(57)【要約】【課題】低コストでエバポレータへの着霜を抑えて運転効率を高めることを目的とする。【解決手段】車両用冷凍ユニットの起動時に、エバポレータの吹出温度が、絶対湿度が多い基準温度Ｔ１（例えば２０℃）以上で除湿運転モードを開始し、エバポレータの吹出温度が、絶対湿度が十分に小さい規定温度Ｔ２（例えば５℃）に到達したら、除湿運転モードを中止して通常の冷却運転モードに移行し、除湿運転を短時間で終了させるようにした。  また、冷却運転モード中に荷物庫のドアが開いて庫内温度が基準温度Ｔ１に高くなったにも、除湿運転モードに移行して荷物庫内の除湿を行うようにしてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられた荷物庫内を冷却する車両用冷凍サイクルシステムであって、
ガス状の冷媒を圧縮するコンプレッサと、
高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、
凝縮された液冷媒を荷物庫内の空気と熱交換して前記荷物庫内を冷却するエバポレータと、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記電動機の回転数を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、運転開始時の前記荷物庫内の空気温度が０℃よりも高い基準温度以上であったときに、前記電動機の回転数を制御して前記エバポレータに着霜する温度よりも高い蒸発温度で前記荷物庫内を冷却する除湿運転を実行し、前記荷物庫内の温度が、０℃よりも高く前記基準温度よりも低い規定温度に到達したら、前記除湿運転を中止して前記荷物庫内を氷点下の設定温度に冷却する冷却運転に移行させることを特徴とする車両用冷凍サイクルシステム。
【請求項２】
前記基準温度が２０℃以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷凍サイクルシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、運転開始後、前記荷物庫のドアが開いたことを検知し、かつ前記荷物庫内の空気温度が前記基準温度以上であったときに、前記除湿運転を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用冷凍サイクルシステム。
【請求項４】
前記荷物庫内の空気温度は、前記エバポレータの吹出空気温度とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用冷凍サイクルシステム。
【請求項５】
前記荷物庫内の温度が前記規定温度に到達した状態を、規定時間以上継続したときに、前記除湿運転を中止して前記冷却運転に移行させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用冷凍サイクルシステム。
【請求項６】
前記規定時間は、前記エバポレータの吹出空気量が前記荷物庫内の容積の１倍以上１０倍以下となるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用冷凍サイクルシステム。
【請求項７】
荷物庫内を冷却する冷凍サイクルシステムであって、
ガス状の冷媒を圧縮するコンプレッサと、
高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、
凝縮された液冷媒を荷物庫内の空気と熱交換して前記荷物庫内を冷却するエバポレータと、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記電動機の回転数を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、運転開始時の前記荷物庫内の空気温度が２０℃以上に設定された基準温度以上であったときに、前記電動機の回転数を制御して前記エバポレータに着霜する温度よりも高い蒸発温度で前記荷物庫内を冷却する除湿運転を実行し、前記荷物庫内の温度が、０℃よりも高く前記基準温度よりも低い規定温度に到達したら、前記除湿運転を中止して前記荷物庫内を氷点下の設定温度に冷却する冷却運転に移行させることを特徴とする冷凍サイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された荷物庫内を冷却する車両用冷凍サイクルシステム、冷凍サイクルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍車や冷蔵車等の車両に設けられた荷物庫内を冷却するための車両用冷凍ユニットにおいては、庫内空気から吸熱するエバポレータに、空気中の水分が着霜してしまうことがある。着霜により、エバポレータ表面において熱交換を行える表面積が減少して熱交換性能が低下し、冷却性能自体が低下してしまう。
【０００３】
このような着霜は、特に、荷物庫内が例えば４０℃といった高温高湿度状態から、冷凍ユニットの運転を開始して氷点下まで、急速に冷却を行う場合に、特に生じやすい。
【０００４】
そこで、着霜の進行を検出した場合に、冷凍ユニットにおいて除霜運転をして、エバポレータ性能を回復させることが行われている。
例えば、特許文献１，２には、着霜領域の拡大を抑制するべく、蒸発温度を制御して除霜運転をする手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９８２１８号公報
【特許文献２】特開２０１２−５２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の手法においては、いずれも、エバポレータに着霜して、熱交換性能が低下した状態で運転することを許容しており、エバポレータに着霜が無い状態と比較すれば、運転効率が著しく低いという問題がある。
【０００７】
また、除霜運転を行うにしても、着霜を完全に取り除くには時間が掛かり、運転効率が低くなることに変わりがない。
さらに、エバポレータへの着霜を検出するためのセンサを特別に設ける必要があり、これにコストが掛かる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低コストでエバポレータへの着霜を抑えて運転効率を高めることのできる車両用冷凍サイクルシステム、冷凍サイクルシステム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の車両用冷凍サイクルシステムは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、車両に備えられた荷物庫内を冷却する車両用冷凍サイクルシステムであって、ガス状の冷媒を圧縮するコンプレッサと、高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、凝縮された液冷媒を減圧させる膨張弁と、減圧後の低圧液冷媒と荷物庫内の空気と熱交換して前記荷物庫内を冷却するエバポレータと、前記コンプレッサを駆動する電動機と、前記電動機の回転数を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、運転開始時の前記荷物庫内の空気温度が０℃よりも高い基準温度以上であったときに、前記電動機の回転数を制御して前記エバポレータに着霜する温度よりも高い蒸発温度で前記荷物庫内を冷却する除湿運転を実行し、前記荷物庫内の温度が、０℃よりも高く前記基準温度よりも低い規定温度に到達したら、前記除湿運転を中止して前記荷物庫内を氷点下の設定温度に冷却する冷却運転に移行させることを特徴とする。
このようにして、除湿運転を行うことで、荷物庫内の空気に含まれる水分量が少なくなるために、その後、氷点下の設定温度への冷却運転に移行しても、着霜が生じにくい。そして、除湿運転は、絶対湿度（水分量）の多い状態から開始し、荷物庫内で絶対湿度が十分に小さく、かつエバポレータに着霜しない温度で中止することで、高い除湿効果を得つつ、除湿を短時間で終えることができる。
ここで、前記基準温度は、２０℃以上に設定されているのが好ましい。荷物庫内の温度が高いほど、絶対湿度が高く、高い除湿効果が得られる。
【００１０】
前記制御装置は、運転開始後、前記荷物庫のドアが開いたことを検知し、かつ前記荷物庫内の空気温度が前記基準温度以上であったときに、前記除湿運転を実行するようにしても良い。
荷物庫のドアが開くと、外気が流入して荷物庫内の温度が大幅に上昇し、空気中の水分量も増えることが考えられる。その場合に、除湿運転を実行するのが有効である。
この場合も、荷物庫内の温度が前記の基準温度以上であったときに、除湿運転を開始するのが好ましい。
【００１１】
前記荷物庫内の空気温度は、前記エバポレータの吹出空気温度とするのが好ましい。エバポレータの吹出口は、荷物庫内において最も温度が低く、エバポレータを作動させたときの温度変化の応答が最も早い。そこで、エバポレータの吹出空気温度を用いて制御を行うことで、特に除湿運転の中止を速やかに行うことができる。
【００１２】
さらに、前記荷物庫内の温度が前記規定温度に到達した状態を、規定時間以上継続したときに、前記除湿運転を中止して前記冷却運転に移行させるのが好ましい。
これにより、確実に荷物庫内全体の温度を規定温度以下に到達させることができ、確実な除湿が行える。
このとき、前記規定時間は、前記エバポレータの吹出空気量が前記荷物庫内の容積の１倍以上１０倍以下となるように設定することもできる。
【００１３】
また、本発明は、荷物庫内を冷却する冷凍サイクルシステムであって、ガス状の冷媒を圧縮するコンプレッサと、高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、凝縮された液冷媒を荷物庫内の空気と熱交換して前記荷物庫内を冷却するエバポレータと、前記コンプレッサを駆動する電動機と、前記電動機の回転数を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、運転開始時の前記荷物庫内の空気温度が２０℃以上に設定された基準温度以上であったときに、前記電動機の回転数を制御して前記エバポレータに着霜する温度よりも高い蒸発温度で前記荷物庫内を冷却する除湿運転を実行し、前記荷物庫内の温度が、０℃よりも高く前記基準温度よりも低い規定温度に到達したら、前記除湿運転を中止して前記荷物庫内を氷点下の設定温度に冷却する冷却運転に移行させることを特徴とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷却運転に先立って除湿運転を行うことで、荷物庫内の空気に含まれる水分量を減らしてから冷却を行うことになり、着霜が生じにくくなる。そして、除湿運転を、絶対湿度（水分量）の多い状態から開始し、荷物庫内で絶対湿度が十分に小さく、かつエバポレータに着霜しない温度で中止することで、高い除湿効果を得つつ、除湿を短時間で終えることができる。これにより、エバポレータへの着霜を抑えつつ、運転効率を高めることが可能となる。
このような手法によれば、エバポレータへの着霜を検知する必要は無く、通常から備えられている、荷物庫内の温度を検出できるセンサがあれば良いので、低コストで上記効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の車両用冷凍ユニットの構成を示す図である。
【図２】本発明の車両用冷凍ユニットの制御の流れを示す図である。
【図３】本発明の除湿運転開始温度の違いによる除湿効果の違いを示すための湿り空気線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、冷凍車、冷蔵車等の車両に搭載され、この車両の荷物庫１０内を冷却する車両用冷凍ユニット１の構成を示すものである。
この図１に示すように、車両用冷凍ユニット１は、冷凍サイクル２と、制御装置３とを主たる要素として備えている。
【００１７】
冷凍サイクル２は、エバポレータ４と、エバポレータ４に低温低圧の液冷媒を供給するコンプレッサ５、コンデンサ６、および膨張弁７とを具備している。
【００１８】
コンプレッサ５は、エバポレータ４で荷物庫１０内の熱を奪って気化した低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒としてコンデンサ６へ送り出すものであり、電動機（モータ）８の動力により駆動される。
【００１９】
コンデンサ６は、例えば、エンジンルームの前部に配設され、コンプレッサ５から供給された高温高圧のガス冷媒を外気と熱交換することで冷却し、ガス状の冷媒を凝縮液化させるものである。こうして液化された冷媒は、レシーバ（図示せず）へ送られて気液の分離がなされた後、高温高圧の液冷媒として膨張弁７に送られる。この膨張弁７では、高温高圧の液冷媒を減圧および膨張させることによって低温低圧の液（霧状）冷媒とし、エバポレータ４へ供給する。
エバポレータ４は、供給された低温低圧の液冷媒を荷物庫内の空気と熱交換することで、荷物庫１０内の空気を冷却する。
【００２０】
電動機８の回転速度は、インバータ９によって、例えば、車載バッテリ（図示せず）から供給される電力が連続的または段階的に可変制御されるようになっている。したがって、供給電力の変化による電動機８の回転速度の変化によって、コンプレッサ５による冷媒吐出容量を変化させて、冷凍サイクル２内を循環する冷媒の循環量（流量）を調節することにより、エバポレータ４の冷却能力（冷凍サイクル２の冷房能力）が制御されることとなる。
【００２１】
上記したような冷凍サイクル２は、制御装置３によって動作が制御される。制御装置３で制御を行うために、冷凍サイクル２の各部に適宜センサが設けられているが、本実施形態では、少なくともエバポレータ４の吸込空気温度、吹出空気温度を検出するセンサ１１、１２と、荷物庫１０に荷物を出し入れするためのドア１０ｄが開いたことを検知するセンサ１３と、が設けられている。
【００２２】
以下に、本実施形態の車両用冷凍ユニット１の制御方法について説明する。図２は、車両用冷凍ユニット１の制御の流れを示す図である。
この図２に示すように、制御装置３では、コンプレッサ５がＯＮとされて冷媒を冷凍サイクル２内で循環させて冷却運転を開始すると、まず、起動後の冷却動作が１回目であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、冷却動作とは、コンプレッサ５をＯＮにして冷媒をエバポレータ４に送り込み、荷物庫１０内を冷却することをいう。荷物庫１０内の温度調整等のためにコンプレッサ５をＯＦＦとした後に、再びコンプレッサ５をＯＮとするたびに、冷却動作の回数をカウントする。
ステップＳ１０１での判定の結果、１回目の冷却動作である場合、除湿運転モード中であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００２３】
連続運転中の場合は除湿運転モード中である場合もあるが、起動直後であれば除湿運転モードではないので、続いて、エバポレータ４の吸込空気温度が、予め定めた基準温度Ｔ１以上であるか否かを判定し（ステップＳ１０３）、基準温度Ｔ１以上である場合には、車両用冷凍ユニット１において除湿運転モードを開始する（ステップＳ１０４）。
【００２４】
除湿運転モードでは、エバポレータ４に着霜しないよう、エバポレータ４における蒸発温度が、エバポレータ４に着霜する温度よりも高い温度、例えば−２℃以上となるように除湿運転を実行する。エバポレータ４の蒸発温度の調整は、コンプレッサ５を駆動する電動機８の回転数をインバータ９により制御することで行う。また、エバポレータ４に電動ファンが備えられていて、エバポレータ４の風量を可変できる場合には、電動ファンの定格風量よりも風量を減少させた状態で除湿運転を行うのが好ましい。
【００２５】
ここで、除湿運転モード開始の条件となる基準温度Ｔ１としては、例えば２０℃とすることができる。これは図３の湿り空気線図に示すように、例えば、６０％ＲＨ空気を、３５℃、２５℃、１５℃のそれぞれから、絶対湿度が十分に小さく、かつエバポレータ４に着霜させずに除湿可能な温度である５℃まで冷却した場合、絶対湿度（水分量）の減少量は、冷却開始前の温度が高いほど大きく、除湿効果が大きい。したがって、絶対湿度が多く大きな除湿効果が得られる、庫内の空気温度（以下、これを庫内温度と称する）が高い状態から除湿運転を開始するのである。
【００２６】
ステップＳ１０４で除湿運転モードを開始した後、およびステップＳ１０２で除湿運転モードであると判定された場合、ステップＳ１０５において、除湿運転モード終了条件が成立するか否かを判定する。
除湿運転モード終了条件としては、例えば、エバポレータ４の吹出空気温度が、予め定めた規定温度Ｔ２以下となったこと、とすることができる。この規定温度Ｔ２としては、０℃よりも高く基準温度Ｔ１よりも低く設定され、さらには、除湿効果が十分に得られるよう、絶対湿度が十分に小さく、かつエバポレータ４に着霜させずに除湿可能な温度、例えば５℃とすることができる。
【００２７】
ここで、より確実性を高めるために、除湿運転モード終了条件を、エバポレータ４の吹出空気温度が、予め定めた規定温度Ｔ２以下となり、かつ規定時間以上継続したこと、とすることもできる。この、エバポレータ４の吹出空気温度が規定温度Ｔ２以下となった状態を継続する規定時間としては、例えば１分以上等と適宜設定しても良いが、被冷却空間の容積である荷物庫１０の庫内容積と、エバポレータ４の吹出風量とから求められる空気循環回数（エバポレータ４から吹き出す空気の量が、荷物庫１０の庫内容積と一致することで、庫内空気が１回循環したとみなす）に基づいて設定することもできる。
例えば、空気循環回数が、例えば、１回から１０回となるように、規定時間を設定する。つまり、エバポレータ４の吹出風量が、荷物庫１０の庫内容積の１〜１０倍となるように、規定時間を設定する。これにより、エバポレータ４から吹き出す空気によって、冷凍庫内全体が確実に除湿された、とするのである。
【００２８】
上記のような除湿運転モード終了条件が成立しない限り、除湿運転モードを続行する（ステップＳ１０６）。
除湿運転モードを続行していると、ステップＳ１０１において、起動後の冷却動作が１回目である間は、ステップＳ１０２に進み、除湿運転モードであるとして、ステップＳ１０５に進む。
【００２９】
一方、ステップＳ１０６において、上記のような除湿運転モード終了条件が成立した場合には、除湿運転モードを終了し、通常の冷却運転モードに移行する（ステップＳ１０７）。
通常の冷却運転モードでは、設定温度が氷点下に設定されて、エバポレータ４により荷物庫１０内が冷却される。
そして、冷却運転モードでは、時間の経過とともに、庫内の温度が設定温度に到達した後に、その温度を維持するために、コンプレッサ５がＯＮ／ＯＦＦされることがある。そのような場合、制御装置３では、コンプレッサ５がＯＮとなった回数を冷却動作の回数としてカウントしている。そして、ステップＳ１０１において、起動後の冷却動作は１回目ではない、と判定され、ステップＳ１０８に進む。
【００３０】
ステップＳ１０８では、一連の処理の開始後、荷物庫１０のドア１０ｄが開いたことを示す検知信号が制御装置３に入力されたか否かを判定する。その結果、荷物庫１０のドア１０ｄが開いたことを示す検知信号が入力されていなければ、ステップＳ１０７に進み、そのまま冷却運転モードを続行する。
【００３１】
一方、ステップＳ１０８で、荷物庫１０のドア１０ｄが開いたことを示す検知信号が入力されていた場合には、制御装置３において、起動後の冷却動作がＯＮとなった回数を１にリセットし（ステップＳ１０９）、ドア１０ｄが開いたことを示す検知信号を１回にリセットした後（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０１に戻る。これは、荷物庫１０のドア１０ｄが開いた場合、庫内温度が大幅に上昇し、再度、除湿を行う必要がある可能性があるからである。
すると、ステップＳ１０１では、冷却動作の回数が１回にリセットされているので、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、冷却運転モード中であるので、ステップＳ１０３に進む。そして、ステップＳ１０３でエバポレータ４の吹出温度が基準温度Ｔ１以上となっていれば、ステップＳ１０４で除湿運転モードを開始し、基準温度Ｔ１以上となっていなければ冷却運転モードを続行する。つまり、荷物庫１０のドア１０ｄが開いて庫内温度が大幅に上昇した場合には除湿運転を行い、庫内温度が基準温度Ｔ１以下であれば、除湿運転を行わずにそのまま冷却運転を行うのである。
【００３２】
上述したようにして、エバポレータ４の吹出温度が、絶対湿度が多い基準温度Ｔ１（例えば２０℃）以上で除湿を開始することによって、高い除湿効果を得ることができる。そして、エバポレータ４の吹出温度が、絶対湿度が十分に小さい規定温度Ｔ２（例えば５℃）に到達したら、除湿運転モードを中止して通常の冷却運転モードに移行するようにしたので、除湿運転を短時間で終了させることができる。これにより、除湿運転を、除湿効果の高い状態で実行しつつ、短時間で終了させて、速やかに冷却運転モードに移行できる。その結果、エバポレータ４への着霜を抑えつつ、冷凍サイクル２の運転効率を高めることが可能となる。
また、このような制御は、特別なセンサ等を用いることなく、エバポレータ４の吸込空気温度、吹出空気温度を検出するセンサ１１，１２によって実現することができるため、低コストであり、また、制御装置３のソフトウェアを更新するのみで、既存の車両用冷凍ユニット１にも適用することができる。
【００３３】
また、冷凍サイクル２の一連の運転中において、運転開始時に庫内温度が高い場合と、荷物庫１０のドア１０ｄが開いて庫内温度が高くなった場合のみ、除湿運転を行うようになっている。したがって、無駄な除湿運転を行うことなく、冷凍サイクル２の運転効率を高く維持することができる。
【００３４】
ところで、上記においては、除湿運転モード終了条件として、エバポレータ４の吹出空気温度を用いたが、荷物の庫内温度や、エバポレータ４の吸込空気温度を用いても良い。ただし、荷物庫１０の庫内温度や、エバポレータ４の吸込空気温度は、庫内温度が低下していく過程では、エバポレータ４の吹出空気温度よりも高くなる傾向にある（エバポレータ４の吹出空気温度＜庫内温度＜エバポレータ４の吸込空気温度）。したがって、庫内温度や、エバポレータ４の吸込空気温度を、前記した規定温度Ｔ２（例えば５℃）以下となったか否かで除湿運転モードの終了を判定すると、エバポレータ４の吹出空気温度が５℃以下の除湿困難な条件で、必要以上に除湿運転を継続し運転効率を低下させる可能性がある。そこで、庫内温度や、エバポレータ４の吸込空気温度を用いる場合には、エバポレータ４の吹出空気温度が例えば５℃となるときの、庫内温度や、エバポレータ４の吸込空気温度を、規定温度Ｔ２として設定するのが好ましい。
【００３５】
また、除湿運転モード終了条件として、エバポレータ４の吹出空気温度が規定温度Ｔ２以下となり、かつ、除湿運転の継続時間が、規定時間以上となったときに、除湿運転モードを終了させるようにしても良い。
【００３６】
これ以外にも、冷凍サイクル２の構成や、制御装置３による制御内容等については、本発明の主旨の範囲内で、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  車両用冷凍ユニット（車両用冷凍サイクルシステム）
２  冷凍サイクル
３  制御装置
４  エバポレータ
５  コンプレッサ
６  コンデンサ
７  膨張弁
８  電動機
９  インバータ
１１，１２  センサ
１３  センサ
Ｔ１  基準温度
Ｔ２  規定温度
【図１】
2014088970.tif 000003
【図２】
2014088970.tif 000004
【図３】
2014088970.tif 000005