JP5609470B2 - コンテナ用冷凍システム - Google Patents

Description

本発明は、コンテナ用冷凍システムに関するものである。

従来より、冷凍食品等を陸上輸送や海上輸送するための冷凍コンテナを冷却する冷凍装置が知られている。このような冷凍装置は、例えば特許文献１に開示されているように、圧縮機や蒸発器を備えており、蒸発器で冷却した空気がコンテナ内に供給される。また、冷凍装置の圧縮機は、ディーゼル発電機によって発電された電力によって駆動する。このディーゼル発電機は、発電用エンジンによって駆動されて発電する。そして、この冷凍装置では、圧縮機の吸入側配管に設けられた吸入比例弁が開度調整されることで冷凍能力が制御される。

特開平１−１６７５６４号公報

ところで、上述したような冷凍装置では、消費エネルギが嵩むという問題があった。具体的に、ディーゼル発電機としては、一般に、定速型のエンジンが用いられる。そのため、例えば冷凍装置が停止したりその冷凍負荷が低下した場合であっても、ディーゼル発電機ではエンジンが比較的高い回転数のまま運転され続ける。その結果、ディーゼル発電機では無駄な消費エネルギが発生することとなり、冷凍システム全体の省エネ性が低下してしまう。

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、エンジン駆動によって発電し、その発電された電力を冷凍装置に供給するコンテナ用冷凍システムにおいて、省エネ性を向上させることにある。

本発明は、発電機（22）を駆動する発電用エンジン（21）と、コンテナ（C）内を冷却する冷凍装置（11）と、該冷凍装置（11）の運転動作を制御する冷凍装置制御部（31）と、該発電機（22）で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータ（23）と、該コンバータ（23）の直流電力を交流電力に変換して電源ライン（35）を介して該冷凍装置（11）に供給するインバータ（24）とを備えたコンテナ用冷凍システムを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む信号（S）に基づいて、前記発電用エンジン（21）の回転数を制御するエンジン制御部（25）を備え、
前記エンジン制御部（25）は、該エンジン制御部（25）において読み取り可能な前記負荷情報を含む信号（S）が、前記冷凍装置制御部（31）から送信されたかを判定する判定手段（27）を備えるとともに、
前記読み取り可能な信号（S）が送信されたと前記判定手段（27）で判定された場合に、該信号（S）に基づいて前記発電用エンジン（21）の回転数を制御する一方、
前記読み取り可能な信号（S）が送信されていないと前記判定手段（27）で判定された場合に、前記インバータ（24）の出力電力に応じて該発電用エンジン（21）の回転数を制御するように構成されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、発電用エンジン（21）の駆動によって発電機（22）で発電された電力（交流電力）がコンバータ（23）及びインバータ（24）を介して冷凍装置（11）へ供給される。これにより、冷凍装置（11）の電動圧縮機（12）等が駆動されて、コンテナ（C）内が冷却される。

ここで、コンテナ（C）の庫内温度や外気温度等から算出された冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む信号（S）がエンジン制御部（25）に入力されると、エンジン制御部（25）により、その信号（S）に基づいて発電用エンジン（21）の回転数が制御され、冷凍装置（11）の冷凍負荷に見合う必要電力のみが発電機（22）で発電される。

つまり、冷凍装置（11）の冷凍負荷が増大すると、その増大した冷凍負荷に見合う多くの電力を発電機（22）で発電させるべく発電用エンジン（21）の回転数が増加する。また、冷凍装置（11）の冷凍負荷が低下すると、その低下した冷凍負荷に見合う少量の電力を発電機（22）で発電させるべく発電用エンジン（21）の回転数が減少する。

このような構成とすれば、発電用エンジン（21）の回転数を、冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む信号（S）に基づいて制御して、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。つまり、冷凍装置（11）の冷凍負荷が低いにも拘わらず、発電用エンジン（21）が必要以上の出力で駆動されることを防止することができる。これにより、発電用エンジン（21）において無駄な燃料を消費させずに済むので、発電用エンジン（21）の省エネ性を向上させることができる。その結果、システム全体の省エネ性が向上する。

また、エンジン制御部（25）は、判定手段（27）を備えている。この判定手段（27）は、エンジン制御部（25）において読み取り可能な負荷情報を含む信号（S）が、冷凍装置制御部（31）から送信されたかを判定するものである。

そして、読み取り可能な信号（S）が冷凍装置制御部（31）から送信されたと判定手段（27）で判定された場合には、エンジン制御部（25）により、この信号（S）に基づいて発電用エンジン（21）の回転数が制御される。

このような構成とすれば、冷凍装置制御部（31）から送信された読み取り可能な信号（S）に基づいて発電用エンジン（21）の回転数を制御することで、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。

具体的に、冷凍装置制御部（31）には、目標温度、庫内温度、外気温度、電動圧縮機（12）の吐出管温度等が入力され、これらの温度情報に基づいて冷凍装置（11）の冷凍負荷が算出される。ここで、冷凍装置制御部（31）に通信装置（32）が設けられていれば、負荷情報を含む信号（S）がエンジン制御部（25）に送信される。そして、エンジン制御部（25）においてこの信号（S）から負荷情報を読み取ることができた場合には、読み取り可能な信号（S）が送信されたと判定手段（27）で判定される。そして、この信号（S）に基づいて発電用エンジン（21）の回転数が制御され、冷凍装置（11）の冷凍負荷に見合う必要電力のみを発電機（22）で発電することができる。

また、読み取り可能な信号（S）が送信されていないと判定手段（27）で判定された場合には、前記エンジン制御部（25）により、インバータ（24）の出力電力に応じて発電用エンジン（21）の回転数が制御される。

このような構成とすれば、インバータ（24）の出力電力に基づいて発電用エンジン（21）の回転数を制御することで、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。

具体的に、冷凍装置制御部（31）に通信装置（32）が設けられておらず、信号（S）をエンジン制御部（25）に送信できない場合や、冷凍装置制御部（31）から信号（S）が送信されたとしても、エンジン制御部（25）においてこの信号（S）から負荷情報を読み取ることができなかった場合には、読み取り可能な信号（S）が送信されていないと判定手段（27）で判定される。この場合には、インバータ（24）の出力電力を冷凍装置（11）の冷凍負荷とみなすことで、冷凍負荷に応じて発電用エンジン（21）の回転数を制御することができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記エンジン制御部（25）は、前記冷凍装置（11）の起動要求を受けて前記発電用エンジン（21）を始動させる一方、所定の遅延時間が経過した後で該冷凍装置（11）に対する電力供給を開始させるように構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、エンジン制御部（25）は、冷凍装置（11）の起動要求を受けて発電用エンジン（21）を始動させる。そして、冷凍装置（11）に対する電力供給は、所定の遅延時間が経過した後で開始される。

このような構成とすれば、発電用エンジン（21）が始動して発電機（22）で発電された電力が安定状態となった後で、冷凍装置（11）に対して安定した電力を供給することができる。ここで、遅延時間は、予めタイマー設定しておく他にも、出力電力が目標電圧の±５％以内となるまでの時間や、発電用エンジン（21）の目標エンジン回転数が±５％以内となるまでの時間等に応じて設定すればよい。

第３の発明は、第１の発明において、
前記冷凍装置（11）は、前記インバータ（24）の出力電力によって駆動する電動圧縮機（12）を備え、
前記冷凍装置制御部（31）は、前記冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、前記電動圧縮機（12）の運転周波数を徐々に増加させるように構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、冷凍装置（11）は、インバータ（24）の出力電力によって駆動する電動圧縮機（12）を備える。冷凍装置制御部（31）は、冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、電動圧縮機（12）の運転周波数が徐々に増加される。

このような構成とすれば、冷凍装置（11）の起動要求を受けて発電用エンジン（21）が始動してから発電機（22）で発電された電力が安定状態となるまでの間、電動圧縮機（12）の出力を抑えて冷凍装置（11）を運転することができる。

第４の発明は、第１の発明において、
前記冷凍装置（11）は、冷媒回路（5）を流れる冷媒の循環量を調整する比例制御弁（18）を備え、
前記冷凍装置制御部（31）は、前記冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、前記比例制御弁（18）の開度調整を行うことで、冷媒の循環量を徐々に増加させるように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、冷凍装置（11）は、冷媒回路（5）を流れる冷媒の循環量を調整する比例制御弁（18）を備える。冷凍装置制御部（31）は、冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、比例制御弁（18）の開度調整を行う。これにより、冷媒の循環量が徐々に増加される。

このような構成とすれば、冷凍装置（11）の起動要求を受けて発電用エンジン（21）が始動してから発電機（22）で発電された電力が安定状態となるまでの間、冷媒回路（5）を流れる冷媒の循環量を抑えて冷凍装置（11）を運転することができる。

第５の発明は、第１の発明において、
前記冷凍装置（11）は、前記インバータ（24）の出力電力によって駆動する電動圧縮機（12）を備え、
前記冷凍装置制御部（31）は、前記インバータ（24）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、前記電動圧縮機（12）の運転周波数を低下させるように構成されていることを特徴とするものである。

第５の発明では、冷凍装置（11）は、インバータ（24）の出力電力によって駆動する電動圧縮機（12）を備えている。この電動圧縮機（12）は、インバータ（24）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、冷凍装置制御部（31）により運転周波数が低下される。

このような構成とすれば、高地輸送や経年劣化によって発電用エンジン（21）の出力が低下した場合でも、発電用エンジン（21）の回転数が異常に高くなりストールして停止してしまうのを未然に回避することができる。

具体的に、標高の高い所（高地）をコンテナ（C）が輸送される場合には、発電用エンジン（21）は酸素不足により出力が低下してしまう。また、発電用エンジン（21）は経年劣化によっても出力が低下してしまう。このような場合、発電用エンジン（21）は所定の出力を発揮すべく（すなわち、冷凍負荷に応じた電力を発電機（22）に出力させるべく）回転数が上昇する。それでも、出力不足となる場合は発電用エンジン（21）はストールし始めて（回転数が低下し始めて）遂には停止してしまう。これでは、冷凍装置（11）の運転が停止してしまい問題である。

これに対し、本発明では、インバータ（24）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、電動圧縮機（12）の運転周波数を低下させることで、冷凍装置（11）の冷凍能力を低下させて冷凍負荷が低下するようにしている。そうすると、発電機（22）による必要電力、ひいては発電用エンジン（21）の必要出力が減少し、発電用エンジン（21）の回転数が減少する。そのため、高地輸送や経年劣化によって発電用エンジン（21）の出力が低下した場合でも、発電用エンジン（21）の回転数が異常に高くなりストールして停止してしまうのを未然に回避することができる。

本発明によれば、発電用エンジン（21）の回転数を、冷凍装置制御部（31）から送信された読み取り可能な信号（S）に基づいて制御するようにしたから、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。つまり、冷凍負荷が低いにも拘わらず発電用エンジン（21）が必要以上の出力で駆動されることを防止することができる。これにより、発電用エンジン（21）において無駄な燃料を消費させずに済むので、発電用エンジン（21）の省エネ性を向上させることができる。その結果、システム全体の省エネ性が向上する。

図１は、本発明の参考例に係るコンテナ用冷凍システムが設けられる冷凍車の左側面図である。 図２は、冷凍装置の冷媒回路を示す配管系統図である。 図３は、冷凍システムの全体構成を示す概略系統図である。 図４は、冷凍装置及び発電用エンジンの起動タイミングを示すタイミングチャート図である。 図５は、発電用エンジンの負荷別燃料消費特性を示すグラフ図である。 図６は、発電機の効率特性を示すグラフ図である。 図７は、本実施形態に係る冷凍システムの全体構成を示す概略系統図である。 図８は、冷凍システムの別の全体構成を示す概略系統図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

《参考例》
図１〜図３に示すように、本参考例に係るコンテナ用冷凍システム（1）は、コンテナ（C）内（庫内）を冷却するための冷凍装置（11）を有する冷凍ユニット（10）と、冷凍装置（11）を駆動するための電力を発電するエンジン発電ユニット（20）とを備えている。冷凍ユニット（10）とエンジン発電ユニット（20）とは、電源ライン（35）を介して互いに接続されている。

前記冷凍ユニット（10）は、図１に示すように、冷凍食品や生鮮食品等を陸上輸送する冷凍車に用いられる。この冷凍車は、運転室や走行用エンジンが設けられた運転車両としてのトレーラヘッド（TH）と、コンテナ（C）が設けられた荷台車両としてのトレーラ（T）とが切り離し自在に連結されている。そして、冷凍ユニット（10）はコンテナ（C）の前方側に設けられ、さらに冷凍ユニット（10）の前方側にエンジン発電ユニット（20）が取り付けられる。

図２に示すように、前記冷凍装置（11）は、閉回路に構成された冷媒回路（5）を備えている。この冷媒回路（5）は、固定容量型の電動圧縮機（12）、凝縮器（13）、電子膨張弁（14）、蒸発器（15）、及び吸入比例弁（18）が順に配管接続されている。凝縮器（13）の近傍には凝縮器ファン（16）が、蒸発器（15）の近傍には蒸発器ファン（17）がそれぞれ設けられている。

前記電動圧縮機（12）は、スクロール式の圧縮機である。電動圧縮機（12）の吸入側配管には吸入比例弁（18）が設けられており、この吸入比例弁（18）が開度調整されることで、電動圧縮機（12）への冷媒吸入量が調整されて冷凍能力が制御される。凝縮器ファン（16）はコンテナ（C）外の空気（庫外空気）を凝縮器（13）へ取り込み、蒸発器ファン（17）はコンテナ（C）内の空気（庫内空気）を蒸発器（15）へ取り込む。

前記冷媒回路（5）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。つまり、冷媒回路（5）では、電動圧縮機（12）から吐出された冷媒が凝縮器（13）で庫外空気と熱交換して凝縮し、電子膨張弁（14）で減圧された後、蒸発器（15）で庫内空気と熱交換して蒸発する。これにより、コンテナ（C）の庫内空気が冷却される。

前記エンジン発電ユニット（20）は、図３に示すように、冷凍ユニット（10）に電力を供給して冷凍装置（11）を駆動するものである。エンジン発電ユニット（20）は、発電用エンジン（21）と、発電機（22）と、コンバータ（23）及びインバータ（24）とを備えている。

前記発電機（22）は、発電用エンジン（21）に機械的に接続され、発電用エンジン（21）の動力によって発電する。発電用エンジン（21）は、運転車両の走行用エンジンとは別に設けられた冷凍装置（11）専用のものである。そして、この発電用エンジン（21）は、スロットルの開度を調節することで、燃料供給量が調節されて運転回転数が制御される。

前記コンバータ（23）は、発電機（22）と電気的に接続されている。コンバータ（23）は、発電機（22）で発電された交流電力が入力され、交流電力を直流電力に変換するためのものである。インバータ（24）は、コンバータ（23）に電気的に接続されている。インバータ（24）は、コンバータ（23）から直流電力が入力され、直流電力を交流電力に変換するためのものである。そして、インバータ（24）は、交流電力（例えば、60Hzの電力）を電源ライン（35）を介して冷凍装置（11）に出力（供給）する。冷凍装置（11）では、インバータ（24）から供給された電力によって電動圧縮機（12）等が駆動される。つまり、本参考例において、コンバータ（23）及びインバータ（24）は電力変換装置を構成している。

このように、前記エンジン発電ユニット（20）では、発電機（22）と冷凍装置（11）との間に電力変換装置としてのコンバータ（23）及びインバータ（24）を接続するようにしたので、発電用エンジン（21）の回転数を制御することができる。この結果、発電用エンジン（21）を最適な効率で駆動することができる。

また、前記エンジン発電ユニット（20）は、発電用エンジン（21）の運転回転数を検出するための回転数検出部（26）と、発電用エンジン（21）の運転制御を行うとともにコンバータ（23）及びインバータ（24）の出力電力を制御するエンジン制御部（25）とを備えている。

前記エンジン制御部（25）は、回転数検出部（26）で検出された運転回転数に基づいて発電用エンジン（21）の駆動を制御している。さらに、エンジン制御部（25）は、冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む負荷信号（S）に基づいて発電用エンジン（21）の駆動を制御している。この点について、詳しくは後述する。

前記冷凍ユニット（10）は、コンテナ（C）内を冷却する冷凍装置（11）と、冷凍装置（11）の運転動作を制御する冷凍装置制御部（31）とを備えている。この冷凍装置制御部（31）には、目標温度、庫内温度、外気温度、電動圧縮機（12）の吐出管温度等が入力される。そして、これらの温度情報に基づいて冷凍装置（11）の冷凍負荷が算出され、その算出された冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む負荷信号（S）が生成される。

なお、前記冷凍装置（11）の冷凍負荷を算出するためのパラメータとしては、電動圧縮機（12）に吸入される冷媒の吸入温度と設定温度との差、電動圧縮機（12）に供給される電力値や電流値、蒸発器（15）の蒸発温度と目標蒸発温度との差、電動圧縮機（12）の運転周波数等を用いてもよい。

前記冷凍装置制御部（31）は、エンジン発電ユニット（20）に対する通信を行う通信装置（32）を備えている。この通信装置（32）は、エンジン発電ユニット（20）側に負荷信号（S）を出力するためのものである。具体的に、通信装置（32）は、電源ライン（35）に接続されており、通信装置（32）から出力された負荷信号（S）は、電源ライン（35）を介してエンジン発電ユニット（20）のエンジン制御部（25）に設けられた入力側の通信装置（33）に入力される。

すなわち、前記電源ライン（35）は、インバータ（24）から冷凍装置（11）に対して電力を供給する電力線として機能するとともに、通信装置（32）からエンジン制御部（25）に対して負荷信号（S）を送信する信号線としても機能する。

なお、本参考例では、電源ライン（35）を負荷信号（S）の通信媒体とした形態について説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、無線通信を使用して負荷信号（S）を送信するようにしてもよい。

前記エンジン制御部（25）に対して、冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む負荷信号（S）が入力されると、エンジン制御部（25）は、その負荷信号（S）に基づいて、発電用エンジン（21）の燃料消費率が最小値となり且つ発電機（22）の運転効率が最大値となるエンジン回転数を導出する。そして、導出した回転数で発電用エンジン（21）が駆動するように、発電用エンジン（21）のスロットルの開度を調節して発電用エンジン（21）の燃料供給量を調節する。

このような構成とすれば、発電用エンジン（21）の回転数を、冷凍装置制御部（31）から送信された負荷信号（S）に基づいて制御して、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。つまり、冷凍装置（11）の冷凍負荷が低いにも拘わらず、発電用エンジン（21）が必要以上の出力で駆動されることを防止することができる。これにより、発電用エンジン（21）において無駄な燃料を消費させずに済むので、発電用エンジン（21）の省エネ性を向上させることができる。その結果、システム全体の省エネ性が向上する。

また、前記冷凍装置制御部（31）は、電動圧縮機（12）に入力されるインバータ（24）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、発電用エンジン（21）の負荷が異常であると判定するように構成されている。このような異常判定がなされると、冷凍装置制御部（31）は、冷凍装置（11）の電動圧縮機（12）の容量を低下させる。すなわち、冷凍装置制御部（31）は、電動圧縮機（12）の運転周波数を低下させる。なお、場合によっては、電動圧縮機（12）を停止させるようにしてもよい。

このような構成とすれば、インバータ（24）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、冷凍装置（11）の冷凍能力を低下させることで、発電機（22）による必要電力、ひいては発電用エンジン（21）の必要出力を減少させて、発電用エンジン（21）の回転数を減少させることができる。これにより、高地輸送や経年劣化によって発電用エンジン（21）の出力が低下した場合でも、発電用エンジン（21）の回転数が異常に高くなりストールして停止してしまうのを未然に回避することができる。

ここで、所定の閾値は、発電用エンジン（21）の油温に応じて設定することができる。この油温は、発電用エンジン（21）の潤滑油の温度である。なお、本参考例では、この油温に代えて水温に応じて前記所定の閾値を設定するようにしてもよい。この水温は、発電用エンジン（21）の冷却水の温度である。また、油温や水温に代えて、発電用エンジン（21）の積算運転時間に応じて所定の閾値を定めるようにしてもよい。この場合は、発電用エンジン（21）の経年劣化に起因する出力低下を考慮して運転することができる。

−運転動作−
次に、本参考例のエンジン発電ユニット（20）の運転動作について説明する。図４に示すように、まず、冷凍装置（11）の起動要求を行い、この起動要求を受けてエンジン制御部（25）が発電用エンジン（21）を始動させる。発電用エンジン（21）が駆動されると、その動力によって発電機（22）が発電する。発電した交流電力は、コンバータ（23）で直流電力に変換されてインバータ（24）へ出力される。インバータ（24）では、直流電力が再び交流電力に変換され、所定の遅延時間が経過した後で冷凍装置（11）に対する電力供給が開始される。

このように、発電用エンジン（21）が始動して発電機（22）で発電された電力が安定状態となった後で、冷凍装置（11）に対して安定した電力を供給することができる。ここで、遅延時間は、予めタイマー設定しておく他にも、出力電力が目標電圧の±５％以内となるまでの時間や、発電用エンジン（21）の目標エンジン回転数が±５％以内となるまでの時間等に応じて設定すればよい。

図２及び図３に示すように、前記冷凍装置（11）では、供給された交流電力が電動圧縮機（12）及びファン（16,17）へ出力される。これにより、電動圧縮機（12）及び各ファン（16,17）が駆動し、冷媒回路（5）において蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。

上述した運転状態において、冷凍装置制御部（31）により、冷凍装置（11）の電動圧縮機（12）や各ファン（16,17）が制御される。一方、発電用エンジン（21）の回転数がエンジン制御部（25）によって制御される。

具体的に、電動圧縮機（12）及び各ファン（16,17）が、冷凍装置制御部（31）によって導出された必要冷凍能力（冷凍負荷の大きさ）に見合う回転数でそれぞれ駆動する。このとき、冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む負荷信号（S）が、電源ライン（35）を介してエンジン制御部（25）に出力される。

なお、前記冷凍装置（11）を冷蔵運転する場合には、コンテナ（C）の庫内温度が冷蔵域の温度以下まで低下したときに冷凍装置（11）の起動要求をＯＦＦにして、冷凍装置（11）の運転を一時的に停止させるようにしてもよい。このようにすれば、冷凍システム全体の省エネ性を向上させることができる。

前記エンジン制御部（25）では、負荷信号（S）に基づいてその負荷率が算出され、その負荷状態で燃料消費率が最低となるエンジン回転数が図５に示すグラフ図に基づいて導出される。

例えば、定格出力状態（1700rpm,10kW）で冷凍制御が行われている状態において、庫内温度の目標温度が大きく下げられた場合、次のような動作となる。庫内温度が目標温度に対して大きく離れているため、冷凍装置制御部（31）は最大の冷凍能力を発生させるべくインバータ（24）に指令を出す。その結果、消費電力は大きくなり、コンバータ（23）はそれに見合う電力を供給すべく発電機（22）から電力を取り出す。その結果、発電用エンジン（21）は負荷トルクが大きくなり、そのままの燃料供給量ではエンジン回転数が低下していくため、エンジン制御部（25）はエンジン回転数を保持すべく燃料供給量を増加させる。

例えば、その負荷が6kWで負荷率60%に相当する場合、図５によれば、1700rpmと60%の負荷ラインが交差するポイントの燃料消費率（約1.04）を読み取ることができる。ここで、負荷率60%のラインに着目すると、その燃料消費率が一番底となっているのは、1500rpm以下で約1.03であることが分かるので、エンジン制御部（25）はエンジン回転数指令として1500rpmを指令する。その結果、0.01の燃費率の向上を見込むことができる。

また、庫内の冷却が十分に行われ、熱量負荷として外部から壁面等を経由してくる熱量のみとなった場合、電動圧縮機（12）及びファン（16,17）が必要とする電力は低下する。この場合、前記と同様に負荷率が低い場合の燃料消費率はエンジン回転数が低い方が良いことが見て取れ、エンジン回転数を低い方に設定することで燃料消費率の低減を図ることができる。但し、エンジン回転数には下限制限があるため、その範囲での運転となる。これにより、発電用エンジン（21）を最も省エネな状態で駆動することができる。

さらに、前記エンジン制御部（25）では、負荷信号（S）に基づいてその負荷率が算出され、その負荷状態で発電機（22）の効率が最高となる回転数が図６に示すグラフ図に基づいて算出される。図６は、発電機（22）の回転数と負荷率に対する発電機効率を示したものである。これによると、発電機（22）の効率は回転数が高いほど良いことが分かる。

前記発電用エンジン（21）のみで見れば負荷率が低い場合はエンジン回転数をできるだけ低下させることで効率は良くなるが、前記のように発電機（22）の効率特性は回転数が低下するほど悪化する傾向にある。発電用エンジン（21）と発電機（22）とは直結又はベルト、ギアなどで接続されるため、相互の回転数は比例関係となる。このことから、ある負荷率において発電用エンジン（21）から発電機（22）の出力までの効率が最適となるポイントは、値が小さいほど良い燃料消費率と、値が大きいほど良い発電機効率との双方を考慮した場合、
総合効率係数 ＝ 発電機効率 ÷ 燃料消費率
が極大になる回転数を求めれば良いことは自明である。この総合効率係数が極大となる回転数を指令することが発電システムとして最も燃費の良い運転を行うことになる。

また、コンテナ（C）が標高の高い高地等を移送される場合、気圧が低いため発電用エンジン（21）の出力が低下する。この場合、発電機（22）の出力電圧が必要以上に高くなる。そして、冷凍装置（11）に入力された発電機（22）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、冷凍装置制御部（31）において発電用エンジン（21）の負荷が異常であると判定される。この異常判定がされると、冷凍装置制御部（31）によって電動圧縮機（12）の運転周波数が減少される。これにより、見かけ上、冷凍装置（11）の冷凍負荷が低下する。そして、冷凍負荷が低下したことを示す負荷信号（S）がエンジン制御部（25）に出力され、エンジン制御部（25）によって発電用エンジン（21）の回転数が低減される。そのため、発電用エンジン（21）において燃料消費率が悪化することを防止できる。

−参考例の効果−
以上説明したように、本発明の参考例に係るコンテナ用冷凍システム（1）によれば、発電用エンジン（21）の回転数を、冷凍装置制御部（31）において算出された冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む負荷信号（S）に基づいて制御するようにしたため、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。つまり、冷凍負荷が低いにも拘わらず発電用エンジン（21）が必要以上の出力で駆動されることを防止することができる。これにより、発電用エンジン（21）において無駄な燃料を消費させずに済むので、発電用エンジン（21）の省エネ性を向上させることができる。その結果、エンジン発電ユニット（20）全体の省エネ性が向上する。

《実施形態》
図７は、本実施形態に係る冷凍システムの全体構成を示す概略系統図である。前記参考例との違いは、エンジン制御部（25）に判定部（27）を設けた点であるため、以下、参考例と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図７に示すように、前記冷凍装置制御部（31）は、エンジン発電ユニット（20）に対する通信を行う通信装置（32）を備えている。この通信装置（32）は、エンジン発電ユニット（20）側に負荷信号（S）を出力するためのものである。具体的に、通信装置（32）は、電源ライン（35）に接続されており、通信装置（32）から出力された負荷信号（S）は、電源ライン（35）を介してエンジン発電ユニット（20）のエンジン制御部（25）に設けられた入力側の通信装置（33）に入力される。

前記エンジン制御部（25）の通信装置（33）は、判定部（27）を備えている。この判定部（27）は、エンジン制御部（25）において読み取り可能な負荷情報を含む負荷信号（S）が、冷凍装置制御部（31）から送信されたかを判定するものである。

具体的に、前記判定部（27）に対して負荷信号（S）が入力され、且つこの負荷信号（S）から負荷情報を読み取ることが可能であれば、冷凍装置制御部（31）から読み取り可能な負荷信号（S）が送信されたと判定する。

そして、前記エンジン制御部（25）は、負荷信号（S）に基づいて、発電用エンジン（21）の燃料消費率が最小値となり且つ発電機（22）の運転効率が最大値となるエンジン回転数を導出する。そして、導出した回転数で発電用エンジン（21）が駆動するように、発電用エンジン（21）のスロットルの開度を調節して発電用エンジン（21）の燃料供給量を調節する。

一方、前記判定部（27）に対して負荷信号（S）が入力されたとしても、エンジン制御部（25）においてこの負荷信号（S）から負荷情報を読み取ることができなかった場合や、図８に示すように、冷凍装置制御部（31）に通信装置（32）が設けられていない場合には、冷凍装置制御部（31）から読み取り可能な負荷信号（S）が送信されていないと判定する。

この場合には、前記エンジン制御部（25）は、インバータ（24）の出力電力に基づいて、発電用エンジン（21）の燃料消費率が最小値となり且つ発電機（22）の運転効率が最大値となるエンジン回転数を導出する。そして、導出した回転数で発電用エンジン（21）が駆動するように、発電用エンジン（21）のスロットルの開度を調節して発電用エンジン（21）の燃料供給量を調節する。すなわち、読み取り可能な負荷信号（S）が送信されていないと判定された場合には、インバータ（24）の出力電力を冷凍装置（11）の冷凍負荷とみなしている。結果として、エンジン制御部（25）は冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさに基づいて発電用エンジン（21）の回転数を制御することになる。

−実施形態の効果−
以上説明したように、本発明の実施形態に係るコンテナ用冷凍システム（1）では、エンジン制御部（25）において読み取り可能な負荷情報を含む負荷信号（S）が、冷凍装置制御部（31）から送信されたかを判定部（27）で判定する。そして、読み取り可能な負荷信号（S）が送信された場合には、この負荷信号（S）に基づいて発電用エンジン（21）の回転数を制御する。一方、読み取り可能な負荷信号（S）が送信されていない場合には、インバータ（24）の出力電力から冷凍負荷を推定して、この推定結果に基づいて発電用エンジン（21）の回転数を制御する。このようにすれば、冷凍負荷に見合った出力で発電用エンジン（21）を駆動することができる。

これにより、冷凍装置（11）の冷凍負荷が低いにも拘わらず、発電用エンジン（21）が必要以上の出力で駆動されることを防止することができる。そして、発電用エンジン（21）において無駄な燃料を消費させずに済むので、発電用エンジン（21）の省エネ性を向上させることができる。その結果、システム全体の省エネ性が向上する。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成にしてもよい。

前記実施形態では、冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、冷凍装置制御部（31）により、電動圧縮機（12）の運転周波数を徐々に増加させたり、吸入比例弁（18）の開度調整を行うことで冷媒の循環量を徐々に増加させるようにしてもよい。このようにすれば、冷凍装置（11）の起動要求を受けて発電用エンジン（21）が始動して発電機（22）で発電された電力が安定状態となるまでの間、電動圧縮機（12）の出力や冷媒回路（5）を流れる冷媒の循環量を抑えて冷凍装置（11）を運転することができる。

また、前記実施形態では、冷凍ユニット（10）とエンジン発電ユニット（20）とを備えたコンテナ用冷凍システム（1）を、コンテナ（C）を陸上輸送するトレーラ（T）に対して適用した構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、コンテナ（C）を陸上輸送する鉄道やトラックに対しても同様に適用可能である。

また、前記冷凍ユニット（10）とエンジン発電ユニット（20）とは、別体のユニットで構成してもよいし、一体型のユニットで構成してもよい。

以上説明したように、本発明は、エンジン駆動によって発電し、その発電された電力を冷凍装置に供給するコンテナ用冷凍システムについて有用である。

1 コンテナ用冷凍システム
5 冷媒回路
11 冷凍装置
12 電動圧縮機
18 吸入比例弁（比例制御弁）
21 発電用エンジン
22 発電機
23 コンバータ
24 インバータ
25 エンジン制御部
27 判定部（判定手段）
31 冷凍装置制御部
35 電源ライン
C コンテナ
S 信号

Claims (5)

1. 発電機（22）を駆動する発電用エンジン（21）と、コンテナ（C）内を冷却する冷凍装置（11）と、該冷凍装置（11）の運転動作を制御する冷凍装置制御部（31）と、該発電機（22）で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータ（23）と、該コンバータ（23）の直流電力を交流電力に変換して電源ライン（35）を介して該冷凍装置（11）に供給するインバータ（24）とを備えたコンテナ用冷凍システムであって、
   前記冷凍装置（11）の冷凍負荷の大きさを示す負荷情報を含む信号（S）に基づいて、前記発電用エンジン（21）の回転数を制御するエンジン制御部（25）を備え、
   前記エンジン制御部（25）は、該エンジン制御部（25）において読み取り可能な前記負荷情報を含む信号（S）が、前記冷凍装置制御部（31）から送信されたかを判定する判定手段（27）を備えるとともに、
   前記読み取り可能な信号（S）が送信されたと前記判定手段（27）で判定された場合に、該信号（S）に基づいて前記発電用エンジン（21）の回転数を制御する一方、
   前記読み取り可能な信号（S）が送信されていないと前記判定手段（27）で判定された場合に、前記インバータ（24）の出力電力に応じて該発電用エンジン（21）の回転数を制御するように構成されていることを特徴とするコンテナ用冷凍システム。
2. 請求項１において、
   前記エンジン制御部（25）は、前記冷凍装置（11）の起動要求を受けて前記発電用エンジン（21）を始動させる一方、所定の遅延時間が経過した後で該冷凍装置（11）に対する電力供給を開始させるように構成されていることを特徴とするコンテナ用冷凍システム。
3. 請求項１において、
   前記冷凍装置（11）は、前記インバータ（24）の出力電力によって駆動する電動圧縮機（12）を備え、
   前記冷凍装置制御部（31）は、前記冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、前記電動圧縮機（12）の運転周波数を徐々に増加させるように構成されていることを特徴とするコンテナ用冷凍システム。
4. 請求項１において、
   前記冷凍装置（11）は、冷媒回路（5）を流れる冷媒の循環量を調整する比例制御弁（18）を備え、
   前記冷凍装置制御部（31）は、前記冷凍装置（11）の起動要求を受けた後、前記比例制御弁（18）の開度調整を行うことで、冷媒の循環量を徐々に増加させるように構成されていることを特徴とするコンテナ用冷凍システム。
5. 請求項１において、
   前記冷凍装置（11）は、前記インバータ（24）の出力電力によって駆動する電動圧縮機（12）を備え、
   前記冷凍装置制御部（31）は、前記インバータ（24）の出力電力が所定の閾値よりも高くなった場合に、前記電動圧縮機（12）の運転周波数を低下させるように構成されていることを特徴とするコンテナ用冷凍システム。

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