JP2009228573A - エンジンシステム監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンシステム監視装置の定期メンテナンスにおいて、エンジンの使用状況に応じてエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示する。
【解決手段】定期メンテナンス時にエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示する表示手段５１を有するエンジンシステム監視装置において、現地運転開始後又は定期メンテナンス後の１０００時間経過後からのエンジンの使用状況を算出する使用状況算出手段５４と、エンジンの使用状況に基づいてエンジンオイルの交換又は補充を判定する判定手段５３と、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から９５００時間経過したときに、前記判定手段によるエンジンオイルの交換又は補充を確定し記録する記録手段５２と、を備え、前記表示手段５１は、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第９８００時間経過したときに、前記判定手段５３によるエンジンオイルの交換又は補充を表示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、定期メンテナンスにおいてエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示手段を有するエンジンシステム監視装置に関する。

従来、エンジン駆動式ヒートポンプ、電力供給装置等のエンジンシステムは公知である。エンジンシステムとは、所定の出力形態を得るためのエンジンを含む一式の機器群であり、エンジンで圧縮機、発電機又はポンプ等を駆動して温度調整、電力供給又は揚排水等の出力を得るものである。そして、エンジンオイルは、経時劣化だけでなく、エンジンの使用状況によっても劣化が進行する、或いは、蒸散によって当初の規定量が低減する場合もある。そのため、エンジンオイルの交換又は補充を行う等のメンテナンスを行う必要がある。

例えば、特許文献１は、個々の設置場所でのエンジンの使用状況に応じたメンテナンス時期について遠隔監視するエンジンシステム監視装置を開示している。この特許文献１のメンテナンス項目にはエンジンオイルの交換又は補充を行うことも含んでいる。
特開平１１−３３７１５４号公報

また、特許文献２は、エンジンオイル量の多寡で補充警告を発すると共に、エンジンの使用状況並びにエンジンオイルの補充有無によって交換警告を行う構成を開示している。
特公平６−３９８９４号公報

しかしながら、いずれもメンテナンス、オイル補充、又は交換事情の発生により、その旨の警告を発する構成である。
一方で、定期メンテナンスとして、所定時期毎にエンジンオイルの交換又は補充を行う場合もある。このような場合、上記構成ではメンテナンス、オイル補充、又は交換事情が定期メンテナンス時に発生していないと警告が発せられず、一律にエンジンオイルの交換又は補充を行っていた。そのため、エンジンの使用状況次第では、補充で足りる場合でも交換によって使用可能な残エンジンオイルを廃却する、或いは交換が必要である場合でも補充によって劣化したエンジンオイルをエンジン内に残す等の不具合があった。
また、作業者がエンジンオイルの色や粘性等を確認して交換又は補充を選択する場合では、作業者の習熟度合いによって判断ミスやメンテナンス内容のバラツキという不具合が発生するおそれがあった。
そこで、解決しようとする課題は、定期メンテナンスにおいて、エンジンの使用状況に応じてエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示するエンジンシステム監視装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、定期メンテナンス時にエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示する表示手段を有するエンジンシステム監視装置において、現地運転開始後又は定期メンテナンス後の除外時間経過後からのエンジンの使用状況を算出する使用状況算出手段と、エンジンの使用状況に基づいてエンジンオイルの交換又は補充を判定する判定手段と、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第一所定時間経過したときに、前記判定手段によるエンジンオイルの交換又は補充を択一的に確定し記録する記録手段と、を備え、前記表示手段は、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第二所定時間経過したときに、前記判定手段によって第一所定時間経過時に確定したエンジンオイルの交換又は補充を表示するものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジンシステム監視装置において、エンジンオイル残寿命を算出する残寿命算出手段を備え、前記判定手段は、判定時のエンジンオイル残寿命が所定時間確保できるか否かに基づいてエンジンオイルの交換又は補充を判定するものである。

請求項３においては、請求項２記載のエンジンシステム監視装置において、前記エンジンシステムは、圧縮機をエンジンで駆動するエンジン駆動式ヒートポンプであって、前記使用状況算出手段は、所定周期でエンジン回転数と冷媒吐出圧力に基づくエンジン出力を算出し、該エンジン出力の累積値を現地運転開始後又は定期メンテナンス後の累積運転時間で除算した平均エンジン出力をエンジンの使用状況として算出し、前記残寿命算出手段は、平均エンジン出力に基づいてエンジンオイル残寿命を算出するものである。

請求項４においては、請求項３記載のエンジンシステム監視装置において、単位出力及び時間当たりのオイル消費量であるエンジンオイル消費率を算出するエンジンオイル消費率算出手段を備え、前記残寿命算出手段は、平均エンジン出力が所定値以上の場合は、エンジンオイル消費率が多いほどエンジンオイル残寿命を少なく算出するものである。

請求項５においては、請求項４記載のエンジンシステム監視装置において、前記残寿命算出手段は、平均エンジン出力が所定値以上かつエンジンオイル消費率が所定率以下の場合は、エンジンオイル消費率が少ないほどエンジンオイル残寿命を少なく算出するものである。

請求項６においては、請求項３記載のエンジンシステム監視装置において、前記判定手段によるエンジンオイルの交換又は補充を送信する遠隔通信手段を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、定期メンテナンス時に、エンジンの使用状況に応じてエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示するため、作業者の判断に委ねることなく判定できる。
また、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第一の所定時間になったときにエンジンオイルの交換又は補充を択一的に確定し記録するため、作業者は、あるエンジンシステムの定期メンテナンスのついでに、近接するエンジンシステムのうちで第一所定時間を経過済みのものついてはメンテナンス時期が未到達でも監視装置に記録されたエンジンオイルの交換又は補充を確認し、早期メンテナンスを行うこともできる。
さらに、現地運転開始後又は定期メンテナンス後でエンジンの使用状況を判断するには不十分な期間はエンジンの使用状況の算出を停止する、使用状況算出手段の算出精度が向上するとともに、エンジンシステム監視装置の演算負荷を軽減できる。

請求項２においては、次回の定期メンテナンスまでのエンジンオイル寿命を確保できる。

請求項３においては、請求項１、２の効果をエンジン駆動式ヒートポンプの定期メンテナンスで実現できる。

請求項４においては、オイル消費率に基づいてエンジンオイル残寿命を算出するため、エンジンオイルの交換又は補充の判定精度を向上できる。

請求項５においては、エンジンオイル消費率が少なく、エンジンオイルが少量ずつ補充され続けるような事態を回避できる。

請求項６においては、遠隔地にてエンジンオイルの交換又は補充を認識できるため、作業者は、現地に持参する交換又は補充するエンジンオイル量、又は廃却エンジンオイル収納缶の要否を事前に把握できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るエンジンシステムを示す構成図、図２は同じくエンジンシステム装置の構成を示すブロック図、図３は同じく記録手段及び表示手段のタイミングを示すタイムチャート図である。図４は同じくエンジンオイル残寿命マップを示すグラフ図、図５は同じく判定手段を示すフロー図である。

まず、図１を用いて、本発明の実施例に係るエンジンシステム監視装置１の制御対象であるエンジンシステム２について、簡単に説明する。本実施例のエンジンシステム２は、エンジン駆動式ヒートポンプのエンジンシステム２としている。
図１に示すように、エンジンシステム２は、エンジン１０、圧縮機２０、及びサブオイルタンク３０を備えて構成されている。

エンジン１０は、下部のオイルパンとサブオイルタンク３０とをホースで連通し、サブオイルタンク３０に収納されるエンジンオイルを前記オイルパンへ供給可能に構成されている。エンジン１０のクランク軸にはフライホイール４１が固設され、フライホイール４１の近傍にはエンジン回転数センサー７１が設けられている。また、エンジン１０は、フライホイール４１と駆動プーリー４２を張架するベルト４３を介して圧縮機２０の駆動プーリー４２に動力を伝達する。

圧縮機２０は、吸入側に吸入配管２１が、吐出側に吐出配管２２が接続されている。吐出配管２２には、高圧センサー７２が設けられている。なお、エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路構成については、本実施例の要旨ではないため説明を省略する。

サブオイルタンク３０は、エンジン１０のオイルパンのエンジンオイルの減少分を補給するタンクである。また、サブオイルタンク３０は、定期メンテナンスにおいて、エンジンオイルの交換又は補充を受ける補口を有する。サブオイルタンク３０にオイルレベル検知手段としてのオイルレベルスイッチ７３が設けられる構成であれば、後述するオイル消費率を算出することができる。

また、図１及び図２を用いて、エンジンシステム監視装置１の構成について、詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、エンジンシステム監視装置１は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ（以下ＥＣＵと称する）１００、エンジン回転数センサー７１、高圧センサー７２、及びオイルレベルスイッチ７３を含んで構成されている。ＥＣＵ１００は、サブオイルタンク３０の油面が所定値以下となれば、オイルレベルスイッチ７３の信号によって、エンジンオイルの消費を検知できる。なお、エンジンオイルの消費とは、蒸散によって当初の規定量が低減することを含むものとする。

ＥＣＵ１００は、コントローラ５０、表示部６１、記録部６２、記憶部６３、及びモデム６４を備えて構成されている。コントローラ５０は、後述する表示手段５１、記録手段５２、判定手段５３、使用状況算出手段５４、エンジンオイル消費率算出手段５５、残寿命算出手段５６、又は遠隔通信手段５７としての機能を有する。

図３に示すように、定期メンテナンスとは、エンジン駆動式ヒートポンプのメンテナンスを１００００時間毎に行うことをいう。ここで、エンジンオイルは、経時劣化とともに使用に伴い劣化が進む、粘性が低下する、或いは、エンジンオイルの消費として蒸散によって当初の規定量が低減する場合もある。そこで、メンテナンスとして、エンジンオイルの交換又は補充が必要とされる。本実施例では、メンテナンスとは、少なくともエンジン１０のエンジンオイルの交換又は補充を含むものとする。エンジンオイルの交換とは、エンジン１０に残ったエンジンオイルを抜き取り、規定量の新しいエンジンオイルを充填することをいう。エンジンオイルの補充とは、エンジン１０に残ったエンジンオイルに規定量となるまで新しいエンジンオイルを追加充填することをいう。
なお、本実施例では、エンジンオイルの交換が必要でない場合は、エンジンオイルを補充するものとする。

また、コントローラ５０は、判定手段５３として、エンジンシステム２のエンジンオイルの交換又は補充を判定する機能を有する。判定手段５３について、より詳しくは後述する。
そして、コントローラ５０は、表示手段５１として、定期メンテナンス時に判定手段５３によるエンジンオイルの交換又は補充を、表示部６１に表示する機能を有する。ここで、コントローラ５０は、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第二所定時間として９８００時間経過したときに、判定手段５３によるエンジンオイルの交換又は補充を表示部６１に表示する。

さらに、コントローラ５０は、記録手段５２として、各定期メンテナンスの間に判定手段５３によるエンジンオイルの交換要否を、記録部６２に記録する機能を有する。そして、コントローラ５０は、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第一所定時間として９５００時間経過したときに、判定手段５３によるエンジンオイルの交換又は補充を択一的に確定し記録部６２に記録する。記録部６２に記録されたエンジンオイルの交換要否は、所定のボタンを２回押すことで、表示部６１によって確認できるようにされている。
通常、エンジン駆動式ヒートポンプは、１つの建物に複数台が近接して設置されている。そのため、作業者は、例えばエンジン駆動式ヒートポンプの定期メンテナンスにおいて、あるエンジン駆動式ヒートポンプの定期メンテナンスのついでに、近接するエンジン駆動式ヒートポンプのうちで現地運転開始後または前回メンテンナンス後から９５００時間を経過済みのものついては１００００時間未到達でも監視装置に記録されたエンジンオイルの交換又は補充を確認し、早期に定期メンテナンスを行うこともできる。これによって、作業者の同一現地に出向く回数を低減できる。

ここで、図４及び図５を用いて、判定手段５３について、詳細に説明する。
コントローラ５０は、判定手段５３として、エンジンオイルの交換又は補充を判定する機能を有する。ここで、コントローラ５０は、後述する平均比エンジン出力Ｐｅと平均比オイル消費率Ｒｏとに基づいて、残寿命マップ８０よりエンジンオイルの交換又は補充を判定する。

まず、使用状況算出手段５４について、詳細に説明する。
コントローラ５０は、使用状況算出手段５４として、現地運転開始後又は定期メンテナンス後からのエンジンの使用状況としての平均エンジン出力を算出する機能を有する。平均エンジン出力は、エンジン出力の累積値を現地運転開始後又は定期メンテナンス後の累積運転時間で除算した値である。エンジン出力は、エンジン回転数センサー７１によって検出されるエンジン回転数と、高圧センサー７２によって検出される冷媒吐出圧力とに基づいて、圧縮機２０の圧縮効率、体積効率、及びプーリー比を加味して算出される冷媒断熱圧縮仕事である。本実施例では、エンジン出力は、１分毎の所定周期にて算出される。

ここで、特記すべき事項として、コントローラ５０は、エンジンオイルの交換又は補充を判定開始に当たって現地運転開始後又は定期メンテナンス後の１０００時間は除外時間としてあえて平均エンジン出力を算出せず、１０００時間経過後から平均エンジン出力を算出する。この除外時間１０００時間は、一日当たりの平均運転時間を８時間と仮定すると運転日数で１２５日、月数で４月に相当し、夏期及び春若しくは秋の中間期、或いは冬期及び春若しくは秋の中間期に跨って、エンジン駆動式ヒートポンプが繁忙期と閑散期の両期間を経過するのに必要と算定される時間である。
つまり、現地運転開始後又は定期メンテナンス後でエンジンの使用状況を判断するのに必要な期間（＝１０００時間）が経過するまで、エンジンの使用状況の算出を停止するため、使用状況算出精度が向上するとともに、コントローラ５０の演算負荷を軽減できる。

また、エンジンオイル消費率算出手段５５について、詳細に説明する。
オイルレベルスイッチ７３を備える仕様では、コントローラ５０は、エンジンオイル消費率算出手段５５として、現地運転開始後又は定期メンテナンス後からのエンジンオイル消費率を算出する機能を活用できる。エンジンオイル消費率は、単位時間及び単位エンジン出力あたりのエンジンオイルの消費量である。コントローラ５０は、オイルレベルスイッチ７３によって、サブオイルタンク３０の液面が所定値以下となるまでの所要時間を検出し、初期規定量から残量を減算したオイル消費量を前記所要時間とこのときの平均エンジン出力とで除算してエンジンオイル消費率を算出する。

また、図４を用いて、残寿命算出手段５６について、詳細に説明する。
コントローラ５０は、残寿命算出手段５６として、残寿命マップ８０によりエンジンオイルの残寿命を算出する機能を有する。残寿命マップ８０は、予め記憶部６３に記憶されているマップである。ここで、エンジンオイルの劣化の度合いは、一般的にはエンジンオイルの全塩基価の変化により判定される。そこで、残寿命マップ８０は、全塩基価がエンジンオイルの交換が必要とされる規定値になるまでの予測時間を、平均比エンジン出力Ｐｅと平均比エンジンオイル消費率Ｒｏとに基づいて領域分けしたものである。

図４に示すように、領域Ａは１５０００〜２００００時間、領域Ｂは１００００〜１５０００時間、領域Ｃは５０００〜１００００時間を全塩基価が規定値になるまでの予測時間として示している。本実施例では、全塩基価が規定値になるまでの予測時間が５０００〜１００００時間（領域Ｃ）であれば、エンジンオイルの交換と判定する。
なお、平均比エンジン出力Ｐｅとは、平均エンジン出力が出願人の市場調査による実績平均エンジン出力で無次元化された値である。また、平均比エンジンオイル消費率Ｒｏとは、エンジンオイル消費率が出願人の市場調査による実績平均エンジン出力で無次元化された値である。

ここで、全塩基価の劣化速度は、エンジン平均出力に比例し、エンジンオイル量に反比例することが分かっている。以上の関係は、式で表すと以下のように表される。
全塩基価劣化速度∝平均エンジン出力／エンジンオイル量

ここで、上述したエンジンオイル量は、充填エンジンオイル量から消費オイル量を差し引いた値である。消費オイル量は、エンジンオイル消費率と累積運転時間と平均エンジン出力の積算である。以上の関係は、式で表すと以下のように表される。
エンジンオイル量＝充填オイル量―（エンジンオイル消費率×累積運転時間×平均エンジン出力）
なお、エンジンオイル消費率は前記の如く、オイルレベルスイッチ７３の接点信号で算出する。つまり、所定量消費までの所要時間で算出したエンジンオイル消費率で以後の消費オイル量を推定するのである。

そして、平均比エンジン出力Ｐｅ≧１．０かつ平均比エンジンオイル消費率Ｒｏ≧１．０において、平均比エンジンオイル消費率Ｒｏが多いほど、領域Ｃとして設定されている。そのため、エンジンオイル消費率が多いほど、同じ平均エンジン出力であっても、エンジンオイルの残寿命は短く算出される。つまり、エンジンオイル消費率が多いほど、エンジンオイルの交換と判定する。

また、逆にエンジンオイル消費率が少なければ、定期メンテナンス時の新しいエンジンオイルの充填が過少であって、経年劣化したエンジンオイルが多量に残り、全塩基価の劣化が早まる可能性がある。そこで、平均比エンジン出力Ｐｅ≧１．０かつ平均比エンジンオイル消費率Ｒｏ≦１．０において、平均比エンジンオイル消費率Ｒｏが少ないほど、領域Ｃとして設定されている。そのため、エンジンオイル消費率が少ないほど、同じ平均エンジン出力であっても、エンジンオイルの残寿命は短く算出される。つまり、エンジンオイル消費率が少ないほど、エンジンオイルの交換と判定する。

さらに、図５を用いて、判定手段５３の判定フローについて、詳細に説明する。
図５に示すように、まず、コントローラ５０は、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から現在までの平均比エンジン出力Ｐｅ及び平均比エンジンオイル消費率Ｒｏを算出する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。次に、コントローラ５０は、算出した平均比エンジン出力Ｐｅ及び平均比エンジンオイル消費率Ｒｏが残寿命マップ８０の領域Ｃに位置するか否かを判定する（Ｓ１３０）。コントローラ５０は、領域Ｃに位置するのであればエンジンオイルを交換する必要があると判定し（Ｓ１４０）、領域Ａ又はＢに位置すればエンジンオイルを補充で足りると判定する（Ｓ１５０）。

このようにして、定期メンテナンスにおいてエンジンシステム２のエンジンの使用状況に応じて、エンジンオイルの交換が必要か、或いは補充で足りるか、について作業者の判断に委ねることなく判定できる。また、次回の定期メンテナンスまでのエンジンオイル残寿命を確保できる。
なお、オイルレベルスイッチ７３を省略する構成の場合、平均比エンジン出力Ｐｅ≧１．０は領域Ｃ、Ｐｅ＜１．０は領域Ｂとする簡易残寿命マップを使用する。

さらに、遠隔通信手段５７について、詳細に説明する。
コントローラ５０は、遠隔通信手段５７として、エンジンオイルの交換又は補充についてモデム６４を介して電話回線によって遠隔通信する機能を有する。ここで、遠隔通信手段５７は、モデム６４を介することに限定されず、ターミナルアダプターを介しても良い。
ここで、エンジン駆動式ヒートポンプの定期メンテナンスは、設置された地域を管轄するサービスセンターによって集中管理されている。そのため、サービスセンターにてエンジンオイルの交換又は補充の必要性を認識できるため、作業者は、現地に持参する交換又は補充するエンジンオイル量、又は廃却エンジンオイル収納缶の要否を事前に把握できる。

本発明に係るエンジンシステムを示す構成図。 同じくエンジンシステム装置の構成を示すブロック図。 同じく記録手段及び表示手段のタイミングを示すタイムチャート図。 同じくエンジンオイル残寿命マップを示すグラフ図。 同じく判定手段を示すフロー図。

符号の説明

１ エンジンシステム監視装置
２ エンジンシステム
５０ コントローラ
５１ 表示手段
５２ 記録手段
５３ 判定手段
５４ 使用状況算出手段
５５ エンジンオイル消費率算出手段
５６ 残寿命算出手段
５７ 遠隔通信手段
６１ 表示部
６２ 記録部
６３ 記憶部
７１ エンジン回転数センサー
７２ 高圧センサー
７３ オイルレベルスイッチ
８０ 残寿命マップ
１００ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ
Ｐｅ 平均比エンジン出力
Ｒｏ 平均比エンジンオイル消費率

Claims (6)

1. 定期メンテナンス時にエンジンオイルの交換又は補充を択一的に表示する表示手段を有するエンジンシステム監視装置において、
   現地運転開始後又は定期メンテナンス後の除外時間経過後からのエンジンの使用状況を算出する使用状況算出手段と、
   エンジンの使用状況に基づいてエンジンオイルの交換又は補充を判定する判定手段と、
   現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第一所定時間経過したときに、前記判定手段によるエンジンオイルの交換又は補充を択一的に確定し記録する記録手段と、を備え、
   前記表示手段は、現地運転開始後又は定期メンテナンス後から第二所定時間経過したときに、前記判定手段によって第一所定時間経過時に確定したエンジンオイルの交換又は補充を表示することを特徴とするエンジンシステム監視装置。
2. 請求項１記載のエンジンシステム監視装置において、
   エンジンオイル残寿命を算出する残寿命算出手段を備え、
   前記判定手段は、判定時のエンジンオイル残寿命が所定時間確保できるか否かに基づいてエンジンオイルの交換又は補充を判定することを特徴とするエンジンシステム監視装置。
3. 請求項２記載のエンジンシステム監視装置において、
   前記エンジンシステムは、圧縮機をエンジンで駆動するエンジン駆動式ヒートポンプであって、
   前記使用状況算出手段は、所定周期でエンジン回転数と冷媒吐出圧力に基づくエンジン出力を算出し、該エンジン出力の累積値を現地運転開始後又は定期メンテナンス後の累積運転時間で除算した平均エンジン出力をエンジンの使用状況として算出し、
   前記残寿命算出手段は、平均エンジン出力に基づいてエンジンオイル残寿命を算出することを特徴とするエンジンシステム監視装置。
4. 請求項３記載のエンジンシステム監視装置において、
   単位出力及び時間当たりのオイル消費量であるエンジンオイル消費率を算出するエンジンオイル消費率算出手段を備え、
   前記残寿命算出手段は、平均エンジン出力が所定値以上の場合は、エンジンオイル消費率が多いほどエンジンオイル残寿命を少なく算出することを特徴とするエンジンシステム監視装置。
5. 請求項４記載のエンジンシステム監視装置において、
   前記残寿命算出手段は、平均エンジン出力が所定値以上かつエンジンオイル消費率が所定率以下の場合は、エンジンオイル消費率が少ないほどエンジンオイル残寿命を少なく算出することを特徴とするエンジンシステム監視装置。
6. 請求項３記載のエンジンシステム監視装置において、
   前記判定手段によるエンジンオイルの交換又は補充を送信する遠隔通信手段を備えることを特徴とするエンジンシステム監視装置。

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