JP2016130618A - 空調機、車両、空調機の故障検出方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空調機1は、エンジン10と、エンジン10が回転して生じる動力に基づいて動作する圧縮機11と、エンジン10から圧縮機11への動力の伝達系統を接続、切断可能な電磁クラッチ12と、を備える空調機であって、電磁クラッチ12を制御して、エンジン10の回転中に予め定められた規定時間だけ伝達系統の接続を行い、当該規定時間内におけるエンジン10の回転数の変動に基づいて圧縮機11A、11Bにおける故障の有無を判定する故障判定部130を備えている。
【選択図】図1
Description
また、上記エンジン駆動式空調機において、1台のエンジンに対し、複数台の圧縮機が接続される空調機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
以下、第1の実施形態に係る空調機について、図1〜図6を参照ながら説明する。
図1は、第1の実施形態に係る空調機の機能構成を示す図である。
図1に示すように、空調機1は、エンジン10と、2つの圧縮機11(第1圧縮機11A、第2圧縮機11B)と、2つの電磁クラッチ12(第1電磁クラッチ12A、第2電磁クラッチ12B)と、運転制御部13と、を備えている。
また、空調機1は、圧縮機11の吐出側(図1に示す高圧側)の配管上に配置された高圧圧力センサP1、吐出温度センサT1及びコンデンサCと、圧縮機11の吸引側(図1に示す低圧側)の配管上に配置された低圧圧力センサP2及びエバポレータEと、を備えている。
更に、空調機1は、コンデンサCの上流側に配された逆止弁V1と、コンデンサCとエバポレータEとの間に配された膨張弁V2と、高圧側の配管と低圧側の配管とを中継する配管上に設けられた均圧用開閉弁V3と、を有している。
なお、2つの圧縮機11は、電磁クラッチ12を有する動力の伝達系統を介して伝達されるエンジン10の動力に基づいて動作する。
運転制御部13は、故障判定部130としての機能を有する。故障判定部130は、空調機1の空調運転における異常を検知するとともに、異常動作の要因(故障箇所)を特定するための処理を行う。
均圧用開閉弁V3は、高圧側(圧縮機11の吐出側)と低圧側(圧縮機11の吸引側)とを接続する配管上に設けられ、開放されることで、高圧側の配管と低圧側の配管との圧力差を均等化(均圧化)する。
図2は、第1の実施形態に係るエンジン及び圧縮機の構造を模式的に示す図である。
次に、図2を参照しながら、エンジン10、圧縮機11等の構造について説明する。
図2に示すように、第1圧縮機11A及び第2圧縮機11Bは、エンジン10に併設される。エンジン10は、燃料の燃焼により回転体10aを回転させることで、動力の伝達系統であるベルトB1、B2を通じて各圧縮機11に回転力が伝わり回転駆動する。
ここで、ベルトB1は、回転体10aと第1電磁クラッチ12Aとを繋いでいる。したがって、第1電磁クラッチ12Aが接続されている場合には、回転体10aの回転力がベルトB1及び第1電磁クラッチ12Aを通じて第1圧縮機11Aに伝わる。同様に、ベルトB2は、回転体10aと第2電磁クラッチ12Bとを繋いでいる。したがって、第2電磁クラッチ12Bが接続されている場合には、回転体10aの回転力がベルトB2及び第2電磁クラッチ12Bを通じて第2圧縮機11Bに伝わる。
このように、空調機1は、一つのエンジン10の回転により、複数の圧縮機11を動作させることができ、また、電磁クラッチ12を制御することで、複数の圧縮機11のうち所望の圧縮機を選択して空調運転を行うことができる。
図3、図4は、それぞれ、第1の実施形態に係る故障判定部の処理フローを示す第1、第2の図である。
次に、故障判定部130の処理フローについて、図3、図4を参照しながら順を追って説明する。故障判定部130の処理フローは、空調機1の運転中において異常を検知した場合(ステップS01)に実行されるものである。
次に、故障判定部130は、均圧用開閉弁V3を開制御して均圧処理を行う(ステップS03)。これにより、高圧側又は低圧側(図1参照)における圧力が均等化される。
第1圧縮機11Aに対する故障判定処理を完了すると、故障判定部130は、均圧用開閉弁V3を開制御して、再度、均圧処理を行う(ステップS07)。
続いて、故障判定部130は、第2圧縮機11Bに対する故障判定処理を行う(ステップS08)。故障判定部130は、この故障判定処理を経て、第2圧縮機11Bについて「故障」か「正常」かの判定を行う。
一方、第1圧縮機11A、第2圧縮機11Bの何れか一方、又は、両方が「正常」であった場合には(ステップS09:NO)、当該「正常」の圧縮機11を選択して動作させ、空調運転を再開する(ステップS10)。
次に、図4、図5及び図6を参照しながら、ステップS06(図3)の故障判定処理について詳細に説明する。
まず、ステップS06の時点では、第1電磁クラッチ12A及び第2電磁クラッチ12Bの何れもが切断状態とされ、エンジン10は無負荷で回転している。ここで、故障判定部130は、まず、第1電磁クラッチ12Aを短時間だけ接続し、すぐに切断状態に戻す短時間接続を行う(ステップS11)。そして、故障判定部130は、回転数検出センサR1からのパルス信号を通じて、当該短時間接続において、検出されたエンジン10の回転数(rpm)が所定の判定閾値THを下回ったか否かを判定する(ステップS12)。
図5に示すグラフは、第1電磁クラッチ12Aの接続前後における、正常時のエンジン回転数(rpm)の経時的な変動特性を示している。
次に、空調運転を開始すべく、運転制御部13が、ある時刻t1(>0)で第1電磁クラッチ12Aに対する制御信号Dが“OFF”から“ON”に切り替えたとする。そうすると、当該制御信号Dに応じて第1電磁クラッチ12Aが接続され、無負荷で回転していたエンジン10に対し、第1圧縮機11Aが負荷として加わる。そのため、時刻t1以降、エンジン10の回転数が低下する。第1圧縮機11Aが正常に動作する場合、エンジン10の回転数は、図5に示すように、時刻t1から所定時間をかけて単調に減少し、その後、無負荷時よりもやや低い回転数(例えば、1500rpm前後)で安定する。
図6に示すように、運転制御部13(故障判定部130)は、時刻0において、第1電磁クラッチ12A(及び第2電磁クラッチ12B)に対する制御信号Dは、“OFF”とされている。なお、この時点で、ステップS04及びステップS05(図3)を経たエンジン10は、無負荷で動作中(回転中)にある。
第1圧縮機11Aが正常であった場合、図6の実線のグラフに示すように、“ON”なる制御信号Dが出力される規定時間Δt内においては、図5に示す変動特性と同様の減少傾向を示す。一方、第1圧縮機11Aが故障して回転ロック状態(回転不能状態)となっていた場合、第1圧縮機11Aにおける負荷が過剰となるため、図6の一点鎖線のグラフに示すように、第1電磁クラッチ12Aを繋いだ瞬間(時刻t1+Δt)から規定時間Δt内においてエンジン回転数が大幅に減少する。
そうすると、例えば、時刻t1+Δtにおけるエンジン回転数は、第1圧縮機11Aが回転ロック状態となっているか否かに応じて有意な差が生じる。そこで、故障判定部130は、ステップS12にて、時刻t1+Δtにおけるエンジン回転数が、所定の判定閾値TH(例えば、TH=1500rpm)以下となっているか否かを判定する。
一方、第1電磁クラッチ12Aに対する短時間接続の結果、エンジン回転数が判定閾値THを上回っていた場合には(ステップS12:NO)、故障判定部130は、第1圧縮機11Aが少なくとも回転ロック状態には陥っていない(この時点においては「正常」)と判断する。そして、故障判定部130は、再度、第1電磁クラッチ12Aに対し“ON”なる制御信号Dを出力し、第1圧縮機11Aの動作を開始する(ステップS14)。
一方、吐出側及び吸引側における圧力の変動に異常がない場合(ステップS15:NO)、故障判定部130は、第1圧縮機11Aについて「正常」と判定する(ステップS16)。
ステップS16において「正常」と判定した後、又は、ステップS13において「故障」と判定した後、故障判定部130は、第1電磁クラッチ12Aを切断し、第1圧縮機11Aの運転を停止する(ステップS17)。
以上のように、故障判定部130は、ステップS11〜ステップS17の処理を経て、第1圧縮機11Aについての故障判定処理(ステップS06(図3))を完了する。
故障判定部130は、第2圧縮機11Bについての故障判定処理(ステップS08(図3))においても、上述のステップS11〜ステップS17と同様の処理を行う。
また、故障判定部130は、ステップS12にて、第1圧縮機11Aが回転ロック状態にある(故障)と判定した場合には、ステップS07(図3)における均圧処理を省略してもよい。
以上、第1の実施形態に係る空調機1によれば、故障判定部130が、電磁クラッチ12を制御して、エンジン10の回転中に予め定められた規定時間Δtだけ伝達系統の接続を行い、当該規定時間Δt内におけるエンジン10の回転数の変動に基づいて圧縮機11における故障の有無を判定する(ステップS11、S12(図4)参照)。
しかし、上述のようにすることで、判定対象とする圧縮機11が回転ロック状態となっているか否かを判別可能な最小限の時間(即ち、規定時間Δt)のみ電磁クラッチ12が接続される。したがって、圧縮機11が回転ロック状態にあったとしても、動力伝達系統に過剰な負荷がかかることを最大限に抑制することができる。
このようにすることで、圧縮機11において回転ロック状態とは異なる症状の異常が発生した場合であっても、圧縮機11の吐出側及び吸引側における圧力変動が正常になされているか否かをもって適切に判断することができる。したがって、圧縮機11の故障判定の精度を向上させることができる。
このようにすることで、単一のエンジン10により、複数の圧縮機11を動作させる場合において、複数の圧縮機11のうちのいずれが故障しているかを適切に判別することができる。
このようにすることで、一の圧縮機11の故障判定処理に続く他の圧縮機11の故障判定処理の際に初期化(圧力の均圧化)がなされるので、他の圧縮機11の故障判定処理において、圧力の変動に基づく故障判定の精度を高めることができる。
このようにすることで、複数の圧縮機11のうちいずれか一つが故障に至った場合であっても、自動的に動作可能(正常)と判定された圧縮機11を選択して、直ちに空調運転を再開する。したがって、空調機1は、圧縮機11の故障により空調運転が停止され、被冷却物(冷凍食品、生鮮食品等)の品質が損なわれることを抑制することができる。
また、空調機1が冷凍輸送用の車両に搭載される場合、一の圧縮機11の故障が発生し、空調運転が停止した場合であっても、運転者(空調機1のオペレータ)が何らの手当てをすることなく、通常の空調運転に直ちに復帰することができるので、被冷却物の品質維持性能の向上ばかりでなく、輸送作業の効率化をも図ることができる。
以上、第1の実施形態について詳細に説明したが、各実施形態に係る空調機1の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
これにより、運転者(オペレータ)は、一の圧縮機11が故障しているため、例えば、輸送業務後等に、故障診断、修理等の手当てを要することを認識することができる。また、2つの圧縮機11を同時に駆動させることができないため、高い冷却能力を発揮できないことを認識することができる。
ステップS15(図4)参照)ものとして説明した。しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、他の実施形態に係る故障判定部130は、ステップS15の処理に加え(又は、ステップS15の処理に代えて)、吐出温度センサT1を通じて取得される温度検出値に基づいて、圧縮機11が故障か否かを判定するものであってもよい。
ここで、他の実施形態に係る故障判定部130は、更に、規定時間Δtの上限値を、少なくとも、判定対象とする圧縮機11が回転ロック状態にあったとしてもエンジン10がエンジンストールしない最大時間として規定してもよい。
このようにすることで、圧縮機11が回転ロック状態にあったとしても、エンジンストールが生じる前に負荷が切り離され、短時間接続処理後もエンジン10の回転が持続されるので、続く故障判定処理を迅速に行うことができる。
また、故障判定部130の各種機能が、無線ネットワーク等で接続される一つ又は複数の装置に具備される態様であってもよい。
10 エンジン
10a 回転体
11 圧縮機
11A 第1圧縮機
11B 第2圧縮機
12 電磁クラッチ(動力伝達装置)
12A 第1電磁クラッチ(動力伝達装置)
12B 第2電磁クラッチ(動力伝達装置)
13 運転制御部
130 故障判定部
P1 低圧圧力センサ
P2 高圧圧力センサ
T1 吐出温度センサ
R1 回転数検出センサ
V1 逆止弁
V2 膨張弁
V3 均圧用開閉弁
C コンデンサ
E エバポレータ
Claims (8)
- エンジンと、
前記エンジンが回転して生じる動力に基づいて動作する圧縮機と、
前記エンジンから前記圧縮機への動力の伝達系統を接続、切断可能な動力伝達装置と、
を備える空調機であって、
前記動力伝達装置を制御して、前記エンジンの回転中に予め定められた規定時間だけ前記伝達系統の接続を行い、当該規定時間内における前記エンジンの回転数の変動に基づいて前記圧縮機における故障の有無を判定する故障判定部を備える
空調機。 - 前記故障判定部は、
前記回転数の変動に基づいて前記圧縮機の故障が無いと判定した場合に、更に、前記伝達系統の接続を行って前記圧縮機を動作させ、当該圧縮機の動作に応じた圧力又は吐出温度の変動に基づいて前記圧縮機における故障の有無を判定する
請求項1に記載の空調機。 - 複数の前記圧縮機を備え、
前記故障判定部は、
一の前記圧縮機についての故障の有無を判定した後、他の前記圧縮機についての故障の有無を判定する
請求項1又は請求項2に記載の空調機。 - 前記圧縮機の吐出側と吸引側とを接続する配管上に配置された均圧用開閉弁を更に備え、
前記故障判定部は、
一の前記圧縮機についての故障の有無を判定した後、前記均圧用開閉弁を開いて、当該圧縮機の動作に基づいて変動した圧力に対する均圧処理を行う
請求項3に記載の空調機。 - 前記故障判定部による判定結果に基づいて、複数の前記圧縮機の中から正常な圧縮機を選択し、当該選択した圧縮機を動作させる
請求項3又は請求項4に記載の空調機。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の空調機を備える車両。
- エンジンと、
前記エンジンが回転して生じる動力に基づいて動作する圧縮機と、
前記エンジンから前記圧縮機への動力の伝達系統を接続、切断可能な動力伝達装置と、
を備える空調機における故障の有無を検出する故障検出方法であって、
前記動力伝達装置を制御して、前記エンジンの回転中に予め定められた規定時間だけ前記伝達系統の接続を行い、当該規定時間内における前記エンジンの回転数の変動に基づいて前記圧縮機の故障の有無を判定するステップを有する
空調機の故障検出方法。 - エンジンと、
前記エンジンが回転して生じる動力に基づいて動作する圧縮機と、
前記エンジンから前記圧縮機への動力の伝達系統を接続、切断可能な動力伝達装置と、
を備える空調機のコンピュータを、
前記動力伝達装置を制御して、前記エンジンの回転中に予め定められた規定時間だけ前記伝達系統の接続を行い、当該規定時間内における前記エンジンの回転数の変動に基づいて前記圧縮機における故障の有無を判定する故障判定手段
として機能させるプログラム。
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