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JP2698657B2 - 車両用冷凍装置 - Google Patents

車両用冷凍装置

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Publication number
JP2698657B2
JP2698657B2 JP1124517A JP12451789A JP2698657B2 JP 2698657 B2 JP2698657 B2 JP 2698657B2 JP 1124517 A JP1124517 A JP 1124517A JP 12451789 A JP12451789 A JP 12451789A JP 2698657 B2 JP2698657 B2 JP 2698657B2
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JP
Japan
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motor
compressor
power
driven
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JP1124517A
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JPH02306080A (ja
Inventor
敏美 磯部
理一 坂野
Original Assignee
サンデン株式会社
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Publication date
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Priority to US07/524,988 priority patent/US5056330A/en
Priority to EP90305403A priority patent/EP0398743B1/en
Priority to DE69010570T priority patent/DE69010570T2/de
Priority to AU55713/90A priority patent/AU622800B2/en
Priority to KR1019900007178A priority patent/KR960001870B1/ko
Priority to CN90103740A priority patent/CN1024266C/zh
Priority to CA002017261A priority patent/CA2017261A1/en
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
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    • H02J9/066—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems characterised by the use of dynamo-electric machines
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    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷凍装置に関し、特に、自動車用冷凍装置な
どに用いられる圧縮機駆動装置に関する。
（従来の技術） 冷却あるいは冷凍食品及び飲料物等を冷却するため、
自動車等の乗り物に冷凍装置が備えられている。また、
冷却あるいは冷凍食品を運搬する配達車として冷蔵車等
が知られている。
ここで、第６図に従来の車両用冷凍装置の一例を示
す。図示の冷凍装置100は冷媒回路200を備えている。こ
の冷媒回路200は第１の圧縮機201、凝縮器202、受液器
（レシーバードライヤー）203、膨張弁204、及び蒸発器
205を備えており、これら冷媒回路の各要素はその出側
において隣接する要素の入側にパイプ部材206によって
連結されている。そして、第１の圧縮器201によって冷
媒が圧縮され、蒸発器205によって冷凍（冷却）室（図
示せず）が冷却される。第１の圧縮機201は電磁クラッ
チ211を備えており、第１の圧縮機201は電磁クラッチ21
1の間欠動作によってベルト102を介して自動車エンジン
101からその駆動力を間欠的に受ける。これによって、
第１の圧縮機201は電磁クラッチ211を介して自動車エン
ジン101によって間欠的に駆動される。
冷凍装置100はさらに所謂スタンバイユニット110を備
えており、このスタンバイユニット110は第２の圧縮機1
11及び第２の圧縮機111をベルト113を介して駆動するた
めの三相モータ112を有している。第２の圧縮機111の出
側ポート111aはパイプ部材206を介して第１の圧縮機201
と凝縮器202との間にあるパイプ部材に接続されてい
る。第２の圧縮機111の入側ポート111bはパイプ部材206
を介して蒸発器205と第１の圧縮機201との間にあるパイ
プ部材に接続されている。三相モータ112は電源箱115を
介して商用AC電源114に接続されている。電源箱115は整
流器及び変圧器として機能し、冷媒回路の要素に組み込
まれた電気機器、例えば、蒸発器ファンモータ（図示せ
ず）に電力を供給する。一方、モータ112は入力として
商用AC電力を直接受ける。
さらに、第２の圧縮機111は電磁クラッチ116を備えて
おり、電磁クラッチ116の間欠動作によってベルト113を
介してモータ112からその駆動力を受ける。これによっ
て、第２の圧縮機111は電磁クラッチ116を介して間欠的
に駆動される。
従って、冷却室内の温度は電磁クラッチ211あるいは1
16の間欠動作によって制御される。
上述の冷凍装置の構成において、自動車が運転されて
いる間は、自動車エンジンによって駆動される第１の圧
縮機201のみが冷媒回路200を介して冷媒を循環させるた
め動作する。一方、自動車が停止（エンジン停止）して
いる間、例えば、運転者が夜間睡眠を取っている間は、
モータ112によって駆動される第２の圧縮機111のみが第
１の圧縮機201の代わりに動作する。
ところが、上述の従来例の場合、スランバイユニット
の第２の圧縮機111を備えなければならず、その結果、
冷媒回路の配管が複雑となってしまう。
さらに、運転の際、エンジンの回転速度がしばしば変
化するため、エンジンによって駆動される冷媒圧縮機で
正確に温度制御を行うことが難しい。
これらの問題点を解決するため、他の冷凍装置が提案
されている。この冷凍装置は圧縮機を有する冷媒回路を
備えており、この圧縮機は三相モータ及び三相モータに
よって駆動される圧縮機構から構成されている。これら
モータ及び圧縮機構は一つのケーシングに密封されて収
納されている。この冷凍装置において、自動車が運転さ
れている場合は、圧縮機のモータは自動車エンジンによ
って駆動される自動車用発電機に接続され、AC電力を受
ける。これによって、圧縮機は発電機からAC電力を受け
て駆動されるモータによって駆動される。一方、自動車
が停止している間は、圧縮機のモータは、自動車用発電
機の代わりに商用AC電源に接続され、商用AC電源から商
用AC電力を受ける。これによって、圧縮機の圧縮機構は
商用電源を受けて駆動されるモータによって駆動され
る。さらに、冷却室内温度は発電機又は商用AC電源のオ
ンオフによって制御される。つまり、冷却室内温度はそ
の回転速度が一定値に維持されるモータの間欠的動作に
よって制御される。
しかしながら、冷却室内温度はその回転速度が一定値
に維持されたモータの間欠的動作によって制御されるの
で、冷却室内温度を正確に制御することが難しいという
問題点がある。
本発明の目的は冷却室内温度を正確に制御することの
できる車両用冷凍装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、圧縮機が自動車用発電機から供
給されるAC電力を受けて駆動されるモータによって駆動
される際、自動車用エンジンの燃料消費を少なくするこ
とのできる車両用冷凍装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、自動車等の車両に搭載されたエンジ
ンによって駆動される交流発電機及び商用AC電源を電源
とし、この電源からの通電によって駆動されるモータを
有する電動式圧縮機を備える車両用冷凍装置において、
冷却室内温度（室内温度）を検出するための温度検出手
段と、予め設定された室内温度と検出室内温度とに基づ
いてモータの回転数を算出して回転数信号を送出する演
算手段と、上記の交流発電機及び商用AC電源のいずれか
一方を選択する選択手段と、上記回転数信号に基づいて
交流発電機の界磁電流を調節する界磁電流調節手段と、
上記の回転数信号に基づいて商用AC電源の通電量を制御
する制御手段と、交流発電機及び商用AC電源に選択的に
接続されてモータを駆動する駆動手段とを有し、交流発
電機が選択された際には界磁電流手段によって交流発電
機の発電量を制御して、この交流発電機の発電量に基づ
いてモータを駆動し、商用AC電源が選択された際には制
御手段によって商用AC電源の通電量を制御して、この商
用AC電源の通電量に基づいてモータを駆動するようにし
たことを特徴とする車両用冷凍装置を提供することにあ
る。
（作用） 本発明では、車両用冷凍装置にモータ内蔵の圧縮機、
所謂電動式圧縮機を用いており、選択手段によって交流
発電機及び商用AC電源のいずれか一方が選択されて、電
動式圧縮機が駆動される。
室内（車庫）温度制御を行う場合、例えば、庫内検出
温度と予め設定される設定温度とに基づいて演算手段に
よってモータの回転数が算出され、回転数信号として送
出される。そして、電源として交流発電機が選択された
場合には、演算手段から界磁電流調節手段にモータの回
転数を示す回転数信号が送出され、界磁電流調節手段は
この回転数信号に基づいて交流発電機の界磁電流を調節
し、駆動手段に必要な電力を供給する。
一方、商用AC電源が選択された場合には、回転数信号
は通電量を制御する制御手段にのみ送出され、駆動手段
に供給される商用AC電源の通電量が制御されて、モータ
が駆動される。
このように、本発明では庫内検出温度に基づいてモー
タの回転数を制御しているから、庫内温度を設定温度に
精度よく維持できる。このことは、もちろん交流発電機
が選択された場合には駆動手段への通電量制御は行わ
ず、直接交流発電機の発電量を界磁電流によって制御し
ているので効率がよくエンジンの所用動力が低減でき
る。
（実施例） 第１図は本発明による冷凍装置の一実施例を概略的に
示すブロック図である。第１図において、第６図と同一
の構成要素については同一の参照番号を付し、実質的な
説明を省略する。
第１図を参照して、冷凍装置10は冷媒回路20を備えて
おり、この冷媒回路20は圧縮機21、凝縮器202、レシー
バードライヤー203、膨張弁204、蒸発器205、及びパイ
プ部材206を有している。圧縮機21はDCブラシレスモー
タ21a及びこのモータ21aによって駆動されるスクロール
型圧縮機構21bを備えている。モータ21a及び圧縮機構21
bは一つのケーシング（図示せず）に密封されて収納さ
れている（この種の圧縮機は電動式圧縮機と呼ばれ
る）。DCブラシレスモータ21aは整流装置（図示せず）
を有する回路30に接続されている。この回路30はさらに
電磁装置（図示せず）を有する電磁切替スイッチ50の端
子群50aに接続されている。発電機40は自動車エンジン
室上に配設されており、ベルト41を介して自動車エンジ
ン101によって駆動される。発電機40はスイッチ50の端
子群50bに接続されている。また、プラグ61がスイッチ5
0の端子群50cに接続されている。自動車が停止（エンジ
ン停止）している間は、プラグ61は商用AC電源60に挿入
され、その結果、電磁装置が励磁される。これによっ
て、端子群50aは端子群50cに接続される。従って、商用
AC電力が回路30に供給される。一方、自動車が運転（エ
ンジン駆動）されている間は、プラグ61は商用AC電源60
から引き抜かれ、その結果、電磁装置は励磁されない。
これによって、端子群50aは端子群50cから切り離され、
同時に、第１図に示すように、端子群50bに接続され
る。従って、発電機40で発生したAC電力が回路30に供給
される。
このように、発電機40で発生されたAC電力及び商用AC
電力がプラグ61の商用AC電源60への接続及び切離に応じ
て回路30に選択的に供給され、回路30で整流される。回
路30における整流電力は後述するデューティ比信号の値
の変化に応じてその値が変化する間欠部分を伴って圧縮
機21のDCブラシレスモータ21aに供給される。
温度センサー71は冷却室（図示せず）に配置されて、
冷却室の実際の温度を感知する。この温度センサー71は
演算回路70に接続され、冷却室の実際の温度を示す第１
の信号を演算回路70に送る。冷却室内の所定温度（設定
温度）を設定するための設定器72が演算回路70に接続さ
れ、冷却室内設定温度を示す第２の信号が演算回路70に
送られる。演算回路70はさらにデューティー比制御回路
80及び電流値制御回路90に接続され、これら回路80及び
90の各々に後述する第３及び第４の信号を送る。演算回
路70は電磁切替スイッチ50に接続され、スイッチ50から
第３の信号を受ける。この第３の信号はスイッチ50の電
磁装置が励磁されているか否かを表す。デューティー比
制御回路80は回路30に接続されており、回路30に後述す
るデューティー比信号を送出する。電流値制御回路90は
発電機40の界磁コイル（図示せず）に接続され、さら
に、例えば、DCバッテリーのようなDC電源91に接続され
ている。そして、電流値制御回路90は発電機40の界磁コ
イルに種々の電流値のDC電力を供給する。
第１図及び第２図を参照して、演算回路70は温度セン
サー71、温度設定器72、及び電磁切替スイッチ50からそ
れぞれから第１、第２、第３の信号を受ける。演算回路
70はこれら三つの信号を受けると、第１及び第２の信号
を比較して実際の温度（庫内検出温度）と設定温度との
差を計算して第４の信号を生成する。その後、第３及び
第４の信号を電流値制御回路90及びデューティー比制御
回路80両方に送る。デューティー比制御回路80は第５の
信号としてパルスを発生するパルス装置を備えている。
デューティー比制御回路80は切替スイッチ50が励磁さ
れていないことを示す第３の信号を受けると、デューテ
ィー比が100％である第５の信号としてパルスを発生
し、第５の信号を回路30に送る。回路30がこのデューテ
ィー比100％信号をデューティー比制御回路80から受け
ると、発電機40から回路30を介して整流電力が連続的に
DCブラシレスモータ21aに供給される。
同時に、電流値制御回路90は第４の信号の変化に応答
してDC電源91から発電機40の界磁コイルに与えられるDC
電力の電流値を制御する。これによって、発電機40はDC
電源91から供給されるDC電力の電流値の変化に応答して
種々のAC電力を発生する。つまり、発電機40は第４の信
号の変化に応じて種々のAC電力を発生する。これら種々
のAC電力は回路30に与えられ、ここで対応する整流電力
となる。従って、第３図に示すように、圧縮機21のDCブ
ラシレスモータ21aの回転速度は発電機40で発生したAC
電力の値に比例することになる。
圧縮機21のDCブラシレスモータ21aが駆動されている
間は、モータ21aの回転速度を示す第６の信号がケーブ
ル（第１図には図示せず）を介してモータ21aから演算
回路70にフィードバックされる。従って、演算回路70は
第６の信号を考慮して第４の信号を生成する。さらに、
整流電力の電圧を示す第７の信号が回路30から電流値制
御回路90にケーブル（第１図には図示せず）フィードバ
ックされる。従って、電流値制御回路90は第４の信号の
変化に応じ、しかも第７の信号を考慮してDC電源91から
発電機40の界磁コイルに供給されるDC電力の電流値を制
御する。
第４図は、発電機40の回転速度が一定値に維持されて
いる際、発電機40で発生したAC電力の電圧−電流特性と
発電機40の発電効率を示す図である。第４図において、
カーブＡ、Ｂ、及びＣは、DC電源91から発電機40の界磁
コイルに供給されるDC電力の三つの電流値の各々で発電
機40を発生したAC電力の電圧−電流特性を示している。
さらに、カーブＡ′、Ｂ′、及びＣ′は、上述の三つの
電流値の各々における発電機40の発電効率を示してい
る。カーブＣ及びＣ′で示す電流値はカーブＢ及びＢ′
で示す電流値及びカーブＡ及びＡ′で示す電流値より大
きい。
第４図を参照して、上述の三つの電流値の各々におい
てAC電力値がＧであると、発電機40の発電効率はそれぞ
れη1、η2、及びη3に変化する。特に、カーブＡのＧ
に対応する発電機40の発電効率はΔ（η）、即ち、Δ
（η1からη3）によってカーブＣのＧに対応する発電機
の発電効率より大きい。従って、発電機40は、DC電源91
から発電機40の界磁コイルに供給されるDC電力の電流値
を選択的に変化させることによって最高の発電効率でAC
電力を常に発生することができる。この結果、発電機40
の動作期間中、発電機40に常に最高の発電効率でAC電力
を発生させるため、電流値制御回路90は、DC電源91から
発電機40の界磁コイルに供給するDC電力の電流値を制御
できるように設計される。
この場合、圧縮機21のブラシレスモータ21aが発電機4
0から回路30を介して整流電力を受けることによって駆
動されると、自動車エンジンの燃料消費は効率よく低減
する。
プラグ61が商用AC電源60に挿入されると、つまり、電
磁切替スイッチ50の電磁装置が励磁され、回路30に商用
AC電力が供給されると、デューティー比制御回路80は電
磁装置が励磁されたことを示す第３の信号を演算回路70
から受ける。同時に、デューティー比制御回路80は演算
回路70から第４の信号を受ける。デューティー比制御回
路80は演算回路70から電磁装置が励磁されたことを示す
第３の信号を受けると、デューティー比制御回路80は、
第４の信号の変化に応じてその値が変化する第５の信号
としてデューティー比信号を発生し、第５の信号を回路
30に送る。回路30がデューティー比制御回路80からデュ
ーティー比信号を受けると、整流電力はその値の間欠部
分がデューティ比信号の値の変化に応じて変化し、回路
30からDCブラシレスモータ21aに供給される。従って、D
Cブラシレスモータ21aの回転速度は第５図（ａ）に示す
ようにデューティー比信号の値の変化に応じて変化す
る。ここで、デューティー比信号の値はデューティー比
を表し、第５図（ｂ）に示すように、デューティー比信
号がオン（ON）の期間をｐ、オフ（OFF）の期間をｑと
すると、デューティー比（Duty Ratio）＝p/（ｐ＋ｑ）
となる。
このように、自動車が停止している間及び自動車が運
転されている間において、圧縮機21の出力は圧縮機21の
DCブラシレスモータ21aの回転速度に応じて変化する。
これによって、冷却室内の温度は圧縮機21のDCブラシレ
スモータ21aの回転速度の変化によって制御され、その
結果、冷却室内の温度を正確に制御することができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明では電動式圧縮機を用い
て、庫内温度制御の際、検出庫内温度等に基づいて電動
式圧縮機の回転速度（回転数）を調整しているから、庫
内温度を設定温度に精度よく制御できるという効果があ
るとともに交流発電機を電源として使用した場合、直接
交流発電機の発電量が制御されるので発電効率がよく、
エンジンからの所要動力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による車両用冷凍装置の一実施例を概略
的に示すブロック図、第２図は第１図に示す車両用冷凍
装置のモータ駆動制御について説明するためのブロック
図、第３図は交流発電機の発電量と電動式圧縮機の回転
速度との関係を示す図、第４図は交流発電機出力の電圧
−電流特性及び発電機効率を示す図、第５図（ａ）はデ
ューティー比信号の値と電動式圧縮機のDCブラシレスモ
ータの回転速度との関係を示す図、第５図（ｂ）はデュ
ーティー比信号の値（デューティー比）の定義を説明す
るための図、第６図は従来の車両用冷凍装置の一例を示
すブロック図である。 10……冷凍装置、20……冷媒回路、21……圧縮機、30…
…回路、40……発電機、50……電磁切替スイッチ（電磁
切替器）、60……商用AC電源、61……プラグ、70……演
算回路、71……温度センサー、72……設定装置、80……
デューティー比制御回路、90……電流値制御回路、91…
…DC電源。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両に搭載されたエンジンによって駆動さ
    れる交流発電機及び商用電源を電源とし、該電源からの
    通電によって駆動されるモータを有する電動式圧縮機を
    備える車両用冷凍装置において、室内温度を検出するた
    めの温度検出手段と、予め設定された室内温度と前記検
    出室内温度とに基づいて前記モータの回転数を算出して
    回転数信号を送出する演算手段と、前記交流発電機及び
    前記商用電源のいずれか一方を選択する選択手段と、前
    記回転数信号に基づいて前記交流発電機の界磁電流を調
    節する界磁電流調節手段と、前記回転数信号に基づいて
    前記商用電源の通電量を制御する制御手段と、前記交流
    発電機及び前記商用電源に選択的に接続されて前記モー
    タを駆動する駆動手段とを有し、前記交流発電機が選択
    された際には前記界磁電流調整手段によって前記交流発
    電機の発電量を制御して、該交流発電機の発電量に基づ
    いて前記モータを駆動し、前記商用電源が選択された際
    には前記制御手段によって前記商用電源の通電量を制御
    して、該商用電源の通電量に基づいて前記モータを駆動
    するようにしたことを特徴とする車両用冷凍装置。
JP1124517A 1989-05-19 1989-05-19 車両用冷凍装置 Expired - Lifetime JP2698657B2 (ja)

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