JP2012237493A - 制御機器 - Google Patents

Abstract

【課題】記憶手段の記憶容量を出来る限り抑えると共に、きめ細かな故障診断を行うことを可能とした制御機器を提供すること。
【解決手段】本発明の制御機器は、アクチュエータと、アクチュエータ自体の状態またはアクチュエータによって制御される対象物の状態を検出する運転情報検出手段と、運転情報検出手段により検出された運転情報に基づいて、運転の異常に関する情報を検出する異常情報検出手段と、運転情報検出手段により検出された運転情報を所定の周期で記憶していくと共に、その記憶される運転情報が所定量を超えないように最も古い運転情報から消去していく第一の記憶手段と、異常情報検出手段により異常情報が検出された場合に、その検出された異常情報と、第一の記憶手段に記憶されている運転情報のうちで少なくとも検出された異常情報に関連する関連運転情報とを記憶する第二の記憶手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータと、該アクチュエータ自体の状態またはアクチュエータによって制御される対象物の状態を検出する運転情報検出手段とを備えた、例えば給湯機のような制御機器に関する。

アクチュエータと、該アクチュエータ自体の状態またはアクチュエータによって制御される対象物の状態を検出する運転情報検出手段とを備えた、例えば給湯機のような制御機器において、故障を修理するときに、故障箇所や故障原因を容易に特定可能とする技術が望まれている。

特許文献１には、缶体温度を検出する缶体温度センサを備えた給湯装置において、缶体温度センサで検出される缶体温度を記録する記憶手段を設け、給湯装置の初期運転時に、バーナの点火に伴う缶体温度の上昇過程のデータを上記記憶手段に記録しておき、以後、給湯装置の使用時においても同様のデータを取り、これを初期運転時のデータと比較し、缶体の能力が低下してきたと判断される場合には、そのデータを記憶手段に記憶し、故障診断支援装置で利用可能とする技術が開示されている。

特開２００１−３０４５４８号公報

しかしながら、上記公報に開示された給湯装置では、バーナ点火時からの缶体温度の経時的な変化の過程を記録するようにしているため、給湯装置の稼働状況によっては、莫大な記憶容量が必要になるという問題がある。

また、記憶容量を抑えるために、記憶する運転情報や記憶するタイミングを減らすと、故障診断支援装置において読み出し可能なデータの種類が少なく、きめ細かな故障診断を行うことができなくなるという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、記憶手段の記憶容量を出来る限り抑えると共に、きめ細かな故障診断を行うことを可能とした制御機器を提供することを目的とする。

本発明に係る制御機器は、アクチュエータと、アクチュエータ自体の状態またはアクチュエータによって制御される対象物の状態を検出する運転情報検出手段と、運転情報検出手段により検出された運転情報に基づいて、運転の異常に関する情報を検出する異常情報検出手段と、運転情報検出手段により検出された運転情報を所定の周期で記憶していくと共に、その記憶される運転情報が所定量を超えないように最も古い運転情報から消去していく第一の記憶手段と、異常情報検出手段により異常情報が検出された場合に、その検出された異常情報と、第一の記憶手段に記憶されている運転情報のうちで少なくとも検出された異常情報に関連する関連運転情報とを記憶する第二の記憶手段とを備えたものである。

本発明によれば、記憶手段の記憶容量を出来る限り抑えると共に、きめ細かな故障診断を行うことが可能となる。

本発明の制御機器の実施の形態１としての貯湯式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の制御動作のフローチャートである。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機において、各種情報を第一の記憶手段および第二の記憶手段に記憶する際の記憶動作を示した図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の制御機器の実施の形態１としての貯湯式給湯機を示す構成図である。図１に示す貯湯式給湯機は、加熱手段としてのヒートポンプユニット２と、貯湯タンク１を有する貯湯タンクユニット２６とを備えている。ヒートポンプユニット２内には、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で順次接続したヒートポンプ回路が設けられている。加熱循環回路３は、貯湯タンク１の下部とヒートポンプユニット２の水冷媒熱交換器の入水口とを接続するとともに、水冷媒熱交換器の出湯口と貯湯タンク１の上部とを接続している。加熱循環回路３の途中にはＨＰ循環ポンプ４が設けられている。

貯湯運転（沸き上げ運転）時には、ＨＰ循環ポンプ４およびヒートポンプユニット２の圧縮機が駆動され、貯湯タンク１の下部から取り出した水をヒートポンプユニット２内の水冷媒熱交換器に導き、水冷媒熱交換器内で高温の湯に沸き上げて、貯湯タンク１の上部に戻す。沸き上げ運転は、一般に、深夜電力時間帯を中心に翌日のお湯の使用分を貯湯タンク１に貯えるように実施する。

貯湯タンク１の外周には、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１の容積の０Ｌ、５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌの位置に第１〜第４の温度センサ５ａ〜５ｄが設けられている。また、加熱循環回路３の貯湯タンク１下部と接続する側に第５の温度センサ５ｅが設けられている。これら第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅは、貯湯タンク１内の残湯熱量を検出する残湯熱量検出手段として機能する。貯湯タンク温度センサ６は、貯湯タンク１の上部に設けられ、ヒートポンプユニット２によって加熱されて貯湯タンク１の上部に戻される湯の温度を検出する。

一般給湯側電動混合弁７は、貯湯タンク１の上部に接続された給湯管８からの高温湯と、水道管等の水源に接続された給水管９からの水とを混合することにより、設定温度の湯を生成する。その湯は、混合給湯管１０を経由して蛇口等の給湯先（図示せず）に供給される。

給水管９には、給水温度センサ２３が設けられ、給水管９を流れる水の温度を検出する。混合給湯管１０には、給湯用流量センサ１９と給湯用温度センサ２０が設けられ、混合給湯管１０を流れる湯の流量と温度を検出する。

風呂給湯側電動混合弁１１は、給湯管８からの高温湯と、給水管９からの水とを混合することにより、設定温度の湯を生成する。その湯は、混合風呂管１８、風呂側循環回路１２を経由して、浴槽（図示せず）に供給される。浴槽湯張り時の給湯の開始および停止は、混合風呂管１８に設けられた電磁弁１３により制御される。

混合風呂管１８には、風呂用流量センサ２１と風呂用温度センサ２２が設けられ、混合風呂管１８を流れる湯の流量と温度を検出する。

風呂側循環回路１２は、風呂循環ポンプ１４により浴槽から浴水を引き込み、熱交換器１５を経由して浴槽に戻る経路である。また、タンク側循環回路１６は、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１内の湯をタンク循環ポンプ１７で引き込み、熱交換器１５を経由して貯湯タンク１の下部に繋がる経路である。追い焚き時には、風呂循環ポンプ１４およびタンク循環ポンプ１７が駆動され、風呂循環ポンプ１４により風呂側循環回路１２に浴槽から引き込まれた浴水は、タンク循環ポンプ１７によりタンク側循環回路１６に貯湯タンク１の上部から引き込まれた高温湯と、熱交換器１５を介して熱交換されて浴槽に戻る。浴水が設定温度となったところで風呂循環ポンプ１４およびタンク循環ポンプ１７の動作を停止し、追い焚きを終了する。

貯湯タンクユニット２６には、制御部２４が更に設けられている。また、浴室や台所等には、ユーザーインターフェース装置としてのリモコン２５が設置されている。制御部２４は、ヒートポンプユニット２、ＨＰ循環ポンプ４、第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅ、貯湯タンク温度センサ６、一般給湯側電動混合弁７、風呂給湯側電動混合弁１１、電磁弁１３、風呂循環ポンプ１４、タンク循環ポンプ１７、給湯用流量センサ１９、給湯用温度センサ２０、風呂用流量センサ２１、風呂用温度センサ２２、給水温度センサ２３、およびリモコン２５とそれぞれ電気的に接続されており、貯湯式給湯機全体の動作を制御する。

リモコン２５には、操作部および表示部が設けられている。使用者は、リモコン２５の操作部を操作することにより、給湯温度の設定、貯湯運転、浴槽湯張り、浴槽追い焚き等の動作指示や予約などを行うことができる。リモコン２５の表示部には、給湯設定温度などの情報を表示可能である。

制御部２４は、運転情報検出手段２４ａと、異常情報検出手段２４ｂと、第一の記憶手段２４ｃと、第二の記憶手段２４ｄとを有している。

運転情報検出手段２４ａは、貯湯式給湯機の各所に配置された各種のアクチュエータ（例えば、ＨＰ循環ポンプ４、一般給湯側電動混合弁７、風呂給湯側電動混合弁１１、電磁弁１３、風呂循環ポンプ１４、タンク循環ポンプ１７、ヒートポンプユニット２の圧縮機など）の動作信号や、各種のセンサ（例えば、第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅ、貯湯タンク温度センサ６、給湯用流量センサ１９、給湯用温度センサ２０、風呂用流量センサ２１、風呂用温度センサ２２、給水温度センサ２３など）からの検出信号に基づいて、貯湯式給湯機の運転情報（例えば、アクチュエータ動作状態、温度、流量など）を検出する。

異常情報検出２４ｂは、運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報に基づいて、貯湯式給湯機の運転の異常に関する情報（例えば、アクチュエータ動作状態の異常、温度の異常、流量の異常など）を検出する。

第一の記憶手段２４ｃは、データの書き込みおよび読み出しが可能であり、電源を供給しないと記憶している情報を保持できない例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリに情報を記憶する。第一の記憶手段２４ｃは、運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報を所定周期毎（本実施形態では１０秒毎とする）で記憶していくと共に、記憶される運転情報が所定量を超えないように最も古い運転情報から順に消去していく。

第二の記憶手段２４ｄは、データの書き込みおよび読み出しが可能であり、電源を供給しなくても記憶している情報を保持できる例えばフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに情報を記憶する。第二の記憶手段２４ｄは、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合に、その異常情報と、第一の記憶手段２４ｃに記憶されている運転情報のうちで上記異常情報が検出された時点から所定時間（本実施形態では５分とする）遡った時点までの間の運転情報（以下、「関連運転情報」と称する）とを記憶する。

ここで、第一の記憶手段２４ｃは、運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報を所定周期毎に記憶していくため、常時データの書き込みが行われる。本実施形態では、このような第一の記憶手段２４ｃの記憶媒体として、一般に書き込み動作が速く、消費電力が低く、書き込み回数がほぼ無限回である揮発性メモリを用いたことにより、消費電力を低減するとともに、記憶媒体の耐用年数を長くすることができる。

一方、第二の記憶手段２４ｄは、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合にのみ、その異常情報とその関連運転情報とを記憶するものであるので、データの書き込みの頻度は少ない。本実施形態では、このような第二の記憶手段２４ｄの記憶媒体として、電源供給が断たれても記憶している情報を保持できる不揮発性メモリを用いたことにより、故障修理のための故障診断の際に第二の記憶手段２４ｄに記憶した異常情報および関連する運転情報を読み出すまでの間、第二の記憶手段２４ｄの記憶情報を確実に保持することができる。不揮発性メモリは揮発性メモリと比較して一般に書き込み動作が遅く、消費電力が高く、書き込み回数に制限があるが、上述したように第二の記憶手段２４ｄのデータ書き込み頻度は少ないので、これらの点は問題とはならない。

なお、揮発性メモリでも、電池を使用することによってデータをメモリ上に保存しておくバッテリーバックアップと呼ばれる技術を採用し、主電源が断たれても機器に内蔵される電池により長期の情報維持を可能としたものもある。本発明では、第二の記憶手段２４ｄの記憶媒体として、揮発性メモリ、特に上記のようなタイプの揮発性メモリを用いてもよい。また、不揮発性メモリでも、書き込み動作が速く消費電力も低く、書き込み回数が非常に大きいものもある。本発明では、第一の記憶手段２４ｃの記憶媒体として、不揮発性メモリ、特に上記のようなタイプの不揮発性メモリを用いてもよい。

次に、実施の形態１の動作を図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の制御動作のフローチャートである。制御部２４は、所定周期毎（１０秒毎）の運転情報の記憶タイミングが到来したかどうかを判断し（ステップＳ３０）、所定周期が到来する毎に、運転情報検出手段２４ａにより検出された貯湯式給湯機の運転情報を第一の記憶手段２４ｃに記憶していく（ステップＳ３１）。また、制御部２４は、第一の記憶手段２４ｃに記憶される運転情報が所定量を超えるかどうかを判断し（ステップＳ３２）、所定量を超える場合には、第一の記憶手段２４ｃに記憶された最も古い運転情報から順に消去していく（ステップＳ３３）。

更に、制御部２４は、異常情報検出手段２４ｂにより貯湯式給湯機の異常情報が検出されたかどうかを判断し（ステップＳ３４）、異常情報が検出されていない場合には、ステップＳ３０〜Ｓ３３を繰り返す。一方、ステップＳ３４で異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合には、その異常情報を第二の記憶手段２４ｄに記憶し（ステップＳ３５）、更に、第一の記憶手段２４ｃに記憶されている運転情報のうち、異常情報が検出された時点から所定時間（５分）遡った時点までの間の運転情報を第二の記憶手段２４ｄに記憶（コピー）する（ステップＳ３６）。

次に、各種情報を第一の記憶手段２４ｃおよび第二の記憶手段２４ｄに記憶する際の記憶動作の詳細を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機において、各種情報を第一の記憶手段２４ｃおよび第二の記憶手段２４ｄに記憶する際の記憶動作を示した図である。

図３の［１］に示すように、所定周期（１０秒間隔）で運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報は、第一の記憶手段２４ｃの所定の記憶領域内に逐次順送りに記憶されていくと共に、第一の記憶手段２４ｃに記憶される運転情報が所定の記憶領域内に収まるように、先入れ先出しで、第一の記憶手段２４ｃに記憶された最も古い運転情報から消去していく。

異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合には、図３の［２］に示すように、その異常情報を第二の記憶手段２４ｄに記憶するとともに、第一の記憶手段２４ｃに記憶されている運転情報のうち、異常情報が検出された時点から所定時間（５分）遡った時点までの間の運転情報を関連運転情報として第二の記憶手段２４ｄに記憶（コピー）する。

第一の記憶手段２４ｃが記憶する最も古い運転情報までの時間は、第二の記憶手段２４ｄが異常情報の検出時点から遡って運転情報を記憶する所定時間以上とされることは言うまでもない。

なお、記憶容量を確保するために、第一の記憶手段２４ｃに記憶する運転情報は、故障診断に必要な最小限の運転情報に抑えるようにしてもよい。また、第二の記憶手段２４ｄに記憶する関連運転情報は、異常情報の内容に応じて、故障診断に必要な最小限の運転情報としたり、運転情報の時間間隔を厳選するようにしてもよい。

また、異常情報検出手段２４ｂが複数の異常情報を検出した場合には、予め設定しておいた優先順位の高い異常情報と、この異常情報に関連する運転情報とを優先的に第二の記憶手段２４ｄに記憶するようにしてもよい。

故障の修理を行う場合には、修理従事者は、第二の記憶手段２４ｄに記憶された情報を読み出して参照することができる。すなわち、修理従事者は、異常情報検出手段２４ｂにより検出された異常情報とともに、その関連運転情報として、異常情報が検出されるに至るまでの経時的な運転情報の変化を参照することができる。このため、異常情報が検出されるまでの経時的な運転情報の変化を解析するなどにより、きめ細かな故障診断を行うことが可能となる。

また、第一の記憶手段２４ｃには、運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報を所定周期で順次記憶していくと共に、記憶される運転情報が所定量を超えないように最も古い運転情報から消去していき、第二の記憶手段２４ｄには、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出されたタイミングでのみ、この異常情報とその関連運転情報とを記憶するようにしているため、記憶容量を出来る限り抑えることが可能となる。

また、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合に、その異常情報が検出された時点以降に運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報を第二の記憶手段２４ｄに更に記憶してもよい。例えば、異常情報が検出された時点から所定時間（例えば５分間）が経過するまでの間に運転情報検出手段２４ａにより検出された運転情報を所定周期で第二の記憶手段２４ｄに更に記憶してもよい。この場合には、異常情報が検出された時点以降の経時的な運転情報の変化をも解析対象とすることができるので、よりきめ細かな故障診断を行うことが可能となる。

また、リモコン２５の操作部に所定の操作が行われた場合に、第二の記憶手段２４ｄに記憶された情報をリモコン２５の表示部に表示するようにしてもよい。これにより、修理従事者が第二の記憶手段２４ｄに記憶された情報を容易に参照することができるので、より簡単に故障診断を行うことができる。

また、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合に、その異常情報が検出されたデバイス（各種アクチュエータまたはセンサの何れか）に関連する運転情報のみを限定して関連運転情報として第二の記憶手段２４ｄに記憶するようにしてもよい。これにより、記憶容量を減らすと共に、より簡単かつ正確に故障診断を行うことができる。

また、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合に、その異常情報が検出された機能（貯湯機能、蛇口等への給湯機能、浴槽湯張り機能、浴槽追い焚き機能の何れか）に関連する運転情報のみを限定して関連運転情報として第二の記憶手段２４ｄに記憶するようにしてもよい。これにより、記憶容量を減らすと共に、より簡単かつ正確に故障診断を行うことができる。

また、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合に、その異常情報が検出されたユニット（ヒートポンプユニット２、貯湯タンクユニット２６、リモコン２５の何れか）に関連する運転情報のみを限定して関連運転情報として第二の記憶手段２４ｄに記憶するようにしてもよい。これにより、記憶容量を減らすと共に、より簡単かつ正確に故障診断を行うことができる。

また、異常情報検出手段２４ｂにより異常情報が検出された場合に、その検出時点までの所定期間内にリモコン２５になされた動作指示に関連する運転情報、あるいはその検出時点までの所定期間内に変化のあった運転情報のみを限定して関連運転情報として第二の記憶手段２４ｄに記憶するようにしてもよい。これにより、記憶容量を減らすと共に、より簡単かつ正確に故障診断を行うことができる。

以上説明した実施の形態では、本発明の制御機器を給湯機、特に貯湯式給湯機に適用した場合について説明したが、本発明は、他の種類の制御機器（例えば空気調和機）などにも同様に適用可能である。

１ 貯湯タンク
２ ヒートポンプユニット
３ 加熱循環回路
４ ＨＰ循環ポンプ
５ａ 第１の温度センサ
５ｂ 第２の温度センサ
５ｃ 第３の温度センサ
５ｄ 第４の温度センサ
５ｅ 第５の温度センサ
６ 貯湯タンク温度センサ
７ 一般給湯側電動混合弁
８ 給湯管
９ 給水管
１０ 混合給湯管
１１ 風呂給湯側電動混合弁
１２ 風呂側循環回路
１３ 電磁弁
１４ 風呂循環ポンプ
１５ 熱交換器
１６ タンク側循環回路
１７ タンク循環ポンプ
１８ 混合風呂管
１９ 給湯用流量センサ
２０ 給湯用温度センサ
２１ 風呂用流量センサ
２２ 風呂用温度センサ
２３ 給水温度センサ
２４ 制御部
２５ リモコン
２６ 貯湯タンクユニット

Claims (9)

1. アクチュエータと、
   前記アクチュエータ自体の状態または前記アクチュエータによって制御される対象物の状態を検出する運転情報検出手段と、
   前記運転情報検出手段により検出された運転情報に基づいて、運転の異常に関する情報を検出する異常情報検出手段と、
   前記運転情報検出手段により検出された運転情報を所定の周期で記憶していくと共に、その記憶される運転情報が所定量を超えないように最も古い運転情報から消去していく第一の記憶手段と、
   前記異常情報検出手段により異常情報が検出された場合に、その検出された異常情報と、前記第一の記憶手段に記憶されている運転情報のうちで少なくとも前記検出された異常情報に関連する関連運転情報とを記憶する第二の記憶手段と、
   を備える制御機器。
2. 前記関連運転情報は、前記異常情報検出手段により異常情報が検出された時点から所定時間遡った時点までの間の運転情報である請求項１記載の制御機器。
3. 前記第二の記憶手段は、前記異常情報検出手段により異常情報が検出された時点以降の所定時間内に前記運転情報検出手段により検出された運転情報を更に記憶する請求項１または２記載の制御機器。
4. 前記第一の記憶手段は、揮発性メモリに情報を記憶し、
   前記第二の記憶手段は、不揮発性メモリに情報を記憶する請求項１乃至３の何れか１項記載の制御機器。
5. 前記第二の記憶手段に記憶された情報を表示可能な表示手段を備える請求項１乃至４の何れか１項記載の制御機器。
6. 前記関連運転情報は、前記異常情報検出手段により異常情報が検出されたデバイスに関連する運転情報を含む請求項１乃至５の何れか１項記載の制御機器。
7. 前記制御機器は、複数の機能を有し、
   前記関連運転情報は、前記異常情報検出手段により異常情報が検出された機能に関連する運転情報を含む請求項１乃至５の何れか１項記載の制御機器。
8. 前記制御機器は、複数のユニットから構成され、
   前記関連運転情報は、前記異常情報検出手段により異常情報が検出されたユニットに関連する運転情報を含む請求項１乃至５の何れか１項記載の制御機器。
9. 前記関連運転情報は、前記異常情報検出手段により異常情報が検出された時点までの所定期間内になされた動作指示に関連する運転情報または前記所定期間内に変化があった運転情報を含む請求項１乃至５の何れか１項記載の制御機器。

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