ｅは、図３に示すａ～ｅに対応している。図４において、Ａは飽和液線（以下、「飽和液線Ａ」という）、Ｂは飽和蒸気線（以下、「飽和蒸気線Ｂ」という）、Ｃは臨界点（以下、「臨界点Ｃ」という）をそれぞれ示している。

比較例の輸送用冷凍機ユニット２００の場合、吸入口２４Ａの近傍に位置するａにおけるガス冷媒の温度が高いため、吐出口２４Ｂの近傍に位置するｂにおけるガス冷媒の温度（吐出温度）は、ａにおけるガス冷媒の温度が高くなると、これに伴い高くなる。
また、輸送用冷凍機ユニット２００は、液バイパス配管５１を備えていないため、ガス入口３８Ａには、ガス冷媒のみが導入される。このため、ガス入口３８Ａの上流側に位置するｅは、モリエル線図において飽和蒸気線Ｂの外側に位置する。
ガス入口３８Ａの上流側に位置するｅを流れるガス冷媒の温度は、気液熱交換後のガス冷媒の温度（ａの位置のガス冷媒に近い温度）よりも低くなる。

次に、図２及び図５を参照して、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５のモリエル線図について説明する。図５に示すａ～ｅは、図２に示すａ～ｅに対応している。図５において、Ａは飽和液線（以下、「飽和液線Ａ」という）、Ｂは飽和蒸気線（以下、「飽和蒸気線Ｂ」という）、Ｃは臨界点（以下、「臨界点Ｃ」という）をそれぞれ示している。

第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５の場合、液バイパス配管５１を有するため、ガス入口３８Ａには、ガス冷媒と液冷媒とが混合された気液２相冷媒が導入される。
これにより、図５に示すｅを流れる気液２相冷媒の温度は、図４に示すｅよりも低くなる。このため、モリエル線図において、図５に示すｅは、図４に示すｅよりも比エンタルピーが小さく、かつ飽和蒸気線Ｂ及び飽和液線Ａの内側に位置する。
これにより、図５に示すａを流れるガス冷媒（吸入口２４Ａに導入されるガス冷媒）の温度も図４に示すａのガス冷媒の温度よりも低くなる。
そして、吸入口２４Ａに導入されるガス冷媒の温度が低くなることで、図５に示すｂを流れるガス冷媒の温度（吐出温度）も図４に示すｂの温度よりも低くなる。

また、図５に示すｅを流れる気液２相冷媒の温度が、図４に示すｅを流れるガス冷媒の温度よりも低くなる。ことで、図５に示すｄを流れる液冷媒の温度も図４に示すｄを流れるガス冷媒の温度よりも低くなる。
また、図５に示すｄにおける吐出温度が低くなることで、図５に示すｃを流れる液冷媒の比エンタルピも図４に示すｃを流れる液冷媒の比エンタルピよりも小さくなる。

第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５によれば、蒸発器４２の下流側でかつ気液熱交換器３８のガス入口３８Ａの上流側において、ガス入口３８Ａに供給される低温低圧のガス冷媒に高温高圧の液冷媒の一部を混入させる液バイパス配管５１を備えることで、気液熱交換器３８のガス入口３８Ａに導入される冷媒の温度を低く又は乾き度を小さく（湿り状態に）して、気液熱交換器３８のガス出口３８Ｂから導出される熱交換後のガス冷媒の温度を低くすることが可能となる。
これにより、圧縮機２４の吸入口２４Ａに導入されるガス冷媒の温度が低くなるため、圧縮機２４の吐出口２４Ｂから吐出される冷媒の温度（吐出温度）を低くすることができる。

また、蒸発器４２の下流側でかつ気液熱交換器３８のガス入口３８Ａの上流側において、ガス入口３８Ａに供給される低温低圧のガス冷媒に液冷媒の一部を混入させる液バイパス配管５１を備えることで、気液熱交換器３８において、ガス冷媒及び液冷媒を含む気液２相冷媒と液冷媒とを熱交換させて、蒸発熱伝達（冷媒が蒸発しながら温度伝達）により熱交換を行うことが可能となる。また、上記構成とすることで、液バイパス配管５１から圧縮機２４の吸入口２４Ａまでの間に疑似的に大きな熱容量を持つことになる。これにより、液バイパスを行った際に急激に圧縮機２４の吸入口２４Ａが湿り蒸気吸入状態となることを抑制できる。
つまり、本発明によれば、圧縮機２４の吐出温度を低くした上で、気液熱交換器３８における熱交換の効率を向上させることができるとともに、圧縮機２４の吸入口２４Ａにおいて急激な湿り蒸気吸入状態が発生することを抑制できる。

また、上記構成とされた輸送用冷凍機ユニット１５を備えた保冷車両１０は、冷却性能を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニット６０について説明する。図６において、図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。

輸送用冷凍機ユニット６０は、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５を構成する液バイパス配管５１の分岐位置を異ならせたこと以外は、輸送用冷凍機ユニット１５と同様に構成されている。
第２の実施形態において、液バイパス配管５１は、液出口３８Ｄの近傍に位置する部分から分岐されている。このように、液バイパス配管５１は、液出口３８Ｄの近傍に位置する部分から分岐させてもよい。

第２の実施形態の輸送用冷凍機ユニット６０によれば、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５よりもエンタルピが小さい液冷媒を分岐させることが可能となるので、第１のガス配管４４に供給する液冷媒の量を少なくすることができる。
また、第２の実施形態の輸送用冷凍機ユニット６０は、先に説明した第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５と同様な効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図６を参照して、本発明の第３の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニット７０について説明する。図６において、図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。

輸送用冷凍機ユニット７０は、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５を構成する液バイパス配管５１を２つに分割するとともに、流量調整機構５２に替えて流量調整機構７１を有すること以外は、輸送用冷凍機ユニット１５と同様に構成されている。

液バイパス配管５１は、第１のバイパス配管部５１Ａと、第２のバイパス配管部５１Ｂと、を有する。
第１のバイパス配管部５１Ａの一端は、第２の配管部３６Ｂと接続されている。第１のバイパス配管部５１Ａの他端は、流量調整機構７１を介して、第２のバイパス配管部５１Ｂの一端と接続されている。
第２のバイパス配管部５１Ｂの他端は、第１のガス配管４４と接続されている。
上記構成とされた液バイパス配管５１は、流量調整機構７１を介して、第１のガス配管４４に高温高圧の液冷媒を供給する。

流量調整機構７１は、配管７３，７４と、キャピラリーチューブ７６，７７と、電磁弁である開閉弁８１，８２と、を有する。
配管７３，７４の一端は、第１のバイパス配管部５１Ａの先端とそれぞれ接続されている。配管７３，７４の他端は、第２のバイパス配管部５１Ｂの一端とそれぞれ接続されている。配管７３，７４は、第１及び第２のバイパス配管部５１Ａ，５１Ｂに対して並列に接続されている。

キャピラリーチューブ７６は、配管７３に設けられている。キャピラリーチューブ７７は、配管７４に設けられている。
キャピラリーチューブ７７の内径は、キャピラリーチューブ７６の内径と同じ大きさでもよいし、異なる大きさにしてもよい。
キャピラリーチューブ７６，７７の内径を異ならせることで、キャピラリーチューブ７６を流れる液冷媒の流量とキャピラリーチューブ７７を流れる液冷媒の流量とを異ならせることができる。

開閉弁８１は、キャピラリーチューブ７６の上流側に位置する配管７３に設けられている。開閉弁８１が開くことで、開閉弁８１の下流側に位置するキャピラリーチューブ７６に液冷媒が供給される。開閉弁８１は、制御部５６と電気的に接続されており、制御部５６により開閉が制御される。

開閉弁８２は、キャピラリーチューブ７７の上流側に位置する配管７４に設けられている。開閉弁８２が開くことで、開閉弁８２の下流側に位置するキャピラリーチューブ７７に液冷媒が供給される。開閉弁８２は、制御部５６と電気的に接続されており、制御部５６により開閉が制御される。

ここで、一例として、キャピラリーチューブ７７の内径がキャピラリーチューブ７６の内径よりも大きい場合を例に挙げて、制御部５６による流量調整機構７１の制御の一例について説明する。

吐出温度が所定温度よりもかなり高い場合、制御部５６は、開閉弁８１，８２を開状態にして、より多くの液冷媒を第１のガス配管４４に供給することで、吐出温度が所定温度となるように制御する。
吐出温度が所定温度よりも高い場合、制御部５６は、開閉弁８１を閉じ、開閉弁８２のみを開く制御を行う。
これにより、キャピラリーチューブ７６の内径よりも大きな内径とされたキャピラリーチューブ７７のみに液冷媒が流れるため、両方の電磁弁は、８１，８２を開いた場合よりも少ない流量の液冷媒が第１のガス配管４４に供給することができる。

吐出温度が所定温度よりも少し高い場合には、制御部５６は、開閉弁８２を閉じ、開閉弁８１のみを開く制御を行う。
これにより、キャピラリーチューブ７７の内径よりも小さい内径とされたキャピラリーチューブ７６のみに液冷媒が流れるため、開閉弁８２のみを開いた場合よりも少ない流量の液冷媒が第１のガス配管４４に供給することができる。

なお、時間平均流量の調節は、開閉弁の開閉時間比で行う構成を採用してもよい。この場合、流量調節機構内のキャピラリを有する流路の本数は、本実施形態のように、必ずしも２本である必要はなく、例えば、単数でもよい。

また、第２の実施形態の輸送用冷凍機ユニット６０と第３の実施形態で説明した流量調整機構７１とを組み合わせてもよい。

（第４の実施形態）
図８を参照して、本発明の第４の実施形態に係る輸送用冷凍機ユニット９０について説明する。図８において、図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。

輸送用冷凍機ユニット９０は、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５の構成要素から流量調整機構５２、温度センサ５５、及び制御部５６を除くとともに、流量調整機構９１を設けたこと以外は、輸送用冷凍機ユニット１５と同様に構成されている。

流量調整機構９１は、吐出口２４Ｂ側に位置する第２のガス配管３４に設けられ、高温高圧のガス冷媒を通過させる開口部（図示せず）を有する温度変形部９２である。該開口部の入口及び出口は、第２のガス配管３４に連通している。

温度変形部９２は、圧縮機２４の吐出口２４Ｂから吐出される高温高圧のガス冷媒の吐出温度に応じて開口部の流路断面積を変える。
具体的には、温度変形部９２は、吐出温度が高くなるにつれて流路断面積を大きくするように変形し、吐出温度が下がると開口部の流路断面積を小さくするように変形する。

このように、吐出温度に応じて開口部の流路断面積が変化することで、液バイパス配管５１を介して、第１のガス配管４４に供給される液冷媒の流量を吐出温度に応じて調整することが可能となる。
これにより、吐出温度に応じて、圧縮機２４に供給される冷媒の温度を低くして、吐出温度を低くすることができる。
上記温度変形部９２は、例えば、バイメタルや形状記憶合金等で構成することが可能である。

第４の実施形態の輸送用冷凍機ユニット９０によれば、温度変形部９２を有することで、時間平均流量用調整弁５３（或いは流量調整機構７１）、温度センサ５５、及び制御部５６を設けることなく、吐出温度に応じて、第１のガス配管４４に供給する液冷媒の流量を調整することができる。

なお、第４の実施形態の輸送用冷凍機ユニット９０は、第１の実施形態の輸送用冷凍機ユニット１５と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、第１乃至第４の実施形態では、一例として、冷凍機ユニット本体２５が箱体３１を有する場合を例に挙げて説明したが、箱体３１は必要に応じて設ければよく、必須の構成ではない。
また、少なくとも圧縮機２４、凝縮器３３、膨張弁、蒸発器、気液熱交換器、及び液バイパス配管５１を備えていればよく、他の構成は、必要に応じて設ければよい。

１０…保冷車両
１１…トラック
１５，６０，７０，９０…輸送用冷凍機ユニット
１７…キャブ
１８…走行用エンジン
２２…保冷庫
２２Ａ…前壁
２２ａ…前面
２４…圧縮機
２４Ａ…吸入口
２４Ｂ…吐出口
２５…冷凍機ユニット本体
３１…箱体
３１Ａ…外気取り込み口
３１Ｂ…収容空間
３３…凝縮器
３３Ａ，４２Ａ…入口
３３Ｂ，４２Ｂ…出口
３４…第２のガス配管
３５…室外熱交ファン
３６…第１の液配管
３６Ａ，４５Ａ…第１の配管部
３６Ｂ，４５Ｂ…第２の配管部
３７…レシーバ
３８…気液熱交換器
３９…第２の液配管
３８Ａ…ガス入口
３８Ｂ…ガス出口
３８Ｃ…液入口
３８Ｄ…液出口
４１…膨張弁
４２…蒸発器
４３…ファン
４４…第１のガス配管
４５…第３のガス配管
４７…アキュムレータ
５１…液バイパス配管
５１Ａ…第１のバイパス配管部
５１Ｂ…第２のバイパス配管部
５２，７１，９１…流量調整機構
５３…時間平均流量用調整弁
５５…温度センサ
５６…制御部
７３，７４…配管
７６，７７…キャピラリーチューブ
８１，８２…開閉弁
９２…温度変形部

Claims

貨物を収容する保冷庫と、
走行用エンジンと、
輸送用冷凍機ユニットと、
を備え、
前記輸送用冷凍機ユニットは、
前記走行用エンジンと直結されており、前記走行用エンジンにより駆動され、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を生成するとともに、吐出口から前記高温高圧のガス冷媒を吐出する圧縮機と、
前記高温高圧のガス冷媒と室外空気とを熱交換させることで、前記ガス冷媒を凝縮して液冷媒を生成する凝縮器と、
膨張弁を介して、供給された前記液冷媒を蒸発させて前記低温低圧のガス冷媒を生成するとともに、被冷却物を冷却する蒸発器と、
前記低温低圧のガス冷媒と前記液冷媒とを熱交換させるとともに、熱交換後の前記低温低圧のガス冷媒を前記圧縮機の吸入口に供給する気液熱交換器と、
前記蒸発器の下流側でかつ前記気液熱交換器のガス入口の上流側において、前記ガス入口に供給される前記低温低圧のガス冷媒に前記液冷媒の一部を混入させる液バイパス配管と、
前記低温低圧のガス冷媒に混入させる前記液冷媒の時間平均流量を連続的又は間欠的に調整する流量調整機構と、
前記圧縮機の吐出温度を検知する温度センサと、
前記温度センサ及び前記流量調整機構と電気的に接続され、前記温度センサが検知した前記吐出温度が所定温度よりも高い場合に前記ガス冷媒への前記液冷媒の混入量が多くなるように前記流量調整機構を制御する制御部と、
を備える保冷車両。
前記輸送用冷凍機ユニットは、
前記凝縮器の出口と前記気液熱交換器の液入口とを接続する第１の液配管と、
前記蒸発器の出口と前記気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と、
を備え、
前記液バイパス配管は、前記第１の液配管から分岐され、前記第１のガス配管と接続されている請求項１記載の保冷車両。
前記輸送用冷凍機ユニットは、
前記気液熱交換器の液出口と前記蒸発器の入口とを接続するとともに、前記膨張弁が設けられた第２の液配管と、
前記蒸発器の出口と前記気液熱交換器のガス入口とを接続する第１のガス配管と、
を備え、
前記液バイパス配管は、前記膨張弁の上流側に位置する前記第２の液配管から分岐され、前記第１のガス配管と接続されている請求項１記載の保冷車両。
前記流量調整機構は、前記液バイパス配管に設けられ、前記制御部により開度又は開閉時間が制御される時間平均流量用調整弁である請求項１から３のいずれか一項に記載の保冷車両。
前記流量調整機構は、前記液バイパス配管に設けられるとともに、開閉弁及びキャピラリーチューブからなるユニットが並列に複数配置された構成を含み、
複数の前記開閉弁は、前記制御部により開閉が制御される請求項１から３のいずれか一項に記載の保冷車両。