JP2005083640A - 冷凍車用冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 冷媒配管の長さを短縮することができ、これにより冷媒配管からの熱損失を低減して運転効率の向上が図れるとともに、冷媒封入量を削減できてコストの低減が図れ、さらには製造時の作業負担を大幅に軽減することが可能な冷凍車用冷凍装置を提供する。
【解決手段】 冷凍車1の下部および発電機51の近傍にコンバータ部60を設置し、このコンバータ部60の出力をインバータ部40で交流に変換する。このインバータ部40の出力により動作する圧縮機31を運転室2の上方に設置するとともに、運転室2の上方に凝縮器32を設置する。
【選択図】 図1
【解決手段】 冷凍車1の下部および発電機51の近傍にコンバータ部60を設置し、このコンバータ部60の出力をインバータ部40で交流に変換する。このインバータ部40の出力により動作する圧縮機31を運転室2の上方に設置するとともに、運転室2の上方に凝縮器32を設置する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、エンジンを動力源として発電する発電機を備え、その発電機の出力により圧縮機を駆動して冷凍コンテナ内を冷却する冷凍車用冷凍装置に関する。
エンジンを動力源として発電する発電機を備え、その発電機の出力により圧縮機を駆動して冷凍コンテナ内を冷却する冷凍車がある。この冷凍車の運転室の屋根上に凝縮器が設けられ、冷凍コンテナ内には蒸発器が設けられ、圧縮機から吐出される冷媒がその蒸発器および凝縮器を通って循環することにより、冷凍コンテナ内が冷却される。
冷凍コンテナは車両の荷台に設置され、その荷台の下に重量の大きい圧縮機が設置されるのが一般的である。また、冷凍コンテナ内の蒸発器は、冷凍コンテナ内の上部に取付けられるのが一般的である。このため、冷凍サイクル配管は、車両の下部の圧縮機から運転室の屋根上まで延ばされて凝縮器に接続され、しかも、冷凍コンテナ内の上部の蒸発器から下方に延ばされて圧縮機に接続される(例えば、特許文献1)。
特開2001−324254号公報
冷凍サイクル配管が上下にわたって長く配設される状況では、冷凍サイクル配管からの熱損失が大きくなって運転効率が低下したり、冷凍サイクル配管への冷媒封入量が増えてコストが上昇するなどの問題がある。製造時においては、配管の引き回し作業が増えて、作業員にかかる負担が増大してしまう。
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、冷凍サイクル配管の長さを短縮することができ、これにより冷凍サイクル配管からの熱損失を低減して運転効率の向上が図れるとともに、冷媒封入量を削減できてコストの低減が図れ、さらには製造時の作業負担を大幅に軽減することが可能な冷凍車用冷凍装置を提供することを目的としている。
請求項1に係る発明の空気調和機は、運転室の後方に冷凍コンテナを備えたものであって、当該冷凍車のエンジンを動力源とする発電機と、当該冷凍車の下部に設置され上記発電機の出力を直流に変換するコンバータ部と、上記運転室上に設けられ上記コンバータ部に配線接続されてそのコンバータ部の出力を交流に変換するインバータ部と、上記運転室上に設けられ上記インバータ部の出力により動作する圧縮機と、上記運転室上に設けられた凝縮器と、上記冷凍コンテナ内に設けられた蒸発器と、上記圧縮機から吐出される冷媒を上記凝縮器および上記蒸発器に通して上記圧縮機に戻す冷凍サイクルとを備えている。
この発明の空気調和機では、冷凍サイクル配管の長さを短縮することができ、これにより冷凍サイクル配管からの熱損失を低減して運転効率の向上が図れるとともに、冷媒封入量を削減できてコストの低減が図れ、さらには製造時の作業負担を大幅に軽減することが可能な冷凍車用冷凍装置を提供できる。
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
上方から見た車両の構成を図1に示し、側方から見た車両の構成を図2に示している。
1は冷凍車で、運転室2の後方に荷台3を備えている。この荷台3上に冷凍コンテナ4が積載されている。冷凍コンテナ4は、内部が仕切壁4xによって冷凍室(−20℃)4aと冷蔵室(0℃〜8℃)4bに分けられ、後部側の冷蔵室4bが開閉自在な扉4c,4cによって閉塞され、前部側の冷凍室4aの側壁が開閉自在な扉4dによって閉塞されている。冷凍室4aおよび冷蔵室4bの上部にはそれぞれエバポレーティングユニット12が取付けられている。運転室2の屋根上には、冷凍コンテナ4の前面上部に取付けられる形で2つのコンデンシングユニット11が設置され、これらコンデンシングユニット11と上記各エバポレーティングユニット12とが冷凍サイクルの冷媒配管13によってそれぞれ接続されている。
上方から見た車両の構成を図1に示し、側方から見た車両の構成を図2に示している。
1は冷凍車で、運転室2の後方に荷台3を備えている。この荷台3上に冷凍コンテナ4が積載されている。冷凍コンテナ4は、内部が仕切壁4xによって冷凍室(−20℃)4aと冷蔵室(0℃〜8℃)4bに分けられ、後部側の冷蔵室4bが開閉自在な扉4c,4cによって閉塞され、前部側の冷凍室4aの側壁が開閉自在な扉4dによって閉塞されている。冷凍室4aおよび冷蔵室4bの上部にはそれぞれエバポレーティングユニット12が取付けられている。運転室2の屋根上には、冷凍コンテナ4の前面上部に取付けられる形で2つのコンデンシングユニット11が設置され、これらコンデンシングユニット11と上記各エバポレーティングユニット12とが冷凍サイクルの冷媒配管13によってそれぞれ接続されている。
各コンデンシングユニット11には、圧縮機31、凝縮器32、凝縮器用ファン33、およびインバータ部40が収容されている。各エバポレーティングユニット12には、蒸発器34および蒸発器用ファン35が収容されている。圧縮機31から吐出される冷媒が凝縮器32および蒸発器34を通って循環することにより、冷凍コンテナ4内の冷凍室4aおよび冷蔵室4bがそれぞれ冷却される。インバータ部40は、後述するコンバータ部60bの出力を、圧縮機31を駆動するための交流電力と、凝縮器用ファン33を駆動するための交流電力との2系統にそれぞれ変換して出力する。
運転室3の下方のエンジンルーム5に、当該冷凍車1の駆動源であるエンジン50およびそのエンジン50の動力を受けて発電する発電機51が収容されている。
冷凍車1の下部たとえば荷台3において、上記発電機51の近傍に、後述のコンバータ部60bを収容したコンバータユニット60aが吊り下げ状態で設置されている。コンバータユニット60aは、発電機51の出力端に交流ラインACLにより接続され、その交流ラインACLの三相交流電圧(約200V)を内部のコンバータ部60bにより約280Vの直流に変換する。このコンバータユニット60aから運転室2上の上記各インバータ部40にかけて直流ラインDCLが接続されている。
冷凍車1の下部たとえば荷台3の後部に、充放電用のバッテリユニット70が吊り下げ状態で設置されている。バッテリユニット70は、コンバータ部60bと各インバータ部70との間の直流ラインDCLに接続されている。なお、バッテリユニット70の出力電圧は、直流220V程度に設定されている。
上記各コンデンシングユニット11内の構成は、図3に示すように、凝縮器32および凝縮器用ファン33が運転室2内の運転席2aと対応する側に配置され、圧縮機31が運転室2内の助手席2bと対応する側に寄せて配置されている。運転席2aには常に運転手が搭乗するのに対し、助手席2bには必ずしも人が搭乗しない点を考慮し、重量の大きい圧縮機31を助手席2b側に寄せて配置することで、冷凍車1の左右重量バランスをなるべく平均化して冷凍車1の走行安定性を高めるようにしている。
インバータ部40は、圧縮機31と対応する側に放熱用のヒートシンク40aを有している。また、コンデンシングユニット11は、冷凍車1の前方側の前面に吸気口11aを有し、その吸気口11aと対応する位置に凝縮器32を設け、その凝縮器32の後方に凝縮器用ファン33を設けている。外気は、冷凍車1の走行および凝縮器用ファン33の運転により、図示破線矢印で示すように、前面の吸気口11aに流入して凝縮器32および凝縮器用ファン33を通り、その後、圧縮機31と上記ヒートシンク40aとの間を経由してコンデンシングユニット11の側面の排気口11bから外に流出する。この外気の流通により、ヒートシンク40aの放熱効率が向上する。
このような構成の冷凍車用冷凍装置の制御回路を図4に示している。
発電機51の出力が交流ラインACLを介してコンバータユニット60a内のコンバータ部60bに供給される。コンバータ部60bでは、交流ラインACLの交流電圧が整流器62で整流され、その整流後の直流電圧が平滑用キャパシタ63を介して直流ラインDCLに供給される。直流ラインDCLには、コンバータ部60b内の中央制御部(中央制御基板)64が接続されるとともに、充放電回路65を介して上記バッテリユニット70が接続されている。充放電回路65は、バッテリユニット70内の充電コントローラと共に、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなる中央制御部64によって制御される。この中央制御部64に、交流ラインACLの電圧が検出用として供給されるとともに、その検出電圧に応じて発電機51の出力電圧を制御するための発電機制御回路66が接続されている。充放電回路65は、中央制御部64の指令に応じて、バッテリユニット70に対する充放電を制御する。この充放電制御により、アイドリングストップ時にも、バッテリユニット70の電力を使用して冷凍コンテナ4内の冷却運転を継続することができる。
発電機51の出力が交流ラインACLを介してコンバータユニット60a内のコンバータ部60bに供給される。コンバータ部60bでは、交流ラインACLの交流電圧が整流器62で整流され、その整流後の直流電圧が平滑用キャパシタ63を介して直流ラインDCLに供給される。直流ラインDCLには、コンバータ部60b内の中央制御部(中央制御基板)64が接続されるとともに、充放電回路65を介して上記バッテリユニット70が接続されている。充放電回路65は、バッテリユニット70内の充電コントローラと共に、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなる中央制御部64によって制御される。この中央制御部64に、交流ラインACLの電圧が検出用として供給されるとともに、その検出電圧に応じて発電機51の出力電圧を制御するための発電機制御回路66が接続されている。充放電回路65は、中央制御部64の指令に応じて、バッテリユニット70に対する充放電を制御する。この充放電制御により、アイドリングストップ時にも、バッテリユニット70の電力を使用して冷凍コンテナ4内の冷却運転を継続することができる。
上記整流器62の入力側にはコンセント61が接続されており、そのコンセント61に三相交流電源80を接続することが可能となっている。この接続に際しても、整流器62から直流電圧が得られる。
コンバータ部60bから導出された直流ラインDCLは、各インバータ部40に接続されている。各インバータ部40では、直流ラインDCLの電圧が平滑用キャパシタ41を介してスイッチング回路42,43に供給される。スイッチング回路42は、平滑用キャパシタ41を介して供給される直流電圧を駆動制御部(パワードライブ基板)44からの指令に応じたパルス幅変調に基づく高周波スイッチングによって所定周波数の三相交流電圧に変換し、それを圧縮機31のモータに対する駆動用電力として出力する。この圧縮機31のモータに流れる電流が電流センサ45により検知され、その検知結果が駆動制御部44に供給される。スイッチング回路43は、平滑用キャパシタ41を介して供給される直流電圧を駆動制御部44からの指令に応じたパルス幅変調に基づく高周波スイッチングによって所定周波数の三相交流電圧に変換し、それを凝縮器用ファン33のモータに対する駆動用電力として出力する。すなわち、コンバータ部60bから出力される直流電圧が2系統の交流電圧に変換されて圧縮機31および凝縮器用ファン33のそれぞれモータに供給される。
コンバータ部60bの中央制御部64から各インバータ部40に対して通信線71が導出されており、その通信線71は各インバータ部40における2つのコネクタ45,46を中継しながら各駆動制御部44に順次に接続されている。この通信線71と各駆動制御部44との接続関係を図5に具体的に示している。
中央制御部64は、各駆動制御部64によるスイッチング回路42,43の出力周波数を通信線71により順次にアドレス指定して個別に制御する。なお、スイッチング回路42,43の出力周波数を制御するための要素として、冷凍コンテナ4の冷凍室4aおよび冷蔵室4bの温度がそれぞれ温度センサ39により検知され、その各検知温度が中央制御部64に供給される。
また、各コンデンシングユニット11と各エバポレーティングユニット12との間の冷凍サイクルは、圧縮機31から吐出される冷媒を凝縮器32に供給し、その凝縮器32から流出する冷媒をレシーバタンク36およびドライや37を介して蒸発器34に供給し、その蒸発器34を経た冷媒をアキュームレータ38を介して圧縮機31に吸込ませる配管構成となっている。
以上のように、圧縮機31を運転室2の屋根上のコンデンシングユニット11に収容することにより、従来のように圧縮機を車両下部に設置する場合に比べ、圧縮機31と凝縮器32との間の冷凍サイクル配管13の長さを大幅に短縮することができる。圧縮機31と冷凍コンテナ4内の蒸発器34との間の冷凍サイクル配管13についても、その長さを大幅に短縮することができる。
冷凍サイクル配管13の長さを短縮できることにより、冷凍サイクル配管13からの熱損失が小さくなり、運転効率が向上する。冷凍サイクル配管13への冷媒封入量が増えることもなく、コストの低減が図れる。製造時においては、冷凍サイクル配管13の引き回し作業が少なくなって、作業員にかかる負担を軽減することができる。
重量の大きい圧縮機31が運転室2の屋根上に設置されると、冷凍車1の左右重量バランスに片寄りが生じて走行安定性に悪影響を与えてしまうのではないかとの心配が生じるが、圧縮機31を運転室2内の助手席2b側に寄せて配置しているので、そのような心配は不要である。
インバータ部40についても、圧縮機31といっしょにコンデンシングユニット11に収容しているので、インバータ部40と圧縮機31との間の配線を短くすることができる。インバータ部40からは高周波スイッチングによる高周波電圧が出力されるが、配線が短いことにより、周囲への高周波ノイズ(ラジオノイズともいう)の影響を回避することができる。
凝縮器用ファン33の駆動電力もインバータ部40から得ることができるので、凝縮器用ファン33のためだけに外部から電力ラインを導入する必要がなくなり、配線の簡略化が図れる。なお、詳述は省略するが、蒸発器用ファン35は24V程度の直流定電圧で動作する直流モータが使用されている。
エンジンルーム5の発電機51と荷台3のコンバータユニット60aとの間に交流ラインACLが接続されるが、発電機51とコンバータユニット60aとの間の距離が近いので、交流ラインACLからのノイズ発生や電力損失を防ぐことができる。
コンデンシングユニット11内のインバータ部40と荷台3に設置されたコンバータユニット60aとの間に配線接続されるのは直流ラインDCLであるから、この点でも、ノイズの漏れや電力損失を防ぐことができる。
とくに、コンバータユニット60aが、発電機51、各インバータ部40、およびバッテリユニット70の相互間のちょうど中間位置に存するので、交流ラインACLおよび直流ラインDCLの長さをできるだけ短縮することができ、ノイズの漏れや電力損失の低減に関して顕著な効果を得ることができる。しかも、1つのコンバータ部60bによって複数のインバータ部40に対する電力供給を賄うことができるので、部品点数の削減、ひいてはコストの低減が図れる。
バッテリユニット70は、充電電圧を冷凍車1が停止しているときの駆動電力として利用することができる。このバッテリユニット70については荷台3の後部に設置しているので、運転室2における左右重量バランスへの悪影響は生じない。
一方、コンバータ部60b内の中央制御部64によって各インバータ部40における駆動制御部44を順次にアドレス指定して個別に制御する構成であるから、中央制御部64と各インバータ部40との間の通信手段が通信線71のみとなり、配線数が少なくて構成の簡略化およびコストの低減が図れる。
また、各圧縮機31のモータに流れる電流が電流センサ45によって検知され、その検知結果が駆動制御部44を介して中央制御部64に供給される。中央制御部64は、各圧縮機31の動作電力を演算して求め、図6に示すような電力のレリース制御を実行する。すなわち、各圧縮機31の動作電力が規定値以内に収まるよう、各インバータ部40におけるスイッチング回路42の出力周波数(圧縮機31の運転周波数)を制御する。このレリース制御により、各圧縮機31の異常停止を回避することができ、冷却運転の信頼性が向上する。
なお、上記実施形態では、冷凍コンテナ4内の前方側の空間4aを冷凍室として使用し、後方側の空間4bを冷蔵室として使用する構成としたが、各温度センサ39の検知温度に応じたインバータ部40の出力周波数制御の切換えにより、空間4aを冷蔵室として使用し、空間4bを冷凍室として使用することも可能である。
インバータ部40におけるスイッチング回路43の出力を凝縮器用ファン33のモータに駆動電力として供給したが、スイッチング回路43のスイッチング制御用としていわゆる3シャント方式のベクトル制御を採用することが考えられる。この3シャント方式のベクトル制御は、モータの巻線電流をモータにおけるロータ位置として検出し、その検出結果をスイッチング制御に使用するものである。この場合、ロータ位置を磁気的に検出するたとえばホール素子が不要になるので、さらなる構成の簡略化およびコストの低減が図れる。
また、上記実施形態では、運転室2の屋根上に2つのコンデンシングユニット11を設置する構成としたが、図7に示すように、運転室2の屋根上に1つのコンデンシングユニット11を設置する構成としてもよい。この場合、コンデンシングユニット11に配管接続された1つのエバポレーティングユニット12によって冷凍コンテナ4内の全空間が冷却される。とくに、コンデンシングユニット11の設置位置については、人が乗ることが少ない運転席2aと対応する側にできるだけ寄せることで、重量の大きい圧縮機31がコンデンシングユニット11に収容されていることによる左右重量バランスの悪化を解消している。
その他、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…冷凍車、2…運転室、3…荷台、4…冷凍コンテナ、4a…冷凍室、4b…冷蔵室、5…エンジンルーム、11…コンデンシングユニット、12…エバポレーティングユニット、13…冷媒配管、31…圧縮機、32…凝縮器、33…凝縮器用ファン、34…蒸発器、35…蒸発器用ファン、40…インバータ部、41…平滑用キャパシタ、42,43…スイッチング回路、44…駆動制御部、50…エンジン、51…発電機、60a…コンバータユニット、60b…コンバータ部、61…コンセント、62…整流器、63…平滑用キャパシタ、64…中央制御部、65…充放電回路、66…発電機制御回路、70…バッテリユニット、71…通信線、80…三相交流電源
Claims (6)
- 運転室の後方に冷凍コンテナを備えた冷凍車において、
当該冷凍車のエンジンを動力源とする発電機と、当該冷凍車の下部に設置され前記発電機の出力を直流に変換するコンバータ部と、前記運転室上に設けられ前記コンバータ部と配線接続されてそのコンバータ部の出力を交流に変換するインバータ部と、前記運転室上に設けられ前記インバータ部の出力により動作する圧縮機と、前記運転室上に設けられた凝縮器と、前記冷凍コンテナ内に設けられた蒸発器と、前記圧縮機から吐出される冷媒を前記凝縮器および前記蒸発器に通して前記圧縮機に戻す冷凍サイクル配管とを備えたことを特徴とする冷凍車用冷凍装置。 - 前記コンバータ部と前記インバータ部との間の直流ラインに接続され当該冷凍車の下部に設置された充放電用のバッテリユニット、をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍車用冷凍装置。
- 前記コンバータ部に設けられそのコンバータ部の出力を平滑する平滑用キャパシタと、前記インバータ部に設けられそのインバータ部への入力を平滑する平滑用キャパシタと、をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の冷凍車用冷凍装置。
- 前記圧縮機は、前記運転室上においてその運転室内の助手席と対応する側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の冷凍車用冷凍装置。
- 運転室の後方に冷凍コンテナを備えた冷凍車において、
当該冷凍車のエンジンを動力源とする発電機と、前記発電機の出力を直流に変換するコンバータ部と、前記運転室上に設けられ前記コンバータ部に配線接続されてそのコンバータ部の出力を交流に変換するインバータ部と、前記運転室上に設けられ前記インバータ部の出力により動作する圧縮機と、前記運転室上に設けられた凝縮器と、前記冷凍コンテナ内に設けられた蒸発器と、前記圧縮機から吐出される冷媒を前記凝縮器および前記蒸発器に通して前記圧縮機に戻す冷凍サイクル配管と、前記インバータ部に設けられた放熱用のヒートシンクと、前記圧縮機、前記凝縮器、前記インバータ部、前記凝縮器用ファンが収容されたコンデンシングユニットとを備え、このコンデンシングユニット内に流入する外気が前記凝縮器および凝縮器用ファンを経た後に前記圧縮機と前記ヒートシンクとの間を経由してコンデンシングユニット外に流出する構成であることを特徴とする冷凍車用冷凍装置。 - 運転室の後方に冷凍コンテナを備えた冷凍車において、
当該冷凍車のエンジンを動力源とする発電機と、前記発電機の出力を直流に変換するコンバータ部と、このコンバータ部の出力を交流に変換する複数のインバータ部と、この各インバータ部の出力により動作する複数の圧縮機と、複数の凝縮器と、前記冷凍コンテナ内に設けられた複数の蒸発器と、前記各圧縮機から吐出される冷媒を前記各凝縮器および前記各蒸発器に通して前記各圧縮機に戻す複数の冷凍サイクル配管と、前記コンバータ部と前記各インバータ部との間の直流ラインに接続された充放電用のバッテリユニットと、前記発電機の出力電圧制御および前記バッテリユニットに対する充放電制御を実行し且つ前記各インバータ部の出力周波数をその各インバータ部の相互間に接続された通信線により順次にアドレス指定して個別に制御する中央制御部と、を備えたことを特徴とする冷凍車用冷凍装置。
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