(57)【要約】【課題】冷凍車に搭載した冷却手段を超電導機器と冷却室の冷却に共用したり、超電導機器の冷却に冷却室の低温を利用する等して超電導機器と冷却室の冷却を効率良く行う冷凍車に搭載した冷却手段を超電導機器の冷却と運搬物を冷却する冷却室の冷却に共用し、冷却手段の小型化、軽量化を図る。【解決手段】車両駆動用の超電導モータ１２と、運搬物を冷却する冷却室１１と、冷凍機２１を備え、該冷凍機２１のコンプレッサ２２を超電導機器冷却用のコールドヘッド２４と、冷却室冷却用のコールドヘッド２５とに接続し、これらのコールドヘッド２４、２５にコンプレッサ２２から圧縮ガスを切り替えて供給し、超電導機器冷却用のコールドヘッド２４では超電導機器冷却用の液体窒素（冷媒）を超電導冷却温度に冷却すると共に、冷却室冷却用のコールドヘッド２５では冷蔵温度あるいは保冷温度とした気体を冷却室１１に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の超電導モータあるいは／および超電導発電機からなる超電導機器と、運搬物を冷却する冷却室と、冷凍機を備え、
前記冷凍機を前記超電導機器冷却用および冷却室冷却用として共用していることを特徴とする超電導機器を備えた冷凍車。
【請求項２】
前記冷凍機のコンプレッサを前記超電導機器冷却用のコールドヘッドと、前記冷却室冷却用のコールドヘッドとに接続し、これらのコールドヘッドに前記コンプレッサから圧縮ガスを切り替えて供給し、前記超電導機器冷却用のコールドヘッドでは超電導機器冷却用の冷媒を超電導冷却温度に冷却すると共に、前記冷却室冷却用のコールドヘッドでは冷蔵温度あるいは保冷温度とした気体を前記冷却室に供給する構成としている請求項１に記載の超電導機器を備えた冷凍車。
【請求項３】
前記超電導モータと超電導発電機をともに備えると共に、前記超電導発電機を稼動させるエンジンと、前記超電導発電機で発電された電力を蓄電するバッテリーとを備え、該バッテリーから前記蓄電された電力を前記冷凍機に稼動用電力として供給している請求項１または請求項２に記載の超電導機器を備えた冷凍車。
【請求項４】
車両駆動用の超電導モータあるいは／および超電導発電機からなる超電導機器と、運搬物を冷却する冷却室と、超電導機器冷却用の冷凍機と冷却室冷却用の冷凍機をそれぞれ備え、
前記超電導機器冷却用の冷凍機を前記冷却室内に配置していることを特徴とする冷凍車。
【請求項５】
車両駆動用の超電導モータあるいは／および超電導発電機からなる超電導機器と、該超電導機器の冷却手段と、運搬物を冷却する冷却室を備え、
前記超電導機器の冷却手段は、超電導機器の冷却に用いて気化された冷媒を前記冷却室内に供給して冷却室の冷却用とする手段を備えていることを特徴とする冷凍車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導機器を備えた冷凍車に関し、詳しくは、冷凍車に搭載した超電導モータや超電導発電機からなる超電導機器と運搬物を冷却する冷却室の冷却を効率良く行うものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリン等の燃料資源の枯渇に対する懸念や内燃機関から排出される排気ガスによる環境悪化を改善すべく、電気によりモータを駆動して走行する電気自動車の開発が進められている。該モータとして常電導モータを使用した場合には、電気抵抗による銅損が発生して低効率となると共に誘導電流が減衰し低出力となる問題があった。そこで、特開平６−６９０７号公報（特許文献１）に開示されているように、超電導モータを採用すれば、超電導体部分での銅損がなくなり高効率とすることができると共に、モータ自身を小型化および高出力化することが可能となる利点がある。
【０００３】
超電導モータの超電導特性を発揮させるためには極低温に冷却する必要があり、液体水素、液体窒素、各種冷凍機等を使用することが検討されている。
【０００４】
ところで、運搬物を冷却する冷却室を備えた冷凍車には、冷却室を冷却するための冷凍機が設けられている。このような冷凍車に超電導モータを搭載して稼動させる場合、超電導モータの冷却と冷却室の冷却とを完全に個別に行うと非常に効率が悪く、冷凍機が大型化したり、燃費が悪くなってコスト高になる問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−６９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、冷凍車に搭載した超電導機器の冷却と冷却室の冷却とを完全に個別に行うのではなく、冷却手段を超電導機器と冷却室の冷却に共用したり、超電導機器の冷却に冷却室の低温を利用する等して超電導機器と冷却室の冷却を効率良く行うことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、第１に、車両駆動用の超電導モータあるいは／および超電導発電機からなる超電導機器と、運搬物を冷却する冷却室と、冷凍機を備え、
前記冷凍機を前記超電導機器冷却用および冷却室冷却用として共用していることを特徴とする超電導機器を備えた冷凍車を提供している。
【０００８】
前記構成によれば、冷凍車に搭載した冷凍機を超電導機器の冷却と冷却室の冷却に共用しているため、超電導機器用と冷却室用にそれぞれ冷凍機を設ける必要がなく、冷凍機を小型化、軽量化できると共にコストを低減することができる。
なお、冷凍車とは運搬物を冷凍するものに限らず、運搬物を冷蔵あるいは保冷するものを含み、運搬物を常温より低い温度で保存することができる車両であればよい。
【０００９】
前記冷凍機のコンプレッサを前記超電導機器冷却用のコールドヘッドと、前記冷却室冷却用のコールドヘッドとに接続し、これらのコールドヘッドに前記コンプレッサから圧縮ガスを切り替えて供給し、前記超電導機器冷却用のコールドヘッドでは超電導機器冷却用の冷媒を超電導冷却温度に冷却すると共に、前記冷却室冷却用のコールドヘッドでは冷蔵温度あるいは保冷温度とした気体を前記冷却室に供給する構成としていることが好ましい。
【００１０】
前記構成によれば、冷凍機のコンプレッサを超電導機器の冷却と冷却室の冷却に共用する一方、コールドヘッドを超電導機器用と冷却室用にそれぞれ設けているため、コンプレッサから供給された圧縮ガスをコールドヘッドでそれぞれ適度に膨張させることができる。これにより、超電導機器を約７７ケルビン、冷却室を約マイナス１０〜０度の所要温度までそれぞれ冷却することができる。
なお、コンプレッサから超電導機器冷却用のコールドヘッドと冷却室冷却用のコールドヘッドに同時に圧縮ガスを供給してもよい。
【００１１】
前記超電導モータと超電導発電機をともに備えると共に、前記超電導発電機を稼動させるエンジンと、前記超電導発電機で発電された電力を蓄電するバッテリーとを備え、該バッテリーから前記蓄電された電力を前記冷凍機に稼動用電力として供給していることが好ましい。
【００１２】
従来、エンジンを稼動させてオルタネータで発電し、この電力をコンプレッサ用モータに供給することにより駆動させて冷却室を冷却しているため、冷却室を冷却するあいだ常にエンジンを稼動しておかなければならずアイドリングストップができない。
これに対し、前記構成によれば、バッテリーに蓄電された電力により冷凍機を稼動させているため、エンジンを止めても前記冷凍機により冷却室を所要温度に保つことができる。よって、アイドリングストップが可能となり、二酸化炭素の排出量を低減することができる。
また、超電導モータ、超電導発電機および冷却室を１つの冷凍機により冷却しているため、冷凍機が大幅に大型化、重量化することもない。
さらに、発電機として超電導発電機を用いているため、非常に効率良く発電させることができる。
【００１３】
また、本発明は、第２に、車両駆動用の超電導モータあるいは／および超電導発電機からなる超電導機器と、運搬物を冷却する冷却室と、超電導機器冷却用の冷凍機と冷却室冷却用の冷凍機をそれぞれ備え、
前記超電導機器冷却用の冷凍機を前記冷却室内に配置していることを特徴とする冷凍車を提供している。
【００１４】
前記構成によれば、冷凍機を予め常温よりも低い冷却室内に配置しているため、冷凍機を冷却室の低温から超電導温度（例えば７７ケルビン）にまで冷却すればよく、常温から超電導温度にまで冷却する場合と比較して、冷凍機にかかる負荷を軽減することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、第３に、車両駆動用の超電導モータあるいは／および超電導発電機からなる超電導機器と、該超電導機器の冷却手段と、運搬物を冷却する冷却室を備え、
前記超電導機器の冷却手段は、超電導機器の冷却に用いて気化された冷媒を前記冷却室内に供給して冷却室の冷却用とする手段を備えていることを特徴とする冷凍車を提供している。
【００１６】
前記構成によれば、超電導機器を冷却することにより昇温した冷媒を冷却室の冷却に再利用することができる。また、前記冷媒は超電導機器を冷却することにより昇温しても極めて低温であるため、少量の冷媒でも冷却室を十分に冷却することができる。
冷媒としては、液体窒素や液体水素を用いることが好ましい。
なお、この場合にも冷却室の冷却用に冷凍機を設けてもよく、該冷凍機を前記冷媒だけで冷却室を十分に冷却できない場合の補助用として用いてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
前述したように、第１の本発明によれば、冷凍車に搭載した冷凍機を超電導モータや超電導発電機からなる超電導機器の冷却と運搬物を冷却する冷却室の冷却に共用しているため、超電導機器用と冷却室用にそれぞれ冷凍機を設ける必要がなく、冷凍機を小型化、軽量化できると共にコストを低減することができる。
【００１８】
また、第２の本発明によれば、冷凍機を予め常温よりも低い冷却室内に配置しているため、冷凍機を冷却室の低温から超電導温度（例えば７７ケルビン）にまで冷却すればよく、常温から超電導温度にまで冷却する場合と比較して、冷凍機にかかる負荷を軽減することができる。
【００１９】
さらに、第３の発明によれば、超電導機器を冷却することにより昇温した冷媒を冷却室の冷却に再利用することができ、冷凍機が不要になる、もしくは、補助用に冷凍機を設たとしても該冷凍機にかかる負荷を軽減することができる。
以上のように、本発明によれば、冷凍機や冷媒を超電導機器と冷却室の冷却に共用したり、超電導機器の冷却に冷却室の低温を利用することにより、超電導機器と冷却室の冷却を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示し、冷凍車１０は運搬物を冷却する冷却室１１と、車両駆動用の超電導モータ１２と、冷却室１１と超電導モータ１２の冷却に共用される冷凍機２１を備えている。本実施形態では、冷凍機２１を冷却室１１外に配置している。
【００２１】
前記冷凍機２１は、コンプレッサ２２と、該コンプレッサ２２に往路用の配管２３を介して接続された超電導機器冷却用のコールドヘッド２４と冷却室冷却用のコールドヘッド２５とを備えている。配管２３はコールドヘッド２４、２５側で二股に分岐して、分岐側の端部をコールドヘッド２４、２５に接続している。配管２３の分岐位置には制御弁２６を設けており、該制御弁２６によりコンプレッサ２２で圧縮された圧縮ガスのコールドヘッド２４、２５への供給を制御している。また、コンプレッサ２２とコールドヘッド２４、２５を復路用の配管２７、２８を介して接続している。
【００２２】
前記超電導モータ１２は冷却容器１３内に収容されており、該冷却容器１３には冷媒となる液体窒素が貯留されている。冷却容器１３の外面をコールドヘッド２４に接触させており、コールドヘッド２４で冷却容器１３内の液体窒素を約７７ケルビンの超電導冷却温度に冷却し、冷却された液体窒素により超電導モータ１２を所要温度に冷却する構成としている。
なお、超電導モータ１２と冷凍機２１は、オルタネータ（図示せず）で発電された電力を蓄電したバッテリー（図示せず）から供給された電力により稼動される。
【００２３】
次に、前記冷凍機２１による冷却室１１と超電導モータ１２の冷却方法について説明する。
まず、コンプレッサ２２によって圧縮された圧縮ガスの供給先を配管２３の分岐位置に設けた制御弁２６によって制御し、圧縮ガスをコールドヘッド２４、２５に時分割して切り替えて供給する。
次いで、コールドヘッド２４、２５に供給された圧縮ガスを、コールドヘッド２４、２５で膨張させることにより周囲の熱を奪い、超電導モータ１２と冷却室１１をそれぞれ冷却する。具体的には、冷凍機２１のコールドヘッド２４によって液体窒素を冷却し、該液体窒素を介して超電導モータ１２を超電導温度にまで冷却する。該超電導モータ１２には、オルタネータ（図示せず）で発電された電力を蓄電したバッテリー（図示せず）より電力が供給されて稼動し、冷凍車１０を駆動させる。一方、冷凍機２１のコールドヘッド２５により所要の冷蔵温度あるいは保冷温度に冷却された気体を冷却室１１に供給し、該冷却室１１に収容した運搬物を所要温度で冷蔵、保冷している。
最後に、コールドヘッド２４、２５で膨張されたガスは、配管２７、２８を通ってコンプレッサ２２に戻され、再びコンプレッサ２２によって圧縮される。
【００２４】
前記構成によれば、冷凍車１０に搭載した冷凍機２１を超電導モータ１２の冷却と運搬物を冷却する冷却室１１の冷却に共用しているため、超電導モータ１２用と冷却室１１用にそれぞれ冷凍機を設ける必要がなく、冷凍機を小型化、軽量化できると共にコストを低減することができる。
なお、コールドヘッドを超電導モータに直接接触させて冷却してもよいが、本実施形態のように冷媒を用いれば冷媒に冷熱を蓄えておくことができるため、冷媒が十分に冷却されている間は冷凍機により冷却室を冷却でき、冷凍機により冷却室を長時間冷却することができる利点がある。
【００２５】
図２は、本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態の冷凍車３０は、超電導モータ１２と冷凍機３１の稼動手段として、エンジン５０と、超電導発電機５１と、バッテリー５２とを備えている。超電導発電機５１は、超電導モータ１２と同様、冷媒となる液体窒素を貯留した冷却容器５３内に収容している。
【００２６】
前記超電導モータ１２と冷凍機３１の稼動は、前記エンジン５０を稼動させることにより超電導発電機５１で発電し、該電力をバッテリー５２に蓄電しておき、所要時にバッテリー５２から超電導モータ１２と冷凍機３１に電力を供給することにより行っている。
【００２７】
冷凍機３１は、コンプレッサ３２と、該コンプレッサ３２に往路用の配管３３、３４、３５と復路用の配管３６、３７、３８を介してそれぞれ接続された超電導モータ冷却用のコールドヘッド３９、超電導発電機冷却用のコールドヘッド４０、冷却室冷却用のコールドヘッド４１とを備えている。即ち、本実施形態では、１つの冷凍機３１を超電導モータ１２、超電導発電機５１および冷却室１１の冷却に共用している。
【００２８】
前記構成によれば、バッテリー５２に蓄電された電力により冷凍機３１を稼動させているため、エンジンを止めても冷凍機３１により冷却室１１を所要温度に保つことができる。よって、アイドリングストップが可能となり、二酸化炭素の排出量を低減することができる。
また、超電導モータ１２、超電導発電機５１および冷却室１１を１つの冷凍機３１により冷却しているため、冷凍機３１を複数設ける必要がなく、冷凍機３１が大幅に大型化、重量化することもない。
さらに、発電機として超電導発電機５１を用いているため、非常に効率良く発電させることができる。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図３は、本発明の第３実施形態を示す。
本実施形態の冷凍車６０では、超電導モータ１２を冷却する冷凍機６１と冷却室１１を冷却する冷凍機７１を個別に設け、超電導モータ冷却用の冷凍機６１を冷却室１１内に搭載する一方、冷却室冷却用の冷凍機７１を冷却室１１外に搭載している。
【００３０】
超電導モータ冷却用の冷凍機６１は、コンプレッサ６２と、該コンプレッサ６２と往路用の配管６３と復路用の配管６４を介して接続された１つのコールドヘッド６５とを備えている。同様に、冷却室冷却用の冷凍機７１は、コンプレッサ７２と、該コンプレッサ７２と往路用の配管７３と復路用の配管７４を介して接続された１つのコールドヘッド７５とを備えている。
【００３１】
第１実施形態と同様の方法により、冷凍機６１のコールドヘッド６５によって超電導モータ１２が所要の超電導温度に冷却されると共に、冷凍機７１によって冷却室１１が所要の冷蔵温度あるいは保冷温度に冷却される。
【００３２】
前記構成によれば、超電導モータ冷却用の冷凍機６１を予め常温よりも低い冷却室１１内に配置しているため、冷凍機６１を冷却室１１の低温から超電導温度（例えば７７ケルビン）にまで冷却すればよく、常温から超電導温度にまで冷却する場合と比較して、冷凍機６１にかかる負荷を軽減することができる。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図４は、本発明の第４実施形態を示す。
本実施形態の冷凍車８０では、超電導モータ１２と冷却室１１の冷却に液体窒素（冷媒）を用いており、液体窒素を貯留した液体窒素タンク８１と、超電導モータ１２を収容した冷却容器８２を備え、該冷却容器８２を液体水素タンク８１と冷却室１１に配管８３、８４を介してそれぞれ接続している。
【００３４】
超電導モータ１２の冷却時に、液体窒素タンク８１から配管８３を通して冷却容器８２に液体窒素を供給して、超電導モータ１２を約７７ケルビンまで冷却すると共に、超電導モータ１２を冷却することにより気化した気体窒素を配管８４を通して冷却室１１に供給して冷却室１１を冷却している。このように液体窒素からなる冷媒を超電導モータ１２と冷却室１１の冷却に共用している。
なお、本実施形態においても、第３実施形態と同様の冷凍機７１を補助用として設けており、前記気体窒素による冷却だけでは冷却室１１を十分に冷却できない場合にのみ、冷凍機７１を稼動させて冷却室１１を冷却する構成としている。
【００３５】
前記構成によれば、超電導モータ１２を冷却することにより気化した気体窒素を冷却室１１の冷却に再利用することができる。
また、前記気体窒素は超電導モータ１２を冷却することにより昇温しても極めて低温であるため、少量でも冷却室１１を十分に冷却することができる。
さらに、冷却室１１を気体窒素により冷却しているため、補助用の冷凍機７１の稼動電力を低減でき、これにより、エンジンの稼動時間を低減して二酸化炭素の排出量削減、冷却コストの低減、冷凍機の簡素化を図ることができる。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態の冷凍車のブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態の冷凍車のブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態の冷凍車のブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態の冷凍車のブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０、４０、６０、８０  冷凍車
１１  冷却室
１２  超電導モータ
１３  冷却容器
２１、３１、６１、７１  冷凍機
２２  コンプレッサ
２４、２５  コールドヘッド
５０  エンジン
５１  超電導発電機
５２  バッテリー
８１  液体窒素タンク
８２  冷却容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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