JP5489517B2 - 陸上輸送用冷凍装置 - Google Patents
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Description
陸上輸送用冷凍装置は、荷台などに積載されたコンテナ(保冷庫)内を冷却または加温し、積み込んだ荷物を所望の温度に維持して輸配送する車両等に装備されるものである。
輸送用冷凍装置は、圧縮機、コンデンサ、エバポレータ等の機器類を冷媒配管で接続した冷凍サイクルを形成し、さらに、各種運転操作を行う制御部等を具備して構成されている。
また、陸上輸送用冷凍装置には、1台の圧縮機に対して複数台(通常2〜3台)のエバポレータユニットを並列に接続し、複数の区画毎に異なる輸送温度を創出できるようにしたマルチエバポレータタイプがある。
連続運転モードは温度精度が向上する反面、サブエンジンが常時運転されるので、燃費がかかることになる。
自動発停運転モードは、庫内が温調設定温度に到達した時点でサブエンジンの運転を停止(サーモオフ)するとともに、外部からの入熱等により庫内温度と温調設定温度との温度差が規定値以上に大きくなった時点でサブエンジンの運転を再開(サーモオン)する制御を行うことで庫内をある程度の温度範囲に温調するものである。このようにサブエンジンが間欠的に停止されるので、サブエンジンの燃料消費量を低減することができる。
これは、マルチエバポレータタイプの陸上輸送用冷凍装置では、それぞれのエバポレータユニットにおけるサーモオンとサーモオフとのタイミングが不規則であるので、一方のエバポレータユニットがサーモオンされているとサブエンジンを停止することができないからである。
また、全てのエバポレータユニットがサーモオフの状態となった場合に、サブエンジンを停止するようにしても、それぞれのエバポレータユニットにおけるサーモオンとサーモオフとのタイミングが不規則であるので、サブエンジンが停止する頻度はきわめて低くなる。
すなわち、本発明の一態様は、専用の動力源によって駆動される圧縮機と、複数の冷凍区画毎に設置され、冷媒を循環させる冷媒回路に並列に接続された複数のエバポレータユニットと、設定温度に至ると前記圧縮機あるいは前記エバポレータユニットの運転を停止し、該設定温度よりも所定温度高くあるいは低く設定された運転復帰温度に至ると前記圧縮機あるいは前記エバポレータユニットの運転を再開する自動発停運転モードを有する制御部と、を備え、前記自動発停運転モードには、全ての前記冷凍区画がそれぞれの前記設定温度に至るまで、前記設定温度に至った前記冷凍区画の温度が前記運転復帰温度に至るのを防止するサーモオフ保持運転モードが備えられており、前記サーモオフ保持運転モードには、前記設定温度と前記運転復帰温度との間に前記エバポレータの運転を再開する保持運転開始温度が設定され、前記サーモオフ保持運転モードは当該冷凍区画内温度を前記設定温度と前記保持運転開始温度との間に入るように前記エバポレータユニットの運転および停止を繰り返す、陸上輸送用冷凍装置である。
したがって、最後の冷凍区画が設定温度に至りサーモオフ状態となったとき、先に、サーモオフ状態となった冷凍区画もサーモオフ状態を維持しているので、全ての冷凍区画がサーモオフ状態となる。言い換えると、サーモオフ保持運転モードは先にサーモオフ状態となった冷凍区画について、それがサーモオン状態になるのを意図的に遅らせ、全ての冷凍区画がサーモオフ状態となる状況を創出している。
全ての冷凍区画がサーモオフ状態であるので、全てのエバポレータに冷媒を供給する必要が無くなる。これにより、圧縮機の駆動を停止できるので、圧縮機を作動する駆動源、たとえば、エンジンを停止することができる。エンジンを停止できると、その分燃料の消費量を低減することができる。
また、サーモオフ状態は設定温度と運転復帰温度との間に維持されるので、サーモオン復帰までの温度差を小さくすることができる。したがって、冷凍区画の温度精度を向上できる。
なお、ここで「全ての」は、温度調整運転を要求されている冷凍区画の全てを意味し、このような運転を要求されていない冷凍区画は含まれない。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置1について、図1〜図4を用いて説明する。
図1は、本実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置1の全体概略構成を示すブロック図である。
陸上輸送用冷凍装置1は、トラック等の車両荷台に搭載されている荷室(バン)に装備され、複数、たとえば、3個の冷凍区画に分割された荷室内部を異なる温度に冷却および加熱可能なことから、マルチエバポレータタイプと呼ばれている。
陸上輸送用冷凍装置1には、冷媒を圧縮して高圧のガス冷媒として吐出する圧縮機5と、圧縮機5を駆動するエンジン(動力源)7と、荷室の外部に設置され、圧縮機5からの高圧のガス冷媒と外気とを熱交換させるコンデンサ9と、コンデンサ9からの液冷媒を減圧する減圧弁11A,11B,11Cと、荷室3A,3B,3C内に設置されたエバポレータ13A,13B,13Cと、制御部15と、が備えられている。
減圧弁11A,11B,11Cおよびエバポレータ13A,13B,13Cは、それぞれ対となり、冷媒回路17に並列に接続されている。
エンジン7は、車両走行用のエンジンから独立した専用のものである。このような陸上輸送用冷凍装置1は、サブエンジン式と呼ばれている。サブエンジン式の陸上輸送用冷凍装置1は、車両走行用エンジンの出力を利用する直結式とは異なり、冷却能力に影響する圧縮機5の運転が、車両の走行状態に応じて頻繁に回転数変動を生じる車両走行用エンジンの影響を受けないという利点を有している。
コンデンサ9には、コンデンサファンモータ19によって駆動されるコンデンサファン21によって外気が供給される。
減圧弁11A,11B,11Cとして、温度式膨張弁を用いる場合には、減圧弁11A,11B,11Cの上流側に電磁開閉弁を設け、エバポレータ13A,13B,13Cへの冷媒供給を停止できるようにする。
エバポレータ13A,13B,13Cには、それぞれエバポレータファンモータ23A,23B,23Cによって駆動されるエバポレータファン25A,25B,25Cによって庫内の空気が供給される。
減圧弁11A,11B,11C、エバポレータ13A,13B,13C、エバポレータファンモータ23A,23B,23Cおよびエバポレータファン25A,25B,25Cによって本発明のエバポレータユニットが構成される。
制御部15には、自動発停運転モード27が備えられている。
圧縮機5がエンジン7によって回転駆動されると、低圧の冷媒ガスを吸い込み、これを圧縮して高温高圧の過熱ガスである冷媒ガス(以下、ホットガスということもある。)を吐き出す。
この液冷媒は減圧弁11A,11B,11Cによって減圧されてエバポレータ13A,13B,13Cに供給される。エバポレータ13A,13B,13Cに供給された冷媒はエバポレータファン25A,25B,25Cによって循環される荷室3A,3B,3C内の空気を冷却して蒸発ガス化される。
この冷却空気により荷室3A,3B,3C内が所定温度に冷却される。蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機5に吸入され、以下同様のサイクルを繰り返すことによって冷却運転が行われる。
図2は、本実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置1の自動発停運転モード27のフロー図である。図3は、サーモオフ条件保持運転のフロー図である。図4は、各荷室3A,3B,3Cの庫内温度の温度変化を示すグラフである。
設定温度29A,29B,29Cは、設定温度29Aが一番高く、設定温度29Bが次に高く、設定温度29Cが最も低くされている。荷室3A,3B,3Cの温度が下がって設定温度29A,29B,29Cになると、冷却が必要でないサーモオフ状態となる。
制御部15は、庫内の図示しない温度センサの検出値によって荷室3A,3B,3Cのそれぞれで庫内温度が設定温度29A,29B,29Cまで低下してサーモオフ状態となったかを判定する(ステップS2,S3,S4)。
なお、サーモオフ状態とは、設定温度に近く、冷却(加熱)が必要ない状態であることを示すステータスである。
荷室3A,3B,3Cで設定温度29A,29B,29Cになるタイミングは一般に異なるので、最初の荷室がサーモオフ状態となったとき、他の荷室はまだサーモオフ状態となっていない。したがって、ステップS5,S6,S7では、最初はNOとなる。
この場合、サーモオフ条件保持運転(サーモオフ保持運転モード)Hに入る(ステップS8,S9,S10)。
荷室3Aでサーモオフ状態になると、減圧弁11Aを閉じ(ステップS81)、エバポレータ13Aへ冷媒が供給されないようにする。
これにより、荷室3Aにおける冷却運転が行われないので、外からの入熱により荷室3A内の庫内温度が上昇する。
制御部15は、荷室3Aの庫内温度が設定温度29Aに至ったかを判定する(ステップS84)。設定温度29Aに到達していない(NO)場合、引き続き冷却運転を行う。設定温度に至った(YES)場合、ステップS81に戻って冷却運転を停止する。
このように冷却運転を行う閾値となる保持運転開始温度33A,33B,33Cは設定温度29A,29B,29Cと運転復帰温度31A,31B,31Cとの間に設定されているので、サーモオンとなるまでの温度差を小さくすることができる。したがって、荷室3A,3B,3Cの温度精度を向上できる。
最後の荷室が設定温度29A,29B,29Cに至りサーモオフ状態となると、ステップS5,S6,S7で全室がサーモオフ状態と判定される。
サーモオフ条件保持運転Hは先にサーモオフ状態となった荷室3A,3B,3Cについて、それがサーモオン状態になるのを意図的に遅らせ、全ての荷室3A,3B,3Cがサーモオフ状態となる状況を創出している。
このように、サーモオフ条件保持運転Hによって全てのエバポレータ13A,13B,13Cに冷媒を供給する必要が無くなる状況を意図的に形成するので、エンジン7を停止させることができる。エンジン7を停止できると、その分燃料の消費量を低減することができる。
制御部15は、荷室3A,3B,3Cの庫内温度が運転復帰温度31A,31B,31Cに至り、サーモオン状態となったかを判定する(ステップS12,S13,S14)。
制御部15は、荷室3A,3B,3Cの内、1荷室でもサーモオン状態となった(YES)場合、エンジン7の運転を再開し(ステップS15)、圧縮機5を作動させる。
荷室3Aが最も早く設定温度29Aに達し、サーモオフ状態となりステップS2がYESとなる。このとき、荷室3B,3Cはまだ設定温度29B,29Cに達していないので、ステップS5はNOとなり、荷室3AはステップS8のサーモオフ条件保持運転Hに入る。すなわち、保持運転開始温度33Aを閾値として減圧弁11Aを開閉し、間欠的に冷却運転を行う。
このように、荷室3A,3Bでサーモオフ状態が保持されている間に、荷室3Cが設定温度29Cに達する。ステップS7で全荷室3A,3B,3Cがサーモオフ状態となる(YES)ので、エンジン7が停止される。
併せて、減圧弁11Bが開かれ、荷室3Bの冷却運転が開始される。
その際、荷室3A,3Cについては、庫内温度35A,35Cが保持運転開始温度33A,33C以上であれば同時に、保持運転開始温度33A,33C未満であればこれに到達した時点で、サーモオフ条件保持運転Hを始める。以下、これが繰り返し行われる。
本実施形態は、第1実施形態に対して、サーモオフ条件保持運転が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図5は、本実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置1のサーモオフ条件保持運転のフロー図である。図6は、各荷室3A,3B,3Cの庫内温度の温度変化を示すグラフである。
第1実施形態と同じく、設定温度29A,29B,29Cおよび運転復帰温度31A,31B,31Cが設定されている。
また、荷室3A,3B,3C毎に、設定温度29A,29B,29Cよりも低温側、すなわち、設定温度29A,29B,29Cに対し運転復帰温度31A,31B,31Cと反対側に、サーモオフ条件保持運転Hを停止する保持運転停止温度37A,37B,37Cが設定されている。保持運転停止温度37A,37B,37Cは、設定温度29A,29B,29Cに対して、たとえば、1℃低い値に設定される。この1℃は例示であり、これに限定されるものではない。
自動発停運転モード27は、図2に示される第1実施形態のものと同様であるが、ステップS8,S9,S10のサーモオフ条件保持運転の内容が異なる。ここでは、図6に示される各荷室3A,3B,3Cの庫内温度の温度変化を例として異なるサーモオフ条件保持運転を主として説明する。
このとき、荷室3B,3Cはまだ設定温度29B,29Cに達していないので、ステップS5はNOとなり、荷室3AはステップS8のサーモオフ条件保持運転Hに入る。
サーモオフ条件保持運転Hでは、荷室3Aの冷却運転は停止されず、継続される。すなわち、減圧弁11Aは開放された状態を維持されるので、エバポレータ13Aに冷媒が供給され、荷室3Aは引き続き冷却される。
これにより、荷室3Aにおける冷却運転が行われないので、外からの入熱により荷室3A内の庫内温度が上昇する。
これを繰り返すことによって荷室3Aの庫内温度は、設定温度29Aと保持運転停止温度37Aとの間に維持される、すなわち、サーモオフ状態を維持することができる。
サーモオフ条件保持運転Hは上述の荷室3Aと同様に行われる。
すなわち、設定温度29Bおよび保持運転停止温度37Bを閾値として減圧弁11Bを開閉し、間欠的に冷却運転を行う。
このように、荷室3A,3Bでサーモオフ状態が維持されている間に、荷室3Cが設定温度29Cに達する。ステップS7で全荷室3A,3B,3Cがサーモオフ状態となる(YES)ので、エンジン7が停止される。
併せて、減圧弁11Cが開かれ、荷室3Cの冷却運転が開始される。
その際、荷室3A,3Bについては庫内温度35A,35Bが設定温度29A,29B以上であれば同時に、設定温度29A,29B未満であればこれに到達した時点でサーモオフ条件保持運転Hを開始する。以下、これが繰り返し行われる。
たとえば、各実施形態では、冷却運転を行うものに適用しているが、加熱運転を行うもの、あるいは冷却、加熱混在運転を行うものにも適用できる。
3A,3B,3C 荷室
5 圧縮機
7 エンジン
11A,11B,11C 減圧弁
13A,13B,13C エバポレータ
15 制御部
17 冷媒回路
27 自動発停運転モード
29A,29B,29C 設定温度
31A,31B,31C 運転復帰温度
33A,33B,33C 保持運転開始温度
37A,37B,37C 保持運転停止温度
H サーモオフ条件保持運転
Claims (3)
- 専用の動力源によって駆動される圧縮機と、複数の冷凍区画毎に設置され、冷媒を循環させる冷媒回路に並列に接続された複数のエバポレータユニットと、設定温度に至ると前記圧縮機あるいは前記エバポレータユニットの運転を停止し、該設定温度よりも所定温度高くあるいは低く設定された運転復帰温度に至ると前記圧縮機あるいは前記エバポレータユニットの運転を再開する自動発停運転モードを有する制御部と、を備え、
前記自動発停運転モードには、全ての前記冷凍区画がそれぞれの前記設定温度に至るまで、前記設定温度に至った前記冷凍区画の温度が前記運転復帰温度に至るのを防止するサーモオフ保持運転モードが備えられており、
前記サーモオフ保持運転モードには、前記設定温度と前記運転復帰温度との間に前記エバポレータの運転を再開する保持運転開始温度が設定され、前記サーモオフ保持運転モードは当該冷凍区画内温度を前記設定温度と前記保持運転開始温度との間に入るように前記エバポレータユニットの運転および停止を繰り返す、陸上輸送用冷凍装置。 - 専用の動力源によって駆動される圧縮機と、複数の冷凍区画毎に設置され、冷媒を循環させる冷媒回路に並列に接続された複数のエバポレータユニットと、設定温度に至ると前記圧縮機あるいは前記エバポレータユニットの運転を停止し、該設定温度よりも所定温度高くあるいは低く設定された運転復帰温度に至ると前記圧縮機あるいは前記エバポレータユニットの運転を再開する自動発停運転モードを有する制御部と、を備え、
前記自動発停運転モードには、全ての前記冷凍区画がそれぞれの前記設定温度に至るまで、前記設定温度に至った前記冷凍区画の温度が前記運転復帰温度に至るのを防止するサーモオフ保持運転モードが備えられており、
前記サーモオフ保持運転モードには、前記設定温度に対し前記運転復帰温度と反対側に前記エバポレータの運転を停止する保持運転停止温度が設定され、前記サーモオフ保持運転モードは当該冷凍区画内温度を前記設定温度と前記保持運転停止温度との間に入るように前記エバポレータユニットの運転および停止を繰り返す、陸上輸送用冷凍装置。 - 前記エバポレータユニットの運転はエバポレータへ前記冷媒の供給することであり、前記エバポレータユニットの停止は、該エバポレータへの前記冷媒の供給停止である請求項1または請求項2に記載の陸上輸送用冷凍装置。
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