JPH0510969U - 保冷車用冷凍機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「保冷車用冷凍機の制御装置」において、効
率的なクールダウンを行なえるようにすること。 【構成】 ＣＰＵ２０は温度設定器１５の設定温度と吸
込温度センサー３によって検出された庫内温度とに基づ
いて温度偏差を算出する。また、ＣＰＵ２０はこの温度
偏差と外気センサー１６によって検出された外気温とに
基づいて記憶部２１から所望の風量データを取り出し、
送風量制御部２３はこれに基づいてエバポレーターファ
ンに所望電圧を印加する。 【効果】 効率的にクールダウンを行なうことができる
と共に、エバポレータファンの消費電力を低減できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、保冷車においてその冷蔵室内のクールダウン性能を向上させること ができる保冷車用冷凍機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般的に、生鮮食料品等はその種類に応じて最適の温度に保って運搬する必要 があることから、その運搬は保冷車によっている。この保冷車の一例としては、 特開昭６２−２１０３７３号公報に開示されているようなものがあるが、一般的 な保冷車の概略の構成は、図４に示す通りである。 保冷品を搭載する荷室１内には、冷凍機の一部を構成するクーリングユニット ２が設けられている。このクーリングユニット２内には、この荷室１内の空気を 冷却するエバポレーターと、このエバポレーターを介して荷室１内の空気を図示 のように循環させる送風機とが内蔵されている。また、クーリングユニット２内 には、エバポレーターに送られる直前の空気の温度を検出する吸込温度センサー ３も内蔵されており、このセンサー３による検出温度は、庫内温度として運転室 ４内に配設されている制御装置５に入力される。制御装置５は、この庫内温度に 基づいてエバポレーターに冷媒を供給するコンプレッサ６の作動を制御する。エ バポレーターを介して吸収された熱は、車外に設けられているコンデンサー７に よって放熱される。尚、荷室１内における荷物の出し入れは扉８を介して行われ る。

【０００３】 図５は、冷凍機の冷却系及びその制御系の概略構成図である。エバポレーター １２とコンデンサー７とは、コンプレッサ６及びリキッドタンク等の流量制御要 素９を介して相互に接続されている。エバポレーター１２によって冷却された空 気は一定の回転数で回転するエバポレーターファン１０によって荷室１内に送風 される。コンデンサー７からの放熱は、コンデンサーファン１１によって強制的 に行われる。コンプレッサ６のオン，オフ及びエバポレーターファン１０並びに コンデンサーファン１１の作動制御は制御装置５によって行われるが、その制御 は冷蔵車に配設されている例えば吸込温度センサー３等からなる各種センサー１ ３の検出信号などに基づいて行われる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、以上のような従来の冷凍機の制御装置にあっては、エバポレー ターファン１０の回転数が荷室１内の温度又は外気温度などに無関係に常に一定 とされていたため、次のような不具合が生じていることが考案者らの実験によっ て明らかになった。 具体的には、従来は、荷室１のクールダウンを行なう際には、コンプレッサ６ を最大能力で運転すると共にエバポレーターファン１０をやはり最大風量をもっ て運転するようにし、荷室１内の温度制御は、エバポレーターファン１０を最大 風量としたままコンプレッサ６を断続運転させるようにしていた。このような制 御は効率の良いものであろうとの仮定において行われてきた。特に、クールダウ ン時には、コンプレッサ６とエバポレーターファン１０とは最大能力を発揮して いる状態となっているからクールダウンは最短時間で行われている筈であった。 ところが、考案者らの実験によって、従来の制御は必ずしも効率の良いものでは なかったことが判明した。

【０００５】 一般的に保冷車の熱負荷ＱL は次の式で表わされる。 ＱL ＝ＫＦ（ｔa −ｔr ）×1.2 ＋（0.54×ＶB ＋3.22）×（ｔa −ｔr ）×Ｃ 以上の式において、Ｋはコンテナの熱慣流率であり、Ｆはコンテナの伝熱面積 であり、ＶB はコンテナの内容積であり、ｔa は外気温度であり、ｔr は庫内の 設定温度であり、Ｃは扉の開閉回数に伴う係数である。また、1.2,0.54,3.22 な る値は、実験によって得られた定数値である。ここで、Ｋ値は通常断熱材の種類 や厚さのみにより決定されて他の要因には無関係であると考えられている。とこ ろが、実験によればこのＫ値は庫内の風量によって図６に示すグラフのように変 化するものであることが判明した。この図は、荷室１のＫ値，すなわち荷室１か ら流出する熱量の比例定数値，Ｋ値と、エバポレータファン１０によって送風さ れる風量，すなわち送風量との相関関係を表わした図である。この図は、実験に よって得られたものであるが、これを見れば明らかなように、Ｋ値はエバポレー ターファン１０による送風量に応じて大きくなっている。つまり、Ｋ値が大きけ れば熱負荷が大きいことを示しているので、荷室１から流出する熱量は、送風量 が大きくなると大きくなるということが判る。このことから、クールダウン性能 を高めるためには単に送風量を最大としておいても必ずしも効率良くクールダウ ンが行われるとは限らないということが言える。このような実験結果となった理 由は、保冷車の荷室１の構造が原因だと言える。つまり、荷室１の外壁部分には 断熱材が充填されているのであるが、その所々には外壁自体の強度を維持するた めに、断熱材の代わりに補強部材が取り付けられている。この部分から侵入する 熱量が荷室１内の循環風量の増加に応じて増加するのではないかと思われる。

【０００６】 さらにこの事を裏付ける実験結果を、図７〜図９に基づいて説明する。図７に 示す実験結果は、外気温度が３５℃，荷室１内の温度が１０℃における冷凍機の 冷却能力と荷室１から流出する熱量を、エバポレーターファン１０による送風量 との関係で表わしたものである。このような条件の場合には、冷凍機の冷凍能力 は荷室１からの流出熱量よりも十分に大きいから、風量の多少の影響は大きくは 受けない。しかしながら、冷凍能力と流出熱量との差，すなわち余剰能力が最大 となる風量とすればクールダウンは効率的に行われるようになる。尚、冷凍機の 冷却能力は、エバポレーターを通過する風量の増加に応じて増加し、また、その 増加の割合は庫内温度が高いほど大きくなるという特性を有している。図８に示 す実験結果は、荷室１内の温度が０℃であり、他の温度条件は図７のものと同一 の条件である場合におけるものである。このように荷室１内の温度が０℃に低下 すると、図示されているように冷凍機の冷却能力が図７に示したものよりも低下 する一方、逆に流出熱量が増加する。そして、その流出熱量は風量の影響を大き く受ける傾向を呈するようになり、風量の増加に伴って余剰能力が小さくなる傾 向となる。さらに図９に示す実験結果は、荷室１内の温度が−１８℃であり、他 の温度条件は図７のものと同一の条件である場合におけるものである。荷室１内 の温度が−１８℃まで低下すると、図に示す通り冷却能力の低下が著しくなる反 面、流出熱量が大きくなる。また、この流出熱量は風量の増加に伴って大きく増 加する。以上の実験結果から言えることは、荷室１内の温度が低下するにしたが って冷凍能力が低下し、逆に流出熱量が増加するということであり、また、荷室 １内の温度が低下するにしたがって冷凍に要する余剰能力が風量の増加と共に低 下する傾向が強くなるということである。 これらの実験結果によって得られる結論は、荷室１内の温度低下に従って風量 を適当に低下させるようにすれば、余剰能力の大きい領域を用いてのクールダウ ンが実現され、クールウダウンに要する時間をかなり短縮することができるとい うことである。 本考案は、以上のような実験結果に基づいて効率的なクールダウンを行なうこ とができる保冷車用冷凍機の制御装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、冷蔵室内の空気を冷却するエバポレータ ーと、該冷蔵室内の空気を該エバポレーターを介して循環させる送風機と、前記 エバポレーターの冷却能力を該送風機からの送風量との関係で算出する冷却能力 算出手段と、前記冷蔵室内からの流出熱量を該送風量との関係で算出する流出熱 量算出手段と、前記冷却能力算出手段及び流出熱量算出手段によってそれぞれ算 出された冷却能力及び流出熱量に基づいて、前記エバポレーターの冷却余剰能力 を最大とする送風量を算出する送風量算出手段とを有するとを特徴とする。

【０００８】

【作用】

このように構成した本考案は以下のように作用する。 冷却能力算出手段は、エバポレーターの冷却能力を送風機からの送風量との関 係で算出する。例えば、風量がＡのとき冷却能力がａ，風量がＢのとき冷却能力 がｂというようにである。また、流出熱量算出手段は、冷蔵室内からの流出熱量 を送風機における送風量との関係で算出する。例えば、風量がＡのとき流出熱量 がα，風量がＢのとき流出熱量がβという具合にである。 送風量算出手段は、冷却能力算出手段及び流出熱量算出手段によってそれぞれ 算出された冷却能力及び流出熱量に基づいて、エバポレーターの冷却余剰能力が 最大となる送風量を求める。前記の例で言えば、風量がＡのときの冷却能力がａ −流出熱量α、風量がＢのとき冷却能力ｂ−流出熱量βを順次演算して得られた 冷却余剰能力が最大である送風量を選択することになる。 送風機は、この選択された送風量で運転される。このため、常に最大の冷却余 剰能力でクールダウンが行われることになり、クールダウンの効率化及び時間短 縮が図れることになる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本考案にかかる 保冷車用冷凍機の制御装置周辺を示した制御ブロック図である。同図において、 温度設定器１５は荷室１内の冷却温度を設定するためのものであり、ここからの 信号は温度設定信号として後述するＣＰＵに出力される。外気センサー１６は外 気温を、日射センサー１７は保冷車への日射量をそれぞれ検出するセンサーであ る。吹出温度センサー１８及び吸込み温度センサー３は、共にクーリングユニッ ト２内に設けられ、吹出温度センサー１８はエバポレーター１２を介して送風さ れた直後の空気温度を検出するものであり、吸込温度センサー３はエバポレータ ー１２に吸込まれる直前の空気温度を検出するものである。

【００１０】 制御装置５内には、主として荷室１内での送風量に関する演算を司どるＣＰＵ ２０が設けられている。このＣＰＵ２０には記憶部２１が設けられ、この記憶部 ２１には、設定温度と庫内温度との温度差と外気温との関係における風量データ 及びその風量データを日射量に応じて補正するための補正データ等が記憶されて いる。尚、図においてこの記憶部２１は、ＣＰＵ２０に内蔵されているものを例 示したが、独立した記憶装置としてＣＰＵ２０に接続されたようなものであって も良い。また、制御装置５内には、ＣＰＵ２０からの信号に基づいて外部装置の 動作を制御するコンデンサファン制御部２２，送風量制御部２３及びコンプレッ サ制御部２４がそれぞれ設けられている。コンデンサファン制御部２２は、コン デンサーファン１１のオン，オフ動作を制御するものである。送風量制御部２３ は、ＣＰＵ２０によって演算された最適の風量を実現すべくエバポレーターファ ン１０の回転数を制御するものである。この回転数の制御は無段階に行われるこ とが好ましいから、パワートランジスター等の半導体制御素子によってそのファ ンに流れる電流の制御をするようにしてある。コンプレッサ制御部２４は、吸込 温度センサー３によって検出された庫内温度に基づいてコンプレッサ６をオン， オフ制御するものである。

【００１１】 以上のような構成を有する装置は、図２に示すフローチャートにしたがって以 下のように動作する。 まず、図示しないメイン電源が投入されてプログラムが作動すると、ＣＰＵ２ ０は温度設定器１５によって設定された設定温度と外気センサー１６，日射セン サー１７，吹出温度センサー１８及び吸込温度センサー３によって検出された外 気温，日射量，吹出温度及び庫内温度のそれぞれを入力する（Ｓ１）。次に、Ｃ ＰＵ２０は、その設定温度と庫内温度との温度偏差ΔＴを算出する。この温度偏 差を求めることによって、冷凍機の冷却能力が想定されることになる（Ｓ２）。 次に、検出された外気温とこの算出された温度偏差ΔＴとに基づいて風量を算出 する。この風量の算出は、記憶部２１に記憶されている風量データに基づいて行 われる。この記憶部２１に記憶されている風量データは、図３（Ａ）に示すよう なグラフに相当するものであり、温度偏差と外気温とに基づいて風量を算出する ためのものである。この図を見れば明らかなように、同じ温度偏差の場合であっ ても、外気温が高いほど風量が小さくなるようになっている。これは、前記した 実験により得られた結果に示されるように、庫内温度の低下と共に風量を低下さ せた方が余剰能力の大きい領域での庫内冷却を行なうことができるからである。 また、庫内温度と外気温度とに基づいて庫内１からの流出熱量がどの位であるか が想定されるが、以上の風量を算出する過程においてこの流出熱量の演算も自動 的に行われてしまう（Ｓ３）。そして、上記のステップにおいて算出された風量 に対して日射補正演算を行なう。つまり、図３（Ｂ）に示すような日射量と風量 との関係のデータが記憶部２１に記憶されているわけであるが、日射がある場合 には、その量に応じてさらに算出された風量を減少させるような補正をする。こ れも、風量を低下させることで、余剰能力の大きい領域での庫内冷却を行なうた めである（Ｓ４）。このようにして算出された最適風量を実現するために、ＣＰ Ｕ２０はエバポレーターファン１０に印加すべき電圧を演算し、送風量制御部２ ３にその電圧をエバポレーターファン１０に対して印加するように指令を出力す る（Ｓ５）。送風量制御部２３は、この指令の基づく電圧をエバポレーターファ ン１０に印加して所定の風量で庫内冷却を行なう（Ｓ６）。

【００１２】 このような風量制御を行うことによって、常に余剰能力が最大の状況下での庫 内冷却を行なうことができるようになる。尚、コンプレッサ６のオン，オフ制御 は、温度偏差が０よりも多少マイナスの温度となった点でオフされ、０よりも多 少プラスの温度となった点でオンされる。この制御はＣＰＵ２０からの指令に基 づいてコンプレッサ制御部２４によって制御される。したがって、エバポレータ ーファン１０の駆動動力の節減及びコンプレッサ６の駆動動力の節減を図ること ができる。

【００１３】 尚、上記の実施例においては、設定温度と庫内温度との温度偏差に基づいて風 量制御を行なうものを例示したが、図３（Ｃ）に示すように単位時間当たりの庫 内温度の変化率の大小に基づいて以上の風量制御を行なうようにしても良い。こ の場合には、制御部２１には、この変化率と外気温と風量との関係のデータを記 憶させておくのはもちろんである。このようにして変化率に基づく制御を行なっ た場合でも、温度偏差の制御とほぼ同じような風量制御ができる。

【００１４】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、常に余剰能力が最大の状態で庫内冷却を行 なうようにしているから、クールダウンがより早く行なわれるようになり、さら に送風機の消費電力の節減をも図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案にかかる保冷車用冷凍機の制御
装置周辺のブロック図である。

【図２】図２は、図１に示した装置の動作フローチャー
トである。

【図３】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の制御装置によっ
て演算される風量の演算過程の説明に供する図である。

【図４】図４は、一般的な保冷車の概略構成図である。

【図５】図５は、図４に示した保冷車の冷却系の概略構
成図である。

【図６】図６は、コンテナから放熱される熱量の比例定
数Ｋ値と送風機による風量との関係を示したグラフであ
る。

【図７】図７は、外気温度３５℃，庫内温度１０℃条件
での風量と余剰熱量との関係を示したグラフである。

【図８】図８は、外気温度３５℃，庫内温度０℃条件で
の風量と余剰熱量との関係を示したグラフである。

【図９】図９は、外気温度３５℃，庫内温度−１８℃条
件での風量と余剰熱量との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１…荷室（冷蔵室） ２…クーリングユニット ３…吸込温度センサー ５…制御装置 ６…コンプレッサ ７…コンデンサー ９…流量制御要素 １０…エバポレーターファン（送風機） １１…コンデンサーファン １２…エバポレーター １３…各種センサー ２０…ＣＰＵ（冷却能力算出手段、流出熱量算出手段、
送風量算出手段） ２３…送風量制御部（送風量算出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小笠原 武 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニツク株式会社内 (72)考案者 山中 俊一 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニツク株式会社内 (72)考案者 中原 靖久 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニツク株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】冷蔵室内の空気を冷却するエバポレーター
   と、 該冷蔵室内の空気を該エバポレーターを介して循環させ
   る送風機と、 前記エバポレーターの冷却能力を該送風機からの送風量
   との関係で算出する冷却能力算出手段と、 前記冷蔵室内からの流出熱量を該送風量との関係で算出
   する流出熱量算出手段と、 前記冷却能力算出手段及び流出熱量算出手段によってそ
   れぞれ算出された冷却能力及び流出熱量に基づいて、前
   記エバポレーターの冷却余剰能力を最大とする送風量を
   算出する送風量算出手段とを有することを特徴とする保
   冷車用冷凍機の制御装置。