(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの冷凍室（５）と、該冷凍室（５）内に位置し、液体窒素間接冷却システムの一部である窒素熱交換器（４４）とを備える冷凍車（１）であって、該冷凍車（１）は、
熱伝達媒体が循環する熱交換ループ（２０）を構成する他の構成要素と継手（２５）及び可撓ライン（２３）を介して接続され、前記冷凍室（５）内に位置する補助熱交換器（２２）を備えるとともに、前記熱交換ループ（２０）が熱を交換することができる低温液化可燃性ガス用の蒸発器（１０）を備え、かつ、
該冷凍車（１）は、少なくとも１つの第１の車両部分（２）及び少なくとも１つの第２の車両部分（３）を分離可能に備え、前記第１の車両部分（２）は内燃機関（４）を含み、前記可撓ライン（２３）及び前記継手（２５）が第１の車両部分（２）及び第２の車両部分（３）の間で２つの取り外し可能な接続部を形成し、前記低温液化可燃性ガス用の前記蒸発器（１０）が前記第１の車両部分（２）に配置され、
前記冷凍室（５）の熱を前記補助熱交換器（２２）及び／又は前記窒素熱交換器（４４）を介して取り出すことで、前記冷凍室（５）が冷却され得ること、を特徴とする冷凍車（１）。
【請求項２】
前記第１の車両部分（２）は、低温液化可燃性ガス用の燃料タンク（７）を備え、前記内燃機関（４）は可燃性ガスで運転され、前記蒸発器（１０）は燃料ライン（９）を介して一方が前記内燃機関（４）に他方が前記燃料タンク（７）に接続され、前記可燃性ガスが前記内燃機関（４）へ導かれる、請求項１に記載の冷凍車（１）。
【請求項３】
前記熱交換ループ（２０）は第１の熱交換器（２１）を備え、該第１の熱交換器（２１）が前記蒸発器（１０）と熱交換できるとともに、該第１の熱交換器（２１）が前記冷凍室（５）で前記補助熱交換器（２２）と接続されるように前記第１の熱交換器（２１）は前記冷凍車（１）に配置される、請求項１又は２に記載の冷凍車（１）。
【請求項４】
前記熱交換ループ（２０）は、冷媒ポンプ（２４）を備える、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
【請求項５】
前記低温液化可燃性ガスを蒸発させるために、前記蒸発器（１０）へ追加の周辺空気を供給するための閉鎖可能な空気フラップ（３０）を備える、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
【請求項６】
バイパス接続（２７）及びバイパス弁（３１）を備え、これらは、前記バイパス弁（３１）を開けることによって前記補助熱交換器（２２）を迂回できるように配置される、請求項３ないし５のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
【請求項７】
前記窒素熱交換器（４４）は、前記補助熱交換器（２２）とともに冷凍ユニット（６）内に配置される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
【請求項８】
前記冷凍車（１）は、液体窒素（ＬＩＮ）用の第１の窒素タンク（４０）と、窒素ライン（４２）と、窒素ポンプ（４３）と、窒素放出口（４５）とを備える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
【請求項９】
低温液化可燃性ガス及び液体窒素（ＬＩＮ）の連結貯留及び／又は搬送のために、低温液化可燃性ガス用の燃料タンク（７）と、液体窒素（ＬＩＮ）用の第２の窒素タンク（４１）と、前記燃料タンク（７）及び前記第２の窒素タンク（４１）の間の熱交換接続部品（５１）とを備えるボイルオフ装置（５０）が前記冷凍車（１）に配置され、前記燃料タンク（７）内の前記可燃性ガスが直接的にまたは間接的に前記液体窒素（ＬＩＮ）によって冷却又は保冷されるようになっている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
【請求項１０】
冷凍車（１）の少なくとも１つの冷凍室（５）を冷却するための冷却方法であって、該冷凍車（１）は、前記冷凍室（５）内に位置する、液体窒素間接冷却システムの一部である窒素熱交換器（４４）を備えるものであり、
−前記冷凍車（１）は、熱伝達媒体が循環する熱交換ループ（２０）を構成する他の構成要素と接続され、前記冷凍室（５）内に位置する補助熱交換器（２２）を備えるとともに、前記熱交換ループ（２０）が熱を交換することができる低温液化可燃性ガス用の蒸発器（１０）を備えるものであり、
−熱が前記冷凍室（５）から前記窒素熱交換器（４４）及び／又は前記補助熱交換器（２２）を介して取り出され、前記補助熱交換器（２２）を介して取り出された前記熱は前記蒸発器（１０）に伝導され、
前記冷凍車（１）が運転されていて、前記冷凍車（１）の内燃機関が使用されているとき、熱は、前記冷凍室（５）から前記補助熱交換器（２２）を介してのみ取り出され、前記低温液化可燃性ガスは燃料タンク（７）の液相から取り出され、まず、最初に、前記蒸発器（１０）の中で蒸発して、この蒸発は、熱を前記冷凍室（５）から取り出し、前記蒸発器（１０）へ伝導するのに使用され、その後にのみ前記内燃機関に供給されること、を特徴とする冷却方法。
【請求項１１】
前記冷凍車（１）が運転されておらず、前記冷凍車（１）の内燃機関が使用されていないとき、すなわち、停止しているとき、熱は、前記窒素熱交換器（４４）を介してのみ前記冷凍室（１）から取り出されることを特徴とする、請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１２】
前記冷凍車（１）が運転されていて、前記冷凍車（１）の内燃機関が使用されているとき、熱は、前記冷凍室（５）から前記補助熱交換器（２２）を介して取り出され、前記低温液化可燃性ガスは燃料タンク（７）の液相から取り出され、まず、最初に、前記蒸発器（１０）の中で蒸発して、この蒸発は、熱を前記冷凍室（５）から取り出し、前記蒸発器（１０）へ伝導するのに使用され、その後にのみ内燃機関に供給され、もし、このように取り出された熱が前記冷凍室（１）に与えられた設定温度に達するのに十分でないとき、熱は、また、前記窒素熱交換器（４４）を介して取り出されることを特徴とする、請求項１１に記載の冷却方法。
【請求項１３】
熱が、前記補助熱交換器（２２）を介してと、前記窒素熱交換器（４４）を介してと同時に取り出されるとき、前記窒素熱交換器（４４）は、前記冷凍室（５）内において循環する空気がまず前記補助熱交換器（２２）を通って流れるように、前記補助熱交換器（２２）の後ろに配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の冷却方法。
【請求項１４】
前記冷凍車（１）は、フルトレーラ用トラクタ及び蒸発器（１０）を備える第１の車両部分（２）と、前記冷凍室（５）及び前記補助熱交換器（２２）を備える第２の車両部分（３）とに、前記熱交換ループ（２０）の可撓ライン（２３）中の２つの取り外し可能な継手（２５）を介して分けられ、前記低温液化可燃性ガスは、燃料タンク（７）へ貯留され、燃料ライン（９）を介して前記蒸発器（１０）へ導かれ、その後内燃機関（４）へ供給され、そして、蒸発のために要される熱は、前記熱交換ループ（２０）を介して前記冷凍室（５）から取り出されることを特徴とする、請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１５】
前記熱交換ループ（２０）は第１の熱交換器（２１）を備え、該第１の熱交換器（２１）は、それが前記蒸発器（１０）と熱交換をすることができ、前記補助熱交換器（２２）を介して前記冷凍室（５）から取り出された前記熱が、前記熱交換ループ（２０）中の熱伝達媒体へ伝達され、冷媒ポンプ（２４）を介して前記第１の熱交換器（２１）へ導かれ、そして、前記第１の熱交換器（２１）を介して前記蒸発器（１０）へ伝達されるように配置されていることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の冷却方法。
【請求項１６】
環境からの追加の熱を閉鎖可能な空気フラップ（３０）を介して前記蒸発器（１０）へ供給する、請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の冷却方法。
【請求項１７】
前記冷凍室（５）が冷却を必要としない場合に、バイパス弁（３１）を開けることによってバイパス接続（２７）及びバイパス弁（３１）を通して、前記補助熱交換器（２２）は迂回される、請求項１０ないし１６のいずれか１項に記載の冷却方法。
【請求項１８】
前記冷媒ポンプ（２４）は、機械式ポンプ駆動（２６）を介して前記冷凍車（１）の内燃機関（４）で直接的に運転される、請求項１５に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの冷凍室を有する冷凍車、及び、低温液化可燃性ガス、特に天然ガス、を用いて冷凍室を冷却する方法に関する。
【０００２】
天然ガスで自動車の内燃機関を運転することが知られている。天然ガスは、加圧状態又は低温液化形態で、自動車の特別な貯留タンクに貯留される。低温液化天然ガスで運転される冷凍車において、冷凍された在庫を搬送するための冷凍室をこの冷凍車が有しており、冷凍室を低温に維持するためまたは冷却を少なくとも補助するために、天然ガスの蒸発エネルギーを利用することが欧州特許第０７８８９０８号明細書に記載されている。したがって、低温液化天然ガスは、一般的に、冷気を伝達するために冷凍室に接続されている冷凍ユニットの蒸発器に蒸発のために案内される。ガス状の天然ガスは、その後、天然ガス用に設計された内燃機関に供給される。車両が運転されていないが冷凍室が冷たい状態に維持されなければならない場合、冷凍室は、通常冷却され、この場合、従来の冷却機が天然ガスによって駆動される。特に、ほとんど燃焼機関の近くの天然ガスタンクから通常冷凍室の中もしくは近傍に配置される冷却ユニットまでの全ての経路を天然ガス自体が案内される必要があることは、燃料供給ラインにおける漏洩のような欠陥の場合に天然ガスの可燃性の特性により危険性を意味し、不利である。さらに、特に、トラクタからトレーラを切り離す場合に必要となる、燃料ラインの切り離しのための適切で有効なシステムが無いので、トレーラトラックにおいてそのような冷却方法の使用は、かなり限られた場合にのみ適用される。したがって、トラクタが天然ガスで駆動される場合であっても、トレーラトラックのトレーラの冷凍室は、液体窒素又は従来のコンプレッサ冷却方法で単に冷却される。
【０００３】
考慮に入れなければならない他の側面は、加圧状態又は低温液化形態で、車両の特別な貯留タンクに天然ガスが搭載されると言うことである。後者の場合、液体天然ガスは、大気圧で−１６１℃以下の温度を有し、天然ガスの一部は、周囲によって供給される熱のために常に蒸発する。特に自動車が運転中ではない場合に蒸発することは望ましくない。天然ガスのガス状部分は、高い蒸気圧又は低い沸点を有したガスのより揮発性の成分を主に含んでいる。貯留タンク中の現在ガス状形態である天然ガスの一部の抽出物は、長期間で、天然ガスの低温液化部分において高級炭化水素、特にプロパン、の濃縮に導かれる。高プロパンガスの一部は、後からそれを供給すると、内燃機関にとって有害であるかもしれない。さらに、混合成分が時間とともに変化し、これは望ましくない。極端な場合、高級炭化水素は、溶液から凍結するかもしれない。
【０００４】
本発明の目的は、したがって、従来技術から知られている問題点を少なくとも部分的に解決し、特に、低温液化可燃性ガスによって駆動されるトレーラトラックの冷却室を貯留されたガスの冷気を利用することで冷却することが可能な冷凍車及び方法を特定することである。さらに、大気に放出されるこれらの一部を蒸発させずに低温で可燃性ガスを貯留することのできる装置は、特定される。したがって、特に、低温液化可燃性天然ガスは、冷却するために使用されるとともに、より効率的に貯留され、搬送される。
【０００５】
これらの目的は、請求項１の特徴と請求項１１による方法を備える冷凍車によって達成される。さらに、本発明の都合のよい実施形態は、従属の請求項において特定される。請求項及び詳細な説明において個別に例挙された特徴は、いかなる技術的に都合の良い方法で互いに結合され、さらなる発明の実施形態を定義する。さらに、請求項において特定された特徴は、説明においてより正確に詳述され、本発明のさらなる詳細と好ましい実施形態は図面に描写される。
【０００６】
本発明に係る冷凍車は、少なくとも１つの補助熱交換器を介して冷却される少なくとも１つの冷凍室、を備え、冷却室内の補助熱交換器は、低温液化可燃性ガス用の蒸発器と熱交換する熱交換ループを形成する他の構成に接続されている。補助熱交換器を介して冷凍室から取り出された熱は、低温液化可燃性ガス、特に液化天然ガス、を蒸発させる蒸発器に導かれる。望ましくは、補助熱交換器は、継手と可撓ラインを介して熱交換ループの他の構成に接続されている。
【０００７】
補助熱交換ループは、特に安全の理由として有効である。従来技術において、熱を交換するために冷凍室に配置された蒸発器を通る流体可燃性ガスを導くことが知られている。この方法は、実用的かつ効率的であるが、可燃性ガスがことによると冷凍室に入るので、漏洩の場合に危険性を帯びる。冷凍室から蒸発器まで熱を伝える熱交換ループに接続された冷凍室の外の蒸発器は、漏洩やシステムの他の故障の場合でも可燃性ガスが冷凍室に侵入すると言う危険性を完全に避けることができる。さらに、蒸発器のより柔軟な局地的な配置及びより短い燃料供給経路を許容さえする。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態において、冷凍車は、フルトレーラ用トラクタを含む少なくとも１つの第１の車両部分と、少なくとも１つの第２の車両部分と、を含む。車両部分は、可撓ライン及び継手が二つの車両部分の間で二つの取り外し可能な接続を形成するので、分割できる。低温液化可燃性ガス用の蒸発器は、第１の車両部分に配置される。第１の車両部分が冷凍室及び対応する補助熱交換器を含むことは、特に好ましい。第２の車両部分は、フルトレーラ用トラクタである第１の車両部分と連結されてトレーラトラックを形成する、特にセミトレーラであるかもしれない。更に、第１の車両部分が低温液化可燃性ガス、特に天然ガス、用の燃料タンクと、可燃性ガスで運転され得る内燃機関とを含むことが、好ましい。低温液化可燃性ガスは、一方で内燃機関に他方で燃料タンクに燃料ラインを介して接続された蒸発のための蒸発器へ導かれる。その後、低温液化可燃性ガスは、燃料ポンプ及び燃料を介して内燃機関へ供給される。蒸発のために要求された熱は、熱交換ループを介して冷凍室から取り出される。
【０００９】
燃料として天然ガスで運転される燃焼機関は、トレーラトラックに既に有効であり使用されている。一般的にガスは、加圧貯留されていても、運搬できる燃料の量において不利である気相で貯留され、したがって、車両の走行距離が制限される。したがって、ガスを液相で運搬することによって、走行距離を向上させることができる。このようなフルトレーラ用トラクタは、市場（market）で役に立つ。しかしながら、一般に、可燃性ガスの液化するために投入されたエネルギーは、貯留のために流体可燃性ガス内に含まれた冷気が利用されない限り失われ、基本的に無駄になる。大気圧における天然ガスの沸点は、−１６１℃であり、潜在的に利用できるかなりの量の冷気を供給して、この温度よりも低い特別な極低温容器に貯留されている必要がある。なぜなら、車両の内燃機関に供給する前に流体可燃性ガスは、燃焼に適合するために蒸発器において気化され温められる必要があるからである。この冷気は、冷凍室に設置された蒸発器を運転することによって冷凍室を冷却するために使用されるだろう。冷凍室内の天然ガスを蒸発させることに関連した、本発明による補助熱交換ループによって回避し得る、上述のような安全性問題に加えて、この配置は、冷凍室と蒸発器と内燃機関との全てが分離の可能性を除いて同じ車両部分に配置した冷凍車においてのみ、適用可能である。荷台に増大の必要があり補助的なトレーラが車両に取り付けられる場合、流体可燃性ガスのための安全な継手が有効では無い限り、トレーラは、追加の冷却システムをそれ自身に備えなければならない。したがって、本発明による冷凍車は、可燃性ガスを蒸発させるためのエネルギーが冷凍室から取り出されて冷凍車を運転するために挙げられた技術を組み合わせることができる冷凍車を構成するための可能性を創作し、それらの本来の不利益は回避される。記載したように可撓ラインの継手を介して２つの部分に分割されるための補助熱交換ループの能力は、したがって、冷蔵及び冷凍された商品の輸送の長い道程にとって特に重要である。この場合、通常、冷凍室がトレーラに設けられ蒸発器がトラックに設置されたトレーラトラックは、配達に利用される。本発明は、長距離輸送のためにのみ適しているのではなく、トレーラトラックが一般に使用されているような商品の地域配送にももちろん適していることを、指摘しておかなければならない。
【００１０】
可燃性ガスは、したがって、冷凍室を冷却するため及び内燃機関を運転するための両方に採用される。内燃機関が運転されている場合、低温液化ガスは、相転換の間、内燃機関に供給される前に、冷凍室を冷却するために利用される。
【００１１】
本発明の他の好ましい実施形態において、熱交換ループは、冷凍車に配置されている第１の熱交換器を有し、この第１の熱交換器は、蒸発器と熱交換できるとともに、この第１の熱交換器は、可撓ラインを介して冷凍室内の補助熱交換器と接続される。冷凍室から補助熱交換器を介して取り出された熱は、冷媒を搬送するための冷媒ポンプを用いて第１の熱交換器に導かれる前及び第１の熱交換器を介して蒸発器に伝達される前に、熱交換ループの冷媒に伝達される。冷媒は、熱伝達媒体として利用され、液体可燃性ガスの温度でさえ流動可能のままであり、５０℃よりもはるかに高い沸点を有していることが望ましい。冷媒がまだ使用可能である最低温度は、冷媒の凍結が防止されしたがってループの閉塞を回避できる熱交換ループ内の最低温度によって設定される。冷媒として使用される熱伝達媒体は、主に市販のオイルと同様のものである。冷媒の循環は、冷媒ポンプを運転することによって確保される。
【００１２】
さらに、冷媒ポンプは、機械式ポンプ駆動、例えばＶベルト、を介して直接的に内燃機関によって運転されることが特に好ましい。車両の燃焼機関とポンプの間の直接機械接続は、電気モータによって駆動されるポンプに比べて、堅牢で長寿命でメンテナンス労力の要求が少なく、かつ、エネルギー損失も著しく軽減されるので、冷媒ポンプを運転するこの方法は、特に、とてもエネルギーがあり費用効率が良い。ポンプとエンジンの間の直接機械接続の他の利点は、内燃機関が運転中であって低温液化可燃性ガスの蒸発及び冷凍室から蒸発器への熱伝達が必要であるので作動が求められた場合に、冷媒ポンプの働きを確実にすることである。更に、そのエネルギー供給やそれに応じた周辺要素を車両に設置する必要がある電気モータのような補助部品が一切ない。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態において、低温液化可燃性ガスを蒸発させるために追加の外気を蒸発器に供給するための閉鎖可能な空気フラップは、冷凍車に設けられる。冷凍室の設定温度に一旦達すると、内燃機関に供給される前の、燃焼機関において損傷を引き起こすかもしれない低温液化ガスの適度な蒸発を確実にするための十分な熱の供給が熱交換ループを介して蒸発器へ無いかもしれない。この場合、要求された熱は、周囲の温かい空気を蒸発器に導いて、閉鎖可能な空気フラップを通して供給される。冷凍車の進歩した実施形態において、液化ガスと供給された熱との間の温度勾配が増強される場合に蒸発がより効果的になるので、閉鎖可能な空気フラップは、内燃機関の近傍に配置され、蒸発過程の効率を向上させるべく後で蒸発器に導かれる空気を温めるためにその排出された熱を利用する。更に、空気フラップは、冷凍室が加熱されなければならない場合に内燃機関から第１の熱交換器へ熱を提供するために開けることができる。このような事態は、冷凍室に要求された設定温度よりも周囲の温度が低い時である冬に生じるかもしれない。例えば、０℃以上の温度が求められる冷蔵食品の輸送が行われ、周囲の温度がこの値よりも低い場合。一般的に、熱交換ループの上述の構成及び関連するセンサに接続された調整ユニットは、異なる運転モードを制御して、冷凍室への熱又は冷気の十分な供給及び内燃機関への流体可燃性ガスの供給を回避するために蒸発器への十分な熱量を確かなものにするために、車両に設置される。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態において、冷凍車は、さらに、設定された温度に達したことによって冷凍室がいかなる冷却も求められていない場合にバイパス弁を開けることによって補助熱交換器が迂回されるように配置されたバイパス継手及びバイパス弁を備える。二つの車両部分に切り離されしたがって車両部分の間の対応する継手が外される場合にバイパス弁は開かれる。バイパス継手の効率を補助するために、切換弁を閉じてバイパス弁を開いた場合に凍結しないために循環する冷媒を第１の熱交換器が通し続けるように第１の熱交換器に並べて設置された切換弁を同時に閉じることが好ましい。低温液化可燃性ガスの蒸発のために蒸発器において求められる熱は、この場合、閉鎖可能な空気フラップを通して導かれた空気によって供給される。特に、空気フラップを開けることによって供給された空気によって温められるので、充分でない冷気が冷凍室に導かれるために取り入れられると起こるかもしれない第１の熱交換器の凍結は回避される。この実施形態を洗練して、要求された運転モードに関連して弁を開け閉めする調整ユニットが設けられる。
【００１５】
本発明の他の好ましい実施形態において、冷凍車は、特に燃焼機関が運転されておらず冷凍車が停止している場合に液体窒素を介して冷凍室の間接冷却を可能にする補助熱交換器とともに冷凍ユニット内に配置された、液体窒素用の第１の窒素タンクと、窒素ラインと、窒素ポンプと、窒素出口と、窒素熱交換器と、をさらに含む。
【００１６】
液体窒素は、天然ガス冷却モードと組み合わせた、または個別に、冷凍室の冷却のために使用されるだろう。窒素冷却のための一般的な技術が実施されるかもしれない。熱が窒素熱交換器を介して冷凍室から取り出されるので、特に、間接冷却方法を使用することが好ましい。窒素及び／又は可燃性ガスは、現在の状況によって、冷凍室を冷却するために採用されるので、低温液化可燃性ガス及び液化窒素の使用においてより高いエネルギー効率は、達成される。低温液化可燃性ガスが今後の使用のためにガス状態で提供されなければならないのであれば、蒸発エネルギーは、冷凍室を冷却するために液体からガスへの相変態において採用され得る。可燃性ガスがガス状態で今後使用することが要求されない場合、液体窒素は、冷凍室を冷却するために採用される。この利点は、主な可燃性ガスに比べて、窒素を環境に無害に放出できることにある。相乗効果は、外の状況に応じて冷凍室を冷却するために両方のガスを連携利用することによって、果たされる。車両が運転中である場合、低温液化可燃性ガスは、燃料タンクの液相から取り出され、まず、最初に、蒸発されて冷凍室を冷却するために採用され、その後のみ内燃機関に供給される。したがって、運転の間、液体窒素はほとんど又はまったく冷凍室に供給されず、その結果、冷凍車の効率は、さらに増大する。しかしながら、低温液体可燃性ガス及び液体窒素による冷凍室の冷却もまた、冷凍要求条件によって、あり得る。さらに、液体窒素は、冷凍室を冷却するために、特に冷凍車が動いていないが冷凍室を冷却する場合に求められるので、採用され得る。したがって、内燃機関が停止している場合、窒素だけが冷凍室の冷却のために採用され、大気中へ導かれる。
【００１７】
窒素及び天然ガス冷却のための冷凍技術の組み合わせは、低温液化可燃性ガス及び液体窒素の使用でエネルギーの利点及び環境的利点の向上をもたらす。
【００１８】
本発明の他の好ましい実施形態において、ボイルオフ（boil-off）装置は、低温液化可燃性ガス及び液化窒素の連結貯留及び／又は輸送のために冷凍車に配置されている。ボイルオフ装置は、低温液化可燃性ガス用の燃料タンクと、液体窒素用の第２の窒素タンクと、燃料タンクと第２の窒素タンクの間の熱交換接続部品とを備え、熱交換接続部品は、直接的にまたは間接的に液体窒素によって燃料タンク中の可燃性ガスを冷却することができる又は冷却された状態に保持することができるように設けられる。
【００１９】
液体窒素は、常圧で−１９６℃以下の沸点を有し、したがって、全ての成分が−１９６℃よりも高い沸点を有した低温液化可燃性ガスを液相に冷却する。液体及び／又はガス状の窒素を低温液化可燃性ガスに直接的に供給してそれを冷却することによって、低温液化可燃性ガスを冷却する理論的可能性がある。しかしながら、熱交換が間接的に配管系統を介して行われるように、液状及び／又はガス状の窒素あるいは熱伝達媒体は、配管系統において低温液化可燃性ガスに供給されるので、低温液化可燃性ガスから間接的に熱を放出することは好ましい。直接または間接冷却は、周囲から熱が供給されることによって低温液化可燃性ガスが不用意に蒸発することを防止する。低温液化可燃性ガスの無損失貯留は、起こり得る。低温液化可燃性ガスが異なる構成の成分を維持し、かつ、より高い沸点を有する揮発しにくい成分で濃縮されない、と言う更なる利益を提供する。低温液化火焔性ガスから窒素へ熱を伝達するために、ボイルオフ装置によって、達成できることは、周囲から導入される熱によって低温液化可燃性ガスが蒸発しないように、低温液化可燃性ガスが常時冷却されることである。低温液化可燃性ガスから液体窒素への熱伝達のために、後者のみが蒸発し、少なくとも部分的にガス状になる。まだ冷たいガス状の窒素は、さらに冷凍室を冷却するために利用され、その後、大気又は他のところで、例えば不活性化のために、利用される。窒素を自由な周囲の空気へ放出することは、完全に安全である。
【００２０】
低温液化可燃性ガスと液体窒素の相互作用から、相乗効果は達成され、漏れる可能性のある天然ガスによって生じる環境汚染は、ゼロまで減少される。更に、低温液化可燃性ガスは、損失無に第１の貯留タンクに貯留され、より高い沸騰成分で低温液化可燃性ガスが濃縮されることを回避する。加えて、トラクタにおいてボイルオフ装置を使用することは、同時に、対応する補給所ユニットにて液体窒素及び天然ガスのために組み合わされた補給モードは、非常に効果の増大が分かることで可能になるので、特に効果的である。更に、低温液化可燃性ガスによって駆動される内燃機関を備えるトラックを運転するために有効な技術は、本発明の構成に対して使用することができ、冷凍室の冷却のために液体窒素を採用する一般のトレーラに組み合わされる。従来技術の状態において実行されるような貯留された液化ガスの冷気を利用するためのような固有の不利益は、克服される。したがって、さらなる相乗効果の認識は、可能になり、冷凍室を冷却するためにこの冷気が使用され、特に、補助熱交換ループの使用は、安全、実用性及び経済性を、食品流通のための冷凍トラックの日々の適用における環境効率と同様に、かなり向上させる。
【００２１】
本発明及び技術状況は、一例として、図面を参照して、以下に説明される。図面は本発明の特に好ましいデザインを示しており、これに限定されないことが、言及されなければならない。
【００２２】
図１は、冷凍トレーラトラックにおける本発明の実施形態を概略的に示す。
【００２３】
図１は、フルトレーラ用トラクタである第１の車両部分２とセミトレーラである第２の車両部分３とを分離可能な冷凍車両を示す。第１の車両部分２は、低温液化可燃性ガスＬＮＧ用、好ましくは天然ガス用、の燃料タンク７を含む。低温液化可燃性ガスＬＮＧは、燃料ライン９及び燃料ポンプ８を介して蒸発させるために蒸発器１０へ導かれる。蒸発気１０において相転移の後、ガス状となった可燃性ガスは、可燃性ガスで運転される内燃機関４に導かれる。第２の車両部分３は、補助熱交換機２２及び窒素熱交換機４４で構成された冷凍ユニット６によって冷却される冷凍室５と、冷凍ユニット６を通して導かれる空気を冷凍室５中で循環させるためのファン１１とを含む。冷凍ユニット６は、冷凍室５の熱を補助熱交換機２２及び／又は窒素熱交換機４４を介して取り出すことで、冷凍室５を冷却する。
【００２４】
窒素熱交換機４４は、第２の車両部分３の冷凍室５において液体窒素ＬＩＮ用の絶縁された窒素タンク４０と窒素ライン４２と窒素ポンプ４３と窒素放出口４５とを含む窒素冷却装置の必須要素である。液体窒素ＬＩＮは、窒素ポンプ４３を介して窒素ライン４２を通り冷凍室５内の窒素熱交換器４４へ運ばれ、その中で液体窒素ＬＩＮは蒸発され、求められる間接冷却力が達成されることによって、液体窒素ＬＩＮを温めるため及び相転移のために要求される熱は冷凍室５から取られる。蒸発の後、窒素は、窒素放出口４５を介して放出される。窒素で冷凍室を冷却するための他の知られた方法は、並行してまたは上述のものに置き換えて使用される。また、冷却回路に基づく従来のコンプレッサを同時に使用することも可能である。
【００２５】
さらに、第２の車両部分３の冷凍室５は、第１の車両部分２の低温液化可燃性ガスＬＮＧ用の蒸発器１０の近くに配置されている第１の熱交換機２１に熱を導くことによって熱交換ループ２０を介して冷凍ユニット６の補助熱交換器２２で熱が取り出されることによって間接的に冷却され、その結果、可燃性ガスの液相から気相への相転移が蒸発器１０で起こる。熱交換ループ２０は、さらに冷媒ポンプ２４によって駆動される手段によって熱交換ループ２０内を循環する冷媒を有している。熱交換ループ２０は、さらに、第１の車両部分２と第２の車両部分３が切り離された場合に熱交換ループ２０を２つに分離することができる取り外し可能な継手２５と同様に可撓ライン２３を備える。安全性と実用性を向上させるために、熱交換ループ２０のこれらの２つの部分は、２つの小さいループを作るようにそれぞれに車両部分２，３の取り外し可能な継手２５の要素を再接続することよって、密封される。取り外し可能な継手２５は、取り外された場合にすべての端部が自動的に同時に密閉されて冷媒の漏れが生じないように設計される。冷媒ポンプ２４は、第１の車両部分２に搭載され、好ましくは、機械式ポンプ駆動２６、例えばＶベルトを使うことによって内燃機関４によって直接運転される。
【００２６】
低温液化可燃性ガスＬＮＧを蒸発器１０内において蒸発させるためにさらに熱が必要である場合、例えば、冷凍室５の設定温度に達している場合、温かい周辺空気は、閉鎖可能なフラップ３０を開放することによって、蒸発器１０に供給される。周辺空気が内燃機関４の排出熱を吸収してその後でこの追加の熱を蒸発器１０に供給するように、閉鎖可能なフラップ３０は装着されるので、たとえ蒸発器１０において低温可燃性ガスＬＮＧの効率的な蒸発を補助するために周辺空気が十分に温かくなくても、充分な熱量を入手できる。例えば冬に周囲の温度よりも高い温度を必要とする冷蔵食品を冷凍室５が格納する場合、冷蔵食品をある設定値以下の温度で輸送できない場合、内燃機関４から排出されたこの追加の熱が必要になる他の場合がある。一般に、熱交換ループ２０の上述の構成要素及び図に含まれていない関連するセンサに接続される調整ユニットは、異なる運転モードを制御して、冷凍室５へ熱又は冷気の十分な供給及び流体可燃性ガスＬＮＧを内燃機関４に提供することを避けるために蒸発器１０への十分な熱量を確保するための冷凍車１に設置される。
【００２７】
熱交換ループ２０のライン系統は、補助熱交換器２２及び取り外し可能な継手２５を迂回するバイパス接続２７をさらに含む。冷媒流れの調整のために、取り外し可能な継手２５に平行にかつ第１の車両部分２の補助熱交換器２２に平行に挿入されたバイパス弁３１がバイパス接続２７に含まれる。バイパス接続２７は、第１の熱交換器２１、冷媒ポンプ２４、およびバイパス弁３１のみで構成されたループを備え、バイパス弁３１が開かれて第１の熱交換器２１に並んで装着された切換弁３２が閉じられると。切換弁３２が閉鎖されバイパス弁３１が開放された場合、凍結しないための循環冷媒を第１の熱交換器２１が流通させるように切換弁３２は設置される。設定温度に達しているのでいかなる冷却も冷凍室５が要求されない場合にバイパス接続２７は、適用される。２つの車両部分２，３が切り離され、車両部分２，３の間の対応する継手２５が外される場合にもバイパス弁３１は開放される。低温液化可燃性ガスＬＮＧの蒸発のために蒸発器１０において必要な熱は、補助熱交換器２１を迂回するためにバイパス弁３１が開かれて切換弁３２が閉じられるので、閉鎖可能な空気フラップ３０通して導かれた空気によって供給される。特に、冷凍室５に導かれるために低温液化可燃性ガスＬＮＧから十分な冷たさが取られない場合に起こり得る第１の熱交換器２１の凍結は、空気フラップ３０を開けることによって運ばれた空気によって温められるので、回避される。
【００２８】
この場合、ガス状の可燃性ガスＬＮＧは内燃機関４において必要でありプロセスの相乗効果はすべて利用可能であるので、上述のような熱交換ループ２０を使用する冷凍室の冷却は、冷凍車２の内燃機関４が使用されている場合、好ましく使用される。内燃機関４が運転されていない場合、または、第１の車両部分２及び第２の車両部分３が切り離されるとともに冷凍室５の冷却が必要である場合、求められる冷気は、詳述したような液体窒素ＬＩＮ冷却方法によって供給される。このように、エネルギーを有効な形態で分配するための並はずれた効率的な技術は実現され、したがって、特に、冷凍トラックにおける液体窒素ＬＩＮの消費は、最小にすることができる。低温液化可燃性ガスＬＮＧの蒸発のために冷凍室５から取り出されたエネルギーが、冷凍室５に与えられた設定温度に達するのに十分でなくても、液体窒素冷却方法は、同時に使用することができる。窒素消費のさらなる削減のために、特に、液体窒素ＬＩＮ及び低温液化ガスＬＮＧの冷却力が組み合わされる場合、窒素熱交換器４４は、冷却室５内において循環される空気がまず補助熱交換器２２を通って流れるように、冷却ユニット６におけるファン１１に対して補助熱交換器２２の背後に配置される。
【００２９】
第１の車両部分２は、さらに、熱伝達接続部品５１を介して第２の窒素タンク４１に燃料タンク７を接続し得るボイルオフ装置５０を装備している。ボイルオフ装置５０は、低温液化可燃性ガスＬＮＧが第２の窒素タンク４１において直接的にまたは間接的に液体窒素ＬＩＮとともに冷却されるので、例外的に効率的な低温液化可燃性ガスＬＮＧと液体窒素ＬＩＮとの共同貯留及び／又は搬送を可能にする。周囲から熱を供給するために低温液化可燃性ガスＬＮＧの蒸発は、抑制される。また、ボイルオフ装置５０は、燃料タンク７における低温液化可燃性ガスＬＮＧの温度は、天然ガスの非加圧貯留の場合、温度が−１６１℃に達する全ての成分の沸点以下に保持されることを確かにする。低温液化可燃性ガスＬＮＧの成分の濃縮は、比較的高い沸点を有して、燃料タンク７において回避される。続いて特に、低温液化可燃性ガスＬＮＧの中のプロパンの一部の潜在的に不利益な増大は、未然に防がれる。
【００３０】
本発明は、天然ガスで運転されて冷凍及び冷蔵商品を小売業者へ配送するために使用される冷凍輸送車のために特に適している。特に、運送車において天然ガスで運転される燃焼機関の経済的な採用、液相で天然ガスを貯留すること、および冷凍室を冷却するためこの冷気の複合利用は、必要となる全エネルギー量を低減できるので、非常に有益である。
また、トラクタにおいてボイルオフ装置を使用することは、同時に、対応する補給所ユニットにおいて液体窒素及び天然ガスの複合補給モードを可能にするので、並はずれた能率の増加がわかり、特に有益である。
なお、出願当初の特許請求の範囲の記載事項をそのまま付記しておく。
［１］
少なくとも１つの補助熱交換器（２２）を介して冷却される少なくとも１つの冷凍室（５）を備え、
前記冷凍室（５）の前記補助熱交換器（２２）は、低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）用の蒸発器（１０）と熱を交換することのできる熱交換ループ（２０）を他の構成と接続されることを特徴とする冷凍車（１）。
［２］
前記補助熱交換器（２２）は、継手（２５）及び可撓ライン（２３）を介して前記熱交換ループ（２０）の他の構成と接続される、請求項１に記載された冷凍車（１）。
［３］
前記冷凍車（１）は、少なくとも１つの第１の車両部分（２）及び少なくとも１つの第２の車両部分（３）を分離可能に備え、前記第１の車両部分（２）は内燃機関（４）を含み、前記可撓ライン（２３）及び前記継手（２５）が２つの車両部分（２，３）の間で２つの取り外し可能な接続部を形成することと、前記低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）用の前記蒸発器（１０）が前記第１の車両部分（２）に配置されることと、を特徴とする、請求項２に記載された冷凍車（１）。
［４］
前記第１の車両部分（２）は、低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）、特に天然ガス、用の燃料タンクを備え、前記内燃機関（４）は可燃性ガス（ＬＮＧ）で運転され、前記蒸発器（１０）は燃料ライン（９）を介して一方が前記内燃機関（４）に他方が前記燃料タンク（７）に接続され、前記可燃性ガス（ＬＮＧ）が内燃機関（４）へ導かれる、請求項３に記載された冷凍車（１）。
［５］
熱交換ループ（２０）は第１の熱交換器（２１）を備え、前記第１の熱交換器（２１）が前記蒸発器（１０）と熱交換できるとともに前記第１の熱交換器（２１）が前記冷凍室（５）で前記補助熱交換器（２２）と接続されるように前記第１の熱交換器（２１）は前記冷凍車（１）に配置される、先行する請求項のいずれか１項に記載された冷凍車（１）。
［６］
前記熱交換ループ（２０）は、冷媒を含み冷媒ポンプ（２４）を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の冷凍車（１）。
［７］
前記低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）を蒸発させるために前記蒸発器（１０）へ追加の周辺空気を供給するための閉鎖可能な空気フラップ（３０）を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載された冷凍車（１）。
［８］
バイパス接続（２７）及びバイパス弁（３１）を備え、これらは、前記バイパス弁（３１）を開放することによって前記補助熱交換器（２２）迂回できるように配置される、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載された冷凍車（１）。
［９］
前記冷凍車（１）は、好ましくは補助熱交換器（２２）とともに冷凍ユニット（６）の中に配置された、液体窒素（ＬＩＮ）用の第１の窒素タンク（４０）と、窒素ライン（４２）と、窒素ポンプ（４３）と、窒素放出口（４５）と、窒素熱交換器（４４）と、を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載された冷凍車（１）。
［１０］
低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）及び液体窒素（ＬＩＮ）の連結貯留及び／又は搬送のために、低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）用の燃料タンク（７）と、液体窒素（ＬＩＮ）用の第１の窒素タンク（４１）と、前記燃料タンク（７）及び前記第２の窒素タンク（４１）の間の熱交換接続部品（５１）と、を備えるボイルオフ装置（５０）は、前記冷凍車（１）に配置され、前記燃料タンク（７）の前記可燃性ガス（ＬＮＧ）が直接的にまたは間接的に前記液体窒素（ＬＩＮ）によって冷却又は保冷されるように設けられる、先行する請求項のいずれか１項に記載された冷凍車（１）。
［１１］
低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）特に液化天然ガスの蒸発のために、熱が冷凍室（５）から補助熱交換器（２２）を介して取り出され熱交換ループ（２０）を介して蒸発器へ導かれる、ことを特徴とする冷凍車（１）の少なくとも１つの冷凍室（５）を少なくとも１つの補助熱交換器（２２）を介して冷却するための冷凍方法。
［１２］
前記冷凍車（１）は、フルトレーラ用トラクタ及び蒸発器（１０）を備える第１の車両部分（２）と、前記冷凍室（５）及び前記補助熱交換器（２２）を備える第２の車両部分（３）とに、前記熱交換ループ（２０）の可撓ライン（２３）中の２つの取り外し可能な継手（２５）を介して分けられる、前記低温液化可燃性ガス（ＬＮＧ）は、燃料タンク（７）へ貯留され、燃料ライン（９）好ましくは燃料ポンプ（８）を介して前記蒸発器（１０）へ導かれ、その後内燃機関（４）へ供給される、そして、前記蒸発のために要求される熱は、前記熱交換ループ（２０）を介して前記冷凍室（５）から取り出される、請求項１１に記載された冷凍方法。
［１３］
前記補助熱交換器（２２）を介して前記冷凍室（５）から取り出された前記熱は、前記熱交換ループ（２０）中の冷媒へ伝達され、冷媒ポンプ（２４）を介して第１の熱交換器（２１）へ導かれ、そして、前記第１の熱交換器（２１）を介して前記蒸発器（１０）へ伝達される、請求項１１または請求項１２に記載された冷凍方法。
［１４］
環境からの追加の熱を閉鎖可能な空気フラップ（３０）を介して前記蒸発器（１０）へ供給する、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載された冷凍方法。
［１５］
前記冷凍室（５）が冷却を必要としない場合に、バイパス弁（３１）を開けることによってバイパス接続（２７）及びバイパス弁（３１）を通して、前記補助熱交換器（２２）は迂回される、請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載された冷凍方法。
［１６］
前記冷媒ポンプ（２４）は、機械式ポンプ駆動（２６）を介して前記内燃機関（４）で直接的に運転される、請求項１３に記載された冷凍方法。
【００３１】
（参照符号一覧）
ＬＩＮ  液体窒素
ＬＮＧ  液体天然ガス
１  冷凍車
２  第１の車両部分
３  第２の車両部分
４  内燃機関
５  冷凍室
６  冷凍ユニット
７  燃料タンク
８  燃料ポンプ
９  燃料ライン
１０  蒸発器
１１  ファン
２０  熱交換ループ
２１  第１の熱交換器
２２  補助熱交換器
２３  可撓ライン
２４  冷媒ポンプ
２５  継手
２６  機械式ポンプ駆動
２７  バイパス接続
３０  閉鎖可能な空気フラップ
３１  バイパス弁
３２  切換弁
４０  第１の窒素タンク
４１  第２の窒素タンク
４２  窒素ライン
４３  窒素ポンプ
４４  窒素熱交換器
４５  窒素出口
５０  ボイルオフ装置
５１  熱伝達接続部品
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】冷凍トレーラトラックにおける本発明の実施形態を概略的に示す図。
【図１】
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