(57)【要約】【課題】車両に対する冷凍装置の架装性を向上させる。【解決手段】圧縮機１から吐出される気相状態の冷媒を、コンデンサ２および膨張弁３Ａ，３Ｂをバイパスしてエバポレータ４Ａ，４Ｂに導入するバイパス配管Ｌ２と、バイパス配管Ｌ２を流通する冷媒を保冷庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧する定圧膨張弁１１と、熱源をエンジン冷却水としてバイパス配管Ｌ２を流通する冷媒を加熱する熱交換器１５とを備える車両用冷凍装置を採用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から吐出される気相状態の冷媒を、温度管理を要する空間の内部温度飽和圧力以下に減圧し、さらに加熱したうえでエバポレータに導入することを特徴とする車両用冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機から吐出される気相状態の冷媒を、コンデンサおよび膨張弁をバイパスしてエバポレータに導入するバイパス路と、
該バイパス路を流通する前記冷媒を保冷庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧する減圧手段と、
前記バイパス路を開閉して前記冷媒の流通を断続する開閉手段と、
前記バイパス路を流通する前記冷媒を加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする車両用冷凍装置。
【請求項３】
前記加熱手段が、車両走行用エンジンの冷却水を熱源とすることを特徴とする請求項２記載の車両用冷凍装置。
【請求項４】
前記加熱手段への前記冷却水の供給を断続する断続手段を備える請求項３記載の車両用冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保冷だけでなく保温も行える冷凍車用の冷凍装置に関し、特に車両への架装性を高める技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
保冷だけでなく保温も行える冷凍車において、保温のための加熱を行う方式にのひとつに温水加熱方式がある。この方式は、車両用エンジンの冷却水（とはいえその温度は９０℃前後になる）を庫内に導入し、放熱させることにより庫内を加熱するというものである（例えば下記の特許文献１，２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−０９９５２２号公報（［００１８］段落、図１および図５）
【特許文献２】特開平１０−１６０３２１号公報（［００１６］段落、図１および図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の加熱方式には、冷却水を庫内に導入するための配管を別途施工する必要があり、車両に対する冷凍装置の架装が複雑になるという問題点が指摘されている。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、車両に対する冷凍装置の架装性を向上させることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の車両用冷凍装置を採用する。すなわち本発明に係る請求項１記載の車両用冷凍装置は、圧縮機から吐出される気相状態の冷媒を、温度管理を要する空間の内部温度飽和圧力以下に減圧し、さらに加熱したうえでエバポレータに導入することを特徴とする。
【０００７】
圧縮機から吐出された気相状態の冷媒を、温度管理を要する空間（例えば、後述する実施形態における保冷庫）の内部温度飽和圧力以下まで減圧したうえでエバポレータに導入すると、導入された冷媒がエバポレータ内で凝縮を伴わなわずに放熱し、エバポレータが設置された前記空間の空気を加熱する。
本発明においては、気相状態の冷媒による上記のような凝縮を伴わない放熱によっても前記空間の加熱に十分な熱量を確保できない場合、減圧した冷媒を追加熱することにより、より大きな熱量が前記空間に供給されることになる。したがって、従来の温水冷却方式のように冷却水を庫内に導入するための配管を別途施工する必要がない。
【０００８】
請求項２記載の車両用冷凍装置は、請求項１記載の車両用冷凍装置において、圧縮機から吐出される気相状態の冷媒を、コンデンサおよび膨張弁をバイパスしてエバポレータに導入するバイパス路と、
該バイパス路を流通する前記冷媒を保冷庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧する減圧手段と、
前記バイパス路を開閉して前記冷媒の流通を断続する開閉手段と、
前記バイパス路を流通する前記冷媒を加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、開閉手段を切り換えてバイパス路への冷媒を断てば通常の冷却運転が行え、バイパス路に冷媒を流通させれば上記のような凝縮を伴わない加熱運転が行えるというように、開閉手段を操作すれば必要に応じて冷却／加熱運転が選択される。
【００１０】
請求項３記載の車両用冷凍装置は、請求項２記載の車両用冷凍装置において、前記加熱手段が、車両走行用エンジンの冷却水を熱源とすることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、非常に大きな熱量をもながらも本来ならラジエタ等にて廃棄されるしかないエンジン冷却水を熱源として使用することにより、余計なエネルギーを必要とすることなく前記空間の追加熱が行える。
【００１２】
請求項４記載の車両用冷凍装置は、請求項３記載の車両用冷凍装置において、前記加熱手段への前記冷却水の供給を断続する断続手段を備える。
【００１３】
本発明においては、気相状態の冷媒による上記のような凝縮を伴わない放熱で十分な熱量が確保できる場合は、加熱手段への冷却水の供給を断つことにより、過剰な加熱が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施形態を図１および図２に示して説明する。
図１には２つの保冷庫（ただし、保冷だけでなく保温も行える）を有する冷凍車に搭載される車両用冷凍装置の概要を示す。同図において、符号１は圧縮機、２はコンデンサ、３Ａ，３Ｂは膨張弁、４Ａ，４Ｂはエバポレータ、５はアキュムレータ、６はレシーバである。各機器は図中に太実線で示す冷媒配管Ｌ１を介して接続されて冷凍サイクルを実現する系統を構成している。圧縮機１は、後述する車両走行用エンジン（または圧縮機駆動用に別個に設けられたエンジン）ＥＧから駆動力を得ている。
【００１５】
２つのエバポレータ４Ａ，４Ｂは、膨張弁３Ａ，３Ｂとともに前記系統に並列に接続されている。並列に分岐して膨張弁３Ａ、エバポレータ４Ａを配置された一方の配管にはエバポレータ４Ａへの冷媒の導入を断続する開閉弁１０Ａが設けられ、膨張弁３Ｂ、エバポレータ４Ｂを配置された一方の配管にはエバポレータ４Ｂへの冷媒の導入を断続する開閉弁１０Ｂが設けられている。エバポレータ４Ａは２つの保冷庫の一方（以下ではここを前室Ａと呼ぶ）に配置され、エバポレータ４Ｂは２つの保冷庫の他方（以下ではここを後室Ｂと呼ぶ）に配置されている。
【００１６】
主要な冷媒配管Ｌ１には、圧縮機１から吐出された冷媒をコンデンサ２、レシーバ６および膨張弁３Ａ，３Ｂをバイパスしてエバポレータ４Ａ，４Ｂに導入するバイパス配管（図中に細実線で示す）Ｌ２が接続されている。また、バイパス配管Ｌ２の先端は２つに分岐しており、その一方がエバポレータ４Ａの入口側に接続され、他方がエバポレータ４Ｂの入口側に接続されている。そして、エバポレータ４Ａの入口側に接続された一方のバイパス配管には、エバポレータ４Ａへの冷媒の導入を断続する開閉弁１０Ｃが設けられ、エバポレータ４Ｂの入口側に接続された他方のバイパス配管には、エバポレータ４Ｂへの冷媒の導入を断続する開閉弁１０Ｄが設けられている。
【００１７】
バイパス配管Ｌ２には、気相状態の冷媒を所定の圧力（低圧；ＰＬｓｅｔ、過熱状態に置かれた場合の保冷庫の庫内温度飽和圧力。後述するＰＨｓｅｔよりも低い）以下まで減圧させる定圧膨張弁１１が設けられている。
【００１８】
冷媒配管Ｌ１の高圧側（圧縮機１とコンデンサ２との間）には、圧縮機１の吐出圧力が所定の圧力（高圧；ＰＨｓｅｔ、上記ＰＬｓｅｔよりも高い）以上になったら開く吐出圧力調整弁１３が設けられている。これにより、圧縮機１の入力を増大させ、加熱能力を確実なものとできる。
【００１９】
圧縮機１とコンデンサ２との間、コンデンサ２とレシーバ６との間、およびエバポレータ４Ａ，４Ｂの出口側の冷媒配管Ｌ１には、冷媒の流れを一方向に規制する逆止弁１４がそれぞれ設置されている。
【００２０】
バイパス配管Ｌ２には、定圧膨張弁１１によって減圧された気相状態の冷媒を車両走行用のエンジン（または圧縮機駆動用に別個に設けられたエンジン）ＥＧの排熱を利用して加熱する熱交換器１５が設けられている。詳述すると、本来ラジエタ１６Ａや空調用のヒータコア１６Ｂに循環供給されて冷却されるエンジンＥＧの冷却水の一部を、別途設けた冷却水配管１７を通じて熱交換器１５に循環供給し、冷却水と減圧された冷媒との間で熱交換させて冷媒を加熱するのである。また、冷却水配管１７には、熱交換器１５への冷却水の導入を断続する開閉弁１８が設けられており、必要に応じて冷媒の加熱を実施・中断できるようになっている。
【００２１】
熱交換器１５には、径の異なる２つの管を内外に配置し、内側の管に冷媒を、内側の管と外側の管の間の空間に冷却水を通して両者を熱交換させる二重管構造の熱交換器が使用されている。
【００２２】
上記のように構成された車両用冷凍装置の作動の仕方を、［１．前室、後室とも冷却運転モード］、［２．前室、後室とも加熱運転モード］、［３．前室冷却、後室加熱運転モード］、［４．前室加熱、後室冷却運転モード］の各モードごとに説明する。
［１．前室、後室とも冷却運転モード］を選択すると、次の３つのモードを選択的に実行することになる。なお、下記の▲２▼、▲３▼の各モードは単独でも実行可能である。
まず、開閉弁１０Ｃ，１０Ｄを閉じ、開閉弁１０Ａ，１０Ｂを開いて前室Ａ、後室Ｂを並行して冷却する（前室、後室並行冷却モード；▲１▼）。圧縮機１で圧縮された冷媒は高温高圧の気相状態となり、その圧力が開閉弁１０Ｃ，１０Ｄを閉じられたことでＰＨｓｅｔよりも大きくなり、吐出圧力調整弁１３を開いてコンデンサ２に流入する。コンデンサ２に流入した冷媒は、屋外の空気に熱を与え、自らは凝縮して高温高圧の液冷媒となる。凝縮、液化した冷媒は、レシーバ６、開閉弁１０Ａ，１０Ｂを流通し、膨張弁３Ａ，３Ｂを流通する過程で断熱膨張し、低温低圧の液冷媒となってエバポレータ４Ａ，４Ｂに並行して流入する。エバポレータ４Ａ，４Ｂに流入した冷媒は、前室Ａ、後室Ｂ内の空気を冷却し、自らは蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発、気化した冷媒はアキュムレータ５を流通し、圧縮機１に吸入されて圧縮され、以降は上記の行程を繰り返す。
【００２３】
ここで、後室Ｂが目標とする設定温度に達すると、開閉弁１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを閉じ、開閉弁１０Ａを開いて前室Ａのみを冷却し、後室Ｂについては温度管理を停止する（前室のみ冷却モード；▲２▼）。圧縮機１で圧縮された冷媒は高温高圧の気相状態となり、吐出圧力調整弁１３を開いてコンデンサ２に流入する。コンデンサ２に流入した冷媒は、屋外の空気に熱を与え、自らは凝縮して高温高圧の液冷媒となる。凝縮、液化した冷媒は、レシーバ６、開閉弁１０Ａを流通し、膨張弁３Ａを流通する過程で断熱膨張し、低温低圧の液冷媒となってエバポレータ４Ａに流入する。エバポレータ４Ａに流入した冷媒は、前室Ａ内の空気を冷却し、自らは蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発、気化した冷媒はアキュムレータ５を流通し、圧縮機１に吸入されて圧縮され、以降は上記の行程を繰り返す。
【００２４】
一方、前室Ａが目標とする設定温度に達すると、開閉弁１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄを閉じ、開閉弁１０Ｂを開いて後室Ｂのみを冷却し、前室Ａについては温度管理を停止する（後室のみ冷却モード；▲３▼）。圧縮機１で圧縮された冷媒は高温高圧の気相状態となり、吐出圧力調整弁１３を開いてコンデンサ２に流入する。コンデンサ２に流入した冷媒は、屋外の空気に熱を与え、自らは凝縮して高温高圧の液冷媒となる。凝縮、液化した冷媒は、レシーバ６、開閉弁１０Ｂを流通し、膨張弁３Ｂを流通する過程で断熱膨張し、低温低圧の液冷媒となってエバポレータ４Ｂに流入する。エバポレータ４Ｂに流入した冷媒は、後室Ｂ内の空気を冷却し、自らは蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。蒸発、気化した冷媒はアキュムレータ５を流通し、圧縮機１に吸入されて圧縮され、以降は上記の行程を繰り返す。
【００２５】
［２．前室、後室とも加熱運転モード］を選択すると、次の３つのモードを選択的に実行することになる。なお、下記の▲５▼、▲６▼の各モードは単独でも実行可能である。
まず、開閉弁１０Ａ，１０Ｂを閉じ、開閉弁１０Ｃ，１０Ｄを開いて前室Ａ、後室Ｂを並行して加熱する（前室、後室並行加熱モード；▲４▼）。圧縮機１で圧縮された冷媒は、高温高圧の気相状態となり、その圧力がＰＨｓｅｔよりも小さい限りはコンデンサ２には流入せず、バイパス配管Ｌ２を流通し、定圧膨張弁１１にてＰＬｓｅｔまで気相状態を保ちつつ減圧される。減圧された冷媒は、開閉弁１０Ｃ，１０Ｄを流通し、エバポレータ４Ａ，４Ｂに並行して導入される。エバポレータ４Ａ，４Ｂでは、導入された気相状態の冷媒が凝縮を伴わないで放熱し、前室Ａ、後室Ｂ内の空気を加熱する。放熱した冷媒は低温低圧の気相状態となり、アキュムレータ５を流通し、圧縮機１に吸入されて圧縮され、以降は上記の行程を繰り返す。
【００２６】
ここで、後室Ｂが目標とする設定温度に達すると、開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｄを閉じ、開閉弁１０Ｃを開いて前室Ａのみを加熱し、後室Ｂについては温度管理を停止する（前室のみ加熱モード；▲５▼）。圧縮機１で圧縮された冷媒は、高温高圧の気相状態となり、その圧力がＰＨｓｅｔよりも小さい限りはコンデンサ２には流入せず、バイパス配管Ｌ２を流通し、定圧膨張弁１１にてＰＬｓｅｔまで気相状態を保ちつつ減圧される。減圧された冷媒は、開閉弁１０Ｃを流通し、エバポレータ４Ａに導入される。エバポレータ４Ａでは、導入された気相状態の冷媒が凝縮を伴わないで放熱し、前室Ａ内の空気を加熱する。放熱した冷媒は低温低圧の気相状態となり、アキュムレータ５を流通し、圧縮機１に吸入されて圧縮され、以降は上記の行程を繰り返す。
【００２７】
一方、前室Ａが目標とする設定温度に達すると、開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを閉じ、開閉弁１０Ｄを開いて後室Ｂのみを加熱し、前室Ａについては温度管理を停止する（後室のみ加熱モード；▲６▼）。圧縮機１で圧縮された冷媒は、高温高圧の気相状態となり、その圧力がＰＨｓｅｔよりも小さい限りはコンデンサ２には流入せず、バイパス配管Ｌ２を流通し、定圧膨張弁１１にてＰＬｓｅｔまで気相状態を保ちつつ減圧される。減圧された冷媒は、開閉弁１０Ｄを流通し、エバポレータ４Ｂに導入される。エバポレータ４Ｂでは、導入された気相状態の冷媒が凝縮を伴わないで放熱し、後室Ｂ内の空気を加熱する。放熱した冷媒は低温低圧の気相状態となり、アキュムレータ５を流通し、圧縮機１に吸入されて圧縮され、以降は上記の行程を繰り返す。
【００２８】
上記▲４▼〜▲６▼の各モードにおいて、気相状態の冷媒による上記のような凝縮を伴わない放熱（これを以下では非凝縮ホットガス加熱サイクルによる放熱という）によっても各室の加熱に十分な熱量を確保できない場合は、開閉弁１８を開き、エンジンＥＧの熱を奪った冷却水を熱交換器１５に導入する。熱交換器１５に冷媒が導入されると、バイパス配管Ｌ２を流通する気相状態の冷媒が追加熱されるので、より大きな熱量が各室に供給されることになる。なお、非凝縮ホットガス加熱サイクルの放熱によって十分な熱量を確保できる場合は、開閉弁１８を閉じておけば過剰な加熱が防止される。
【００２９】
［３．前室冷却、後室加熱運転モード］を選択すると、前述した［前室のみ冷却モード；▲２▼］と、同じく前述した［後室のみ加熱モード；▲６▼］とを交互に実行することになる。ここでも、▲６▼のモードにおいて後室Ｂの加熱に十分な熱量を確保できない場合は、上記の要領で熱交換器１５に冷却水を導入することにより、より大きな熱量が後室Ｂに供給される。
【００３０】
［４．前室加熱、後室冷却運転モード］を選択すると、前述した［前室のみ加熱モード；▲５▼］と、同じく前述した［後室のみ冷却モード；▲３▼］とを交互に実行することになる。ここでも、▲５▼のモードにおいて前室Ａの加熱に十分な熱量を確保できない場合は、上記の要領で熱交換器１５に冷却水を導入することにより、より大きな熱量が前室Ａに供給される。
【００３１】
上記のような構成の車両用冷凍装置をトラックに架装した状態を図２に示す。図２に示すように、本実施形態においては、エンジン冷却水を循環させる冷却水配管１７は、運転席２０とバン２１との間に置かれて庫外の運転席２０背部壁に沿って設けられる熱交換器１５を巡るだけの引き回し配設であり、エバポレータ４Ａ，４Ｂに分岐する前のバイパス配管Ｌ２と温水熱損失の影響が少ないうちに熱交換可能な構成を実現する。このような構成を採用することにより、例えば上記の特許文献１，２に記載された車両用冷凍装置のように、バン前部の前室用空調ユニット、さらにはバン後部の後室用空調ユニットにまで冷却水配管を設置する必要がなく、温水熱源を利用した加熱とホットガス加熱とを併用した冷凍装置を車両に搭載する際の作業性、すなわち架装性に非常に優れた構成を提供できる。
【００３２】
加えて、開閉弁１０Ａ〜１０Ｄを操作すれば必要に応じて冷却／加熱運転が選択されるので、求められる負荷に応じて簡単に運転の形態を切り換えることができる。また、非常に大きな熱量をもながらも本来ならそのほとんどがラジエタ１６Ａ等にて廃棄されるしかないエンジン冷却水を熱源として使用することにより、余計なエネルギーを必要とすることなく各室の追加熱が行えるので、保温状態に移行させた庫内を迅速に、かつ効率よく加熱することができる。さらに、非凝縮ホットガス加熱サイクルの放熱で十分な熱量が確保できる場合は、熱交換器１５への冷却水の供給を断つことにより、過剰な加熱が防止されるので、負荷に見合った適切な加熱運転を行うことができる。
【００３３】
ところで、本実施形態においては、冷媒を加熱する熱源としてエンジン冷却水を使用したが、これを使用せず、熱源を発生させる補機（例えばビスカスヒータ）を加熱手段として別個に搭載しても構わない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非凝縮ホットガス加熱サイクルの放熱によっても、温度管理を必要とする空間の加熱に十分な熱量を確保できない場合、減圧した冷媒を追加熱することにより、より大きな熱量が前記空間に供給されることになる。したがって、従来の温水冷却方式のように冷却水を庫内に導入するための配管を別途施工する必要がないので、車両に対する冷凍装置の架装性を格段に向上させることができる。
【００３５】
本発明によれば、開閉手段を切り換えてバイパス路への冷媒を断てば通常の冷却運転が行え、バイパス路に冷媒を流通させれば上記のような凝縮を伴わない加熱運転が行えるというように、開閉手段を操作すれば必要に応じて冷却／加熱運転が選択されるので、求められる負荷に応じて簡単に運転の形態を切り換えることができる。
【００３６】
本発明によれば、非常に大きな熱量をもながらも本来ならラジエタ等にて廃棄されるしかないエンジン冷却水を熱源として使用することにより、余計なエネルギーを必要とすることなく保冷庫の追加熱が行えるので、保温状態に移行させた庫内を迅速に、かつ効率よく加熱することができる。
【００３７】
本発明によれば、非凝縮ホットガス加熱サイクルの放熱で十分な熱量が確保できる場合は、加熱手段への冷却水の供給を断つことにより、過剰な加熱が防止されるので、負荷に見合った適切な加熱運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、２つの保冷庫を有する車両用冷凍装置の概要を示す図である。
【図２】図１の車両用冷凍装置をトラックに架装した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１      圧縮機
２      コンデンサ
３Ａ，３Ｂ  膨張弁
４Ａ，４Ｂ  エバポレータ
５      アキュムレータ
６      レシーバ
１０Ｃ，１０Ｄ  開閉弁（開閉手段）
１１    定圧膨張弁（減圧手段）
１５    熱交換器（加熱手段）
１７    冷却水配管
１８    開閉弁（断続手段）
Ｌ１    冷媒配管
Ｌ２    バイパス配管（バイパス路）
ＥＧ    エンジン
【図１】
2004156826.tif 000003
【図２】
2004156826.tif 000004