JPH01167564A - 冷凍貨物車コンテナの温度制御装置及び温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は貨物車コンテナの内部を冷却するために使われ
る冷凍装置を制御することに係り、より詳細には貨物車
コンテナに供給される供給空気温度を極めて狭い温度範
囲内に保持するための方法に係る。

冷凍貨物車コンテナの内部を冷却するために使われる空
調装置のうち最近の形式のものに使われる多くの制御装
置には、空調装置の圧縮機吸込管に取付けられた制御弁
を調整するためにプログラムされたプロセッサが使われ
ている。かかる制御弁は全開の位置と全開の位置の間で
調整されることができる。プロセッサは供給空気温度に
関する情報を受入れ、検出された供給空気温度と所定の
設定点温度との差に対応して所定のスケジュールに基い
て前記制御弁の設定を調整する。

吸込弁の位置を制御するために使われるプログラムは通
常の三つの項を有しており、かかる三つの項を加えるこ
とによって所定の制御弁設定値が得られる。これらの二
つの頂金ては検出された供給空気温度と所定の設定点温
度の差の値に基礎を置いている。かかるプログラムは現
在の状態を参照するばかりでなく現在の状態に至る経歴
をも参照する。かかる式の第１項は現在の湿度差（Ｐ）
に関係する比例項であり、第二の項は積算された供給空
気８度のデータ（１）に基く積分項であり、最後の項は
供給空気温度の差の変化ＣＤ）に基く微分項である。か
かる式はそこに含まれる三つの項の性質からＰＩＤ制御
プログラムとして当業界で知られるようになった。

かかるＰＩＤ制御式の三つの項の各々は制御定数が掛け
られている。かかる制御定数は冷凍装置が定常条件下で
運転されているとき供給空気温度を設定点温度に十分実
施可能な近い温度に維持するために選択される。供給空
気温度が設定点温度から僅かだけ変化すると、プロセッ
サによって吸込み制御弁の設定値が調整されそれによっ
て温度は所定の設定点温度に向かって戻される。しかし
ながら例えば貨物車コンテナのドアが開けられたままで
あるとき又は始動時のように供給空気温度と設定点温度
の差が比較的大きい時には、装置が設定点温度に近付く
までの時間は比較的長く、従ってコンテナ内に貯蔵され
た積荷は危険に曝されることがある。

同じ特徴から、ＰＩＤプログラムでは、例えば外気温度
が異常に低い時のように冷却負荷が小さい時には装置に
対する連続的な制御を維持することはできない。冷凍装
置が最小出力容量で又は最小容量近くで作動されている
とき、吸込弁は通常全開であり従って装置に対する制御
は実行されない。装置の制御が回復されるまでに、供給
空気温度は設定点温度から温度に敏感な積荷が危険に曝
されるべく温度にまで変化することがある。

典型的なプログラムで使われるＰＩＤ定数は、供給空気
温度を所定の設定温度近くに維持することができるよう
な所定の回復時間を提供すべく選択される。しかしなが
ら成る種の温度に敏感な製品を輸送する９時には、コン
テナの温度は極めて狭い許容差即ち所定の設定点温度か
ら０．２５℃内に維持することがとりわけ望まれる。現
在側われているＰＩＤ制御装置ではこの種の正確な制御
を供給することはできない。

発明の概要 本発明の目的は冷凍貨物車コンテナを改良することであ
る。

本発明の更に他の目的は冷凍貨物車コンテナに供給され
る冷却空気温度を制御するための改答された装置を提供
することである。

本発明の更に他の目的は冷凍貨物車コンテナに供給され
る供給空気温度を設定点から０．２５℃の範囲に維持す
ることである。

本発明の他の目的は冷凍貨物車コンテナに供給空気を提
供するために使われる空調装置を連続的に制御すること
にある。

本発明の他の目的は冷凍貨物車コンテナのための温度制
御装置を提供することであり、かかる制御装置は貨物車
コンテナを所定の作動温度近くに自動的に保持すること
ができ、コンテナの温度が所定の作動温度から大きく変
化した時には急速に回復することができる。

本発明のこれらの及び他の目的は、冷凍装置から貨物車
コンテナに供給される供給空気の温度を制御し、供給空
気温度を所定の作動温度から０゜２５℃以内に維持する
ための方法及び装置によって達成される。プロセッサが
冷凍装置の吸込管内に配置された制御弁を開は且閉じ、
それによって冷凍装置の出力容量を調整しかくして供給
空気温度を調整することができるように構成されている
。

供給空気通路内に設けられたセンサによって温度データ
が比較器に供給され、かかる比較器によって前記検出さ
れた温度と所定の設定温度が比較され、一方プロセッサ
には供給空気温度と設定点温度の差を示す信号が供給さ
れる。プロセッサでは制御弁の位置をＥ！するためのＰ
ＩＤプログラムが使われている。しかしながらかかる式
の三つの項に係る定数は検出された温度差の量に対応し
て変化する。供給空気温度が最初の値によって設定点温
度を越えたとき、プロセッサによって制御弁が自動的に
全開にされ、それによって供給空気温度は急速に設定点
温度に向かう。しかしながら温度差が最初の値以下であ
りしかしより低い第二の値より大きいとき、制御弁の設
定はより小さな中間の割合で供給空気温度が変化するよ
う調整される。温度差の値がより低い第二の値より小さ
な値になったとき、制御弁の設定は再び調整されて供給
空気温度は比較的遅い割合で降下し、従ってプロセッサ
によって供給空気温度を設定点温度から０．２５℃以内
に維持することができる。

トリムヒータがセンサの上流側の供給空気通路内に配置
されており、かかるトリムヒータは制御弁が全開の位置
に達したときプロセッサによって作動されるように構成
されている。冷凍装置の作動中、かかるトリムヒータに
よって制御弁は完全に閉鎖されたままでいることは許さ
れない、従って冷凍装置は常にプロセッサの完全な制御
下に置かれることができる。冷凍装置を継続的に制御下
に維持することによって、供給空気温度は設定点温度か
らかけ離れて変化することは許されない。

結果的にコンテナによって積荷を害する危険を冒すこと
なく長時間に亙って安全に温度に敏感な製品を輸送する
ことができる。

最良の実施例の説明 第１図に図示されているように、本発明には概括的に符
号１０が付されている空調装置又は冷凍装置が含まれ、
かかる冷凍装置は貨物車コンテナ１１に冷却空気を供給
するために使われる。冷凍装置は通常自給式ディーゼル
発電機１２から電力が供給され、従ってかかる装置がコ
ンテナを輸送するために使われるにも拘らず空調された
供給空気が絶えずコンテナに供給されることができる。

従ってかかるコンテナは積荷を腐敗させる危険を口すこ
となくトラクタによって引張られ又は鉄道車輌或いは船
に積まれることができる。しかしながらかかる冷凍装置
は外部電力例えば船舶の電力が供給されてもよい。

既に述べたように、この種のコンテナは食肉及びバナナ
の如き成る種の温度に敏感な製品を運搬するために使わ
れるとき、コンテナ温度を所定の設定温度にできるだけ
近い温度に保持しそれによって積荷の市場価値を高める
べく積荷を一定の状態に維持することが強く望まれる。

設定点温度からほんの少しの温度変化であっても製品の
価値をひどく下げることとなり、従って製品を１回運送
することはしばしば危険を冒すことになる。現在輸送業
者は、内部温度が長期間に亙って所定の設定温度から約
１／４℃の範囲に維持されることができるような冷凍コ
ンテナを求めている。

現在使われているＰＩＤ制御装置では供給空気温度をこ
のように小さな許容差に維持することはできない。更に
かかるＰＩＤ制御装置は、供給空気温度と設定点温度の
間に幅があるにも拘らず供給空気温度を変化させるため
の単一の制御式に基いている。更にかかる装置では変化
の割合は比較的遅く、従って始動時に装置を立ち上げ又
は積荷室のドアが開けられたとき回復するのに必要な時
間は通常比較的長い。更に付加えると、かかる先行技術
による装置では、冷凍装置が最小の作動出力容量に達し
たときはかかる冷凍装置の制御はできなくなる。再び制
御下に置かれる前に、供給空気温度は設定点温度からか
なり離れた温度にまで変わることがある。

第２図について説明すると、冷凍装置１０が図示されて
おり、かかる冷凍装置は貨物車コンテナに供給される供
給空気の温度を調節するための制御装置が含まれる。冷
凍装置には凝縮器１３が含まれており、かかる凝縮器は
一方の側で冷凍機圧縮機１５の吐出管１４に連結され、
他方の側で液相管１９によって蒸発器１７に連結されて
いる。

膨張装置２０が液相管１９内に組込まれており、かかる
膨張装置によって凝縮器から蒸発器に移動する冷媒が絞
られる。蒸発器１７を出た冷媒は吸込管２２によって圧
縮機１に５戻される。

電気的制御弁２５が冷凍装置の吸込管２２内に連結され
ている。かかる制御弁は冷凍装置の出力容量を調整し、
かくしてコンテナに供給される冷却供給空気の温度を制
御するために使われる。かかる制御弁が全開の位置にあ
るとき、冷凍装置は最大出力容量で作動しており、全開
位置にある時には最小出力容量で作動している。かかる
制御弁は電気的制御器２６によって位置が定められ、か
かる電気的制御器２６は全開位置と全開位置の間で前記
制御弁を一定の増分ずつ動かすことができるように構成
されている。かかる制御弁は、設定された各増分変化に
よって供給空気温度が比較的小さく変動することができ
るように設定される。

空気はインペラ２７の如きファン装置によってコンテナ
内部に導かれ、前記インペラはスクロール２８又はプロ
ペラファンの内側に配置される。

空気はファンによって蒸発器の熱交換面上を通って冷却
され、供給空気ダクト２９を通ってコンテナに戻される
。トリムヒータ３０がインペラ２７と蒸発器１７の間の
供給空気通路内に配置されており、その機能は以下で詳
細に説明される。

制御器２６は適当な電線によってプロセッサ３５及びシ
ステムクロック３６に接続されている。

温度センサ４０が供給空気ダクト２９の入口に備えられ
ており、かかる温度センサは貨物車コンテナに戻される
冷却空気の温度を感知することができるように構成され
ている。かかる温度°センサによって供給空気温度に関
するデータが比較器回路４２に送られ、供給空気温度と
設定点温度の差を示すかかるデータはその後プロセッサ
に送られる。

正に向かう信号によって供給空気温度は設定点温度より
高いことが指示され、負に向かう信号によって供給空気
温度は設定点温度より低いことが指示される。比較器は
システムクロックに応答し、それによってかかる温度差
の信号が一定の間隔でプロセッサに送られる。

このプロセッサには基本的なＰＩＤアルゴリズムが使わ
れており、かかるアルゴリズムによって供給空気温度と
設定温度間の温度差の量に対応して制御弁の位置が制御
される。このアルゴリズムには次のような形のＰＩＤ式
が使われる。

バルブの位置−〇　　（Ｐ）　十〇、　（１）　＋　Ｃ
Ｄ（Ｄ）但し、Ｖ；供給空気温度と設定温度間の温度差
１：供給空気温度差の積算値 Ｄ：供給空気温度差の変化量 ＣＰ：比例定数 ＣＩ＝積分定数 Ｃｏ：微分定数 制御弁の設定を調整するためにかかる定数として３組の
異なる定数がプロセッサで使われる。第１組の定数は、
供給空気温度が設定点温度から±１．０℃内になったと
き供給空気温度に対して極めて近接した制御を維持する
ことができるように選択される。かかる定数は、冷凍装
置がかかる範囲で作動されているとき供給空気温度が設
定点温度の約０．２５℃内に保持されることができるよ
うに僅かな増分調整が制御弁に対して周期的に行われる
ことができるように定められている。

供給空気温度が設定点温度から１．０℃と２゜５℃の間
を変化するとき、積分定数と微分定数は変化しないまま
で維持されるようにプログラムされるが、比例定数（Ｃ
１）はＯ（給空気温度を大きな割合で変化させるべく温
度差の値に対して線形的に変化することがでるようにプ
ログラムされている。かかる温度差が＋２．５℃より大
きくなると、積分定数及び微分定数の値は０となるよう
にプログラムされ、比例定数は吸込弁が全開の位置にま
で動くようにプログラムされる。以上の説明から明らか
なように、ＰＩＤ定数を感知された温度差に対応して異
なる値にプログラムすることによって、供給空気温度の
変化の割合が調整され、それによって全ての温度範囲に
亙って改善された装置応答が提供される。

第３図について説明すると、本発明による供給空気温度
が初期の始動時の状態から設定点温度（Ｓ、Ｐ、）に於
ける又は設定点温度に近い所定の定常運転状態に至るま
での値を示す曲線５０がグラフに描かれている。始動時
に設定点温度と雰囲気温度の差が２．５℃以上であると
き、制御装置の比較器回路によってプロセッサにかかる
条件が送られ、プロセッサによって制御器が吸込弁を全
開の位置に動かすべく指示される。従って冷凍装置はで
きるだけ早く作動し、供給空気温度はそれに対応した早
い割合で下がる。

供給空気温度が設定点温度より約２．５℃高い温度に達
すると、プロセッサによって１組の定数が前記ＰＩＤ方
程式に設定され、それによって各温度検出期間中前記弁
制御器によって制御弁は一定数の増分だけ閉鎖され、そ
れによって供給空気温度はより遅い中間の割合で変化す
る。設定点温度と供給空気温度の温度差が約１．０℃に
達するまで前記供給空気温度は中間の割合で降下し続け
る。比較器回路によってかかる状態が検出され、且新た
に１組のＰＩＤ定数を選択するためにプロセッサに信号
が送られ、かかる新たに選択されたＰＩＤ定数はそれに
続く各温度検出期間中、より小さい第二の増分だけ前記
制御弁が閉鎖されるべく選択される。かくして順に供給
空気温度の変化の割合の二番目の減少が作り出され、そ
れによってより大きな制御感度を有する制御システムが
提供される。各温度検出期間中に制御弁の位置が変えら
れる増分数は、供給空気温度が設定点温度から約０．２
０℃に保持されることができるように一定の値まで減少
する。供給空気温度が設定点温度以下に下がった場合、
比較器によって負に向かう信号がプロセッサに供給され
、かかるプロセッサによって順に次の温度検出期間中第
二のより小さな増分を使って吸込弁を開は又は閉じるべ
く制御器に指示が与えられる。

例えば雰囲気温度が比較的低く、冷凍装置に対する冷却
負荷が極めて小さく且吸込弁がかかる条件下で完全に閉
鎖しているようなことがしばしば起こる。更に冷凍装置
に対して通常の制御がなされることができず、供給空気
温度は制御が回復するときまで非制御状態で変化するで
あろう。

既に述べたように、供給空気通路内に配置されたトリム
ヒータ３０はプロセッサによって作動されることができ
るように構成されている。かかるトリムヒータは、バル
ブの位置を検出する制御器によって吸込弁が全閉位置に
近付きつつあること及び現在まで積算された供給空気温
度の偏差量から判断して冷凍型制御装置が非制御状態に
近付きつつあることを信号によって通知されたとき作動
される。かかるトリムヒータによって蒸発器上を通過す
る供給空気流れに対して十分な熱が加えられ、それによ
って冷凍装置は最小出力容量以上で作動され続ける。か
かるトリムヒータは吸込弁の位置が全開の位置の４０％
よりも大きくなるときまで作動し続けるようにプログラ
ムされ、かかる状態になったときに停止される。

以上本発明は開示された構造物を参照して説明されてき
たが、本発明はかかる詳細な説明によって限定されるこ
とはなく、本出願は特許請求の範囲に入る全ての修正及
び変化を網羅することが意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である冷凍装置を含む冷凍貨物
車コンテナの立面図である。 第２図は第１図の冷凍装置の概略図である。 第３図は本冷凍装置が作動しているとき温度の変化の割
合を示す供給空気温度の時間に対する関係を示すグラフ
である。 １０・・・冷凍装置、１１・・・貨物車コンテナ、１２
・・・自給式ディーゼル発電機、１３・・・凝縮器、１
４、・・吐出管、１５・・・圧縮機、１７・・・蒸発器
、１９・・・液相管、２０・・・膨張装置、２２・・・
吸込管、２５・・・制御弁、２６・・・制御器、２７・
・・インペラ、２８・・・スクロール、２９・・・供給
空気ダクト、３０・・・トリムヒータ、３５・・・プロ
セッサ、３６・・・システムクロック、４０・・・温度
センサ、４２・・・比較器回路特許出願人　　　キャリ
ア・コーポレイション代　　理　　人　　　　　弁　　
理　　士　　明　　石　　昌　　毅Ｆ／Ｇ、２ Ｆ／Ｇ、３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）貨物車コンテナの内部温度を所定の設定点温度近
   くに維持するための装置にして、 前記コンテナに冷却供給空気流れを提供するための冷凍
   装置であって、圧縮機及び前記圧縮機に連結された吸込
   管に配置された電気的に作動可能な制御弁を有する冷凍
   装置と、 供給空気温度と所定の設定点温度を比較して、二つの温
   度差を指示する出力信号を供給するための比較器装置と
   、 検出された温度差に応答して制御弁の設定を変化させ、
   それによって供給空気温度を設定点温度に近付けるよう
   に構成されている前記比較器装置に連結されたプログラ
   ム可能な制御装置と、前記制御弁がほぼ全閉の位置にな
   ったとき前記制御装置によって作動され、それによって
   前記冷凍装置が最小出力容量に達することが防止されか
   くして前記冷凍装置に対して連続的な制御が維持される
   ように構成されたヒータと、 を含むことを特徴とする装置。
2. （２）冷却空気を供給するための冷凍装置を備えた貨物
   車コンテナの内部の温度を制御する方法にして、 前記冷凍装置の圧縮機に連結された吸込管に、全開位置
   と全閉位置の間で均一な増分ずつ調節することができる
   調整可能な制御弁を備えることと前記冷凍装置から前記
   コンテナに供給される供給空気の温度を一定間隔で周期
   的に検出することと、 検出された温度を所定の設定点温度と比較して二つの温
   度の差の値を計算することと、 温度差の値が第一の値より大きいときに前記制御弁を全
   開にし、それによって供給空気温度を早い割合で変化せ
   しめることと、 温度差の値が前記第一の値とより小さな第二の値の間に
   あるとき各温度検出期間中第一の増分数ずつ前記制御弁
   を調節し、それによって供給空気温度を中間の割合で変
   化せしめることと、 温度差の値が前記第二の値より小さいとき各温度検出期
   間中より小さい第二の増分数ずつ前記制御弁を調節し、
   それによって供給空気温度を比較的遅い割合で変化せし
   めること、 の各段階を含むことを特徴とする温度制御方法。