(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機が圧縮機へ動力を供給し、圧縮機が該圧縮機の負荷条件に応じて変化する動力要求値を有する輸送機関用温度制御ユニットの圧縮機制御方法であって、
原動機から利用可能な最大動力を求め、
圧縮機の動力要求値を求め、
圧縮機の動力要求値が原動機から利用可能な最大動力とほぼ等しくなるように圧縮機の負荷条件を調整するステップより成り、
圧縮機の負荷条件の調整ステップは、
（ａ）圧縮機を低速設定値で作動する間、吸込み設定値が最大吸込み圧力設定値に到達するまで、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように吸込み圧力設定値を変化させ、吸込み圧力設定値が最大吸込み圧力設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように圧縮機の速度を増加させ、
（ｂ）圧縮機を最大吸込み圧力設定値で作動する間、圧縮機速度設定値が最低速度設定値に到達するまで圧縮機の作動に利用可能な最大動力により必要とされるように圧縮機速度設定値を変化させ、圧縮機速度設定値が最低速度設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により必要とされるように吸込み圧力設定値を減少させるステップのうち少なくとも１つのステップを含む輸送機関用温度制御ユニットの圧縮機制御方法。
【請求項２】
原動機から利用可能な最大動力はユニットのテストにより求められる請求項１の方法。
【請求項３】
圧縮機の動力要求値は下式
【数３】
0004064209.tif 000004
により求められる請求項１の方法。
【請求項４】
圧縮機の動力要求値は探索表により求められる請求項１の方法。
【請求項５】
原動機が圧縮機へ動力を供給し、圧縮機が該圧縮機の負荷条件に応じて変化する動力要求値を有する輸送機関用温度制御ユニットの圧縮機制御方法であって、
原動機から利用可能な最大動力を求め、
圧縮機を第１の負荷条件で作動させ、
第１の負荷条件での圧縮機の動力要求値を求め、
圧縮機の動力要求値を利用可能な最大動力と比較して、圧縮機を第１の負荷条件で引き続き作動させるべきか否か決定し、
圧縮機を第１の負荷条件で引き続き作動させるべきであれば、圧縮機の動力要求値が原動機から利用可能な最大動力にほぼ等しくなるように負荷条件の調整するステップより成り、
圧縮機の負荷条件の調整ステップは、
（ａ）圧縮機を第１の速度設定値で作動する間、吸込み設定値が所定の吸込み圧力設定値に到達するまで、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように吸込み圧力設定値を変化させ、吸込み圧力設定値が所定の吸込み圧力設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように圧縮機の速度を増加させ、
（ｂ）圧縮機を第１の吸込み圧力設定値で作動する間、圧縮機速度設定値が所定の速度設定値に到達するまで圧縮機の作動に利用可能な最大動力により必要とされるように圧縮機速度設定値を変化させ、圧縮機速度設定値が所定の速度設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により必要とされるように吸込み圧力設定値を減少させるステップのうち少なくとも１つのステップを含む輸送機関用温度制御ユニットの圧縮機制御方法。
【請求項６】
原動機から利用可能な最大動力はユニットのテストにより求められる請求項５の方法。
【請求項７】
圧縮機の動力要求値は下式
【数７】
0004064209.tif 000005
により求められる請求項５の方法。
【請求項８】
圧縮機の動力要求値は探索表により求められる請求項５の方法。
【請求項９】
動力要求値が利用可能な最大動力より大きい場合はユニットの運転を停止するステップをさらに含む請求項５の方法。
【請求項１０】
第２の負荷条件での圧縮機の動力要求値を予測し、第２の負荷条件での動力要求予測値を利用可能な最大動力と比較して、圧縮機を第２の負荷条件の下で作動させるべきか否かを決定するステップをさらに含む請求項５の方法。
【請求項１１】
圧縮機の動力要求予測値は下式
【数１１】
0004064209.tif 000006
により求められる請求項１０の方法。
【請求項１２】
圧縮機の動力要求予測値は探索表により求められる請求項１０の方法。
【請求項１３】
圧縮機の作動に利用可能な所定の最大動力に対して輸送機関用温度制御ユニットの温度引き下げ能力を最大にするための圧縮機の制御方法であって、
圧縮機を低速設定値及び所定の最大始動設定値よりも高くない吸込み圧力設定値で始動し、
吸込み圧力が最大吸込み圧力設定値に到達するまで、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように吸込み圧力設定値を変化させ、
吸込み圧力が最大吸込み圧力設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように圧縮機速度を増加させるステップより成る圧縮機の制御方法。
【請求項１４】
圧縮機を始動した後、圧縮機の動力要求値を求めるステップをさらに含む請求項１３の方法。
【請求項１５】
圧縮機の動力要求値を利用可能な最大動力と比較して、吸込み圧力及び圧縮機速度を如何に変化させるかを決定するステップをさらに含む請求項１４の方法。
【請求項１６】
圧縮機の動力要求値は下式
【数１６】
0004064209.tif 000007
により求められる請求項１４の方法。
【請求項１７】
圧縮機の動力要求値は探索表により求められる請求項１４の方法。
【請求項１８】
圧縮機の作動に利用可能な所定の最大動力を超えた後、吸込み圧力を減少させる前に圧縮機速度を最低速度へ減少させるステップをさらに含む請求項１３の方法。
【請求項１９】
圧縮機の作動に利用可能な所定の最大動力に対して輸送機関用温度制御ユニットの温度引き下げ能力を最大にするための圧縮機の制御方法であって、
圧縮機を最大吸込み圧力設定値で作動させ、
圧縮機速度設定値が最低速度設定値に到達するまで、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により必要とされるように圧縮機速度を変化させ、
圧縮機速度設定値が最低速度設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により必要とされるように吸込み圧力設定値を減少させるステップより成る圧縮機の制御方法。
【請求項２０】
圧縮機の動力要求値を求めるステップをさらに含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
圧縮機の動力要求値を利用可能な最大動力と比較して、吸込み圧力と圧縮機速度とを如何に変化させるかを決定するステップをさらに含む請求項２０の方法。
【請求項２２】
圧縮機の動力要求値は下式
【数２２】
0004064209.tif 000008
により求められる請求項２０の方法。
【請求項２３】
圧縮機の動力要求値は探索表により求められる請求項２０の方法。
【請求項２４】
圧縮機を低速設定値及び所定の最大始動設定値よりも高くない吸込み圧力設定値で始動し、吸込み圧力が最大吸込み圧力設定値に到達するまで、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように吸込み圧力設定値を変化させ、吸込み圧力が最大吸込み圧力設定値に到達した後に限り、圧縮機の作動に利用可能な最大動力により許容されるように圧縮機速度を増加させるステップをさらに含む請求項１９の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、輸送機関用温度制御ユニットに関し、さらに詳細には、輸送機関用温度制御ユニットの圧縮機制御方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
普通のトラック及びトラクター−トレイラー（以下、車両と呼ぶ）は、輸送中品質を維持するために所定の温度範囲内に維持しなければならない積荷を輸送することが多い。温度に敏感なかかる積荷を輸送する車両は、温度制御ユニットにより所定の温度範囲内に維持される空調空間を備えている。温度制御ユニットの動作は、電子制御器によりモニターされ制御される。
【０００３】
温度制御ユニットの１つのコンポーネントとして、温度制御ユニットを循環する冷媒の圧力を上昇させる圧縮機がある。圧縮機は通常、ディーゼルエンジンまたは電気モーターのような原動機により駆動される。原動機は、温度制御ユニットの作動時圧縮機を駆動する動力を供給する。既存の温度制御ユニットの殆どは、コンテナの空調空間を冷却するために最大の冷却能力を必要とする間、圧縮機を高速度で動作させるように設計されている。所望の温度設定値に到達すると、圧縮機の速度が減少される。空調空間の温度の増加によりその温度をまた減少しなければならない場合、圧縮機は設定値になるまで再び高速運転される。
【０００４】
【発明の概要】
温度を減少させるために圧縮機を高速運転すると、種々の問題が発生する。先ず第１に、圧縮機の高速運転に必要な動力が比較的大きいため、圧縮機が必要とする馬力が大きくなる。現在のコンパクトな温度制御ユニットの多くは、原動機が小さすぎるため、高速度で圧縮機の能力及び温度引き下げ能力を最大にするために必要な動力を供給できない。
【０００５】
第２に、圧縮機を高速運転すると、温度制御ユニットのノイズ出力が増加する。ノイズレベルは、圧縮機の高速運転時間を減少すれば大きく低下するであろう。
【０００６】
従って、圧縮機の高速運転時間、従って、ピーク動力要求及び圧縮機が発生するノイズを減少させながら圧縮機の能力を自動的に増加させる圧縮機制御システムの使用が望ましい。本発明の圧縮機制御方法では、圧縮機の負荷特性を原動機から得られる動力に関してモニターし、変化させることにより、圧縮機能力及び温度引き下げ能力を増加させる。
【０００７】
詳述すると、本発明の方法は、圧縮機の動力要求値を種々の負荷条件の下で比較することにより圧縮機の動作状態を制御する。このシステムは、実際の動作モードにおける圧縮機の動力要求値をモニターし、実際の動力要求値を原動機から得られる最大動力と比較する。システムは、この比較に基づき、圧縮機が適当な負荷条件にとって適当なモードで動作しているか否か、または圧縮機の能力を最大にするために動作モードを切り換える必要があるか否かを判定する。
【０００８】
圧縮機は、最大能力を発揮するために利用可能な動力に基づいて圧縮機の種々の動作モードを絶えずモニターすることにより、たとえ空調空間のドアが規則的に開放されたとしても、温度をより迅速に低下することができる。さらに、圧縮機の高速運転時間を減少させて、圧縮機及び温度制御ユニットの総合ノイズレベルを減少することができる。
【０００９】
詳述すると、本発明は、輸送機関用温度制御ユニットの圧縮機制御方法を提供する。温度制御ユニットは、圧縮機に動力を供給する原動機を含む。圧縮機は、その負荷条件に応じて変化する動力要求値を有する。この方法は、原動機から得られる最大動力を求め、圧縮機の動力要求値を求め、圧縮機の動力要求値が原動機から得られる最大動力にほぼ等しくなるように圧縮機の負荷条件を調整するステップを含む。
【００１０】
本発明の１つの局面において、利用可能な最大動力はユニットのテストにより求める。圧縮機の動力要求値は、下式により求めるか、または探索表により求めることができる。
0004064209.tif 000002
本発明の別の局面において、圧縮機の負荷条件を調整するステップは、圧縮機速度及び圧縮機吸込み圧力のうちの少なくとも１つを変化させるステップを含む。
【００１１】
本発明はまた、圧縮機の作動に利用できる所定の最大動力に関して温度制御ユニットの温度引き下げ能力を最大にするための圧縮機制御方法を含む。この方法は、圧縮機を低速度で且つ所定の最大値に等しいかそれよりも低い吸込み圧力設定値で始動させ、吸込み圧力が最大吸込み圧力設定値に到達するまで圧縮機の作動に利用できる最大動力により許容されるように吸込み圧力を変化させ、吸込み圧力が最大吸込み圧力に到達した後は圧縮機の作動に利用できる最大動力により許容されるように圧縮機速度を増加させるステップを含む。この方法はさらに、圧縮機の作動に利用できる所定の最大動力を一旦超えると、吸込み圧力を減少させる前に圧縮機速度を最低速度に減少させるステップを含む。
【００１２】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面を参照すれば当業者にとって明らかになるであろう。
【００１３】
本発明の１つの実施例を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明及び添付図面において図示説明した装置の構成及び配置に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施例または種々の態様で実施可能である。また、本明細書に用いる術語及び用語は説明の目的のためであって、限定を意図しないことを理解されたい。
【００１４】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明の方法は、マイクロプロセッサー制御型温度制御ユニットに用いる圧縮機の動作モードをモニターし制御するために利用される。かかるシステムでは、圧縮機に入る冷媒の吸込み圧力、圧縮機から出る冷媒の吐出し圧力及び圧縮機のＲＰＭを連続してモニターする。吸込み変換器は、圧縮機の吸込み側の冷媒圧力を測定し、吐出し変換器は圧縮機の吐出し側の冷媒圧力を測定する。
【００１５】
圧縮機ＲＰＭは、予め設定した、または予めプログラムした圧縮機駆動ＲＰＭ値を用いて間接的にモニターすることができる。あるいは、圧縮機ＲＰＭを、電気モーターに供給される供給周波数から間接的に求めてもよい。以下において、本発明の温度制御ユニットの一例を図３及び４を参照して説明する。しかしながら、本発明のシステムは広範囲の温度制御ユニットに組み込み可能であることを理解されたい。
【００１６】
添付図面に示すフローチャートは、本発明の方法の実施に使用可能なコンピュータプログラムの形のアルゴリズムを略示したものである。この方法は、以下に述べる態様でデータを記憶し処理できる任意の装置により実施可能であり、好ましくは、温度制御ユニットのマイクロプロセッサーにより実行される。
【００１７】
図１は、本発明の圧縮機制御システム１０を示す。この圧縮機制御システム１０は、圧縮機が始動されると動作を開始し、圧縮機の運転中継続して動作する。説明の目的で、圧縮機制御システム１０を圧縮機の最初の始動後のある時間における動作について説明するが、このシステム１０は圧縮機の始動時または連続運転時の任意の時点においてほぼ同じ態様で動作する。
【００１８】
圧縮機の始動は圧縮機制御システム１０を作動させる前に行うが、圧縮機は第１の組の負荷条件の下で第１の動作モードで動作する。本明細書中の用語「負荷条件」は、圧縮機にかかる負荷、従って、圧縮機の駆動に必要な動力に影響を与える圧縮機の種々の動作条件のことを言う。これらの動作特性の一部は、使用する特定の圧縮機により異なる定数である。しかしながら、他の動作特性は可変である。例えば、圧縮機の軸速度及び圧縮機の吸込み圧力は、圧縮機の駆動に必要な動力に直接影響を与える入力変数である。
【００１９】
図示の実施例において、圧縮機の始動は、低速動作モードで、吸込み圧力設定値を所定の最大始動吸込み圧力に等しいかそれよりも小さくして行うのが好ましい。所定の最大始動吸込み圧力は、好ましくは、始動時に原動機に過大な負荷を与えない最高吸込み圧力設定値である。低速または最低速度設定値での圧縮機の始動は、高速モードで圧縮機を始動させる大部分の従来型システムの逆である。圧縮機を低速モードで始動させた後、吸込み圧力を最初に調整することにより、本発明により制御される圧縮機の動力要求値を最大にして、圧縮機能力及び温度引き下げ能力を増加できることが判明している。
【００２０】
加えて、圧縮機を低速で動作させると、ユニットのノイズが大きく減少する。さらに、吸込み圧力を始動後できるだけ高いレベルに保持するため、圧縮機の吸込み側と吐出し側との間の圧力差が比較的低い値に維持される。圧縮機の圧力差が小さいと、冷媒の吐出し温度が低くなり、圧縮機の信頼性及び寿命が増加する。
【００２１】
圧縮機の速度設定値は、温度制御ユニットに用いる特定の圧縮機及び特定の原動機により異なる。例えば、原動機がディーゼルエンジンである場合、圧縮機には通常２つまたは３つの個別の所定速度設定値が存在する。しかしながら、原動機が可変周波数電気モーターである場合、モーターへの供給周波数を調整して圧縮機の速度を無限に調整することができる。
【００２２】
圧縮機の吸込み圧力は、当業者に知られた任意の数の適当な方法及び装置を用いて制御することができる。例えば、機械式または電気式絞り弁、クランク室レギュレーターまたは他の可変絞り装置により圧縮機の吸込み圧力を変化できる。速度と同様に、圧縮機の最大吸込み圧力は、使用する温度制御ユニットに使用する特定の圧縮機及び原動機により異なる。
【００２３】
圧縮機が始動されると、圧縮機制御システム１０が動作を開始する。ブロック１４において、システム１０は、第１または現在の動作モードの負荷条件の下で圧縮機の作動に必要な実際の動力を求める。当業者であれば理解できるように、所与の負荷条件の下で圧縮機の作動に必要な動力を求める方法は多数存在する。
【００２４】
１つの可能性として、下式による圧縮機の動力要求値の計算方法がある。
0004064209.tif 000003
Ｐ＝必要な動力；
ｐs＝吸込み変換器により測定される吸込み圧力；
Ｖd＝圧縮機の容積；
ＲＰＭ＝圧縮機の軸回転数（毎分）；
ＰＲ＝ｐd／ｐs＝圧縮機の吸込み圧力に対する吐出し圧力（ｐd）の比率；
ｎ＝圧縮機テストに基づくポリトロープ指数；
ＶＥ＝圧縮機テストに基づく容積効率；
ＡＥ＝圧縮機テストに基づく断熱効率。
【００２５】
これらのパラメータはそれぞれ、圧縮機が一旦始動されるとモニターするか、または圧縮機のテストにより当業者に知られた態様で予め求めたものである。例えば、吸込み圧力ｐsと吐出し圧力ｐdとは、上述したように圧力変換器により測定される。圧縮機速度ＲＰＭは、所定の設定から知るか、またはマイクロプロセッサーにより求めることができる。圧縮機の容積Ｖdは、圧縮機の幾何学的構成により異なるものであり、圧縮機の製造者により求められている。ポリトロープ指数ｎ、容積効率ＶＥ及び断熱効率ＡＥは全て、圧縮機のテスト時において求められ、圧縮機の比率ＰＲ及び圧縮機の速度ＲＰＭの関数である。
【００２６】
現在の負荷条件の下で圧縮機を作動するに必要な実際の動力を求めるもう１つの可能な方法は、マイクロプロセッサーに記憶された探索表によるものである。探索表のデータは圧縮機のテスト時に収集し、これをシステム１０が用いて圧縮機が必要とする動力を求めることができる。例えば、圧縮機のテストにより、所与の吸込み圧力値ｐs及び吐出し圧力値ｐdに対する圧縮機トルクまたは動力の値を与える探索表を作成することができる。吸込み圧力値ｐs及び吐出し圧力値ｐdは圧縮機を作動させて連続してモニターするため、プロセッサーは、探索表から現在の負荷条件に対するトルクまたは動力値を求めることができる。トルク値を用いる場合、圧縮機の実際の動力をそのトルク値から導き出すことが可能である。もちろん、圧縮機の動力と相関可能な他の適当なデータをトルク値の代わりに使用してもよい。さらに、他の測定可能な特性を吸込み圧力ｐs及び吐出し圧力ｐdの代わりに用いることができる。
【００２７】
ブロック１８において、システム１０は、ブロック１４で求めた第１の動作モードで必要な動力値を原動機により発生される利用可能な最大動力と比較する。原動機の利用可能な最大動力値は、当業者であれば理解できるように、温度制御ユニット全体のテストにより求める。
【００２８】
必要な動力値が圧縮機が利用できる最大動力よりも大きい場合（ブロック１８におけるイエスの答え）、圧縮機は原動機により供給可能な動力以上の動力を要求しているため、圧縮機の負荷を減少して圧縮機の動力要求値を減少しなければならない。システム１０は先ず、ブロック２２において、圧縮機が最低速度ＲＰＭ設定値で動作中であるか否かをチェックする。圧縮機が最低速度ＲＰＭ設定値で動作していない場合（ブロック２２のノーの答え）、システム１０は、ブロック２６において、圧縮機速度ＲＰＭを減少させ、第１の動作モードを第２の動作モードへ切り換える。上述したように、圧縮機速度を増加または減少できるか否かは使用中の特定の圧縮機及び原動機による。ブロック３０において，システム１０はブロック１４へ戻り、圧縮機速度ＲＰＭを減少させた第２の動作モードの動力要求値を求める。
【００２９】
ブロック２２において、圧縮機が最低速度ＲＰＭ設定値で動作していることが判明すると（ブロック２２のイエスの答え）、システム１０は、ブロック３４において、吸込み圧力ｐsを減少できるか否かチェックする。上述したように、吸込み圧力はｐs、機械式または電子式絞り弁、クランク室レギュレーターまたは他の可変絞り装置により制御できる。吸込み圧力ｐsを制御できる度合は、使用する特定の絞り装置または調節装置による。例えば、電子式絞り弁は、絞りを全開（最大吸込み圧力ｐs）と全閉（吸込み圧力ｐsゼロ）との間で無限に調節できる。他の絞り装置または圧力調節装置として、限られた数の個別設定点でしか吸込み圧力ｐsを変化できないものがある。
【００３０】
吸込み圧力ｐsを減少できる場合（例えば、絞り弁を閉じることにより）、圧縮機の作動に必要な動力も減少される。従って、ブロック３４の答えがイエスであれば、システム１０は、ブロック３８において、吸込み圧力ｐsを減少させ、第１の動作モードを第２の動作モードへ切り換える。ブロック４２において、システムはブロック１４へ戻り、吸込み圧力ｐsを減少させた第２の動作モードの動力要求値を求める。
【００３１】
吸込み圧力ｐsをこれ以上減少できない場合（ブロック３４の答えがノー）、圧縮機は最低速度設定値と最小吸込み圧力設定値で動作する。これらの最小負荷条件の下で圧縮機が必要とする動力が原動機からの利用可能な動力よりも大きい場合、システム１０はブロック４６へ進み、原動機の過負荷及び損傷を回避するために圧縮機の運転を停止する。
【００３２】
これまで述べたように、システム１０は、圧縮機が必要とする動力が原動機から得られる動力よりも大きいことがわかると、最初に、圧縮機速度ＲＰＭを最低速度設定値に減少させる。圧縮機速度ＲＰＭが最低速度設定値に減少した後に限り、システム１０は吸込み圧力ｐsを減少させようとする。この順序で、圧縮機の高速運転時間が最小限に抑えられ、圧縮機のノイズ出力及び摩耗が最小限に抑えられる。
【００３３】
ブロック１８に戻って、圧縮機の作動に必要な動力が原動機から利用できる最大動力よりも小さい場合（ブロック１８の答えがノー）、システム１０は、ブロック５０において、最初に、圧縮機が最低速度ＲＰＭ設定値で動作しているか否かチェックする。圧縮機が最低速度設定値で動作している場合（ブロック５０の答えがイエス）、システム１０は、ブロック５４において、吸込み圧力ｐsを増加できるか否かをチェックする。圧縮機入口における吸込み圧力ｐsを増加させると、圧縮機にかかる負荷、従って、圧縮機の作動に必要な動力が増加する。吸込み圧力ｐsを増加させると、温度制御ユニットの冷却能力が増加するため、また、圧縮機が利用できる動力がさらに存在するため、ユニットの能力及び温度引き下げ能力を最大にするため利用可能な動力をできるだけ多く使用するのが望ましい。
【００３４】
吸込み圧力ｐsを増加できる場合（ブロック５４の答えがイエス）、システム１０は、ブロック５８において、吸込み圧力ｐsを増加させて温度制御ユニットの能力を増加させ、第１の動作モードを第２の動作モードへ切り換える。吸込み圧力ｐsをどれだけ多く増加するかは、再び、使用中の吸込み圧力制御装置及びシステムの種類による。ブロック６２において、システム１０はブロック１４へ戻り、吸込み圧力ｐsを増加した第２の動作モードの新しい動力要求値を求める。
【００３５】
吸込み圧力ｐsをこれ以上増加できない場合（ブロック５４の答えがノー）、ブロック６６において、圧縮機速度ＲＰＭを増加し、第１の動作モードを第２の動作モードへ切り換える。上述したように、圧縮機速度を増加または減少できる否かは使用する特定の圧縮機及び原動機による。ブロック７０において、システムはブロック１４へ戻り、圧縮機速度ＲＰＭが増加した第２の動作モードの新しい動力要求値を求める。
【００３６】
ブロック５０に戻って、圧縮機が最低速度ＲＰＭ設定値で動作していない場合（ブロック５０の答えがノー）、吸込み圧力ｐsが既に最大値であることがわかる。これは、ブロック５４からの一連のステップが、圧縮機速度ＲＰＭを最低速度設定値から増加させる前に吸込み圧力ｐsを最大にするように設計されているからである。従って、ブロック７４において、システム１０は、圧縮機速度ＲＰＭを増加できるか否かチェックする。圧縮機速度ＲＰＭを増加できる場合（ブロック７４の答えがイエス）、ブロック７８において、圧縮機速度ＲＰＭが増加され、第１の動作モードが第２の動作モードへ切り換えられる。ブロック８２において、システム１０はブロック１４へ戻り、圧縮機速度ＲＰＭが増加した第２の動作モードの新しい動力要求値を求める。
【００３７】
圧縮機速度ＲＰＭをこれ以上増加できない場合（ブロック７４の答えはノー）、圧縮機が必要とする動力は原動機からの利用可能な動力にほぼ等しい。利用可能な動力と必要な動力との間の比較に関連して本明細書で用いる表現「ほぼ等しい」は、必ずしも動力の大きさが実質的に等しいことを意味するのではなく、任意特定の温度制御ユニットにおいて、現在の負荷設定値の下で、圧縮機の作動に必要な動力が他の利用可能な負荷設定値の任意のものよりも原動機が利用できる動力の大きさに近いことを意味する。
【００３８】
換言すれば、圧縮機の負荷条件は、その特定の温度制御ユニットについて、原動機が発生する利用可能な最大動力の大部分または全部が最大冷却能力及び温度低下能力を得るために圧縮機により利用されるように、最大にされる。必要とされる動力と利用可能な動力とが実質的に同じであるため、システム１０は、ブロック８６において、現在の負荷条件で圧縮機を引き続き作動させる。ブロック８８において、システムはブロック１４へ戻り、そこで圧縮機の動力を求め、図１に示すような分析を再び開始する。
【００３９】
ブロック５０から始まるフローの説明からわかるように、システム１０は、圧縮機が現在利用しているよりは多くの動力を利用できることがわかると、最初に、吸込み圧力ｐsを最大にするように動作する。吸込み圧力ｐsが最大になった後に限り、システム１０は、圧縮機速度ＲＴＭを増加しようとする。再び、この一連の動作により、圧縮機の高速運転時間が最小限に抑えられ、圧縮機のノイズ出力及び摩耗が最小になる。
【００４０】
空調空間の温度が設定値に近付くにつれて、図１に略示したプログラムをブロック１４から所望の如く反復することが可能となり、温度低下時利用する動力が上述した態様で引き続き最大にされる。
【００４１】
ブロック７４におけるチェックを如何に行うか（圧縮機速度ＲＴＭを変化できる点を考慮して）は、使用する温度制御ユニットのタイプ、さらに詳細には、使用するコンポーネントのタイプに左右される。例えば、図２は、温度制御ユニットが原動機としてディーゼルエンジンを使用し、圧縮機が高、中、低速の個別の動作モードを有する場合にブロック７４において如何にチェックを行うかの一例を示す。
【００４２】
図２において、ブロック９０は、圧縮機が高速設定値を使用できるか否かをチェックする。ブロック９０の答えがノーであれば、システム１０はブロック９４へ進む。ブロック９４は、高速設定値を使用できないため、システム１０をブロック８６へ進め、そこで圧縮機は現在の速度設定値で引き続き動作する（図１を参照）。
【００４３】
一方、所望の高速設定値を使用できる場合（ブロック９０の答えがイエス）、システム１０はブロック９８へ進み、圧縮機を高速設定値で作動させるための動力要求予測値を求める。しかしながら、ブロック９８において、動力要求予測値を、ブロック１４において説明したのと同じ方法で求めるが、圧縮機速度ＲＰＭが変化するため、通常、それに関連して吸込み圧力ｐsと吐出し圧力ｐdとが共に変化する。高速設定値での動作の動力要求予想値を求めるために、これらの圧力変化を考慮する必要がある。
【００４４】
上述した動力方程式を用いて動力要求予測値を求める場合、ブロック９８において、補正係数を用いることにより動力要求値をより正確に予測することができる。これらの補正係数は、システムのテスト時に求めて、所望の如く動力計算方程式に加えることができる。詳述すると、吸込み圧力ｐsまたは吐出し圧力ｐdを直接含むか、吸込み圧力ｐsまたは吐出し圧力ｐdの関数として求められる各パラメータを、システムのテスト時に見つけた補正係数を用いて予測または補正する。探索表により動力予測値を求める場合、吸込み圧力ｐs及び吐出し圧力ｐdを、圧縮機の所定の高速設定値に対するテストデータを基に予測して、動力要求予測値に到達することができる。
【００４５】
動力要求予測値が求められると、システム１０は、その動力要求予測値がディーゼルエンジンから得られる動力よりも小さいか否かチェックする。動力要求予測値が利用可能な動力よりも大きい場合（ブロック１０２の答えがノー）、システムはブロック１０６へ進む。高速設定値で必要とされる動力がディーゼルエンジンから得られる動力よりも大きいため、ブロック１０６はシステム１０をブロック８６へ進め、そこで圧縮機は現在の速度設定値で引き続き動作する（図１を参照）。
【００４６】
一方、動力要求予測値がディーゼルエンジンから得られる動力よりも小さい場合（ブロック１０２の答えがイエス）、システム１０はブロック１１０へ進む。高速設定値で必要とされる動力がディーゼルエンジンから得られる動力よりも小さい場合、ブロック１１０はシステム１０をブロック７８へ進め、圧縮機はより高い速度設定値に切り換えられる（図１を参照）。
【００４７】
ブロック７４において種々のチェックを行うための図２に略示した手順は、原動機が電気モーターである場合も利用できる。しかしながら、電気モーターの場合、可変周波数電気モーターを用いると圧縮機の速度制御を無限に行うことができるため、利用可能な速度設定値の数が有意に増加する可能性がある。
【００４８】
あるいは、可変周波数電気モーターで駆動される圧縮機の場合、圧縮機速度の比較的小さな増加または減少に対してリアルタイムで調整及び動力計算を行なうことができる。換言すれば、ブロック７４におけるチェックを、圧縮機速度を増加するために供給周波数を増加できるか否かだけに基づくようにしてもよい。圧縮機速度は、増加できれば増加させる。システム１０は、速度変化後、動力要求値を求めるために最終的にブロック１４に戻るため（ブロック８２を参照）、前の速度増加が不適当であれば圧縮機速度を迅速に再調整することができる。
【００４９】
上述したシステム１０は、原動機から利用可能な最大動力を利用するため、圧縮機の負荷条件を継続してモニターし変化させることにより、圧縮機の動力を最大にする。この考え方を他の種々の態様で実施して、本発明のシステム１０で得られる最終結果を得ることができることを理解されたい。圧縮機が必要とする動力と原動機から得られる最大動力の間の関係をモニターすると共に圧縮機の負荷条件を動力利用を最大にするために変化できるか否かをチェックするために、他のシステム動作パラメータをそれぞれ別個に、または付加的に使用することができる。
【００５０】
例えば、ディーゼルエンジンの場合、エンジンの水温度またはエンジンの油溜め温度も圧縮機及びエンジンにかかる負荷の指標としてモニターすることができる。電気モーターでは、巻線電流を圧縮機及びエンジンにかかる負荷の指標としてモニターできる。さらに、圧縮機吐出し温度も圧縮機の負荷を示すものと考えることができる。上記及び他のパラメータを、上述のシステム１０で、または独立に、使用して、本発明の目的である圧縮機の利用動力の最大化を実現できる。
【００５１】
図３及び４を参照して、該図は、本発明の方法を利用する温度制御ユニット４００を示す。温度制御ユニット４００は輸送機関用として特に好適であり、コンテナ、トラックまたはトレイラーに取付け可能である。図３は、空調積荷空間４０８を有するトレイラー４０４に取付けられたユニット４００を示す。トレイラーは、当業者であれば理解できるようにトラクター４１２により牽引される。
【００５２】
温度制御ユニット４００は、空調空間４０８の温度が選択された温度設定値に隣接する特定の温度範囲に入るように制御する。図４からわかるように、温度制御ユニット４００は、原動機装置４２４により駆動される冷媒圧縮機４２０を含む冷媒の閉回路または流路４１６を有する。圧縮機４２０は、スクロール圧縮機、往復圧縮機及び他の任意適当なタイプの圧縮機でよい。図示の実施例の原動機装置４２４は、内燃機関４２８と、オプションとしての予備原動機４３２とを含む。内燃機関４２８とモーター４３２とは、両方が使用される時は、適当なクラッチまたは継手４３６により圧縮機４２０に結合され、モーター４３２が作動中の時は、内燃機関４２８を切り離す。原動機として、電気モーター４３２だけを含む場合がある。
【００５３】
圧縮機４２０の吐出しポートは、吐出しサービス弁４４４及び吐出しライン４４８を介して三方弁４４０の入口ポートに接続されている。吐出し圧力変換器４５０は、吐出しライン４４８の三方弁４４０の上流に位置し、圧縮された冷媒の吐出し圧力を測定する。加熱及び冷却サイクルを選択する三方弁４４０の機能を、所望であれば、２つの別個の弁で実現することが可能である。三方弁４４０は冷却サイクルを始動するために選択される第１の出口ポート４５２を備えているが、この第１の出力ポート４５２は凝縮器コイル４５６の入口側に接続されている。三方弁４４０は、加熱サイクルを始動させるために選択される第２の出力ポート４６０を有する。
【００５４】
三方弁４４０が冷却サイクルの出口ポート４５２を選択すると、圧縮機４２０は第１の冷媒流路４６４に接続される。この第１の冷媒流路４６４は、凝縮器コイル４５６の他に、単方向凝縮器逆止弁ＣＶ１、受液器４６８、液体ライン４７２、冷媒乾燥器４７６、熱交換器４８０、膨張弁４８４、冷媒分配器４８８、蒸発器コイル４９２、電子式絞り弁４９６、吸込み圧力変換器４９８、熱交換器４８０の別の流路、アキュムレーター５００、吸込みライン５０４及び吸込みラインサービス弁５０８を介する圧縮機４２０の吸込みポートを含む。膨張弁４８４は、熱量球５１２および等化ライン５１６により制御される。
【００５５】
三方弁４４０が加熱サイクル出口ポート４６０を選択すると、圧縮機４２０は第２の冷媒流路５２０に接続される。第２の冷媒流路５２０は、凝縮器コイル４５６及び膨張弁４８４をバイパスし、圧縮機４２０の高温ガス出力を高温ガスライン５２４及び解凍パンヒーター５２８を介して冷媒分配器４８８に接続する。冷却サイクルの間、高温ガスを高温ガスライン５２４に注入するために、高温ガスバイパスソレノイド弁５３２をオプションとして設けてもよい。バイパスまたは加圧ライン５３６は、高温ガスライン５２４をバイパス及び逆止弁５４０を介して受液器４６８に接続して、加熱及び解凍サイクルの間、受液器４６８からの冷媒が作動中の冷媒流路に強制的に流れるようにする。導管またはライン５４４は、三方弁４４０を、常閉パイロットソレノイド弁ＰＳを介して圧縮機４２０の低圧側に接続する。ソレノイド弁ＰＳが脱勢状態、従って閉位置になると、三方弁４４０はばねの付勢による冷却サイクル出口ポート４５２を選択する。蒸発器コイル４９２が解凍を必要とする場合、また空調空間４０８内で空調される積荷が温度設定値を維持するために加熱を必要とする場合、パイロットソレノイド弁ＰＳが作動され、圧縮機４２０の低圧側が三方弁４４０を作動して、加熱サイクル出力ポート４６０を選択し、加熱または解凍サイクルが開始される。
【００５６】
原動機装置４２４により駆動される凝縮器ファンまたは送風機（図示せず）は、周囲の空気５４８が凝縮器コイル４５６を流れるようにし、その結果、加熱された空気５５２が大気中に放出される。原動機装置４２４により駆動可能な蒸発器ファンまたは送風機（図示せず）は、空調空間４０８からの「戻り空気」と呼ばれる空気５５６をバルクヘッド５６４の入口５６０を介して引き入れ、バルクヘッド空間５６８を通過させる。バルクヘッド５６４は、好ましくは、積荷空間４０８の高さ全体に延びる。戻り空気温度センサー５７２は、積荷空間４０８の底部から空気温度をサンプリングする。
【００５７】
「吐出し空気」と呼ばれる空調、即ち冷却または加熱済みの空気５７６は、ファン（図示せず）により出口５８０から空調空間４０８内に放出または戻される。吐出し空気温度センサー５８４は、吐出される空気の温度をサンプリングする。蒸発器解凍サイクルの間、解凍ダンパー５８８を作動させて空調空間４０８への吐出し空気通路を閉じてもよい。
【００５８】
輸送機関用温度制御ユニット４００は、マイクロプロセッサーを用いた制御器５９６、リレー、ソレノイドなどを含む電気制御回路またはコンポーネントを備えた電気制御装置５９２により制御される。制御器５９６は、空調空間４０８の所望温度を選択するように操作される温度設定値選択器（図示せず）、周囲温度センサー（図示せず）、戻り空気温度センサー５７２、吐出し温度センサー５８４、蒸発器コイル４９２の温度を感知するためのコイル温度センサー及びスイッチ（図示せず）、吐出し圧力変換器４５０、吸込み圧力変換器４９８からの入力を含む適当なセンサーからの入力信号を受ける。制御器５９６は、とりわけ電子式絞り弁４９６に出力信号を与えて、電子式絞り弁４９６の位置を制御する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による圧縮機能力の制御方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、図１のブロック７４の動作を実行する１つの方法を詳示するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の温度制御ユニットを備えた車両の部分断面側面図である。
【図４】図４は、図３の温度制御ユニットの概略図である。
【図１】
0004064209.tif 000009
【図２】
0004064209.tif 000010
【図３】
0004064209.tif 000011
【図４】
0004064209.tif 000012