JP2008202913A - 冷凍ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ドレンパンヒータがドレン水の排水を阻害することがなく、排水性が良好で残留水による氷結発生の懸念がなく、また、ドレンパンヒータでの熱ロスを低減してデフロスト性能を改善でき、しかも断熱壁の熱変形を防止することができる冷凍ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】 エバポレータ１６の下方に、断熱壁１５により構成されるドレンパン２０が設けられ、該ドレンパン２０の表面にドレンパンヒータ２８が接触されて配設される冷凍ユニット１１において、ドレンパン２０の表面に、断熱層２７を介して熱伝導体２２が敷設され、該熱伝導体２２の表面にドレンパンヒータ２８が接触されて配設される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷凍コンテナや保冷庫、あるいは冷凍庫等（以下、単に「冷却庫」という。）に装備される冷凍装置に適用して好適な冷凍ユニットに関するものである。

冷凍車両の冷却庫に装備される輸送用冷凍装置に、冷却庫の前面に設けられている開口部に冷凍ユニットを搭載する方式のものがある。この方式では、冷凍ユニット側に冷却庫の内外を区画する断熱壁を設けるのが通常であり、該断熱壁の庫内側にエバポレータ等の冷却側機器を配設した構成とされる。この断熱壁は、例えば、発泡スチロール等の低伝熱性樹脂材で構成されるのが一般的である。
上記のような構成の冷凍ユニットにおいて、断熱壁の一部を利用してエバポレータの下方にドレンパンを形成し、このドレンパンによりエバポレータから滴下されるドレン水を受け止め、そこからドレン排水孔、ドレンホースを介して外部へとドレン水を排水するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記冷凍ユニットにおいては、冷却運転中に、空気中の水分がエバポレータの表面で結露し、霜となって成長する。エバポレータの表面に着霜すると、空気と冷媒との熱交換が阻害され、冷却性能が低下するため、着霜を検知して霜を溶かすデフロスト運転が定期的に実行される。このデフロスト方式としては、圧縮機から吐出される高温高圧のホットガス冷媒を、ホットガスバイパス管を介して直接エバポレータに導入し、ホットガス冷媒の熱により霜を溶かすホットガスバイパス方式が一般的である。また、この場合には、ホットガスバイパス管の途中にドレンパンヒータを設け、該ドレンパンヒータをドレンパンの表面に接触させて配設することにより、エバポレータから滴下されたドレン水が、ドレンパン表面で氷結するのを防止する構成を併用するのが通常である。

特開２０００−２１３８４９号公報

しかしながら、上記のように、ドレンパンが断熱壁により構成されている場合、ドレンパンが低伝熱性樹脂材であることが多いため、ドレンパン表面に万遍なく伝熱することが難しくなる。そこで、ドレンパン表面に高密度にドレンパンヒータを配設している。このため、以下のような問題がある。
（１）ドレンパンヒータを高密度に配設する必要があるため、ヒータ長が長くなり、構造が複雑化するとともに、コストアップの要因となる。
（２）ドレンパン表面にドレンパンヒータを密着して配設するため、ドレンパンヒータを高密度に配設すると、それが堰になってドレン水の排水を阻害することがある。このため、ドレン水が排水されずに残り、その残留水が氷結して残氷成長の核となってしまう。

（３）残留水や残氷が発生すると、デフロスト時に、残留水および残氷とホットガス冷媒とが熱交換されるため、これがそのままドレンパンヒータでの熱ロスとなり、デフロスト性能が損なわれ、デフロスト時間が長くなってしまう。
（４）ホットガス冷媒の温度は、１００℃以上になる場合もあり、ドレンパン（樹脂材製断熱壁）の熱収縮温度を超えたホットガス冷媒を流すと、ドレンパンヒータとの接触部分に熱収縮（熱変形）が発生し、その熱収縮部分にドレン水が排水されずに残って、氷結を生じる。
（５）ドレンパンで氷結が生じると、ドレンパンヒータから離れている部分では伝熱量が少ないため、デフロスト時に溶け残しが発生しやすく、残氷となってドレン水の排水を阻害する等の悪循環を繰り返す。
なお、上記の問題は、ドレンパンヒータおよびデフロスト用ヒータとして電気ヒータを用いたものにあっても同様である。

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、ドレンパンヒータがドレン水の排水を阻害することがなく、排水性が良好で残留水による氷結発生の懸念がなく、また、ドレンパンヒータでの熱ロスを低減してデフロスト性能を改善でき、しかも断熱壁の熱変形を防止することができる冷凍ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍ユニットは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる冷凍ユニットは、エバポレータの下方に、断熱壁により構成されるドレンパンが設けられ、該ドレンパンの表面にドレンパンヒータが接触されて配設される冷凍ユニットにおいて、前記ドレンパンの表面に、断熱層を介して熱伝導体が敷設され、該熱伝導体の表面に前記ドレンパンヒータが接触されて配設されることを特徴とする。

本発明によれば、ドレンパンの表面に熱伝導体が敷設され、その表面にドレンパンヒータが接触されて配設されるため、熱伝導体の一部にドレンパンヒータを接触させて配設するだけで、熱伝導を利用して熱伝導体全体にドレンパンヒータの熱を効率よく伝達することができる。これにより、ドレンパンの表面全体にドレンパンヒータを万遍なく配設する必要がなくなる。従って、ドレンパンヒータが堰となってドレン水の排水を阻害することがなく、排水性を良好にし、残留水が生じそれが氷結して成長する等の問題を解消することができる。また、熱伝導により熱伝導体全体を万遍なく加熱することができるため、氷結の溶け残しが発生するのを防止することができる。また、残留水や残氷が発生しないため、デフロスト時、ドレンパンヒータが残留水や残氷と熱交換することによる熱ロスを低減することができる。さらに、熱伝導体は、断熱層を介して敷設されるため、高温のドレンパンヒータや熱伝導体による断熱壁の熱変形をも防止することができる。

さらに、本発明の冷凍ユニットは、上記の冷凍ユニットにおいて、前記ドレンパンヒータは、前記エバポレータにデフロスト用のホットガス冷媒を導くホットガスバイパス管の一部により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、ドレンパンヒータが、エバポレータにデフロスト用のホットガス冷媒を導くホットガスバイパス管の一部により構成される。この場合、熱伝導体の敷設によって残留水や残氷の発生が防止されることから、ドレンパンヒータでホットガス冷媒が残留水や残氷と熱交換されることによる熱ロスを低減し、その熱量をエバポレータのデフロストに有効活用することができる。このため、デフロスト性能を向上させ、デフロスト時間の短縮化を図ることができる。

さらに、本発明の冷凍ユニットは、上述のいずれかの冷凍ユニットにおいて、前記断熱層は、インシュレーション材または空気層により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、断熱層が、インシュレーション材または空気層により構成されるので、このインシュレーション材または空気層によって、高温のドレンパンヒータおよび熱伝導体から断熱壁への伝熱を遮断することができる。従って、ドレンパンヒータおよび熱伝導体からの伝熱による断熱壁の熱変形をより確実に防止することができる。

さらに、本発明の冷凍ユニットは、上述のいずれかの冷凍ユニットにおいて、前記熱伝導体は、アルミニウム合金または銅合金製の板材により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、熱伝導体が、伝熱性に優れたアルミニウム合金または銅合金製の板材により構成されるため、ドレンパンヒータからの熱を熱伝導体全体に効率よく、かつ迅速に伝熱することができる。従って、ドレンパン内でのドレン水の氷結を確実に防止し、円滑に排水することができる。

さらに、本発明の冷凍ユニットは、上述のいずれかの冷凍ユニットにおいて、前記熱伝導体は、前記ドレンパンの前記エバポレータからドレン水が滴下してくる領域に対応する部分の表面のみに設けられることを特徴とする。

本発明によれば、熱伝導体は、ドレンパンの全表面ではなく、ドレンパンのエバポレータからドレン水が滴下してくる領域に対応する部分の表面のみに設けられる。このような構成としても、エバポレータから滴下してくるドレン水が、ドレンパン内で残留して氷結するのを防止し、ドレン水を確実にかつ速やかにドレン排水孔から外部へと排出することができる。これにより、熱伝導体の敷設範囲を必要最小限とし、敷設にかかるコストをセーブすることができる。

さらに、本発明の冷凍ユニットは、上述のいずれかの冷凍ユニットにおいて、前記ドレンパンヒータは、前記エバポレータからのドレン滴下位置からドレン排水孔に至る領域を外れた位置に配設されることを特徴とする。

本発明によれば、ドレンパンヒータが、エバポレータからのドレン滴下位置からドレン排水孔に至る領域を外れた位置に配設されるので、エバポレータから滴下してくるドレン水を速やかにドレン排水孔に導いて外部へと排水することができる。従って、ドレンパンヒータによってドレン水の排水が阻害されることがなく、ドレン水の排水性を良好に維持することができる。

本発明の冷凍ユニットによると、ドレンパンの表面に敷設した熱伝導体の一部にドレンパンヒータを接触させて配設するだけで、熱伝導体全体にドレンパンヒータの熱を効率よく迅速に伝達でき、ドレンパンの表面全体にドレンパンヒータを万遍なく配設する必要がなくなる。このため、ドレンパンヒータが堰となってドレン水の排水を阻害することがなく、ドレン水の排水性を良好にし、残留水が生じそれが氷結して成長する等の不具合を解消することができる。また、熱伝導により熱伝導体全体を万遍なく加熱することができるため、氷結の溶け残しが発生するのを防止することができる。また、残留水や残氷が発生しないため、デフロスト時、ドレンパンヒータが残留水や残氷と熱交換することによる熱ロスを低減することができる。さらに、熱伝導体は、断熱層を介して敷設されるため、高温のドレンパンヒータや熱伝導体による断熱壁の熱変形をも防止することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態にかかる冷凍ユニットを搭載した冷凍車両の側面図が示されている。冷凍車両１は、キャビン２と、キャビン２の下部に搭載される走行用エンジン３と、キャビン２より後方に延在されるシャーシ４とを備え、シャーシ４上に全面が断熱壁６で囲われた冷却庫５が搭載されている。この冷却庫５の前面上部には、開口部７が設けられ、この開口部７に冷凍ユニット１１が装備される。本例は、エバポレータユニットとコンデンサユニットとが一体化されたエバ・コン一体型の冷凍ユニット１１が示されている。

上記冷凍ユニット１１は、走行用エンジン３から動力を得て駆動される圧縮機１２を備え、この圧縮機１２と、図示省略のコンデンサおよび膨張弁、並びに後述するエバポレータ１６とから公知の冷凍サイクルを構成し、エバポレータ１６での吸熱作用により、冷却庫５内を冷却する構成とされたものである。
図２には、冷凍ユニット１１のエバポレータユニット１３の断面図が示されている。エバポレータユニット１３の前面（図示左側の面）には、コンデンサユニットが一体に設けられるが、本実施形態では、コンデンサユニットは図示省略されている。

エバポレータユニット１３は、冷却庫５の前面上部に設けられた開口部７に嵌め込み装着されるユニット本体１４を有する。ユニット本体１４は、発泡ポリスチレン等の低伝熱性樹脂材からなる断熱壁１５で構成されており、この断熱壁１５により冷却庫５の内外を断熱区画している。
断熱壁１５で構成されるユニット本体１４の庫内側には、エバポレータ１６およびエバポレータファン１７が一体で組み込み設置され、エバポレータファン１７を介して冷却庫５内の空気を吸入口１８から吸い込み、エバポレータ１６を通して冷却した後、吹出口１９から冷却庫５内へと吹き出すように構成されている。

ユニット本体１４のエバポレータ１６の下方に対応する部分には、ドレンパン２０が断熱壁１５により一体成形されて設けられる。このドレンパン２０は、ユニット本体１４の前面から底面にかけて形成される傾斜面２０Ａと、平らな底面２０Ｂと、冷却庫５内への開口端部に形成される堰部２０Ｃとによって構成され、エバポレータ１６から滴下されるドレン水を受け止め、その底面２０Ｂの適所に設けられているドレン排水孔２１（図３参照）を介してドレン水を外部へと導くものである。

上記ドレンパン２０の表面には、熱伝導性に優れたアルミニウム合金や銅合金製の板材により構成される熱伝導体２２が敷設される。熱伝導体２２は、熱伝導体２２に対して断熱されるように、断熱壁１５との間にインシュレーション材（断熱材）２７を介装し、断熱壁１５に埋設されているインサート金具２４に断熱用のプラスチック製ワッシャ２５を介してビス２６によりビス止めされる。また、熱伝導体２２の裏面とインシュレーション材（断熱材）２７および断熱壁１５との間にシール材２３を塗布し、熱伝導体２２とインシュレーション材（断熱材）２７および断熱壁１５間へのドレン水の侵入を防止するようにしている。

さらに、ドレンパン２０の表面に敷設された上記熱伝導体２２の底面側の堰２０Ｃ寄りの端部には、ドレンパンヒータ２８が密接された状態で配設される。このドレンパンヒータ２８は、公知の如く、エバポレータ１６に着霜した霜を溶かすデフロスト運転時に、圧縮機１２から吐出される高温高圧のホットガス冷媒を、直接エバポレータに導入するホットガスバイパス管（図示省略）の一部によって構成され、デフロスト時、管内を流通されるホットガス冷媒の熱を利用してドレンパン２０を加熱するものである。

ドレンパンヒータ２８は、図２，３からも明らかなように、エバポレータ１６から滴下され、ドレンパン２０の表面を流れてドレン排水孔２１より排水されるドレン水の流れを阻害しない位置である、熱伝導体２２の底面側の堰２０Ｃ寄りの端部に、一条だけ熱伝導体２２に対して密接に接触されて配設される。

以上の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
冷却庫５内の冷却は、エバポレータファン１７により、冷却庫５内の空気をエバポレータ１６に循環させ、エバポレータ１６で冷媒と熱交換させて冷却し、それを冷却庫５内に吹き出すことにより行われる。この冷却運転間、空気中の水分は、エバポレータ１６の表面で結露され、その一部はドレン水となってドレンパン２０上に滴下し、ドレン排水孔２１から外部へと排出される。一方、結露の一部は霜となって成長し、エバポレータ１６表面に着霜する。この霜を除くため、冷凍ユニット１１では、定期的にデフロスト運転が行われる。デフロスト運転は、圧縮機１２で圧縮された高温高圧のホットガス冷媒を、図示省略のホットガスバイパス管を介して直接エバポレータ１６に導入し、その熱で霜を溶かすことによってなされる。この際、溶けた霜がドレン水となってドレンパン２０上に滴下し、ドレン排水孔２１から外部へと排出される。

上記のデフロスト運転の間、ドレンパンヒータ２８には、ホットガス冷媒が流通されることとなるため、その熱がドレンパンヒータ２８から熱伝導体２２に伝熱され、熱伝導により熱伝導体２２全体が高温に加熱された状態になる。このため、霜の融解水である低温のドレン水が、ドレンパン２０上に滴下して冷えたドレンパンと接することで再び氷結するような事態が回避され、ドレン水を速やかにドレン排水孔２１に導き、外部へと排出することができる。

このように、本実施形態によれば、ドレンパン２０の表面に敷設されているアルミニウム合金や銅合金製の伝熱性に優れた熱伝導体２２の一部にドレンパンヒータ２８を接触させて配設するだけで、熱伝導を利用して熱伝導体２２全体にドレンパンヒータ２８の熱を効率よく迅速に伝達して、熱伝導体２２、すなわちドレンパン２０の表面を万遍なく加熱することができる。

従って、ドレンパン２０の表面全体にドレンパンヒータ２８を万遍なく配設する必要がなく、しかも、ドレンパンヒータ２８をエバポレータ１６から滴下され、ドレンパン２０の表面を流れてドレン排水孔２１より排水されるドレン水の流れを阻害しない、熱伝導体２２の底面側の堰２０Ｃ寄りの端部に、一条だけ配設しているため、ドレンパンヒータ２８が堰となってドレン水の排水を阻害することも皆無となり、ドレン水の排水性を良好にし、残留水が生じそれが氷結して成長する等の不具合を解消することができる。

また、熱伝導により熱伝導体２２全体を万遍なく加熱することができるため、ドレンパン２０で氷結が生じても、デフロスト時にそれを融解し、溶け残しが発生するのを防止することができる。また、ドレンパンヒータ２８を一条とし、ドレン水が流下する際の障害物をなくしているため、ドレンパン２０の傾斜面２０Ａの勾配を緩くすることができる。これによって、ユニットの高さ方向寸法を小さくし、ユニットの小型コンパクト化とコストダウンを図ることができる。

また、熱伝導体２２は、インシュレーション材（断熱材）２７を介して敷設されているため、高温となるドレンパンヒータ２８や熱伝導体２２の熱が断熱壁１５に伝わり、断熱壁１５が熱収縮により変形するのを防止することができる。

さらに、本実施形態の場合、ドレンパンヒータ２８が、エバポレータ１６にデフロスト用のホットガス冷媒を導くホットガスバイパス管の一部により構成されるが、熱伝導体２２の敷設によって残留水や残氷の発生が防止されることから、デフロスト時に、ドレンパンヒータ２８でホットガス冷媒が残留水や残氷と熱交換されることによる熱ロスを低減することができる。このため、その熱ロス相当分の熱をエバポレータ１６のデフロストに有効に活用することができる。これによって、ホットガスによるデフロスト性能を向上させることができ、デフロスト時間の短縮化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、熱伝導体２２は、必ずしもドレンパン２０の表面全体に敷設する必要はなく、ドレンパン２０のエバポレータ１６からドレン水が滴下してくる領域に対応する部分の表面のみに設けてもよい。
このような構成としても、エバポレータ１６から滴下してくるドレン水が、ドレンパン２０内に残留して氷結するのを防止し、エバポレータ１６から滴下するドレン水を、すべて確実にかつ速やかにドレン排水孔２１から外部へと排出することができる。これによって、熱伝導体２２の敷設範囲を必要最小限に止め、熱伝導体２２の敷設に要するコストをセーブすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、上記第１実施形態に対して、ドレンパンヒータ２８の構成が異なっている。その他の点については第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態は、ホットガスバイパス管の一部により構成されるドレンパンヒータ２８に代えて、電気ヒータによってドレンパンヒータを構成するものである。

このように、ドレンパンヒータを電気ヒータにより構成する場合においても、ドレンパン２０の表面に熱伝導体２２を敷設し、この熱伝導体２２に接触させて電気ヒータを、第１実施形態の場合と同じように配設することにより、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。この実施形態は、エバポレータ１６のデフロストを電気ヒータによって行うようにした冷凍ユニットに好適に適用することができる。

なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、断熱壁１５の構成材料として、より耐熱性に優れた、例えば、発泡ポリプロピレン等を用いることによって、熱伝導体２２を敷設する際の断熱構造を簡素化することが可能となる。また、インシュレーション材（断熱材）２７は、例えば、熱伝導体２２の周辺部のみに設ける、あるいは熱伝導体２２の裏面に格子状に設ける等の構成とし、他の部分を空気層としてもよい。また、インシュレーション材２７をなくし、熱伝導体２２のの裏面全体を断熱層となる空気層としてもよい。さらに、本発明は、冷凍車両１の冷却庫５に限らず、冷凍コンテナや定置式の冷却庫用の冷凍ユニット等にも広く適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷凍ユニットを搭載した冷凍車両の側面図である。 図１に示す冷凍ユニットのエバポレータユニット部分の縦断面図である。 図２に示すエバポレータユニットのドレンパン部分の概略斜視図である。

符号の説明

１１ 冷凍ユニット
１５ 断熱壁
１６ エバポレータ
２０ ドレンパン
２１ ドレン排水孔
２２ 熱伝導体
２７ インシュレーション材（断熱材）
２８ ドレンパンヒータ

Claims (6)

1. エバポレータの下方に、断熱壁により構成されるドレンパンが設けられ、該ドレンパンの表面にドレンパンヒータが接触されて配設される冷凍ユニットにおいて、
   前記ドレンパンの表面に、断熱層を介して熱伝導体が敷設され、
   該熱伝導体の表面に前記ドレンパンヒータが接触されて配設されることを特徴とする冷凍ユニット。
2. 前記ドレンパンヒータは、前記エバポレータにデフロスト用のホットガス冷媒を導くホットガスバイパス管の一部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍ユニット。
3. 前記断熱層は、インシュレーション材または空気層により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍ユニット。
4. 前記熱伝導体は、アルミニウム合金または銅合金製の板材により構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷凍ユニット。
5. 前記熱伝導体は、前記ドレンパンの前記エバポレータからドレン水が滴下してくる領域に対応する部分の表面のみに設けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷凍ユニット。
6. 前記ドレンパンヒータは、前記エバポレータからのドレン滴下位置からドレン排水孔に至る領域を外れた位置に配設されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷凍ユニット。
   
   

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