JP2008281289A - 輸送用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サブエンジンの燃費向上、耐久性の向上、起動時の黒煙発生の抑制、およびメンテナンスインターバルの長期化等を実現することができるサブエンジン式の輸送用冷凍装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 サブエンジン式輸送用冷凍装置において、サブエンジン２が運転時は、発電が可能で、停止時は、モータ駆動が可能な発電機兼モータ５と、発電機兼モータ５が発電時は、電力を蓄え、モータ駆動時は、電力供給源となるバッテリー１４と、発電機兼モータ５が発電時は、直流電力に変換してバッテリー１４に供給し、モータ駆動時には、バッテリー電力を交流電力に変換して発電機兼モータ５に供給する電力変換装置１３と、サブエンジン２が運転時は、サブエンジン２から動力を得て駆動され、停止時は、バッテリー１４の電力でモータとして駆動される発電機兼モータ５から動力を得て駆動される開放型圧縮機９とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍車両に搭載されて使用される輸送用冷凍装置であって、開放型圧縮機を駆動する専用のエンジンを備えた、いわゆるサブエンジン式の輸送用冷凍装置に関するものである。

冷凍車両に搭載される輸送用冷凍装置には、大別して、冷凍装置を構成する圧縮機（開放型圧縮機）を車両走行用のエンジンにより駆動するタイプの直結式輸送用冷凍装置と、専用のエンジン（サブエンジン）により駆動するタイプのサブエンジン式輸送用冷凍装置とがある。また、これらの輸送用冷凍装置は、何れもエンジンを止めて冷凍装置を運転しなければならない場合があるため、バッテリーあるいは外部商用電源から電力の供給を受けて駆動され、開放型圧縮機を駆動するモータを備えているのが通常である（例えば、特許文献１，２参照）。

上記の輸送用冷凍装置において、直結式の輸送用冷凍装置は、サブエンジンを必要としない分、構成が簡素で、軽量かつ安価にできる特長を有する反面、冷凍能力が走行用エンジンの回転数変化に伴って絶えず変動するため、冷凍能力が不安定になりがちで冷却庫内の冷却温度が安定しないことや、アイドル時には回転数が低下し、能力不足になる等の問題を抱えている。一方、サブエンジン式の輸送用冷凍装置は、専用のエンジンを備えていることから安定した冷凍能力が得られ、冷却庫内の冷却温度を安定させることができる反面、サブエンジンが搭載される分、重量が重く、コスト高となるとともに、サブエンジンの定期的メンテナンスが不可欠となる等の問題を抱えている。このため、それぞれの特長を活かせるように、用途に応じて使い分けがなされている。

こうした中、上記特許文献２には、直結式輸送用冷凍装置において、走行用エンジンにクラッチを介してモータジェネレータを接続するとともに、モータジェネレータにインバータ／コンバータおよびバッテリーを接続したものが提案されている。このような構成の輸送用冷凍装置によれば、車両走行時には、走行用エンジンで開放型圧縮機を駆動するとともに、モータジェネレータを駆動して発電し、バッテリーを充電することができる。また、車両停車中のスタンバイ時には、外部電源でモータを駆動し、このモータで開放型圧縮機を駆動するとともに、モータジェネレータを駆動して発電し、バッテリーを充電することができる。さらに、アイドルストップ時等には、バッテリーを電源にモータジェネレータを駆動して開放型圧縮機を駆動することができる。このため、走行用エンジンが停止時にも、圧縮機を駆動状態に維持し、バッテリーの充電量を十分に確保しながら、バッテリーを多用することなく、冷凍装置の運転を継続することができる。

また、特許文献３には、走行用エンジンによって発電機を駆動し、発電した電力によりインバータ（電力変換装置）を介してモータを内蔵した密閉型電動圧縮機を駆動すると同時に、発電時の電力によりバッテリーを充電し、走行用エンジンの停止時（荷卸し時等）には、バッテリーによりインバータを介して密閉型電動圧縮機を駆動するようにした発電式輸送用冷凍装置が提案されている。

特開平１１−１０８４９３号公報 特開２００６−２９０１１６号公報 特開２０００−２８３６２２号公報

上記特許文献２，３に記載のものは、車両の停車やアイドルストップにより走行用エンジンが停止された場合でも、冷凍装置の運転を継続できるように、バッテリーを搭載し、このバッテリーを車両が走行中に発電機により発電して充電しておき、走行用エンジンが停止時に、バッテリーを電源に駆動されるモータにより圧縮機を駆動し、冷凍装置を継続運転できるようにしたものである。しかし、これが特許文献１に示すようなサブエンジン式輸送用冷凍装置が抱える特有の課題やその解決手段を示唆するものではない。特に、特許文献３に記載のものは、圧縮機として密閉型圧縮機を用いることを含めて、まったく別方式の輸送用冷凍装置となるものであり、また、かかる構成の場合は、発電機効率分に相当する効率低下は避けられない、という問題を内包している。

一方、特許文献１に示すような、サブエンジン式の輸送用冷凍装置は、専用エンジンを備えているため、走行用エンジンの運転／停止にかかわりなく、冷凍装置を継続的に運転することができる。しかしながら、通常は冷凍装置、すなわち開放型圧縮機の駆動／停止に伴いサブエンジンを発停するようにしているため、低負荷時には、サブエンジンの発停頻度が高くなり、燃費の悪化、耐久性の悪化、起動時の黒煙発生等とともに、頻繁なエンジンメンテナンスが必要である等の課題を抱え、この課題はいまだ未解決のままである。

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、サブエンジン式輸送用冷凍装置特有の課題を改善し、サブエンジンの燃費向上、耐久性の向上、起動時の黒煙発生の抑制、およびメンテナンスインターバルの長期化等を実現することができる輸送用冷凍装置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、本発明の輸送用冷凍装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる輸送用冷凍装置は、外部駆動源から動力を得て駆動される開放型圧縮機と、前記開放型圧縮機を駆動する専用のサブエンジンとを備えたサブエンジン式の輸送用冷凍装置において、前記サブエンジンに動力断続手段を介して接続され、前記サブエンジンの運転時には、該サブエンジンにより駆動されて発電が可能であり、前記サブエンジンの停止時には、電力の供給を受けモータとして駆動可能な発電機兼モータと、前記発電機兼モータが発電時には、発電された電力を蓄え、前記発電機兼モータがモータとして駆動時には、電力供給源となるバッテリーと、前記発電機兼モータおよび前記バッテリーに接続され、前記発電機兼モータが発電機として駆動される時には、発電された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリーに供給し、前記発電機兼モータがモータとして駆動される時には、前記バッテリーから直流電力を交流電力に変換して供給する電力変換装置と、前記発電機兼モータに対し動力断続手段を介して接続され、前記サブエンジンの運転時には、該サブエンジンから動力を得て駆動されるとともに、前記サブエンジンの停止時には、前記バッテリーの電力でモータとして駆動される発電機兼モータから動力を得て駆動される前記開放型圧縮機とを備えることを特徴とする。

サブエンジン式輸送用冷凍装置は、安定した冷凍能力が得られ、冷却庫内の冷却温度を安定させることができる反面、低負荷領域では、サブエンジンの発停頻度が高くなり、燃費の悪化、耐久性の悪化、起動時の黒煙発生、頻繁なエンジンメンテナンス等、サブエンジン式輸送用冷凍装置特有の課題を有する。
本発明によれば、サブエンジンに動力断続手段を介して接続される発電機兼モータと、この発電機兼モータに接続される電力変換装置およびバッテリーと、発電機兼モータに対し動力断続手段を介して接続される開放型圧縮機とを備えているため、サブエンジンの運転時には、サブエンジンから動力を得て開放型圧縮機を駆動するとともに、発電機兼モータを発電機として機能させ、発電された電力を電力変換装置により直流電力に変換してバッテリーに蓄えることができる。また、サブエンジンの停止時には、バッテリーの電力でモータとして駆動される発電機兼モータから動力を得て開放型圧縮機を駆動することができる。しかも、サブエンジンと発電機兼モータとの間、および発電機兼モータと開放型圧縮機との間には、各々動力断続手段が介装されているため、開放型圧縮機の駆動／停止にかかわりなく、サブエンジンにより適宜発電機兼モータを駆動して発電することができるとともに、発電機兼モータによる発電の有無にかかわりなく、サブエンジンにより適宜開放型圧縮機を駆動することができる。これにより、冷凍負荷やバッテリーの充電量、あるいは冷凍装置の使用状況下等に応じて、サブエンジンを高効率で運転しながら、その発停頻度を減少させることができる。従って、サブエンジン式輸送用冷凍装置特有の上記課題を改善し、サブエンジンの燃費向上、耐久性の向上、起動時の黒煙発生の抑制、およびメンテナンスインターバルの長期化等を実現することができる。また、サブエンジンの起動時、発電機兼モータによるアシスト起動も可能であり、一層の燃費改善とサブエンジンの始動性改善およびスタータモータの寿命延長を図ることができる。さらに、既存のサブエンジン式輸送用冷凍装置に、バッテリーおよび電力変換装置を追設することにより、比較的容易に本発明の輸送用冷凍装置に改良することができる。

さらに、本発明の輸送用冷凍装置は、上記の輸送用冷凍装置において、冷凍負荷の減少により前記開放型圧縮機が停止されたとき、前記サブエンジンを前記バッテリーの充電量が設定値となるまで継続運転し、前記バッテリーが設定値まで充電された後は、その放電量が設定値に達するまで前記サブエンジンを停止し、前記バッテリーからの供給電力によりモータとして駆動される前記発電機兼モータによって前記開放型圧縮機を駆動することを特徴とする。

本発明によれば、冷凍負荷が減少して開放型圧縮機が停止された後も、サブエンジンを継続運転することによりバッテリーを充電することができ、バッテリーの充電が完了したらサブエンジンを停止し、その後はバッテリーの放電量が設定値に達するまでサブエンジンを停止し、バッテリーからの供給電力によりモータとして駆動される発電機兼モータによって開放型圧縮機を駆動することができる。これにより、サブエンジンの発停頻度を可及的に減少させることができ、サブエンジン式輸送用冷凍装置特有の上記課題を改善することができる。

さらに、本発明の輸送用冷凍装置は、上記の輸送用冷凍装置において、最大負荷付近で高効率となる前記サブエンジンの特性に対応して、冷凍負荷が大きい設定領域では、前記発電機兼モータの発電を中止して前記サブエンジンにより前記開放型圧縮機を駆動し、冷凍負荷が小さい設定領域では、前記サブエンジンにより前記開放型圧縮機を駆動すると同時に、前記発電機兼モータの発電により前記バッテリーを充電し、該バッテリーが設定値まで充電された後は、その放電量が設定値に達するまで前記サブエンジンを停止し、前記バッテリーからの供給電力によりモータとして駆動される前記発電機兼モータによって前記開放型圧縮機を駆動することを特徴とする。

本発明によれば、冷凍負荷が大きい領域では、発電機兼モータの発電を中止して開放型圧縮機を駆動することにより、サブエンジンを高負荷付近で運転することができ、冷凍負荷が小さい領域では、サブエンジンにより開放型圧縮機を駆動すると同時に、発電機兼モータの発電によりバッテリーを充電することによって、サブエンジンを高負荷付近で運転することができる。そして、バッテリーの充電が完了した後は、バッテリーの放電量が設定値に達するまでサブエンジンを停止し、バッテリーからの供給電力によりモータとして駆動される発電機兼モータによって開放型圧縮機を駆動することができる。従って、サブエンジンを総じて高負荷付近で高効率運転することができるとともに、サブエンジンの発停頻度を可及的に減少させることができ、サブエンジン式輸送用冷凍装置特有の上記課題を改善することができる。

さらに、本発明の輸送用冷凍装置は、上記の輸送用冷凍装置において、前記冷凍負荷を外気温度と冷却庫内温度から算出し、前記サブエンジンが最大出力を超えない範囲で、前記発電機兼モータを発電機として駆動することにより発電することを特徴とする。

本発明によれば、冷凍負荷を算出し、開放型圧縮機を駆動するサブエンジンの出力が最大出力を超えない範囲で、発電機兼モータを発電機として駆動することにより発電することができる。これによって、サブエンジンを安定的に最大負荷付近で高効率運転することができるため、一層の燃費改善を図ることができる。

本発明の輸送用冷凍装置によると、冷凍負荷やバッテリーの充電量、冷凍装置の使用状況下等に応じ、サブエンジンを高効率で運転しながら、サブエンジンの発停頻度を減少させることができるため、サブエンジン式輸送用冷凍装置特有の課題を改善し、サブエンジンの燃費向上、耐久性の向上、起動時の黒煙発生の抑制、およびメンテナンスインターバルの長期化等を実現することができる。また、サブエンジンの起動時、発電機兼モータによるアシスト起動も可能であり、一層の燃費改善とサブエンジンの始動性改善およびスタータモータの寿命延長を図ることができる。さらに、既存のサブエンジン式輸送用冷凍装置に、バッテリーおよび電力変換装置を追設することにより、比較的容易に本発明の輸送用冷凍装置に改良することができる。

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および図２を用いて説明する。
図１には、本実施形態にかかるサブエンジン式輸送用冷凍装置１の概略構成図が示されている。サブエンジン式輸送用冷凍装置１は、圧縮機を駆動するための専用エンジン（サブエンジン）２を備えている。このサブエンジン２には、１０００ＣＣ程度のディーゼルエンジンが用いられる。また、サブエンジン２の出力軸３には、動力断続手段である遠心クラッチまたは電磁クラッチ（本実施形態では、遠心クラッチが示される。）４を介して発電機兼モータ５が接続される。

発電機兼モータ５は、外部から回転駆動力を与えて回転させることにより、発電機として機能し、また、外部から電力を供給することにより、モータとして機能するモータジェネレータである。なお、発電機兼モータ５は、図示省略のコンセントを備えており、このコンセントを外部商用電源等に接続することによって、モータとして駆動される機能を有するものである。上記発電機兼モータ５の回転軸６には、プーリー７が設けられ、ベルト８を介して開放型圧縮機９側のプーリー１０と連結される。プーリー１０と開放型圧縮機９の駆動軸１１との間には、動力断続手段である電磁クラッチ１２が設けられ、開放型圧縮機９への動力伝達を断続できる構成とされている。

開放型圧縮機９は、駆動軸１１の一端がハウジングから外部に突出され、外部駆動源から動力を得て駆動されるタイプの圧縮機であり、レシプロ、ロータリ、スクロール、その他の各種形式の圧縮機を用いることができる。この開放型圧縮機９は、サブエンジン２または発電機兼モータ５から動力を得て駆動され、冷媒を圧縮するものであって、図示省略のコンデンサ、膨張弁、および冷却庫内に配設されるエバポレータと共に公知の冷凍サイクルを構成し、冷却庫内の冷却に供されるものである。

上記発電機兼モータ５には、この発電機兼モータ５で発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリー１４に供給し、逆にバッテリー１４からの直流電力を交流電力に変換して発電機兼モータ５に供給する電力変換装置（インバータ／コンバータ）１３が接続される。そして、この電力変換装置１３を介して発電機兼モータ５で発電された電力を蓄電するとともに、蓄電されている電力を必要時に発電機兼モータ５に供給し、発電機兼モータ５をモータとして駆動するバッテリー１４が接続されている。

また、上記輸送用冷凍装置１は、制御装置１５を備えている。この制御装置１５には、冷却庫内の温度を検出する庫内温度センサ１６からの温度検出値、庫内温度を設定する温度設定器１７からの温度設定値、外気温を検出する外気温センサ１８からの温度検出値、バッテリー１４における充電量／放電量情報等の情報が入力される。そして、制御装置１５は、これらの入力情報に基づいて、サブエンジン２の運転／停止、発電機兼モータ５の発電機／モータ切替え、開放型圧縮機９の駆動／停止を後述するようにコントロールするものである。なお、本実施形態では、発電機兼モータ５の発電機／モータ切替えは、便宜的に２つのスイッチ１９Ａ，１９Ｂの切替えにより行われるものとしている。

以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
冷却運転の開始により、サブエンジン２が起動され、一定の回転数以上になると遠心クラッチ４が接続状態となり、サブエンジン２の出力軸３から発電機兼モータ５の回転軸６に動力が伝達され、発電機兼モータ５が回転される。また、回転軸６の回転によりプーリー７、ベルト８を介してプーリー１０に動力が伝達され、さらに、電磁クラッチ１２がオンされることによって、開放型圧縮機９の駆動軸１１に動力が伝達され、開放型圧縮機９が駆動される。この開放型圧縮機９の駆動により冷媒が圧縮され、図示省略の冷凍サイクルに循環されることによって、冷却庫内が冷却される。こうしてサブエンジン２の運転による冷却運転が行われる。

また、サブエンジン２を運転して冷却運転できない状況下（例えば、排気ガスや騒音が問題となるフェリー内や住宅地等での運転）では、サブエンジン２を停止した上で、図示省略のコンセントを外部電源に接続し、発電機兼モータ５に外部電源から電力を供給することによって、発電機兼モータ５をモータとして駆動し、この発電機兼モータ５から動力を得て開放型圧縮機９を駆動する。これにより、上記の状況下においても輸送用冷凍装置１を冷却運転し、冷却庫内を冷却することができる。

一方、通常の車両走行中は、サブエンジン２を運転して冷却運転が行われるが、庫内温度センサ１６による検出値が温度設定器１７により設定された設定温度に達すると、制御装置１５は、電磁クラッチ１２をオフとして開放型圧縮機９を停止する。以降、図２のタイムチャートに示されるように、電磁クラッチ１２を断続することにより、庫内温度が設定温度となるように、開放型圧縮機９がオン／オフ運転される。この際、バッテリー１４の充電量に応じて、充電量が設定値（満充電）に達していない場合は、開放型圧縮機９がオフされてもサブエンジン２の運転を継続し、スイッチ１９Ａをオンして発電機兼モータ５により発電を行い、バッテリー１４を充電する。これによって、サブエンジン２の停止を遅らせることができる。

上記によりバッテリー１４の充電が完了したら、サブエンジン２を停止し、その後はバッテリー１４の放電深度が設定値に達するまで、発電機兼モータ５にバッテリー１４から電力を供給することにより、開放型圧縮機９のオン／オフに対応して発電機兼モータ５をモータとして駆動する。これによって、図２に示されるように、サブエンジン２を停止したまま、バッテリー１４を電源として発電機兼モータ５により開放型圧縮機９を駆動することができる。バッテリー１４の放電量が設定値に達すると、再びサブエンジン２による開放型圧縮機９の駆動に切替え、同時にバッテリー１４の充電を行うこととする。

このように、開放型圧縮機９のオン／オフにかかわりなく、サブエンジン２により発電機兼モータ５を駆動して発電することができ、また、発電機兼モータ５による発電の有無にかかわりなく、サブエンジン２により開放型圧縮機９を駆動することができるため、冷凍負荷やバッテリー１４の充電量、あるいは冷凍装置１の使用状況下等に応じて、サブエンジン２を高効率で運転しながら、その発停頻度を可及的に減少させることができる。従って、燃費の向上、耐久性の向上、起動時の黒煙発生の抑制、およびメンテナンスインターバルの長期化等、サブエンジン式輸送用冷凍装置１が有する特有の課題を改善することができる。

また、サブエンジン２の起動時、発電機兼モータ５によるアシスト起動も可能であり、一層の燃費改善とサブエンジン２の始動性改善およびスタータモータの寿命延長を図ることができる。また、サブエンジン２による運転時には、発電機効率分に相当する効率低下を回避することができる。さらに、既存のサブエンジン式輸送用冷凍装置に、バッテリー１４および電力変換装置１３を追設することにより、比較的容易に本実施形態の輸送用冷凍装置１に改良することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図１および図３ないし図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、サブエンジン２の特性と冷凍負荷を加味しながらバッテリーを充電するようにしている点が異なる。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。
図３には、サブエンジン２のエンジン特性が示されている。このエンジン特性は、一般的なものであり、横軸にエンジン出力、縦軸に燃料消費量／エンジン出力（燃費）が取られている。図中の曲線Ａは、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ時のものである。通常エンジンの回転数は、最大負荷を想定して決定されており、エンジンは最大負荷付近で効率が最も良くなるように設計される。

しかしながら、通常の運転は、最大負荷よりも小さい負荷で運転されるのが常であるため、エンジンは、効率の悪い状態で運転される場合が多い。これは、図３からも明らかであり、負荷が小さくなるほど、燃費が悪化し、効率が低下することを意味する。このように負荷が小さい状態の場合、開放型圧縮機９を運転すると同時に、発電機兼モータ５を発電機として駆動し、発電することによりサブエンジン２の負荷率を上昇させ、エンジン効率を高めることができる。例えば、開放型圧縮機９の負荷が小さく、エンジン出力当たりの燃料消費量が最高効率の１８０％とした場合に、発電機兼モータ５の駆動によりエンジン出力当たりの燃料消費量が最高効率の１２０％まで改善したとすると、この発電機兼モータ５の効率を８０％とすれば、１２０／０．８＝１５０％となり、エンジン出力当たりの燃料消費量が、１８０％から１５０％に改善されることとなる。

冷凍負荷は、庫内温度センサ１６と外気温センサ１８（図１参照）との検出値から算出することができる。ここで、図４に示すように、サブエンジン２の最大出力に対して、開放型圧縮機９を駆動した状態で発電機兼モータ５を発電機として駆動すると、サブエンジン２の最大出力をオーバーする負荷領域をＸ領域、発電機兼モータ５の発電効率を考慮すると発電しない方が効率の良い負荷領域をＹ領域とした場合、このＸ領域およびＹ領域と庫内温度および外気温から算出される冷凍負荷は、図５に示されるような関係になる。そこで、上記のとおり冷凍負荷を算出し、サブエンジン２の最大出力をオーバーしない条件で発電機兼モータ５を発電機として駆動しながら発電するようにする。

以下に、上記による輸送用冷凍装置１の運転を、図６ないし図８に示すフローチャートおよびタイムチャートを用いて詳しく説明する。
冷凍装置１の運転が開始されると、ステップＳ１において、サブエンジン２が運転中か否かが判定され、「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ２に進み、運転領域がＸ領域か否かが判定される。「ＹＥＳ」であれば、元に戻りそのままサブエンジン２により開放型圧縮機９が駆動され、冷却運転が継続される。「ＮＯ」の場合は、ステップＳ３に進み、運転領域がＹ領域か否かが判定される。「ＹＥＳ」であれば、上記と同様、そのままサブエンジン２により開放型圧縮機９が駆動され、冷却運転が継続される。

このように、運転領域がＸ領域およびＹ領域に入る高負荷領域では、図７のタイムチャートに示されるように、必然的に開放型圧縮機９の駆動時間が比較的長く、サブエンジン２の運転時間も長くなる。また、この高負荷領域においては、サブエンジン２は開放型圧縮機９のオン／オフに伴ってオン／オフ運転されるが、発電機兼モータ５はサブエンジン２が運転されている場合もオフ（空転）のままであり、バッテリー１４に対する充電は行われない。

上記ステップＳ３において、負荷が小さく、「ＮＯ」と判定されると、ステップＳ４に進み、発電運転が開始される。発電運転は、スイッチ１９Ａ（図１参照）がオンとされ、サブエンジン２の駆動により発電機兼モータ５が発電機として機能し、発電した電力をバッテリー１４に供給することにより開始される。発電運転が開始されると、ステップＳ５で発電時間（バッテリーの充電時間）がカウントされ、その時間が、例えば１時間以上か否かが判定される。発電時間が１時間以上になると、バッテリー１４が十分に充電され、充電量が設定値（満充電）と判断し、「ＹＥＳ」と判定する。これによって、ステップＳ６に進み、スイッチ１９Ａがオフされ、発電機兼モータ５による発電は中止される。また、バッテリー１４の充電量が設定値（満充電）に達していることから、開放型圧縮機９がサブエンジン２による駆動から発電機兼モータ５によるモータ駆動に変更される。

このように、運転領域がＸ領域およびＹ領域を外れた低負荷領域では、図８のタイムチャートに示されるように、開放型圧縮機９のオン／オフサイクルが短くなり、同時にサブエンジン２の運転時間も短くなって、サブエンジン２が頻繁に発停を繰り返されるようになる。この低負荷領域では、サブエンジン２の運転時、開放型圧縮機９の駆動と共に発電機兼モータ５を発電機として駆動し、発電することによりサブエンジン２の負荷率を上昇させ、エンジン効率を高めることができる。そして、バッテリー１４の充電が完了（満充電）した後は、開放型圧縮機９の駆動をサブエンジン２による駆動から発電機兼モータ５によるモータ駆動に変更することにより、サブエンジン２の発停頻度を減少させることができる。このことは、図８のタイムチャートにおいて、発電機兼モータ５が、左から２番目のオンまでは発電機として駆動され、バッテリー１４を充電しており、３番目のオンではモータとして駆動され、開放型圧縮機９を駆動している状態として示されている。そして、このモータ駆動の間、サブエンジン２はオフとされ、発停が減少されている。

また、ステップＳ６で発電機兼モータ５によるモータ駆動に変更された後は、ステップ７に進み、運転領域がＸ領域か否かが判定される。「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ８に進み、発電機兼モータ５によるモータ運転時間が、例えば１０分以下か否かが判定され、「ＮＯ」であれば、ステップＳ７に戻る。この状態でモータ運転時間が１０分を経過し、「ＹＥＳ」と判定されると、バッテリー１４の放電量が設定値に達したと判断し、ステップ１２に進み、発電機兼モータ５によるモータ駆動から再びサブエンジン２による駆動に変更される。

ステップＳ７で「ＮＯ」と判定されると、ステップＳ９に進み、運転領域がＹ領域か否かが判定される。「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ１０に進み、発電機兼モータ５によるモータ運転時間が、例えば２０分以下か否かが判定され、「ＮＯ」であれば、ステップＳ９に戻る。この状態でモータ運転時間が２０分を経過し、「ＹＥＳ」と判定されると、バッテリー１４の放電量が設定値に達したと判断し、ステップ１２に進み、発電機兼モータ５によるモータ駆動から再びサブエンジン２による駆動に変更される。

ステップＳ９で「ＮＯ」と判定されると、ステップＳ１１に進み、発電機兼モータ５によるモータ運転時間が、例えば４０分以下か否かが判定され、「ＮＯ」であれば、ステップＳ１１に戻る。この状態でモータ運転時間が４０分を経過し、「ＹＥＳ」と判定されると、バッテリー１４の放電量が設定値に達したと判断し、ステップ１２に進み、発電機兼モータ５によるモータ駆動から再びサブエンジン２による駆動に変更される。このように、発電機兼モータ５による駆動時は、冷凍負荷の大小によりバッテリーの消費量が異なることから、負荷に応じてモータ運転時間を変え、バッテリー１４の放電深度（放電量）が設定値以下とならないようにされる。これによって、バッテリー１４の放電深度が深くなりすぎることによるバッテリー１４の寿命低下を防止するようにしている。

以上のように、本実施形態によると、冷凍負荷が大きい領域では、発電機兼モータ５の発電を中止して開放型圧縮機９を駆動することにより、サブエンジン２を高負荷付近で運転することができ、冷凍負荷が小さい領域では、サブエンジン２により開放型圧縮機９を駆動すると同時に、発電機兼モータ５の発電によりバッテリー１４を充電することによって、サブエンジン２を高負荷付近で運転することができる。そして、バッテリー１４の充電が完了した後は、バッテリー１４の放電量が設定値に達するまでサブエンジン２を停止し、バッテリー１４からの電力供給によりモータとして駆動される発電機兼モータ５によって開放型圧縮機９を駆動することができる。従って、サブエンジン２を総じて高負荷付近で高効率運転することができるとともに、サブエンジン２の発停頻度を可及的に減少させることができ、サブエンジン式輸送用冷凍装置１が有する特有の課題を改善することができる。

また、冷凍負荷を算出し、開放型圧縮機９を駆動するサブエンジン２の出力が最大出力を超えない範囲で発電機兼モータ５により発電することによって、サブエンジン２を安定的に最大負荷付近で高効率運転することができる。従って、一層の燃費改善を図ることができる。さらに、バッテリー１４の充電残量（放電深度）が設定値以下にならないようにされるため、バッテリー１４の放電深度が深くなりすぎることによるバッテリーの寿命低下を防止することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態にかかる発明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、サブエンジン２と発電機兼モータ５は、プーリーおよびベルトを介して連結されてもよい。また、バッテリー１４の充電量および放電量を、時間によって検知しているが、これに限らず、蓄電量を直接検知してもよい。

本発明の第１実施形態に係る輸送用冷凍装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る輸送用冷凍装置の動作を説明するタイムチャート図である。 本発明の第２実施形態に係る輸送用冷凍装置におけるサブエンジンの特性図である。 図２に示すサブエンジンにおける運転領域の説明図である。 図２に示すサブエンジンの運転領域と冷凍負荷との関係説明図である。 本発明の第２実施形態に係る輸送用冷凍装置の制御動作を説明するフローチャート図である。 本発明の第２実施形態に係る輸送用冷凍装置の高負荷時の動作を説明するタイムチャート図である。 本発明の第２実施形態に係る輸送用冷凍装置の低負荷時の動作を説明するタイムチャート図である。

符号の説明

１ 輸送用冷凍装置
２ サブエンジン
４ 遠心クラッチ（動力断続手段）
５ 発電機兼モータ
９ 開放型圧縮機
１２ 電磁クラッチ（動力断続手段）
１３ 電力変換装置
１４ バッテリー
１５ 制御装置
１６ 庫内温度センサ
１８ 外気温センサ

Claims (4)

1. 外部駆動源から動力を得て駆動される開放型圧縮機と、前記開放型圧縮機を駆動する専用のサブエンジンとを備えたサブエンジン式の輸送用冷凍装置において、
   前記サブエンジンに動力断続手段を介して接続され、前記サブエンジンの運転時には、該サブエンジンにより駆動されて発電が可能であり、前記サブエンジンの停止時には、電力の供給を受けモータとして駆動可能な発電機兼モータと、
   前記発電機兼モータが発電時には、発電された電力を蓄え、前記発電機兼モータがモータとして駆動時には、電力供給源となるバッテリーと、
   前記発電機兼モータおよび前記バッテリーに接続され、前記発電機兼モータが発電機として駆動される時には、発電された交流電力を直流電力に変換して前記バッテリーに供給し、前記発電機兼モータがモータとして駆動される時には、前記バッテリーから直流電力を交流電力に変換して供給する電力変換装置と、
   前記発電機兼モータに対し動力断続手段を介して接続され、前記サブエンジンの運転時には、該サブエンジンから動力を得て駆動されるとともに、前記サブエンジンの停止時には、前記バッテリーの電力でモータとして駆動される発電機兼モータから動力を得て駆動される前記開放型圧縮機とを備えることを特徴とする輸送用冷凍装置。
2. 冷凍負荷の減少により前記開放型圧縮機が停止されたとき、前記サブエンジンを前記バッテリーの充電量が設定値となるまで継続運転し、前記バッテリーが設定値まで充電された後は、その放電量が設定値に達するまで前記サブエンジンを停止し、前記バッテリーからの供給電力によりモータとして駆動される前記発電機兼モータによって前記開放型圧縮機を駆動することを特徴とする請求項１に記載の輸送用冷凍装置。
3. 最大負荷付近で高効率となる前記サブエンジンの特性に対応して、冷凍負荷が大きい設定領域では、前記発電機兼モータの発電を中止して前記サブエンジンにより前記開放型圧縮機を駆動し、冷凍負荷が小さい設定領域では、前記サブエンジンにより前記開放型圧縮機を駆動すると同時に、前記発電機兼モータの発電により前記バッテリーを充電し、該バッテリーが設定値まで充電された後は、その放電量が設定値に達するまで前記サブエンジンを停止し、前記バッテリーからの供給電力によりモータとして駆動される前記発電機兼モータによって前記開放型圧縮機を駆動することを特徴とする請求項１に記載の輸送用冷凍装置。
4. 前記冷凍負荷を外気温度と冷却庫内温度から算出し、前記サブエンジンが最大出力を超えない範囲で、前記発電機兼モータを発電機として駆動することにより発電することを特徴とする請求項３に記載の輸送用冷凍装置。
   

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