JPH09145181A - 車載冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車載バッテリ駆動の電動機で運転される空気
冷凍サイクル利用の車載冷凍装置を提供し、かつ、その
駆動動力の低減を図る。 【解決手段】 冷凍トラックは積載貨物を所定の低温度
で保持する冷却室３０を有し、冷却室３０はエアサイク
ル冷凍装置で冷却される。冷却室３０の出口は再生器４
を介して第１圧縮機１に接続し、第１圧縮機１の出口に
第１熱交換器２が接続する。第１熱交換器２の出口に第
２圧縮機２１が接続し、第２圧縮機２１の出口に第２熱
交換器２２が接続する。第２熱交換器２２は再生器４を
介してエアタービン３に接続し、エアタービン３の出口
に冷却室３０の入口が接続する。第１圧縮機１は車載バ
ッテリ６に連結された電動機７により運転し、電動機７
の回転数は冷却室３０の温度に基づいて制御される。車
載バッテリ６は走行用エンジン５で駆動されるジェネレ
ータ８に接続されている。

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
利用の車載冷凍装置に関する。

【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、空気冷凍サイクル利用の
車載冷凍装置を提供することにある。そして、さらに、
その冷凍装置の駆動動力の低減を図り、かつ、走行用エ
ンジンで直接運転する場合に比べて実質的な冷凍能力を
増加できるようにすることにある。

【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おり、車載バッテリ駆
動の電動機により運転される空気冷凍サイクル利用の冷
凍装置であって、前記空気圧縮機と熱交換器とを複数
対、備えており、これらの空気圧縮機と熱交換器とが交
互に直列に接続されていることを特徴とする。

【０００８】圧縮工程において、断熱圧縮に比べて等温
圧縮の方が所要動力が小さいことは熱力学によって示さ
れているところであり、上記のように空気圧縮機と熱交
換器とを交互に複数組設け、空気を段階的に圧縮するよ
うにすると等温圧縮に近づき、圧縮に要する所要動力を
小さくすることができる。

【０００９】上記膨張機には空気圧縮機を同軸に連結す
るのがよい。膨張機で回収した回転力を圧縮機側に伝達
できるので、圧縮機の駆動動力を低減できる。

【００１０】また、車両の冷却室からの戻り空気を利用
して膨張機に流入する空気を冷却する再生器を設けるの
がよい。膨張機に流入する空気がより冷却されるため、
成績係数を向上できる。

【００１１】さらに、本発明の車載冷凍装置は、車載バ
ッテリ駆動の電動機により運転される。走行用エンジン
により冷凍装置を直接運転する場合は、圧縮機が許容し
求める回転数の範囲に走行用エンジンの回転数が入らな
いことが起き、その場合、冷凍装置の有する冷凍能力と
比較して実質的な冷凍能力が低下してしまう。これに対
して本発明は、走行用エンジンが高速回転でジェネレー
タが供給する電力が電動機の消費電力を上回るときは余
剰電力がバッテリに蓄えられ、逆のときはバッテリに蓄
えられている電力が冷凍装置を運転する電動機に供給さ
れるため、冷凍装置は常に所要の冷凍能力を発揮するこ
とができ、走行用エンジンで直接運転する場合に比べて
実質的な冷凍能力を増加することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１によっ
て説明する。冷凍トラックは野菜、果実、あるいはアイ
スクリーム等の貨物を所定の低温度で保持するための冷
却室３０を備えており、冷却室３０は空気冷凍サイクル
を利用した冷凍装置によって所定の低温度に保持される
ようになっている。

【００１３】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。）を説明す
る。

【００１４】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。

【００１５】冷却室３０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は冷却室３０内の空気を
吸入して高温・高圧の空気とする。この第１圧縮機１は
後述するように電動機７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。

【００１６】第１熱交換器２の出口側には空気圧縮機２
１（以下、第２圧縮機２１という。）の入口が接続され
ており、第２圧縮機２１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２１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２１の出口側には空冷熱交換器２２
（以下、第２熱交換器２２という。）が接続されてお
り、第２圧縮機２１で高温・高圧となった空気が第２熱
交換器２２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２２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。

【００１７】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２１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。

【００１８】第２熱交換器２２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は冷却室３０内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２２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、冷却室３
０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。

【００１９】第２熱交換器２２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却室
３０の空気入口から冷却室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。

【００２０】次に、第１圧縮機１の駆動装置を説明す
る。第１圧縮機１は車載バッテリ６駆動の電動機７に連
結されており、車載バッテリ６は走行用エンジン５で駆
動されるジェネレータ８に接続されている。なお、第１
圧縮機１と電動機７の間に増速機を介することも場合に
よって必要となる。

【００２１】そして、コントロール手段９により、電動
機７に供給される電力が制御されることによって、走行
用エンジン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、冷却室３０の温度検出手段
１０が設けられており、検出された冷却室３０の温度に
応じてコントロール手段９によって車載バッテリ６駆動
の電動機７の回転数が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。

【００２２】なお、第２圧縮機２１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。

【００２３】また、車載バッテリ６には整流器１１を介
して陸上電源接続用プラグ１２が接続されており、陸上
電源（交流）でも冷凍装置を運転できるようにされてい
る。

【００２４】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。 冷凍装置を構成する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。 冷凍装置を電動機で運転するため、制御が容易であ
る。 陸上電源によっても簡単に冷凍装置を運転すること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、空
気冷凍サイクル利用の車載冷凍装置を提供できる。そし
て、その冷凍装置の駆動動力の低減を図ることができ、
かつ、走行用エンジンで直接運転する場合に比べて実質
的な冷凍能力を増加できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１，２１ 空気圧縮機 ２，２２ 空冷熱交換器 ３ エアタービン ４ 再生器 ５ 走行用エンジン ６ 車載バッテリ ７ 電動機 ８ ジェネレータ ９ コントロール手段 １０ 冷却室の温度検出手段 １１ 整流器 １２ 陸上電源接続用プラグ ３０ 冷却室

───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

【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
   備えており、車載バッテリ駆動の電動機により運転され
   る空気冷凍サイクル利用の冷凍装置であって、 前記空気圧縮機と熱交換器とを複数対、備えており、こ
   れらの空気圧縮機と熱交換器とが交互に直列に接続され
   ていることを特徴とする車載冷凍装置。
2. 【請求項２】 直列に接続されている前記空気圧縮機と
   熱交換器とを二対、備えていることを特徴とする請求項
   １記載の車載冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記膨張機に空気圧縮機が同軸に連結さ
   れていることを特徴とする請求項１または２記載の車載
   冷凍装置。
4. 【請求項４】 車両の冷却室からの戻り空気を利用して
   膨張機に流入する空気を冷却する再生器を備えているこ
   とを特徴とする請求項１、２、または３記載の車載冷凍
   装置。