专利名称：冷冻车的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用变频装置将由发动机驱动的发电机的输出变换成变频交流电、可变速驱动形成冷冻循环的压缩机的冷冻车。
背景技术：
在以往的这类冷冻车中，采用皮带轮和皮带来连接发动机的输出轴和压缩机的驱动轴，根据发动机的旋转来驱动压缩机。驱动轴外突的压缩机称为开放式压缩机，这种压缩机存在的缺点是即使采用油封等来密封驱动轴，但冷冻循环中的冷媒虽是极少量，仍会慢慢地漏泄到空气里。为了解决这个问题，如在日本专利特开2001-56170号公报中，已披露了通过皮带轮和皮带使发动机的输出轴与发电机的旋转轴连接，由变频装置将发动机的输出变换成交流电，可变速驱动密闭型压缩机的冷冻车。
用于这种冷冻车的发电机是交流电发电机。众所周知，由于发动机的转速随汽车的运转状态而变化，所以设置了调整励磁线圈的电流的自动电压调节器，由此，较为恒定地控制发电机的输出电压。发电机的输出由整流器变换成直流电，再通过变换装置变换成变频交流电，然后再供给压缩机驱动电机。
另一方面，冷冻车中的冷冻负载和冷藏负载取决于与库内温度的差异。因此，在上述冷冻车中，要根据设定温度与库内温度的差异进行使压缩机转速变化的变速驱动。一般来说，冷冻负载和冷藏负载在大气温度高的盛夏为较大，在大气温度低的冬季为较小。因此，大气温度变得越高，就越需要提高压缩机的转速。由于压缩机的消耗功率大致与转速成正比，所在在大气温度高时，就得增大流到励磁线圈的电流以提高发电机的输出。
如上所述，随着负载的增大而提高发电功率时，发电机的发热量也增加，结果是发电机的温度上升。另外，发电机的输出功率需要增大是在大气温度高的时期，所以发电机向大气的散热量减小，利用大气冷却的效果也小。其结果，发电机的温度极端上升，存在着易发生线圈断线等异常情况或故障。
发明内容
本发明用于解决上述技术问题，其所要解决的技术问题是提供可抑制起因于发电机输出功率增大的异常温升以及预防断线等异常情况或故障发生的冷冻车。
本发明的第1发明的冷冻车，含有由发动机驱动的发电机和将该发电机的输出变换成变频交流电的变频装置，通过该变频装置的输出可变速冷冻循环的压缩机，包括检测所述发电机温度的温度检测装置，和由所述温度检测装置检测的温度超过设定值时，将所述变频装置的输出频率限制在低值的频率控制装置。
本发明的第2发明的冷冻车，是在第1发明冷冻车中，所述频率控制装置在由所述温度检测装置检测的温度超过设定值时，将所述变频装置的输出频率保持在规定值。
本发明的第3发明的冷冻车，是在第1发明的冷冻车中，所述频率控制装置在由所述温度检测装置检测的温度超过设定值时，每经过规定时间使所述变频装置的输出频率仅降低规定的频率。
本发明的第4发明的冷冻车，是在第1至第3任一项发明的冷冻车中，所述频率控制装置在由所述温度检测装置检测的温度超过比所述设定值高的第2设定值时，使所述变频装置的输出频率为零，以便使所述压缩机停转。
图1表示本发明的冷冻车的一实施形态的慨略结构图。
图2表示在图1所示的实施形态中控制冷冻循环的控制装置的整体结构系统的方块图。
图3表示用来说明图2所示的输出频率决定装置的概略动作的说明图。
图4表示微型计算机等含有图3说明的功能时的处理顺序的流程图。
图5表示用来说明图2所示的频率决定装置的其它概略动作的说明图。
图6表示微型计算机等含有图5说明的功能时的处理顺序的流程图。
符号说明1.车头2.车箱
3.发动机4.发电机5.冷冻冷藏室12整流器14变频装置15压缩机驱动电机16压缩机17冷凝器19蒸发器21库内温度传感器22温度设定器23目标频率决定装置24发电机温度传感器25温度区域检测装置26输出频率决定装置具体实施形态下面将根据图示的理想实施形态来详细说明本发明。图1表示与本发明有关的一实施形态的概略结构图。该冷冻车在车头1上连接着车箱2。在车头1的驾驶席(图中省略)的外底部装着发动机3的和发电机4，该发动机3的输出轴上连接着发电机的旋转轴。并且，在驾驶席的前面设置了至少可进行温度设定的操作部5。此外还装有用于检测发电机4温度的发电机温度传感器24。在车箱2的前面部位为冷冻室和冷藏室邻接的冷冻、冷藏室6，后部为一般的车室7。
此外，在车箱2的外侧底部装有放置自动电压调节器、整流器、变频装置以及控制电路等的电源箱8，其前部装有压缩机16。另外，在车箱2的外侧前上方装有构成冷冻循环系统的冷凝器17，在冷冻、冷藏室6的顶部装有蒸发器19。此外还设置了用于检测冷冻、冷藏室6温度的库内温度传感器21。
图2表示在图1所示的实施形态中控制冷冻循环的控制装置的整体结构系统的方块图。图中，各部分的编号与图1相同。在该系统图中，当对键开关9进行ON操作时，发动机3就启动。该发动机3与上述的发电机4连接。为了将发电机4的输出电压控制在恒定状态，设置了控制其励磁电流的自动电压调节器10。在发电机4的输出端通过开关11连接着整流器12，从该整流器12输出的脉冲电流由滤波电容器13给以滤波，施加到变频装置14的直流输出端。
变频装置14如通过IGBT等开关元件进行桥接，按规定顺序对其进行ON/OFF控制，从输出端输出三相交流电压，施加到驱动密闭型压缩机16的压缩机驱动电机15上。该压缩机16与冷凝器17、膨胀阀18以及蒸发器19共同构成大家熟知的冷冻循环系统。通过该循环系统使图1所示的冷冻、冷藏室6致冷。
另一方面，库内温度传感器21和设置在操作部5，设定冷冻、冷藏室6温度的温度设定器22与目标频率决定装置23连接。目标频率决定装置23根据由库内温度传感器21检测的温度与温度设定器22的设定温度之间的差值来运算供给压缩机驱动电机15的电力的频率。发电机温度传感器24对发电机4的温度进行检测，与温度区域检测装置25连接。该温度区域检测装置25检测发电机的温度是否在规定的温度范围内，至少输出在规定的温度范围内、或低于温度范围、或高于温度范围三种信号。输出频率决定装置26根据温度区域检测装置25的输出信号来修正从目标频率决定装置23输出的目标频率，作为变频装置的输出频率施加到变频装置控制电路27上。该变频装置控制电路27根据变频装置输出频率产生用于生成三相脉宽调制(PWM)电压的ON/OFF信号，以控制构成变频装置14的开关元件。
此外，温度区域检测装置25和输出频率决定装置26与本发明的频率控制装置相对应。
关于图2所示的自动电压节整器10、变频装置14、变频装置控制电路的结构和动作以及冷冻循环系统的工作因众所熟知而不再说明。下面就起因于发电机输出增大的异常温升的抑制加以说明。首先，对键开关9进行ON操作，随着发动机3的启动，发电机4开始发电，同时通过自动电压调节器10进行发电压控制。为此，当对开关11进行ON操作时，由整流器12将从发电机4输出的交流电进行整流，通过滤波电容器13进行滤波后施加到变频装置14上。
另一方面，将由库内温度传感器21检测的库内温度Ta和温度设定器2的设定值Ts加到目标频率决定装置23上。目标频率决定装置23根据其温差Ta-Ts，决定预先规定的频率范围A～C之间相对应的目标频率Fs并输出。温度区域检测装置25将检测由发电机温度传感器24检测的发电机温度Tg是处于预先规定的温度范围T1、T2、T3(T1＞T2＞T3)中的哪个范围中，将检测结果加到输出频率决定装置6上。输出频率决定装置26根据温度区域检测装置25的检测结果将由目标频率决定装置23决定的目标频率Fs直接输出，或加以修正后输出，或输出停止指令(OHz)。
图3表示用来说明输出频率决定装置26的概略动作的说明图。其中，设定着T1(140℃)、T2(120℃)、T3(110℃)三个温度，在发电机温度Tg从低于T2状态变为上升倾向时，将低于T2的范围作为直接输出由目标频率决定装置23决定的目标频率Fs的“无限制”范围，作为将T2-T1的范围保持在恒定频率如40Hz的“频率限制”范围，作为超过T1时“停止”的范围。在发电机温度Tg一旦超过T2后，将T3-T1的范围作为“频率限制”范围，将低于T3的范围作为“无限制”范围。这样，使“频率限制”范围的下限值在温度上升时及其以后有所不同的理由是为防止波动而使频率具有滞后特性的缘故。
从上述说明可知，在发电机启动后其温度Tg超过设定值T2时，变频装置14的输出频率被限制在一定值。其后，当温度Tg超过T1时就停止。如下降至T3以下时目标频率Fs进行运转。“频率限制”范围的限制值40Hz若保持在该值，则要发挥所需的冷冻能力，并且为不超过T1(140℃)而选定发电机4的温度。
关于图2所示的目标频率决定装置23、温度区域检测装置25、输出频率决定装置26等，可使单纯的微型计算机等数字信号处理器具备这些功能。图4为表示这种场合的具体处理顺序的流程图。图中，步骤101中将根据库内温度ta与设定温度Ts之差来决定变频装置14可输出的目标频率Gs。接着，在步骤102中判定发动机3是否处于运转中。若在运转中，则由频率103进行开关的ON操作，与此同时，自动电压调节器10开始电压控制动作。在下一步骤104中，判定发电机4有无输出。在有输出的条件下，由步骤105读取由发电机温度传感器24检测的温度Tg，然后再由步骤105来判定发电机温度Tg是否超过设定值T1。在步骤102判定为发动机3未运转，或步骤106判定为发电机温度Tg超过了设定值T1时，由步骤115给以停止。即将变频装置的输出频率变为零。由步骤104判定为发电机无输出时，由步骤101～104重复进行处理。
其后，若发电机温度Tg被判定为低于设定值T1时，由步骤107判定发电机温度Tg是否超过了设定值T3。超过时，由步骤108判定是否有表示处于“频率限制”范围的标志(flag)。若有标志，则由步骤109判定发电机温度Tg是否超过了设定值T2。超过时，由步骤110设置表示在“频率限制”范围的标志。
并且，在由步骤108判定为有标志时，以及由步骤110设置标志时，由步骤111判定现目标频率Fs是否低于限制频率f1(40Hz)，若目标频率Fs不低于限制频率f1，则由步骤113将变频装置输出频率f定为限制频率f1，然后由步骤114根据变频装置输出频率f来控制变频装置14。
采用图4所示的处理顺序，是可以对用图3说明的发电机的温升抑制进行控制的。
此外，用图3和图4说明的控制，在发电机温度Tg低于设定值T1，且超过T2或T3的范围时，将变频装置14的输出频率保持在一定值。但另一种情况下，如图5所示，每经过一定时间如3分钟，若使变频装置输出频率f降低5Hz，则可始终在接近低温度设定值T3的区域内进行运转，因此能可靠地防止超过温度设定值T1这种事态的发生。
图6为用于实现用图5说明的控制的微型计算机等数字信号处理器中具体处理顺序的流程图。图中，步骤201～207的处理与图4所示的步骤101～107完全相同，所以不再赘述。在继步骤207处理之后的步骤208中，判定对在频率低范围中的时间进行记时的定时器是否在工作中。若判断为定时器未在工作中，则由步骤209判定发电机温度Tg是否超过了设定值T2。超过时，由步骤212使定时器T启动。其后，在步骤213中，使变频装置输出频率f降低规定值Δf如5Hz，然后再由步骤214按降低了的变频装置输出频率f来运转变频装置14。
另一方面，当由步骤208判定为定时器T在运转中时，由步骤210来判定定时器的计时时间是否超过了设定值Ts。在超过的瞬间，由步骤21使定时器T复位以转移到步骤212为定时器启动处理。如果由步骤210判定为定时器的计时时间未达到设定时间Ts，则由步骤215判定变频装置的输出频率f是否在目标频率Fs以上。在目标频率Fs以上时，进入步骤217的处理。反之，变频装置输出频率f低于目标频率Fs时，就执行步骤214的处理。
接着，在由步骤209判定为发电机温度Tg未超过设定值T2时，由步骤216判定变频装置输出频率f是否在目标频率Fs以上。如在目标频率Fs以上时，由步骤217运转变频装置使变频装置输出频率f变为目标频率fs，由步骤218对定时器T进行复位并进入步骤214的处理。此外，在由步骤216判定为变频装置的输出频率f低于目标频率Fs时，由步骤219将变频装置输出频率f增加规定值Δf如5Hz，并转移到步骤214的处理。通过步骤219的处理，可以提高发电机启动后的冷冻能力，以迅速达到所需温度。况且，当由步骤202判定为发动机3未在运转，或由步骤206判定为发电机温度Tg超过了设定值T1时，则由步骤220使变频装置输出频率变为OHz，以使变频装置停止工作。
使用图6所示的处理顺序，如图5说明的那样，由于可在接近低温度设定值T3的区域内继续运转，所以能可靠地防止超过温度设定值T1这种事态的发生。
这样，如图3和图4说明的那样，在发电机4的规定温度范围内，即使将变频装置运转频率f保持在一定值，或其以下，或者象图5和图6说明的那样，在发电机4的规定的温度范围内，随着时间经过逐次降低变频装置运转频率，也能够抑制起因于发电机输出增大的温度的异常上升。
从上述说明清楚地看出，采用本发明，则能提供一种冷冻车，这种冷冻车能抑制起因于发电机输出增大的温度的异常上升，预防断线等异常情况或故障发生。
权利要求
1.一种冷冻车，含有由发动机驱动的发电机和将该发电机的输出变换成变频交流电的变频装置，通过该变频装置的输出可变速冷冻循环的压缩机，其特征在于，包括检测所述发电机温度的温度检测装置，和由所述温度检测装置检测的温度超过设定值时，将所述变频装置的输出频率限制在低值的频率控制装置。
2.如权利要求1所述的冷冻车，其特征在于，所述频率控制装置在由所述温度检测装置检测的温度超过设定值时，将所述变频装置的输出频率保持在规定值。
3.如权利要求1所述的冷冻车，其特征在于，所述频率控制装置在由所述温度检测装置检测的温度超过设定值时，每经过规定时间使所述变频装置的输出频率仅降低规定的频率。
4.如权利要求1至3任一项所述的冷冻车，其特征在于，所述频率控制装置在由所述温度检测装置检测的温度超过比所述设定值高的第2设定值时，使所述变频装置的输出频率为零，以便使所述压缩机停转。
全文摘要
本发明揭示一种冷冻机,由发动机(3)驱动发电机(4),由变频装置(14)将该发电机(4)的输出变换成变频交流电,通过该变频装置(14)的输出可变速驱动形成冷冻循环的压缩机(16),包括检测发电机温度的温度检测装置(24),以及由温度检测装置(24)检测的温度超过设定值(Ts)时将变频装置14的输出频率f限制在低值的频率控制装置(25、26)。本发明提供一种抑制起因于发电机输出增大的温度异常上升,预防断线等异常情况或故障发生的冷冻车。
文档编号F02D29/06GK1382603SQ0211813
公开日2002年12月4日 申请日期2002年4月19日 优先权日2001年4月20日
发明者冈本宏, 杉浦广阳, 井出祐一, 丰田正基 申请人:东芝开利株式会社