JP2008249234A - 冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部102と、ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、記憶部104に記憶された正常運転状態を示す状態量又は異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部105と、比較部105で比較された状態量又は状態量の変化からヒートポンプサイクルの正常の度合い又は異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する判断部106とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態に係る故障診断装置100の全体概念を示す概念図である。図1に基づいて、故障診断装置100の全体概念について説明する。この故障診断装置100は、冷凍装置や空気調和装置(たとえば、ルームエアコンやパッケージエアコン)、冷蔵庫や、加湿器、調湿装置、ヒートポンプ給湯機等の冷凍サイクル装置1の故障診断や監視を実行するものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
始めに、冷房運転の動作について説明する。冷凍サイクル装置1のヒートポンプサイクルを構成する冷媒回路には冷媒が封入されている。この冷媒は、圧縮機11で高温・高圧にされ、圧縮機11から吐出して、四方切換弁12を経由し、室外熱交換器13に流入する。室外熱交換器13に流入した冷媒は、室外送風機14から供給される空気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、接続配管16を流れ、絞り手段15a及び絞り手段15bに流入する。
冷凍サイクル装置1のヒートポンプサイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、HFC(ハイドロフルオロカーボン)冷媒であるR407C(R32/R125/R134a)等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、HFC冷媒であるR410A(R32/R125)やR404A(R125/R143a/R134a)等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、R22の約1.6倍の動作圧力という特性を有している。
冷凍サイクル装置1の各検出手段で検出されるデータは、ヒートポンプサイクルの運転状態を把握するために必要な冷媒回路を流れる冷媒の各部での圧力及び温度の計測量である。このデータは、測定部101で収集されることになる。なお、これらの各種検出手段は、通常、冷凍サイクル装置1に配置されているものを利用すると簡単であるが、不足しているような場合には必要に応じて後から外付けしてもよい。
Claims (26)
- 絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
少なくとも前記低圧検出手段、前記高圧検出手段及び前記吐出温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び/又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記圧縮機の吸入温度を、前記高圧検出手段と、前記低圧検出手段と、前記吐出温度検出手段とが測定した測定値から推定し、前記低圧検出手段の測定値及び推定された前記吸入温度から前記圧縮機に吸入される冷媒がガス冷媒であるかどうかを推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部は、
前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒が不足しているか、過剰になっているかで正常/異常の判別を行なう
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部は、
前記現在運転状態量と、前記正常運転状態を示す状態量又は前記異常運転状態を示す状態量とを比較する際に、
現在の運転の演算された状態量である冷媒漏れ量又はそれらに相当する演算値と、予め設定された前記ヒートポンプサイクル内の冷媒量、許容冷媒漏れ量又はそれらに相当する状態量とを比較し、この比較結果から前記ヒートポンプサイクルの冷却能力もしくは暖房能力を維持できる限界冷媒量に至る時期を予測する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する凝縮器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記高圧検出手段、前記吐出温度検出手段及び前記凝縮器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び/又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、蒸発器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する蒸発器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記低圧検出手段、前記吐出温度検出手段及び前記蒸発器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び/又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部が実行する正常/異常の判断は、
前記凝縮器又は前記蒸発器の表面の汚れや破損、フィルタの目詰まり、前記凝縮器又は前記蒸発器の近傍に設けられている送風機の劣化、故障のいずれかである
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部は、
前記現在運転状態量と、前記正常運転状態を示す状態量又は前記異常運転状態を示す状態量とを比較する際に、
現在の運転の演算された状態量である前記凝縮器又は前記蒸発器の熱交換性能又はそれらに相当する演算値と、予め設定された前記凝縮器の許容熱交換性能又はそれらに相当する状態量とを比較し、この比較結果から前記ヒートポンプサイクルの冷却能力もしくは暖房能力を維持できる時期を予測する
ことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記凝縮器流入温度検出手段又は前記蒸発器流入温度検出手段は、
前記ヒートポンプサイクルが停止しているときに前記凝縮温度検出手段又は前記蒸発温度検出手段が測定した測定値から推定して流体の流入温度を算出する
ことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記低圧検出手段、前記高圧検出手段及び前記液温検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び/又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部が実行する正常/異常の判断は、
前記絞り手段の詰まり又は故障や、前記冷媒が循環している内部にあるごみ等取り除くストレーナ又は冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、前記配管の折れ、破損、詰まり又は詰まり箇所の判別のいずれかである
ことを特徴とする請求項10に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記現在運転状態量と、前記正常運転状態を示す状態量又は前記異常運転状態を示す状態量とを比較する際に、
現在の運転の演算された状態量である前記ヒートポンプサイクルの流量抵抗又はそれらに相当する演算値と、予め設定された前記ヒートポンプサイクルの流量抵抗又はそれらに相当する状態量とを比較し、この比較結果から前記ヒートポンプサイクルの冷却能力もしくは暖房能力を維持できる時期を予測する
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段と、凝縮器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する凝縮器流入温度検出手段と、蒸発器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する蒸発器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記低圧検出手段、前記高圧検出手段、前記吐出温度検出手段、前記液温検出手段、前記凝縮器流入温度検出手段及び前記蒸発器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び/又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備え、
前記判断部は、
前記ヒートポンプサイクルの異常が、前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の不足によるものか、冷媒が過剰に封入されていることによるものか、
前記凝縮器の表面の汚れ又は破損や、フィルタの目詰まり、前記凝縮器又は前記凝縮器の近傍に設けられている送風機の劣化又は故障によるものか、
前記蒸発器の表面の汚れ又は破損や、フィルタの目詰まり、前記蒸発器又は前記蒸発器の近傍に設けられている送風機の劣化又は故障によるものか、
前記絞り手段の詰まり又は故障や、前記冷媒が循環している内部にあるごみ等取り除くストレーナ又は冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、前記配管の折れ、破損又は詰まりによるものかのうち少なくとも1つ以上に基づいて異常の有無を判断する
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記低圧検出手段が検出した冷媒の圧力を飽和温度換算した蒸発温度と、
前記高圧検出手段が検出した冷媒の圧力を飽和温度換算した凝縮温度とを測定値として使用する
ことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記凝縮器と前記絞り手段との間にレシーバを、前記凝縮器と前記レシーバの間に低段側絞り手段を、前記絞り手段及び前記低段側絞り手段の開度を制御する制御部をそれぞれ設け、
前記判断部で前記ヒートポンプサイクルの異常を判断する際に、
前記制御部は、
前記絞り手段の開口面積を前記低段側絞り手段の開口面積よりも小さくするように制御することで、前記レシーバの出口冷媒が二相状態になるようにして前記レシーバ内の余剰冷媒を前記凝縮器内に移動させる特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記蒸発器と前記圧縮機との間にアキュムレータを、前記絞り手段の開度を制御する制御部をそれぞれ設け、
前記判断部で前記ヒートポンプサイクルの異常を判断する際に、
前記制御部は、
前記アキュムレータに流入する冷媒をガス冷媒にし、前記アキュムレータ内の余剰冷媒を凝縮器内に移動させるように前記絞り手段の開度を制御する特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記凝縮器又は前記蒸発器の冷媒と熱交換させる流体を前記凝縮器又は前記蒸発器に供給する流体送出手段を備え、
前記判断部で前記ヒートポンプサイクルの異常を判断する際に、
前記制御部は、
前記流体送出手段の送出量を所定の値に設定する特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記制御部は、
定期的に前記特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項16又は17に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記制御部は、
外部からの指示に基づいて前記特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記ヒートポンプサイクルの各機器の製品仕様もしくは制御情報を記憶する機器仕様情報記憶部を備え、
前記判断部は、
前記記憶部に記憶されている前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を、前記機器仕様情報に応じて変更又は補正して前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い又は異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断する
ことを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部により前記ヒートポンプサイクルが正常に運転されていると判断されたとき、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を学習する
ことを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部は、
前記測定値又は前記測定値から求められた演算値のうちの少なくともいずれか1つを強制的に別の値に変換し、その変換後の値を含む複数の変数より演算して、正常な運転状態と異常な運転状態とを区分けする閾値を設定する
ことを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 前記判断部は、
複数の変数として組み合わせ、相互に関連する集合体を演算し、算出した値に基づいて前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い又は異常の度合い、正常/異常の判別又は異常の原因を判断し、前記ヒートポンプサイクルが安定した運転を継続できなくなる限界時期を予測する
ことを特徴とする請求項1〜22のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - データ情報を通信する通信手段を設け、
前記通信手段を介して遠隔監視可能にした
ことを特徴とする請求項1〜23のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 現在の運転状態から測定され演算された演算値に対して、正常運転時に測定され演算された演算値とヒートポンプサイクルの運転経過時間とから、各機器が故障を起こすと予測される時間を推測した情報を、前記通信手段を介して外部に伝送する
ことを特徴とする請求項24に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。 - 圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒配管で順次接続してヒートポンプサイクルを備え、
前記請求項1〜25のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置を搭載した
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
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