CN110573737A - 劣化诊断装置以及空调装置 - Google Patents

Abstract

对压缩机(11)有无异常进行诊断的劣化诊断装置(3)具备：检测与向压缩机供给的电源电流相关的电流信息的电流检测器(31)；按设定的测定周期检测与压缩机的振动相关的振动信息的振动检测器(32)；与电流检测器(31)以及振动检测器(32)连接并利用从电流检测器(31)输入的电流信息以及从振动检测器(32)输入的振动信息对压缩机有无异常进行诊断的演算装置(35)；以及报告压缩机有无异常的诊断结果的报告机构(36)。

Description

劣化诊断装置以及空调装置

技术领域

本发明涉及压缩机的劣化诊断装置以及空调装置。

背景技术

以往，提出了各种对搭载于空调装置等上的压缩机的异常进行检测的方法。例如，在专利文献1中记载了基于压缩机的振动值来检测压缩机的异常的方法。对于该方法，预先设定了与制冷运转或制热运转等各运转模式下的压缩机转速对应的压缩机振动的容许临界值，在制冷循环稳定的状态下检测压缩机的振动。并且，对振动的检测值与所设定的容许临界值进行比较，基于该比较结果，判断压缩机是否异常。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-288379号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所述的方法中，在压缩机的起动时以及加减速时等压缩机不以恒定的转速动作而振动值大幅变动的场合，无法判断压缩机是否异常。而压缩机的故障所导致的损伤等多发生在起动时以及加减速时等，因此上述的专利文献1所述的方法难以迅速发现异常。

本发明是鉴于上述现有技术的课题而做出的，其目的在于提供无论转速的变化如何都能对压缩机有无异常进行诊断的劣化诊断装置以及空调装置。

用于解决课题的方案

本发明的劣化诊断装置对压缩机有无异常进行诊断，其中，该劣化诊断装置具备：电流检测器，该电流检测器检测与向上述压缩机供给的电源电流相关的电流信息；振动检测器，该振动检测器按设定的测定周期检测与上述压缩机的振动相关的振动信息；演算装置，该演算装置与上述电流检测器以及上述振动检测器连接，并利用从上述电流检测器输入的上述电流信息以及从上述振动检测器输入的上述振动信息对上述压缩机有无异常进行诊断；以及报告机构，该报告机构报告上述压缩机有无异常的诊断结果。

发明的效果

如上所述，根据本发明，通过基于压缩机的电流信息以及振动信息来取得压缩机的特征量，从而无论转速的变化如何都能对压缩机有无异常进行诊断。

附图说明

图1是示出搭载有成为实施方式1所涉及的劣化诊断装置的诊断对象的压缩机的空调装置的构成的一例的示意图。

图2是示出实施方式1所涉及的劣化诊断装置的构成的一例的框图。

图3是用于说明当压缩机的转速变化时使测定频率变化而收集压缩机振动信息的场合的示意图。

具体实施方式

实施方式1.

以下，对本发明的实施方式1所涉及的劣化诊断装置进行说明。本实施方式1所涉及的劣化诊断装置对搭载于空调装置的压缩机有无异常进行诊断。

[空调装置的构成]

首先，对搭载有成为本实施方式1所涉及的劣化诊断装置的诊断对象的压缩机的空调装置进行说明。图1是示出搭载有成为本实施方式1所涉及的劣化诊断装置3的诊断对象的压缩机11的空调装置100的构成的一例的示意图。如图1所示那样，空调装置100由室外机1、室内机2A～2D以及劣化诊断装置3构成。在图1所示的例子中，示出了相对1台室外机连接了4台室内机的场合。另外，室外机以及室内机的台数不限于该例。例如，也可以在空调装置上连接多个室外机。另外，例如也可以在空调装置上连接1～3台或5台以上的室内机。

(室外机)

室外机1具备压缩机11、四通阀等制冷剂流路切换装置12、热源侧热交换器13、内部热交换器14、膨胀阀15、储液器16、热源侧送风机17以及控制装置18。

压缩机11吸入低温低压的制冷剂，将该制冷剂压缩成为高温高压的状态并排出。作为压缩机11，例如可采用变频压缩机等，通过后述的控制装置18的控制使驱动频率变化，从而能控制每单位时间的制冷剂送出量即容量。

制冷剂流路切换装置12例如是四通阀，通过切换制冷剂流动的方向，进行制冷运转以及制热运转的切换。制冷剂流路切换装置12的流路切换由后述的控制装置18来控制。

热源侧热交换器13在由风扇等热源侧送风机17供给的空气(以下适当称为“室外空气”)与制冷剂之间进行热交换。具体来讲，热源侧热交换器13在制冷运转时作为将制冷剂的热向室外空气放热而使制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能。另外，热源侧热交换器13在制热运转时作为使制冷剂蒸发并利用此时的气化热将室外空气冷却的蒸发器发挥功能。

内部热交换器14在流经主回路部分的制冷剂与流经从主回路分支并与储液器16连接的喷射回路的制冷剂之间进行热交换。膨胀阀15使流经从主回路分支的喷射回路的制冷剂减压。

储液器16设置在压缩机11的吸入侧即低压侧。储液器16存储因制冷运转与制热运转的运转状态差异而产生的剩余制冷剂、相对于过渡性的运转变化的剩余制冷剂等。

控制装置18例如由在微机、CPU(Central Processing Unit，即中央处理器)等演算装置上执行的软件、以及实现各种功能的电路装置等硬件等构成。控制装置18例如基于使用者对未图示的遥控器的操作而进行的设定、以及从设在空调装置100的各部分的未图示的传感器等接收的各种信息，对空调装置100整体动作进行控制。例如，控制装置18基于设在空调装置100的各部分的未图示的温度传感器以及压力传感器等的检测结果，对压缩机11的转速进行控制。

另外，在该例子中，控制装置18设在室外机1上，但并不限于该例。例如，控制装置18也可以设在后述的室内机2A～2D中的任一者上，还可以设在室外机1以及室内机2A～2D的外部。

(室内机)

室内机2A～2D例如进行空调对象空间的空气的制冷以及制热。室内机2A～2D分别具备利用侧热交换器21A～21D、减压装置22A～22D以及利用侧送风机23A～23D。另外，在以下的说明中，在无需特意区别室内机2A～2D的场合，适当地简称为“室内机2”来进行说明。另外，对于利用侧热交换器21A～21D以及减压装置22A～22D也同样分别适当地简称为“利用侧热交换器21”以及“减压装置22”来进行说明。

利用侧热交换器21在由风扇等利用侧送风机23A～23D供给的空气与制冷剂之间进行热交换。由此，生成向室内空间供给的制热用空气或者制冷用空气。利用侧热交换器21在制冷运转时制冷剂搬送冷能的场合作为蒸发器发挥功能，对空调对象空间的空气进行冷却来进行制冷。另外，利用侧热交换器21在制热运转时制冷剂搬送热能的场合作为冷凝器发挥功能，对空调对象空间的空气进行加热来进行制热。

减压装置22使制冷剂减压而膨胀。减压装置22例如由电子式膨胀阀等开度可控的阀构成。减压装置22例如以利用侧热交换器21的制冷剂出口温度变成最佳的方式由控制装置18控制。

(劣化诊断装置)

图2是示出本实施方式1所涉及的劣化诊断装置3的构成的一例的框图。如图2所示那样，劣化诊断装置3由电流检测器31、振动检测器32、A/D转换器33、34、演算装置35以及报告机构36构成。

电流检测器31按预先设定的周期检测向压缩机11的电线供给的电源电流，作为包含电源电流的频率在内的模拟信号即压缩机电流信息进行输出。作为电流检测器31，例如可以使用检测AC(Alternating Current，即交流)电流的ACCT(AC Current Transformer，即交流变压器)等电流传感器。另外，并不限于此，作为电流检测器31，例如还可以使用分流电阻。

振动检测器32例如是振动传感器，安装于压缩机11的主体。振动检测器32按预先设定的测定周期检测压缩机11的振动，作为模拟信号即压缩机振动信息进行输出。压缩机振动信息例如包含压缩机11的位移、振动速度以及振动加速度等有关振动的信息。

A/D转换器33、34将所输入的模拟信号转换成数字信号。A/D转换器33将由电流检测器31检测的有关压缩机11的电流的模拟信号的压缩机电流信息转换成数字信号来进行输出。A/D转换器34将由振动检测器32检测的有关压缩机11的振动的模拟信号的压缩机振动信息转换成数字信号进行输出。

演算装置35基于由电流检测器31检测并转换成数字信号的压缩机11的压缩机电流信息、以及由振动检测器32检测并转换成数字信号的压缩机11的压缩机振动信息，判断压缩机11有无异常。演算装置35具备转速检测部41、测定频率设定部42、特征量演算部43、异常判断部44以及存储部45。

转速检测部41从A/D转换器33被供给压缩机电流信息。转速检测部41基于被供给的压缩机电流信息所包含的压缩机11的电源电流的频率，检测压缩机11的转速。

测定频率设定部42从转速检测部41被供给压缩机11的转速。测定频率设定部42基于所供给的压缩机11的转速，设定用于确定由振动检测器32检测压缩机11的振动的测定周期的测定频率。另外，测定频率的设定方法的详细情况在后叙述。

特征量演算部43从A/D转换器34被供给压缩机振动信息。特征量演算部43基于预先设定的数量、即振动检测器32的样本量的压缩机振动信息，演算有关压缩机11的振动的特征量。作为此时的特征量，例如可以使用表示振动的位移、振动速度或者振动加速度的平均值、标准偏差、歪度、峰度以及公差频率等中的至少一个振动状态的信息。

异常判断部44被供给由特征量演算部43演算出来的特征量。异常判断部44基于所供给的特征量，判断压缩机11中有无异常。例如，异常判断部44判断表示所供给的特征量的值是否存在于相对该特征量预先设定的范围内、即设定范围内，在表示特征量的值处于设定范围外的场合，判断成压缩机11异常。

存储部45预先存储有当由演算装置35的各部分进行各种处理时所使用的参数等。例如，在存储部45中存储有当由测定频率设定部42设定测定频率时所使用的算式或者频率设定图表。另外，在存储部45中存储有当由异常判断部44判断压缩机11有无异常时所使用的设定范围。

报告机构36基于由演算装置35的异常判断部44获得的判断结果，报告压缩机11有无异常的诊断结果。作为报告机构36，例如可以使用显示器、LED(Light Emitting Diode，即发光二极管)或者扬声器等。例如，在报告机构36为显示器的场合，以文字或者图形等显示诊断结果。在报告机构36为LED的场合，通过点亮、闪烁或者熄灭等来显示诊断结果。在报告机构36为扬声器的场合，通过声音来报告诊断结果。

[测定频率的设定]

接着，参照图3对测定频率设定部42中的测定频率的设定方法进行说明。

图3是用于说明当压缩机11的转速变化时使测定频率变化地收集压缩机振动信息的场合的示意图。另外，图3(a)示出保持测定频率固定的场合的各种数据，图3(b)示出使测定频率变化的场合的各种数据。

在图3中，“压缩机转速”表示压缩机11的转速。在该例子中，示出压缩机转速变化成30、60以及100[rps]的场合。“测定频率”表示用于确定由振动检测器32检测压缩机11的振动的场合的测定周期的频率。在该例子中，在图3(a)中，示出测定频率被设定成固定值48000[Hz]的场合。另外，在图3(b)中，示出测定频率被设定成可变值的场合。另外，测定周期可以通过测定频率的倒数来求出。

“样本量”表示由特征量演算部43演算特征量时所需的压缩机振动信息的数量。该样本量是为了在演算特征量时获得足够的精度而需要的数量，例如通过实验或者试验等来预先设定。在该例子中，示出样本量被设定成8192点的场合。

“帧长”是测定周期与样本量的乘积，表示为了由振动检测器32取得样本量的压缩机振动信息所需的时间。“转速×帧长”是将压缩机转速与帧长相乘，表示一帧的转速。“旋转角度/样本”表示将每个样本的转速换算成旋转角度后的值。

首先，如上述那样，振动检测器32按每个预先设定的测定周期对压缩机11的振动进行检测。另外，测定频率设定部42收集预先设定的样本量的压缩机振动信息，基于这些压缩机振动信息演算特征量。

在此，考虑当压缩机11的转速变化时保持测定频率固定地收集压缩机振动信息的场合。此时，如图3(a)所示那样，无论压缩机11的转速如何，演算特征量时所需的帧长都是相同的0.171[sec]。因而，一帧的转速对应于压缩机11的转速而变化。因此，每个样本的旋转角度对应于压缩机11的转速而变化。

在图3(a)所示的例子中，在压缩机转速为30[Hz]的场合，一帧的转速为5.1[rev]，每个样本的旋转角度为0.23[deg/样本]。另外，在压缩机转速为60[Hz]的场合，一帧的转速为10.2[rev]，每个样本的旋转角度为0.45[deg/样本]。进而，在压缩机转速为100[Hz]的场合，一帧的转速为17.1[rev]，每个样本的旋转角度为0.75[deg/样本]。

这样，当每个样本的旋转角度对应于压缩机11的转速而变化时，在各个压缩机转速下获得的特征量就不再是在相同条件下获得的特征量了。因而，此时，数据的可靠性受损。于是，在本实施方式1中，如图3(b)所示那样，即便在压缩机11的转速变化的场合，也以每个样本的旋转角度相同的方式使测定频率变化。

例如，在本实施方式1中，如图3(b)所示那样，将样本量设定成与图3(a)的场合相同。另外，在该例子中，无论压缩机转速是怎样的值，都以每个样本的旋转角度成为相同的0.75[deg/样本]的方式来确定帧长。

在图3(b)所示的例子中，在压缩机转速为30[Hz]的场合，帧长为0.570[sec]，在压缩机转速为60[Hz]的场合，帧长为0.285[sec]。另外，在压缩机转速为100[Hz]的场合，帧长为0.171[sec]。

并且，基于这样确定的帧长和样本量，设定测定频率。由此，在压缩机转速为30[Hz]的场合，测定频率为14371[Hz]，在压缩机转速为60[Hz]的场合，测定频率为28744[Hz]。另外，在压缩机转速为100[Hz]的场合，测定频率为48000[sec]。

这样，在本实施方式1中，对应于压缩机11的转速，使由振动检测器32检测压缩机11的振动时的测定频率、即测定周期变化。

另外，测定频率通常通过使成为基准的时钟频率分频或者增倍来获得，因而，存在可设定的频率受到限制的可能性。因此，在这样的场合，也考虑测定设备的通用性等，例如优选的是，将测定频率设定为使时钟频率分频或者增倍后的频率之中、接近于保持每个样本的旋转角度恒定地获得的测定频率的频率。

[劣化诊断装置的动作]

接着，对本实施方式1所涉及的劣化诊断装置3的动作进行说明。如上述那样，劣化诊断装置3基于由电流检测器31以及振动检测器32检测的有关压缩机11的信息，对压缩机11有无异常进行诊断。以下，对劣化诊断装置3中用于对压缩机11有无异常进行诊断的动作进行说明。

首先，振动检测器32按预先设定的测定周期对压缩机11的振动进行检测。所检测的有关振动的信息即压缩机振动信息，经由A/D转换器34从模拟信号转换为数字信号，之后向演算装置35的特征量演算部43被供给。

另一方面，电流检测器31按预先设定的周期对压缩机11的电源电流进行检测。所检测的包含电源电流的频率在内的压缩机电流信息，经由A/D转换器33从模拟信号转换为数字信号，之后向演算装置35的转速检测部41被供给。

转速检测部41基于供给来的压缩机电流信息所包含的压缩机11的电源电流的频率，对压缩机11的转速进行检测。表示所检测的压缩机11的转速的信息向测定频率设定部42被供给。

测定频率设定部42基于被供给来的表示压缩机11的转速的信息，参照存储部45所存储的算式或者频率设定图表，对应于当前的压缩机11的转速来设定测定频率、即振动检测器32的测定周期。并且，振动检测器32按所设定的测定周期对压缩机11的振动进行检测，将与检测结果对应的压缩机振动信息经由A/D转换器34向特征量演算部43供给。

特征量演算部43演算供给来的压缩机振动信息所包含的振动的加速度等特征量。另外，此时通过演算获得的特征量例如既可以是振动的加速度的平均值等单一的特征量，也可以是通过组合多个特征量而得的状态量。演算出的特征量向异常判断部44被供给。

异常判断部44从存储部45读取设定范围，判断表示供给来的特征量的值是否存在于所读取的设定范围内。并且，在表示特征量的值存在于设定范围内的场合，异常判断部44判断成压缩机11正常。另一方面，在表示特征量的值存在于设定范围外的场合，异常判断部44判断成压缩机11异常。并且，异常判断部44将表示判断结果的判断信息向报告机构36供给。

报告机构36基于从异常判断部44供给来的判断信息，进行与判断结果相应的报告。例如，在压缩机11异常的场合，进行文字的显示、LED的点亮、或者声音的输出等，对使用者报告压缩机11的异常。

这样，在本实施方式1中，通过对应于压缩机11的转速的变化来使振动检测器32的测定频率变化，从而无论压缩机11的转速如何，都将每个样本的旋转角度设为恒定地来判断压缩机11有无异常。由此，在相同条件下，可演算各个压缩机转速下的特征量。因而，能够提高数据的可靠性，能够更高精度地判断压缩机11有无异常。

如以上所述，本实施方式1所涉及的劣化诊断装置3对压缩机11有无异常进行诊断，其具备：对与向压缩机11供给的电源电流相关的电流信息进行检测的电流检测器31；按设定的测定周期对与压缩机11的振动相关的振动信息进行检测的振动检测器32；与电流检测器31以及振动检测器32连接，并利用从电流检测器31输入的电流信息以及从振动检测器32输入的振动信息对压缩机11有无异常进行诊断的演算装置35；以及报告压缩机11有无异常的诊断结果的报告机构36。

另外，演算装置35对应于基于压缩机11的电流检测出的压缩机11的转速，设定用于确定由振动检测器32检测振动信息时的测定周期的测定频率，根据按基于所设定的测定频率的测定周期检测出的振动信息，演算表示振动状态的特征量，基于所演算的特征量对压缩机11有无异常进行诊断。由此，在本实施方式1中，无论压缩机11的转速如何都能对压缩机有无异常进行诊断。

以上，对本发明的实施方式1进行了说明，但本发明并不限定于上述的本发明的实施方式1，在不脱离本发明构思的范围内能够进行各种变形及应用。例如，在本实施方式1中，通过使振动检测器32针对压缩机11的振动的测定频率变化，无论压缩机11的转速如何都将每个样本的旋转角度设为恒定地判断压缩机11有无异常，但这并不限于该例。

例如，为了使每个样本的旋转角度恒定，也可将测定频率设定成固定，将样本量设为可变。这样，与本实施方式1同样，无论压缩机11的转速如何都能判断压缩机11有无异常。

另外，例如也可以在判断出压缩机11出现异常的场合，由劣化诊断装置3对空调装置100的控制装置18发送控制信号，该控制信号用于进行以保护压缩机11为目的而使转速降低等的控制。控制装置18在收到该控制信号的场合，进行使压缩机11的转速降低的控制。进而，例如也可以将未图示的通信部设置于演算装置35，向远距离处等外部报告压缩机11出现异常。

附图标记的说明

1室外机；2、2A、2B、2C、2D室内机；3劣化诊断装置；11压缩机；12制冷剂流路切换装置；13热源侧热交换器；14内部热交换器；15膨胀阀；16储液器；17热源侧送风机；18控制装置；21、21A、21B、21C、21D利用侧热交换器；22、22A、22B、22C、22D减压装置；23、23A、23B、23C、23D利用侧送风机；31电流检测器；32振动检测器；33、34A/D转换器；35演算装置；36报告机构；41转速检测部；42测定频率设定部；43特征量演算部；44异常判断部；45存储部；100空调装置。

Claims (10)

1.一种劣化诊断装置，对压缩机有无异常进行诊断，其中，该劣化诊断装置具备：

电流检测器，该电流检测器检测与向上述压缩机供给的电源电流相关的电流信息；

振动检测器，该振动检测器按设定的测定周期检测与上述压缩机的振动相关的振动信息；

演算装置，该演算装置与上述电流检测器以及上述振动检测器连接，并利用从上述电流检测器输入的上述电流信息以及从上述振动检测器输入的上述振动信息对上述压缩机有无异常进行诊断；以及

报告机构，该报告机构报告上述压缩机有无异常的诊断结果。

2.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其中，

上述演算装置

对应于基于上述压缩机的电流检测出的上述压缩机的转速，设定用于确定由上述振动检测器检测上述振动信息时的上述测定周期的测定频率，

根据按基于所设定的上述测定频率的上述测定周期检测出的上述振动信息，演算表示振动状态的特征量，

基于所演算的上述特征量对上述压缩机有无异常进行诊断。

3.如权利要求1或2所述的劣化诊断装置，其中，

上述演算装置具有：

转速检测部，该转速检测部根据上述电流信息来检测上述压缩机的转速；

测定频率设定部，该测定频率设定部基于所检测的上述压缩机的转速来设定上述测定频率；

特征量演算部，该特征量演算部根据基于上述测定频率由上述振动检测器检测的上述振动信息，演算上述特征量；以及

异常判断部，该异常判断部基于所演算的上述特征量来判断上述压缩机的异常。

4.如权利要求3所述的劣化诊断装置，其中，

上述异常判断部

对所演算的上述特征量与预先设定的表示相对于上述特征量的范围的设定范围进行比较，

在上述特征量处于上述设定范围外的场合，判断成上述压缩机异常。

5.如权利要求1所述的劣化诊断装置，其中，

上述演算装置

对应于基于上述压缩机的电流检测出的上述压缩机的转速，设定用于表示在诊断上述压缩机的异常时所需的上述振动信息的数量的样本量，

根据按所设定的上述样本量取得的上述振动信息，演算表示振动状态的特征量，

基于所演算的上述特征量，对上述压缩机有无异常进行诊断。

6.如权利要求1～5中的任一项所述的劣化诊断装置，其中，

上述振动信息是上述压缩机的位移、振动速度或者振动加速度，

上述特征量是上述振动信息的平均值、标准偏差、歪度以及公差频率中的至少一者。

7.如权利要求1～6中的任一项所述的劣化诊断装置，其中，

上述测定频率通过对成为基准的时钟频率进行分频或者增倍而得到。

8.如权利要求1～7中的任一项所述的劣化诊断装置，其中，

在诊断出上述压缩机异常的场合，向外部发送表示异常的信号。

9.如权利要求1～8中的任一项所述的劣化诊断装置，其中，

在诊断出上述压缩机异常的场合，向外部发送用于控制上述压缩机的转速的控制信号。

10.一种空调装置，该空调装置通过配管连接有压缩机、热源侧热交换器、减压装置、利用侧热交换器，制冷剂在该配管中循环，其中，

上述空调装置具备权利要求1～9中的任一项所述的劣化诊断装置。