JP4773760B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置、たとえば冷凍車等の輸送用冷凍装置に適用して好適な冷凍装置に関するものである。

陸上輸送用冷凍装置は、トラックの荷台など陸上輸送用車両（以下「冷凍車」と呼ぶ）に積載されたコンテナ（保冷庫）内を冷却または加温し、積み込んだ荷物を所望の温度に維持して輸配送する車両に装備されるものであり、コンプレッサ、コンデンサユニット、エバポレータユニット等の機器類を冷媒配管で接続した冷凍サイクルを形成し、さらに、各種運転操作を行う制御部等を具備して構成されている。
このような陸上輸送用冷凍装置には、車両走行用の主エンジンとは別に、コンプレッサ駆動用として専用のサブエンジンを備えている「サブエンジン方式」と呼ばれるものがある。なお、サブエンジン方式においては、コンプレッサ駆動用のサブエンジンがオルタネータを駆動し、エンジン始動等に使用される電源を供給するバッテリの充電を行うようになっている。

このようなサブエンジン式の陸上輸送用冷凍ユニットでは、コンプレッサ駆動用エンジン（以下「サブエンジン」と呼ぶ）の燃料消費量を低減するため、庫内が温調設定温度に到達した時点でサブエンジンの運転を停止するとともに、外部からの入熱等により庫内温度と温調設定温度との温度差が規定値以上に大きくなった時点でサブエンジンの運転を再開する制御を行うことで庫内を温調する運転モード（以下、「自動発停運転モード」と呼ぶ）を備えている。（たとえば、特許文献１参照）
特開平５−６０４２７号公報

しかしながら、上述した従来技術の陸上輸送用冷凍ユニットにおいて、温調負荷が著しく小さい運転条件、もしくは庫内吹出温度が吸込側にショートサーキットするような場合には、サブエンジンの運転を再開した直後に庫内温度が温調設定温度に到達し、サブエンジンの停止条件となることがある。このように、サブエンジンの運転時間が極端に短い条件でエンジン発停を繰り返した場合、コンプレッサ駆動用のサブエンジンで駆動されるオルタネータによりエンジン始動等に使用されるバッテリの充電を行うための運転時間が不足し、いわゆるバッテリ上がりを起こすことが懸念される。
これを防止する従来技術は、たとえば図６に示す庫内冷却運転時において、サブエンジンの最小運転時間ｔｍを規定しておく。この最小運転時間ｔｍは、たとえばバッテリの充電に必要な最小の運転時間を満足する値とされる。

図６において、最初の冷却運転により庫内温度Ｔが庫内設定温度Ｔｓまで低下すると、サブエンジンの運転が停止される。このエンジン停止は、庫内温度Ｔが庫外からの入熱等により運転復帰温度Ｔｄに上昇するまで継続されるものであり、この間の庫内冷却は行われない。図示の例では、最初のエンジン停止時間ｔ１が経過し、庫内温度Ｔが運転復帰温度Ｔｄまで上昇すると、サブエンジンを始動して庫内を再冷却する運転が行われる。
この再冷却により庫内温度Ｔが低下して庫内設定温度Ｔｓに到達するが、この時点でサブエンジンの運転時間ｔｓは規定時間である最小運転時間ｔｍより短い（ｔｓ＜ｔｍ）ため、サブエンジンの運転及び庫内の冷却は、最小運転時間ｔｍが経過するまで継続した後に停止される。このため、庫内温度Ｔは、庫内設定温度Ｔｓよりさらに温度低下した冷却温度Ｔｗとなる。

続いて、サブエンジンの運転は、庫内温度Ｔが運転復帰温度Ｔｄに再度上昇するのに要するエンジン停止時間ｔ２を経過するまで停止された後、エンジン最小運転時間ｔｍの冷却運転が行われる。以下同様にして、サブエンジンは、庫内温度Ｔが運転復帰温度Ｔｄに再度上昇するまで運転を停止した後、運転を再開して最小運転時間ｔｍだけ継続運転するというように、運転・停止を交互に繰り返す自動発停運転モードにより庫内の温調が行われる。
このような対処方法では、サブエンジンを最小運転時間ｔｍまで必ず運転を継続することにより、庫内温度Ｔは庫内設定温度Ｔｓより低い冷却温度Ｔｗまで低下するので、庫内温度Ｔの振れ幅（ＴｄとＴｗとの差）が大きくなって定温輸送の品質を低下させるという不具合があった。
なお、庫内を加熱する場合についても、自動発停運転モードにより同様の温調制御が行われている。

このように、サブエンジン方式を採用した従来の陸上輸送用冷凍装置は、自動発停運転モードにおける庫内温度の振れ幅が大きいという問題を有しているので、近年の定温輸送に対するユーザーの厳しい要求、すなわち庫内温度の振れ幅を最小にするという要求を満足するためにも、バッテリの充電性能及びサブエンジンの良好な燃費を犠牲にすることなく定温輸送の精度を向上させることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリの充電性能及びエンジンの良好な燃費を犠牲にすることなく定温輸送の精度を向上させることができるエンジン駆動方式の冷凍装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の冷凍装置は、庫内の空気と熱交換させて温調する冷媒を圧縮し、冷媒回路に送出して循環させる圧縮機が専用のエンジンにより駆動される冷凍装置において、庫内温度を所望の設定値に維持するためのエンジン運転時間が、エンジン駆動用バッテリの充電完了までに必要な最小の充電運転時間と、該充電運転時間に加算した所定の許容時間との間に設定された許容範囲内に入るように、前記冷媒回路の温調能力をフィードバック制御により可変制御する定温維持運転モードを備えており、前記フィードバック制御は、温調運転により庫内温度が庫内設定温度を超えて温調された場合、前記エンジンの運転停止後に運転復帰温度に到達すると再開される次回の温調運転時の温調能力を前回の温調運転時の温調能力よりも低下させることを特徴とするものである。

このような冷凍装置によれば、庫内温度を所望の設定値に維持するためのエンジン運転時間が、エンジン駆動用バッテリの充電完了までに必要な最小の充電運転時間と、該充電運転時間に加算した所定の許容時間との間に設定された許容範囲内に入るように、冷媒回路の温調能力をフィードバック制御により可変制御する定温維持運転モードを備えており、前記フィードバック制御は、温調運転により庫内温度が庫内設定温度を超えて温調された場合、前記エンジンの運転停止後に運転復帰温度に到達すると再開される次回の温調運転時の温調能力を前回の温調運転時の温調能力よりも低下させるので、エンジン運転時間をバッテリの充電完了までに必要な最小の運転時間以上として確実にバッテリ充電を行い、所定の許容時間をできるだけ小さく設定することでエンジンの燃費を向上させることができる。
そして、エンジン運転時間がバッテリの充電完了までに必要な最小の運転時間以上の許容範囲内となるように、冷媒回路の温調能力をフィードバック制御により可変制御するので、エンジン運転時間がバッテリ充電時間を超え、さらに、エンジンの運転及び温調を継続することにより、庫内温度の設定値まで変動した時点でエンジンの運転を停止することが可能になる。すなわち、エンジンの充電に必要な最小のエンジン運転時間を満足するできるだけ短い運転時間とし、庫内温度を所望の設定値まで変化させることができる温調能力となるように可変制御すれば、バッテリ充電完了後のエンジン運転時間を０または最短とし、かつ、庫内温度の設定値と温度差をなくして実質的な庫内温度の振れ幅を小さくした定温制御が可能となる。

上記の冷凍装置において、庫内の吹出空気温度を検出する温度検出手段と、前記エンジン運転時間をカウントする運転時間検出手段と、前記吹出空気温度の目標設定値を前記エンジン運転時間に応じて変更する制御手段とを具備し、前記定温維持運転モードでは、庫内温度が前記設定値に到達するまで前記エンジンを運転して温調し、前記運転時間検出手段で検出した前記運転時間が前記許容範囲内から外れると、前記制御手段が前記目標設定値を変更して前記温調能力を可変制御するフィードバック制御を行うことが好ましい。
このような冷凍装置によれば、温度検出手段により庫内の吹出空気温度を検出し、この吹出空気温度と運転時間検出手段により検出したエンジン運転時間とに基づいて制御手段が吹出空気温度の目標設定値を変更するので、最小のバッテリ充電時間を満足する許容範囲内のエンジン運転時間で庫内の温調が可能となるように温調能力を可変制御することができる。すなわち、吹出空気温度をパラメータとし、温調能力を可変制御して庫内温度を所望の設定値に維持するエンジン運転時間の調整を行うフィードバック制御が可能となる。
なお、この場合のエンジン運転時間は、エンジンと一体に運転されるため同じ値となるオルタネータの発電時間を検出してもよい。

上記の冷凍装置において、前記目標設定値に上限値及び下限値を設けることが好ましく、これにより、凍結や解凍といった積荷障害が発生するのを防止できる。

上述した本発明によれば、庫内温度を所望の設定値に維持するエンジン運転時間が、エンジン駆動用バッテリの充電完了までに必要な最小の充電運転時間と、該充電運転時間に加算した所定の許容時間との間に設定された許容範囲内に入るように、冷媒回路の温調能力をフィードバック制御により可変制御する定温維持運転モードを備えており、前記フィードバック制御は、温調運転により庫内温度が庫内設定温度を超えて温調された場合、前記エンジンの運転停止後に運転復帰温度に到達すると再開される次回の温調運転時の温調能力を前回の温調運転時の温調能力よりも低下させるので、バッテリの充電時間を満足するとともに、エンジンの運転時間をできるだけ短くすることができる。
このため、バッテリの充電を確実に実施し、かつ、エンジン運転時間の短縮により燃費を向上させながら、庫内温度を所望の設定値に定温維持することができる。また、エンジン運転時間における温調能力がフィードバック制御により可変制御されるため、エンジン運転時間がバッテリ充電時間以上となり、かつ、庫内温度が所望の設定値になった時点で運転を停止するので、庫内温度の振れ幅が小さい定温維持運転を可能にするという顕著な効果が得られる。

以下、本発明に係る冷凍装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図４（ａ）に示す冷凍車１は、荷台に積載したコンテナ２内を冷却または加熱して所望の庫内設定温度Ｔｓに維持する陸上輸送用冷凍装置１０を装備している。なお、図示の陸上輸送用冷凍装置１０は、コンテナ２内に設置されるエバポレータユニット３と、コンテナ２の外部に設置されるコンデンシングユニット４とに分割されたセパレート型であり、両ユニット３，４間が冷媒配管５、ホットガスバイパス配管６及び図示しない電気ケーブルで連結された構成とされる。

ここで、陸上輸送用冷凍装置１０の冷媒回路構成を図５に基づいて説明する。
陸上輸送用冷凍装置１０は、コンデンシングユニット４内に設置された圧縮機１１からコンテナ２の庫内に設置されたエバポレータユニット３に冷媒を供給し、この冷媒と庫内の空気とを熱交換させて庫内の温調を行う装置である。この場合の圧縮機１１は、車両走行用エンジンとは別に設けた圧縮機専用のエンジン（以下、「エンジン」と呼ぶ）１２により駆動されるサブエンジン方式である。なお、以下の説明は、コンテナ２の庫内を冷却する場合の運転である。

圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒（ホットガス）は、冷媒配管５及び全開のコンデンサ入口電磁弁１３を通ってコンデンサ１４に導かれる。このとき、冷媒配管５の途中から分岐するホットガスバイパス配管６に配設されたホットガス電磁弁７は全閉とされる。
コンデンサ１４に供給された高温高圧のガス冷媒は、外気と熱交換して凝縮し、気液二相を含む液冷媒となる。なお、図中の符号１５は、コンデンサ１４を通過する冷媒と熱交換させる外気の流通を促進するコンデンサファンである。
コンデンサ１４で凝縮した液冷媒は、冷媒配管５を通り、レシーバタンク１６を経由して絞り機構の電子膨張弁１７に導かれる。この液冷媒は、電子膨張弁１７を通過して減圧されるため、低温低圧の液冷媒がエバポレータ３２に供給される。なお、図中の符号３３は、エバポレータ３２を通過する冷媒と熱交換させる庫内の空気の流通を促進するエバポレータファンである。

エバポレータ３２に供給された液冷媒は、庫内の空気と熱交換して気化し、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１１に吸い込まれる。この結果、冷媒が庫内の空気から吸熱するので、庫内の空気は冷却されて庫内温度が低下する。なお、エバポレータ３２と圧縮機１１との間を連結する冷媒配管５には、アキュムレータモジュレーティングバルブ１８及びアキュムレータ１９が配設されている。
このように、圧縮機１１で圧縮されたガス冷媒は、コンデンサ１４、電子膨張弁１７及びエバポレータ３２の順に循環して凝縮及び気化による状態変化を繰り返すので、圧縮機１１で冷媒を循環させる閉回路の冷凍サイクルが構成される。

上述した冷凍サイクルには、ホットガス電磁弁７を備えたホットガスバイパス配管６が設けられている。このホットガスバイパス配管６は、コンテナ２の庫内を加温する場合に使用される冷媒流路であり、圧縮機１１とコンデンサ入口電磁弁１３との間から分岐し、電子膨張弁１７とエバポレータ３２との間に連結されている。
このホットガスバイパス配管６を用いてコンテナ２の庫内を加温する場合には、コンデンサ入口電磁弁１３及び電子膨張弁１７を全閉とし、ホットガス電磁弁７を全開にして圧縮機１１を運転する。この結果、圧縮機１１から送出された高温高圧のガス冷媒は、コンデンサ１４及び電子膨張弁１７を経由することなくバイパスし、そのままの状態でエバポレータ３２に供給される。このため、エバポレータ３２では、高温高圧のガス冷媒が庫内の空気と熱交換して放熱するので、庫内を加熱する加温運転が行われる。

上述したエバポレータユニット３は、たとえば図４（ｂ）に示すように、コンテナ２の上部適所に固定設置される。このエバポレータユニット３は、空気の出入口となる不図示の開口が形成されている筐体３１内にエバポレータ３２及びエバポレータファン３３を収納設置した構成とされる。また、エバポレータユニット３内の適所には、庫内から吸い込む温調前の空気温度を検出する吸込空気温度センサ３４と、庫内へ吹き出す温調後の空気温度を検出する温度検出手段となる吹出空気温度センサ３５とが設けられている。これらの温度センサ３４，３５は、後述する制御手段のコントローラ２０と接続されている。
一方、コンデンシングユニット４には、上述したエバポレータユニット３以外の構成要素である圧縮機１１、エンジン１２、コンデンサ１３及びコントローラ２０等が収納設置されている。

コントローラ２０は、上述した陸上輸送用冷凍装置１０の各種制御を行うもので、吸込空気温度センサ３３及び吹出空気温度センサ３４を含む各種センサ情報が入力される入力部２１と、各種センサ情報を入力部２１から受けて所定の制御ロジックにより各種制御を行う演算部２２と、この演算部２２で演算処理して得られた制御信号を受けてエンジン１２や電子膨張弁１７を含む外部の各種アクチュエータへ出力する出力部２４とを具備して構成される。また、演算部２２は、吹出空気温度の目標設定値をエンジン運転時間に応じて変更する制御手段の機能と、エンジン１２の運転時間をカウントする運転時間検出手段となるタイマ２３とを備えている。
また、上述したエンジン１２は、エンジン始動時等に使用する電源のエンジン駆動用バッテリ（以下、「バッテリ」と呼ぶ）２５を充電するために設けられたオルタネータ２６の駆動源ともなる。すなわち、エンジン１２は、圧縮機１１を駆動するのと同時にオルタネータ２６も駆動することで、エンジン停止時の放電やエンジン始動等に消費した分がバッテリ２５に充電されるようになっている。

上述した構成の陸上輸送用冷凍装置１０は、庫内温度を所望の設定値に維持するためのエンジン運転時間ｔｎが、すなわちエンジン１２の運転により圧縮機１１を駆動して冷媒を送出する運転時間ｔｎが、バッテリ２５の充電完了までに必要な最小の充電運転時間であるエンジン最小運転時間ｔｍと、このエンジン最小運転時間ｔｍに加算した所定の許容時間であるエンジン適正運転時間ｔｅとの間に設定された許容範囲内に入る（ｔｍ≦ｔｅ≦ｔｍ＋ｔｅ）ように、上述した冷媒回路の温調能力をフィードバック制御により可変制御する自動発停運転の定温維持運転モードを備えている。
なお、上述したエンジン運転時間ｔｎは、コントローラ２０内のタイマ２３でカウントされる実際の運転時間である。

この定温維持運転モードについて、具体例を図１に基づいて説明する。なお、図１において、横軸をエンジン１２の運転時間（ｔ）とし、縦軸を庫内温度（Ｔ）とする。
最初の庫内冷却運転により、吸込空気温度センサ３４で検出される庫内温度Ｔが庫内設定温度Ｔｓまで低下すると、エンジン１２の運転及び庫内の冷却（以下、「冷却運転」と呼ぶ）が停止される。最初のエンジン停止時間は、庫外からの入熱等を受けて庫内温度Ｔが徐々に上昇し、庫内温度Ｔが予め設定された運転復帰温度Ｔｄに到達するまでの時間ｔ１となる。
運転復帰温度Ｔｄに到達したら、エンジン１２の運転を再開して庫内の冷却運転を実施する。この場合の運転時間ｔは、第１回目の再冷却運転であるため、たとえば所定のエンジン最小運転時間ｔｍ等の運転初期条件に設定される。しかし、図示の例では、この冷却運転により、庫内温度Ｔは庫内設定温度Ｔｓ以下の冷却温度Ｔ１まで低下する。換言すれば、運転復帰温度Ｔｄから庫内設定温度Ｔｓまで温度低下するのに要した冷却運転時間ｔｃは、エンジン最小運転時間ｔｍより短い（ｔｃ＜ｔｍ）値となる。なお、冷却運転の実施時間は、バッテリ充電に必要な最小の運転時間を確保するため、エンジン最小運転時間ｔｍより短くなることはない。

こうしてエンジン最小運転時間ｔｍの運転が完了すると、エンジン１２の冷却運転は、庫内温度Ｔが冷却温度Ｔ１の状態から再度運転復帰温度Ｔｄに上昇するまでエンジン停止時間ｔ２の停止となる。
この運転停止後、エンジン１２の運転を再開して第２回目の再冷却運転を行うが、前回の再冷却運転において庫内温度Ｔが運転復帰温度Ｔｓ以下に冷却されているので、目標とする吹出温度を補正して冷却能力を低下させる必要がある。すなわち、運転時間ｔがエンジン最小時間ｔｍに許容範囲として加算したエンジン適正運転時間ｔｅの範囲内に入るように、各種設定を吹出空気温度が高くなる方向に補正し、冷却能力を低下させて温度低下の傾きを緩やかにした状態で冷却運転を再開する。

しかし、図示の例においては、第２回目の冷却運転で設定された吹出空気温度にも余剰の冷却能力があり、従って、吸込空気温度センサ３４の検出値が庫内設定温度Ｔｓまで低下した時点でエンジン最小運転時間ｔｍを経過していない。すなわち、運転復帰温度Ｔｄから庫内設定温度Ｔｓまで温度低下するのに要した冷却運転時間ｔｃは、前回の冷却運転時間と比較して時間差は小さくなったものの、やはりエンジン最小運転時間ｔｍよりも短い（ｔｃ＜ｔｍ）値となり、冷却運転終了時の庫内温度Ｔは冷却温度Ｔ２まで低下している。
こうしてエンジン最小運転時間ｔｍの運転が完了すると、エンジン１２の冷却運転は、庫内温度Ｔが冷却温度Ｔ２の状態から再度運転復帰温度Ｔｄに上昇するまでエンジン停止時間ｔ３の停止となる。

この運転停止後、エンジン１２の運転を再開して第３回目の再冷却運転を行うが、前回の再冷却運転においても庫内温度Ｔは運転復帰温度Ｔｓ以下に冷却されているので、今回は目標とする吹出温度を再度補正して冷却能力をさらに低下させる必要がある。この補正により、前回の冷却運転よりさらに温度低下の傾斜を緩やかにした状態で冷却運転を開始する。
この結果、吸込空気温度センサ３４が庫内設定温度Ｔｓまで温度低下したことを検出すると、タイマ２３でカウントされる運転時間ｔはエンジン運転時間ｔｎとなり、このエンジン運転時間ｔｎはエンジン最小運転時間ｔｍ以上であるため、この時点で冷却運転を停止する。また、このエンジン運転時間ｔｎは、エンジン最小運転時間ｔｍとの差（ｔｎ−ｔｍ）がエンジン適正運転時間ｔｅにより設定される適正運転の許容範囲内に入るため、次回の冷却運転では冷却能力の補正は不要と判断できる。

こうしてエンジン運転時間ｔｎの運転が完了すると、エンジン１２の冷却運転は、庫内温度Ｔが庫内設定温度Ｔｓの状態から再度運転復帰温度Ｔｄに上昇するまでエンジン停止時間ｔ４の停止となる。
この運転停止後、エンジン１２の運転を再開して第４回目の再冷却運転を行うが、前回の再冷却運転においては庫内温度Ｔが運転復帰温度Ｔｓまで冷却されているので、今回は目標とする吹出温度を補正せず、同じ冷却能力に設定したまま冷却運転を開始する。
以下、同様にして、冷却運転及びエンジン停止を繰り返し、庫内温度Ｔを所望の温度範囲内に保つ定温維持運転モードが実施される。そして、外気温度等の諸条件に変化がなければ、同様の冷却能力を維持した定温維持運転が可能となるが、たとえば何らかの状況が変化するとエンジン運転時間ｔｎは許容範囲から外れることもあり、このような場合は、吹出能力を補正して冷却能力を増減させる必要がある。
なお、上述した定温維持運転モードの説明は、庫内を冷却する冷却運転に関するものであったが、庫内を加熱する加温運転の場合は、庫内温度の上昇に要する時間がエンジン最小運転時間ｔｍ以上となるようにして、同様の自動発停運転による定温維持制御が行われる。

ここで、上述した定温維持運転モードについて、自動発停運転の制御例を図２のフローチャートに基づいて説明する。
最初のステップＳ１で自動発停運転の制御が開始されると、次のステップ２に進む。このステップＳ２では、冷却運転または加温運転により庫内を所望の温度範囲内（庫内設定温度Ｔｓから運転復帰温度Ｔｄの範囲内）に維持する定温維持運転の停止条件となるサーモＯＦＦ条件を検出したか否かを判断する。

ステップＳ２で「ＹＥＳ」と判断された場合には、次のステップＳ３に進んでエンジン１２の運転時間Ｔが適正範囲内か否かを判断する。この結果、エンジン１２の運転時間Ｔが適正範囲内である「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ２３に進んでサーモＯＦＦを停止する。なお、ステップＳ２で「ＮＯ」と判断された場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、ステップＳ３で「ＮＯ」と判断された場合には、エンジン１２の運転時間Ｔが適正範囲外であるため、次のステップＳ４に進んで最小時間未満であるか否かを判断する。すなわち、運転時間Ｔについて、バッテリ２５の充電に必要なエンジン最小運転時間ｔｍ以上であるか否かを判断する。

ステップＳ４の判断が「ＹＥＳ」であれば、運転時間Ｔが最小運転時間未満となって短いため、次のステップＳ５に進む。なお、ステップＳ４の判断が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２１に進む。
ステップＳ５では、目標とする吹出温度が補正済であるか否かを判断する。この結果、目標吹出温度が補正済である「ＹＥＳ」の場合には、次のステップＳ７に進んでエンジン１２の運転を継続する。しかし、ステップＳ５で「ＮＯ」と判断された場合には、次のステップＳ６に進んで目標吹出温度の補正を行った後、次のステップＳ７に進んでエンジン１２の運転を継続する。

ところで、上述したステップＳ２で「ＮＯ」と判断された場合には、ステップＳ１１に進んでエンジン１２の運転時間が適正時間より長いか否かを判断する。ここで「ＮＯ」と判断された場合には、次のステップＳ７に進んでエンジン１２の運転を継続する。
一方、ステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判断された場合には、エンジン１２の運転時間Ｔをカウントするためのカウンタであるタイマ２３をリセットする。この後、次のステップＳ１３に進んで目標吹出温度を補正し、さらに次のステップＳ７に進んでエンジン１２の運転を継続する。

また、上述したステップＳ４で「ＮＯ」と判断された場合には、ステップＳ２１に進んで目標吹出温度を補正する。この後、次のステップＳ２２に進んで運転初期条件は適正かを判断し、適正である「ＹＥＳ」の場合は次のステップＳ２３に進んでサーモＯＦＦを停止する。
しかし、ステップＳ２２の判断が「ＮＯ」である場合には、次のステップＳ３１に進んで運転初期条件を変更した後、次のステップＳ２３に進んでサーモＯＦＦを停止する。この場合の運転初期条件は、たとえば図３に示すように、エンジン１２の運転開始から規定時間後、すなわちフィードバック制御の影響がないか、あるいは影響が小さい時間範囲の後に、目標値と実測値との偏差から判定して変更する。
図３は、吹出空気温度を制御パラメータとした場合の例であり、縦軸は吹出空気温度センサ３４の温度検出値、横軸は冷却運転開始からの経過時間を表している。サーモＯＦＦから冷却運転を再開する場合、吹出温度検出値は庫内空気温度から冷却能力の増加に応じて徐々に低下する。

さて、運転初期条件が最適な場合、フィードバック制御で運転条件を変更するまでもなく、図３に示すように吹出空気温度は目標値に収束する。（初期条件最適収束特性）
運転初期条件の適否を判定する場合、運転初期条件での条件固定運転時間が短いと、経過時間は「判定１」のように初期条件適正判定タイミングが早くなり、逆に長いと「判定２」のように初期条件適正判定タイミングが遅くなる。図３からも判る通り、判定条件である吹出空気温度の適正レンジは判定タイミングにより変化し、たとえば判定タイミングが目標値への収束時間以上に長くなる「判定２」の場合は、吹出空気温度が目標値を挟む「適正レンジ２」に入れば適正と判断される。また、たとえば「判定１」のように判定タイミングが早くなればなるほど、運転初期条件の適否は「適正レンジ１」のように目標値から離れた吹出空気温度の設定範囲により判断される。
なお、運転初期条件の変更は、電子膨張弁１７の開度や圧縮機１２の回転数など、前回の運転収束値に変更する方式も可能である。

上述したように、本発明の冷凍装置１０は、庫内の吹出空気温度を検出する吹出空気温度センサ（温度検出手段）３５と、エンジン１２の運転時間Ｔをカウントするタイマ（運転時間検出手段）２３と、吹出空気温度の目標設定値をエンジン１２の運転時間Ｔに応じて変更するコントローラ（制御手段）２０とを具備し、定温維持運転モードでは、庫内温度が庫内設定温度（設定値）Ｔｓに到達するまでエンジンを１２運転して温調し、タイマ２３で検出した運転時間Ｔが許容範囲であるエンジン適正運転時間Ｔｅ内から外れると、コントローラ２０が目標設定値を変更して温調能力を可変制御するフィードバック制御を行うものである。
また、上述した目標設定値には、凍結障害や解凍障害を防止するため、各庫内設定温度Ｔｓで許容される範囲の上限値及び下限値を設けておく。

従って、エンジン１２の運転時間は、バッテリ２５の充電に必要な最低時間以上を確保し、かつ、エンジン１２の運転における燃料消費量を悪化させない適切な時間範囲内となるように、より好ましくは、バッテリ２５の充電に必要な最低時間と一致する運転時間となるように、目標とするエバポレータ３２の吹出温度を変更するようにしたので、自動発停運転の省エネ性を犠牲にすることなく、バッテリ充電の信頼性を確保できる。
また、吹出空気温度をパラメータとすることにより、凍結や解凍といった積荷障害防止との両立が可能になる。
さらに、設定温度に対する庫内温度のアンダーシュートやオーバーシュートを防止できるため、精度のよい庫内温度制御ができる。

ところで、上述した実施形態では、エバポレータ３２から庫内に吹き出す温調空気の吹出空気温度を制御パラメータとしたが、吸込空気温度と吹出空気温度との温度差をパラメータとする制御や、圧縮機１２の圧力（冷却時は低圧制御、加熱時は高圧制御）をパラメータとする制御も可能である。
また、上述した実施形態では、エバポレータユニット３及びコンデンシングユニット４を別体に構成したセパレート型の陸上輸送用冷凍装置に適用して説明したが、両ユニット３，４を一体化した構成の陸上輸送用冷凍装置に適用可能なことは言うまでもない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、エンジンにより駆動される冷凍装置全般に広く適用可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係る冷凍装置の一実施形態として、自動発停運転の定温維持運転モードを示す説明図である。 図１の定温維持運転モードについて、自動発停運転の制御例を示すフローチャートである。 運転初期条件の判定例を示す説明図である。 （ａ）は本発明に係る冷凍装置を装備した冷凍車の外観斜視図、（ｂ）はエバポレータユニットの構成例を示すコンテナ内の要部断面図である。 本発明に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 従来の冷凍装置における自動発停運転を示す説明図である。

符号の説明

５ 冷媒配管
６ ホットガスバイパス配管
１０ 冷凍装置
１１ 圧縮機
１２ 圧縮機用エンジン
１４ コンデンサ
１７ 電子膨張弁
２０ コントローラ（制御手段）
２１ 入力部
２２ 演算部
２３ タイマ（運転時間検出手段）
２４ 出力部
２５ 駆動用バッテリ
２６ オルタネータ
３２ エバポレータ
３４ 吸込空気温度センサ
３５ 吹出空気温度センサ

Claims (3)

1. 庫内の空気と熱交換させて温調する冷媒を圧縮し、冷媒回路に送出して循環させる圧縮機が専用のエンジンにより駆動される冷凍装置において、
   庫内温度を所望の設定値に維持するためのエンジン運転時間が、エンジン駆動用バッテリの充電完了までに必要な最小の充電運転時間と、該充電運転時間に加算した所定の許容時間との間に設定された許容範囲内に入るように、前記冷媒回路の温調能力をフィードバック制御により可変制御する定温維持運転モードを備えており、
   前記フィードバック制御は、温調運転により庫内温度が庫内設定温度を超えて温調された場合、前記エンジンの運転停止後に運転復帰温度に到達すると再開される次回の温調運転時の温調能力を前回の温調運転時の温調能力よりも低下させることを特徴とする冷凍装置。
2. 庫内の吹出空気温度を検出する温度検出手段と、前記エンジン運転時間をカウントする運転時間検出手段と、前記吹出空気温度の目標設定値を前記エンジン運転時間に応じて変更する制御手段とを具備し、
   前記定温維持運転モードでは、庫内温度が前記設定値に到達するまで前記エンジンを運転して温調し、前記運転時間検出手段で検出した前記運転時間が前記許容範囲内から外れると、前記制御手段が前記目標設定値を変更して前記温調能力を可変制御するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記目標設定値に上限値及び下限値を設けたことを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。

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