(57)【要約】【課題】より長時間にわたって安定的に運用することが可能な輸送用冷凍機械を提供する。【解決手段】直流低電圧を供給する低電圧バッテリー３と、直流低電圧を直流高電圧に昇圧する昇圧コンバータ６１と、昇圧コンバータ６１に接続され、直流高電圧を交流高電圧に変換するインバータ６２と、インバータ６２から供給された交流高電圧によって駆動される圧縮機４１を有する冷凍ユニットと、を備え、高電圧バッテリー４は、インバータ６２に直流高電圧を供給可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流高電圧を供給する高電圧バッテリーによって駆動される走行用モータ、及びエンジンの少なくとも一方が発生する駆動力によって走行可能な輸送機械に設けられる冷凍室を冷却するための輸送用冷凍機械であって、
直流低電圧を供給する低電圧バッテリーと、
前記低電圧バッテリーに接続され、前記直流低電圧を直流高電圧に昇圧する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータに接続され、前記直流高電圧を交流高電圧に変換するインバータと、
前記インバータから供給された前記交流高電圧によって駆動される圧縮機を有する冷凍ユニットと、
を備え、
前記高電圧バッテリーは、前記インバータに直流高電圧を供給可能である輸送用冷凍機械。
【請求項２】
前記低電圧バッテリーと前記昇圧コンバータとの間に設けられ、オン状態とオフ状態との間で通電状態を切り替える第一スイッチと、
前記高電圧バッテリーと前記インバータとの間に設けられ、オン状態とオフ状態との間で通電状態を切り替える第二スイッチと、
前記低電圧バッテリーから供給される前記直流低電圧の電流量を計測する電流計測部と、
前記冷凍室の温度を計測する室内温度計測部と、
前記電流量に基づいて前記第一スイッチ、及び前記第二スイッチの通電状態を切り替える制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記電流量が予め定められた閾値以下となるとともに、前記冷凍室の温度が予め定められた設定温度の範囲外となった場合に、前記第一スイッチをオフ状態とし、前記第二スイッチをオン状態とする請求項１に記載の輸送用冷凍機械。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第二スイッチをオン状態とすることで、前記高電圧バッテリーから前記低電圧バッテリーに前記直流高電圧を供給して該低電圧バッテリーを充電することが可能な請求項２に記載の輸送用冷凍機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸送用冷凍機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍トラックのように冷凍装置を備えた輸送機械は、冷凍装置を駆動するための電力供給源として専用のバッテリーを搭載している（例えば下記特許文献１）。このバッテリーは、エンジンに付随して設けられた補機類を駆動するためのバッテリーとは別に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２６８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年では、運送需要の高まりや冷凍装置の高性能化に伴って、上記のようなバッテリーのみでは必要な電力を賄えない場合がある。即ち、より長時間にわたって安定的に運用することが可能な輸送用冷凍機械に対する要請が高まっている。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より長時間にわたって安定的に運用することが可能な輸送用冷凍機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る輸送用冷凍機械は、直流高電圧を供給する高電圧バッテリーによって駆動される走行用モータ、及びエンジンの少なくとも一方が発生する駆動力によって走行可能な輸送機械に設けられる冷凍室を冷却するための輸送用冷凍機械であって、直流低電圧を供給する低電圧バッテリーと、前記低電圧バッテリーに接続され、前記直流低電圧を直流高電圧に昇圧する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータに接続され、前記直流高電圧を交流高電圧に変換するインバータと、前記インバータから供給された前記交流高電圧によって駆動される圧縮機を有する冷凍ユニットと、を備え、前記高電圧バッテリーは、前記インバータに直流高電圧を供給可能である。
【０００７】
上記構成によれば、冷凍ユニットの圧縮機を駆動するための交流高電圧が、低電圧バッテリーのみならず、高電圧バッテリーからもインバータを経て供給される。これにより、例えば低電圧バッテリーの充電量が不十分な場合であっても圧縮機を安定的に駆動することができる。さらに、高電圧バッテリーは、輸送機械の走行用モータを駆動するための電力供給源として備えられているものである。したがって、低電圧バッテリーを大容量化したり増設したりする必要がない。これにより、低コストで安定的な電力を得ることができる。
【０００８】
上記輸送用冷凍機械では、前記低電圧バッテリーと前記昇圧コンバータとの間に設けられ、オン状態とオフ状態との間で通電状態を切り替える第一スイッチと、前記高電圧バッテリーと前記インバータとの間に設けられ、オン状態とオフ状態との間で通電状態を切り替える第二スイッチと、前記低電圧バッテリーから供給される前記直流低電圧の電流量を計測する電流計測部と、前記冷凍室の温度を計測する室内温度計測部と、前記電流量に基づいて前記第一スイッチ、及び前記第二スイッチの通電状態を切り替える制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記電流量が予め定められた閾値以下となるとともに、前記冷凍室の温度が予め定められた設定温度の範囲外となった場合に、前記第一スイッチをオフ状態とし、前記第二スイッチをオン状態としてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、低電圧バッテリーから供給される電流量が閾値以下となった場合（即ち、充電量が少なくなった場合）であって、冷凍室の温度が設定温度の範囲外となった場合（即ち、冷凍室を急速に冷却する必要がある場合）には、制御装置は、第二スイッチのみをオン状態とすることで、インバータに対して高電圧バッテリーから直流高電圧を供給する。これにより、低電圧バッテリーの充電量によらず、冷凍室を長時間にわたって安定的に冷却することができる。
【００１０】
上記輸送用冷凍機械では、前記制御装置は、前記第二スイッチをオン状態とすることで、前記高電圧バッテリーから前記低電圧バッテリーに前記直流高電圧を供給して該低電圧バッテリーを充電することが可能であってもよい。
【００１１】
上記構成によれば、例えば、エンジンが停止状態にあり、圧縮機が停止状態にある場合、即ち、輸送機械及び冷凍ユニットがいずれも稼動していない状態では、制御装置は、第二スイッチをオン状態とすることで、高電圧バッテリーから低電圧バッテリーに直流高電圧を供給する。これにより、輸送機械及び冷凍ユニットを次回稼動する際には、低電圧バッテリーが十分に充電された状態で稼動開始することができる。これにより、稼動前に低電圧バッテリーを商用電源等によって充電する手間をはぶくことができる。その結果、輸送に要する所要時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、より長時間にわたって安定的に運用することが可能な輸送用冷凍機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る輸送用冷凍機械の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷凍ユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力系統の構成を示す配線図である。
【図４】本発明の実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。本実施形態に係る輸送用冷凍機械２は、一例として図１に示すような冷凍輸送用車両１００に搭載されている。冷凍輸送用車両１００は、車両本体１（輸送機械）と、輸送用冷凍機械２とを備えている。
【００１５】
車両本体１は、運転台やエンジン１５を含むキャブ１１と、キャブ１１の後方に設置された荷台１２と、これらキャブ１１及び荷台１２を下方から支持するシャーシ１３と、を有している。荷台１２の内部は、輸送対象となる貨物を低温で維持するための冷凍室１４とされている。輸送用冷凍機械２は、この冷凍室１４内の温度を外気温よりも低くする（冷却する）ために設けられている。
【００１６】
さらに、この車両本体１は、上記のエンジン１５に加えて、駆動力を発生する走行用モータ１６と、この走行用モータ１６に直流高電圧を供給する高電圧バッテリー４と、エンジン１５に併設されたオルタネータ１５ａと、を備えている。即ち、この車両本体１は、ハイブリッド車として構成され、エンジン１５及び走行用モータ１６の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行可能である。高電圧バッテリー４は、充放電可能な二次電池であって、リチウムイオン電池が一例として好適に用いられる。高電圧バッテリー４は、例えば３００〜４００Ｖの直流高電圧を発生させる。
【００１７】
輸送用冷凍機械２は、荷台１２の外部（例えば図１に示すように、キャブ１１の上方）に設けられた冷凍ユニット２１と、冷凍室１４内の温度を計測する室内温度計測部２２と、冷凍ユニット２１を駆動可能な低電圧バッテリー３と、低電圧バッテリー３から流れる電流量を計測する電流計測部５と、を有している。低電圧バッテリー３は、充放電可能な二次電池であって、リチウムイオン電池が一例として好適に用いられる。低電圧バッテリーは、一例として２４Ｖの直流低電圧を発生させる。
【００１８】
冷凍輸送用車両１００のエンジン１５が稼動している状態では、冷凍ユニット２１は、低電圧バッテリー３、高電圧バッテリー４、及び上記のオルタネータ１５ａの少なくとも１つが発生する電力によって駆動される。一方で、エンジン１５が停止している場合には、オルタネータ１５ａによる電力が使用できないことから、冷凍ユニット２１は低電圧バッテリー３、高電圧バッテリー４、及び商用電源Ｐｗ（後述）の少なくとも１つから供給される電力によって駆動される。
【００１９】
次に、冷凍ユニット２１の詳細な構成について、図２を参照して説明する。同図に示すように、冷凍ユニット２１は、冷媒が充填された冷媒配管Ｐと、この冷媒配管Ｐ上に設けられた圧縮機４１、コンデンサ４２、レシーバ４３、膨張弁４４、アキュムレータ４５、及びエバポレータ４６と、コンデンサファン５１と、エバポレータファン５２と、電力系統Ｓｐ（図３参照）と、を有している。
【００２０】
冷媒配管Ｐは、冷媒を流通させる管材であり、内部には冷媒が充填されている。冷媒配管Ｐは、第一配管Ｐ１と、第二配管Ｐ２と、第三配管Ｐ３と、第四配管Ｐ４と、第五配管Ｐ５と、第六配管Ｐ６と、を有している。第一配管Ｐ１は、圧縮機４１の吐出側とコンデンサ４２とを接続している。第二配管Ｐ２は、コンデンサ４２の下流側とレシーバ４３とを接続している。第三配管Ｐ３は、レシーバ４３の下流側と膨張弁４４とを接続している。第四配管Ｐ４は、膨張弁４４の下流側とエバポレータ４６の上流側とを接続している。第五配管Ｐ５は、エバポレータ４６の下流側とアキュムレータ４５とを接続している。第六配管Ｐ６は、アキュムレータ４５の下流側と圧縮機４１の吸入側とを接続している。
【００２１】
圧縮機４１は、第六配管Ｐ６側から吸入された高温低圧の気相冷媒を圧縮して、高温高圧の気相冷媒を生成する。この高温高圧の気相冷媒は、第一配管Ｐ１を通じてコンデンサ４２に流入する。なお、第一配管Ｐ１上には、圧縮機４１から吐出された気相冷媒の温度を計測する吐出温度計測部２３が設けられている。コンデンサ４２は、上述の冷凍室１４の外部に設けられている。コンデンサ４２は、外部の空気と冷媒との間で熱交換を行う。コンデンサファン５１は、コンデンサ４２に向かって外部の空気を送るために設けられている。これにより、コンデンサ４２では気相冷媒が凝縮し、低温高圧の液相冷媒が生成される。
【００２２】
低温高圧の液相冷媒は、第二配管Ｐ２を通じてレシーバ４３に流入する。レシーバ４３は、冷媒中に含まれる水分を除去したり、冷媒を液相成分と気相成分とに分離したりするために用いられる。レシーバ４３内で分離された冷媒のうち、液相成分のみが第三配管Ｐ３を通じて膨張弁４４に送られる。レシーバ４３から第三配管Ｐ３を通じて流入した低温高圧の液相冷媒は、膨張弁４４を通過することで圧力が下がり、低温低圧の液相冷媒となる。
【００２３】
膨張弁４４を経て低温低圧となった液相冷媒は、第四配管Ｐ４を通じてエバポレータ４６に流入する。エバポレータ４６は、冷凍室１４の内部に設けられている。エバポレータ４６では、冷凍室１４内の空気と冷媒との間で熱交換が行われる。エバポレータファン５２は、エバポレータ４６に冷凍室１４内の空気を送るために設けられている。低温の液相冷媒によって冷凍室１４内の熱が吸収されることで、冷凍室１４内の温度が低くなる方向に変化する。これに伴って、液相冷媒の温度が上昇するとともに、液相から気相に変化し、高温低圧の気相冷媒となる。
【００２４】
エバポレータ４６を経て高温低圧となった気相冷媒は、第五配管Ｐ５を通じてアキュムレータ４５に流入する。アキュムレータ４５は、冷媒を一時的に貯留し、圧縮機４１に定量の冷媒を安定的に供給するために設けられている。アキュムレータ４５を通過した高温低圧の気相冷媒は、第六配管Ｐ６を通じて再び圧縮機４１に吸入される。このようなサイクルが連続的に行われることで、冷凍室１４内の温度が所望の値に調節される。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態に係る冷凍ユニット２１を駆動するための電力系統Ｓｐは、第一直流コンバータ６１（昇圧コンバータ）と、インバータ６２と、交直流コンバータ６３と、第二直流コンバータ６４と、第一スイッチＳ１と、第二スイッチＳ２と、制御装置８と、を有している。
【００２６】
第一直流コンバータ６１は、低電圧バッテリー３又はオルタネータ１５ａから供給された直流電流の電圧を上げるために設けられている。一例として低電圧バッテリー３又はオルタネータ１５ａから供給される電圧が２７Ｖである場合、第一直流コンバータ６１を経ることで電圧は直流２７０Ｖ（直流高電圧）となる。第一直流コンバータ６１と圧縮機モータＭｃとの間にはインバータ６２が設けられている。インバータ６２は、上記の直流高電圧を圧縮機モータＭｃを回転駆動するための交流高電圧に変換する。インバータ６２は、後述する制御装置８から出力された電気信号に基づいて、出力する電力を変化させる。
【００２７】
交直流コンバータ６３は、エンジン１５の停止時に、サービスセンター（保守設備）等で、輸送用冷凍機械２が商用電源Ｐｗ（交流２００Ｖ）に接続されている場合に、当該交流電流を直流電流に変換するために設けられている。一例として、交直流コンバータ６３は、交流２００Ｖを直流２７０Ｖに変換する。この直流電流の一部は、インバータ６２を経て圧縮機モータＭｃに供給される。この直流電流の他の一部は、第二直流コンバータ６４によって降圧されて直流２７Ｖとなった後、制御装置８に供給される。制御装置８には、上述の第一ファンモータＭ１、第二ファンモータＭ２、及び必要に応じて接続される他の直流負荷（補機類）が接続されている。
【００２８】
第一スイッチＳ１は、低電圧バッテリー３と第一直流コンバータ６１との間に設けられ、オン状態とオフ状態との間で通電状態を切り替える。なお、本実施形態では、第一直流コンバータ６１に第一スイッチＳ１が内蔵されている。第二スイッチＳ２は、高電圧バッテリー４とインバータ６２との間に設けられ、オン状態とオフ状態との間で通電状態を切り替える。第一スイッチＳ１、及び第二スイッチＳ２のオン／オフは、後述する制御装置８によって制御される。
【００２９】
制御装置８は、上記の室内温度計測部２２、及び電流計測部５の出力結果に基づいて、第一スイッチ、及び第二スイッチのオン／オフを切り替える。図４に示すように、制御装置８は、充電量演算部８１と、スイッチ切替部８２と、を有している。充電量演算部８１は、電流計測部５が計測した低電圧バッテリー３から流れる電流量に基づいて、低電圧バッテリー３の充電量を演算する。スイッチ切替部８２は、この充電量、及び室内温度計測部２２から入力された冷凍室１４内の温度に基づいて、第一スイッチＳ１及び第二スイッチＳ２のオン／オフを切り替えるための電気信号を生成する。
【００３０】
より詳細には、充電量が予め定められた閾値以下となるとともに、冷凍室１４の温度が予め定められた設定温度の範囲外となった場合に、スイッチ切替部８２は、第一スイッチＳ１をオフ状態とし、第二スイッチＳ２をオン状態とする。これにより、インバータ６２に対して、高電圧バッテリー４から高圧の直流電流が供給され、圧縮機４１が駆動される。
【００３１】
さらに、エンジン１５が停止状態にあるとともに、圧縮機４１が停止状態にある場合には、スイッチ切替部８２は、第二スイッチＳ２のみをオン状態とする。これにより、高電圧バッテリー４から第二直流コンバータ６４を経て低電圧バッテリー３に直流高電圧が供給され、当該低電圧バッテリー３が充電される。
【００３２】
以上、説明したように、上記の構成によれば、冷凍ユニット２１の圧縮機４１を駆動するための交流高電圧が、低電圧バッテリー３のみならず、高電圧バッテリー４からもインバータ６２を経て供給される。これにより、例えば低電圧バッテリー３の充電量が不十分な場合であっても圧縮機４１を安定的に駆動することができる。さらに、高電圧バッテリー４は、車両本体１の走行用モータ１６を駆動するための電力供給源として当初から備えられているものである。したがって、低電圧バッテリー３を大容量化したり増設したりする必要がない。これにより、低コストで安定的な電力を得ることができる。
【００３３】
上記構成によれば、低電圧バッテリー３から供給される電流量が閾値以下となった場合（即ち、充電量が少なくなった場合）であって、冷凍室１４の温度が設定温度以上となった場合（即ち、冷凍室１４を急速に冷却する必要がある場合）には、制御装置８は、第二スイッチＳ２のみをオン状態とすることで、インバータ６２に対して高電圧バッテリー４から直流高電圧を供給する。これにより、低電圧バッテリー３の充電量によらず、冷凍室１４を長時間にわたって安定的に冷却することができる。
【００３４】
上記構成によれば、例えば、エンジン１５が停止状態にあり、圧縮機４１が停止状態にある場合、即ち、車両本体１及び冷凍ユニット２１がいずれも稼動していない状態では、制御装置８は、第二スイッチＳ２をオン状態とすることで、高電圧バッテリー４から低電圧バッテリー３に直流高電圧を供給する。これにより、車両本体１及び冷凍ユニット２１を次回稼動する際には、低電圧バッテリー３が十分に充電された状態で稼動開始することができる。これにより、稼動前に低電圧バッテリー３を商用電源Ｐｗ等によって充電する手間をはぶくことができる。その結果、輸送に要する所要時間を短縮することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上述の低電圧バッテリー３、及び高電圧バッテリー４の発生させる電圧の値は一例であり、設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…車両本体
２…輸送用冷凍機械
３…低電圧バッテリー
４…高電圧バッテリー
５…電流計測部
８…制御装置
１１…キャブ
１２…荷台
１３…シャーシ
１４…冷凍室
１５…エンジン
１５ａ…オルタネータ
１６…走行用モータ
２１…冷凍ユニット
２２…室内温度計測部
４１…圧縮機
４２…コンデンサ
４３…レシーバ
４４…膨張弁
４５…アキュムレータ
４６…エバポレータ
５１…コンデンサファン
５２…エバポレータファン
６１…第一直流コンバータ
６２…インバータ
６３…交直流コンバータ
６４…第二直流コンバータ
８１…充電量演算部
８２…スイッチ切替部
１００…冷凍輸送用車両
Ｍ１…第一ファンモータ
Ｍ２…第二ファンモータ
Ｍｃ…圧縮機モータ
Ｐ…冷媒配管
Ｐ１…第一配管
Ｐ２…第二配管
Ｐ３…第三配管
Ｐ４…第四配管
Ｐ５…第五配管
Ｐ６…第六配管
Ｐｗ…商用電源
Ｓ１…第一スイッチ
Ｓ２…第二スイッチ
Ｓｐ…電力系統
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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