JP2010156489A - トレーラ用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機モータとファンモータとをそれぞれインバータによって駆動するトレーラ用冷凍装置において、圧縮機とファンとを効率良く運転できるようにする。
【解決手段】トレーラ用冷凍装置（10）は、圧縮機（21）のモータ負荷を検出する圧縮機負荷検出手段（67）と、ファン（25,26）のモータ負荷を検出するファン負荷検出手段（68,69）と、圧縮機負荷検出手段（67）で検出された圧縮機モータ負荷と、上記ファン負荷検出手段（68,69）で検出されたファンモータ負荷との双方に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整する調整回路（50）とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、圧縮機及びファンを有するトレーラ用冷凍装置に関するものである。

従来より、冷凍食品等を陸上輸送する冷凍車に設けられて冷凍庫内を冷却する、トレーラ用冷凍装置が知られている。

特許文献１のトレーラ用冷凍装置は、発電機とコンバータと複数のインバータと圧縮機とファンとを備えている。発電機は、エンジンによって駆動されて交流電力を発電する。発電機で発電された交流電力は、コンバータによって直流電力に変換される。この直流電力は、複数のインバータへ並列に入力される。各インバータでは、直流電力が交流電力に変換され、各インバータからの出力電圧によって対応する電動機が駆動される。

具体的には、第１インバータの出力電圧が圧縮機モータに入力され、圧縮機モータが所定の運転周波数で駆動する。また、第２インバータの出力電圧がファンモータに入力され、ファンモータが所定の運転周波数で駆動する。このトレーラ用冷凍装置では、以上のようにして圧縮機やファンの能力が制御され、これにより冷蔵庫内の温度が調節される。
特開２００７−１１３８７４号公報

特許文献１に開示のようなトレーラ用冷凍装置では、上述の如く、コンバータの出力電圧が各インバータに並列に入力され、これらのインバータによって圧縮機モータとファンモータとがそれぞれ駆動される。ところが、従来例においては、圧縮機モータとファンモータの双方の運転状況を考慮せずに、コンバータから各インバータへ直流電力が出力されていた。このため、コンバータからインバータへ入力された入力電圧が過剰となって、スイッチング損失やモータ損失の増大を招いたり、インバータの入力電圧が不足して充分なモータ動力を得ることができなったりする虞があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機モータとファンモータとをそれぞれインバータによって駆動するトレーラ用冷凍装置において、圧縮機とファンとを効率良く運転できるようにすることである。

第１の発明は、電源（32,S）と、該電源（32,S）の交流電力を直流電力に変換するコンバータ（41）と、該コンバータ（41）の直流電力が並列に入力され、入力された直流電力を交流電力にそれぞれ変換する圧縮機用インバータ（42）及びファン用インバータ（43,44）と、上記圧縮機用インバータ（42）の交流電力によって駆動される圧縮機（21）と上記ファン用インバータ（43,44）の交流電力によって駆動されるファン（25,26）とを有する冷媒回路（20）とを備えたトレーラ用冷凍装置を対象とする。そして、このトレーラ用冷凍装置は、上記圧縮機（21）のモータ負荷を検出する圧縮機負荷検出手段（67）と、上記ファン（25,26）のモータ負荷を検出するファン負荷検出手段（68,69）と、上記圧縮機負荷検出手段（67）で検出された圧縮機モータ負荷と、上記ファン負荷検出手段（68,69）で検出されたファンモータ負荷との双方に基づいて、該コンバータ（41）の出力電圧を調整する調整回路（50）とを備えていることを特徴とする。

第１の発明では、電源（32,S）からの交流電力がコンバータ（41）によって直流電力に変換された後、この直流電力が圧縮機用インバータ（42）とファン用インバータ（43,44）とにそれぞれ入力される。圧縮機用インバータ（42）は、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを切り換えることで、圧縮機（21）のモータ回転数を制御する。また、ファン用インバータ（43,44）も、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを切り換えることで、ファン（25,26）のモータ回転数を制御する。

このような圧縮機（21）及びファン（25,26）の運転時において、圧縮機負荷検出手段（67）は、圧縮機（21）のモータ負荷を検出する。また、ファン負荷検出手段（68,69）は、ファン（25,26）のモータ負荷を検出する。そして、調整回路（50）は、このようにして検出された圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との双方に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整する。このため、本発明では、圧縮機用インバータ（42）とファン用インバータ（43,44）とでは、圧縮機（21）及びファン（25,26）の負荷に見合うような入力電圧を入力させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記調整回路（50）は、上記圧縮機モータ負荷が所定の第１基準値よりも小さく且つ上記ファンモータ負荷が所定の第２基準値よりも小さい場合に、上記コンバータ（41）の出力電圧を第１出力電圧とし、圧縮機モータ負荷が上記第１基準値以上で且つファンモータ負荷が上記第２基準値以上である場合に、コンバータ（41）の出力電圧を上記第１出力電圧よりも大きな第２出力電圧とするように構成されていることを特徴とする。

第２の発明では、上記圧縮機モータ負荷と上記ファンモータ負荷との双方が比較的大きい場合に、コンバータ（41）の出力電圧も比較的大きな第２出力電圧となる。これにより、圧縮機用インバータ（42）へは、圧縮機モータの負荷（換言すると、圧縮機用インバータの出力電圧）に見合った入力電圧が入力されるため、圧縮機モータの動力が不足してしまうことを防止できる。また、ファン用インバータ（43,44）へは、ファンモータの負荷（換言すると、ファン用インバータの出力電圧）に見合った入力電圧が入力されるため、ファンモータの動力が不足してしまうことを防止できる。

また、圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との双方が比較的小さい場合には、コンバータ（41）の出力電圧も比較的小さな第１出力電圧となる。これにより、圧縮機用インバータ（42）へは、その出力電圧に見合った入力電圧が入力される。従って、圧縮機用インバータ（42）の入力電圧が過剰となってスイッチング損失やモータ損失が増大してしまうことを防止できる。同様に、ファン用インバータ（43,44）へは、その出力電圧に見合った入力電圧が入力される。従って、ファン用インバータ（43,44）の入力電圧が過剰となってスイッチング損失やモータ損失が増大してしまうことも防止できる。

第３の発明は、第２の発明において、上記調整回路（50）は、上記圧縮機モータ負荷が上記第１基準値以上で且つファンモータ負荷が上記第２基準値よりも小さい場合、又は上記圧縮機モータ負荷が上記第１基準値よりも小さく且つ上記ファンモータ負荷が上記第２基準値以上である場合にも、上記コンバータ（41）の出力電圧を上記第２出力電圧とするように構成されていることを特徴とする。

第３の発明では、圧縮機モータ負荷が比較的大きくファンモータ負荷が比較的小さい場合や、圧縮機モータ負荷が比較的小さくファンモータ負荷が比較的大きい場合にも、コンバータ（41）の出力電圧が比較的大きな第２出力電圧となる。このため、圧縮機モータとファンモータのいずれかの負荷だけが比較的大きくなる運転条件下においても、圧縮機モータやファンモータの動力が不足してしまうことが確実に防止される。

第４の発明は、第１の発明において、上記圧縮機モータ負荷と上記ファンモータ負荷との合計値が所定の第３基準値よりも小さい場合に、上記コンバータ（41）の出力電圧を第１出力電圧とし、圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との合計値が上記第３基準値以上である場合に、コンバータ（41）の出力電圧を上記第１出力電圧よりも大きな第２出力電圧とするように構成されていることを特徴とする。

第４の発明では、圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との合計値が比較的大きい場合、各インバータ（42,43,44）の出力電圧がそれぞれ比較的大きいとみなされるので、このような場合にコンバータ（41）の出力電圧も比較的大きくなる。これにより、圧縮機（21）やファン（25,26）の動力が不足してしまうことを防止できる。また、圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との合計値が比較的小さい場合、各インバータ（42,43,44）の出力電圧もそれぞれ比較的小さいとみなされるので、このような場合にコンバータ（41）の出力電圧も比較的小さくなる。これにより、各インバータ（42,43,44）において、スイッチング損失やモータ損失が増大してしまうことを防止できる。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つにおいて、上記コンバータ（41）は、上記調整回路としての三相ＰＷＭコンバータ（41）で構成されていることを特徴とする。

第５の発明では、コンバータ（41）が上記調整回路としての三相ＰＷＭコンバータ（41）で構成される。即ち、三相ＰＷＭコンバータ（41）では、スイッチング素子のパルス幅が調節されることで、その出力電圧が調整される。

第６の発明は、第１乃至第５のいずれか１つの発明において、上記圧縮機負荷検出手段は、上記圧縮機（21）のモータ回転数を検出する圧縮機回転数検出部（67）で構成され、上記ファン負荷検出手段は、上記ファン（25,26）のモータ回転数を検出するファン回転数検出部（68,69）で構成されていることを特徴とする。

第６の発明では、圧縮機負荷検出手段として圧縮機回転数検出部（67）が用いられ、ファン負荷検出手段としてファン回転数検出部（68,69）が用いられる。即ち、圧縮機回転数検出部（67）は、圧縮機（21）のモータ回転数によって圧縮機（21）の負荷を検出し、ファン回転数検出部（68,69）は、ファン（25,26）のモータ回転数によってファン（25,26）の負荷を検出する。調整回路（50）は、このようにして検出された圧縮機（21）及びファン（25,26）の各モータ回転数に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整する。

本発明によれば、圧縮機（21）のモータ負荷とファン（25,26）のモータ負荷との双方に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整している。このため、圧縮機用インバータ（42）とファン用インバータ（43,44）とへは、これらのモータ負荷を考慮した入力電圧が入力されるので、各インバータ（42,43,44）のスイッチング損失や各モータの損失を低減しつつ、圧縮機（21）とファン（25,26）とを所望とする能力で確実に運転させることができる。

特に、第２の発明によれば、圧縮機（21）とファン（25,26）との双方のモータ負荷がそれぞれ比較的大きい場合に、各インバータ（42,43,44）の入力電圧も比較的大きくなるので、圧縮機（21）及びファン（25,26）の動力を充分に得ることができる。また、圧縮機（21）とファン（25,26）との双方のモータ負荷がそれぞれ比較的小さい場合に、各インバータ（42,43,44）の入力電圧も比較的小さくなるので、各インバータ（42,43,44）の入力電圧が出力電圧に対して相対的に大きくなり過ぎることを防止でき、スイッチング損失やモータ損失の低減が確実に図られる。

更に、第３の発明によれば、圧縮機（21）とファン（25,26）とのいずれか一方のモータ負荷が比較的大きい場合に、各インバータ（42,43,44）の入力電圧も比較的大きくなるので、圧縮機（21）やファン（25,26）の動力を確実に補償することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態》
実施形態に係るトレーラ用冷凍装置（10）は、冷凍食品や生鮮食品等を陸上輸送する冷凍車（1）に搭載されている。図１に示すように、冷凍車（1）では、運転室や走行用エンジンが設けられた運転車両（トレーラヘッド）と、冷蔵庫が設けられた荷台車両（トレーラ）とが切り離し自在に連結されている。トレーラ用冷凍装置（10）は、上記トレーラの前方部に設けられ、トレーラの冷蔵庫内を冷却するように構成されている。また、トレーラ用冷凍装置（10）は、発電機用エンジン（31）によって発電された電力と、商用電源（S）の電力とを切り換えて使用する（詳細は後述する）。

《冷媒回路の構成》
図２に示すように、トレーラ用冷凍装置（10）は、冷蔵庫内を冷却するための冷媒回路（20）を備えている。冷媒回路（20）は、冷媒が充填される閉回路であって、冷媒が循環して冷凍サイクルを行うように構成されている。冷媒回路（20）には、圧縮機（21）と凝縮器（22）と電子膨張弁（23）と蒸発器（24）とが順に接続されている。圧縮機（21）は、スクロール式の圧縮機で構成されている。凝縮器（22）の近傍には凝縮器ファン（25）が設けられ、蒸発器（24）の近傍には蒸発器ファン（26）が設けられている。凝縮器（22）では、凝縮器ファン（25）が送風する室外空気と冷媒とが熱交換する。蒸発器（24）では、蒸発器ファン（26）が送風する庫内空気と冷媒とが熱交換する。

《電源装置の構成》
図１及び図３に示すように、トレーラ用冷凍装置（10）は、電源装置（30）を備えている。電源装置（30）は、発電機用エンジン（31）と発電機（32）と切換スイッチ（33）とを備えている。発電機用エンジン（31）は、運転車両の走行用エンジンとは別に設けられ、トレーラ用冷凍装置（10）専用のものである。発電機用エンジン（31）は、電子ガバナ制御により燃料供給量が調節されることによって運転回転数が制御される。発電機（32）は、発電機用エンジン（31）に接続され、発電機用エンジン（31）の動力によって発電する。本実施形態の発電機（32）は、永久磁石発電機で構成されている。なお、この発電機（32）を、例えば磁界巻線付き発電機や誘導発電機等の他の方式で構成しても良い。

切換スイッチ（33）は、発電機（32）と、詳細は後述するコンバータ（41）との間に設けられている。切換スイッチ（33）は、コンバータ（41）を発電機（32）と繋げる状態と、コンバータ（41）を商用電源（S）と繋げる状態とに切り換えられる。即ち、切換スイッチ（33）は、発電機（32）で発電した交流電力と、商用電源（S）の交流電力とのいずれか一方をコンバータ（41）へ選択的に入力させるように構成されている。つまり、トレーラ用冷凍装置（10）では、商用電源（S）と発電機（32）との双方が電源として機能している。例えば冷凍車（1）の走行中には、発電機（32）とコンバータ（41）とが繋がる状態となり、例えば冷凍車（1）の停止中には、発電機（32）が停止して商用電源（S）とコンバータ（41）とが繋がる状態となる。なお、電源装置（30）には、発電機用エンジン（31）の運転回転数を検出するための回転数検出部（図示省略）も設けられている。また、電源装置（30）には、発電機用エンジン（31）の起動に使用するバッテリー（34）と、このバッテリー（34）の充電に使用する充電回路（35）とが設けられている。

《電力変換回路の構成》
図１及び図３に示すように、トレーラ用冷凍装置（10）は、電力変換回路（40）を備えている。電力変換回路（40）は、コンバータ（41）と、圧縮機用インバータ（42）と、２つのファン用インバータ（43,44）とを備えている。

コンバータ（41）は、電源装置（30）の発電機（32）が発電した交流電力、又は商用電源（S）から供給された交流電力が入力され、入力された交流電力を直流電力に変換するように構成されている。図４に示すように、コンバータ（41）は、三相ＰＷＭコンバータで構成されている。即ち、コンバータ（41）には、３つのインダクタ（Ｌ）と、ブリッジ結線された６つのスイッチング素子（S1〜S6）と、コンデンサ（C）とが設けられている。そして、コンバータ（41）は、各スイッチング素子（S1〜S6）のＯＮ／ＯＦＦの間隔が制御されることで、コンバータ（41）の出力電圧の調整する調整回路（50）を構成している。

圧縮機用インバータ（42）と、２つのファン用インバータ（43,44）とは、コンバータ（41）に並列に電気的に接続され、コンバータ（41）の直流電源を、所望の電圧と周波数を有した交流電力に変換する。即ち、複数のインバータ（42,43,44）は、高圧の直流電力ライン（48）に並列に接続している。本実施形態では、圧縮機用インバータ（42）は、冷媒回路（20）の圧縮機（21）のモータ（圧縮機モータ（21a））に交流電力を出力し、圧縮機（21）を駆動する。また、第１ファン用インバータ（43）は、凝縮器ファン（25）のモータ（凝縮器ファンモータ（25a））に交流電力を出力し、凝縮器ファン（25）を駆動する。また、第２ファン用インバータ（44）は、蒸発器ファン（26）のモータ（蒸発器ファンモータ（26a））に交流電力を出力し、蒸発器ファン（26）を駆動する。これらのインバータ（42,43,44）は、ＰＷＭ（パルス幅変調）式のインバータで構成されている。

《制御回路の構成》
図３に示すように、トレーラ用冷凍装置（10）は、システム制御部（61）、エンジン制御部（62）、２つのインバータ制御部（63,64）、及びコンバータ制御部（65）を備えている。これらの各制御部（61〜65）は、通信ライン（60）を介してデータ信号の授受が相互に可能となっている。

システム制御部（61）は、冷蔵庫内の設定温度が入力可能に構成されている。システム制御部（61）では、上記設定温度（目標温度）と冷蔵庫内の庫内温度とから、必要な冷却能力が算出される。システム制御部（61）は、この必要冷却能力に基づいて、各インバータ（42,43,44）の出力電圧や周波数を個別に制御し、圧縮機（21）及びファン（25,26）の能力を制御する。また、システム制御部（61）は、上記必要冷却能力に基づいて、電子膨張弁（23）の開度を調節する。以上のような制御により、トレーラ用冷凍装置（10）の冷凍能力が変化し、庫内温度が設定温度に近づいていく。

エンジン制御部（62）は、発電機用エンジン（31）の回転数を制御するように構成されている。即ち、エンジン制御部（62）は、発電機用エンジン（31）ひいては発電機（32）の回転数が目標の回転数となるように、発電機用エンジン（31）の燃料供給量を電子ガバナ制御によって調節する。

第１インバータ制御部（63）は、圧縮機用インバータ（42）の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせるパルス幅を制御することで、圧縮機用インバータ（42）の出力電圧を調節する。これにより、圧縮機（21）のモータ（21a）の運転周波数（回転数）が調節される。また、第２インバータ制御部（64）は、各ファン用インバータ（43,44）の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせるパルス幅を制御することで、ファン用インバータ（43,44）の出力電圧及び基本波周波数を調節する。これにより、各ファン（25,26）の回転数（運転周波数）が調節される。

コンバータ制御部（65）は、圧縮機モータ（21a）、凝縮器ファンモータ（25a）、及び蒸発器ファンモータ（26a）の回転数に応じて、コンバータ（41）の出力電圧を調整するように構成されている。

具体的には、トレーラ用冷凍装置（10）には、圧縮機モータ（21a）の回転数を計測する第１回転数検出部（67）と、凝縮器ファンモータ（25a）の回転数を計測する第２回転数検出部（68）と、蒸発器ファンモータ（26a）の回転数を検出する第３回転数検出部（69）とが設けられている。第１回転数検出部（67）は、圧縮機（21）のモータ回転数を検出する圧縮機回転数検出部であり、更には圧縮機（21）のモータ負荷を検出する圧縮機負荷検出手段を構成している。また、第２，第３回転数検出部（68,69）は、各ファン（25,26）のモータ回転数をそれぞれ検出するファン負荷検出部であり、更には各ファン（25,26）のモータ負荷を検出するファン負荷検出手段を構成している。そして、コンバータ制御部（65）は、これらの回転数検出部（67,68,69）で検出された回転数に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整する。即ち、コンバータ（41）は、圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との双方に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整する調整回路を構成している。このようなコンバータ（41）の出力電圧の制御についての詳細は後述する。

−運転動作−
まず、トレーラ用冷凍装置（10）の基本的な運転動作について説明する。

冷凍車（1）の走行中には、切換スイッチ（27）が、発電機（32）とコンバータ（41）とを繋ぐ状態に切り換えられる。この状態で、発電機用エンジン（31）が駆動されると、発電機（32）も回転駆動されて発電機（32）で交流電力が発電される。発電機（32）からの交流電力は、コンバータ（41）によって直流電力に変換され、この直流電力が直流電力ライン（48）へ出力される。

直流電力ライン（48）からは、圧縮機用インバータ（42）と第１ファン用インバータ（43）と第２ファン用インバータ（44）とへそれぞれ直流電力が出力される。各インバータ（42,43,44）では、直流電力が所望の電圧、及び所望の周波数の交流電力に変換され、これらの交流電力が、圧縮機（21）のモータ（21a）、及び各ファン（25,26）のモータ（25a,26a）にそれぞれ出力される。これにより、圧縮機（21）及び各ファン（25,26）が運転状態となり、凝縮器（22）で冷媒が凝縮して蒸発器（24）で冷媒が蒸発する、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。その結果、蒸発器（24）では、冷媒が冷蔵庫の庫内空気から吸熱して蒸発し、冷蔵庫の庫内が冷却される。

なお、冷凍車（1）の停止中には、トレーラ用冷凍装置（10）に所定の待機場所の商用電源（S）が接続され、切換スイッチ（27）が、商用電源（S）とコンバータ（41）とを繋ぐ状態に切り換えられる。その結果、商用電源（S）の交流電力が、コンバータ（41）に入力され、上述と同様に圧縮機（21）及び各ファン（25,26）が運転状態となり、冷蔵庫の庫内が冷却される。

〈コンバータの出力電圧の制御について〉
上述のように、本実施形態のコンバータ（41）は、圧縮機モータ（21a）及び各ファンモータ（25a,26a）の回転数に応じて、出力電圧が調整される。本実施形態では、例えば図５の表に例示するように、圧縮機モータ（21a）の回転数とファン（25a,26a）の回転数に応じた出力電圧が設定されている。具体的には、コンバータ（41）の出力電圧としては、低電圧となるＶlow（第１出力電圧）と、この低電圧Ｖlowよりも大きな通常電圧Ｖst（第２出力電圧）との２段階が設定されている。そして、圧縮機モータ（21a）の回転数が、所定値（第１基準値）よりも小さな「低回転数」の範囲であり、且つファンモータ（25a,26a）の回転数が所定値（第２基準値）よりも小さな「低回転数」の範囲である場合には、コンバータ（41）の出力電圧がＶlowとなるように制御される。また、圧縮機モータ（21a）の回転数が所定値（第１基準値）以上となる「中・高回転数」の範囲であり、且つファンモータ（25a,26a）の回転数が所定値（第２基準値）以上となる「中・高回転数」の範囲である場合には、コンバータ（41）の出力電圧がＶstとなるように制御される。

また、同図に示すように、圧縮機モータ（21a）の回転数が「中・高回転数」の範囲であり且つファンモータ（25a,26a）の回転数が「低回転数」である場合や、圧縮機モータ（21a）の回転数が「低回転数」の範囲であり且つファンモータ（25a,26a）の回転数が「中・高回転数」の範囲である場合にも、コンバータ（41）の出力電圧がＶstとなるように制御される。

このようなコンバータ（41）の出力電圧の制御について、図６に示すフローチャートを参照しながら更に詳細に説明する。この制御では、まず、ステップＳＴ１において、圧縮機モータ（21a）の回転数が所定の基準値（第１基準値）よりも小さいか否かの判定が行われる。ここで、圧縮機モータ（21a）の回転数が基準値より小さい場合には、ステップＳＴ２に移行し、この回転数が基準値以上である場合には、ステップＳＴ５へ移行する。ステップＳＴ５へ移行すると、コンバータ（41）の出力電圧が通常電圧Ｖstとなる。

また、ステップＳＴ２では、凝縮器ファンモータ（25a）の回転数が基準値（第２基準値）よりも小さいか否かの判定が行われる。ここで、凝縮器ファンモータ（25a）の回転数が基準値より小さい場合には、ステップＳＴ３に移行し、この回転数が基準値以上である場合には、ステップＳＴ５へ移行してコンバータ（41）の出力電圧が通常電圧Ｖstとなる。

同様に、ステップＳＴ３では、蒸発器ファンモータ（26a）の回転数が基準値（第２基準値）よりも小さいか否かの判定が行われる。ここで、蒸発器ファンモータ（26a）の回転数が基準値より小さい場合には、ステップＳＴ４に移行する。ステップＳＴ４では、コンバータ（41）の出力電圧が低電圧Ｖlowとなる。また、蒸発器ファンモータ（26a）の回転数が基準値以上である場合には、ステップＳＴ５へ移行してコンバータ（41）の出力電圧が通常電圧Ｖstとなる。

−実施形態の効果−
以上のように、上記実施形態によれば、圧縮機モータ（21a）の回転数（即ち、圧縮機（21）のモータ負荷）とファン（25a,26a）の回転数（即ち、ファン（25,26）のモータ負荷）との双方に基づいて、コンバータ（41）の出力電圧を調整している。このため、圧縮機用インバータ（42）とファン用インバータ（43,44）とへは、圧縮機（21）や各ファン（25,26）のモータ負荷を考慮した入力電圧が入力されるので、これらのインバータ（42,43,44）のスイッチング損失や各モータの損失を低減しつつ、圧縮機（21）とファン（25,26）とを所望とする能力で確実に運転させることができる。

より具体的には、圧縮機モータ（21a）及びファンモータ（25a,26a）の回転数がそれぞれ「小回転数」になると、圧縮機（21）とファン（25,26）との双方のモータ負荷が比較的小さくなり、ひいては各インバータ（42,43,44）の出力電圧も低くなる。本実施形態では、このような運転条件下において、コンバータ（41）の出力電圧を低電圧Ｖlowとしているので、各インバータ（42,43,44）では、その入力電圧が各々の出力電圧に対して相対的に大きくなり過ぎるのを防止できる。その結果、各インバータ（42,43,44）でのスイッチング損失やモータ損失の低減を図ることができる。

また、圧縮機モータ（21a）及びファンモータ（25a,26a）の回転数がそれぞれ「中・高回転数」になると、圧縮機（21）とファン（25,26）との双方のモータ負荷が比較的大きくなる。本実施形態では、このような運転条件下において、コンバータ（41）の出力電圧を通常電圧Ｖstとしているので、圧縮機モータ（21a）及びファンモータ（25a,26a）に充分な出力電圧を付与することができ、圧縮機（21）及びファン（25,26a）を「中・高回転数」で確実に運転させることができる。

更に、本実施形態では、圧縮機モータ（21a）とファンモータ（25a,26a）のうちの少なくとも１つが「中・高回転数」である場合にも、コンバータ（41）の出力電圧を通常電圧Ｖstとしているので、「中・高回転数」で運転されるモータに充分な出力電圧を付与することができる。このため、信頼性の高い運転を実現することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としても良い。

上記実施形態では、圧縮機モータ（21a）の回転数と、ファンモータ（25a,26a）の回転数とのそれぞれについて、所定の基準値との間で大小比較を行い、コンバータ（41）の出力電圧を調整するようにしている。しかしながら、例えば図７に示すように、圧縮機モータ（21a）の回転数と凝縮器ファンモータ（25a）の回転数と蒸発器ファンモータ（26a）の回転数との合計値と、所定の基準値との大小比較を行い、コンバータ（41）の出力電圧を調整するようにしても良い。具体的に、図７の例では、ステップＳＴ２１において、上記の合計値が所定の基準値（第３基準値）よりも小さい場合、ステップＳＴ２２へ移行してコンバータ（41）の出力電圧を低電圧Ｖlowとし、上記の合計値が基準値以上である場合、ステップＳＴ２３へ移行してコンバータ（41）の出力電圧を通常電圧Ｖstとするようにしている。

図７の例においては、各モータ（21a,25a,26a）の回転数の合計値（即ち、各モータ（21a,25a,26a）の負荷の合計値）が比較的小さい場合、各インバータ（42,43,44）の出力電圧も比較的小さいと判断できるので、これに対応するようにコンバータ（41）の出力電圧を低電圧Ｖlowとしている。その結果、この例においても、各インバータ（42,43,44）でのスイッチング損失やモータ損失を低減できる。また、各モータ（21a,25a,26a）の回転数の合計値（即ち、各モータ（21a,25a,26a）の負荷の合計値）が比較的大きい場合、各インバータ（42,43,44）の出力電圧も比較的大きいと判断できるので、これに対応するようにコンバータ（41）の出力電圧を通常電圧Ｖstとしている。その結果、この例においても、各モータ（21a,25a,26a）へ充分な出力電圧を付与することができ、圧縮機（21）、凝縮器ファン（25）、及び蒸発器ファン（26）を確実に「中・高回転数」で運転することができる。なお、このような合計値を算出するための回転数は、絶対値でなくても良く、例えば最小回転数を０として最大回転数を１００とした場合の０から１００までの間の相対的な値であっても良い。

また、上記実施形態では、コンバータ（41）の出力電圧を通常電圧Ｖstから低電圧Ｖlowへ低下させる基準値（例えばｒ１）と、この出力電圧を低電圧Ｖlowから通常電圧Ｖstへ上昇させる基準値（例えばｒ２）とを同じ値（即ち、ｒ１＝ｒ２）としている。しかしながら、例えば図８に示すように、出力電圧を上昇させる場合と低下させる場合とで、基準値を異なるように設定しても良い。つまり、図８の例では、出力電圧を低下させる基準となる回転数ｒ１が、出力電圧を上昇させる基準となる回転数ｒ２よりも小さい値（即ち、ｒ１＜ｒ２）となっている。このようにして出力電圧の低下時と上昇時との基準値に差を設けヒステリシス特性を付与することで、コンバータ（41）の出力電圧の制御性の向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、コンバータ（41）の出力電圧を、固有の二段階の電圧値としているが、例えば図９に示すように、所定の範囲（例えば「小回転数」の範囲）において、回転数に応じて出力電圧を比例的に変化させるようにしても良い。

更に、上記実施形態では、圧縮機（21）のモータ負荷を検出する圧縮機負荷検出手段として、圧縮機モータ（21a）の回転数を計測する回転数検出部（67）を用いている。しかしながら、圧縮機負荷検出手段として、圧縮機モータ（21a）の消費電力、圧縮機用インバータ（42）の一次側電力や出力電圧、圧縮機モータ（21a）の回転数を制御するための回転数指令値等、を計測する他の手段を用いても良い。同様に、ファン（25,26）のモータ負荷を検出するファン負荷検出手段として、ファンモータ（25a,26a）の消費電力、ファン用インバータ（43,44）の一次側電力や出力電圧、ファンモータ（25a,26a）の回転数を制御するための回転数指令値等、を計測する他の手段を用いても良い。

また、上記実施形態では、コンバータ（41）の出力電圧を調整するために、コンバータ（41）を調整回路（50）としての三相ＰＷＭコンバータによって構成されている。しかしながら、コンバータ（41）の出力電圧を調節する調整回路（50）として、例えば所定の降圧回路、昇圧回路、昇降圧回路等を用いるようにしても良い。

以上説明したように、本発明は、圧縮機及びファンを有するトレーラ用冷凍装置について有用である。

図１は、実施形態に係る冷凍車の概略の構成図である。 図２は、冷媒回路の概略の構成図である。 図３は、トレーラ用冷凍装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、コンバータの概略構成を示す回路図である。 図５は、圧縮機及びファンの回転数と、コンバータの出力電圧（ＤＣ電圧）の関係を示す表である。 図６は、実施形態に係るコンバータの出力電圧の制御フローである。 図７は、その他の実施形態に係るコンバータの出力電圧の制御フローである。 図８は、その他の実施形態に係る第１の例において、回転数の基準値とコンバータの出力電圧との関係を示すグラフである。 図９は、その他の実施形態に係る第２の例において、回転数の基準値とコンバータの出力電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

10 トレーラ用冷凍装置
20 冷媒回路
21 圧縮機
25 凝縮器ファン（ファン）
26 蒸発器ファン（ファン）
32 発電機（電源）
41 コンバータ
42 圧縮機用インバータ
43 第１ファン用インバータ（ファン用インバータ）
44 第２ファン用インバータ（ファン用インバータ）
50 三相ＰＷＭコンバータ（調整回路）
67 第１回転数検出部（圧縮機負荷検出手段）
68 第２回転数検出部（ファン負荷検出手段）
69 第３回転数検出部（ファン負荷検出手段）
S 商用電源（電源）

Claims (6)

1. 電源（32,S）と、該電源（32,S）の交流電力を直流電力に変換するコンバータ（41）と、該コンバータ（41）の直流電力が並列に入力され、入力された直流電力を交流電力にそれぞれ変換する圧縮機用インバータ（42）及びファン用インバータ（43,44）と、上記圧縮機用インバータ（42）の交流電力によって駆動される圧縮機（21）と上記ファン用インバータ（43,44）の交流電力によって駆動されるファン（25,26）とを有する冷媒回路（20）とを備えたトレーラ用冷凍装置であって、
   上記圧縮機（21）のモータ負荷を検出する圧縮機負荷検出手段（67）と、
   上記ファン（25,26）のモータ負荷を検出するファン負荷検出手段（68,69）と、
   上記圧縮機負荷検出手段（67）で検出された圧縮機モータ負荷と、上記ファン負荷検出手段（68,69）で検出されたファンモータ負荷との双方に基づいて、該コンバータ（41）の出力電圧を調整する調整回路（50）とを備えていることを特徴とするトレーラ用冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記調整回路（50）は、上記圧縮機モータ負荷が所定の第１基準値よりも小さく且つ上記ファンモータ負荷が所定の第２基準値よりも小さい場合に、上記コンバータ（41）の出力電圧を第１出力電圧とし、圧縮機モータ負荷が上記第１基準値以上で且つファンモータ負荷が上記第２基準値以上である場合に、コンバータ（41）の出力電圧を上記第１出力電圧よりも大きな第２出力電圧とするように構成されていることを特徴とするトレーラ用冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記調整回路（50）は、上記圧縮機モータ負荷が上記第１基準値以上で且つファンモータ負荷が上記第２基準値よりも小さい場合、又は上記圧縮機モータ負荷が上記第１基準値よりも小さく且つ上記ファンモータ負荷が上記第２基準値以上である場合にも、上記コンバータ（41）の出力電圧を上記第２出力電圧とするように構成されていることを特徴とするトレーラ用冷凍装置。
4. 請求項１において、
   上記圧縮機モータ負荷と上記ファンモータ負荷との合計値が所定の第３基準値よりも小さい場合に、上記コンバータ（41）の出力電圧を第１出力電圧とし、圧縮機モータ負荷とファンモータ負荷との合計値が上記第３基準値以上である場合に、コンバータ（41）の出力電圧を上記第１出力電圧よりも大きな第２出力電圧とするように構成されていることを特徴とするトレーラ用冷凍装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記コンバータ（41）は、上記調整回路（50）としての三相ＰＷＭコンバータで構成されていることを特徴とするトレーラ用冷凍装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つにおいて、
   上記圧縮機負荷検出手段は、上記圧縮機（21）のモータ回転数を検出する圧縮機回転数検出部で構成され、
   上記ファン負荷検出手段は、上記ファン（25,26）のモータ回転数を検出するファン回転数検出部（68,69）で構成されていることを特徴とするトレーラ用冷凍装置。

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