JPH09119730A - ２室冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍トラック等において、アイスクリーム等
の冷凍貨物を収納する冷凍室と、野菜、果実等の貨物を
収納する冷蔵室とを、空気冷凍サイクル利用の冷凍装置
によって効率よく冷却する。 【解決手段】 エアサイクル冷凍装置４０は空気出口が
低温空気排出管１３で冷凍室３０に接続し、空気入口が
戻り空気供給管１４で冷凍室３０と冷蔵室３１に接続す
る。戻り空気供給管１４は冷凍装置４０の空気入口に接
続する第３戻り管１５と、それから分岐して冷凍室３０
と冷蔵室３１に接続する第１戻り管１６と第２戻り管１
７とからなる。第１戻り管１６に絞り弁１８を取り付
け、冷凍室３０と冷蔵室３１を仕切る隔壁１９の開口２
０部に冷凍室３０の低温空気を冷蔵室３１に送り込む送
風ファン２１を設ける。絞り弁１８の弁開度は冷凍室３
０と冷蔵室３１の温度に基づいて制御され、送風ファン
２１のＯＮ・ＯＦＦは冷蔵室３１の温度に基づいて制御
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、空気冷凍サイクル
利用の冷凍装置を使用した、冷凍室および冷蔵室の２室
冷却装置に関する。

【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、冷凍トラック等におい
て、アイスクリーム等の冷凍貨物を収納する冷凍室と、
野菜、果実等の貨物を収納する冷蔵室とを、空気冷凍サ
イクル利用の冷凍装置によって効率よく冷却することに
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
利用の冷凍装置を使用した、冷凍室および冷蔵室の２室
冷却装置であって、前記冷凍装置は低温空気出口側が低
温空気排出管で冷凍室に接続され、かつ、戻り空気入口
側が戻り空気供給管で冷凍室と冷蔵室とに接続されてお
り、前記戻り空気供給管は冷凍装置の戻り空気入口側に
接続されている第３戻り管と、第３戻り管から二股に分
岐して冷凍室と冷蔵室とにそれぞれ接続されている第１
戻り管および第２戻り管とから構成され、第１戻り管と
第２戻り管の少なくとも一方に絞り弁が取り付けられて
おり、隣接している前記冷凍室と冷蔵室を仕切る隔壁に
開口が形成され、その開口部に冷凍室の低温空気を冷蔵
室へ送り込む送風ファンが設けられていることを特徴と
する。

【０００８】アイスクリーム等の冷凍貨物を収納する冷
凍室へは、空気冷凍サイクルを利用した冷凍装置によっ
てより低温に冷却された空気が送り込まれ、冷凍室は所
定の低温度にされる。そして、野菜、果実等を収納し、
冷凍室ほど低い温度にする必要のない冷蔵室へは、低温
度にされる冷凍室内の空気が送風ファンによって供給さ
れることにより、冷蔵室の温度が所定の低温度にされ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１およ
び図２によって説明する。冷凍トラックはアイスクリー
ム等の冷凍貨物を所定の低温度で保持する冷凍室３０
と、野菜や果実等の貨物を所定の低温度で保持するため
の冷蔵室３１とを備えており、冷凍室３０と冷蔵室３１
は隣接して配置されている。これらの冷凍室３０と冷蔵
室３１は空気冷凍サイクルを利用した冷凍装置によって
それぞれ所定の低温度に保持されるようになっている。

【００１０】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。）を図２に
基づいて説明する。

【００１１】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。

【００１２】冷凍室３０と冷蔵室３１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は冷凍室
３０や冷蔵室３１の空気を吸入して高温・高圧の空気と
する。この第１圧縮機１は後述するように車両エンジン
５で直接駆動される。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。

【００１３】第１熱交換器２の出口側には空気圧縮機７
１（以下、第２圧縮機７１という。）の入口が接続され
ており、第２圧縮機７１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７１はターボ形ラジアルタイプのものが使用さ
れる。第２圧縮機７１の出口側には空冷熱交換器７２
（以下、第２熱交換器７２という。）が接続されてお
り、第２圧縮機７１で高温・高圧となった空気が第２熱
交換器７２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７２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。

【００１４】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７１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１段圧縮の場合に比べて低減
している。

【００１５】第２熱交換器７２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は冷凍室３０や冷蔵室３１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７２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、冷凍室３０や冷蔵室３１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。

【００１６】第２熱交換器７２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凍室
３０の空気入口から冷凍室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、第１圧縮機１の駆動装置を説明す
る。第１圧縮機１は変速装置６とクラッチ７を介して車
両エンジン５の出力軸に連結されており、車両エンジン
５によって駆動される。変速装置６としてはＣＶＴ（Ｃ
ＯＮＴＩＮＵＯＵＳＬＹ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＴＲＡＮ
ＳＭＩＳＳＩＯＮ）、油圧モータと可変油圧ポンプの組
合せ、あるいは遊星歯車装置等が使用される。

【００１８】そして、コントロール手段８により、変速
装置６が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
数が第１圧縮機１に付与されるように構成されている。
すなわち、冷凍室３０の温度検出手段９とエンジン回転
数検出手段１０とが設けられており、変速装置６は検出
された冷凍室３０の温度とエンジン回転数に応じて、コ
ントロール手段８によって制御されることによって、第
１圧縮機１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、冷凍室３０内の
温度とエンジン回転数とに基づいて、第１圧縮機１には
変速装置６によって最適の回転数が付与される。同様に
して、コントロール手段８によって、冷却負荷が極く小
さい場合等にはクラッチ７が切られることによって、冷
凍装置の運転が停止されるように構成されている。

【００１９】なお、第２圧縮機７１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。

【００２０】また、第１圧縮機１はクラッチ１１を介し
て連結されている陸上電源用モータ１２によっても駆動
可能に構成されている。

【００２１】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。 ２段圧縮により、冷凍装置の駆動動力を低減でき
る。 冷凍サイクルにおける第２熱交換器以降の各種機器
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。

【００２２】次に、上記エアサイクル冷凍装置を使用し
て、冷凍室３０と冷蔵室３１を効率よく冷却するシステ
ムを図１に基づいて説明する。

【００２３】エアサイクル冷凍装置４０は、エアタービ
ン３の空気出口が低温空気排出管１３によって冷凍室３
０に接続されており、再生器４の入口が戻り空気供給管
１４によって冷凍室３０と冷蔵室３１とに接続されてい
る。戻り空気供給管１４は再生器４の入口に接続されて
いる第３戻り管１５と、第３戻り管１５から二股に分岐
して冷凍室３０と冷蔵室３１とにそれぞれ接続されてい
る第１戻り管１６と第２戻り管１７とから構成されてい
る。

【００２４】第１戻り管１６には絞り弁１８が取り付け
られている。また、冷凍室３０と冷蔵室３１とを仕切る
隔壁１９には開口２０が形成され、その開口２０部に、
冷凍室３０の低温空気を冷蔵室３１に送り込む送風ファ
ン２１が設けられている。そして、冷凍室３０の温度検
出手段９と冷蔵室３１の温度検出手段２２とが設けられ
ている。

【００２５】送風ファン２１は冷蔵室３１の温度検出手
段２２によって検出された冷蔵室３１の温度に基づい
て、コントロール手段２３によってＯＮ・ＯＦＦされる
ように構成されている。すなわち、冷蔵室３１の温度が
所定の温度より高い場合は、送風ファン２１が作動して
冷凍室３０の低温空気を冷蔵室３１へ送り込むようにな
っている。

【００２６】絞り弁１８は冷凍室３０の温度検出手段９
によって検出された冷凍室３０の温度と、冷蔵室３１の
温度検出手段２２によって検出された冷蔵室３１の温度
とに基づいて、コントロール手段２４によって弁開度が
調整されるように構成されている。絞り弁１８は冷凍室
３０の温度が所定温度よりも高いとき、または冷凍室３
０と冷蔵室３１の温度が所定温度以下のときは全開とな
り、冷凍室３０の温度が所定温度以下で、冷蔵室３１の
温度が所定温度よりも高いときは全閉となる。絞り弁１
８が全開の状態で送風ファン２１が作動したとき、絞り
弁１８が全閉の状態の時の略５０％の風量が冷凍室３０
から冷蔵室３１に送り込まれるようになっている。

【００２７】冷凍室３０に設けられている送風ファン２
５は冷凍室３０の温度検出手段９によって検出された冷
凍室３０の温度に基づいてコントロール手段２６によっ
てＯＮ・ＯＦＦされるように構成されている。すなわ
ち、冷凍室３０の温度が所定温度よりも高い場合は、送
風ファン２５が作動する。

【００２８】以下、上記２室冷却装置の作用を説明す
る。最初、冷凍室３０と冷蔵室３１は所定温度（例え
ば、冷凍室：−２０℃、冷蔵室：０℃）よりも高い温度
状態にあるとする。この状態で車両エンジン５を始動す
ると、エアサイクル冷凍装置４０が始動するとともに、
絞り弁１８は全開になり、送風ファン２１が作動する。
したがって、エアサイクル冷凍装置４０によって発生し
た低温空気（例えば、−２５℃）が冷凍室３０に供給さ
れ、冷凍室３０の低温空気が送風ファン２１によって冷
蔵室３１に送り込まれる。そして、冷凍室３０および冷
蔵室３１の空気は、それぞれ第１戻り管１６と第２戻り
管１７を通り、さらに第３戻り管１５を通ってエアサイ
クル冷凍装置４０に戻される。

【００２９】この状態が繰り返されることによって、冷
凍室３０の温度が所定温度（例えば、−２０℃）以下に
なり、そのとき冷蔵室３１の温度が所定温度（例えば、
０℃）よりも高い場合は、絞り弁１８が全閉になり、送
風ファン２１は作動状態が維持される。この状態では、
エアサイクル冷凍装置４０によって冷却された低温空気
が冷凍室３０に送り込まれるとともに、冷蔵室３１には
冷凍室３０の所定温度に冷却されている低温空気が送風
ファン２１によって送り込まれる。エアサイクル冷凍装
置４０には冷蔵室３１の空気が第２戻り管１７と第３戻
り管１５を通じて戻される。これによって、冷蔵室３１
の温度が所定温度以下になると、送風ファン２１の作動
は停止され、絞り弁１８は全開にされる。

【００３０】そして、冷蔵室３１の温度が所定温度より
高くなると、送風ファン２１が作動するとともに、絞り
弁１８は全閉になる。これによって、冷凍室３０の所定
温度に冷却されている低温空気が送風ファン２１によっ
て冷蔵室３１へ送り込まれ、冷蔵室３１の温度を所定温
度まで低下させる。エアサイクル冷凍装置４０へは冷蔵
室３１の空気が第２戻り管１７と第３戻り管１５を通じ
て戻される。冷蔵室３１の温度が所定温度以下になる
と、送風ファン２１の作動は停止され、絞り弁１８は全
開にされる。以下同様にして、冷蔵室３１の温度は送風
ファン２１と絞り弁１８とで所定温度以下になるように
制御される。

【００３１】また、冷凍室３０と冷蔵室３１が所定の温
度よりも高い状態から、冷蔵室３１の温度が所定温度以
下になり、そのとき冷凍室３０の温度が所定温度よりも
高い場合は、絞り弁１８は全開の状態で、送風ファン２
１の作動が停止される。これによって、冷凍室３０の温
度は所定温度以下にされる。

【００３２】なお、絞り弁は第２戻り管、あるいは第１
戻り管と第２戻り管に設けるように構成することもでき
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
凍トラック等において、アイスクリーム等の冷凍貨物を
収納する冷凍室と、野菜、果実等の貨物を収納する冷蔵
室とを、空気冷凍サイクル利用の冷凍装置によって効率
よく冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す２室冷却装置の構
成説明図である。

【図２】エアサイクル冷凍装置の一例を示す構成説明図
である。

【符号の説明】

１，７１ 空気圧縮機 ２，７２ 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 変速装置 ７ クラッチ ８ コントロール手段 ９ 冷凍室の温度検出手段 １０ エンジン回転数検出手段 １１ クラッチ １２ 陸上電源用モータ １３ 低温空気排出管 １４ 戻り空気供給管 １５ 第３戻り管 １６ 第１戻り管 １７ 第２戻り管 １８ 絞り弁 １９ 隔壁 ２０ 開口 ２１ 送風ファン ２２ 冷蔵室の温度検出手段 ２３，２４ コントロール手段 ２５ 送風ファン ２６ コントロール手段 ３０ 冷凍室 ３１ 冷蔵室 ４０ エアサイクル冷凍装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

【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を使用し
   た、冷凍室および冷蔵室の２室冷却装置であって、 前記冷凍装置は低温空気出口側が低温空気排出管で冷凍
   室に接続され、かつ、戻り空気入口側が戻り空気供給管
   で冷凍室と冷蔵室とに接続されており、前記戻り空気供
   給管は冷凍装置の戻り空気入口側に接続されている第３
   戻り管と、第３戻り管から二股に分岐して冷凍室と冷蔵
   室とにそれぞれ接続されている第１戻り管および第２戻
   り管とから構成され、第１戻り管と第２戻り管の少なく
   とも一方に絞り弁が取り付けられており、隣接している
   前記冷凍室と冷蔵室を仕切る隔壁に開口が形成され、そ
   の開口部に冷凍室の低温空気を冷蔵室へ送り込む送風フ
   ァンが設けられていることを特徴とする２室冷却装置。
2. 【請求項２】 前記絞り弁の弁開度が冷凍室と冷蔵室の
   温度に基づいて制御されるとともに、前記送風ファンの
   ＯＮ・ＯＦＦが冷蔵室の温度に基づいて制御されること
   を特徴とする請求項１記載の２室冷却装置。