JP6699739B2 - 冷凍システム、制御装置 - Google Patents

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本出願は、２０１６年９月１９日に出願された日本出願番号２０１６−１８２４６１号に基づくものであって、ここにその記載内容を援用する。

本開示は、移動体に適用される冷凍システム、およびその制御装置に関する。

従来、移動体に適用される冷凍システムとしては、冷凍車両のトレーラ内の庫内空間を冷却するトレーラ用冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたトレーラ用冷凍装置は、冷凍機で冷却された空気が庫内空間に供給される構成となっている。そして、冷凍機は、発電用エンジンによって駆動される発電機からの電力によって駆動される構成となっている。

特開２０１１−１１６４３号公報

ところで、上述した冷凍システムでは、一般に、発電用エンジンとして所定の回転数に維持する定速型のディーゼルエンジンが採用されている。発電用エンジンが定速型のエンジンで構成されていると、冷凍機の負荷が小さい場合であっても、発電用エンジンが高い回転数で作動してしまう。このことは、システム全体としてのエネルギ効率を悪化させる要因となることから好ましくない。

これに対して、発電用エンジンを、冷凍機の負荷に応じて回転数を変更可能な構成とすることで、システム全体としてのエネルギ効率の向上を図ることが考えられる。

しかしながら、発電用エンジンを冷凍機の負荷に応じて回転数を変更可能な構成とする場合、発電用エンジンに回転数を変更するための構成を追加する必要があり、システム構成が著しく複雑になってしまうといった背反がある。

本開示は、システム構成の複雑化を抑えつつ、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることが可能な冷凍システム、およびその制御装置を提供することを目的とする。

本開示の１つの観点によれば、冷凍システムは、
発電機と、
発電機を駆動する発電用エンジンと、
冷却対象空間の温度を調整する冷凍機と、
発電機で発電された電力を冷凍機の駆動出力に変換して冷凍機に供給する電力変換装置と、
電力変換装置から冷凍機に出力される駆動出力を制御して、冷凍機の作動状態を調整する出力制御部と、
外気温度および冷却対象空間の温度に応じた冷凍機の冷凍機特性を推定する特性推定部と、
特性推定部で推定された冷凍機特性、予め設定された発電用エンジンのエンジン特性、予め設定された発電機の発電機特性に基づいて、システム全体におけるエネルギ効率が最適となる駆動出力を目標駆動出力として算出する出力算出部と、
を備える。そして、出力制御部は、出力算出部にて算出された目標駆動出力に近づくように駆動出力を制御する。

このように、システム全体のエネルギ効率が最適となる駆動出力を目標駆動出力として冷凍機の作動を制御する構成とすれば、発電用エンジンの回転数を変更するための機能品を追加することなく、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができる。すなわち、本開示の冷凍システムでは、システム構成の複雑化を抑えつつ、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。

本開示の別の観点によれば、冷凍システムの制御装置は、発電機、発電機を駆動する発電用エンジン、冷却対象空間の温度を調整する冷凍機、発電機で発電された電力を冷凍機の駆動出力に変換する電力変換装置を含んで構成される。

この制御装置は、
電力変換装置から冷凍機に出力される駆動出力を制御して、冷凍機の作動状態を調整する出力制御部と、
外気温度および冷却対象空間の温度に応じた冷凍機の冷凍機特性を推定する特性推定部と、
特性推定部で推定された冷凍機特性、予め設定された発電用エンジンのエンジン特性、予め設定された発電機の発電機特性に基づいて、システム全体におけるエネルギ効率が最適となる駆動出力を目標駆動出力として算出する出力算出部と、を備える。

出力制御部は、出力算出部にて算出された目標駆動出力に近づくように駆動出力を制御する。

これによると、発電用エンジンの回転数を変更するための機能品を追加することなく、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができるので、システム構成の複雑化を抑えつつ、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。

第１実施形態に係る冷凍システムを搭載した冷凍車両の概略構成図である。 第１実施形態に係る冷凍システムの模式的な構成図である。 第１実施形態に係る冷凍システムのブロック図である。 冷凍機の冷凍機負荷と冷凍効率との対応関係を規定した冷凍機特性を示す特性図である。 発電用エンジンのエンジン負荷と駆動効率との対応関係を規定したエンジン特性を示す特性図である。 発電機の発電機負荷と発電効率との対応関係を規定した発電機特性を示す特性図である。 第１実施形態に係る冷凍システムの制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 外気温度および庫内空間の温度毎に設定された複数の冷凍機特性を説明するための説明図である。 第１実施形態に係る冷凍システムにおける目標駆動出力の算出手法を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る冷凍システムの制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る冷凍システムにおける目標駆動出力の算出手法を説明するための説明図である。

以下、本開示を実施する形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。本実施形態では、本開示の冷凍システム２０を、冷凍食品等を輸送する冷凍車両１に適用した例について説明する。なお、本実施形態では、冷凍車両が冷凍システム２０の適用対象となる移動体を構成している。

図１に示すように、冷凍車両１は、トラクタ１２と冷凍食品等の貨物が貯蔵されるトレーラ１４とを有している。トラクタ１２は、トレーラ１４を牽引する牽引車である。トラクタ１２には、車両走行用のエンジンＥＧが内蔵されている。

トレーラ１４には、その内部に冷凍食品等の貨物を貯蔵する庫内空間１４０が形成されている。トレーラ１４には、トラクタ１２と対向する部位に冷凍システム２０の構成要素をユニット化した装置が取り付けられている。

冷凍システム２０は、庫内空間１４０の温度を調整する冷凍機２２、発電用エンジン２４、および発電用エンジン２４によって駆動されて冷凍機２２へ供給する電力を出力する発電機２６を含んで構成されている。

本実施形態の冷凍機２２は、図２に示すように、蒸気圧縮式の冷凍サイクル２２０で構成されている。冷凍サイクル２２０は、庫内空間１４０を冷却する空気の温度を調整するものである。本実施形態では、庫内空間１４０が冷却対象空間を構成している。冷凍サイクル２２０は、圧縮機２２２、放熱器２２４、膨張弁２２６、および蒸発器２２８が冷媒配管を介して接続されることで構成されている。

冷凍サイクル２２０の構成要素のうち、圧縮機２２２は、冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機２２２は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機で構成されている。圧縮機２２２の電動モータは、後述する制御装置１００から出力される制御信号に応じて、その回転数が制御される。

圧縮機２２２の冷媒吐出側には、放熱器２２４の冷媒入口側が接続されている。放熱器２２４は、第１送風機２２５から送風された外気と圧縮機２２２から吐出された冷媒とを熱交換させて冷媒を放熱させる熱交換器である。第１送風機２２５は、発電機２６から供給される電力によって駆動される。

放熱器２２４の冷媒出口側には、膨張弁２２６の冷媒入口側が接続されている。膨張弁２２６は、放熱器２２４から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧装置である。膨張弁２２６は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させる電動アクチュエータとを有する電気式膨張弁で構成されている。膨張弁２２６は、後述する制御装置１００から出力される制御信号に応じて、その絞り開度が制御される。

膨張弁２２６の冷媒出口側には、蒸発器２２８の冷媒入口側が接続されている。蒸発器２２８は、第２送風機２２９によって庫内空間１４０を循環送風される空気と冷媒とを熱交換させて冷媒を蒸発させる熱交換器である。第２送風機２２９から蒸発器２２８に送風された空気は、蒸発器２２８における冷媒の蒸発潜熱による吸熱作用によって冷却される。第２送風機２２９は、発電機２６から供給される電力によって駆動される。

発電用エンジン２４は、車両走行用のエンジンＥＧとは別に設けられたエンジンである。発電用エンジン２４は、その回転数が所定の基準回転数に維持される定速型のエンジンで構成されている。本実施形態の発電用エンジン２４は、その回転数を一定の回転数（例えば、１８００ｒｐｍ）に維持する一定速型のエンジンで構成されている。

発電機２６は、発電用エンジン２４の出力軸に直接接続されている。発電機２６は、発電用エンジン２４の動力によって発電する。発電機２６は、電力変換装置２８を介して冷凍機２２の圧縮機２２２に電気配線Ｅｗを介して接続されている。なお、冷凍機２２の第１送風機２２５および第２送風機２２９は、電力変換装置２８を介さずに発電機２６から給電される構成となっている。

電力変換装置２８は、発電機２６が出力した電力を所定の電力に変換する装置である。電力変換装置２８は、発電機２６が出力した電力を所定の周波数の交流電圧に変換して、冷凍サイクル２２０の圧縮機２２２に出力するインバータ２８１を含んで構成されている。

次に、本実施形態の冷凍システム２０の電子制御部について、図３を参照して説明する。図３に示すように、冷凍システム２０は、電子制御部として制御装置１００を備えている。制御装置１００は、制御処理や演算処理を行うプロセッサ、プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１００ａを含むマイクロコンピュータ、およびその周辺回路（例えば、補助記憶装置）で構成されている。なお、制御装置１００の記憶部１００ａは、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。制御装置１００は、記憶部１００ａに記憶されたプログラムに基づいて、各種制御処理および演算処理を行い、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する。

制御装置１００には、その出力側に、電力変換装置２８が接続されている。制御装置１００は、電力変換装置２８に対して制御信号を出力し、圧縮機２２２に所望の電力を供給することで、圧縮機２２２を制御する。

制御装置１００は、その入力側に、外気温度を検出する外気温度センサ１０１、庫内空間１４０の温度を検出する庫内温度センサ１０２が接続されている。また、図示しないが、制御装置１００には、冷凍機２２を作動させる作動設定部、庫内空間１４０の温度を設定する温度設定部等を有するコントロールパネルが接続されている。

ここで、本実施形態の制御装置１００は、入力側に接続された各種センサからのセンサ信号に応じて各種演算をしたり、出力側に接続された各種制御機器を制御したりする。制御装置１００は、ハードウェアおよびソフトウェアで構成される複数の制御部を集約した装置である。

制御装置１００には、冷凍機２２の作動状態を調整する出力制御部１００ｂ、冷凍機２２の冷凍機特性を推定する特性推定部１００ｃ、冷凍機２２の駆動出力の制御目標値である目標駆動出力を算出する出力算出部１００ｄ等が集約されている。

出力制御部１００ｂは、電力変換装置２８から冷凍機２２の圧縮機２２２に出力される駆動出力を制御することで、冷凍機２２の作動状態を調整する制御部である。出力制御部１００ｂは、出力算出部１００ｄで算出された目標駆動出力に近づくように駆動出力を制御する構成となっている。

特性推定部１００ｃは、外気温度および庫内空間１４０の温度に応じた冷凍機２２の冷凍機特性を推定する制御部である。特性推定部１００ｃは、外気温度および庫内空間１４０の温度毎に予め設定された複数の冷凍機特性を参照して、外気温度センサ１０１の検出値および庫内温度センサ１０２の検出値に対応する冷凍機特性を現状冷凍機特性として推定する。換言すれば、本実施形態の特性推定部１００ｃは、外気温度および庫内空間１４０の温度に基づいて、記憶部１００ａに記憶された複数の冷凍機特性から現状の冷凍機２２の冷凍機特性である現状冷凍機特性を決定するように構成されている。

冷凍機特性は、例えば、図４に示すように、冷凍機２２の駆動出力に相関して変化する冷凍機負荷と冷凍機２２の冷凍効率との対応関係が規定された制御特性である。冷凍機負荷は、圧縮機２２２、第１送風機２２５、第２送風機２２９等の機器を駆動する際に必要となる仕事量である。なお、圧縮機２２２は、電力変換装置２８からの出力に応じて負荷が変動する。一方、第１送風機２２５、第２送風機２２９等については、電力変換装置２８に接続されていないので、略一定の負荷となる。このため、冷凍機負荷は、実質的に圧縮機２２２の負荷によって変動する。

本実施形態では、冷凍機負荷を冷凍機２２の駆動出力とし、冷凍機２２の駆動出力と冷凍機２２の冷凍効率との対応関係を冷凍機特性として規定している。本実施形態の記憶部１００ａには、外気温度および庫内空間１４０の温度毎に設定された複数の冷凍機特性がデータとして記憶されている。

出力算出部１００ｄでは、特性推定部１００ｃで推定された冷凍機特性（すなわち、現状冷凍機特性）、発電用エンジン２４のエンジン特性、および発電機２６の発電機特性に基づいて、冷凍機２２の駆動出力の制御目標値である目標駆動出力を算出する。

エンジン特性は、例えば、図５に示すように、発電機２６の駆動出力に相関して変化するエンジン負荷と発電用エンジン２４の駆動効率との対応関係が規定された制御特性である。エンジン負荷は、発電用エンジン２４の回転数を基準回転数に維持するために必要となる仕事量である。エンジン負荷は、発電機２６の駆動出力の増加に伴って増大する。そして、駆動効率は、エンジン負荷の増大に伴って向上する。このため、本実施形態では、エンジン負荷を発電機２６の駆動出力に相関性を有する冷凍機２２の駆動出力とし、冷凍機２２の駆動出力と発電用エンジン２４の駆動効率との対応関係をエンジン特性として規定している。本実施形態の記憶部１００ａには、エンジン特性がデータとして記憶されている。

また、発電機特性は、例えば、図６に示すように、冷凍機２２の駆動出力に相関して変化する発電機負荷と発電機２６の発電効率との対応関係が規定された制御特性である。発電機負荷は、冷凍機２２を駆動するのに必要となる仕事量である。本実施形態では、発電機負荷を冷凍機２２の駆動出力とし、冷凍機２２の駆動出力と発電機２６の駆動効率との対応関係を発電機特性として規定している。本実施形態の記憶部１００ａには、発電機特性がデータとして記憶されている。なお、発電機負荷は、電力変換装置２８における変換効率の影響を受ける。このため、発電機負荷は、電力変換装置２８における変換効率を加味して設定することが望ましい。

次に、上記構成における冷凍システム２０の作動について説明する。本実施形態の冷凍システム２０は、コントロールパネルの作動設定部にて冷凍機２２の作動が設定されると、冷凍機２２を作動させて庫内空間１４０の温度調整を開始する。この庫内空間１４０の温度調整は、制御装置１００が記憶部１００ａに記憶された制御プログラムを実行することによって行われる。

以下、制御装置１００が実行する庫内空間１４０の温度調整処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７は、制御装置１００が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。図７に示す制御ルーチンは、所定の制御周期で実行される。なお、図７に示す各制御ステップは、制御装置１００が実行する各種機能を実現する機能実現部を構成している。このことは、後述する図１０の各制御ステップにおいても同様である。

図７に示すように、制御装置１００は、ステップＳ１００にて、記憶部１００ａに記憶されたエンジン特性、発電機特性、および複数の冷凍機特性を読み込む。また、制御装置１００は、ステップＳ１１０にて、外気温度センサ１０１、庫内温度センサ１０２等の各種センサのセンサ信号を読み込む。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ１２０にて、現状冷凍機特性を推定する。具体的には、ステップＳ１２０の処理では、図８に示す外気温度、庫内空間１４０の温度、冷凍機特性との対応関係が規定された制御マップを参照して、現状の外気温度および庫内空間１４０の温度に対応する冷凍機特性を現状冷凍機特性として推定する。なお、図８に示す制御マップは、予め記憶部１００ａに記憶されたデータで構成されている。

図７に戻り、制御装置１００は、ステップＳ１３０にて、冷凍機２２の駆動出力の目標制御値である目標駆動出力を算出する。このステップＳ１３０の処理では、記憶部１００ａに記憶されたエンジン特性および発電機特性、並びに、ステップＳ１２０にて推定された現状冷凍機特性に基づいて、目標駆動出力を算出する。

具体的には、ステップＳ１３０の処理では、図９に示すように、エンジン特性、発電機特性、現状冷凍機特性における各種負荷に応じた効率同士を掛け合わせることで、冷凍機負荷とシステム全体のエネルギ効率との対応関係を示すシステム効率特性を算出する。そして、ステップＳ１３０の処理では、システム効率特性からシステム全体の効率が最適となる冷凍機負荷を特定し、当該冷凍機負荷に対応する駆動出力を目標駆動出力として算出する。

図７に戻り、制御装置１００は、ステップＳ１４０にて、目標駆動出力に近づくように冷凍機２２の駆動出力を制御する。具体的には、制御装置１００は、冷凍機２２の駆動出力が目標駆動出力に近づくように、電力変換装置２８を介して冷凍機２２の圧縮機２２２に所望の電力を供給することで、冷凍機２２における圧縮機２２２を制御する。これにより、冷凍システム２０では、冷凍機２２がシステム全体のエネルギ効率が最適となる状態で作動することになる。

以上説明した本実施形態の冷凍システム２０は、システム全体のエネルギ効率が最適となる駆動出力を目標駆動出力として冷凍機２２の作動を制御する構成となっている。

このように構成される冷凍システム２０では、発電用エンジン２４の回転数を変更するための機能品を追加することなく、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができる。つまり、本実施形態の冷凍システム２０では、システム構成の複雑化を抑えつつ、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。

具体的には、本実施形態の冷凍システム２０は、エンジン特性、発電機特性、および現状冷凍機特性に基づいて、目標駆動出力を算出する構成となっている。このように構成される冷凍システム２０では、発電用エンジン２４を回転数が変更可能な構成とすることなく、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができる。

また、本実施形態の冷凍システム２０は、冷凍機２２が電動式の圧縮機２２２を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクル２２０で構成されている。そして、電力変換装置２８は、発電機２６で発電された電力を圧縮機２２２の駆動出力に変換して圧縮機２２２の回転数を制御するインバータ２８１を含んで構成されている。このような構成では、目標駆動出力が得られるように、インバータ２８１で圧縮機２２２の回転数を制御することで、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができる。

さらに、本実施形態の冷凍システム２０は、発電用エンジン２４が、回転数が所定の基準回転数に維持される定速型のエンジンで構成されている。本実施形態の冷凍システム２０では、発電用エンジン２４が定速型のエンジンで構成されていても、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１０、図１１を参照して説明する。本実施形態では、制御装置１００が実行する制御処理の内容が第１実施形態と相違している。

以下、本実施形態の制御装置１００が実行する庫内空間１４０の温度調整処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０は、制御装置１００が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示す制御ルーチンは、所定の制御周期で実行される。なお、図１０に示すステップＳ１００〜ステップＳ１４０の処理は、図７に示すステップＳ１００〜ステップＳ１４０の処理と同様である。このため、本実施形態では、図１０に示すステップＳ１００〜ステップＳ１４０の処理について、その説明を省略または簡略化する。

図１０に示すように、本実施形態の制御装置１００は、ステップＳ１３０にて目標駆動出力を算出した後、ステップＳ１５０にて、目標駆動出力が、庫内空間１４０の温度調整に必要とされる冷凍機２２の必要駆動出力を下回っているか否かを判定する。

ここで、必要駆動出力は、例えば、外気温度および庫内空間１４０の温度との温度差の拡大に伴って大きくなり、外気温度および庫内空間１４０の温度との温度差の縮小に伴って小さくなるように設定される。なお、必要駆動出力は、固定された値に設定されていてもよい。

ステップＳ１５０の判定処理にて、目標駆動出力が必要駆動出力を下回っていると判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ１６０にて、必要駆動出力を目標駆動出力に設定する。その後、制御装置１００は、ステップＳ１４０に移行して駆動出力を制御する。

具体的には、ステップＳ１６０の処理では、図１１に示す目標駆動出力が必要駆動出力を下回ると、必要駆動出力を目標駆動出力に設定する。

一方、ステップＳ１５０の判定処理にて、目標駆動出力が必要駆動出力以上と判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ１６０をスキップしてステップＳ１４０に移行して駆動出力を制御する。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の冷凍システム２０は、第１実施形態と共通の構成から奏される作用効果を、第１実施形態の冷凍システム２０と同様に得ることができる。

本実施形態の冷凍システム２０は、システム効率特性から算出された目標駆動出力が必要駆動出力を下回る場合、必要駆動出力に近づくように駆動出力を制御するように構成されている。本実施形態の冷凍システム２０は、少なくとも必要駆動出力を確保することができるので、冷凍機２２の能力不足を回避しつつ、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の各実施形態では、冷凍機２２を蒸気圧縮式の冷凍サイクル２２０で構成する例について説明したが、これに限定されない。冷凍機２２は、冷凍サイクル２２０に限らず、他の形式の冷凍機で構成されていてもよい。

上述の各実施形態では、外気温度センサ１０１にて外気温度を検出する例について説明したが、これに限定されない。冷凍システム２０は、例えば、圧縮機２２２の冷媒吐出側の冷媒圧力を検出する圧力センサの検出値から外気温度を推定する構成となっていてもよい。

上述の各実施形態では、庫内温度センサ１０２にて庫内空間１４０の温度を検出する例について説明したが、これに限定されない。冷凍システム２０は、例えば、圧縮機２２２の冷媒吸入側の冷媒圧力を検出する圧力センサの検出値から庫内空間１４０の温度を推定する構成となっていてもよい。

上述の各実施形態では、発電機２６が発電用エンジン２４の出力軸に直接接続される構成となっている例を説明したが、これに限定されない。発電機２６は、例えば、プーリおよびベルト等の動力伝達機構を介して発電用エンジン２４に接続される構成となっていてもよい。

上述の各実施形態では、発電用エンジン２４として一定速型のエンジンを例示したが、これに限定されない。発電用エンジン２４は、例えば、その回転数を低速回転数、および高速回転数といった複数段の基準回転数に維持する定速型のエンジンで構成されていてもよい。この場合には、各基準回転数に応じたエンジン特性、発電機特性を記憶部１００ａに記憶しておけばよい。

上述の各実施形態では、本開示の冷凍システム２０を、冷凍食品等を輸送する冷凍車両１に適用した例について説明したが、これに限定されない。本開示の冷凍システム２０は、冷凍車両に限らず、他の移動体にも適用することができる。

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、冷凍システムは、外気温度および冷却対象空間の温度に応じた冷凍機の冷凍機特性を推定する特性推定部を備える。また、冷凍システムは、特性推定部で推定された冷凍機特性、予め設定された発電用エンジンのエンジン特性、予め設定された発電機の発電機特性に基づいて、システム全体におけるエネルギ効率が最適となる駆動出力を目標駆動出力として算出する出力算出部を備える。そして、出力制御部は、出力算出部にて算出された目標駆動出力に近づくように駆動出力を制御する。

また、第２の観点によれば、冷凍システムは、エンジン特性、発電機特性、および外気温度および冷却対象空間の温度毎に設定された複数の冷凍機特性がデータとして記憶された記憶部を備える。

冷凍機特性は、駆動出力に相関して変化する冷凍機負荷と冷凍機の冷凍効率との対応関係が規定されている。エンジン特性は、駆動出力に相関して変化するエンジン負荷と発電用エンジンの駆動効率との対応関係が規定されている。発電機特性は、駆動出力に相関して変化する発電機負荷と発電機の発電効率との対応関係が規定されている。

特性推定部は、外気温度および冷却対象空間の温度に基づいて、記憶部に記憶された複数の冷凍機特性から現状の冷凍機の冷凍機特性である現状冷凍機特性を推定するように構成されている。そして、出力算出部は、エンジン特性、発電機特性、および現状冷凍機特性に基づいて、目標駆動出力を算出するように構成されている。

このように、エンジン特性、発電機特性、および現状冷凍機特性に基づいて、目標駆動出力を算出する構成とすれば、発電用エンジンを回転数が変更可能な構成とすることなく、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができる。

また、第３の観点によれば、冷凍システムの出力制御部は、出力算出部で算出された目標駆動出力が、冷却対象空間の温度調整に必要とされる冷凍機の必要駆動出力を下回る場合、必要駆動出力に近づくように駆動出力を制御するように構成されている。これによれば、少なくとも必要駆動出力を確保することができるので、冷凍機の能力不足を回避しつつ、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。

また、第４の観点によれば、冷凍システムの冷凍機は、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクルで構成されている。そして、電力変換装置は、発電機で発電された電力を電動圧縮機の駆動出力に変換して電動圧縮機の回転数を制御するインバータを含んで構成されている。このような構成では、目標駆動出力が得られるように、インバータで圧縮機の回転数を制御することで、システム全体におけるエネルギ効率の最適化を図ることができる。

また、第５の観点によれば、冷凍システムは、発電用エンジンは、回転数が所定の基準回転数に維持される定速型のエンジンで構成されている。本開示の冷凍システムでは、発電用エンジンが定速型のエンジンで構成されていても、システム全体としてエネルギ効率の向上を図ることができる。

また、第６の観点によれば、冷凍システムの制御装置は、電力変換装置から冷凍機に出力される駆動出力を制御して、冷凍機の作動状態を調整する出力制御部を備える。また、制御装置は、外気温度および冷却対象空間の温度に応じた冷凍機の冷凍機特性を推定する特性推定部を備える。さらに、制御装置は、特性推定部で推定された冷凍機特性、所定の発電用エンジンのエンジン特性、所定の発電機の発電機特性に基づいて、システム全体におけるエネルギ効率が最適となる駆動出力を目標駆動出力として算出する出力算出部を備える。そして、出力制御部は、出力算出部にて算出された目標駆動出力に近づくように駆動出力を制御する。

Claims (5)

1. 移動体（１）に適用される冷凍システムであって、
   発電機（２６）と、
   前記発電機を駆動する発電用エンジン（２４）と、
   冷却対象空間の温度を調整する冷凍機（２２）と、
   前記発電機で発電された電力を前記冷凍機の駆動出力に変換して前記冷凍機に供給する電力変換装置（２８）と、
   前記電力変換装置から前記冷凍機に出力される前記駆動出力を制御して、前記冷凍機の作動状態を調整する出力制御部（１００ｂ）と、
   外気温度および前記冷却対象空間の温度に応じた前記冷凍機の冷凍機特性を推定する特性推定部（１００ｃ）と、
   前記特性推定部で推定された前記冷凍機特性、予め設定された前記発電用エンジンのエンジン特性、予め設定された前記発電機の発電機特性に基づいて、システム全体におけるエネルギ効率が最適となる前記駆動出力を目標駆動出力として算出する出力算出部（１００ｄ）と、を備え、
   前記出力制御部は、前記出力算出部にて算出された前記目標駆動出力に近づくように前記駆動出力を制御し、前記出力算出部で算出された前記目標駆動出力が、前記冷却対象空間の温度調整に必要とされる前記冷凍機の必要駆動出力を下回る場合、前記必要駆動出力に近づくように前記駆動出力を制御するように構成されている冷凍システム。
2. 前記エンジン特性、前記発電機特性、および前記外気温度および前記冷却対象空間の温度毎に設定された複数の前記冷凍機特性がデータとして記憶された記憶部（１００ａ）を備え、
   前記冷凍機特性は、前記駆動出力に相関して変化する冷凍機負荷と前記冷凍機の冷凍効率との対応関係が規定されており、
   前記エンジン特性は、前記駆動出力に相関して変化するエンジン負荷と前記発電用エンジンの駆動効率との対応関係が規定されており、
   前記発電機特性は、前記駆動出力に相関して変化する発電機負荷と前記発電機の発電効率との対応関係が規定されており、
   前記特性推定部は、前記外気温度および前記冷却対象空間の温度に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記冷凍機特性から現状の前記冷凍機の冷凍機特性である現状冷凍機特性を推定するように構成されており、
   前記出力算出部は、前記エンジン特性、前記発電機特性、および前記現状冷凍機特性に基づいて、前記目標駆動出力を算出するように構成されている請求項１に記載の冷凍システム。
3. 前記冷凍機は、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（２２２）を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクル（２２０）で構成されており、
   前記電力変換装置は、前記発電機で発電された電力を前記電動圧縮機の駆動出力に変換して前記電動圧縮機の回転数を制御するインバータ（２８１）を含んで構成されている請求項１または２に記載の冷凍システム。
4. 前記発電用エンジンは、回転数が所定の基準回転数に維持される定速型のエンジンで構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍システム。
5. 発電機（２６）、前記発電機を駆動する発電用エンジン（２４）、冷却対象空間の温度を調整する冷凍機（２２）、前記発電機で発電された電力を前記冷凍機の駆動出力に変換する電力変換装置（２８）を含んで構成される冷凍システムの制御装置であって、
   前記電力変換装置から前記冷凍機に出力される前記駆動出力を制御して、前記冷凍機の作動状態を調整する出力制御部（１００ｂ）と、
   外気温度および前記冷却対象空間の温度に応じた前記冷凍機の冷凍機特性を推定する特性推定部（１００ｃ）と、
   前記特性推定部で推定された前記冷凍機特性、予め設定された前記発電用エンジンのエンジン特性、予め設定された前記発電機の発電機特性に基づいて、システム全体におけるエネルギ効率が最適となる前記駆動出力を目標駆動出力として算出する出力算出部（１００ｄ）と、を備え、
   前記出力制御部は、前記出力算出部にて算出された前記目標駆動出力に近づくように前記駆動出力を制御し、前記出力算出部で算出された前記目標駆動出力が、前記冷却対象空間の温度調整に必要とされる前記冷凍機の必要駆動出力を下回る場合、前記必要駆動出力に近づくように前記駆動出力を制御するように構成されている制御装置。

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