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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023183102
(43)【公開日】2023-12-27
(54)【発明の名称】輸送用冷凍機
(51)【国際特許分類】
F25D 11/00 20060101AFI20231220BHJP
F25D 23/12 20060101ALI20231220BHJP
B60K 8/00 20060101ALI20231220BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20231220BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20231220BHJP
H01M 8/04029 20160101ALI20231220BHJP
B60L 58/33 20190101ALI20231220BHJP
B60L 50/72 20190101ALI20231220BHJP
【ＦＩ】
F25D11/00 101D
F25D23/12 M
B60K8/00
H01M8/00 Z
H01M8/04 Z
H01M8/04029
B60L58/33
B60L50/72
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022096540
(22)【出願日】2022-06-15
(71)【出願人】
【識別番号】516299338
【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】森下 昌俊
(72)【発明者】
【氏名】山岸 弘季
(72)【発明者】
【氏名】小林 直樹
(72)【発明者】
【氏名】田中 孝史
(72)【発明者】
【氏名】西井 智広
【テーマコード（参考）】
3D235
3L045
5H125
5H127
【Ｆターム（参考）】
3D235AA04
3D235BB36
3D235CC23
3D235FF38
3L045AA04
3L045BA02
3L045CA02
3L045DA02
3L045EA01
3L045FA02
3L045PA04
3L045PA05
5H125AA01
5H125AC07
5H125BD04
5H125BD12
5H125CD06
5H125FF26
5H127AB04
5H127AB22
5H127AC15
5H127CC07
(57)【要約】
【課題】輸送用冷凍機全体におけるエネルギ効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】輸送用冷凍機１は、燃料電池スタック３１で発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される。輸送用冷凍機１は、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器１２と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器１３と、圧縮機１１と庫内熱交換器１２と庫外熱交換器１３とを接続し冷媒が循環する冷媒回路１５と、を有する冷凍サイクル１０と、燃料電池スタック３１を冷却することで昇温した冷却水によって、庫内の空気を加熱する排熱用熱交換器３３と、燃料電池スタック３１を冷却することで昇温した冷却水を排熱用熱交換器３３へ導く第３冷却水回路３４ｃと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】輸送用冷凍機１は、燃料電池スタック３１で発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される。輸送用冷凍機１は、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器１２と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器１３と、圧縮機１１と庫内熱交換器１２と庫外熱交換器１３とを接続し冷媒が循環する冷媒回路１５と、を有する冷凍サイクル１０と、燃料電池スタック３１を冷却することで昇温した冷却水によって、庫内の空気を加熱する排熱用熱交換器３３と、燃料電池スタック３１を冷却することで昇温した冷却水を排熱用熱交換器３３へ導く第３冷却水回路３４ｃと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される輸送用冷凍機であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器と、前記圧縮機と前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続し冷媒が循環する冷媒回路と、を有する冷凍サイクルと、
前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部と、
前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水を前記加熱部へ導く冷却水流路と、を備える輸送用冷凍機。
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器と、前記圧縮機と前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続し冷媒が循環する冷媒回路と、を有する冷凍サイクルと、
前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部と、
前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水を前記加熱部へ導く冷却水流路と、を備える輸送用冷凍機。
【請求項2】
前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記庫外熱交換器をバイパスして前記庫内熱交換器へ導くバイパス流路を備え、
前記加熱部は、庫内に設けられ、
前記加熱対象は、庫内の空気を含む請求項１に記載の輸送用冷凍機。
前記加熱部は、庫内に設けられ、
前記加熱対象は、庫内の空気を含む請求項１に記載の輸送用冷凍機。
【請求項3】
前記燃料電池スタックの排熱量を検出する排熱量検出部と、
前記排熱量検出部が検出する前記燃料電池スタックの排熱量に応じて、前記バイパス流路を流通する冷媒によって庫内に導入される熱量を調整する制御部と、を備える請求項２に記載の輸送用冷凍機。
前記排熱量検出部が検出する前記燃料電池スタックの排熱量に応じて、前記バイパス流路を流通する冷媒によって庫内に導入される熱量を調整する制御部と、を備える請求項２に記載の輸送用冷凍機。
【請求項4】
前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記庫外熱交換器へ導くか前記庫内熱交換器へ導くかを切替え可能な切換部を備え、
前記加熱部は、庫内に設けられ、
前記加熱対象は、庫内の空気を含む請求項１に記載の輸送用冷凍機。
前記加熱部は、庫内に設けられ、
前記加熱対象は、庫内の空気を含む請求項１に記載の輸送用冷凍機。
【請求項5】
前記庫内熱交換器と前記加熱部とが別々に設けられ、
前記庫内熱交換器及び前記加熱部に前記庫内の空気を導くファンを備える請求項２から請求項４のいずれかに記載の輸送用冷凍機。
前記庫内熱交換器及び前記加熱部に前記庫内の空気を導くファンを備える請求項２から請求項４のいずれかに記載の輸送用冷凍機。
【請求項6】
前記庫内熱交換器は、内部を冷媒が流通する冷媒チューブを有し、
前記加熱部は、内部を冷却水が流通する冷却水チューブを有し、
前記冷媒チューブの外周面と前記冷却水チューブの外周面とはフィンで接続されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の輸送用冷凍機。
前記加熱部は、内部を冷却水が流通する冷却水チューブを有し、
前記冷媒チューブの外周面と前記冷却水チューブの外周面とはフィンで接続されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の輸送用冷凍機。
【請求項7】
前記圧縮機に吸入される冷媒と前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水とを熱交換する吸入側熱交換器を備え、
前記加熱対象は、前記吸入側熱交換器を流通する冷媒を含む請求項１に記載の輸送用冷凍機。
前記加熱対象は、前記吸入側熱交換器を流通する冷媒を含む請求項１に記載の輸送用冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、輸送用冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
荷台に積載した荷物を輸送する輸送用車両に搭載される輸送用冷凍機として、荷台の中の空気を加温及び冷却の何れも行うことができる輸送用冷凍機が知られている。また、輸送用冷凍機が搭載される輸送用車両を、燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する輸送用車両とすることが考えられている（例えば、特許文献１の図１６）。特許文献１には、水素と酸素との化学反応によって燃料電池で発電し、燃料電池は発電した電力を走行用インバータに供給する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１４９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
荷台の中（以下、「庫内」と称する。）の空気を加温及び冷却の何れも行う輸送用冷凍機は、加温運転時（荷台の中の空気を加温する運転時）には外気を熱源とするヒートポンプ方式等によって庫内の空気を加温する。しかしながら、外気の温度が低い場合には、加温能力が限定され、庫内を十分に加温できない可能性があった。このような問題を解決するために、別途熱源（例えば、電気ヒータ等）を設けることが考えられるが、電気ヒータで電力が消費されるため、輸送用冷凍機全体におけるエネルギ効率が低下する可能性があった。特に、輸送用冷凍機が燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される場合には、輸送用冷凍機の効率が低下することで、輸送用車両の航続距離が減少する可能性があった。
【0005】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エネルギ効率を向上させることができる輸送用冷凍機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】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示の輸送用冷凍機は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る輸送用冷凍機は、燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される輸送用冷凍機であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器と、前記圧縮機と前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続し冷媒が循環する冷媒回路と、を有する冷凍サイクルと、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部と、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水を前記加熱部へ導く冷却水流路と、を備える。
本開示の一態様に係る輸送用冷凍機は、燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される輸送用冷凍機であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器と、前記圧縮機と前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続し冷媒が循環する冷媒回路と、を有する冷凍サイクルと、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部と、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水を前記加熱部へ導く冷却水流路と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、輸送用冷凍機全体におけるエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の第１実施形態に係る輸送用冷凍機の概略構成図である。
【図2】本開示の第１実施形態の変形例に係る庫外熱交換器と排熱用熱交換器とを一体的に設けた熱交換器を示す模式的な正面図である。
【図3】本開示の第２実施形態に係る輸送用冷凍機の概略構成図である。
【図4】本開示の第３実施形態に係る輸送用冷凍機の概略構成図である。
【図5】本開示の第３実施形態に係る輸送用冷凍機の概略構成図である。
【図6】本開示の第４実施形態に係る輸送用冷凍機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本開示に係る輸送用冷凍機の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１及び図３から図６において、黒塗りの弁は閉状態を示し、白塗りの弁は開状態を示している。また、黒塗りの矢印は、冷媒又は温水又は空気の流れを示している。
【0010】
【0011】
本実施形態に係る輸送用冷凍機１が搭載される輸送用車両（図示省略）は、乗務員が乗車するキャブ（図示省略）と、キャブの後方に設けられ荷物が収容されるコンテナ（図示省略）とを備えている。なお、輸送用車両の構造は一例であり、上記説明の構造に限定されない。
また、輸送用冷凍機１が搭載される輸送用車両は、後述する燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する。
また、輸送用冷凍機１が搭載される輸送用車両は、後述する燃料電池スタックで発電した電力を動力として駆動する。
【0012】
輸送用冷凍機１は、図１に示すように、冷媒が循環する冷凍サイクル１０と冷却水が循環する冷却水サイクル３０とを備えている。
【0013】
冷凍サイクル１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器１２と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器１３と、庫外熱交換器１３で熱交換を終えた冷媒を膨張させる冷却膨張弁１４と、を備えている。また、冷凍サイクル１０は、圧縮機１１と庫内熱交換器１２と庫外熱交換器１３と冷却膨張弁１４とを接続する冷媒回路１５を有する。冷媒回路１５は、各種装置を接続する配管であって、内部を冷媒が流通する。
【0014】
圧縮機１１及び庫外熱交換器１３は、コンテナの外（以下、コンテナの外のことを「庫外」と称する。）に配置されている。庫内熱交換器１２及び冷却膨張弁１４は、コンテナの中（以下、コンテナの中のことを「庫内」と称する。）に配置されている。庫外熱交換器１３には、庫外ファン１３ａによって外気が導かれる。
【0015】
冷媒回路１５は、圧縮機１１と庫外熱交換器１３とを接続する第１冷媒回路１５ａと、庫外熱交換器１３と冷却膨張弁１４とを接続する第２冷媒回路１５ｂと、冷却膨張弁１４と庫内熱交換器１２とを接続する第３冷媒回路１５ｃと、庫内熱交換器１２と圧縮機１１とを接続する第４冷媒回路１５ｄと、を有している。
【0016】
第１冷媒回路１５ａには、圧縮機１１で圧縮され圧縮機１１から吐出された冷媒が流通する。第１冷媒回路１５ａには、圧縮機１１側から順番に、吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ１６及び吐出された冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ１７が設けられている。また、第１冷媒回路１５ａの吐出圧力センサ１７の下流側からは、ホットガス流路１５ｅが分岐している。
【0017】
第２冷媒回路１５ｂは、庫外熱交換器１３で凝縮した液状の冷媒が流通する。第２冷媒回路１５ｂには、庫外熱交換器１３側から順番に、出口電磁弁１８、レシーバ１９及び液ライン電磁弁２０が設けられている。出口電磁弁１８及び液ライン電磁弁２０は、開状態及び閉状態を切替えることで、第２冷媒回路１５ｂ内を流通する冷媒が通過する状態と、通過しない状態とを切替えることができる。レシーバ１９は、液状の冷媒を一時的に貯留する。レシーバ１９からは、液冷媒流路１５ｆが分岐している。
【0018】
第３冷媒回路１５ｃは、冷却膨張弁１４で冷却及び膨張した液状の冷媒が流通する。第３冷媒回路１５ｃの途中位置には、ホットガス流路１５ｅが合流している。
【0019】
第４冷媒回路１５ｄは、冷却運転時には、庫内熱交換器１２で蒸発したガス状の冷媒を含む気液混合状態の冷媒が流通する。第４冷媒回路１５ｄには、冷媒を気液分離するアキュムレータ２１が設けられている。また、第４冷媒回路１５ｄのアキュムレータ２１の下流側には、液冷媒流路１５ｆが合流している。また、第４冷媒回路１５ｄの液冷媒流路１５ｆの下流側には、冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ２５が設けられている。
【0020】
ホットガス流路１５ｅは、第１冷媒回路１５ａと第３冷媒回路１５ｃとを接続している。ホットガス流路１５ｅは、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒が流通する。ホットガス流路１５ｅは、上流側から順番に、ホットガス電磁弁２２及び絞り２３が設けられている。ホットガス電磁弁２２は、開状態及び閉状態を切替えることで、ホットガス流路１５ｅ内を流通する冷媒が通過する状態と、通過しない状態とを切替えることができる。絞り２３は、庫内に設けられている。絞り２３は、ホットガス流路１５ｅを流通する冷媒を減圧する。絞り２３は、固定絞り、機械式膨張弁、電子膨張弁等による減圧機構である。
【0021】
液冷媒流路１５ｆは、レシーバ１９と第４冷媒回路１５ｄとを接続している。液冷媒流路１５ｆは、レシーバ１９に貯留されている液状の冷媒が流通する。液冷媒流路１５ｆには、液バイパス電磁弁２４が設けられている。液バイパス電磁弁２４は、開状態及び閉状態を切替えることで、液冷媒流路１５ｆ内を流通する冷媒が通過する状態と、通過しない状態とを切替えることができる。
【0022】
冷却水サイクル３０は、発電を行う燃料電池スタック３１と、燃料電池スタック３１を冷却した温水と外気とを熱交換することで温水を冷却するラジエータ３２と、庫内に設けられる排熱用熱交換器（加熱部）３３と、を備えている。また、冷却水サイクル３０は、燃料電池スタック３１、ラジエータ３２及び排熱用熱交換器３３を接続する冷却水回路３４を備えている。冷却水回路３４は、各種装置を接続する配管であって、内部を冷却水（温水）が流通する。
【0023】
冷却水回路３４は、燃料電池スタック３１からラジエータ３２まで延びる第１冷却水回路３４ａと、ラジエータ３２から燃料電池スタック３１まで延びる第２冷却水回路３４ｂと、第１冷却水回路３４ａから分岐する第３冷却水回路３４ｃと、を有している。
【0024】
第１冷却水回路３４ａは、燃料電池スタック３１を冷却した高温の冷却水（以下、「温水」と称する。）が流通する。第１冷却水回路３４ａには、ラジエータ流量調整機構３５が設けられている。ラジエータ流量調整機構３５は、三方弁であって、ラジエータ３２に流入する温水の流量と、ラジエータ３２をバイパスして第２冷却水回路３４ｂに合流する温水の流量とを調整している。ラジエータ３２をバイパスする温水は、温水バイパス回路３４ｄを介して第２冷却水回路３４ｂに流入する。
第２冷却水回路３４ｂは、ラジエータ３２で冷却された温水及び／又はラジエータ３２をバイパスした温水が流通する。第２冷却水回路３４ｂには、温水ポンプ３６が設けられている。
第２冷却水回路３４ｂは、ラジエータ３２で冷却された温水及び／又はラジエータ３２をバイパスした温水が流通する。第２冷却水回路３４ｂには、温水ポンプ３６が設けられている。
【0025】
第３冷却水回路３４ｃは、第１冷却水回路３４ａのうち、ラジエータ流量調整機構３５よりも上流側から分岐している。また、第３冷却水回路３４ｃの下流端は、第２冷却水回路３４ｂの分岐点よりも下流側であって、ラジエータ流量調整機構３５の上流側に接続されている。
第３冷却水回路３４ｃは、燃料電池スタック３１を冷却した冷却水（温水）が流通する。第３冷却水回路３４ｃは、上流側から順番に、遮断弁３７、温水ポンプ３８及び排熱用熱交換器３３が設けられている。
排熱用熱交換器３３は、庫内に設けられている。排熱用熱交換器３３は、温水と庫内の空気とを熱交換することで、庫内の空気（加熱対象）を加熱する。
第３冷却水回路３４ｃは、燃料電池スタック３１を冷却した冷却水（温水）が流通する。第３冷却水回路３４ｃは、上流側から順番に、遮断弁３７、温水ポンプ３８及び排熱用熱交換器３３が設けられている。
排熱用熱交換器３３は、庫内に設けられている。排熱用熱交換器３３は、温水と庫内の空気とを熱交換することで、庫内の空気（加熱対象）を加熱する。
【0026】
庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とは、空気流れ方向に沿って並んで配置されている。庫内熱交換器１２は、排熱用熱交換器３３よりも空気流れ方向において上流側に配置されている。排熱用熱交換器３３の空気流れ方向の下流側にはファン３９が設けられている。ファン３９は、誘引ファンであって、庫内熱交換器１２及び排熱用熱交換器３３に庫内空気を導いている。
【0027】
また、輸送用冷凍機１は、各種電磁弁の開閉や流量調整弁の開度等を制御するとともに、各種センサからの情報を受信する制御部９を備えている。
【0028】
制御部９（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）、主記憶装置（Ｍａｉｎ Ｍｅｍｏｒｙ）、二次記憶装置（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｏｒａｇｅ：メモリ）等を備えている。更に、制御部９は、他の装置と情報の送受信を行うための通信部を備えていてもよい。
主記憶装置は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵの実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。
二次記憶装置は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。
各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
主記憶装置は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵの実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。
二次記憶装置は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。
各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【0029】
次に、本実施形態の輸送用冷凍機１が実施する運転について説明する。
冷却運転（庫内の空気を冷却する運転）を行う際には、ホットガス電磁弁２２を閉状態として、ホットガス流路１５ｅに冷媒が流通しないようにする。また、出口電磁弁１８及び液ライン電磁弁２０を開状態とする。これにより、冷媒が庫内熱交換器１２で蒸発し、庫内の空気を冷却する。
冷却運転（庫内の空気を冷却する運転）を行う際には、ホットガス電磁弁２２を閉状態として、ホットガス流路１５ｅに冷媒が流通しないようにする。また、出口電磁弁１８及び液ライン電磁弁２０を開状態とする。これにより、冷媒が庫内熱交換器１２で蒸発し、庫内の空気を冷却する。
【0030】
一方で、加温運転（庫内の空気を加熱する運転）を行う際には、図１に示すように、ホットガス電磁弁２２を開状態とするとともに、出口電磁弁１８及び液ライン電磁弁２０を閉状態とする。これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒がホットガス流路１５ｅを介して庫内熱交換器１２に流入し、庫内の空気を加熱する。
また、加温運転を行う際には、遮断弁３７を開状態とする。これにより、燃料電池スタック３１から排出された温水が第３冷却水回路３４ｃを介して排熱用熱交換器３３に流入する。排熱用熱交換器３３に流入した温水は、熱交換することで庫内の空気を加熱する。排熱用熱交換器３３から排出された温水は、第１冷却水回路３４ａを戻される。このように、本実施形態に係る輸送用冷凍機１は、加温運転時に、燃料電池スタック３１を冷却することで昇温した温水を排熱用熱交換器３３へ導く。
また、加温運転を行う際には、遮断弁３７を開状態とする。これにより、燃料電池スタック３１から排出された温水が第３冷却水回路３４ｃを介して排熱用熱交換器３３に流入する。排熱用熱交換器３３に流入した温水は、熱交換することで庫内の空気を加熱する。排熱用熱交換器３３から排出された温水は、第１冷却水回路３４ａを戻される。このように、本実施形態に係る輸送用冷凍機１は、加温運転時に、燃料電池スタック３１を冷却することで昇温した温水を排熱用熱交換器３３へ導く。
【0031】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、排熱用熱交換器３３が庫内に設けられ、排熱用熱交換器３３によって庫内の空気を加熱する。したがって、加温運転時において、燃料電池スタック３１の排熱を利用して庫内の空気を加熱することができる。したがって、圧縮機１１から吐出された冷媒のみによって庫内の空気を加熱する場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機１を搭載した燃料電池車両の航続距離を増大させることができる。
本実施形態では、排熱用熱交換器３３が庫内に設けられ、排熱用熱交換器３３によって庫内の空気を加熱する。したがって、加温運転時において、燃料電池スタック３１の排熱を利用して庫内の空気を加熱することができる。したがって、圧縮機１１から吐出された冷媒のみによって庫内の空気を加熱する場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機１を搭載した燃料電池車両の航続距離を増大させることができる。
【0032】
また、本実施形態では、庫内熱交換器１２及び排熱用熱交換器３３の両方に庫内の空気を導くファン３９を備えている。これにより、庫内熱交換器１２に空気を導くファンと、排熱用熱交換器３３に庫内の空気を導くファンとを別々に備える場合と比較して、部品点数を低減することができる。したがって、輸送用冷凍機を小型化することができる。また、コストを低減することができる。
【0033】
［変形例１］
なお、燃料電池スタック３１の排熱量を検出する排熱量検出部（図示省略）を設けて、排熱量検出部が検出する燃料電池スタックの排熱量に応じて、ホットガス流路を流通する冷媒によって庫内に導入される熱量を制御部９が調整してもよい。
排熱量検出部は、例えば、庫内に設けられ庫内の温度を検出する温度計であってもよい。この場合には、庫内の温度に応じて庫内熱交換器１２に導かれるホットガスの量を調整する。すなわち、温度計が検出する庫内の温度が低いほど、庫内熱交換器１２に導かれるホットガスの量を多くし、温度計が検出する庫内の温度が高いほど、庫内熱交換器１２に導かれるホットガスの量を少なくする。
このようにすることで、例えば、輸送用車両の車速が遅い場合や、輸送用車両がアイドリング状態の場合等、燃料電池スタック３１から十分な排熱量がない場合であっても、不足する熱量をホットガス流路１５ｅを流通する冷媒によって調整することができる。したがって、庫内の温度を安定化することができる。
なお、燃料電池スタック３１の排熱量を検出する排熱量検出部（図示省略）を設けて、排熱量検出部が検出する燃料電池スタックの排熱量に応じて、ホットガス流路を流通する冷媒によって庫内に導入される熱量を制御部９が調整してもよい。
排熱量検出部は、例えば、庫内に設けられ庫内の温度を検出する温度計であってもよい。この場合には、庫内の温度に応じて庫内熱交換器１２に導かれるホットガスの量を調整する。すなわち、温度計が検出する庫内の温度が低いほど、庫内熱交換器１２に導かれるホットガスの量を多くし、温度計が検出する庫内の温度が高いほど、庫内熱交換器１２に導かれるホットガスの量を少なくする。
このようにすることで、例えば、輸送用車両の車速が遅い場合や、輸送用車両がアイドリング状態の場合等、燃料電池スタック３１から十分な排熱量がない場合であっても、不足する熱量をホットガス流路１５ｅを流通する冷媒によって調整することができる。したがって、庫内の温度を安定化することができる。
【0034】
［変形例２］
また、本実施形態では、庫内において、空気流れの上流側から、庫内熱交換器１２、排熱用熱交換器３３の順番に並べて配置する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、排熱用熱交換器３３を庫内熱交換器１２よりも上流側に配置されてもよい。また、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを並列に並べてもよい。また、本実施形態では、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを別々の熱交換器とする例について説明したが、例えば、図２に示すように、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを一体的に構成してもよい。以下の説明では、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを一体化した熱交換器を一体型熱交換器１００と称する。
また、本実施形態では、庫内において、空気流れの上流側から、庫内熱交換器１２、排熱用熱交換器３３の順番に並べて配置する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、排熱用熱交換器３３を庫内熱交換器１２よりも上流側に配置されてもよい。また、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを並列に並べてもよい。また、本実施形態では、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを別々の熱交換器とする例について説明したが、例えば、図２に示すように、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを一体的に構成してもよい。以下の説明では、庫内熱交換器１２と排熱用熱交換器３３とを一体化した熱交換器を一体型熱交換器１００と称する。
【0035】
図２に示すように、一体型熱交換器１００は、内部を加温された冷却水が流通する冷却水チューブ１００ａと、内部を冷媒が流通する冷媒チューブ１００ｂとを有する。冷却水チューブ１００ａ及び冷媒チューブ１００ｂとは複数のフィン１００ｃによって接続されている。すなわち、冷却水チューブ１００ａ及び冷媒チューブ１００ｂは各フィン１００ｃを共有化している。複数のフィン１００ｃは、所定の間隔で並んで配置されている。また、冷却水チューブ１００ａ及び冷媒チューブ１００ｂとは、同一の固定部１００ｄに固定されている。
【0036】
空気流れ方向（図２における左右方向）において、冷却水チューブ１００ａと冷媒チューブ１００ｂとは交互に配置されている。換言すれば、冷却水チューブ１００ａは冷媒チューブ１００ｂに挟まれるように配置されている。
本実施形態では、冷却水チューブ１００ａの数が冷媒チューブ１００ｂの数よりも少ない。また、冷却水チューブ１００ａの折返し回数（本実施形態では、一例として１回）は、冷媒チューブ１００ｂの折返し回数（本実施形態では、一例として３回）よりも少ない。
本実施形態では、冷却水チューブ１００ａの数が冷媒チューブ１００ｂの数よりも少ない。また、冷却水チューブ１００ａの折返し回数（本実施形態では、一例として１回）は、冷媒チューブ１００ｂの折返し回数（本実施形態では、一例として３回）よりも少ない。
【0037】
本変形例では、冷媒チューブ１００ｂの外周面と冷却水チューブ１００ａの外周面とがフィン１００ｃで接続されている。これにより、冷却水チューブ１００ａの内部を流通する冷却水の熱が、フィン１００ｃを介して冷媒チューブ１００ｂに伝達する。したがって、冷却水によってフィン１００ｃ及び冷媒チューブ１００ｂを加熱することができる。
よって、例えば、冷却運転時において、庫内熱交換器１２（詳細には冷媒チューブ１００ｂ）を燃料電池スタック３１の排熱で加熱することができるので、庫内熱交換器１２に霜を付着し難くすることができる。また、庫内熱交換器１２に着霜した場合であっても燃料電池スタック３１の排熱で霜を除去することができる。すなわち、燃料電池スタック３１の排熱を利用してデフロスト運転を行うことができる。したがって、燃料電池スタック３１の排熱を利用せずにデフロスト運転を行う場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機１を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
よって、例えば、冷却運転時において、庫内熱交換器１２（詳細には冷媒チューブ１００ｂ）を燃料電池スタック３１の排熱で加熱することができるので、庫内熱交換器１２に霜を付着し難くすることができる。また、庫内熱交換器１２に着霜した場合であっても燃料電池スタック３１の排熱で霜を除去することができる。すなわち、燃料電池スタック３１の排熱を利用してデフロスト運転を行うことができる。したがって、燃料電池スタック３１の排熱を利用せずにデフロスト運転を行う場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機１を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【0038】
〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態に係る輸送用冷凍機２は、冷凍サイクルの構造が第１実施形態と異なっている。その他の点では第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図３は、加温運転時の輸送用冷凍機２を示している。
次に、本開示の第２実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態に係る輸送用冷凍機２は、冷凍サイクルの構造が第１実施形態と異なっている。その他の点では第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図３は、加温運転時の輸送用冷凍機２を示している。
【0039】
本実施形態の輸送用冷凍機２は、冷凍サイクル４０を備えている。
冷凍サイクル４０は、圧縮機４１と、庫内熱交換器４２と、庫外熱交換器４３と、庫外冷却膨張弁４４ａと、庫内冷却膨張弁４４ｂと、を有している。また、冷凍サイクル４０は、レシーバ４９及びアキュムレータ５１を有している。また、冷凍サイクル４０は、各種装置を接続する冷媒回路４５を有する。庫外熱交換器４３には、庫外ファン４３ａによって外気が導かれる。
各種装置は、第１実施形態の同名の装置と同様の構成なので、詳細な説明は省略する。冷媒回路４５については、第１実施形態の冷媒回路１５とは異なっているので、以下で詳細に説明する。
冷凍サイクル４０は、圧縮機４１と、庫内熱交換器４２と、庫外熱交換器４３と、庫外冷却膨張弁４４ａと、庫内冷却膨張弁４４ｂと、を有している。また、冷凍サイクル４０は、レシーバ４９及びアキュムレータ５１を有している。また、冷凍サイクル４０は、各種装置を接続する冷媒回路４５を有する。庫外熱交換器４３には、庫外ファン４３ａによって外気が導かれる。
各種装置は、第１実施形態の同名の装置と同様の構成なので、詳細な説明は省略する。冷媒回路４５については、第１実施形態の冷媒回路１５とは異なっているので、以下で詳細に説明する。
【0040】
冷媒回路４５は、圧縮機４１と庫内熱交換器４２とを接続する第１回路４５ａと、第１回路４５ａの途中位置と庫外熱交換器４３とを接続する第２回路４５ｂと、第２回路４５ｂの途中位置とアキュムレータ５１とを接続する第３回路４５ｃと、第１回路４５ａの途中位置とアキュムレータ５１とを接続する第４回路４５ｄと、アキュムレータ５１と圧縮機４１とを接続する第５回路４５ｅと、を有する。また、冷媒回路４５は、庫内熱交換器４２とレシーバ４９とを接続する第６回路４５ｆと、レシーバ４９と庫外熱交換器４３とを接続する第７回路４５ｇとを有している。また、冷媒回路４５は、第６回路４５ｆと並列に設けられた第１並列回路４５ｈと、第７回路４５ｇと並列に設けられた第２並列回路４５ｉとを有している。
【0041】
第１回路４５ａの途中位置（第２回路４５ｂとの接続点と第４回路４５ｄとの接続点との間）には、第１電磁弁４８ａが設けられている。また、第１回路４５ａには、圧縮機４１側から順番に、吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ４６及び吐出された冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ４７が設けられている。第２回路４５ｂの途中位置（第１回路４５ａとの接続点と第３回路４５ｃとの接続点との間）には、第２電磁弁４８ｂが設けられている。第３回路４５ｃの途中位置には第３電磁弁４８ｃが設けられている。第４回路４５ｄの途中位置には第４電磁弁４８ｄが設けられている。また第５回路４５ｅには、吸入圧力センサ５５が設けられている。
また、第１並列回路４５ｈには、庫内冷却膨張弁４４ｂ及び庫内電磁弁５０ｂが設けられている。また、第２並列回路４５ｉには、庫外冷却膨張弁４４ａ及び庫外電磁弁５０ａが設けられている。
また、第１並列回路４５ｈには、庫内冷却膨張弁４４ｂ及び庫内電磁弁５０ｂが設けられている。また、第２並列回路４５ｉには、庫外冷却膨張弁４４ａ及び庫外電磁弁５０ａが設けられている。
【0042】
第１電磁弁４８ａ、第２電磁弁４８ｂ、第３電磁弁４８ｃ及び第４電磁弁４８ｄは、開状態と閉状態とを切替えることで、冷媒の循環方向を切り替えることができる。このように、第１電磁弁４８ａ、第２電磁弁４８ｂ、第３電磁弁４８ｃ及び第４電磁弁４８ｄは、圧縮機４１から吐出された冷媒を、庫外熱交換器４３へ導くか庫内熱交換器４２へ導くかを切替え可能な切換部４８を構成している。制御部９（図１参照）が切換部４８を制御して冷媒の循環方向を切替えることで、庫内を冷却する冷却運転と、庫内を加温する加温運転とを選択的に実行可能とされている。
なお、切換部４８の構成は一例であり、上記説明の構成に限定されない。切換部４８は、圧縮機４１から吐出された冷媒を、庫外熱交換器４３へ導くか庫内熱交換器４２へ導くかを切替え可能な構成であればよく、例えば、三方弁や統合弁であってもよい。
なお、切換部４８の構成は一例であり、上記説明の構成に限定されない。切換部４８は、圧縮機４１から吐出された冷媒を、庫外熱交換器４３へ導くか庫内熱交換器４２へ導くかを切替え可能な構成であればよく、例えば、三方弁や統合弁であってもよい。
【0043】
冷却運転を行う場合、制御部９は、第１電磁弁４８ａ及び第３電磁弁４８ｃを閉状態とするとともに、第２電磁弁４８ｂ及び第４電磁弁４８ｄを開状態とする。このように各電磁弁を操作することで、圧縮機４１で圧縮された冷媒を庫外熱交換器４３へ導いて庫外熱交換器４３をコンデンサ（凝縮器）として機能させるとともに、庫内冷却膨張弁４４ｂで断熱膨張された冷媒を庫内熱交換器４２へ導いてエバポレータ（蒸発器）として機能させ、庫内を冷却することができる。
【0044】
一方、図３に示すように、加温運転を行う場合、制御部９は、第１電磁弁４８ａ及び第３電磁弁４８ｃを開状態とするとともに、第２電磁弁４８ｂ及び第４電磁弁４８ｄを閉状態とする。このように各電磁弁を操作することで、圧縮機４１で圧縮された冷媒を庫内熱交換器４２へ導いて庫内熱交換器４２をコンデンサ（凝縮器）として機能させ、庫外冷却膨張弁４４ａで断熱膨張された冷媒を庫外熱交換器４３へ導いてエバポレータ（蒸発器）として機能させ、庫内を加温することができる。
【0045】
また、本実施形態の輸送用冷凍機２は、第１実施形態と同様に、冷却水サイクル３０を備えている。よって、第１実施形態と同様に、加温運転時において、燃料電池スタック３１の排熱を利用して庫内の空気を加熱することができる。したがって、圧縮機４１から吐出された冷媒のみによって庫内の空気を加熱する場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機１を搭載した燃料電池車両の航続距離を増大させることができる。
【0046】
また、本実施形態では、庫内熱交換器４２及び排熱用熱交換器３３の両方に庫内の空気を導くファン３９を備えている。これにより、庫内熱交換器４２に空気を導くファンと、排熱用熱交換器３３に庫内の空気を導くファンとを別々に備える場合と比較して、部品点数を低減することができる。したがって、輸送用冷凍機を小型化することができる。また、コストを低減することができる。
【0047】
〔第３実施形態〕
本開示の第３実施形態に係る輸送用冷凍装置について図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態に係る輸送用冷凍装置３は、庫内熱交換器４２と排熱用熱交換器３３とが一体的に構成されている点で第２実施形態と異なっている。庫内熱交換器４２と排熱用熱交換器３３とが一体的に構成された熱交換器を以下では、庫内一体型熱交換器６０と称する。
また、庫外熱交換器４３の代わりに、庫外熱交換器４３と排熱用熱交換器とが一体的に構成された庫外一体型熱交換器６１を備えている点で第２実施形態と異なっている。また、燃料電池スタック３１を冷却した冷却水を庫外一体型熱交換器６１へ導く第４冷却水流路６２と、庫外一体型熱交換器６１で熱交換を終えた冷却水を第３冷却水回路３４ｃへ戻す第５冷却水流路６３と、を備えている点で第２実施形態と異なっている。その他の点は第２実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本開示の第３実施形態に係る輸送用冷凍装置について図４及び図５を用いて説明する。
本実施形態に係る輸送用冷凍装置３は、庫内熱交換器４２と排熱用熱交換器３３とが一体的に構成されている点で第２実施形態と異なっている。庫内熱交換器４２と排熱用熱交換器３３とが一体的に構成された熱交換器を以下では、庫内一体型熱交換器６０と称する。
また、庫外熱交換器４３の代わりに、庫外熱交換器４３と排熱用熱交換器とが一体的に構成された庫外一体型熱交換器６１を備えている点で第２実施形態と異なっている。また、燃料電池スタック３１を冷却した冷却水を庫外一体型熱交換器６１へ導く第４冷却水流路６２と、庫外一体型熱交換器６１で熱交換を終えた冷却水を第３冷却水回路３４ｃへ戻す第５冷却水流路６３と、を備えている点で第２実施形態と異なっている。その他の点は第２実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0048】
本実施形態では、第４冷却水流路６２に庫外側流量調整弁６４が設けられている。また、第３冷却水回路３４ｃの庫内一体型熱交換器６０の上流側には庫内側流量調整弁６５が設けられている。
【0049】
庫内一体型熱交換器６０及び庫外一体型熱交換器６１の構成は、第１実施形態の変形例２で説明した一体型熱交換器１００と同一の構成であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0050】
次に、本実施形態に係る輸送用冷凍装置の運転について説明する。
本実施形態に係る輸送用冷凍装置は、庫内デフロスト運転及び庫外デフロスト運転を行うことができる。
本実施形態に係る輸送用冷凍装置は、庫内デフロスト運転及び庫外デフロスト運転を行うことができる。
【0051】
〔庫外デフロスト運転〕
図４に示すように、加温運転を行っている場合には、庫外デフロスト運転を行う可能性がある。庫外デフロスト運転を行う場合には、庫外側流量調整弁６４を開状態とするとともに、庫内側流量調整弁６５を閉状態とする。このようにすることで、庫外一体型熱交換器６１に温水が導かれるので、庫外一体型熱交換器６１に付着した霜を除去することができる。なお、庫外デフロスト運転を行う場合には、一時的に冷媒の循環方向を切替え、庫外一体型熱交換器６１に圧縮機４１から吐出された高温の冷媒が導かれる。
なお、庫外側流量調整弁６４及び庫内側流量調整弁６５の開度は、全開及び全閉状態でなくてよい。各弁の開度は、庫外一体型熱交換器６１の着霜具合に応じて決定されてもよい。庫外デフロスト運転を行っている間は、一時的に庫内一体型熱交換器６０が蒸発器となるが、温水の一部を庫内一体型熱交換器６０へ導くことで、庫内の温度低下を抑制することができる。
図４に示すように、加温運転を行っている場合には、庫外デフロスト運転を行う可能性がある。庫外デフロスト運転を行う場合には、庫外側流量調整弁６４を開状態とするとともに、庫内側流量調整弁６５を閉状態とする。このようにすることで、庫外一体型熱交換器６１に温水が導かれるので、庫外一体型熱交換器６１に付着した霜を除去することができる。なお、庫外デフロスト運転を行う場合には、一時的に冷媒の循環方向を切替え、庫外一体型熱交換器６１に圧縮機４１から吐出された高温の冷媒が導かれる。
なお、庫外側流量調整弁６４及び庫内側流量調整弁６５の開度は、全開及び全閉状態でなくてよい。各弁の開度は、庫外一体型熱交換器６１の着霜具合に応じて決定されてもよい。庫外デフロスト運転を行っている間は、一時的に庫内一体型熱交換器６０が蒸発器となるが、温水の一部を庫内一体型熱交換器６０へ導くことで、庫内の温度低下を抑制することができる。
【0052】
〔庫外デフロスト運転〕
図５に示すように、冷却運転を行っている場合には、庫内デフロスト運転を行う可能性がある。庫内デフロスト運転を行う場合には、庫外側流量調整弁６４を閉状態とするとともに、庫内側流量調整弁６５を開状態とする。このようにすることで、庫内一体型熱交換器６０に温水が導かれるので、庫内一体型熱交換器６０に付着した霜を除去することができる。
なお、庫外側流量調整弁６４及び庫内側流量調整弁６５の開度は、全開及び全閉状態でなくてよい。各弁の開度は、庫内一体型熱交換器６０の着霜具合に応じて決定されてもよい。
図５に示すように、冷却運転を行っている場合には、庫内デフロスト運転を行う可能性がある。庫内デフロスト運転を行う場合には、庫外側流量調整弁６４を閉状態とするとともに、庫内側流量調整弁６５を開状態とする。このようにすることで、庫内一体型熱交換器６０に温水が導かれるので、庫内一体型熱交換器６０に付着した霜を除去することができる。
なお、庫外側流量調整弁６４及び庫内側流量調整弁６５の開度は、全開及び全閉状態でなくてよい。各弁の開度は、庫内一体型熱交換器６０の着霜具合に応じて決定されてもよい。
【0053】
〔第４実施形態〕
本開示の第４実施形態に係る輸送用冷凍装置について図６を用いて説明する。
本実施形態の輸送用冷凍機４は、一体型熱交換器７３と、第２並列回路４５ｉから分岐して一体型熱交換器７３に接続する第１分岐冷媒回路７１と、一体型熱交換器７３と第３回路４５ｃとを接続する第２分岐冷媒回路７２と、を有する点で第２実施形態と異なっている。また、温水を導く先が、一体型熱交換器７３である点が第２実施形態と異なっている。その他の点は第２実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本開示の第４実施形態に係る輸送用冷凍装置について図６を用いて説明する。
本実施形態の輸送用冷凍機４は、一体型熱交換器７３と、第２並列回路４５ｉから分岐して一体型熱交換器７３に接続する第１分岐冷媒回路７１と、一体型熱交換器７３と第３回路４５ｃとを接続する第２分岐冷媒回路７２と、を有する点で第２実施形態と異なっている。また、温水を導く先が、一体型熱交換器７３である点が第２実施形態と異なっている。その他の点は第２実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0054】
第１分岐冷媒回路７１には、冷却膨張弁７４が設けられている。また、第３冷却水回路３４ｃには、流量調整弁７５が設けられている。一体型熱交換器７３の構成は、第１実施形態の変形例２で説明した一体型熱交換器１００と同一の構成であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
一体型熱交換器７３は、温水と冷媒との熱交換を行い、冷媒を加熱する。一体型熱交換器７３は、外気と熱交換しないように、断熱材で覆われていてもよい。
一体型熱交換器７３は、温水と冷媒との熱交換を行い、冷媒を加熱する。一体型熱交換器７３は、外気と熱交換しないように、断熱材で覆われていてもよい。
【0055】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
外気を熱源とするヒートポンプ加温では、外気の温度が低い場合には、冷媒の吸熱量が低下し、加温能力が低下するという問題がある。本実施形態では、一体型熱交換器７３で温水と冷媒を熱交換させることにより、外気温度に影響を受けず安定した加温能力を出すことができ、電気ヒータ等補助熱源が不要となる。したがって、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機４を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
外気を熱源とするヒートポンプ加温では、外気の温度が低い場合には、冷媒の吸熱量が低下し、加温能力が低下するという問題がある。本実施形態では、一体型熱交換器７３で温水と冷媒を熱交換させることにより、外気温度に影響を受けず安定した加温能力を出すことができ、電気ヒータ等補助熱源が不要となる。したがって、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機４を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【0056】
なお、本開示は、上記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。
【0057】
以上説明した実施形態に記載の輸送用冷凍機は、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る輸送用冷凍機は、燃料電池スタック（３１）で発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される輸送用冷凍機（１）であって、冷媒を圧縮する圧縮機（１１，４１）と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器（１２，４２）と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器（１３，４３）と、前記圧縮機と前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続し冷媒が循環する冷媒回路（１５，４５）と、を有する冷凍サイクル（１０，４０）と、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部（３３，６０，６１，７３）と、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水を前記加熱部へ導く冷却水流路（３４ｃ）と、を備える。
本開示の第１態様に係る輸送用冷凍機は、燃料電池スタック（３１）で発電した電力を動力として駆動する輸送用車両に搭載される輸送用冷凍機（１）であって、冷媒を圧縮する圧縮機（１１，４１）と、冷媒と庫内の空気との熱交換を行う庫内熱交換器（１２，４２）と、冷媒と外気との熱交換を行う庫外熱交換器（１３，４３）と、前記圧縮機と前記庫内熱交換器と前記庫外熱交換器とを接続し冷媒が循環する冷媒回路（１５，４５）と、を有する冷凍サイクル（１０，４０）と、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部（３３，６０，６１，７３）と、前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水を前記加熱部へ導く冷却水流路（３４ｃ）と、を備える。
【0058】
上記構成では、燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水によって、加熱対象を加熱する加熱部を備えている。すなわち、燃料電池スタックの排熱を利用して加熱対象を加熱している。これにより、燃料電池スタックの排熱を利用しない場合（例えば、加熱対象を別途設けた電気ヒータ等の加熱手段で加熱する場合）と比較して、輸送用冷凍機全体におけるエネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【0059】
また、本開示の第２態様に係る輸送用冷凍機は、上記第１態様において、前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記庫外熱交換器をバイパスして前記庫内熱交換器へ導くバイパス流路（１５ｅ）を備え、前記加熱部は、庫内に設けられ、前記加熱対象は、庫内の空気を含む。
【0060】
上記構成では、加熱部が庫内に設けられ、加熱対象に庫内の空気が含まれる。これにより、加熱部によって庫内の空気を加熱することができる。したがって、圧縮機から吐出された冷媒を庫外熱交換器を介さずに庫内熱交換器へ導くことで庫内の空気を加熱する加温運転時において、燃料電池スタックの排熱を利用して庫内の空気を加熱することができる。したがって、圧縮機から吐出された冷媒のみによって庫内の空気を加熱する場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【0061】
また、本開示の第３態様に係る輸送用冷凍機は、上記第２態様において、前記燃料電池スタックの排熱量を検出する排熱量検出部と、前記排熱量検出部が検出する前記燃料電池スタックの排熱量に応じて、前記バイパス流路を流通する冷媒によって庫内に導入される熱量を調整する制御部（９）と、を備える。
【0062】
上記構成では、排熱量検出部が検出する燃料電池スタックの排熱量に応じて、バイパス流路を流通する冷媒によって庫内に導入される熱量を制御部が調整する。これにより、例えば、車両の車速が遅い場合や、車両がアイドリング状態の場合等、燃料電池スタックから十分な排熱量がない場合であっても、不足する熱量をバイパス流路を流通する冷媒によって調整することができる。したがって、庫内の温度を安定化することができる。
【0063】
また、本開示の第４態様に係る輸送用冷凍機は、上記第１態様において、前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記庫外熱交換器へ導くか前記庫内熱交換器へ導くかを切替え可能な切換部（４８）を備え、前記加熱部は、庫内に設けられ、前記加熱対象は、庫内の空気を含む。
【0064】
上記構成では、加熱部が庫内に設けられ、加熱対象に庫内の空気が含まれる。これにより、加熱部によって庫内の空気を加熱することができる。したがって、切換部によって圧縮機から吐出された冷媒を庫内熱交換器へ導くことで庫内の空気を加熱する加温運転時において、燃料電池スタックの排熱を利用して庫内の空気を加熱することができる。したがって、圧縮機から吐出された冷媒のみによって庫内の空気を加熱する場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【0065】
また、本開示の第５態様に係る輸送用冷凍機は、上記第２態様から第４態様のいずれかにおいて、前記庫内熱交換器と前記加熱部とが別々に設けられ、前記庫内熱交換器及び前記加熱部に前記庫内の空気を導くファンを備える。
【0066】
上記構成では、庫内熱交換器及び加熱部に庫内の空気を導くファンを備えている。これにより、庫内熱交換器に空気を導くファンと、加熱部に庫内の空気を導くファンとを別々に備える場合と比較して、部品点数を低減することができる。したがって、輸送用冷凍機を小型化することができる。また、コストを低減することができる。
【0067】
また、本開示の第６態様に係る輸送用冷凍機は、上記第１態様から第４態様のいずれかにおいて、前記庫内熱交換器は、内部を冷媒が流通する冷媒チューブ（１００ｂ）を有し、前記加熱部は、内部を冷却水が流通する冷却水チューブ（１００ａ）を有し、前記冷媒チューブの外周面と前記冷却水チューブの外周面とはフィン（１００ｃ）で接続されている。
【0068】
上記構成では、冷媒チューブの外周面と冷却水チューブの外周面とがフィンで接続されている。これにより、冷却水チューブの内部を流通する冷却水の熱が、フィンを介して冷媒チューブに伝達する。したがって、冷却水によってフィン及び冷媒チューブを加熱することができる。換言すれば、冷却対象にフィン及び冷媒チューブが含まれることとなる。
よって、例えば、圧縮機から吐出された冷媒を庫外熱交換器へ導き、庫内熱交換器を蒸発器として利用することで庫内の空気を冷却する冷却運転時において、庫内熱交換器（詳細には冷媒チューブ）を燃料電池スタックの排熱で加熱することができるので、庫内熱交換器に霜を付着し難くすることができる。また、庫内熱交換器に着霜した場合であっても燃料電池スタックの排熱で霜を除去することができる。したがって、燃料電池スタックの排熱を利用せずにデフロスト運転を行う場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
よって、例えば、圧縮機から吐出された冷媒を庫外熱交換器へ導き、庫内熱交換器を蒸発器として利用することで庫内の空気を冷却する冷却運転時において、庫内熱交換器（詳細には冷媒チューブ）を燃料電池スタックの排熱で加熱することができるので、庫内熱交換器に霜を付着し難くすることができる。また、庫内熱交換器に着霜した場合であっても燃料電池スタックの排熱で霜を除去することができる。したがって、燃料電池スタックの排熱を利用せずにデフロスト運転を行う場合と比較して、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【0069】
また、本開示の第７態様に係る輸送用冷凍機は、上記第１態様において、前記圧縮機に吸入される冷媒と前記燃料電池スタックを冷却することで昇温した冷却水とを熱交換する吸入側熱交換器（７３）を備え、前記加熱対象は、前記吸入側熱交換器を流通する冷媒を含む。
【0070】
上記構成では、圧縮機に吸入される冷媒を加熱している。外気温度に影響を受けず安定した加温能力を出すことができ、電気ヒータ等の補助熱源が不要となる。したがって、エネルギ効率を向上させることができる。したがって、省エネルギ化することができる。よって、輸送用冷凍機を搭載した燃料電池車の航続距離を増大させることができる。
【符号の説明】
【0071】
１ ：輸送用冷凍機
２ ：輸送用冷凍機
３ ：輸送用冷凍装置
４ ：輸送用冷凍機
９ ：制御部
１０ ：冷凍サイクル
１１ ：圧縮機
１２ ：庫内熱交換器
１３ ：庫外熱交換器
１３ａ ：庫外ファン
１４ ：冷却膨張弁
１５ ：冷媒回路
１５ａ ：第１冷媒回路
１５ｂ ：第２冷媒回路
１５ｃ ：第３冷媒回路
１５ｄ ：第４冷媒回路
１５ｅ ：ホットガス流路
１５ｆ ：液冷媒流路
１６ ：吐出温度センサ
１７ ：吐出圧力センサ
１８ ：出口電磁弁
１９ ：レシーバ
２０ ：液ライン電磁弁
２１ ：アキュムレータ
２２ ：ホットガス電磁弁
２３ ：絞り
２４ ：液バイパス電磁弁
２５ ：吸入圧力センサ
３０ ：冷却水サイクル
３１ ：燃料電池スタック
３２ ：ラジエータ
３３ ：排熱用熱交換器
３４ ：冷却水回路
３４ａ ：第１冷却水回路
３４ｂ ：第２冷却水回路
３４ｃ ：第３冷却水回路
３４ｄ ：温水バイパス回路
３５ ：ラジエータ流量調整機構
３６ ：温水ポンプ
３７ ：遮断弁
３８ ：温水ポンプ
３９ ：ファン
４０ ：冷凍サイクル
４１ ：圧縮機
４２ ：庫内熱交換器
４３ ：庫外熱交換器
４３ａ ：庫外ファン
４４ａ ：庫外冷却膨張弁
４４ｂ ：庫内冷却膨張弁
４５ ：冷媒回路
４５ａ ：第１回路
４５ｂ ：第２回路
４５ｃ ：第３回路
４５ｄ ：第４回路
４５ｅ ：第５回路
４５ｆ ：第６回路
４５ｇ ：第７回路
４５ｈ ：第１並列回路
４５ｉ ：第２並列回路
４６ ：吐出温度センサ
４７ ：吐出圧力センサ
４８ ：切換部
４８ａ ：第１電磁弁
４８ｂ ：第２電磁弁
４８ｃ ：第３電磁弁
４８ｄ ：第４電磁弁
４９ ：レシーバ
５０ａ ：庫外電磁弁
５０ｂ ：庫内電磁弁
５１ ：アキュムレータ
５５ ：吸入圧力センサ
６０ ：庫内一体型熱交換器
６１ ：庫外一体型熱交換器
６２ ：第４冷却水流路
６３ ：第５冷却水流路
６４ ：庫外側流量調整弁
６５ ：庫内側流量調整弁
７１ ：第１分岐冷媒回路
７２ ：第２分岐冷媒回路
７３ ：一体型熱交換器
７４ ：冷却膨張弁
７５ ：流量調整弁
１００ ：一体型熱交換器
１００ａ ：冷却水チューブ
１００ｂ ：冷媒チューブ
１００ｃ ：フィン
１００ｄ ：固定部
２ ：輸送用冷凍機
３ ：輸送用冷凍装置
４ ：輸送用冷凍機
９ ：制御部
１０ ：冷凍サイクル
１１ ：圧縮機
１２ ：庫内熱交換器
１３ ：庫外熱交換器
１３ａ ：庫外ファン
１４ ：冷却膨張弁
１５ ：冷媒回路
１５ａ ：第１冷媒回路
１５ｂ ：第２冷媒回路
１５ｃ ：第３冷媒回路
１５ｄ ：第４冷媒回路
１５ｅ ：ホットガス流路
１５ｆ ：液冷媒流路
１６ ：吐出温度センサ
１７ ：吐出圧力センサ
１８ ：出口電磁弁
１９ ：レシーバ
２０ ：液ライン電磁弁
２１ ：アキュムレータ
２２ ：ホットガス電磁弁
２３ ：絞り
２４ ：液バイパス電磁弁
２５ ：吸入圧力センサ
３０ ：冷却水サイクル
３１ ：燃料電池スタック
３２ ：ラジエータ
３３ ：排熱用熱交換器
３４ ：冷却水回路
３４ａ ：第１冷却水回路
３４ｂ ：第２冷却水回路
３４ｃ ：第３冷却水回路
３４ｄ ：温水バイパス回路
３５ ：ラジエータ流量調整機構
３６ ：温水ポンプ
３７ ：遮断弁
３８ ：温水ポンプ
３９ ：ファン
４０ ：冷凍サイクル
４１ ：圧縮機
４２ ：庫内熱交換器
４３ ：庫外熱交換器
４３ａ ：庫外ファン
４４ａ ：庫外冷却膨張弁
４４ｂ ：庫内冷却膨張弁
４５ ：冷媒回路
４５ａ ：第１回路
４５ｂ ：第２回路
４５ｃ ：第３回路
４５ｄ ：第４回路
４５ｅ ：第５回路
４５ｆ ：第６回路
４５ｇ ：第７回路
４５ｈ ：第１並列回路
４５ｉ ：第２並列回路
４６ ：吐出温度センサ
４７ ：吐出圧力センサ
４８ ：切換部
４８ａ ：第１電磁弁
４８ｂ ：第２電磁弁
４８ｃ ：第３電磁弁
４８ｄ ：第４電磁弁
４９ ：レシーバ
５０ａ ：庫外電磁弁
５０ｂ ：庫内電磁弁
５１ ：アキュムレータ
５５ ：吸入圧力センサ
６０ ：庫内一体型熱交換器
６１ ：庫外一体型熱交換器
６２ ：第４冷却水流路
６３ ：第５冷却水流路
６４ ：庫外側流量調整弁
６５ ：庫内側流量調整弁
７１ ：第１分岐冷媒回路
７２ ：第２分岐冷媒回路
７３ ：一体型熱交換器
７４ ：冷却膨張弁
７５ ：流量調整弁
１００ ：一体型熱交換器
１００ａ ：冷却水チューブ
１００ｂ ：冷媒チューブ
１００ｃ ：フィン
１００ｄ ：固定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
