JPH09109665A - 車載冷凍装置 - Google Patents

車載冷凍装置

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JPH09109665A
JPH09109665A JP29921495A JP29921495A JPH09109665A JP H09109665 A JPH09109665 A JP H09109665A JP 29921495 A JP29921495 A JP 29921495A JP 29921495 A JP29921495 A JP 29921495A JP H09109665 A JPH09109665 A JP H09109665A
Authority
JP
Japan
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air
turbine
compressor
exhaust
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
JP29921495A
Other languages
English (en)
Inventor
Itsuro Sakai
逸朗 酒井
Mitsusachi Ito
光幸 伊藤
Kyosuke Sasaki
恭助 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Ryoju Cold Chain Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Ryoju Cold Chain Co Ltd
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Publication date
Application filed by Teikoku Piston Ring Co Ltd, Ryoju Cold Chain Co Ltd filed Critical Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両エンジンで駆動される空気冷凍サイクル
利用の車載冷凍装置を提供する。 【解決手段】 冷凍トラックは積載貨物を所定の低温度
で保持する冷却室30を有し、冷却室30はエアサイク
ル冷凍装置で冷却される。冷却室30の出口は再生器4
を介して圧縮機1に接続し、圧縮機1の出口に熱交換器
2が接続する。熱交換器2は再生器4を介してエアター
ビン3に接続し、エアタービン3の出口に冷却室30の
入口が接続する。車両エンジン5の排気出口とマフラー
6との間の排気管7に排気タービン8を取り付け、排気
タービン8と圧縮機1を連結する。排気管7における排
気タービン8のバイパス管路9に圧力コントロールバル
ブ10を設置し、圧力コントロールバルブ10は冷却室
30の温度とエンジン回転数に基づいて制御され、排気
タービン8の回転数が制御されて圧縮機1の回転数が制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両エンジンで駆
動される空気冷凍サイクル利用の車載冷凍装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】炭化水素のフルオロクロロ置換体類を冷
媒とする蒸気圧縮冷凍サイクルを用いた冷凍装置は、成
績係数が大きく、これまで各種の冷凍機に利用されてい
た。しかしながら、最近、オゾン層や温室効果に及ぼす
悪影響が発見されている。
【0003】また、冷凍装置として次のものがある。 1.液体窒素の蒸発潜熱を利用するもの。 米国では、液体酸素の副産物として生成する液体窒素の
蒸発潜熱を利用する冷凍車が使用されている。しかし、
液体窒素の補給スタンドが限られることが欠点である。 2.ペルチェ素子を利用したもの。 極小容量の冷媒、例えば人の組織の冷凍輸送等に応用さ
れている。しかし、成績係数が低いので、数10Wの冷
却能力のものに限られる。 3.畜冷式 氷が融解する際の潜熱を利用するもので、低コストであ
るが、前記1.と同様に蓄冷作用の持続性に問題があ
る。 4.空気冷凍サイクルを利用したもの。 空気を圧縮し、高温高圧の空気を熱交換器で冷却し、そ
の後、膨張機で大気圧近くまで膨張させ冷風を得るもの
で、航空機の冷房、冷凍および冷蔵に使用されている。
【0004】空気冷凍サイクルは、蒸気圧縮冷凍サイク
ルと比較すると、以下の特徴を有している。 ・オープンサイクルであるから、運転開始と同時に冷風
が得られる。 ・炭化水素のフルオロクロロ置換体類等の冷媒を使用し
ないので、高圧ガスの漏れに配慮する必要がない。 ・圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を必要とする蒸気圧
縮冷凍サイクルに比べて、冷凍装置の構造が簡単で安価
となる。 ・風量を大きくすることにより、冷凍庫内の温度分布を
均一にできる可能性がある。 ・成績係数が小さい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】冷凍トラックには従
来、蒸気圧縮冷凍サイクルを利用した冷凍装置が搭載さ
れており、前述した問題点を有している。
【0006】本発明の課題は、車両エンジンで駆動され
る空気冷凍サイクル利用の車載冷凍装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、空気圧縮機、
圧縮空気を冷却する熱交換器、および冷却された圧縮空
気を膨張させる膨張機とを備えている空気冷凍サイクル
利用の冷凍装置であって、車両エンジンの排気エネルギ
で駆動される排気タービンと、排気タービンの回転数を
コントロールする手段とを有しており、前記空気圧縮機
が排気タービンによって駆動されることを特徴とする。
【0008】排気タービンの回転数のコントロールは排
気の圧力を調整して行うか、あるいは排気タービンにバ
リアブル・ジオメトリ・タービンを使用することによっ
て行うことができる。また、排気タービンの回転数のコ
ントロールは、車両に設けられている貨物の冷却室の温
度とエンジン回転数に基づいて行えばよい。
【0009】上記によって、車両エンジンの回転数の変
動にかかわらず、冷却負荷に対して空気圧縮機に所要の
回転数を付与することができる。例えば、冷却負荷が大
きく、車両エンジンの回転数が低い場合や、冷却負荷が
小さく、車両エンジンの回転数が高い場合などにおいて
も、車両の冷却室の温度とエンジン回転数とに基づい
て、排気の圧力やバリアブル・ジオメトリ・タービンが
制御されることによって、排気タービンに所要の回転数
が付与され、空気圧縮機に最適の回転数を与えることが
できる。
【0010】上記膨張機には空気圧縮機を同軸に連結す
るのがよい。膨張機で回収した回転力を圧縮機側に伝達
できるので、圧縮機の駆動動力を低減できる。
【0011】また、車両の冷却室からの戻り空気を利用
して膨張機に流入する空気を冷却する再生器を設けるの
がよい。膨張機に流入する空気がより冷却されるため、
成績係数を向上できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)本発明の実施の一形態を図1によって
説明する。冷凍トラックは野菜、果実、あるいはアイス
クリーム等の貨物を所定の低温度で保持するための冷却
室30を備えており、冷却室30は空気冷凍サイクルを
利用した冷凍装置によって所定の低温度に保持されるよ
うになっている。
【0013】以下、空気冷凍サイクルを利用した冷凍装
置(以下、エアサイクル冷凍装置ともいう。)を説明す
る。
【0014】エアサイクル冷凍装置は空気圧縮機1、空
冷熱交換器2、膨張機としてのエアタービン3、および
再生器4を有している。冷却室30の空気出口は再生器
4を介して空気圧縮機1の入口に接続されており、圧縮
機1は冷却室30内の空気を吸入して高温・高圧の空気
とする。圧縮機1はターボ形ラジアルタイプのものが使
用される。圧縮機1の出口側には空冷熱交換器2が接続
されており、圧縮機1で高温・高圧となった空気が熱交
換器2を通過する過程で外気と熱交換されることによっ
て冷却される。熱交換器2による冷却は外気による冷却
であるため、冷却される空気の温度は外気温が限度であ
る。
【0015】熱交換器2で冷却された高圧空気をさらに
冷却するために前記再生器4が設けられている。再生器
4は冷却室30内の戻り空気を利用して冷却する熱交換
器であり、空冷熱交換器2から再生器4内を通ってエア
タービン3へ流入する高圧の空気が、冷却室30の空気
出口から再生器4内を通って圧縮機1へ流入する比較的
低温の戻り空気に熱交換されることによって冷却される
ように構成されている。
【0016】空冷熱交換器2と再生器4とによって冷却
された高圧空気は、再生器4の出口に接続されているエ
アタービン3に流入して膨張し、低温・低圧の空気とな
って、エアタービン3の出口に接続されている冷却室3
0の空気入口から冷却室30に戻される。エアタービン
3はターボ形ラジアルタイプのものが使用される。
【0017】次に、空気圧縮機1の駆動装置を説明す
る。車両エンジン5の排気出口とマフラー6との間の排
気管7に排気タービン8が取り付けられており、排気タ
ービン8が排気エネルギによって回転駆動されるように
構成されている。排気タービン8はターボ形ラジアルタ
イプのものが使用される。この排気タービン8に前記圧
縮機1とエアタービン3とが同軸に連結されており、排
気タービン8によって圧縮機1が回転駆動される。圧縮
機1とエアタービン3は同軸に連結されているため、エ
アタービン3の回転力を圧縮機1側に伝達できるので、
圧縮機1を駆動する動力を節約できる。
【0018】排気タービン8の回転数のコントロールは
排気の圧力が調整されることによって行われる。すなわ
ち、排気管7における排気タービン8の入口側と出口側
とに接続するバイパス管路9に圧力コントロールバルブ
10が設置されており、この圧力コントロールバルブ1
0の弁開度が、コントロール手段11によって制御され
ることによって、車両エンジン5の回転数の変動にかか
わらず、冷却負荷に応じて所要の回転数が排気タービン
8に付与されるように構成されている。すなわち、冷却
室30の温度検出手段12とエンジン回転数検出手段1
3とが設けられており、圧力コントロールバルブ10は
検出された冷却室30の温度とエンジン回転数に応じ
て、コントロール手段11によって制御されることによ
って、排気タービン8に所要の回転数が付与されるよう
に構成されている。例えば、冷却負荷が大きく、車両エ
ンジン5の回転数が低い場合や、冷却負荷が小さく、車
両エンジン5の回転数が高い場合などにおいても、冷却
室30内の温度とエンジン回転数とに基づいて、圧縮機
1には排気タービン8によって最適の回転数が付与され
る。なお、圧力コントロールバルブはバイパス管路9に
設けずに、排気管7に設けることもできる。
【0019】上記実施の形態によれば、 冷凍トラック等の車載冷凍装置において、炭化水素
のフルオロクロロ置換体類の冷媒を使用しない冷凍装置
を提供できる。 冷凍装置をエンジンの回転数の変動にかかわらず、
常に最適な状態で運転することができる。 排気タービンの回転数を制御するので、制御が容易
である。 変速装置が不要である。
【0020】(実施の形態2)図2は本発明の実施の別
の形態を示している。本実施の形態が上記実施の形態と
相違している点は、上記実施の形態が1段圧縮なのに対
して、本実施の形態は2段圧縮になっている点にある。
【0021】すなわち、エアサイクル冷凍装置は空気圧
縮機(2つ)、空冷熱交換器(2つ)、膨張機としての
エアタービン(1つ)、および再生器(1つ)を有して
いる。
【0022】冷却室30の空気出口は再生器4を介して
空気圧縮機1(以下、第1圧縮機1という。)の入口に
接続されており、第1圧縮機1は冷却室30内の空気を
吸入して高温・高圧の空気とする。第1圧縮機1の出口
側には空冷熱交換器2(以下、第1熱交換器2とい
う。)が接続されており、第1圧縮機1で高温・高圧と
なった空気が第1熱交換器2を通過する過程で外気と熱
交換されることによって冷却される。第1熱交換器2に
よる冷却は外気による冷却であるため、冷却される空気
の温度は外気温が限度である。
【0023】第1熱交換器2の出口側には空気圧縮機2
1(以下、第2圧縮機21という。)の入口が接続され
ており、第2圧縮機21は第1熱交換器2で冷却された
高圧空気をさらに圧縮して高温・高圧の空気とする。第
2圧縮機21の出口側には空冷熱交換器22(以下、第
2熱交換器22という。)が接続されており、第2圧縮
機21で高温・高圧となった空気が第2熱交換器22を
通過する過程で外気と熱交換されることによって冷却さ
れる。第2熱交換器22による冷却は外気による冷却で
あるため、冷却される空気の温度は外気温が限度であ
る。
【0024】以上のように、本実施の形態におけるエア
サイクル冷凍装置は、空気を第1圧縮機1で圧縮し、第
1熱交換器2で冷却した後、さらに第2圧縮機21で圧
縮するように構成している。このように、本実施の形態
におけるエアサイクル冷凍装置は、2段圧縮にすること
によって、圧縮に要する動力を上記実施の形態1のよう
な1段圧縮の場合に比べて低減している。
【0025】第2熱交換器22で冷却された高圧空気を
さらに冷却するために前記再生器4が設けられている。
再生器4は冷却室30内の戻り空気を利用して冷却する
熱交換器であり、第2熱交換器22から再生器4内を通
ってエアタービン3へ流入する高圧の空気が、冷却室3
0の空気出口から再生器4内を通って第1圧縮機1へ流
入する比較的低温の戻り空気に熱交換されることによっ
て冷却されるように構成されている。
【0026】第2熱交換器22と再生器4とによって冷
却された高圧空気は、再生器4の出口に接続されている
エアタービン3に流入して膨張し、低温・低圧の空気と
なって、エアタービン3の出口に接続されている冷却室
30の空気入口から冷却室30に戻される。
【0027】第1圧縮機1の駆動装置は上記実施の形態
1と同じ構成を有しており、第1圧縮機1は車両エンジ
ン5の排気エネルギによって駆動される。また、第2圧
縮機21はエアタービン3と同軸に連結しているので、
エアタービン3の回転力が伝達されることによって駆動
される。
【0028】上記実施の形態2によれば、前記実施の形
態1で述べた〜の他に、 冷凍サイクルにおける第2熱交換器22以降の各種
機器の設置場所がエンジンルームに限定されず、配置の
自由度が大きい。 2段圧縮により、冷凍装置の駆動動力を低減でき
る。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両エンジンで駆動される空気冷凍サイクル利用の車載冷
凍装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す構成説明図であ
る。
【図2】本発明の実施の別の形態を示す構成説明図であ
る。
【符号の説明】
1,21 空気圧縮機 2,22 空冷熱交換器 3 エアタービン 4 再生器 5 車両エンジン 6 マフラー 7 排気管 8 排気タービン 9 バイパス管路 10 圧力コントロールバルブ 11 コントロール手段 12 冷却室の温度検出手段 13 エンジン回転数検出手段 30 冷却室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 恭助 東京都新宿区富久町15番1号 菱重コール ドチェーン株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気圧縮機、圧縮空気を冷却する熱交換
    器、および冷却された圧縮空気を膨張させる膨張機とを
    備えている空気冷凍サイクル利用の冷凍装置であって、 車両エンジンの排気エネルギで駆動される排気タービン
    と、排気タービンの回転数をコントロールする手段とを
    有しており、前記空気圧縮機が排気タービンによって駆
    動されることを特徴とする車載冷凍装置。
  2. 【請求項2】 前記排気タービンの回転数のコントロー
    ルが排気の圧力を調整することによって行われることを
    特徴とする請求項1記載の車載冷凍装置。
  3. 【請求項3】 前記排気タービンの回転数のコントロー
    ルが排気タービンにバリアブル・ジオメトリ・タービン
    を使用することによって行われることを特徴とする請求
    項1記載の車載冷凍装置。
  4. 【請求項4】 排気タービンの回転数が、車両に設けら
    れている貨物の冷却室の温度とエンジン回転数に基づい
    てコントロールされることを特徴とする請求項1、2、
    または3記載の車載冷凍装置。
  5. 【請求項5】 前記膨張機に空気圧縮機が同軸に連結さ
    れていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
    載の車載冷凍装置。
  6. 【請求項6】 車両の冷却室からの戻り空気を利用して
    膨張機に流入する空気を冷却する再生器を備えているこ
    とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の車載冷
    凍装置。
JP29921495A 1995-10-23 1995-10-23 車載冷凍装置 Pending JPH09109665A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103134230A (zh) * 2012-11-27 2013-06-05 北京航空航天大学 一种利用座舱排气做功的两轮升压式空气循环制冷系统
US20160097319A1 (en) * 2013-06-14 2016-04-07 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Control apparatus of engine

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US20160097319A1 (en) * 2013-06-14 2016-04-07 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Control apparatus of engine
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