(57)【要約】【課題】クールダウン時間の増加を抑えつつ、蒸発器の着霜を抑制可能な冷凍装置を提供する。【解決手段】  冷凍装置１０は、庫内空間に供給する空気の通風路３１０を形成するケース３１、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を減圧させる減圧機器、冷媒を蒸発させる蒸発器１４を備える。蒸発器１４は、ケース３１に収容され、減圧機器で減圧された冷媒と通風路３１０を流れる空気とを熱交換させて通風路３１０を流れる空気を冷却する。ケース３１には、通風路３１０を流れる空気中の水分が付着可能に構成された着霜部を構成する蛇行管部２２が収容されている。蛇行管部２２は、蒸発器１４に流入する前の空気に含まれる水分が付着するように、少なくとも一部が通風路３１０における蒸発器１４の空気流れ上流側に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象空間（３ａ）を冷却する冷凍装置であって、
前記冷却対象空間に供給する空気の通風路（３１０）を形成するケース（３１）と、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
前記放熱器を通過した冷媒を減圧させる減圧機器（１３）と、
前記ケースに収容され、前記減圧機器で減圧された冷媒と前記通風路を流れる空気とを熱交換させて前記通風路を流れる空気を冷却する蒸発器（１４）と、
前記ケースに収容され、前記通風路を流れる空気中の水分が付着可能に構成された着霜部（２２、２３、２５、２６）と、を備え、
前記着霜部は、前記蒸発器に流入する前の空気に含まれる水分が付着するように、少なくとも一部が前記通風路における前記蒸発器の空気流れ上流側に配置されている冷凍装置。
【請求項２】
前記着霜部は、冷媒を流通させる流通管（２２、２５）を含んでおり、
前記流通管は、冷媒流れ上流側が前記減圧機器の冷媒出口側に接続され、冷媒流れ下流側が前記蒸発器の冷媒入口側に接続されている請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記圧縮機から吐出された吐出冷媒を前記放熱器および前記減圧機器を迂回して前記流通管および前記蒸発器に流すためのバイパス回路（１８）と、
前記バイパス回路を開閉する開閉弁（２１）と、を備え、
前記開閉弁は、前記着霜部に付着した霜を除去する除霜運転時に前記バイパス回路を開放するように構成されており、
前記ケースには、前記蒸発器の表面に生ずる凝縮水を受けて集めるドレンパン（３２）が設けられており、
前記着霜部は、前記除霜運転時に前記ドレンパンを加熱するドレンパンヒータとして機能するように、前記流通管の少なくとも一部が前記ドレンパンと熱的に接触している請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記着霜部は、前記流通管の周囲を流れる空気と前記流通管を流れる冷媒との伝熱面積を拡大させるための伝熱フィン（２３、２６）を含んでおり、
前記伝熱フィンは、前記流通管における前記蒸発器よりも空気流れ上流側に位置する部位の少なくとも一部に取り付けられている請求項２または３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記蒸発器は、空気が流入する空気流入面（１４１）が水平方向と交差する方向に延びる姿勢で配置されており、
前記空気流入面のうち上下方向の中央部（ＣＬ）から上方側を上方側領域（１４１ａ）とし、前記中央部から下方側を下方側領域（１４１ｂ）としたとき、前記伝熱フィンは、前記空気流入面のうち前記下方側領域に相対するように配置されている請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記伝熱フィンは、前記流通管の外側に巻き付けられ、前記流通管から外側に向けて放射状の突き出る複数の突出片を有するスパインフィン（２３１）で構成されている請求項４または５に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却対象空間を冷却する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍車や冷蔵車等では、冷却対象空間である庫内の空気から吸熱する蒸発器に、空気中の水分が着霜してしまうことがある。蒸発器に着霜が発生すると、蒸発器における熱交換面積が減少することで、冷凍能力や運転効率が低下してしまう。
【０００３】
これに対して、蒸発器への着霜を抑えるために、冷却対象空間を冷却する冷却運転の開始時の温度が所定温度以上となる場合、冷却対象空間を除湿する除湿運転を実施した後に、冷却運転を実施する冷凍サイクルシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の冷凍サイクルシステムは、除霜運転時に、蒸発器の温度を着霜が生じない温度（例えば、５℃）に維持した後、冷却対象空間を冷却する冷却運転を実施する構成になっている。このような構成では、運転開始から冷却対象空間を所望の温度（すなわち、氷点下）まで低下させるのに要する時間であるクールダウン時間が大幅に増加してしまう。
【０００６】
本開示は、クールダウン時間の増加を抑えつつ、蒸発器の着霜を抑制可能な冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
冷却対象空間（３ａ）を冷却する冷凍装置であって、
冷却対象空間に供給する空気の通風路（３１０）を形成するケース（３１）と、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
放熱器を通過した冷媒を減圧させる減圧機器（１３）と、
ケースに収容され、減圧機器で減圧された冷媒と通風路を流れる空気とを熱交換させて通風路を流れる空気を冷却する蒸発器（１４）と、
ケースに収容され、通風路を流れる空気中の水分が付着可能に構成された着霜部（２２、２３、２５、２６）と、を備え、
着霜部は、蒸発器に流入する前の空気に含まれる水分が付着するように、少なくとも一部が通風路における蒸発器の空気流れ上流側に配置されている。
【０００８】
このように、蒸発器に流入する前の空気に含まれる水分を着霜部に付着させる構成とすれば、蒸発器を流れる冷媒の温度を高めに設定することなく、蒸発器に流入する空気に含まれる水分が減少する。このため、クールダウン時間の増加を抑えつつ、蒸発器の着霜を抑制することができる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る冷凍装置が搭載された冷凍車両の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る冷凍装置の模式的なサイクル構成図である。
【図３】第１実施形態に係る冷凍装置のクーリングユニットの模式的な断面図である。
【図４】図３の矢印ＩＶで示す方向から蛇行管部を見た矢視図である。
【図５】第１実施形態に係る冷凍装置に用いられる伝熱フィンを示す模式的な斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る冷凍装置のクーリングユニットにおける空気流れを説明するための説明図である。
【図７】第２実施形態に係る冷凍装置に用いられる伝熱フィンを示す模式的な斜視図である。
【図８】第２実施形態に係る冷凍装置に用いられる伝熱フィンの模式的な断面図である。
【図９】第３実施形態に係る冷凍装置の模式的なサイクル構成図である。
【図１０】第３実施形態に係る冷凍装置のクーリングユニットの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
【００１２】
（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態では、本開示の冷凍装置１０を冷凍車両１に適用した例について説明する。なお、図面に示す上下、左右、前後を示す各矢印は、冷凍車両１の上下方向ＤＲ１、左右方向ＤＲ２、前後方向ＤＲ３を示している。
【００１３】
図１に示すように、冷凍車両１は、運転手が搭乗するキャビン２、キャビン２の後方に連結される断熱構造の荷台３を備えている。冷凍車両１は、荷台３の内部に冷凍食品等の冷却対象物が積み込まれる庫内空間３ａが形成されている。荷台３には、冷凍装置１０の一部を構成するクーリングユニット３０が庫内空間３ａのうち車両前方側の上方に設置されている。庫内空間３ａは、クーリングユニット３０によって冷却される。本実施形態では、庫内空間３ａが冷凍装置１０の冷却対象空間に相当する。
【００１４】
図２に示すように、冷凍装置１０は、圧縮機１１、放熱器１２、減圧機器１３、蒸発器１４が冷媒配管１５等によって順次接続される蒸気圧縮式の冷凍サイクルを含んで構成されている。
【００１５】
圧縮機１１は、冷媒を圧縮して吐出するものである。図１に示すように、圧縮機１１は、キャビン２に設置され、車両走行用のエンジンＥＧによって駆動される構成になっている。圧縮機１１は、動力伝達装置である電磁クラッチＭＧによって駆動状態と停止状態とが選択的に切り替えられる。なお、電磁クラッチＭＧの切り替えは、後述する制御装置５０からの制御信号に基づいて実行される。
【００１６】
放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒を外気と熱交換させることで放熱させる熱交換器である。図１に示すように、放熱器１２は、冷媒と外気とを熱交換可能なように荷台３の側方の下方部分に設置されている。放熱器１２には、室外送風機１６が併設されており、室外送風機１６から送風される外気に冷媒を放熱する。
【００１７】
減圧機器１３は、放熱器１２を通過した冷媒を減圧させるものである。減圧機器１３は、蒸発器１４の冷媒出口側の温度に応じて絞り開度を調整する温度式膨張弁で構成される。温度式膨張弁は、蒸発器１４の冷媒出口側の過熱度が所定値に維持されるように絞り開度を調整する構成になっている。
【００１８】
蒸発器１４は、減圧機器１３で減圧された冷媒を室内送風機１７から送風される空気と熱交換させることで蒸発させる熱交換器である。室内送風機１７から送風される空気は、蒸発器１４における冷媒の蒸発に伴う吸熱作用によって冷却される。蒸発器１４および室内送風機１７は、後述するクーリングユニット３０のケース３１の内側に配置されている。
【００１９】
冷凍装置１０は、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒を放熱器１２および減圧機器１３を迂回して蒸発器１４に流すためのバイパス回路１８が設けられている。バイパス回路１８は、冷媒流れ上流側の端部が圧縮機１１と放熱器１２との間に設けられた第１三方継手１９を介して接続され、冷媒流れ下流側の端部が減圧機器１３と蒸発器１４との間に設けられた第２三方継手２０を介して接続されている。
【００２０】
バイパス回路１８には、バイパス回路１８を開閉する開閉弁２１が設けられている。開閉弁２１は、通電状態によりバイパス回路１８の開閉を切替可能な電磁弁で構成されている。開閉弁２１は、蒸発器１４や後述する蛇行管部２２に付着した霜を除去する除霜運転時にバイパス回路１８を開放するように構成されている。
【００２１】
また、冷凍装置１０は、冷媒配管１５のうち減圧機器１３と蒸発器１４とを接続する冷媒配管１５の一部が、蛇行状に曲げられた蛇行管部２２で構成されている。蛇行管部２２は、直線状に延びるとともに並列に配置される複数のストレート部２２ａ、隣り合うストレート部２２ａを繋ぐ接続部２２ｂを有している。複数のストレート部２２ａは、単一の冷媒流路が形成されるように接続部２２ｂによって直列に接続されている。
【００２２】
蛇行管部２２は、庫内空間３ａを急速に冷却する冷却運転時に、減圧機器１３で減圧された低圧冷媒が流れるように、冷媒流れ上流側が減圧機器１３の冷媒出口側に接続され、冷媒流れ下流側が蒸発器１４の冷媒入口側に接続されている。さらに、蛇行管部２２は、除霜運転時に、バイパス回路１８を流れる冷媒（すなわち、ホットガス）が流れるように、冷媒流れ上流側が第２三方継手２０の冷媒流れ下流側に接続されている。蛇行管部２２は、蒸発器１４および室内送風機１７とともに、クーリングユニット３０のケース３１の内側に配置されている。
【００２３】
次に、クーリングユニット３０について図３および図４を参照して説明する。図３に示すように、クーリングユニット３０は、庫内空間３ａに供給する空気の通風路３１０を形成するケース３１を備える。ケース３１の内側の通風路３１０には、室内送風機１７および蒸発器１４が前後方向ＤＲ３に並ぶように配置されている。具体的には、通風路３１０には、前方に室内送風機１７が配置され、室内送風機１７の後方に蒸発器１４が配置されている。すなわち、室内送風機１７は、通風路３１０において蒸発器１４よりも空気流れ上流側に配置されている。
【００２４】
ケース３１には、室内送風機１７の下方側に庫内空間３ａから空気を吸い込むための吸込口３１１が形成されている。また、ケース３１には、蒸発器１４の後方側に蒸発器１４を通過した空気を庫内空間３ａに供給するための吹出口３１２が形成されている。
【００２５】
室内送風機１７は、吸込口３１１から吹出口３１２に向かう気流を発生させるものである。室内送風機１７は、軸流式の送風機で構成されている。なお、室内送風機１７は、遠心式の送風機やクロスフロー式の送風機で構成されていてもよい。
【００２６】
蒸発器１４は、通風路３１０において室内送風機１７の空気流れ下流側となる位置に配置されている。蒸発器１４は、空気が流入する空気流入面１４１、および空気が流出する空気流出面１４２を有する。蒸発器１４は、ケース３１の内側において、空気流入面１４１および空気流出面１４２の双方が水平方向に対して交差する方向に延びる姿勢で配置されている。具体的には、蒸発器１４は、ケース３１の内側において、空気流入面１４１および空気流出面１４２の双方が、上下方向ＤＲ１および左右方向ＤＲ２に沿って拡がるように配置されている。本実施形態では、空気流入面１４１のうち上下方向ＤＲ１の中央部ＣＬから上方側を上方側領域１４１ａとし、中央部ＣＬから下方側を下方側領域１４１ｂとする。
【００２７】
蒸発器１４の下方側には、蒸発器１４の表面に生ずる凝縮水を受けて集めるドレンパン３２が配置されている。ドレンパン３２は、蒸発器１４の下端部分の全域を覆う大きさ有する。ドレンパン３２は、前方側が後方側よりも下方に位置するように傾斜した姿勢で配置されている。ドレンパン３２の前方側には、凝縮水を排水するためのドレンポート３２１が形成されている。そして、ドレンポート３２１には、荷台３の外部に凝縮水を流すためのドレン配管３２２が接続されている。
【００２８】
また、蒸発器１４とドレンパン３２との間には、蛇行管部２２が配置されている。蛇行管部２２には、冷却運転時に蒸発器１４に流入する前の低圧冷媒が流通する。このため、蛇行管部２２の表面には、通風路３１０を流れる空気中の水分を付着させることが可能となる。
【００２９】
そこで、本実施形態のクーリングユニット３０は、図４に示すように、蛇行管部２２の一部を蒸発器１４の空気流れ上流側に配置し、蛇行管部２２に対して蒸発器１４に流入する前の空気中の水分を付着させる構成になっている。
【００３０】
具体的には、蛇行管部２２は、冷媒流れ上流側の上流側管部２２１が、蒸発器１４の空気流れ上流側に位置するように配置されている。また、蛇行管部２２は、上流側管部２２１よりも冷媒流れ下流側の下流側管部２２２が、上下方向ＤＲ１においてドレンパン３２および蒸発器１４それぞれと重なり合う位置に配置されている。
【００３１】
上流側管部２２１は、通風路３１０のうち蒸発器１４の空気流入面１４１よりも空気流れ上流側となる位置に配置されている。具体的には、上流側管部２２１は、空気流入面１４１の下端部付近に配置されている。上流側管部２２１は、蒸発器１４の空気流入面１４１から離間するように配置されている。
【００３２】
また、上流側管部２２１には、その周囲を流れる空気と上流側管部２２１を流れる冷媒との伝熱面積を拡大させるための伝熱フィン２３が設けられている。伝熱フィン２３は、蒸発器１４の空気流入面１４１から離間している。伝熱フィン２３は、上下方向ＤＲ１の寸法が、蒸発器１４の熱交換部におおける上下方向ＤＲ１の寸法の半分以下になっている。
【００３３】
図３に示すように、伝熱フィン２３は、空気流入面１４１のうち下方側領域１４１ｂに相対するように配置されている。すなわち、伝熱フィン２３は、空気流入面１４１の上方側領域１４１ａと相対しないように配置されている。
【００３４】
図５に示すように、伝熱フィン２３は、複数枚の板状部材で構成されるプレートフィン２３１で構成されている。プレートフィン２３１は、通風抵抗が低減されるように、その板面が空気流れに沿って延びるように配置されている。
【００３５】
下流側管部２２２は、ドレンパン３２と熱的に接触するように配置されている。これにより、下流側管部２２２は、除霜運転時にドレンパン３２を加熱するドレンパンヒータとして機能する。具体的には、下流側管部２２２は、蒸発器１４の下方側においてドレンパン３２の上面に接触するように配置されている。なお、下流側管部２２２は、ドレンパン３２の上面に対して若干離れた位置に配置されていてもよい。
【００３６】
次に、冷凍装置１０の制御装置５０について図２を参照して説明する。制御装置５０は、プロセッサ、メモリを有するコンピュータとその周辺機器で構成されている。なお、制御装置５０のメモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。
【００３７】
制御装置５０は、外部から入力される入力信号に基づいて演算処理し、演算処理の結果等に基づいて冷凍装置１０における各種制御機器の作動を制御する。制御装置５０は、図示しないが、冷凍車両１のイグニッションスイッチがオンされることで電力が供給されるように構成されている。
【００３８】
制御装置５０の入力側には、操作パネル６０が接続されている。操作パネル６０には、庫内空間３ａの目標温度を設定する温度設定部６１、庫内空間３ａの冷却を開始するスタートスイッチ６２、冷却運転から除霜運転に切り替える運転モードの切替スイッチ６３等が設けられている。
【００３９】
図示しないが、制御装置５０の入力側には、外気温を検出する外気温度センサ、庫内空間３ａの温度を検出する庫内温度センサ、冷媒の圧力および温度を検出する状態量検出部等のセンサ群が接続されている。
【００４０】
次に、本実施形態の冷凍装置１０の作動について図２、図６を参照して説明する。冷凍装置１０は、冷凍車両１のイグニッションスイッチがオンされた状態で、スタートスイッチ６２がオンされると、庫内空間３ａを急速に冷却する冷却運転を開始する。具体的には、制御装置５０は、電磁クラッチＭＧに通電して圧縮機１１をエンジンＥＧに連結するとともに、室外送風機１６、室内送風機１７を作動させる。
【００４１】
これにより、図２の実線矢印で示すように、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒が放熱器１２に流入する。放熱器１２に流入した冷媒は、室外送風機１６から送風される外気と熱交換して放熱する。放熱器１２を通過した冷媒は、減圧機器１３にて低温となるまで減圧される。減圧機器１３にて減圧された低温の冷媒は、蛇行管部２２を介して蒸発器１４に流入し、室内送風機１７から送風される空気と熱交換して蒸発する。
【００４２】
室内送風機１７から送風される空気は、図６の実線矢印で示すように、蛇行管部２２の上流側管部２２１の周囲および伝熱フィン２３を介して蒸発器１４に流入する。この際、通風路３１０を流れる空気中の水分は、上流側管部２２１の表面および伝熱フィン２３に付着する。これにより、蒸発器１４に流入する空気に含まれる水分が減少する。すなわち、蒸発器１４には、上流側管部２２１の表面および伝熱フィン２３にて水分が除去された空気が流入する。
【００４３】
制御装置５０は、冷却運転によって庫内空間３ａの庫内温度が目標温度（例えば、−２０℃）に達すると、電磁クラッチＭＧへの通電をオフして圧縮機１１をエンジンＥＧから切り離すとともに、室外送風機１６および室内送風機１７を停止させる。
【００４４】
その後、庫内空間３ａの温度が目標温度よりも所定温度高くなると、制御装置５０は、再び電磁クラッチＭＧに通電して圧縮機１１をエンジンＥＧに連結するとともに、室外送風機１６、室内送風機１７を作動させる。
【００４５】
上述の如く、冷凍装置１０では、冷却運転時に庫内空間３ａを急速に冷却する。このため、通風路３１０を流れる空気中の水分が凝固して霜が発生し易い。本実施形態の冷凍装置１０は、通風路３１０を流れる空気が蛇行管部２２の上流側管部２２１の周囲および伝熱フィン２３を介して蒸発器１４に流入する。このため、蒸発器１４よりも空気流れ上流側の上流側管部２２１および伝熱フィン２３に霜が付着することで、蒸発器１４への霜付きが抑制される。
【００４６】
ここで、上流側管部２２１および伝熱フィン２３に霜が付着した状態が長時間継続すると、通風路３１０における通風抵抗が増大してしまうことが懸念される。また、庫内空間３ａの冷却が長時間継続されると、ドレンパン３２の凝縮水が凍結して、ドレンポート３２１が閉塞されてしまう虞もある。
【００４７】
このため、制御装置５０は、蛇行管部２２や蒸発器１４に付着した霜を除去する除霜運転を適宜実行する。制御装置５０は、例えば、操作パネル６０の切替スイッチ６３がオンされた場合に除霜運転を実行する。なお、制御装置５０は、例えば、冷却運転の開始からの経過時間が所定時間（例えば、３時間）を超えると除霜運転を実行するように構成されていてもよい。
【００４８】
具体的には、除霜運転時に制御装置５０は、電磁クラッチＭＧに通電して圧縮機１１をエンジンＥＧに連結した状態でバイパス回路１８が開放されるように開閉弁２１を開状態に制御する。この際、制御装置５０は、室外送風機１６および室内送風機１７を停止させる。
【００４９】
これにより、図２の破線矢印で示すように、圧縮機１１から吐出された高温の吐出冷媒がバイパス回路１８に流入する。バイパス回路１８に流入した高温の冷媒は、蛇行管部２２を介して蒸発器１４に流入する。これにより、蛇行管部２２および蒸発器１４に付着した霜が除去される。また、蛇行管部２２の下流側管部２２２を流れる高温の冷媒によってドレンパン３２で凍結した凝縮水を溶かすことができる。
【００５０】
除霜運転時に庫内空間３ａの温度が所定の解除温度（例えば、３℃）に達すると、制御装置５０は、電磁クラッチＭＧへの通電をオフして圧縮機１１をエンジンＥＧから切り離すとともに、バイパス回路１８が閉鎖されるように開閉弁２１を閉状態に制御する。その後、制御装置５０は、再び電磁クラッチＭＧに通電して圧縮機１１をエンジンＥＧに連結するとともに、室外送風機１６を作動させる。制御装置５０は、蒸発器１４の温度が庫内空間３ａを冷却可能な温度まで低下すると、室内送風機１７を作動させる。
【００５１】
ここで、本実施形態では、蛇行管部２２および伝熱フィン２３が、通風路３１０を流れる空気中の水分が付着可能に構成された着霜部を構成する。また、本実施形態では、蛇行管部２２が着霜部において冷媒が流通する流通管を構成する。
【００５２】
以上説明した冷凍装置１０は、蒸発器１４に流入する前の空気に含まれる水分を蛇行管部２２および伝熱フィン２３に付着させることが可能に構成されている。これによると、冷却運転の開始時に蒸発器１４を流れる冷媒の温度を高めに設定することなく、蒸発器１４に流入する空気に含まれる水分が減少する。このため、庫内空間３ａの冷却開始から庫内空間３ａを所望の温度（例えば、−２０℃）まで低下させるのに要する時間であるクールダウン時間の増加を抑えつつ、蒸発器１４の着霜を抑制することができる。
【００５３】
また、着霜部の流通管を構成する蛇行管部２２は、冷媒流れ上流側が減圧機器１３の冷媒出口側に接続され、冷媒流れ下流側が蒸発器１４の冷媒入口側に接続されている。これによると、蛇行管部２２には、減圧機器１３で減圧されて低温になった冷媒が流通するので、蒸発器１４に流入する前の空気に含まれる水分を蛇行管部２２の表面に充分に付着させることができる。
【００５４】
ここで、冷凍装置１０は、除霜運転時に、蛇行管部２２の下流側管部２２２がドレンパンヒータとして機能する。これによると、冷凍装置１０における部品点数を増加させることなく、除霜運転時にドレンパン３２で凍結した凝縮水を溶かすことができる。
【００５５】
また、蛇行管部２２の上流側管部２２１には、伝熱フィン２３が取り付けられている。これによると、通風路３１０を流れる空気中の水分が伝熱フィン２３に付着し易くなるので、蒸発器１４の着霜を充分に抑制することができる。
【００５６】
具体的には、伝熱フィン２３は、空気流入面１４１の下方側領域１４１ｂに相対するように配置されている。これによると、伝熱フィン２３に着霜が生じても、蒸発器１４の空気流入面１４１のうち上方側領域１４１ａに空気を流入させることができる。
【００５７】
ここで、伝熱フィン２３は、空気流入面１４１のうち上方側領域１４１ａに相対するように配置することが考えられる。この場合、伝熱フィン２３に付着した水分が自重により落下し、その水分が通風路３１０を流れる空気とともに空気流入面１４１のうち下方側領域１４１ｂに流入してしまう虞がある。蒸発器１４に水分が流入することは蒸発器１４の表面に霜が生ずる要因となることから好ましくない。
【００５８】
これに対して、伝熱フィン２３を空気流入面１４１のうち下方側領域１４１ｂに相対するように配置すれば、伝熱フィン２３に付着した水分が蒸発器１４に流入してしまうことを抑制することができる。この結果、蒸発器１４の着霜が抑制される。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図７、図８を参照して説明する。本実施形態では、伝熱フィン２３がスパインフィン２３２で構成されている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【００６０】
図７および図８に示すように、本実施形態の伝熱フィン２３は、上流側管部２２１の外側に巻き付けられ、上流側管部２２１から外側に向けて放射状の突き出る複数の突出片２３２ａを有するスパインフィン２３２で構成されている。
【００６１】
具体的には、スパインフィン２３２は、一方の長辺から他方の長辺側に向かう多数の切り込みが設けられた薄肉の帯板材で構成されている。スパインフィン２３２は、他方の長辺部分が上流側管部２２１の外側に巻き付けられることで一方の長辺の切り込みによって形成される複数の突出片２３２ａが上流側管部２２１から外側に向けて放射状に突き出る。
【００６２】
その他の構成は第１実施形態と同様である。本実施形態の冷凍装置１０は、第１実施形態と共通の構成を備えている。このため、本実施形態の冷凍装置１０は、第１実施形態で説明した作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
【００６３】
特に、本実施形態の冷凍装置１０は、伝熱フィン２３が複数の突出片２３２ａを有するスパインフィン２３２で構成されている。これによると、伝熱フィン２３の表面積が確保し易いので、空気中の水分を効率よく付着させることが可能となる。この結果、蒸発器１４の着霜を充分に抑制することが可能となる。また、スパインフィン２３２は、霜が付着した際の耐久性に優れているので、伝熱フィン２３に好適である。
【００６４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図９、図１０を参照して説明する。本実施形態では、ドレンパンヒータ２４がバイパス回路１８に設けられている点が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【００６５】
図９に示すように、本実施形態のバイパス回路１８には、除霜運転時にドレンパン３２を加熱するドレンパンヒータ２４が設けられている。ドレンパンヒータ２４は、第１実施形態で説明した蛇行管部２２と同様に蛇行状に曲げられたヒータ配管２４１によって構成されている。
【００６６】
また、本実施形態の冷凍装置１０は、第２三方継手２０と蒸発器１４の冷媒入口側とを接続する冷媒配管１５の途中に着霜管部２５が設けられている。着霜管部２５は、庫内空間３ａを冷却する冷却運転時に、減圧機器１３で減圧された低圧冷媒が流れるように、冷媒流れ上流側が減圧機器１３の冷媒出口側に接続され、冷媒流れ下流側が蒸発器１４の冷媒入口側に接続されている。また、着霜管部２５は、除霜運転時に、バイパス回路１８を流れる冷媒（すなわち、ホットガス）が流れるように、冷媒流れ上流側が第２三方継手２０よりも冷媒流れ下流側に接続されている。
【００６７】
着霜管部２５には、伝熱フィン２６が取り付けられている。伝熱フィン２６は、第１実施形態の伝熱フィン２３と同様にプレートフィン２６１で構成されている。なお、伝熱フィン２６は、プレートフィン２６１に限らず、第２実施形態で説明したスパインフィン２３２で構成されていてもよい。
【００６８】
図１０に示すように、ドレンパンヒータ２４、着霜管部２５、および伝熱フィン２６は、蒸発器１４および室内送風機１７とともに、クーリングユニット３０のケース３１の内側に配置されている。
【００６９】
着霜管部２５は、蒸発器１４に流入する前の空気中の水分が付着するように、蒸発器１４の空気流れ上流側に配置されている。着霜管部２５は、空気流入面１４１の下端部付近に配置されている。着霜管部２５は、蒸発器１４の空気流入面１４１から離間している。
【００７０】
また、着霜管部２５には、その周囲を流れる空気と着霜管部２５を流れる冷媒との伝熱面積を拡大させるための伝熱フィン２６が設けられている。伝熱フィン２６は、蒸発器１４の空気流入面１４１から離間している。伝熱フィン２６は、空気流入面１４１のうち下方側領域１４１ｂに相対するように配置されている。
【００７１】
ドレンパンヒータ２４は、除霜運転時にドレンパン３２が加熱されるように、ドレンパン３２と熱的に接触している。具体的には、ドレンパンヒータ２４を構成するヒータ配管２４１は、蒸発器１４の下方側においてドレンパン３２の上面に接触するように配置されている。なお、ヒータ配管２４１は、ドレンパン３２の上面に対して若干離れた位置に配置されていてもよい。
【００７２】
次に、本実施形態の冷凍装置１０の作動について図９を参照して説明する。冷凍装置１０は、冷凍車両１のイグニッションスイッチがオンされた状態で、スタートスイッチ６２がオンされると、庫内空間３ａを急速に冷却する冷却運転を開始する。具体的には、制御装置５０は、電磁クラッチＭＧに通電して圧縮機１１をエンジンＥＧに連結するとともに、室外送風機１６、室内送風機１７を作動させる。
【００７３】
これにより、図９の実線矢印で示すように、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒が放熱器１２に流入する。放熱器１２に流入した冷媒は、室外送風機１６から送風される外気と熱交換して放熱する。放熱器１２を通過した冷媒は、減圧機器１３にて低温となるまで減圧される。減圧機器１３にて減圧された低温の冷媒は、着霜管部２５を介して蒸発器１４に流入し、室内送風機１７から送風される空気と熱交換して蒸発する。
【００７４】
室内送風機１７から送風される空気は、図１０の実線矢印で示すように、着霜管部２５の周囲および伝熱フィン２６を介して蒸発器１４に流入する。この際、通風路３１０を流れる空気中の水分は、着霜管部２５の表面および伝熱フィン２６に付着する。これにより、蒸発器１４に流入する空気に含まれる水分が減少する。すなわち、蒸発器１４には、着霜管部２５の表面および伝熱フィン２６にて水分が除去された空気が流入する。
【００７５】
制御装置５０は、冷却運転によって庫内空間３ａの温度が目標温度（例えば、−２０℃）に達すると、庫内空間３ａの温度が所定の温度範囲に維持されるように、電磁クラッチＭＧ、室外送風機１６、室内送風機１７を制御する。
【００７６】
また、制御装置５０は、除霜運転時に、電磁クラッチＭＧに通電して圧縮機１１をエンジンＥＧに連結した状態でバイパス回路１８が開放されるように開閉弁２１を開状態に制御する。この際、制御装置５０は、室外送風機１６および室内送風機１７を停止させる。
【００７７】
これにより、図９の破線矢印で示すように、圧縮機１１から吐出された高温の吐出冷媒がバイパス回路１８に流入する。バイパス回路１８に流入した高温の冷媒は、ドレンパンヒータ２４および着霜管部２５を介して蒸発器１４に流入する。これにより、着霜管部２５および蒸発器１４に付着した霜が除去される。また、ドレンパンヒータ２４を流れる高温の冷媒によってドレンパン３２で凍結した凝縮水を溶かすことができる。
【００７８】
ここで、本実施形態では、着霜管部２５および伝熱フィン２６が、通風路３１０を流れる空気中の水分が付着可能に構成された着霜部を構成する。また、本実施形態では、着霜管部２５が着霜部において冷媒が流通する流通管を構成する。
【００７９】
その他の構成および作動は第１実施形態と同様である。本実施形態の冷凍装置１０は、蒸発器１４に流入する前の空気に含まれる水分を着霜管部２５および伝熱フィン２６に付着させることが可能に構成されている。これによると、蒸発器１４を流れる冷媒の温度を高めに設定することなく、蒸発器１４に流入する空気に含まれる水分が減少する。このため、庫内空間３ａの冷却開始から庫内空間３ａを所望の温度（例えば、−２０℃）まで低下させるのに要する時間であるクールダウン時間の増加を抑えつつ、蒸発器１４の着霜を抑制することができる。
【００８０】
また、着霜部の流通管を構成する着霜管部２５は、冷媒流れ上流側が減圧機器１３の冷媒出口側に接続され、冷媒流れ下流側が蒸発器１４の冷媒入口側に接続されている。これによると、着霜管部２５には、減圧機器１３で減圧されて低温になった冷媒が流通するので、蒸発器１４に流入する前の空気に含まれる水分を着霜管部２５の表面に充分に付着させることができる。
【００８１】
また、着霜管部２５には、伝熱フィン２６が取り付けられている。これによると、通風路３１０を流れる空気中の水分が伝熱フィン２６に付着し易くなるので、蒸発器１４の着霜を充分に抑制することができる。具体的には、伝熱フィン２６は、空気流入面１４１の下方側領域１４１ｂに相対するように配置されている。これによると、伝熱フィン２３に着霜が生じても、蒸発器１４の空気流入面１４１のうち上方側領域１４１ａに空気を流入させることができる。
【００８２】
特に、本実施形態の冷凍装置１０は、冷却運転時にドレンパンヒータ２４に冷媒が流れない。すなわち、冷凍装置１０は、冷却運転時に着霜部として機能する着霜管部２５に冷媒が流れ、冷却運転時に着霜部としてあまり寄与しないドレンパンヒータ２４に冷媒が流れない構成になっている。これによると、着霜部に冷媒を流すことによる圧力損失を抑えられるので、着霜部の追加に伴う蒸発器１４の冷却性能の低下を充分に抑制することができる。
【００８３】
（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
【００８４】
上述の実施形態では、着霜部として流通管に伝熱フィンが取り付けられたものを例示したが、これに限定されない。着霜部は、例えば、流通管に対して伝熱フィンが取り付けられていない構成になっていてもよい。
【００８５】
上述の実施形態では、ケース３１の内側において、空気流入面１４１が水平方向に対して交差する方向に延びる姿勢で配置された蒸発器１４を例示したが、これに限定されない。蒸発器１４は、ケース３１の内側において空気流入面１４１が水平方向に沿って延びる姿勢で配置されていてもよい。
【００８６】
上述の実施形態では、ケース３１とは別体のドレンパン３２が蒸発器１４の下方側に配置されたものを例示したが、これに限定されない。冷凍装置１０は、ケース３１の底面部分がドレンパンとして機能するように構成されていてもよい。
【００８７】
上述の実施形態では、圧縮機１１が車両走行用のエンジンＥＧによって駆動されるものを例示したが、これに限定されない。圧縮機１１は、電動機によって駆動される電動圧縮機で構成されていてもよい。圧縮機１１が電動圧縮機で構成される場合、圧縮機１１は、例えば、クーリングユニット３０に併設されていてもよい。
【００８８】
上述の実施形態では、放熱器１２が荷台３の側方の下方部分に設置されるものを例示したが、これに限定されない。放熱器１２は、例えば、クーリングユニット３０に併設されていてもよい。
【００８９】
上述の実施形態では、減圧機器１３で減圧された低温の冷媒が流れる流通管によって着霜を構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、蒸発器１４の空気流れ上流側に冷媒以外の他の低温の熱媒体が流れる流通管を配置し、当該流通管によって着霜部が構成されていてもよい。
【００９０】
上述の実施形態では、減圧機器１３を温度式膨張弁で構成する例について説明したが、これに限定されない。減圧機器１３は、アクチュエータによって絞り開度を調整可能な電気式の膨張弁で構成されていてもよい。
【００９１】
上述の実施形態では、冷凍車両１に対して冷凍装置１０を適用する例について説明したが、これに限定されない。冷凍装置１０は、冷凍車両１以外にも広く適用可能である。冷凍装置１０は、例えば、店舗等に設置される冷凍庫や冷蔵庫にも適用可能である。
【００９２】
上述の実施形態において、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。
【００９３】
上述の実施形態において、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ない。
【００９４】
上述の実施形態において、構成要素等の形状、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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【００９５】
（まとめ）
上述の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、冷凍装置は、蒸発器が収容されたケースに、蒸発器に流入する前の空気に含まれる水分が付着するように、着霜部が蒸発器の空気流れ上流側に配置されている。
【００９６】
第２の観点によれば、冷凍装置の着霜部は、冷媒を流通させる流通管を含んでいる。流通管は、冷媒流れ上流側が減圧機器の冷媒出口側に接続され、冷媒流れ下流側が蒸発器の冷媒入口側に接続されている。
【００９７】
これによると、着霜部を構成する流通管には、減圧機器で減圧されて低温になった冷媒が流通するので、蒸発器に流入する前の空気に含まれる水分を着霜部に充分に付着させることができる。
【００９８】
第３の観点によれば、冷凍装置は、圧縮機から吐出された吐出冷媒を放熱器および減圧機器を迂回して流通管および蒸発器に流すためのバイパス回路と、バイパス回路を開閉する開閉弁と、を備える。開閉弁は、着霜部に付着した霜を除去する除霜運転時にバイパス回路を開放するように構成されている。ケースには、蒸発器の表面に生ずる凝縮水を受けて集めるドレンパンが設けられている。着霜部は、除霜運転時にドレンパンを加熱するドレンパンヒータとして機能するように、流通管の少なくとも一部がドレンパンと熱的に接触している。
【００９９】
このように、着霜部をドレンパンヒータとして機能させる構成とすれば、冷凍装置における部品点数を増加させることなく、除霜運転時にドレンパンで凍結した凝縮水を溶かすことができる。
【０１００】
ここで、「熱的に接触する」とは、部材同士とが直に接触している状態だけでなく、部材同士との間に空気層等の他の要素が介在する場合でも当該他の要素を介して部材間で間接的に熱が移動する状態も含まれる。
【０１０１】
第４の観点によれば、冷凍装置の着霜部は、流通管の周囲を流れる空気と流通管を流れる冷媒との伝熱面積を拡大させるための伝熱フィンを含んでいる。伝熱フィンは、流通管における蒸発器よりも空気流れ上流側に位置する部位の少なくとも一部に取り付けられている。
【０１０２】
このように、流通管における蒸発器よりも空気流れ上流側に位置する部位に対して伝熱フィンを取り付ける構成とすれば、着霜部において水分が付着する面積が増大する。このため、蒸発器に流入する前の空気に含まれる水分を着霜部に充分に付着させることができるので、蒸発器の着霜を充分に抑制することができる。
【０１０３】
第５の観点によれば、冷凍装置の蒸発器は、空気が流入する空気流入面が水平方向と交差する方向に延びる姿勢で配置されている。空気流入面のうち上下方向の中央部から上方側を上方側領域とし、中央部から下方側を下方側領域としたとき、伝熱フィンは、空気流入面のうち下方側領域に相対するように配置されている。
【０１０４】
これによると、伝熱フィンに着霜が生じても、蒸発器の空気流入面のうち上方側領域に空気を流入させることができる。
【０１０５】
ここで、伝熱フィンは、空気流入面のうち上方側領域に相対するように配置することが考えられる。この場合、伝熱フィンに付着した水分が自重により落下し、その水分が通風路を流れる空気とともに空気流入面のうち下方側領域に流入してしまう虞がある。蒸発器に水分が流入することは蒸発器の表面に霜が生ずる要因となることから好ましくない。
【０１０６】
これに対して、伝熱フィンを空気流入面のうち下方側領域に相対するように配置すれば、伝熱フィンに付着した水分が蒸発器に流入してしまうことを抑制することができる。この結果、蒸発器の着霜が抑制される。
【０１０７】
第６の観点によれば、冷凍装置の伝熱フィンは、流通管の外側に巻き付けられ、流通管から外側に向けて放射状の突き出る複数の突出片を有するスパインフィンで構成されている。スパインフィンは複数の突出片を有しており、表面積が確保し易いことので、空気中の水分を効率よく付着させることが可能となる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０      冷凍装置
１１      圧縮機
１２      放熱器
１３      減圧機器
１４      蒸発器
２２      蛇行管部（着霜部）
２３      伝熱フィン（着霜部）
２５      着霜管部（着霜部）
２６      伝熱フィン（着霜部）
【図１】
2020008201.tif 000003
【図２】
2020008201.tif 000004
【図３】
2020008201.tif 000005
【図４】
2020008201.tif 000006
【図５】
2020008201.tif 000007
【図６】
2020008201.tif 000008
【図７】
2020008201.tif 000009
【図８】
2020008201.tif 000010
【図９】
2020008201.tif 000011
【図１０】
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