JP2019124424A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動圧縮機をユニットのうち下側に配置することができ、かつ、発電機から発生する熱のインバータ部への伝わりを抑制することができる冷凍装置を提供する。【解決手段】輸送用保冷庫２に設けられる冷凍装置１０は、エンジン３４と、エンジン３４によって駆動される発電機３８と、発電機３８で発生した電力を変換するインバータ部４０と、インバータ部４０で変換された電力によって駆動される電動圧縮機１４と、エンジン３４、発電機３８、インバータ部４０および電動圧縮機１４を支持するフレーム３０とを備える。エンジン３４、発電機３８および電動圧縮機１４は、フレーム３０の全体における上下方向の中央の位置よりも下に配置される。インバータ部４０は、発電機３８の下方に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、輸送用保冷庫に設けられる冷凍装置に関するものである。

従来の冷凍装置として、特許文献１に記載のトレーラ用の冷凍装置がある。この冷凍装置は、発電機と、発電機を駆動するエンジンと、発電機が出力した電力を変換して出力するインバータ部と、インバータ部が出力した電力で駆動する電動圧縮機とを備えている。この冷凍装置では、発電機、エンジン、インバータ部および電動圧縮機は、それぞれが一体化されており、ユニットを構成している。発電機およびエンジンは、ユニットのうち下側に配置されている。電動圧縮機は、発電機の上方に配置されている。インバータ部は、発電機の側方に配置されている。

特開２０１１−７４８０号公報

電動圧縮機は、重量物である。このため、電動圧縮機は、ユニットのうち下側に配置されることが好ましい。冷凍装置の製造時やメンテナンス時などにおける電動圧縮機の持ち上げの負担を減らすことができるからである。

そこで、上記の従来の冷凍装置において、電動圧縮機をより低い位置に配置するために、電動圧縮機の配置場所とインバータ部の配置場所とを入れ替える場合が考えられる。これにより、電動圧縮機をユニットのうち下側に配置することができる。

しかし、この場合、インバータ部が発電機よりも上方に配置される。このため、発電機から発生する熱が、発電機の周囲の空気に生じる自然対流にて、インバータ部に伝わる。

本発明は上記点に鑑みて、電動圧縮機をユニットのうち下側に配置することができ、かつ、発電機から発生する熱のインバータ部への伝わりを抑制することができる冷凍装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、
輸送用保冷庫（２）に設けられる冷凍装置は、
エンジン（３４）と、
エンジンによって駆動される発電機（３８）と、
発電機で発生した電力を変換するインバータ部（４０）と、
インバータ部（４０）で変換された電力によって駆動され、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの一部を構成する電動圧縮機（１４）と、
エンジン、発電機、インバータ部および電動圧縮機を支持する支持部材（３０）とを備え、
エンジン、発電機および電動圧縮機は、支持部材の全体における上下方向の中央の位置よりも下に配置され、
インバータ部は、発電機の下方に配置される。

これによれば、インバータ部は、発電機の下方に配置される。このため、支持部材の上下方向の中央の位置よりも下に、電動圧縮機を配置する空間を確保することができる。よって、ユニットのうち下側に電動圧縮機を配置することができる。

また、発電機から発生する熱は、発電機の周囲の空気に生じる自然対流にて、発電機の上方に伝わる。このため、発電機から発生する熱のインバータ部への伝わりを抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の冷凍装置および保冷庫を示す図である。 第１実施形態の冷凍装置の冷媒回路を示す図である。 第１実施形態の冷凍装置の構成を示す正面図である。 第１実施形態の冷凍装置の構成を示す縦断面図である。 図３中のダクトの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、図３、４、５中の矢印で示す方向は、冷凍装置１０がトレーラ１に設置された状態での方向を示している。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の冷凍装置１０は、トレーラ１の保冷庫２に設けられる。トレーラ１は、トラクタ３に牽引されて保冷庫を運ぶ車である。保冷庫２は、自動車によって輸送される輸送用保冷庫である。保冷庫２は、内部の空気を外部の空気よりも低温に保つ筐体である。

図２に示すように、冷凍装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する冷媒回路１２を備える。冷媒回路１２は、電動圧縮機１４と、冷媒放熱器１６と、膨張弁１８と、蒸発器２０とを含む。電動圧縮機１４、冷媒放熱器１６、膨張弁１８、蒸発器２０は、配管２２によって互いに接続されている。

電動圧縮機１４は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの一部を構成する。電動圧縮機１４は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。電動圧縮機１４は、第１圧縮機１４２と第２圧縮機１４４とを含む。第１圧縮機１４２は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。第２圧縮機１４４は、第１圧縮機１４２が吐出した冷媒を吸入し、吸入した冷媒をさらに圧縮して吐出する。電動圧縮機１４は、後述するインバータ部４０で変換された交流電力によって駆動される。

冷媒放熱器１６は、電動圧縮機１４から吐出された冷媒を放熱させる。冷媒放熱器１６は、保冷庫２の庫外の空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。膨張弁１８は、冷媒放熱器１６から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧器である。蒸発器２０は、膨張弁１８から流出した冷媒を蒸発させる。蒸発器２０は、保冷庫２の庫内の空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。なお、図示しないが、冷凍装置１０は、インジェクション流路と、中間圧用膨張弁と、内部熱交換器とを備える。インジェクション流路は、冷媒放熱器１６から流出した冷媒の一部を、第１圧縮機１４２と第２圧縮機１４４との間に流入させる。中間圧用膨張弁は、インジェクション流路を流れる冷媒を減圧膨張させて中間圧冷媒とする。中間圧冷媒は、電動圧縮機１４に吸入される低圧冷媒と、電動圧縮機１４から吐出される高圧冷媒との間の圧力とされた冷媒である。内部熱交換器は、冷媒放熱器１６から膨張弁１８に向かって流れる高圧冷媒と、中間圧用膨張弁から電動圧縮機１４に向かってインジェクション流路を流れる中間圧冷媒とを熱交換させる。

冷凍装置１０は、放熱器用ファン２４と、蒸発器用ファン２６とを備える。放熱器用ファン２４は、冷媒放熱器１６へ保冷庫２の庫外の空気を送る。蒸発器用ファン２６は、蒸発器２０へ保冷庫２の庫内の空気を送る。

図３、４に示すように、冷凍装置１０は、フレーム３０を備える。フレーム３０は、冷凍装置１０を構成する各構成機器を支持する支持部材である。フレーム３０は、冷凍装置１０の骨格をなしている。各構成機器は、フレーム３０に固定される。各構成機器が一体化されることによって、ユニット１１が形成されている。フレーム３０は、縦方向に延びる縦部材３０２と、横方向に延びる横部材３０４とを含む。

図３に示すように、冷媒放熱器１６、放熱器用ファン２４は、ユニット１１のうち上側に配置されている。ユニット１１のうち上側とは、フレーム３０の全体における上下方向の中央の位置よりも上の位置である。放熱器用ファン２４は、冷媒放熱器１６よりも上に配置されている。

図４に示すように、蒸発器２０および蒸発器用ファン２６は、ユニット１１のうち上側に配置されている。冷凍装置１０は、空気流路部材３２を備える。空気流路部材３２は、保冷庫２の庫内の空気が流れる空気流路を形成する。空気流路部材３２は、ユニットのうち上側に配置されている。空気流路部材３２は、車両前後方向で冷媒放熱器１６と並んでいる。空気流路部材３２の内部に、蒸発器２０および蒸発器用ファン２６が配置されている。蒸発器２０および蒸発器用ファン２６は、空気流路部材３２を介して、フレーム３０に固定されている。蒸発器２０および蒸発器用ファン２６は、空気流路部材３２を介さずに、フレーム３０に固定されていてもよい。空気流路部材３２は、空気入口３２２と空気出口３２４とを有する。空気入口３２２から空気流路部材３２の内部に、保冷庫２の庫内の空気が流入する。空気出口３２４から保冷庫２の庫内に向けて、蒸発器２０を通過した空気が流出する。

図３、４に示すように、冷凍装置１０は、エンジン３４と、ラジエータ３６と、発電機３８と、インバータ部４０とを備える。

エンジン３４は、発電機３８を駆動する。エンジン３４は、発電機３８の駆動専用のエンジンである。エンジン３４は、動力を発生させる内燃機関である。ラジエータ３６は、エンジン３４の冷却水の熱を保冷庫２の庫外の空気へ放出する冷却水放熱器である。

発電機３８は、エンジン３４によって駆動される。発電機３８は、電力を発生させる。インバータ部４０は、発電機３８で発生した電力を、所定の電圧および周波数を有した交流電力に変換する。インバータ部４０は、変換した交流電力を電動圧縮機１４等に供給する。インバータ部４０は、放熱フィン４０２を有する。放熱フィン４０２は、インバータ部４０からインバータ部４０の周囲の空気へ放熱させる放熱部材である。放熱フィン４０２としては、コルゲートフィンが用いられる。

図３に示すように、電動圧縮機１４、エンジン３４、発電機３８およびインバータ部４０は、ユニット１１のうち下側に配置されている。ユニット１１のうち下側とは、フレーム３０の全体における上下方向の中央の位置よりも下の位置である。フレーム３０の全体における上下方向の中央の位置とは、フレーム３０の上端の位置とフレーム３０の下端の位置との上下方向での中間の位置である。

発電機３８は、エンジン３４の側方に並んでいる。第１圧縮機１４２および第２圧縮機１４４は、発電機３８の側方に並んでいる。側方とは、左右方向を意味する。第２圧縮機１４４の上端は、第１圧縮機１４２の上端よりも上に位置する。なお、第２圧縮機１４４の上端は、第１圧縮機１４２の上端と上下方向で同じ位置にあってもよい。第２圧縮機１４４の上端は、第１圧縮機１４２の上端よりも下に位置してもよい。インバータ部４０は、発電機３８とエンジン３４との両方の下方に配置されている。

図４に示すように、ラジエータ３６は、ユニット１１のうち上側に配置されている。ラジエータ３６は、冷媒放熱器１６に対して車両前後方向に並んでいる。

図３に示すように、冷凍装置１０は、制御装置４２を備える。制御装置４２は、エンジン３４、電動圧縮機１４、放熱器用ファン２４、蒸発器用ファン２６等の作動を制御する。制御装置４２は、ユニット１１のうち下側に配置されている。制御装置４２は、エンジン３４の発電機３８側とは反対側の側方に配置されている。

図３、４、５に示すように、冷凍装置１０は、ダクト４４と、発電機用ファン４６とを備える。

ダクト４４は、内部に空気流路を形成している。ダクト４４は、保冷庫２の庫外の空気を、放熱フィン４０２の表面上を経由させて、発電機３８に導く。ダクト４４の一端４４２は、発電機３８に接続されている。ダクト４４の他端４４４は、インバータ部４０の下方に位置する。

放熱フィン４０２の一部は、ダクト４４の内部に配置されている。より詳細には、放熱フィン４０２は、ダクト４４を貫通している。放熱フィン４０２は、インバータ部４０からダクト４４の内部にわたって配置されている。

発電機用ファン４６は、ダクト４４の内部に発電機３８に向かう空気の流れを形成するファンである。発電機用ファン４６は、ダクト４４の内部のうち発電機３８側に配置されている。

このように、ダクト４４は、発電機３８から放熱フィン４０２まで延びている。発電機用ファン４６と放熱フィン４０２とは、ダクト４４にて接続されている。

次に、本実施形態の冷凍装置１０の作動について説明する。

＜保冷庫２の庫内の冷却＞
図示しない運転スイッチがオンされることで、冷凍装置１０が運転状態になる。冷凍装置１０が運転状態のとき、制御装置４２は、エンジン３４を作動させる。エンジン３４の作動によって、発電機３８で電力が発生する。この電力は、インバータ部４０で所定の交流電力に変換される。変換された電力は、図２に示す電動圧縮機１４、放熱器用ファン２４、蒸発器用ファン２６に供給される。これにより、電動圧縮機１４、放熱器用ファン２４、蒸発器用ファン２６が作動する。すなわち、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが作動する。

具体的には、電動圧縮機１４では、冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、冷媒放熱器１６に流入する。冷媒放熱器１６では、庫外の空気との熱交換によって、冷媒が放熱する。放熱された冷媒は、膨張弁１８で減圧膨張される。膨張弁１８から流出した冷媒は、蒸発器２０に流入する。蒸発器２０では、庫内の空気との熱交換によって、冷媒が蒸発する。蒸発した冷媒は、電動圧縮機１４に吸入される。

このとき、図４に示すように、蒸発器用ファン２６の作動によって、保冷庫２の庫内の空気が、空気入口３２２から空気流路部材３２の内部に流入する。空気流路部材３２の内部に流入した空気は、蒸発器２０を通過する。冷媒との熱交換によって、空気が冷却される。冷却された空気は、空気出口３２４から保冷庫２へ流出する。この冷却された空気によって、保冷庫２の内部が冷却される。このようにして、保冷庫２の内部の冷凍または冷蔵が行われる。

＜インバータ部４０の冷却＞
発電機用ファン４６は、発電機３８の図示しないロータに組み付けられている。発電機３８のロータが回転することに伴って、発電機用ファン４６が回転する。よって、冷凍装置１０が運転状態のとき、発電機３８の作動に伴って、発電機用ファン４６が作動する。発電機用ファン４６の作動によって、保冷庫２の庫外の空気が、ダクト４４の他端４４４から発電機３８に向かって、ダクト４４の内部を流れる。

このとき、保冷庫２の庫外の空気は、放熱フィン４０２の表面に沿って流れる。このため、インバータ部４０の熱が放熱フィン４０２から庫外の空気へ放出される。すなわち、インバータ部４０が冷却される。放熱フィン４０２を通過した空気が、発電機３８を通過する。これにより、発電機３８が冷却される。

以上の説明の通り、本実施形態の冷凍装置１０は、エンジン３４と、発電機３８と、インバータ部４０と、電動圧縮機１４と、フレーム３０とを備える。エンジン３４、発電機３８および電動圧縮機１４は、フレーム３０の全体における上下方向の中央の位置よりも下に配置される。

ここで、上記した従来の冷凍装置では、インバータ部４０は、発電機３８の側方に配置されていた。これに対して、本実施形態の冷凍装置１０では、インバータ部４０は、発電機３８の下方に配置される。このため、ユニット１１の下側に、電動圧縮機１４を配置する空間を確保することができる。よって、ユニット１１の下側に、電動圧縮機１４を配置することができる。

本実施形態の冷凍装置１０では、ユニット１１の下側に、エンジン３４および発電機３８とともに、電動圧縮機１４が配置されている。このため、冷凍装置１０の製造時やメンテナンス時などにおける電動圧縮機１４の持ち上げの負担を減らすことができる。

また、発電機３８から発生する熱は、発電機３８の周囲の空気に生じる自然対流にて、発電機３８の上方に伝わる。このため、発電機３８から発生する熱のインバータ部４０への伝わりを抑制することができる。

さらに、本実施形態の冷凍装置１０では、インバータ部４０は、放熱フィン４０２を有している。本実施形態の冷凍装置１０は、ダクト４４と、発電機用ファン４６とを備えている。発電機用ファン４６が駆動することで、保冷庫２の庫外の空気が放熱フィン４０２の表面上を経由して、発電機３８に導かれる。これにより、インバータ部４０を庫外の空気によって強制冷却することができる。このため、インバータ部４０を強制冷却しない場合と比較して、インバータ部４０に対する冷却性能を向上させることができる。

（他の実施形態）

（１）上記の実施形態では、ダクト４４の一端４４２が発電機３８に接続されていた。しかしながら、ダクト４４から発電機３８へ空気を送ることができれば、ダクト４４の一端４４２が発電機３８から離れていてもよい。

また、ダクト４４の内部に放熱フィン４０２の一部が配置されていた。しかしながら、保冷庫２の庫外の空気を、放熱フィン４０２の表面上を経由させて、発電機３８に導くことができれば、ダクト４４の内部に放熱フィン４０２が配置されていなくてもよい。例えば、ダクト４４の他端４４４が放熱フィン４０２の近傍に位置していてもよい。

このように、放熱フィン４０２とダクト４４との位置関係は、上記の実施形態体に限られない。保冷庫の庫外の空気を、放熱フィン４０２の表面上を経由させて、発電機３８に導くことができるように、ダクト４４および放熱フィン４０２が配置されていればよい。

（２）上記の実施形態では、インバータ部４０の放熱部材として、放熱フィン４０２が用いられていた。しかしながら、インバータ部４０の放熱部材として、フィンとは異なる形状の放熱部材が用いられてもよい。

（３）上記の実施形態では、冷凍装置１０は、ダクト４４を備えていた。しかしながら、冷凍装置１０は、ダクト４４を備えていなくてもよい。この場合であっても、インバータ部４０が発電機３８の下方に配置されることによって、発電機３８から発生する熱のインバータ部４０への伝わりを抑制することができる。

（４）上記の実施形態では、電動圧縮機１４は、発電機３８に対して車両左右方向に並んでいた。しかしながら、電動圧縮機１４は、発電機３８に対して車両前後方向に並んでいてもよい。すなわち、電動圧縮機１４は、発電機３８に対して水平方向に並んでいればよい。また、電動圧縮機１４は、ユニット１１のうち下側に配置されていれば、発電機３８に対して水平方向に並んでいなくてもよい。

（５）上記の実施形態では、電動圧縮機１４は、第１圧縮機１４２と第２圧縮機１４４とによって構成されていた。しかしながら、電動圧縮機１４は、１つの圧縮機で構成されていてもよい。

（６）上記の実施形態では、冷凍装置１０は、自動車によって輸送される輸送用保冷庫に設けられていた。しかしながら、冷凍装置１０は、船舶、鉄道等の他の輸送機によって輸送される輸送用保冷庫に設けられてもよい。

（７）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、輸送用保冷庫に設けられる冷凍装置は、エンジンと、発電機と、インバータ部と、電動圧縮機と、支持部材とを備える。支持部材は、エンジン、発電機、インバータ部および電動圧縮機を支持する。エンジン、発電機および電動圧縮機は、支持部材の全体における上下方向の中央の位置よりも下に配置される。インバータ部は、発電機の下方に配置される。

また、第２の観点によれば、インバータ部は、インバータ部からインバータ部の周囲の空気へ放熱させる放熱部材を有する。冷凍装置は、輸送用保冷庫の庫外の空気を、放熱部材の表面上を経由させて、発電機に導くダクトと、ダクトの内部に放熱部材から発電機に向かう空気の流れを形成するファンとを備える。

これによれば、インバータ部を庫外の空気によって強制冷却することができる。このため、インバータ部を強制冷却しない場合と比較して、インバータ部に対する冷却性能を向上させることができる。

また、第３の観点によれば、放熱部材の一部は、ダクトの内部に配置されている。第２の観点において、具体的な構成として、第３の観点の構成を採用することができる。

また、第４の観点によれば、電動圧縮機は、発電機に対して水平方向に並んでいる。第１−第３の観点において、具体的な構成として、第４の観点の構成を採用することができる。

１０ 冷凍装置
１４ 電動圧縮機
３０ フレーム
３４ エンジン
３８ 発電機
４０ インバータ部
４０２ 放熱フィン
４４ ダクト
４６ 発電機用ファン

Claims (4)

1. 輸送用保冷庫（２）に設けられる冷凍装置であって、
   エンジン（３４）と、
   前記エンジンによって駆動される発電機（３８）と、
   前記発電機で発生した電力を変換するインバータ部（４０）と、
   前記インバータ部（４０）で変換された電力によって駆動され、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの一部を構成する電動圧縮機（１４）と、
   前記エンジン、前記発電機、前記インバータ部および前記電動圧縮機を支持する支持部材（３０）とを備え、
   前記エンジン、前記発電機および前記電動圧縮機は、前記支持部材の全体における上下方向の中央の位置よりも下に配置され、
   前記インバータ部は、前記発電機の下方に配置される冷凍装置。
2. 前記インバータ部は、前記インバータ部から前記インバータ部の周囲の空気へ放熱させる放熱部材（４０２）を有し、
   前記冷凍装置は、
   前記輸送用保冷庫の庫外の空気を、前記放熱部材の表面上を経由させて、前記発電機に導くダクト（４４）と、
   前記ダクトの内部に前記放熱部材から前記発電機に向かう空気の流れを形成するファン（４６）とを備える請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記放熱部材の一部は、前記ダクトの内部に配置されている請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記電動圧縮機は、前記発電機に対して水平方向に並んでいる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍装置。
   

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