拖车用冷冻装置的制作方法

专利名称：拖车用冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种拖车用冷冻装置，特别涉及小型化及轻量化措施。
背景技术：
到目前为止，已知有一种设在对冷冻食品等进行路面运输的冷 冻车上且对该冷冻库内进行冷却的冷冻装置。这种冷冻装置是借助 由冷冻车的行驶用发动机的动力所产生的电力来驱动压縮机。 但是，在这种情况下，因为若冷冻车停止行驶，则压縮机也停 止，所以冷冻库内的温度会上升，这是问题。还有结构如下的冷冻 车，具有驾驶室的驾驶车辆(拖车头)和装载有冷冻库的装货车辆 (拖车)能够分开。在该情况下，因为行驶用发动机设在驾驶车辆 中，冷冻装置设在装货车辆中，所以在要更换驾驶车辆等将装货车 辆卸下之际，压縮机还是会停止，这是问题。
于是，还知道有这样的一种冷冻装置，将与行走用发动机不同 的另一冷冻机用发动机设在装货车辆(拖车)上，由该发动机来驱 动压縮机(参考例如专利文献l)。也就是说，在该冷冻装置中，即 使行驶发动机停止，驾驶车辆被分开，冷冻装置也会继续工作。 《专利文献1》日本公开专利公报特开平5 — 38933号公报

发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在上述专利文献1的冷冻装置中，因为压縮机直接联结 在发动机上并被发动器驱动，所以受压縮机的容许转速的制约，必 须将发动机的转速抑制在较低的值上，这也是问题。也就是说，虽 然从效率、可靠性的观点来考虑，给压縮机设定了最大容许转速， 但因为该转速比发动机的额定转速低很多，所以需要使发动机在该容许转速以下工作。正因为发动机不得不在低转速下产生高扭矩， 所以发动机的排气量便变得比所需要的排气量大，而导致发动机大 型化、重量增加，这是问题。 本发明正是为解决上述问题而研究开发出来的，其目的在于
在设在装货车辆(拖车)上，包括与行走用发动机不同的发动机来 驱动压縮机等冷冻机器的冷冻装置中，通过分别独立地控制发动机 及压縮机等来谋求发动机的小型化与轻量化。 用以解决技术问题的技术方案 第一方面的发明是这样的一种拖车用冷冻装置，包括发电机 22、驱动该发电机22的发电用发动机21、将在上述发电机22发 出的交流电力转换为直流电力的交直流转换器23、将该交直流转换 器23的直流电力转换为交流电力的直交流转换器24、 25、 26、具 有分别由该直交流转换器24、 25、 26的交流电力驱动的电动压縮 机31和风扇35、 36的制冷剂回路30、以及对上述发电用发动机 21、电动压縮机31和风扇35、 36各自的转速分别进行控制的控制 机构40。 在上述发明中，因为采用在在发电机22和电动压縮机31之间 设置交直流转换器23和直交流转换器24、 25、 26的做法，所以发 电用发动机21的转速不会与电动压縮机31等的转速连动。这里， 发电用发动机21、电动压縮机31、风扇35、 36在各自不同的转速 下由控制机构40驱动。因此，例如，即使发电用发动机21在达到 最佳效率的较高转速下工作，电动压縮机31和风扇35、 36也分别 在比达到最佳效率的发电用发动机21的转速低的转速下工作。 第二方面的发明是这样的，在所述第一方面的发明中，在电动 压縮机31以最大转速旋转的情况下，上述控制机构40控制上述发 电用发动机21以便该发电用发动机21的转速变得比上述电动压縮 机31的最大转速低。 在上述发明中，在需要最大冷冻能力的情况下，电动压縮机31 在最大转速下工作。在该情况下，发电用发动机21也不需要在与电动压縮机31的转速相等的转速下工作，发电用发动机21在比它
的最大转速低的转速下工作。因此，不需要使发电用发动机21的 排气量与借助电动压縮机31能够发挥的冷冻能力一致。这样一来 便能够使发电用发动机21小型化。 第三方面的发明是这样的，在上述第一或者第二方面的发明中， 在电动压縮机31以最小转速旋转的情况下，上述控制机构40控制 上述发电用发动机21以便该发电用发动机21的转速变得比上述电 动压縮机31的最小转速高。 在上述发明中，在需要最小冷冻能力的情况下，电动压缩机31 在最小转速下工作。在该情况下，发电用发动机21也不需要在与 电动压縮机31的转速相等的转速下工作，发电用发动机21在比它 的最小转速高的转速下工作。因此，不需要发电用发动机21在低 转速下产生高扭矩。这样一来便能够防止发电用发动机21的大型 化。 第四方面的发明是这样的，在上述第一到第三方面任一方面的 发明中，上述控制机构40包括根据上述拖车库内的温度控制直 交流转换器24、 25、 26的输出来控制电动压縮机31与风扇35、 36各自的转速的冷冻机器控制部41，上述控制机构40同时还包括 根据上述直交流转换器24、 25、 26的输出入状态或者交直流转换 器23的输出入状态控制发电用发动机21的转速的发动机控制部 42。 在上述发明中，由冷冻机器控制部41对各个直交流转换器24、 25、 26进行控制，以便电动压縮机31和风扇35、 36分别在达到 最佳效率的转速下工作。另一方面，由发动机控制部42根据各个 直交流转换器24、 25、 26或者交直流转换器23的输出入状态求出 发电机22中所需要的电力。而且，为了发出上述所需要的电力， 由发动机控制部42将发电用发动机21控制在发电用发动机21达 到最佳效率的转速下。换句话说，发电用发动机21与电动压縮机 31的转速无关，被独立地控制。
第五方面的发明是这样的，在上述第四方面的发明中，上述发
动机控制部42构成为通过调节上述发电用发动机21的燃料供给
量来控制该发电用发动机21的转速。
在上述发明中，若增加燃料供给量，则发电用发动机21的转
速上升；若减少燃料供给量，则发电用发动机21的转速下降。
第六方面的发明是这样的，在上述第五方面的发明中， 上
述发电用发动机21具有电子调速器；上述发动机控制部42构成为
控制上述电子调速器来调节发电用发动机21的燃料供给量。
在上述发明中，因为燃料供给量由电子调速器调节，所以发电
用发动机21的转速受到了高精度的控制。
第七方面的发明是这样的，在上述第一到第三方面任一方面的
发明中，上述电动压縮机31的压縮机构构成为旋转式。
在上述发明中，电动压縮机31的压縮机构构成为涡旋式，旋
转式等。在该旋转式压縮机机构的情况下，与往返动作式(例如往
返式)相比，起动扭矩小。因此，起动电动压縮机31所需要的电
力下降，发电用发动机21所需要的动力下降。
第八方面的发明是这样的，在上述第一到第三方面任一方面的
发明中，上述拖车用冷冻装置包括对上述交直流转换器23连接在
发电机22上的状态与上述交直流转换器23连接在商用电源上的状
态进行切换的切换开关27。
在上述发明中，在例如冷冻车长时间停止的情况下，使发电用
发动机21停止，将交直流转换器23连接到陆上的商用电源上。这
样一来，发电用发动机21便进行节能运转。
第九方面的发明是这样的，在上述第四方面的发明中，上述控
制机构40包括发现电动压縮机31的异常的压縮机异常发现部44;
上述冷冻机器控制部41构成为上述压縮机异常发现部44 一发现
异常，上述冷冻机器控制部41就对直交流转换器24进行控制以便
利用规定值来将电动压縮机31的转速固定下来。
在上述发明中，由压縮机异常发现部44发现电动压縮机31的异常状态，例如出现故障以前的状态。 一发现这样的异常状态，便 利用规定值将电动压缩机31的转速固定下来。结果是，因为电动 压縮机31的转速不变，所以由转速的变化带来的负担被减轻。这
样一来，到更换电动压缩机31为止，能够使发电用发动机21的运
转时间稍微加长一点。
第十方面的发明是这样的，在上述第九方面的发明中，上述
压縮机异常发现部44构成为根据电动压縮机31中的马达所产生
的扭矩T来发现该电动压縮机31的异常。
在上述发明中，若事先将正常时在马达产生的扭矩作为数据保
存起来，通过比较该所产生的输出扭矩和实际所产生的输出扭矩T，
异常状态很容易地便被发现。
第十一方面的发明是这样的，在上述第九方面的发明中，
上述压縮机异常发现部44构成为根据电动压縮机31中的马达的
线圈电阻R来发现该电动压縮机31的异常。
—在上述发明中，若事先将正常时的线圈电阻值作为数据保存起
来，通过比较该线圈电阻和实际的线圈电阻R，异常状态很容易地
便被发现。
第十二方面的发明是这样的，在上述第九方面的发明中，
上述压縮机异常发现部44构成为根据电动压縮机31中的马达磁
铁的磁通量平来发现该电动压縮机31的异常。
在上述发明中，若事先将正常时的磁通量作为数据保存起来，
则通过比较该磁通量和实际的磁通量V，异常状态很容易地便被发现。
第十三方面的发明是这样的，在上述第四方面的发明中，上述 控制机构40包括根据发电用发动机21的燃料供给量来发现该发 电用发动机21的异常的发动机异常发现部45; 上述冷冻机器控制部41构成为上述发动机异常发现部45 —发现 异常，上述冷冻机器控制部41就控制电动压縮机31与风扇35、 36中至少一方的转速以便减小发电用发动机21的负荷。
在上述发明中，由发动机异常发现部45发现发电用发动机21 的异常状态，例如出现故障以前的状态。 一发现这样的异常状态， 电动压縮机31便被驱动，且与电动压縮机31、风扇35、 36的运 转效率的最佳性无关，对库内温度进行控制。也就是说，被驱动使 得电动压縮机31等的输入电流下降。这样一来，到更换发电用发 动机21为止，能够使发电用发动机21的运转时间稍微加长一点。 第十四方面的发明是这样的，在上述第四方面的发明中，上述 控制机构40包括发现风扇35、 36的异常的风扇异常发现部46; 上述冷冻机器控制部41构成为上述风扇异常发现部46 —发现异 常，上述冷冻机器控制部41就控制直交流转换器25、 26以便利用 规定值来将风扇35、 36的转速固定下来。 在上述发明中，由风扇异常发现部46发现风扇35、 36的异常 状态，例如出现故障以前的状态。 一发现这样的异常状态，便利用 规定值将风扇35、 36的转速固定下来。结果是，因为风扇35、 36 的转速不变，所以由转速的变化带来的负担被减轻。这样一来，到 更换风扇35、 36为止，能够使风扇35、 36的运转时间稍微加长一 点。
发明的效果 因此，根据本发明，采用了将发电用发动机21、电动压縮机 31以及风扇35、 36分别独立地控制的做法，所以可以不跟着电动 压縮机31、风扇35、 36的转速驱动发电用发动机21。于是，因为 例如可以不让发电用发动机21在低转速高扭矩下旋转，所以便没 有必要将发电用发动机21的排气量白白地增大。结果是，能够谋 求发电用发动机21的小型化与轻量化。 能够在对发电用发动机21而言达到最佳效率的转速下驱动该 发电用发动机21，而与电动压縮机31等无关。结果是，能够谋求 装置的节能化。 根据第七方面的发明，能够使电动压縮机31的起动扭矩下降。 因此，能够使发电机22所需要的电力下降，从而使发电用发动机21所需要的动力下降。结果是，能够进一步谋求发电用发动机21 的小型化与轻量化。 根据第八方面的发明，因为使交直流转换器23不与发电机22 相连接，而与商用电源相连接，所以在例如冷冻车长时间地停止行 驶的情况下，无需驱动发电用发动机21。结果是，能够谋求发电用 发动机21的节能化。
根据第九到第十四方面的发明，能够发现电动压縮机31、风扇 35、 36以及发电用发动机21在出现故障以前的异常状态。而且， 一发现该故障，便减轻电动压缩机31等的负担，所以到更换时期 为止，能够使运转时间稍微加长一点。 附图的简单说明 [图l]

图1是设有实施形态所涉及的冷冻装置的冷冻库的左侧 视图。图2是显示实施形态所涉及的冷冻装置整体的概略系统图。图3是显示冷冻装置的制冷剂回路的管道系统图。 [图4]图4是显示发电用发动机在不同负荷下燃料消费特性的 曲线图。图5是显示发电机的效率特性的曲线图。图6是显示发电用发动机的燃料消费率曲线的曲线图。图7是显示蒸发器用风扇的风量与其喷出温度的关系的表。图8是根据运转扭矩来发现压縮机的异常的流程图。 [图9]图9是根据线圈电阻来发现压縮机的异常的流程图。 [图IO]图IO是根据磁通量来发现压縮机的异常的流程图。 [图ll]图11是根据燃料供给量来发现发电用发动机的异常的
流程图。
符号的说明
10 冷冻装置21发电用发动机
22发电机
23交直流转换器
24~26第一到第三直交流转换器
27切换开关
30制冷剂回路
31电动压缩机
35、 36冷凝器用风扇、蒸发器用风扇
40控制装置(控制机构)
41冷冻机器控制部
42发动机控制部
44压縮机异常发现部
45发动机异常发现部
46风扇异常发现部
具体实施例方式 下面，参考附图对本发明的实施形态进行详细的说明。
如图1所示，该实施形态中的冷冻装置10用在对冷冻食品、
鲜活食品等进行路面运输的冷冻车上。该冷冻车中，具有驾驶室、
行驶用发动机的驾驶车辆(拖车头)以及具有冷冻库C的装货车辆 (拖车)能够自由分开地联结在一起。而且，该实施形态所涉及的
冷冻装置IO设在装货车辆(拖车)的前方，用来对冷冻库C内进
行冷却。 如图2和图3所示，上述冷冻装置IO包括发电用发动机21、 发电机22、交直流转换器23、三个直交流转换器24、 25、 26以 及制冷剂回路30。 上述发电机22连接在发电用发动机21上，利用该发电用发动 机21的动力进行发电。上述发电用发动机21是所设的与驾驶车辆 的行驶用发动机不同的、冷冻装置专用发动机。而且，借助电子调 速器的控制来调节燃料供给量从而来控制该发电用发动机21的转速。
上述交直流转换器23与发电机22电气连接，并将在该发电机 22产生的交流电力转换为直流电力。上述三个直交流转换器24、 25、 26与交直流转换器23电气并联，用以将该交直流转换器23 的直流电力转换为交流电力。 具体而言，第一直交流转换器24构成为将交流电力输出给 后述的制冷剂回路30的电动压縮机31的马达来驱动该电动压縮机 31。第二直交流转换器25构成为将交流电力输出给后述的制冷 剂回路30的冷凝器用风扇35的马达来驱动该冷凝器用风扇35。 第三直交流转换器26构成为将交流电力输出给后述的制冷剂回 路30的蒸发器用风扇36的马达来驱动该蒸发器用风扇36。 也就是说，在该实施形态中，交直流转换器23及直交流转换 器24、 25、 26构成电力转换装置。 上述制冷剂回路30中，电动压縮机31、冷凝器32、电子膨胀 阀33以及蒸发器34依序通过管道连接起来。在上述冷凝器32附 近设有冷凝器用风扇35，在上述蒸发器34附近设有蒸发器用风扇 36。 上述电动压縮机31是涡旋型压縮机。上述冷凝器用风扇35将 库外空气吸入冷凝器32，上述蒸发器用风扇36将库内空气吸入蒸 发器34。上述制冷剂回路30构成为制冷剂循环来进行蒸气压縮 式冷冻循环。也就是说，在上述冷凝器32中冷凝的液体制冷剂经 由电子膨胀阀33被减压后，再在蒸发器34中与库内空气进行热交 换而蒸发，库内空气即被冷却。 上述冷冻装置10中设有用以检测发电用发动机21的转速的转 速检测部28。
在上述发电机22和交直流转换器23之间设有切换开关27。 该切换开关27构成为能够在交直流转换器23与发电机22相连接 的状态和交直流转换器23与商用电源相连接的状态之间进行切换。 例如，在冷冻车长时间停止的情况下，使发电用发动机21停止，利用切换开关27进行切换来使交直流转换器23与商用电源连接起 来。 上述冷冻装置10中包括控制装置40 (控制机构)。该控制装置 40中包括冷冻机器控制部41、发动机控制部42、转速控制部43、 压縮机异常发现部44、发动机异常发现部45以及风扇异常发现部 46。
上述冷冻机器控制部41构成为被输入冷冻库(C)内的温度 (库内温度)，根据该库内温度和目标温度来设定必要的冷冻能力。
而且，上述冷冻机器控制部41还构成为根据必要的冷冻能力分 别独立地控制各个直交流转换器24、 25、 26的输出电力，同时控 制电子膨胀阀33的开度。也就是说，上述冷冻机器控制部41对电 动压縮机31和风扇35、 36分别独立地进行控制，以便电动压縮机 31和风扇35、 36分别在最佳的效率下工作。 补充说明一下，上述冷冻机器控制部41考虑着控制外部温度、 电动压縮机31的喷出管温度、制冷剂的冷凝温度Tc以及蒸发温度 Te来对直交流转换器24、 25、 26、电子膨胀阀33进行控制。 上述冷冻机器控制部41具有通常控制模式、高精度控制模 式以及风扇间断控制模式三种运转控制模式。 在上述通常控制模式下，各个直交流转换器24、 25、 26被控 帝U，以便电动压縮机31和风扇35、 36分别在最佳的效率下工作。 在上述高精度控制模式下，电动压缩机31的转速被固定，被 控制的只有各个风扇35、 36的转速。也就是说，上述第一直交流 转换器24的输出电力不变化，只有第二直交流转换器25与第三直 交流转换器26的输出电力被控制。 在上述风扇间断控制模式下，第二直交流转换器25与第三直 交流转换器26的输出电力被控制，以便风扇35、 36在低转速和高 转速之间重复地工作，与必要的冷冻能力无关。 上述发动机控制部42被输入各个直交流转换器24、 25、 26 的输出电力状态。而且，上述发动机控制部42构成为根据所输入的输出电力来推导出发电用发动机21的燃料消费率与发电机22
的运转效率成为最小值的发动机转速。 上述发动机控制部42具有通常控制模式、低噪音控制模式两 种运转控制模式。 在上述通常控制模式下，是以发电用发动机21的最大容许转 速作为上限被驱动的模式。上述低噪音控制模式是以比最大容许转 速低的规定转速作为上限来驱动发电用发动机21的模式。也就是 说，若在高转速下驱动发电用发动机21，则发电用发动机21的噪 音值提高。因此，降低转速的上限值以后，便成为发电用发动机21 在低转速下旋转，故能够使噪音值下降。 上述转速控制部43被输入了在发动机控制部42推导出的发动 机转速。而且，上述转速控制部43构成为借助电子调速器进行 的控制来调节发电用发动机21的燃料供给量，以便发电用发动机 21在所输入的转速下旋转。 这样一来，在该冷冻装置10中，因为采取了在发电机22和各 个冷冻机器之间连接上作为电力转换装置的交直流转换器23及直 交流转换器24、 25、 26的做法，所以能够分别地控制发电用发动 机21的转速、电动压縮机31等的转速。结果是，能够以最佳的效 率分别驱动发电用发动机21、电动压缩机31。 在上述冷冻机器控制部41以最大转速驱动电动压缩机31的情 况下，发动机控制部42构成为控制发电用发动机21以便上述发 电用发动机21的转速变得比上述电动压縮机31的最大转速低；在 上述冷冻机器控制部41以最小转速驱动电动压縮机31的情况下， 发动机控制部42构成为控制发电用发动机21以便上述发电用发 动机21的转速变得比上述电动压縮机31的最小转速高。 上述压縮机异常发现部44构成为根据第一直交流转换器24 的输出电力，亦即，输出电流与输出电压发现电动压縮机31的异 常状态。具体而言，上述压縮机异常发现部44由电流与电压推测 在电动压縮机31所产生的输出扭矩T，再根据该所产生的输出扭矩T判断电动压縮机31已经出了故障，还是在出现故障以前(即
将出现故障)。 若在上述压缩机异常发现部44中判断出电动压縮机31已出故 障，冷冻机器控制部41便使电动压縮机31停止。补充说明一下， 有时候会让发电用发动机21停止。若在上述压縮机异常发现部44 中判断出电动压縮机31在出现故障以前，冷冻机器控制部41则对 第一直交流转换器24进行控制(以下，称其为压縮机寿命延长运 转)，以便电动压縮机31不停止便利用规定值将其转速固定下来。 补充说明一下，冷冻机器控制部41进行压縮机寿命延长运转，同 时还让操作显示板等显示维修保养要求。 可以是这样的，上述压縮机异常发现部44，由第一直交流转换 器24的输出电流及输出电压推测电动压縮机31的马达的线圈电阻 R，再根据该线圈电阻R判断电动压縮机31已经出了故障，还是 在故障以前(即将出现故障)。补充说明一下，因为马达的线圈电 阻R与马达的温度成正比，所以推测出的是电动压縮机31的过热 状态。 还可以是这样的，上述压縮机异常发现部44由第一直交流转 换器24的输出电流及输出电压推测电动压縮机31的马达磁铁的磁 通量平，再根据该磁通量V判断电动压縮机31已经出了故障，还 是在故障以前(即将出现故障)。 上述发动机异常发现部45构成为根据发电用发动机21的燃 料供给量发现该发电用发动机21的异常状态。也就是说，上述发 动机异常发现部45，从实际的燃料供给量和正常运转时的燃料供给 量之间的关系来判断发电用发动机21已经出了故障，还是在故障 以前(即将出现故障)。 若在上述发动机异常发现部45中判断出发电用发动机21已出 故障，则冷冻机器控制部41使电动压縮机31与风扇35、 36停止， 发动机控制部42使发电用发动机21停止。若在上述发动机异常发 现部45中判断出发电用发动机21在出现故障以前，冷冻机器控制部41则控制电动压縮机31与风扇35、36中的至少一方的转速(以 下，称其为发动机寿命延长运转)，以便发电用发动机21不停止该 发电用发动机21的负荷即被减少。补充说明一下，冷冻机器控制 部41进行发动机寿命延长运转，同时还让操作显示板等显示维修 保养要求。 上述风扇异常发现部46构成为若是冷凝器风扇35，则根据 第二直交流转换器25的输出电力，若是蒸发器风扇36，则根据第 三直交流转换器26的输出电力，亦即，根据输出电流与输出电压 发现风扇35、 36的异常状态。具体而言，上述风扇异常发现部46 由电流与电压推测风扇35、 36所产生的输出扭矩T，再根据该所 产生的输出扭矩T判断风扇35、 36已经出了故障，还是在故障以 前(即将出现故障)。 若在上述风扇异常发现部46中判断出风扇35、 36己出故障， 冷冻机器控制部41便使风扇35、 36停止。补充说明一下，有时候 会让发电用发动机21停止。若在上述风扇异常发现部46中判断出 风扇35、 36在出现故障之前，冷冻机器控制部41则对各个直交流 转换器25、 26进行控制(以下，称其为压縮机寿命延长运转)，以 便风扇35、 36不停止，便利用规定值将其转速固定下来。补充说 明一下，冷冻机器控制部41进行风扇寿命延长运转，同时还让操 作显示板等显示维修保养要求。 —运转动作—
接下来，对该实施形态中的冷冻装置10的运转动作进行说明。
首先，发电用发动机21 —被驱动，发电机22便靠该动力发电。 己发出的交流电力在交直流转换器23中被转换为直流电力，并被 输出给各个直交流转换器24、 25、 26。在各个直交流转换器24、 25、 26中，直流电力被再次转换为交流电力，并被输出给电动压縮 机31和风扇35、 36。这样一来，电动压縮机31和各个风扇35、 36被驱动，而在制冷剂回路30中进行蒸气压縮式冷冻循环。
在上述运转状态下，由冷冻机器控制部41对各个直交流转换器24、 25、 26分别进行独立的控制，电动压缩机31及各个风扇 35、 36受到控制。另一方面，由上述发动机控制部42对发电用发 动机21的转速进行控制，与电动压縮机31及风扇35、 36的转速 无关。 具体而言，各个直交流转换器24、 25、 26被控制，使得电动 压縮机31及各个风扇35、 36在与由冷冻机器控制部41推导出的 必要的冷冻能力相符的转速下工作。而且，在负荷率相等的情况下， 各个风扇35、 36受到的是使转速尽量下降的控制。由图7可知， 在负荷率相等的情况下，就是使风扇35、 36的转速下降，风量减 少，蒸发器34中的热交换量亦即供向库内的冷冻能力也不变化。 也就是说，因为使转速下降后，必要的电流便减少，这就能够节能 了。此时，虽然喷出温度下降，但对库内温度却几乎不产生影响。 在上述发动机控制部42中，从各个直交流转换器24、 25、 26 的输出电力状态计算出它们的负荷率，再从图4导出在该负荷状态 下燃料消费率成为最低的发动机转速。 例如，在额定输出状态(1 700rpm、 10kW)下进行冷冻控制 的状态下，当库内温度的目标温度被大大地降低时，则进行以下的 动作。因为库内温度与目标温度有一个很大的差值，所以冷冻机器 控制部41为了产生最大的冷却能力便向各个直交流转换器发出命 令。结果是，功耗变大，交直流转换器为了提供满足于此的电力而 从发电机22获取电力。结果是，因为发电用发动机21的负荷扭矩 增大，发动机在这样的燃料喷射量下转速会下降下去，所以发动机 转速控制部43为了保持被命令的发动机转速而使燃料喷射量增加。 例如，在该负荷是14W，相当于负荷率140%的情况下，由图 4能够知道1 700rpm和140%的负荷线的相交点的燃料消费率(约 1.08)。这里，重点来看一下负荷率140%这条线，因为该燃料消费 率成为最低的地方是在约2 100rpm以上约1.05,所以作为对转速 控制部43的发动机转速的指令发出的是2 100rpm。结果是，能够 期待的燃料消费率提高就是0.03。在140%的负荷率下，2 100rpm以上燃料消费率基本上相同，但因为若高速运转，则有发动机的声 音变大的可能，所以若是相同的燃料消费率，则发动机转速选择得 低一些为好。 在库内的冷却进行得非常充分，只存在来自外部的经由壁面等
的热量负荷的情况下，电动压縮机31及风扇35、 36所需要的电力 会下降。在该情况下，与以上所述一样，负荷率低时的燃料消费率 也是发动机转速低一些为好，通过将发动机转速设定得低一些，便 能够谋求燃料消费率下降。不过，因为发动机转速有一个下限值， 所以发动机进行的是在该范围内的运转。这样一来，便能够在最节 能的状态下驱动发电用发动机21。
在上述发动机控制部42中，从各个直交流转换器24、 25、 26 的输出电力状态计算出其负荷率，再根据图5计算出该负荷状态下 发电机22的效率成为最高的转速。图5示出了相对发电机22的转 速与负荷的发电机效率。这样一来便知道转速越高，发电机22 的效率越好。 若仅看发动机，从效率来看，在发动机负荷率很轻的情况下， 好的做法是尽量地使发动机转速下降，但如上所述，发电机的效率 特性有一转速越低越不好的倾向。因为发电机和发动机直接连接， 或者是通过皮带、齿轮等连接，所以发电机与发动机的转速成正比 例关系。这样一来，人人都会明白在考虑了值越小越好的燃料消 费率与值越大越好的发电机效率这两个因素的情况下，为了在某一 负荷率下从发动机 发电机输出的效率最佳，求出
综合效率系数=发电机效率+燃料消费率 成为最大的转速即可。将该综合效率系数成为极大的转速作为命令 发给转速控制部43，作为发电系统则能够进行燃料消费率最好的运 转。 在上述发动机控制部42中也能够进行以下控制。负荷率决定 以后，计算出在该负荷率下最节能的发动机转速，并将该转速作为 命令发出，但在该情况下，作为朝着负荷增加的方向变化时的发电用发动机21的动作，是因为是在转速指令已固定的状态下负荷上 升，转速命令已固定，所以为了保持着该转速不变地提高输出，则 燃料消费率上升。之后，为移向刚才的最节能的转速，需要沿着图
6中的A那样的路线走下去。 但是，能够获得为了使来自冷冻机器控制部41的冷冻能力提 高(结果是发动机的负荷率上升)而进行的动作来作为信息，还能 够得到该负荷率所具有的斜率。利用该信息，在发电用发动机21 的负荷变化以前进行预测到发动机转速会上升的控制，便能够沿着 图6中的B路径走下去，到达最终的点。结果是，因为不用沿着燃 料消费率不好的路径走下去，所以就能够使燃料消费率提高。 接下来，参考图8，对上述压縮机异常发现部44根据所产生的 输出扭矩T判断异常状态的流程进行说明。
若上述冷冻装置IO开始运转(步骤Sll)，则进入步骤S12。 第一直交流转换器24的输出电流及输出电压被输入压縮机异常发 现部44。在步骤S13，由压縮机异常发现部44根据输出电流及输 出电压用下式(1)计算出在电动压縮机31产生的输出扭矩T，然 后进入步骤S14。
输出扭矩T二Px (Ld — Lq) x id]x iq."式(1)
这里，P、 V0、 Ld以及Lp表示马达常数，是设计值或者是生产 时的测量值。id和iq是对输出电流进行dp转换后得到的，分别表 示d轴电流和q轴电流。 在步骤S14，判断所产生的输出扭矩T是否大于规定值2，若 所产生的输出扭矩T大于规定值2，则做出电动压縮机31已经出 现故障的判断，并进入步骤S15，发电用发动机21及电动压縮机 31停止。若所产生的输出扭矩T小于等于规定值2，则做出电动压 縮机31尚未出现故障的判断，并进入步骤S16。在步骤S16，判 断所产生的输出扭矩T是否大于规定值1，若所产生的输出扭矩T 大于规定值l，则做出电动压縮机31在出现故障以前的判断，并进 入步骤S17，进行压縮机寿命延长运转，同时还让操作显示板等显示维修保养要求。若所产生的输出扭矩T小于等于规定值1，则做
出电动压縮机31完全正常的判断，并返回步骤Sll。补充说明一
下，上述规定值1被设定为大于通常运转时的正常值且小于规定值
2的值。这些规定值是事先由与库内外的温度的关系决定的值。
参考图9对上述压縮机异常发现部44根据线圈电阻R判断异
常状态的流程进行说明。
若上述冷冻装置10开始运转(步骤S21)，则进入步骤S22。 第一直交流转换器24的输出电流及输出电压被输入压縮机异常发 现部44。在步骤S23，由压縮机异常发现部44根据输出电流及输 出电压用下式(1)求出电动压縮机31的马达的线圈电阻R(R二输 出电压/输出电流)，然后进入步骤S24。在步骤S24中，根据线 圈电阻R和下式(2)算出线圈温度t，然后进入步骤S25。
线圈温度t = [ (R — R0) / (axR0)]+t0 '"式(2) 这里，R0表示线圈温度t0时的线圈电阻，a是常数。
在步骤S25，判断线圈温度t是否大于规定值2，若线圈温度t 大于规定值2，则做出电动压縮机31已经出现故障的判断，并进入 步骤S26，发电用发动机21及电动压縮机31停止。若线圈温度t 小于等于规定值2，则做出电动压縮机31尚未出现故障的判断，并 进入步骤S27。在步骤S27，判断线圈温度t是否大于规定值1， 若线圈温度t大于规定值1，则做出电动压縮机31在出现故障以前 的判断，并进入步骤S28，进行压縮机寿命延长运转，同时还让操 作显示板等显示维修保养要求。若线圈温度t小于等于规定值1， 则做出电动压縮机31完全正常的判断，并返回步骤S21。补充说 明一下，上述规定值l被设定为大于通常运转时的正常值且小于规 定值2的值。这些规定值是事先由与电动压縮机31的喷出管温度 的关系决定的值。
参考图10对上述压縮机异常发现部44根据磁通量V判断异
常状态的流程进行说明。
若上述冷冻装置10开始运转(步骤S31)，则进入步骤S32。从步骤S32到步骤S34的控制内容与从上述图9中的步骤S22到 步骤S24的一样。换句话说，根据第一直交流转换器24的输出电 流及输出电压算出电动压縮机31的马达的线圈电阻R，再根据该 线圈电阻R算出线圈温度t。就这样，算出线圈温度t后，进入步 骤S35，再根据线圈温度t和下式(3)算出电动压縮机31的马达 磁铁的磁通量V，然后进入步骤S35。
磁通量V二V0+Axt '"式(3) 这里，表示设计时的磁通量的值，A表示由磁铁特性求出的温 度系数，t表示线圈温度。 在步骤S35，判断磁通量V是否小于规定值2，若磁通量V 小于规定值2，则做出电动压縮机31己经出现故障的判断，并进入 步骤S36，发电用发动机21及电动压縮机31停止。若磁通量T 大于规定值2，则做出电动压縮机31尚未出现故障的判断，并进入 步骤S37。在步骤S37，判断磁通量V是否小于规定值1，若磁通 量平小于规定值1，则做出电动压縮机31在出现故障以前的判断， 并进入步骤S38，进行压缩机寿命延长运转，同时还让操作显示板 等显示维修保养要求。若磁通量V大于规定值1，则做出电动压縮 机31完全正常的判断，并返回步骤S31。补充说明一下，上述规 定值1被设定为小于通常运转时的正常值且大于规定值2的值。这 些规定值是事先由与电动压縮机31的喷出管温度的关系决定的值。
参考图11对上述发动机异常发现部45根据燃料消费量(燃料 供给量)判断异常状态的流程进行说明。
若上述冷冻装置IO开始运转(步骤S41)，则进入步骤S42。 发电机22的输出电压被输入发动机异常发现部45。这里，可以输 入交直流转换器23的输入电流与输入电压。在步骤S43，由转速 控制部43的电子调速器将燃料消费量输入给发动机异常发现部 45。
在步骤S44，由发动机异常发现部45判断燃料消费量是否大 于规定值2，若燃料消费量大于规定值2，则做出发电用发动机21已经出现故障的判断，并进入步骤S45，发电用发动机21及电动 压縮机31停止。若燃料消费量小于等于规定值2，则做出发电用发 动机21尚未出现故障的判断，并进入步骤S46。在步骤S46，判 断燃料消费量是否大于规定值1，若燃料消费量大于规定值1，则 做出发电用发动机21在出现故障以前的判断，并进入步骤S47， 进行压縮机寿命延长运转，同时还让操作显示板等显示维修保养要 求。若燃料消费量小于等于规定值1，则做出发电用发动机21完全 正常的判断，并返回步骤S41。补充说明一下，上述规定值l被设 定为大于通常运转时的正常值且小于规定值2的值。这些规定值是 事先由与在步骤S42输入的发电机22的输出电压的关系决定的值。 在上述风扇异常发现部46利用与压縮机异常发现部44同样的 异常发现方法判断风扇35、 36的异常。例如，判断风扇35、 36 的马达所产生的输出扭矩T是否大于规定值2，若所产生的输出扭 矩T大于规定值2，则做出风扇35、 36己经出现故障的判断，发 电用发动机21及风扇35、 36停止。若所产生的输出扭矩T小于等 于规定值2，则做出风扇35、 36尚未出现故障的判断，接着，判 断所产生的输出扭矩T是否大于规定值1，若所产生的输出扭矩T 大于规定值1，则做出是风扇35、 36出现故障以前的判断，进行 风扇寿命延长运转，同时还让操作显示板等显示维修保养要求。若 所产生的输出扭矩T小于等于规定值1，则做出风扇35、 36完全 正常的判断，并结束控制。
下面，对上述通常控制模式以外的控制模式进行说明。 若选择低噪音控制模式，则即使是上述的发电用发动机21的 燃料消费率变坏的点，发动机控制部42也在比最大容许转速低的 规定转速以下驱动发电用发动机21。这样一来，便能够优先于节能 运转，利用低噪音的运转模式来驱动发电用发动机21。
若选择高精度控制模式，在库内温度达到目标温度的情况下， 冷冻机器控制部41将电动压縮机31的转速固定下来，根据热负荷 的变动仅控制风扇35、 36的转速。这样一来。与仅在电动压縮机31进行温度控制的情况相比，能够进行高响应且高精度的温度控 帝lj。换句话说，库内温度达到目标温度以后，只要对应于经由冷冻 库(C)外壁等传来的热负荷即可。这里，因为各个部分的热时间常数不同，能力跟着变化的响应性就低，所以若控制电动压縮机31的转速，要使转速急剧地变化，便会产生所谓的转速上下波动现象(hatching)。相对于此，在控制风扇35、 36的情况下，因为不存 在特别的热时间常数，所以转速调节了多少，能力就会变化多少。 若选择风扇间断控制模式，冷冻机器控制部41所进行的控制， 则是以规定的低转速和高转速交替驱动风扇35、 36。具体而言，使 风扇35、 36的风量在最低风量、能够送到拖车的最里头的大风量 之间重复。这样一来，便能够在冷冻库(C)内产生紊流，使库内 的温度分布均匀。 —实施形态的效果一
如上所述，根据该实施形态，因为采用了将上述发电机22与 发电用发动机21、风扇35、 36分别独立地控制的做法，所以可以 不跟着电动压縮机31、风扇35、 36的转速驱动发电用发动机21。 于是，因为例如可以不让发电用发动机21在低转速高扭矩下旋转， 所以便没有必要将发电用发动机21的排气量白白地增大。结果是， 能够谋求发电用发动机21的小型化与轻量化。 能够在对发电用发动机21而言达到最佳效率的转速下驱动该 发电用发动机21，而与电动压缩机31等无关。结果是，能够谋求 装置的节能化。 因为使交直流转换器23不与发电机22相连接，而与商用电源 相连接，所以在例如冷冻车长时间地停止行驶的情况下，无需驱动 发电用发动机21。结果是，能够谋求发电用发动机21的节能化。
能够发现电动压縮机31、发电用发动机21出现故障以前的异 常状态。 一发现该异常状态，则使电动压縮机31等的负担减轻， 所以到需要更换的时间为止能够使其尽量长时间地运转。 (其它实施形态)例如作为上述电动压縮机31使用的是涡旋型压縮机，不仅如 此，还可以使用往复移动式(即所谓的往复式)压縮机来做上述电 动压縮机。
补充说明一下，上述各个实施例及变形例是本质上最理想的事 例，本发明并不意味着要限制其应用物或者它的用途范围。 工业实用性 综上所述，本发明作为设在拖车(装货车辆)上的冷冻装置很 有用。
权利要求
1.一种拖车用冷冻装置，其特征在于，包括发电机(22)、驱动该发电机(22)的发电用发动机(21)、将在上述发电机(22)发出的交流电力转换为直流电力的交直流转换器(23)、将该交直流转换器(23)的直流电力转换为交流电力的直交流转换器(24、25、26)、具有分别由该直交流转换器(24、25、26)的交流电力驱动的电动压缩机(31)和风扇(35、36)的制冷剂回路(30)、以及对上述发电用发动机(21)、电动压缩机(31)和风扇(35、36)各自的转速分别进行控制的控制机构(40)。
2. 根据权利要求l所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 在电动压縮机(31)以最大转速旋转的情况下，上述控制机构(40)控制上述发电用发动机(21)以便该发电用发动机(21)的转速变得比上 述电动压縮机(31)的最大转速低。
3. 根据权利要求l所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 在电动压縮机(31)以最小转速旋转的情况下，上述控制机构(40)控制上述发电用发动机(21)以便该发电用发动机(21)的转速变得比上 述电动压縮机(31)的最小转速高。
4. 根据权利要求l所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述控制机构(40)包括根据上述拖车库内的温度控制直交流转换器(24、 25、 26)的输出来控制电动压縮机(31)和风扇(35、 36)各自 的转速的冷冻机器控制部(41)，上述控制机构(40)同时还包括根据上 述直交流转换器(24、 25、 26)的输出入状态或者交直流转换器(23)的 输出入状态控制发电用发动机(21)的转速的发动机控制部(42)。
5. 根据权利要求4所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述发动机控制部(42)构成为通过调节上述发电用发动机(21)的燃料供给量来控制该发电用发动机(21)的转速。
6. 根据权利要求5所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述发电用发动机(21)具有电子调速器；上述发动机控制部(42)构成为控制上述电子调速器来调节发电用发动机(21)的燃料供给量。
7. 根据权利要求l所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述电动压縮机(31)的压縮机构构成为旋转式。
8. 根据权利要求l所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述拖车用冷冻装置包括对上述交直流转换器(23)连接在发电机(22)上的状态与上述交直流转换器(23)连接在商用电源上的状态进行切换的 切换开关(27)。
9. 根据权利要求4所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述控制机构(40)包括发现电动压縮机(31)的异常的压縮机异常发现部(44);上述冷冻机器控制部(41)构成为上述压縮机异常发现部(44) 一 发现异常，上述冷冻机器控制部(41)就对直交流转换器(24)进行控制 以便利用规定值来将电动压縮机(31)的转速固定下来。
10. 根据权利要求9所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述压縮机异常发现部(44)构成为根据电动压縮机(31)中的马达所产生的扭矩T来发现该电动压縮机(31)的异常。
11. 根据权利要求9所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述压縮机异常发现部(44)构成为根据电动压缩机(31)中的马达的线圈电阻R来发现该电动压縮机(31)的异常。
12. 根据权利要求9所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述压縮机异常发现部(44)构成为根据电动压縮机(31)中的马达磁铁的磁通量V来发现该电动压縮机(31)的异常。
13. 根据权利要求4所述的拖车用冷冻装置，其特征在于， 上述控制机构(40)包括根据发电用发动机(21)的燃料供给量来发现该发电用发动机(21)的异常的发动机异常发现部(45);上述冷冻机器控制部(41)构成为上述发动机异常发现部(45) — 发现异常，上述冷冻机器控制部(41)就控制电动压縮机(31)和风扇(35、 36)中至少一方的转速以便减小发电用发动机(21)的负荷。
14. 根据权利要求4所述的拖车用冷冻装置，其特征在于，权利要求书第3/3页上述控制机构(40)包括发现风扇(35、 36)的异常的风扇异常发现部(46);上述冷冻机器控制部(41)构成为上述风扇异常发现部(46) —发 现异常，上述冷冻机器控制部(41)就控制直交流转换器(25、 26)以便 利用规定值来将风扇(35、 36)的转速固定下来。
全文摘要
本发明公开了一种拖车用冷冻装置。该拖车用冷冻装置包括发电机(22)、驱动该发电机(22)的发电用发动机(21)、将在上述发电机(22)发出的交流电力转换为直流电力的交直流转换器(23)、将该交直流转换器(23)的直流电力转换为交流电力的直交流转换器(24、25、26)、具有分别由该直交流转换器(24、25、26)的交流电力驱动的电动压缩机(31)和风扇(35、36)的制冷剂回路(30)、以及对上述发电用发动机(21)、电动压缩机(31)和风扇(35、36)的转速分别进行控制的控制机构(40)。
文档编号B25D11/00GK101292126SQ20068003910
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月16日 优先权日2005年10月21日
发明者仲田哲雄, 工藤启介, 松野澄和, 水谷泰敏, 沢田祐造, 药师寺史朗, 西浜幸夫 申请人:大金工业株式会社