図1を用いて、本発明の実施形態である冷凍 コンテナ装置2に備えられる回転機械駆動シ� �テムとしての圧縮機変速駆動システム1につ� ��て説明する。
 圧縮機変速駆動システム1は、エンジン3と� �モータ及び発電機として機能するモータジ� �ネレータ4と、変速装置6と、外部電源系統7� �、コントローラ100と、を備えて構成されて� �る。

 エンジン3は、ディーゼルエンジンであって 、エンジン出力軸63を備えて構成されている� ��
 モータジェネレータ4は、モータとジェネレ ータとが可逆であり兼用されるモータであっ て、モータ出力軸64を備えて構成されている� ��また、モータジェネレータ4は、圧縮機21を� ��動している際に、圧縮機回転数の低減によ� ��て、エネルギー回生することができる。

 変速装置6は、エンジン出力軸63と、圧縮� ��出力軸62と、エンジン出力軸63と圧縮機出力 軸62との間に介装されるギヤ比が19:21である� �速ギヤ連65並びにギヤ比が24:16である増速ギ� ��連66と、減速ギヤ連65、増速ギヤ連66、又は� ��者の間に位置した中立を切換えるシフター6 7と、を備えて構成されている。シフター67は 、ソレノイド又はモータ等により駆動され、 コントローラ100によって自動的に切換えられ る。また、圧縮機出力軸62とモータ出力軸64� �の間には、ギヤ比2.5の増速ギヤ連68が介装さ れている。なお、変速装置6において、減速� �ヤ連65、増速ギヤ連66、及び増速ギヤ連68の� �ヤ比は、本実施例に限定されるものではな� �。

 変速装置6において、変速とは、減速ギヤ 連65又は増速ギヤ連66から他方のギヤにシフ� �することをいう。また、シフトとは、変速� �置6が減速ギヤ連65、増速ギヤ連66、又は中立 のうちのいずれから他の一つに切換えられる ことをいう。さらに、減速ギヤ連65及び増速� ��ヤ連66の回転数とは、エンジン出力軸63側の ギヤの回転数をいうものとする。

 外部電気系統7は、直流回路で構成され、 ダイオード等で構成される整流器72を介して� ��相交流の外部商用電源を取り入れる外部電� ��プラグ71と、D/Dコンバータ74を介するバッテ リー73と、インバータ76を介して電力が供給� �れる凝縮器ファン25と、インバータ75を介し� ��電力が供給される蒸発器ファン26と、イン� �ータ77を介して電力が供給されるモータジェ ネレータ4と、を接続して構成されている。� �ンバータ75・76・77は、それぞれスイッチン� �素子75a・76a・77a、ダイオード75b・76b・77bを� �え、直流を交流に変換する装置である。

 冷凍コンテナ装置2は、冷媒を吸入して吐 出する回転機械としての圧縮機21と、吐出さ� ��た高温・高圧冷媒を凝縮させる凝縮器22と� �凝縮器22を室外空気と熱交換させる凝縮器フ ァン25と、凝縮した冷媒を絞り膨張する膨張� ��23と、2層流の冷媒を蒸発させる蒸発器24と� �蒸発器24をコンテナ内空気と熱交換させる蒸 発器ファン26と、を接続して構成されている� ��また、圧縮機21の吐出側には高圧センサー91 、吸入側には低圧センサー92が設けられてい� ��。

 コントローラ100は、圧縮機変速駆動シス� ��ム1によって、圧縮機21を駆動する機能を有� ��る。また、コントローラ100は、モータジェ� ��レータ4と、シフター67と、外部電源系統7の 各装置と、高圧センサー91と、低圧センサー9 2とに接続され構成されている。さらに、コ� �トローラ100は、高圧センサー91と低圧センサ ー92からの検出信号に基づいて、回転負荷と� ��ての圧縮機21の高低圧差を検出することが� �きる。

 このような構成とすることで、モータジェ� ��レータ4は外部電源で駆動するため、低騒音 の圧縮機変速駆動システム1を実現できる。� �た、夜間電力を利用することで、冷凍コン� �ナ装置2のランニングコストを低減できる。
 また、増速ギヤ連66を用いることで、冷凍� �ンテナ装置2の冷媒循環量を増加させること� ��できる。例えば、コンテナ内空気が十分に� ��くなったときの冷媒循環量の増加、或いは� ��積み前のプルダウン時間を短縮できる。

 図2を用いて、圧縮機変速駆動システム1の� �速について説明する。
 本実施形態の圧縮機変速駆動システム1は、 変速時にはエンジン3からの動力伝達(以下、� ��ンジン駆動)を切断し、モータジェネレータ 4からの動力伝達(以下、モータ駆動)によって 圧縮機21を運転する。また、以下のタイムチ� ��ート図において、網がけ部分は、モータ駆� ��による圧縮機21の運転を表している。なお� �本実施例において、エンジン3の定格回転数� ��2500rpmとしている。

 図2に示すように、変速装置6が減速ギヤ� �65にシフトされているエンジン駆動について 説明する。圧縮機21は、エンジン3の出力回転 が2500rpmであるため、減速ギヤ連65によって減 速され2262rpmで運転される。また、モータジ� �ネレータ4は、増速ギヤ連68によって5655rpmで� ��転され、ジェネレータとして電力を生成す� ��。一方、シフトされていない増速ギヤ連66� �、圧縮機21が2262rpmであるため、1508rpmとなる� ��このとき、エンジン3に対する増速ギヤ連66� ��回転数差は-992rpmとなる。

 また、変速装置6が中立とされているモータ 駆動について説明する。エンジン3は2500rpmの� ��ま駆動されている。モータジェネレータ4は 、モータとして5655rpmから9375rpmに増速され、� ��縮機21は、増速ギヤ連68によって、2262rpmか� �3750rpmに増速される。ここで、モータジェネ� ��ータ4がモータとして増速する前は、減速ギ ヤ連65は2500rpm、増速ギヤ連66は1508rpmとなる。 このとき、エンジン3に対する増速ギヤ連66の 回転数差は-992rpm、減速ギヤ連65の回転数差は 0rpmとなる。
 一方、モータジェネレータ4がモータとして 増速した後は、減速ギヤ連65は4145rpm、増速ギ ヤ連66は2500rpmとなる。このとき、エンジン3� �対する増速ギヤ連66の回転数差は0rpm、減速� �ヤ連65の回転数差は+1645rpmとなる。

 さらに、変速装置6が増速ギヤ連66にシフ� ��されているエンジン駆動について説明する� ��圧縮機21は、エンジン3が2500rpmであるため、 増速ギヤ連66によって3750rpmで運転される。ま た、モータジェネレータ4は、増速ギヤ連68に よって9375rpmで運転され、ジェネレータとし� �電力を生成する。一方、シフトされていな� �減速ギヤ連65は、圧縮機21が3750rpmであるため 、4145rpmとなる。このとき、エンジン3に対す� ��増速ギヤ連66の回転数差は+1645rpmとなる。

 このような構成とすることで、エンジン駆� ��で変速するには回転差を吸収するクラッチ� ��必要となるが、モータ駆動で変速を行うた� ��回転差をモータで吸収できる。つまり、ク� ��ッチ、或いはシンクロメッシュ機構のよう� ��同期機構を省略して変速装置6のコンパクト 化を図ることができる。
 また、モータジェネレータ4は、エンジン駆 動中の生成した電力を、凝縮器ファン25及び� ��発器ファン26に供給する、或いはバッテリ� �73へ蓄電することができる。

 図3を用いて、圧縮機変速駆動システム1� �よる圧縮機21の運転制御について説明する。 図3において、横軸は時系列、縦軸は圧縮機� �転数を表している。

 まず、冷凍コンテナ装置2を作動させるため に、コントローラ100は、圧縮機21をモータ駆� ��によって起動し、圧縮機21が所定回転数に� �すれば減速ギヤ連65によってエンジン駆動に 切換える(図3におけるa)。本実施例では、所� �回転数をエンジン定格回転数2500rpmの1/2であ� ��1250rpmとしている。
 このようにして、エンジン3にとって燃費の 悪い始動時から所定回転数までの低回転域を モータジェネレータ4で駆動するため、低燃� �の圧縮機変速駆動システム1を実現できる。

 次に、コントローラ100は、圧縮機21をエン� �ン定格回転数2500rpmに対して減速ギヤ連65に� �って2262rpmで運転する。このとき、コントロ� ��ラ100は、回転負荷としての圧縮機21の高低� �差に基づいてエンジン回転数を制御する(図3 におけるb)。
 このようにして、圧縮機21の回転負荷とし� �の圧縮機21の高低圧差に基づいてエンジン回 転数を適正に制御できる。

 次に、急速に冷却する場合や負荷増加した� ��合等では、コントローラ100は、減速ギヤ連6 5から増速ギヤ連66にシフトするため、圧縮機 21をエンジン駆動からモータ駆動によって運� ��する。次に、コントローラ100は、圧縮機21� �エンジン定格回転数2500rpmに対して増速ギヤ� ��66によって3750rpmで運転する。次に、更に温� ��を下げたい場合などでは、コントローラ100� ��、圧縮機21をモータ駆動及びエンジン駆動� �よるパラレルハイブリッドで運転する(図3に おけるc)。
 このようにして、圧縮機変速駆動システム1 をモータジェネレータ4とエンジン3とのパラ� ��ルハイブリッドで駆動するため、モータジ� ��ネレータ4及びエンジン3を小型化できる。� �まり、低燃費の圧縮機変速駆動システム1を� ��現できる。同時に、インバータ75・76・77及� ��バッテリー73等も小型化できる。

 次に負荷が減少した場合等では、コントロ� ��ラ100は、増速ギヤ連66から減速ギヤ連65に変 速して減速するために、圧縮機21をエンジン� ��動からモータ駆動によって運転する(図3に� �けるd)。このとき、コントローラ100は、モー タジェネレータ4をジェネレータとして、圧� �機回転数の3750rpmから2262rpmまでの低減を利用 して、エネルギー回生すなわち電力を生成さ せる。
 このようにして、圧縮機21の回転数が低減� �た場合は、モータジェネレータ4のエネルギ� ��回生による電力をバッテリー73へ蓄電する� �とができる。

 次に、コントローラ100は、圧縮機21をエ� �ジン定格回転数2500rpmに対して減速ギヤ連65� �よって2262rpmで運転し、上述したように圧縮� ��21の高低圧差に基づいてエンジン回転数を� �御する(図3におけるb)。

 図4を用いて、圧縮機変速駆動システム1� �よる変速時におけるエンジン3と圧縮機21の� �対回転数、並びにエンジン3の燃料噴射量制� ��について説明する。図4において、横軸は時 系列を、縦軸は、下段から圧縮機21の回転数� ��エンジン3の燃料噴射量、変速装置6の相対� �転数のエンジン定格回転数に対する割合を� �している。

 上述したように、コントローラ100は、圧� ��機21を減速ギヤ連65によってエンジン駆動に よって運転し、変速時にはモータ駆動によっ て運転し、変速後には増速ギヤ連66によって� ��ンジン駆動によって運転している。

 コントローラ100は、変速装置6が減速ギヤ連 65から中立にシフトされるときは、エンジン3 の負荷が低下するため、従来の燃料噴射制御 に対しエンジン3の燃料噴射量をδQ減少させ� �。一方、変速装置6が中立から増速ギヤ連66� �シフトされるときは、エンジン3の負荷が上� ��するため、従来の燃料噴射制御に対しエン� ��ン3の燃料噴射量をδQ増加させる。すなわち 、コントローラ100は、従来の燃料噴射量制御 に加え、予測される負荷の増減を加味した燃 料噴射量制御をシフトと同時に実行する。
 このようにして、変速装置6のシフトに伴う エンジン負荷の増減に対して、適正な燃料噴 射量制御を実行できる。

 コントローラ100は、変速装置6が中立から減 速ギヤ連65又は増速ギヤ連66にシフトすると� �は、変速装置6の相対回転数が所定率以下と� ��るようにエンジン回転数を制御する。ここ� ��、相対回転数とは、エンジン回転数すなわ� ��エンジン出力軸63の回転数に対し、エンジ� �出力軸63の回転数とシフトすべき減速ギヤ連 65又は増速ギヤ連66の回転数との差の割合を� �う。図4に示すように、具体的には、コント� ��ーラ100は、変速装置6が中立から増速ギヤ連 66にシフトするとき(図4に示すa)、エンジン回 転数を増速ギヤ連66の回転数に追従させるよ� ��に制御し、相対回転数が5%以下になったと� �に増速ギヤ連66にシフトする。
 このようにして、エンジン回転数を制御し� ��相対回転数を所定回転率以下にするため、� ��速時のスリップを防止できる。