JP2001091121A

JP2001091121A - 故障予知装置

Info

Publication number: JP2001091121A
Application number: JP26821099A
Authority: JP
Inventors: Masato Fujiwara; 正人藤原; Takeshi Kawai; 毅川合; Yoshio Ozawa; 芳男小澤; Takeshi Aoki; 健青木; Hiroyuki Kurihara; 弘行栗原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータ制御方式の回転機を具えた各種機
器について精度の高い故障予知を行なう。【解決手段】本発明に係る故障予知装置は、機器の運
転率や、回転機の回転数を含む各種運転条件を測定する
ための各種センサと、機器の運転条件別に運転率を算出
する運転条件別運転率算出部81と、運転率を運転条件デ
ータ毎に分類してデータベース83に保存するデータベー
ス登録・更新部82と、現在の運転率とデータベース83に
登録されている同一の運転条件における過去の運転率と
を比較して、運転率の悪化量に基づいて故障の発生を予
知する故障予測部86とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スーパーマーケッ
トやコンビニエンスストア等の店舗に設置される低温シ
ョーケースや冷凍機、業務用冷蔵庫等の各種機器の故障
を予知する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スーパーマーケットやコンビニエ
ンスストアに設置されている食品保存・陳列用の低温シ
ョーケースは、冷媒との熱交換により冷却した空気を庫
内に循環させて、庫内の空気温度を周辺の空気温度より
も下げることによって、食品を保存するものであり(特
公平7-1135号、特公平7-6713号等)、店舗の規模に応じ
て数台〜数十台が設置される。

【０００３】低温ショーケースにおいて、その目標とな
る設定温度は、陳列の対象とする食品により異なり、例
えば、陳列する食品が冷凍食品の場合には−２０℃程度
の冷凍温度に、肉や魚などの生鮮食品の場合には−３℃
〜０℃の氷温に、更に、野菜等の場合には＋５℃〜＋１
０℃程度の比較的高い温度に目標値が設定される。

【０００４】又、低温ショーケース自体の構造も、上下
複数段の棚が架設された多段型ケースや、底部に複数の
トレイを並設した平型ケース等、複数の種類が存在す
る。従って、一店舗内には多種類の低温ショーケースが
設置されることになる。そして、これらの低温ショーケ
ースは、複数台が１台の冷凍機に接続されている。冷凍
機は圧縮機や凝縮器等から構成され、各低温ショーケー
スに設置した蒸発器を、冷媒配管を介して圧縮機に並列
接続して、冷凍サイクルを構成している。従って、店舗
の規模が大きくなってショーケースの台数が増えると、
ショーケースと冷凍機の組み合わせも多数存在すること
になる。

【０００５】このような低温ショーケースが何らかの原
因で故障して、庫内の食品を適切な温度で保存出来なく
なると、食品の品質が劣化して、販売に供することが出
来なくなり、店舗に多大な損害が生じる。従って、ショ
ーケースや冷凍機の故障発生を早期に発見することは、
これによって食品の一時待避や機器の修理を迅速に行な
うことが可能となるため、食品の品質維持の点から極め
て重要である。

【０００６】そこで、ショーケースの故障を早期に検出
し、或いは故障を予測することが可能な運転状態管理装
置が提案されている(特開平１０−２３８９２０号)。該
装置は、過去の運転状態に関するデータ(運転状態デー
タ)を運転条件毎に分類して保存することにより、過去
の運転状態に関するデータベースを構築し、現在の運転
状態データと、同一の運転条件におけるデータベース内
の過去の運転状態データとを比較することによって、故
障の発生を予測し、或いは早期に故障を発見するもので
ある。

【０００７】該装置においては、故障の予測に際し、運
転条件データとして、店内エンタルピ、外気温、時刻等
の測定データを用いることによって、故障とは関係のな
い熱負荷による運転状態の変化に対応している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷凍機にお
いては、運転効率を上げるために、圧縮機の回転数をイ
ンバータ制御する方式が採用されつつある。この様なイ
ンバータ制御方式の冷凍機(以下、インバータ冷凍機と
いう)を用いた低温ショーケースにおいては、冷凍機の
制御に伴って圧縮機の回転数が変化し、故障や熱負荷と
は関係なく圧縮機の回転数の変化に起因して、運転状態
が変化する現象が起こる。

【０００９】然るに、従来の運転状態管理装置において
は、故障予測に際して、運転条件として、圧縮機の回転
数の変化と相関のあるデータは利用されていない。つま
り、圧縮機の回転数変化については、データベースの運
転条件に考慮されずに故障の発生が予測されている。従
って、従来の運転状態管理装置では、インバータ冷凍機
を用いた低温ショーケースの故障を予測する場合におい
て、圧縮機の回転数の変化による運転状態の変化と、故
障や熱負荷による運転状態の変化とを区別することが出
来ず、このために予測精度が低い問題があった。

【００１０】そこで本発明の目的は、インバータ冷凍機
を用いた低温ショーケースの如く、インバータ制御方式
の回転機を具えた各種機器についても精度の高い故障予
知を行なうことが出来る故障予知装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る故障予知装置
は、インバータ制御によって駆動される回転機を具えた
機器の故障を予知する装置であって、機器の運転状態に
関する運転状態データを測定する手段と、回転機の回転
数を含む、機器の運転条件に関する運転条件データを測
定する手段と、運転状態データを運転条件毎に分類して
保存することにより、過去の運転状態に関するデータベ
ースを構築する手段と、現在の運転状態データと、前記
データベースに登録されている同一の運転条件における
過去の運転状態データとを比較して、運転状態データの
悪化量に基づいて故障の発生を予知する手段とを具えて
いる。

【００１２】故障予知の対象となる機器は、例えば、庫
内温度を目標値に近づけるべく制御動作を行なう温度調
整装置や、温度調整装置に接続された温度調整庫であっ
て、この場合、運転状態データとしては、庫内温度、庫
内温度の目標値との偏差(偏差温度)、冷媒循環により庫
内を冷却している時間割合(運転率)等を採用することが
出来る。一方、運転条件データとしては、回転機の回転
数の他、庫外の温度、空気エンタルピ、時刻等を採用す
ることが出来る。

【００１３】上記本発明の故障予知装置によれば、機器
の運転状態(運転率)を運転条件毎に分類したデータベー
スを構築して、現在の運転状態と、同一の運転条件にお
けるデータベース内の過去の運転状態とを比較すること
によって、機器の現在の運転状態を評価するので、個々
の機器に対して煩わしい設定を予め行なうことなく、少
ない測定データに基づいて、故障の発生を予知すること
が出来る。

【００１４】特に、運転条件データとして、従来から採
用されているエンタルピ、外気温、時刻等のデータに加
えて、回転機の回転数が新たに追加されており、熱負荷
や回転機の回転数が同じ条件の下で運転状態が比較され
るので、回転機の回転数の変化による運転状態の変化を
考慮した故障の予知が行なわれる。従って、熱負荷や回
転機の回転数が変化する場合においても、運転状態の変
化から故障の発生を精度良く予測することが出来る。

【００１５】尚、故障予知の対象とする機器が冷凍機の
場合、運転状態データとしては更に、圧縮機吸入冷媒圧
力、圧縮機吸入冷媒温度、圧縮機出口冷媒圧力、圧縮機
出口冷媒温度、凝縮器出口冷媒圧力、及び凝縮器出口冷
媒温度の中から選ばれる１以上のデータを追加すること
も可能である。更に、これらのデータの変化速度を追加
することにより、圧縮機の回転数の変化状態が過度状態
であるか、定常状態であるかを区別することが出来る。
これらによって、圧縮機の回転数の変化状態を更に詳細
に分類してデータベースを構築することが出来るため、
より精度の良い故障予知が可能となる。

【００１６】具体的構成においては、一定期間内に同一
の運転条件データが所定の複数回得られたとき、当該運
転条件に対する運転状態データを平均して、その結果を
最新の運転状態データとして、データベースを更新する
手段を具えている。従って、一時的な環境変化などによ
って運転状態が悪化しても、これを故障と誤判断するこ
とが防止され、より精度の高い故障予知が可能となる。

【００１７】又、具体的構成においては、運転状態デー
タの悪化量が閾値を越える事態が、所定期間に亘って連
続的に発生し、若しくは所定期間内に該事態が発生した
時間の累積値が所定値を上回ったとき、近い将来に機器
が故障に至るものと予測する。これによって、運転状態
の悪化の傾向を的確に捕らえることが出来、より精度の
高い故障予知が可能となる。

【００１８】更に又、具体的構成においては、故障の発
生を予知した場合に当該故障の原因を推定する手段を具
えている。これによって、故障を起こした機器のメンテ
ナンスを適正に行なうことが出来る。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る故障予知装置によれば、故
障予知の対象とする機器に装備されている回転機の回転
数が運転条件データとして採用され、回転数の変化が運
転状態に与える影響が故障予知に考慮されているので、
精度の高い故障予知が可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を低温ショーケース
の故障予知に実施した形態につき、図面に沿って具体的
に説明する。

【００２１】図１は、低温ショーケース(1a)(1b)が据え
付けられたスーパーマーケットの店舗内の機器配置及び
配管構成を示しており、図示の如く、青果等を収納陳列
するための３台の低温ショーケース(1a)と、鮮魚等を収
納陳列するための５台の低温ショーケース(1b)とが、店
舗の壁面に沿って設置されている。店舗外に設けられた
機械室(13)には、冷蔵用冷凍機(11)及び氷温用冷凍機(1
2)が設置されている。各冷凍機(11)(12)は、図３に示す
如く、圧縮機(77)や凝縮器(78)を具えており、制御装置
(75)によって、圧縮機(77)の回転数がインバータ制御さ
れている。

【００２２】図１に示す如く、低温ショーケース(1a)の
蒸発器(46)の入口側は夫々膨張弁(16)及び電磁弁(14)を
介して冷蔵用冷凍機(11)の液冷媒配管(17)に並列接続さ
れると共に、蒸発器(46)の出口側はそれぞれ冷蔵用冷凍
機(11)のガス冷媒配管(18)に並列接続されている。又、
低温ショーケース(1b)の蒸発器(46)の入口側は夫々膨張
弁(21)及び電磁弁(19)を介して氷温用冷凍機(12)の液冷
媒配管(22)に並列接続されると共に、蒸発器(46)の出口
側はそれぞれ氷温用冷凍機(12)のガス冷媒配管(23)に並
列接続されている。

【００２３】図２は、前記低温ショーケース(1a)(1b)及
び冷凍機(11)(12)の制御系の構成を表わしている。パー
ソナルコンピュータなどから構成される集中管理装置(6
9)には、各低温ショーケースの制御装置(56)と各冷凍機
の制御装置(75)とが、それぞれ通信線を介して接続され
ている。又、集中管理装置(69)には、各種入力操作を行
なうためのキーボード(71)と、店舗内に設置された温湿
度センサ(72)と、機械室(13)内に設置された機械室温度
センサ(73)と、後述する複数の冷凍機センサ(74)とが接
続されている。尚、集中管理装置(69)は公衆回線を介し
てメンテナンス会社のコンピュータ(図示せず)と接続さ
れている。

【００２４】複数の冷凍機センサ(74)には、図３に示す
如く、圧縮機(77)の回転数を検出する回転数センサ、圧
縮機吸入冷媒圧力を検出する圧力センサ、圧縮機吸入冷
媒温度を検出する温度センサ、圧縮機出口冷媒圧力を検
出する圧力センサ、圧縮機出口冷媒温度を検出する温度
センサ、凝縮機出口冷媒圧力を検出する圧力センサ、及
び凝縮機出口冷媒温度を検出する温度センサが含まれて
いる。

【００２５】低温ショーケースの制御装置(56)は、図２
に示す如くマイクロコンピュータ(57)によって構成され
ており、該マイクロコンピュータ(57)の入力ポートに
は、制御温度設定スイッチ(58)、照明スイッチ(61)、蒸
発器(46)の霜取り復帰温度を検出する温度センサ(62)、
及び低温ショーケースの吐出空気の温度を測定する制御
温度センサ(63)が接続されている。又、マイクロコンピ
ュータ(57)内に設けられた温調接点(64)には、電磁弁(1
4)(19)が接続され、霜取り接点(66)には霜取りヒータ(6
7)が接続されている。更に、マイクロコンピュータ(57)
の通信部(68)は通信線を介して集中管理装置(69)に接続
されている。

【００２６】例えば、低温ショーケース(1b)及び氷温用
冷凍機(12)において、吐出空気温度の設定値が制御温度
設定スイッチ(58)により−５℃とされたものとすると、
マイクロコンピュータ(57)は、この設定温度−５℃と、
制御温度センサ(63)が検出する吐出空気温度とに基づ
き、温調接点(64)のＯＮ／ＯＦＦによって電磁弁(19)を
開閉制御する。即ち、マイクロコンピュータ(57)は制御
温度センサ(63)が検出する吐出空気温度が例えば−３℃
以上に上昇したとき電磁弁(19)を開放し、−５℃以下に
低下したとき電磁弁(19)を閉じる。そして、全ての電磁
弁(19)が閉じた場合には冷凍機の圧縮機を停止させる。
この様にして、低温ショーケース(1b)内の温度が目標温
度に維持されるのである。

【００２７】又、マイクロコンピュータ(57)は時計機能
を有しており、例えば１２時間或いは２４時間毎に電磁
弁(19)を閉じると共に、霜取り接点(66)を閉じて霜取り
ヒータ(67)に通電する。これによって蒸発器(46)の霜取
りが進行して、例えば＋８℃の霜取り復帰温度に達する
と、マイクロコンピュータ(57)は霜取り復帰温度センサ
(62)の出力に基づき、霜取り接点(66)を開いて、霜取り
ヒータ(67)への通電を停止する。そして、以後は所定の
水切り時間をおいて、上述の冷凍運転に復帰する。

【００２８】低温ショーケース(1a)及び冷蔵用冷凍機(1
1)においても、上記同様の制御によって冷凍運転が行な
われ、低温ショーケース(1a)内の温度が目標温度に維持
される。

【００２９】次に、集中管理装置(69)による圧縮機(77)
の回転数変化を考慮した故障予知について説明する。図
４は集中管理装置(69)の機能構成を表わしており、この
図を参照して集中管理装置(69)による低温ショーケース
(1a)(1b)の故障予知動作について説明する。

【００３０】[１] データベースの構築運転条件別運転率算出部(81)は、上述の各種センサーか
らの情報に基づいて、例えば１時間毎に、運転条件およ
び運転率を算出して、その結果をデータベース登録・更
新部(82)及び変化検出部(84)へ供給する。尚、運転率
は、故障予知の対象となっている低温ショーケースに装
備されている電磁弁(14)(19)の開放時間と閉鎖時間との
和に対する開放時間の比であって、百分率(％)で表わさ
れる。運転率は、図２に示す低温ショーケースの温調接
点(64)のＯＮ／ＯＦＦ情報から算出することが出来る。

【００３１】又、運転条件は、例えば毎日の時刻、外気
温および店舗内エンタルピ、圧縮機回転数の４要素の組
み合わせによって規定される。外気温とは、冷凍機(11)
(12)の周囲温度であって、機械室温度センサ(73)によっ
て検出される。店舗内エンタルピとは、店舗内空気の内
部エネルギーであって、温湿度センサ(72)の検出値に基
づいて算出される。圧縮機の回転数は回転数センサによ
って検出される。運転条件における時刻の刻み幅は例え
ば１時間、外気温の刻み幅は例えば２℃、店舗内エンタ
ルピの刻み幅は例えば２Ｋｃａｌ／Ｋｇ、回転数の刻み
幅は例えば１００ｒｐｍである。

【００３２】尚、運転条件としては、更に、圧縮機吸入
冷媒圧力、圧縮機吸入冷媒温度、圧縮機出口冷媒圧力、
圧縮機出口冷媒温度、凝縮器出口冷媒圧力、及び凝縮器
出口冷媒温度の測定データの中から選択される１或いは
複数のデータを追加することが出来る。

【００３３】更には、圧縮機の回転数の変化状態を詳細
に分類するために、圧縮機の回転数、圧縮機吸入冷媒圧
力、圧縮機吸入冷媒温度、圧縮機出口冷媒圧力、圧縮機
出口冷媒温度、凝縮器出口冷媒圧力、及び凝縮器出口冷
媒温度の各測定データの変化速度を運転条件として追加
することも可能である。

【００３４】データベース登録・更新部(82)は、後述の
如く、運転率データを運転条件毎に分類してデータベー
ス(83)に格納する。尚、データベース(83)には、過去１
時間のデータが格納される。

【００３５】この際、データベース登録・更新部(82)
は、過去２週間以内に同一の運転条件が３回現われたと
き、その運転条件に対する運転率データの平均値を算出
する。そして、同じ運転条件に対する過去の運転率デー
タがデータベースに既に登録されているか否かを判別
し、同じ運転条件に対する過去の運転率データがデータ
ベースに登録されていない場合、データベース登録・更
新部(82)は、前記算出した運転率の平均値(最新の運転
率データ)を当該運転条件に対する運転率データとして
データベース(83)に登録する。

【００３６】又、最新の運転率データの運転条件と同じ
運転条件に対する運転率データがデータベースに登録さ
れている場合には、最新の運転率データと、データベー
スに登録されている同じ運転条件に対する過去の運転率
データとを比較する。そして、最新の運転率データが同
じ運転条件に対する過去の運転率データと異なっている
場合、データベース登録・更新部(82)は、過去の運転デ
ータに代えて最新の運転率データをデータベース(83)に
格納する。この様にして、当該運転条件に対する過去の
運転率データが更新される。

【００３７】[２] 故障の予知変化検出部(84)は、運転条件別運転率算出部(81)から得
られる現在の運転率と、データベースに登録されている
同じ運転条件に対する運転率とを比較して、運転率の悪
化量を算出する。算出された運転率の悪化量は、運転状
態登録部(85)に登録される。故障予測部(86)は、運転状
態登録部(85)に登録された運転率の悪化量に基づいて、
後述の如く低温ショーケースについての故障の発生を予
測する。

【００３８】即ち、図５に示す如く、当該低温ショーケ
ースに対する運転率の悪化量がしきい値β(例えば０.
２)以上となる日が３日間以上連続していない場合に
は、故障予測部(86)は、近い将来に当該低温ショーケー
スが故障に至るとは予測しない。

【００３９】一方、図６に示すように、当該低温ショー
ケースに対する運転率の悪化量がしきい値β以上となる
日が３日間以上連続した場合には、故障予測部(86)は、
近い将来に当該低温ショーケースが故障に至ると予測
し、その予測結果をディスプレイに表示すると同時に、
メンテナンス会社に通知する。

【００４０】又、当該低温ショーケースに対する運転率
の悪化量がしきい値βとなる日が３日以上連続しない場
合であっても、図７に示すように、運転率の悪化量がし
きい値β以上となる日が１週間に３日間以上発生した場
合にも、故障予測部(86)は、近い将来に当該低温ショー
ケースが故障に至ると予測し、その予測結果をディスプ
レイに表示すると同時に、メンテナンス会社に通知す
る。

【００４１】更に、原因推定部(87)は、上述の如く近い
将来に低温ショーケースが故障に至ると予測された場
合、公知の技術によって故障原因を推定し、その推定結
果をディスプレイに表示すると同時に、メンテナンス会
社に通知する。これによって、メンテナンス業者は、迅
速且つ効果的なメンテナンスを実施することが出来る。

【００４２】上述の如く、本発明によれば、インバータ
冷凍機を用いた低温ショーケースの故障予知において、
圧縮機の回転数の変化が運転状態に与える影響を考慮し
ているため、精度の高い故障予知が実現される。

【００４３】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。又、本発明は低温ショーケースの故
障予知のみならず、回転機を具えた種々の機器を対象と
する故障の予知に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】低温ショーケースの機器構成を表わすブロック
図である。

【図２】低温ショーケースの制御系の構成を表わすブロ
ックである。

【図３】冷凍機及び冷凍機センサの構成を示す図であ
る。

【図４】集中管理装置の機能構成を表わすブロック図で
ある。

【図５】集中管理装置による故障予知動作を説明する図
である。

【図６】同上の他の説明図である。

【図７】同上の更に他の説明図である。

【符号の説明】

(1a) 低温ショーケース (1b) 低温ショーケース (11) 冷蔵用冷凍機 (12) 氷温用冷凍機 (13) 機械室 (14) 電磁弁 (56) 制御装置 (57) マイクロコンピュータ (69) 集中管理装置 (74) 冷凍機センサ (75) 制御装置 (81) 運転条件別運転率算出部 (82) データベース登録・更新部 (83) データベース (84) 変化検出部 (85) 運転状態登録部 (86) 故障予測部 (87) 原因推定部

フロントページの続き (72)発明者小澤芳男大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者青木健大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者栗原弘行大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 3L045 AA02 BA01 CA02 DA01 FA02 HA02 HA09 LA10 LA13 LA16 LA17 MA04 MA05 MA08 NA19 PA01 PA05 PA06 5C087 AA02 BB03 DD08 DD33 EE05 EE07 EE14 GG19 GG31 GG36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インバータ制御によって駆動される回転
機を具えた機器の故障を予知する装置であって、機器の運転状態に関する運転状態データを測定する手段
と、回転機の回転数を含む、機器の運転条件に関する運転条
件データを測定する手段と、運転状態データを運転条件毎に分類して保存することに
より、過去の運転状態に関するデータベースを構築する
手段と、現在の運転状態データと、前記データベースに登録され
ている同一の運転条件における過去の運転状態データと
を比較して、運転状態データの悪化量に基づいて故障の
発生を予知する手段とを具えたことを特徴とする故障予
知装置。
【請求項２】一定期間内に同一の運転条件データが所
定の複数回得られたとき、当該運転条件に対する運転状
態データを平均して、その結果を最新の運転状態データ
として、データベースを更新する手段を具えている請求
項１に記載の故障予知装置。
【請求項３】運転状態データの悪化量が閾値を越える
事態が、所定期間に亘って連続的に発生し、若しくは所
定期間内に該事態が発生した時間の累積値が所定値を上
回ったとき、近い将来に機器が故障に至るものと予測す
る請求項１又は請求項２に記載の故障予知装置。
【請求項４】故障の発生を予知した場合に当該故障の
原因を推定する手段を具えている請求項１乃至請求項３
の何れかに記載の故障予知装置。