JP5397971B2 - 発電機の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、冷凍／冷蔵輸送システムのための発電機セットに関する。さらに詳しくは、本発明は、冷凍／冷蔵輸送システムの負荷に基づいて発電機セットの速度を変化させる多段速度の発電機セットのための制御システムに関する。

既存の冷凍／冷蔵輸送システムは、コンテナ、トレーラ、および他の同様の輸送ユニットを冷却するために使用されている。最近のコンテナは、船舶または鉄道による輸送のために効率的に積み重ねることが可能である。コンテナがトラックによって運ばれるとき、単一のコンテナがトレーラの車台に配置される。コンテナの中の荷物が傷みやすい製品（例えば、食品、花、など）を含む場合、輸送中の荷物の損害を抑えるために、コンテナの温度を制御しなければならない。

いくつかの既存の輸送ユニットは、冷凍／冷蔵輸送システムの温度制御用の構成部品へと電力を供給する発電機セットを含む。これらの発電機セットは、典型的にはコンテナまたはトレーラへと直接取り付けられており、発電機を動かすためのエンジンまたはモータを含む。輸送ユニットの輸送の際、冷凍／冷蔵輸送システムは、長い期間（例えば、数日、数週間）にわたって動作しなければならない。
米国特許第5977646号 米国特許第5977647号 米国特許第6044651号 米国特許第6196012号 米国特許第6321550号 米国特許第6405550号 米国特許第6543242号 米国特許第6679071号 米国特許第7043927号 なし

既存の発電機セットは、一定の出力周波数および１つ以上の出力電圧（例えば、２３０／４６０ＶＡＣ、など）を生成すべく単一の比較的一定した速度で動作する。これらの発電機セットの速度は、冷凍／冷蔵輸送システムに対する需要または負荷が大きい場合にも冷凍／冷蔵輸送システムへと適切な電力を供給することができるように、充分に高速でなければならない。しかしながら、これらの発電機セットは、冷凍／冷蔵輸送システムの負荷が比較的大きいか、あるいは比較的小さいかに関わらず、同じ単一の速度で動作している。長い期間にわたって輸送作業員による検査が行われない場合、これらの発電機セットにおいて、同じ単一の速度に設定された発電機の動作によって燃料切れの状態が生じる可能性がある。燃料切れの状態によって、冷凍／冷蔵輸送システムへの電力が失われることになり、傷みやすい荷物に損傷を生じる可能性がある。これは、周囲の温度条件がきわめて高温またはきわめて低温である場合に特に当てはまる。

一実施形態において、本発明は、第１の周波数および第２の周波数で動作可能な冷凍／冷蔵輸送ユニットのための発電機セットを提供する。この発電機セットが、ハウジングおよびハウジング内に配置された発電機を含み、冷凍／冷蔵輸送ユニットへと電力を供給する。さらに発電機セットは、ハウジング内に配置され、少なくともゼロでない第１の速度およびゼロでない第２の速度で選択的に発電機を駆動するように発電機へと組み合わせられた原動機を含む。センサが、発電機に電気的に接続され、発電機の負荷を検出して、発電機の負荷を知らせる信号を届ける。コントローラが、発電機、原動機、およびセンサに電気的に接続されている。コントローラが、発電機の負荷を知らせる信号を受信し、発電機の負荷を知らせる信号に応答して発電機を選択的に第１の速度および第２の速度の一方で動作させる。

他の実施形態において、本発明は、第１の周波数および第２の周波数で動作可能である冷凍／冷蔵輸送ユニットのための発電機セットを制御する方法を提供する。この方法は、発電機および発電機に組み合わせられた原動機を提供するステップ、ならびに発電機を原動機によってゼロでない第１の速度およびゼロでない第２の速度の少なくとも一方で駆動するステップを含む。さらに、この方法は、センサを使用して発電機の負荷を検出し、検出された発電機の負荷を知らせる信号を原動機および発電機に電気的に接続されているコントローラへと届けるステップ、および検出された発電機の負荷に応答して、コントローラによって発電機の速度を第１の速度と第２の速度との間で選択的に変化させるステップを含む。

本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。

本発明の実施形態を詳しく説明する前に、本発明の適用が、以下の説明に記載され、あるいは以下の図面に示される構成の細部および構成部品の配置に限定されるわけではないことを、理解すべきである。本発明は、他の実施形態も可能であり、さまざまなやり方で実施または実行が可能である。また、本明細書において使用される表現または用語が、あくまで説明を目的とするものであり、本発明を限定するものとして解釈してはならないことを、理解すべきである。本明細書における「含む」、「備える」、または「有する」、ならびにこれらの変形例の使用は、これらによって挙げられるアイテムおよびその均等物ならびにさらなるアイテムを包含することを意図している。用語「取り付けられ」、「接続され」、「支持され」、および「組み合わせられ」、ならびにこれらの変形例は、特にそのようでないと指定または限定されない限り、広い意味で使用され、直接的または間接的の両方の取り付け、接続、支持、および組み合わせを包含する。さらに、「接続され」および「組み合わせられ」は、物理的または機械的な接続または組み合わせに限られない。

図１は、傷みやすい荷物を輸送するためのトレーラ１０を示している。トレーラ１０は、フレーム１５および傷みやすい荷物を保管するために壁２５によって実質的に囲まれた空間２０を含む。フレーム１５は、トレーラ１０の底面のかなりの長さにわたって延びているフレーム部材３０を含む。横部材３５が、フレーム１５を補強すべくフレーム部材３０の間に配置されている。一部の横部材３５は、フレーム１５の側方から外側へと延伸している。さらに、図１に示したトレーラ１０は、トレーラ１０をトラックまたは他の車両（図示せず）を使用して動かすことができるよう、車輪４０をフレーム部材３０に組み合わせて含む。他の実施形態においては、トレーラ１０が、車輪４０を備えていない輸送用コンテナであってよい。

冷凍／冷蔵輸送ユニット４５および発電機セット５０が、トレーラ１０へと取り付けられている。冷凍／冷蔵輸送ユニット４５は、トレーラ１０の前側の付近に配置され、空間２０と連絡している。しかしながら、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５は、トレーラ１０上の任意の場所に配置可能である。冷凍／冷蔵輸送ユニット４５は、第１の周波数および第２の周波数（例えば、それぞれ６０ヘルツおよび５０ヘルツ）で動作可能であり、閉じた冷媒回路（図示せず）を特徴としている。閉じた冷媒回路は、凝縮器および蒸発器へと組み合わせられて空間２０および傷みやすい荷物を冷却する圧縮機を含み、空間２０の種々の状態（例えば、温度、湿度、など）を調節する。冷凍／冷蔵輸送ユニット４５において使用される冷媒回路は周知であり、したがって詳しくは説明しない。

図１は、トレーラ１０の側面に沿ってフレーム１５へと取り付けられ、実質的にフレーム部材３０のうちの１つの片側へと取り付けられた発電機セット５０を示している。図２は、実質的にフレーム部材３０の間においてフレーム１５へと取り付けられ、トレーラ１０の底部の中央に整列させられている他の発電機セット５５を示している。図３は、トレーラ１０の前部の付近の壁２５のうちの１つへと取り付けられたさらに他の発電機セット６０を示している。図２および図３に示した発電機セット５５、６０は、図１に示した発電機セット５０の構成要素と同様の構成要素を含む。したがって、本発明を、発電機セット５０に関して説明する。しかしながら、それぞれの発電機セット５０、５５、６０が本発明の範囲に包含され、本発明が、本明細書において説明される発電機セット５０に限定されるわけではないことを、理解すべきである。

図１は、取り付けアセンブリ７０によってフレーム１５へと取り付けられたハウジング６５を含む発電機セット５０を示している。取り付けアセンブリ７０は、ハウジングと横部材３５との間を延びており、発電機セット５０をトレーラ１０へと堅固に固定するため、高強度の材料（例えば、鋼、など）で製作されている。

図４が、発電機セット５０が、原動機７５、燃料リザーバ８０、発電機８５、およびコントローラ９０のそれぞれをハウジング６５内に配置してさらに含む旨を示している。図示の原動機７５は、冷却系統（例えば、水または冷却液の系統）、油潤滑系統、および電気系統（いずれも図示せず）を有する内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、など）である。エアフィルタシステム（図示せず）が、原動機７５の燃焼室（図示せず）へと導かれる空気をろ過する。原動機７５は、種々の構成部品の状態を知らせる信号をコントローラ９０へと届ける構成部品用センサ９５を含む。例えば、原動機７５がディーゼルエンジンである場合には、構成部品用センサ９５として、水温センサ９５ａ、エンジン回転数センサ９５ｂ、油圧センサ９５ｃ、および空気流センサ９５ｄを挙げることができる。いくつかの実施形態においては、原動機７５が、原動機７５の他の構成部品（例えば、燃料噴射、など）の状態を検出するためのさらなるセンサ（図示せず）を含んでもよい。

さらに原動機７５は、原動機７５の速度を制御するため、ガバナー機構（図示せず）ならびにガバナー機構に組み合わせられた電子機械デバイスまたは制御部材１００を含む。ガバナー機構は、原動機７５への燃料の流れを調節するガバナーまたは燃料ソレノイドであってよい。原動機７５は、少なくとも第１の速度および第２の速度で動作可能であり、制御部材１００が、ガバナー機構を使用して原動機７５を第１の速度と第２の速度との間で変化させるように構成されている。図示の実施形態においては、第１の速度が、毎分約１８００回転（ＲＰＭ）であり、第２の速度が、約１５００ＲＰＭである。他の実施形態においては、第１および第２の速度が、それぞれ１８００ＲＰＭおよび１５００ＲＰＭとは異なってもよい。

燃料リザーバ８０は、原動機７５へと燃料の供給を届けるために、原動機７５に流体連絡している。図１に示されているように、燃料リザーバ８０は、フレーム１５の下方でハウジング６５に組み合わせられている。図３に示されているように、燃料リザーバ８０は、燃料リザーバ８０内の燃料のレベルを知らせる信号を届けるため、コントローラ９０に電気的に接続された燃料センサ１０５を含む。

発電機８５は、原動機７５から発電機８５へと機械的エネルギーを伝達する駆動軸１１０によって原動機７５へと組み合わされている。発電機８５は、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５へと電力を供給するため、電源ケーブル（図示せず）を介して冷凍／冷蔵輸送ユニット４５に電気的に接続される電源コンセント１１５を含む。

発電機８５は、一般的にはロータ１２０、ステータ１２５、ならびに電圧レギュレータまたはＤＣ発電機１３０を含む交流（「ＡＣ」）３相発電機である。ロータ１２０が、原動機７５の動作によってロータ１２０を少なくともゼロでない第１の速度およびゼロでない第２の速度で回転させることができるよう、駆動軸１１０へと組み合わされている。ステータ１２５は、発電機８５の動かない構成部品であって、磁極対（例えば、２つの磁極対）を含む。

電圧レギュレータ１３０は、電圧レギュレータ１３０へと組み合わされた調節素子（図示せず）によって生成される界磁電圧および界磁電流を含む。いくつかの実施形態においては、調節素子が、電圧レギュレータ１３０を通過する直流を生成するための電池または他の半導体構成部品を含む。界磁電圧および界磁電流が界磁の励磁を定めることを、当業者であれば理解できるであろう。発電機８５の界磁の励磁を、通常は発電機８５の磁界と考えることができる。磁界は、界磁の励磁が加えられる構成部品に応じて、ロータ１２０およびステータ１２５のうちの一方であってよい。

磁界を通過してロータ１２０が回転することで、発電機８５から出力電流がもたらされる。もたらされた出力１２０電流が、発電機８５の出力電圧を生み、これが電源コンセント１１５を介して冷凍／冷蔵輸送ユニット４５へと導かれる。発電機８５において出力電圧が引き出される構成部品が、通常は発電機８５の電機子であると考えられ、ロータ１２０およびステータ１２５のうちの一方（すなわち、発電機８５において界磁の励磁を受けない構成部品）である。通常は、電機子が、駆動軸１１０からの回転の機械的エネルギーを、発電機８５からの電気的エネルギーに変換する。ロータ１２０およびステータ１２５が、発電機８５の電機子および界磁として入れ換え可能であること、および他の発電機を発電機８５の代わりに使用できることを、当業者であれば理解できるであろう。本明細書に記載の発電機８５は、あくまで例示にすぎない。

さらに発電機８５は、原動機の速度または発電機の界磁電圧によって決定できる出力周波数を含む。いくつかの実施形態においては、発電機８５が、原動機７５が第１の速度で運転されているときに第１の出力周波数で動作でき、原動機７５が第２の速度で運転されているときに第２の出力周波数で動作できる。発電機８５の第１の出力周波数は、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５の第１の周波数（例えば、６０ヘルツ）と同じである。発電機８５の第２の出力周波数は、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５の第２の周波数（例えば、５０ヘルツ）と同じである。

発電機８５の出力電圧は、出力周波数によって決定される。したがって、発電機８５は、第１の周波数での発電機８５の動作に応じて、第１の出力電圧で動作可能である。さらに、発電機８５は、第２の周波数での発電機８５の動作に応じて、第２の出力電圧で動作可能である。例えば、発電機８５が第１の周波数（例えば、６０ヘルツ）で運転されるとき、第１の出力電圧は４６０ボルトである。発電機８５が第２の周波数（例えば、５０ヘルツ）で運転される場合、第２の出力電圧は３８０ボルトである。このように、発電機８５の周波数および出力電圧が、原動機７５の速度によって決定される。

発電機８５は、種々の負荷のもとにある冷凍／冷蔵輸送ユニット４５へと適切な電力を供給するために充分である一定の負荷容量を特徴とする。発電機８５の負荷は、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５における冷却の需要または負荷（例えば、冷凍／冷蔵輸送ユニットが必要とする電力）に対応し、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５の負荷の変化に応じて変化する。発電機８５は、所与の発電機負荷容量に対する発電機の負荷に応じて決まる負荷比であって、発電機負荷容量のゼロパーセント（すなわち、発電機に負荷が存在しない場合）から発電機負荷容量の１００パーセント（すなわち、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５が最大能力にて動作している場合であり、発電機８５の最大負荷を表わしている）まで変化し得る負荷比で動作することができる。

負荷センサ１３５は、発電機の負荷を検出すべく発電機８５に電気的につながっており、さらに発電機の負荷を表わす信号を届けるために、コントローラ９０へと電気的につながっている。一実施形態においては、負荷センサ１３５が、発電機８５の界磁電流に基づいて発電機の負荷を検出するように構成されている。他の実施形態においては、負荷センサ１３５が、発電機８５の界磁電圧に基づいて発電機の負荷を検出するように構成されている。さらに他の実施形態においては、負荷センサ１３５が、発電機８５の出力電流に基づいて発電機の負荷を検出するように構成されている。

コントローラ９０は、制御パネル１４０内でハウジング６５に組み合わせられている（図１）。他の実施形態においては、コントローラ９０が、ハウジング６５から離れて位置してもよい。コントローラ９０は、発電機セット５０の他の構成部品からの種々の信号に応答して種々の動作の決定を行うマイクロプロセッサである。コントローラ９０は、発電機８５、構成部品用センサ９５、制御部材１００、および燃料センサ１０５に電気的に接続されている。

図４が、制御パネル１４０を示しており、メモリユニット１４５、操作者インターフェイス１５０、およびタイマー１５２をさらに含む。メモリユニット１４５、操作者インターフェイス１５０、およびタイマー１５２は、コントローラ９０に電気的に接続されている。いくつかの実施形態においては、メモリユニット１４５が、原動機７５および発電機８５のパラメータに関する動作記録データならびに他のデータを保持することができるランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）であってよい。

操作者インターフェイス１５０は、閲覧およびコントローラ９０への指令の入力のための表示部１５５およびキーボード１６０を含む。タイマー１５２は、原動機７５の第１の速度での動作の継続時間および原動機７５の第２の速度での動作の継続時間を別個に測定する。

動作時、コントローラ９０が、原動機７５において利用できる燃料の量を監視するため、燃料のレベルを知らせる信号を燃料センサ１０５から受信する。燃料が少ない状態を知らせる燃料センサ１０５からの信号に応答し、コントローラ９０は、警告または警報を生成する。

また、コントローラ９０は、原動機の種々の動作パラメータ（例えば、原動機の速度、冷却液の温度、など）を知らせる信号を構成部品用センサ９５から受信する。コントローラ９０は、これらの信号を、メモリユニット１４５に保存されている種々の所定のパラメータであって、構成部品用センサ９５から該当の信号に組み合わせられている種々の所定のパラメータと比較する。構成部品用センサ９５によって監視されているパラメータが、所定のパラメータの範囲にある場合、原動機７５は正常な動作状態にある。監視対象のパラメータのうちの１つ以上が、メモリユニット１４５に保存された所定のパラメータの外部にある場合、コントローラ９０は、原動機７５について基準外の状態にあることを知らせる警告または警報信号を生成できる。

原動機７５は、発電機８５の周波数および出力電圧を制御すべく第１の速度と第２の速度との間で可変である。原動機７５が第１の速度で動作しているとき、発電機８５は、第１の周波数および第１の出力電圧で動作している。原動機７５が第２の速度で動作するとき、発電機８５は、第２の周波数および第２の出力電圧で動作する。原動機７５は、発電機８５の周波数および出力電圧を変更できるよう、コントローラ９０を使用して第１の速度と第２の速度との間で可変である。通常の動作条件において、原動機７５は、発電機８５の周波数および出力電圧が原動機の速度に対して実質的に一定のままであるよう、第１の速度および第２の速度のうちの一方で動作する。

負荷センサ１３５が、発電機８５の負荷を検出し、発電機の負荷を知らせる信号をコントローラ９０へと送信する。コントローラ９０は、検出された負荷を知らせる信号を受信し、検出された負荷およびメモリユニット１４５に保存されている発電機８０の負荷容量に基づいて、負荷比を決定する。コントローラ９０は、計算した負荷比をメモリユニット１４５に保存されている所定の負荷比と比較する。コントローラ９０は、計算した負荷比と所定の負荷比との比較に基づき、発電機８５の周波数および出力電圧を変化させるべく原動機７５の速度を選択的に変化させる。

図５は、コントローラ９０の動作の一構成を示している。コントローラ９０が、ステップ２００においてオンにされた後、ステップ２０５において発電機セット５０の状態を確認する。ステップ２１０において、コントローラ９０は、発電機８５が動作しているか否かを判断する。通常の動作状態のもとでは、発電機８５は、発電機８５が「オン」であるときに動作している。ステップ２１０における答えが「ノー（Ｎｏ）」である場合（すなわち、発電機８５に動力が来ていない場合、または発電機８５が「オフ」状態である場合）、コントローラ９０は、ステップ２１５において、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５の冷却の需要または負荷がゼロでないかどうかを判断する。ステップ２１５における答えが「ノー」である場合、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５は発電機セット５０からの電力を必要としておらず、プロセスはステップ２０５へと戻る。

冷凍／冷蔵輸送ユニット４５が冷却の需要または負荷に直面している場合（すなわち、ステップ２１５において答えが「イエス（Ｙｅｓ）」である場合）、コントローラ９０は、ステップ２２０において、原動機７５が動作しているか否かを確認する。原動機７５が「オン」であり、あるいは動作している場合（すなわち、ステップ２２５において答えが「イエス」である場合）、ステップ２２５において警報が生成される。この警報は、原動機７５が第１の速度または第２の速度の一方で動作しているときに発電機８５が電力を供給していないため、発電機８５が冷凍／冷蔵輸送ユニット４５へと電力を適切に供給していない旨を作業者へと知らせる。一旦ステップ２２５において警報が生成されると、プロセスはステップ２０５へと戻る。

ステップ２２０における答えが「ノー」である場合、コントローラ９０は、ステップ２３０において原動機７５を始動する。原動機７５の初期の起動の後、コントローラ９０は、ガバナー機構および制御部材１００を使用して原動機７５を第１の速度に制御する（ステップ２３５）。次いで、プロセスはステップ２０５へと戻る。

ステップ２１０において発電機８５が「オン」である場合（すなわち、ステップ２１０における答えが「イエス」である場合）、コントローラ９０は、ステップ２４０において、原動機７５が第１の速度で動作しているか否かを判断する。原動機７５が第１の速度で動作しているとき（すなわち、ステップ４０における答えが「イエス」であるとき）、コントローラ９０は、ステップ２４５において、発電機８５を第１の周波数および第１の出力電圧で動作させる。次いで、コントローラ９０は、ステップ２５０において、負荷センサ１３５から受信される信号に基づいて発電機の負荷を確認する。コントローラ９０は、検出された発電機の負荷およびメモリユニット１４５に保存されている発電機の負荷容量に基づいて、発電機の負荷比を計算する。ステップ２５５において、コントローラ９０は、計算した発電機の負荷比をメモリユニット１４５に保存されている第１の所定の負荷比と比較し、計算した負荷比が第１の所定の負荷比を下回っているか否かを判断する。図示の実施形態においては、第１の所定の負荷比は、発電機の負荷容量の約５０パーセントである。他の実施形態においては、第１の所定の負荷比を、発電機の負荷容量の約５０パーセントを上回るように定めることができ、あるいは下回るように定めることができる。

発電機８５が所定の負荷比を上回る負荷比で動作している場合（すなわち、ステップ２５５における答えが「ノー」である場合）、プロセスはステップ２０５へと戻る。発電機８５が第１の所定の負荷比を下回る負荷比で動作している場合（すなわち、ステップ２５５における答えが「イエス」である場合）、コントローラ９０は、ステップ２６０において、タイマー１５２を使用して、発電機８５が所定の最小時間にわたって第１の所定の負荷比未満で動作しているか否かを判断する。いくつかの実施形態においては、上記所定の最小時間を、３０分間とすることができる。他の実施形態においては、上記所定の最小時間を、３０分よりも短くすることができ、あるいは３０分よりも長くすることができる。ステップ２６０において、発電機８５が第１の所定の負荷比未満で動作している時間が前記所定の最小時間よりも短い場合、原動機７５は第１の速度で動作を続け、発電機８５は第１の周波数および第１の出力電圧で動作を続ける（ステップ２４５）。

ステップ２６０において、発電機８５が所定の最小時間を超えて第１の所定の負荷比を下回る負荷で運転されている場合、コントローラ９０は、ステップ２６５において、原動機を第１の速度から第２の速度へと変化させる。図示の実施形態においては、第１の速度から第２の速度への変化は、１秒以下の移行段階のうちにコントローラ９０によって制御される。一旦原動機７５が第２の速度へと変化すると、発電機８５は、第２の周波数および第２の出力電圧で動作する（ステップ２７０）。次いで、プロセスはステップ２０５へと戻る。

コントローラ９０は、ステップ２４０において原動機の速度が第１の速度に等しくないとき、ステップ２７５において、原動機７５が第２の速度で動作しているか否かを判断する。コントローラ９０は、原動機７５がおおむね第１の速度または第２の速度で動作していない場合、ステップ２８０において警報を生成する。次いで、プロセスはステップ２０５へと戻る。

ステップ２７５において原動機７５が第２の速度で動作しているとき、コントローラ９０は、ステップ２８５において、発電機８５を第２の周波数および第２の出力電圧で動作させる。ステップ２９０において、コントローラ９０は、発電機の負荷を知らせる信号を負荷センサ１３５から受信し、検出された発電機の負荷およびメモリユニット１４５に保存されている所定の発電機の負荷容量に基づいて、発電機の負荷比を割り出す。ステップ２９５において、コントローラ９０は、計算した発電機の負荷比をメモリユニット１４５に保存されている第２の所定の負荷比と比較する。いくつかの実施形態においては、第２の所定の負荷比は、前記第１の所定の負荷比と異なっている。例えば、図示の実施形態において、第２の所定の負荷比は、発電機の負荷容量の７５パーセントである。他の実施形態においては、第２の所定の負荷比が、第１の所定の負荷比（例えば、発電機の負荷容量の５０パーセント）と同じであってよい。

ステップ２９５において、計算した発電機の負荷比が第２の所定の負荷比を超えていない場合、プロセスはステップ２０５へと戻る（すなわち、原動機７５は第２の速度で動作を続け、発電機８５は第２の周波数および第２の出力電圧で動作を続ける）。ステップ２９５において、発電機の負荷比が第２の所定の負荷比を超えている場合、コントローラ９０は、ステップ３００において、タイマー１５２を使用して、発電機８５が所定の最小時間を超えて第２の所定の負荷比を上回って運転されているか否かを判断する。ステップ３００における所定の最小時間は、ステップ２６０に関して説明した所定の最小時間と同じであっても、異なってもよい。ステップ３００において、発電機８５が第２の所定の負荷比未満で運転されている時間が所定の最小時間を超えない場合、原動機７５は第２の速度で動作を続け、発電機８５は第２の周波数および第２の出力電圧で動作を続ける（ステップ２８５）。

ステップ３００において、発電機８５が所定の最小時間を超えて第１の所定の負荷比を下回る負荷で運転されている場合、コントローラ９０は、ステップ３０５において、原動機７５を第２の速度から第１の速度へと変化させる。一旦原動機７５が第１の速度へと変化すると、発電機８５は、第１の周波数および第１の出力電圧で動作する（ステップ３１０）。

一般に、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５の負荷が比較的小さい負荷から比較的大きい負荷へと増加する（すなわち、冷却の需要がより大きい）場合、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５へと適切な電力を供給するために、界磁電圧および原動機７５の速度の少なくとも一方を増加させることができる。冷凍／冷蔵輸送ユニットの負荷が比較的大きい負荷から比較的小さい負荷へと減少する（すなわち、冷却の需要がより少ない）場合、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５へと適切でありながら過剰でない電力を供給するために、界磁電圧および原動機７５の速度の少なくとも一方を小さくすることができる。

コントローラ９０が、発電機の負荷を知らせる信号に応答して、原動機７５および発電機８５を選択的に第１の速度および第２の速度の一方で運転し、発電機セット５０の燃料消費を少なくする。発電機セット５０を、冷凍／冷蔵輸送ユニット４５の負荷の変化に合わせるべく、コントローラ９０によって第１の速度と第２の速度との間で変化させることができる。原動機７５は、発電機の負荷が第１の所定の負荷比を上回る発電機の負荷比を示しているとき、ならびに発電機セット５０が「オン」および「オフ」状態の間を循環するとき、第１の速度で運転される。原動機７５は、発電機の負荷が第１の所定の負荷比を下回る発電機の負荷比を示しているとき、ならびに発電機の負荷比が所定の最小時間にわたって第２の所定の負荷比を超えるまでの間、第２の速度で運転される。

本発明の種々の特徴および利点が、以下の特許請求の範囲に記載される。

本発明を具現化する発電機セットを含む冷凍／冷蔵輸送ユニットの斜視図である。 本発明の他の実施形態による発電機セットを含む図１の冷凍／冷蔵輸送ユニットの斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態による発電機セットを含む図１の冷凍／冷蔵輸送ユニットの斜視図である。 図１の発電機セットの概略図である。 図１の発電機セットの動作の流れ図である。

符合の説明

８０ リザーバ
９０ コントローラ
１００ 制御部材
１４５ メモリユニット
１５２ タイマー
１５５ コントローラ表示部
１６０ コントローラキーボード
２００ 電源オン
２０５ 発電機セットの状態を確認
２１０ 発電機は動作しているか？
２１５ 冷凍／冷蔵輸送ユニットは冷却を必要としているか？
２２０ 原動機は動作しているか？
２２５ 警報を生成
２３０ 原動機を始動
２３５ 原動機を第１の速度で運転
２４０ 原動機が第１の速度で動作しているか？
２４５ 発電機を第１の周波数および第１の出力電圧で運転
２５０ 発電機の負荷を確認
２５５ 発電機の負荷比が第１の所定の負荷比未満か？
２６０ 所定の最小時間を超えたか？
２６５ 原動機を第１の速度から第２の速度へと変更
２７０ 発電機を第２の周波数および第２の出力電圧で運転
２７５ 原動機が第２の速度で動作しているか？
２８０ 警報を生成
２８５ 発電機を第２の周波数および第２の出力電圧で運転
２９０ 発電機の負荷を確認
２９５ 発電機の負荷比が第２の所定の負荷比を超えているか？
３００ 所定の最小時間を超えたか？
３０５ 原動機を第２の速度から第１の速度へと変更
３１０ 発電機を第１の周波数および第１の出力電圧で運転

Claims (24)

1. 第１の周波数および第２の周波数で動作可能である冷凍／冷蔵輸送ユニットに電力を供給する冷凍／冷蔵輸送ユニットのための発電機セットであって、 ハウジング、 ハウジング内に配置された発電機、 ハウジング内に配置され、少なくともゼロでない第１の速度およびゼロでない第２の速度で選択的に発電機を駆動するように発電機に組み合わせられた原動機、 発電機の負荷を検出して、発電機の負荷を知らせる信号を届けるために、発電機に電気的に接続されているセンサ、および 発電機、原動機、およびセンサに電気的に接続され、発電機の負荷を知らせる信号を受信し、発電機の負荷を知らせる信号に応答して発電機を選択的に前記ゼロでない第１の速度および前記ゼロでない第２の速度の一方で動作させるように構成されているコントローラを備えており、 前記発電機は、前記第１の速度で駆動されている該発電機に応答して、前記冷凍／冷蔵輸送ユニットに対して、第１の出力周波数で電力を提供するように動作可能であり、かつ、前記第２の速度で駆動されている該発電機に応答して、前記冷凍／冷蔵輸送ユニットに対して、第２の出力周波数で電力を提供するように動作可能であり、 前記発電機は、ある負荷容量を特徴としており、発電機の負荷が、前記負荷容量に対する負荷比を定め、 前記コントローラは、所定の負荷比を上回る発電機の負荷に応答して発電機を前記第１の速度で動作させるように構成され、コントローラが、前記所定の負荷比を下回る発電機の負荷に応答して発電機を前記第２の速度で動作させるように構成されている、 発電機セット。
2. コントローラが、第1の所定の負荷比を下回る発電機の負荷に応答して発電機を第2の速度で動作させるように構成され、第2の所定の負荷比を上回る発電機の負荷に応答して発電機を第1の速度で動作させるように構成されている請求項1に記載の発電機セット。
3. 第2の所定の負荷比が、第1の所定の負荷比と異なっている請求項2に記載の発電機セット。
4. 第1の所定の負荷比が、発電機の負荷容量の約50パーセントにあり、第2の所定の負荷比が、発電機の負荷容量の約75パーセントにある請求項2に記載の発電機セット。
5. コントローラが、原動機の始動に応答して所定の最小時間にわたって発電機を第1の速度に保つように構成されている請求項1に記載の発電機セット。
6. コントローラが、発電機が第1の速度から第2の速度へと変更された後に所定の最小時間にわたって発電機を第2の速度に保つように構成されている請求項1に記載の発電機セット。
7. 前記第1の周波数および前記第2の周波数が、原動機の速度および発電機の界磁電圧の少なくとも一方によって決定される請求項1に記載の発電機セット。
8. 発電機の第1の周波数が、冷凍/冷蔵輸送ユニットの第1の周波数にほぼ等しく、発電機の第2の周波数が、冷凍/冷蔵輸送ユニットの第2の周波数にほぼ等しい請求項1に記載の発電機セット。
9. 発電機の第1の周波数が60ヘルツであり、発電機の第2の周波数が50ヘルツである請求項8に記載の発電機セット。
10. コントローラが、第1の周波数での発電機の運転に応答して発電機を第1の出力電圧で動作させるように構成され、第2の周波数での発電機の運転に応答して発電機を第2の出力電圧で動作させるように構成されている請求項1に記載の発電機セット。
11. 第1の出力電圧が約460ボルトであって、第2の出力電圧が約380ボルトである請求項10に記載の発電機セット。
12. 第1の速度が毎分約1800回転であって、第2の速度が毎分約1500回転である請求項1に記載の発電機セット。
13. 原動機へと接続された電子機械デバイスをさらに備え、コントローラが、発電機を選択的に第1の速度および第2の速度で駆動するため前記電子機械デバイスに電気的に接続されている請求項1に記載の発電機セット。
14. 発電機の負荷を知らせる信号が、発電機の界磁電流、発電機の界磁電圧、および発電機の出力電流のうち少なくとも1つによって決定される請求項1に記載の発電機セット。
15. 第１の周波数および第２の周波数で動作可能である冷凍／冷蔵輸送ユニットのための発電機セットを制御する方法であって、 発電機および発電機に組み合わせられた原動機を提供するステップ、 発電機の負荷容量を定めるステップ、 発電機を原動機によってゼロでない第１の速度およびゼロでない第２の速度の少なくとも一方で駆動するステップ、 センサを使用して発電機の負荷を検出し、検出された発電機の負荷を知らせる信号を原動機および発電機に電気的に接続されているコントローラに届けるステップ、 前記検出された発電機の負荷および前記発電機の負荷容量に基づき、発電機の負荷比を定めるステップ、 前記検出された発電機の負荷に応答して、コントローラによって発電機の速度を前記第１の速度と前記第２の速度との間で選択的に変化させるステップ、 所定の負荷比を下回る発電機の負荷比を示す発電機負荷の検出に応答して、発電機の速度を前記第１の速度から前記第２の速度に変化させるステップ、 前記第１の速度で駆動されている発電機に応答して、前記冷凍／冷蔵輸送ユニットに対して、第１の出力周波数で電力を提供するように動作させるステップ、および 前記第２の速度で駆動されている発電機に応答して、前記冷凍／冷蔵輸送ユニットに対して、第２の出力周波数で電力を提供するように動作させるステップと、 を備える方法。
16. 原動機を始動するステップ、および発電機を原動機によって所定の最小時間にわたって第1の速度で駆動するステップをさらに備える請求項15に記載の方法。
17. 発電機を原動機によって第2の速度で駆動するステップが、発電機を所定の最小時間にわたって第2の速度で駆動するステップを含む請求項15に記載の方法。
18. 発電機を第1の速度および第2の速度の一方で駆動するステップが、発電機を原動機によって第2の速度で駆動するステップ、所定の負荷比を上回る発電機の負荷比を示す発電機負荷の検出に応答して、発電機の速度を第2の速度から第1の速度へと変化させるステップ、および発電機を原動機によって第1の速度で駆動するステップを含む請求項15に記載の方法。
19. 発電機の速度を選択的に変化させるステップが、第1の所定の負荷比を下回る発電機の負荷比を示す発電機負荷の検出に応答して、発電機の速度を第1の速度から第2の速度へと変化させるステップ、および第2の所定の負荷比を上回る発電機の負荷比を示す発電機負荷の検出に応答して、発電機の速度を第2の速度から第1の速度へと変化させるステップを含む請求項15に記載の方法。
20. 発電機の速度を第1の速度から第2の速度へと変化させるステップが、前記第1の所定の負荷比を下回る発電機の負荷比を示す発電機負荷に応答して、発電機の速度を低下させるステップを含む請求項19に記載の方法。
21. 発電機の速度を第2の速度から第1の速度へと変化させるステップが、前記第2の所定の負荷比を上回る発電機の負荷比を示す発電機負荷に応答して、発電機の速度を増加させるステップを含む請求項19に記載の方法。
22. 発電機の速度を選択的に変化させるステップが、発電機の速度の変化に応答して発電機を第1の周波数と第2の周波数との間で変化させるステップ、および発電機の第1の周波数と第2の周波数との間の変化に応答して、発電機の出力電圧を変化させるステップを含む請求項15に記載の方法。
23. 発電機を第1の周波数と第2の周波数との間で変化させるステップが、原動機の速度および発電機の磁界電圧の少なくとも一方を検出することによってコントローラにて周波数を決定するステップを含む請求項22に記載の方法。
24. 発電機の負荷を検出するステップが、発電機の界磁電流、発電機の界磁電圧、および発電機の出力電流のうち少なくとも1つを検出するステップを含む請求項15に記載の方法。

Images