JP7328023B2 - 保冷車両 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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CO2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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (5)
- 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。
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