JP2516601B2 - 冷房システムにおいて故障した検知器を発見するための診断装置 - Google Patents

冷房システムにおいて故障した検知器を発見するための診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ この発明は、冷房システムにおいて、検知器の動作を
効果的にテストし、少くとも１つの検知器が故障である
ことを発見した場合に警報を与えるための診断装置に関
する。
冷房システム、とりわけ大型の商業用又は工業用の空
気調和システムにおいては、様々な操作変数またはパラ
メータがシステムの制御と安全のために監視されてい
る。例えば、凝縮器や蒸発器における冷媒圧力、圧縮器
の吐出口における冷媒温度、油温度、そしてモーターの
電流が、それぞれ個々の検知器によって測定されてい
る。これらの検知器の出力は、空気調和システムの操作
を制御するために用いられる他、例えば凝縮器の冷媒圧
力が既定の許容最大値を越えること等の重大な故障が生
じていることを発見するためにも用いられている。
残念ながら、今までは、これらの個々の検知器をチェ
ックし、検知器が正常に動作していることを確かめる方
法は無かった。ある検知器の故障が発見されないままに
推移し、システムの故障を指摘することなく望ましくな
いシステムの操作が行われかねなかった。既存の冷房シ
ステムでは、検知器が誤動作した場合にこれを発見する
方法は無かった。
この欠陥は、本発明により克服された。比較的安上が
りな設計変更によって、故障した検知器がある場合には
故障した検知器が自動的に発見され、誤り警報メッセー
ジが表示されることになった。
［発明の概要］ この発明の診断装置は次のような冷房システム、すな
わち、凝縮器と蒸発器とを含んでいて、冷媒の流れる冷
房回路を有し、かつ、第１と第２の検知器により測定さ
れる第１と第２の操作変数を有するものであり、とりわ
け、この操作変数は互いいに既定の関係にあり、この結
果として、検知器が正常に動作している場合は、検知器
の出力間にも既定の関係が成立するような冷房システム
に適用される。いづれかの検知器が故障したときこれを
発見するこの診断装置は、第１の検知器の出力から第１
の操作変数を示す第１の信号を生成する手段と、第２の
検知器の出力から第２の操作変数を示す第２の信号を生
成する手段とを有する。第１の信号と第２の信号の間の
差から、検知器の出力の間の関係が、そしてすなわち第
１と第２の操作変数の間の関係が、有り得ない関係とな
っているかどうかを決定し、この決定により、少くとも
１つの検知器の出力が誤りでありそれゆえ検知器が故障
していることを指摘するための演算手段がある。警報手
段は、演算手段によって制御されて、故障した検知器が
発見されると、操作要員に警報を与える。
本発明のさらに詳細な様相によれば、第１の信号が凝
縮器の圧力を示すように第１の検知器が凝縮器内の冷媒
圧力を測定し、第２の信号が蒸発器圧力を示すように第
２の検知器が蒸発器内の冷媒圧力を測定する。演算手段
は凝縮器圧力から蒸発器圧力を実際に減算し、もしこの
解が０または負のときは、冷房システムのいかなる操作
状態においても有り得ないことであり、故障した検知器
が発見された旨の警告をするために、警報手段が演算手
段により駆動される。
［実施例の説明］ 新規であると信ずる本発明の特徴は、添付の特許請求
の範囲に明記されている。しかしながら、本発明は、添
付の図面とともに以下の記載を参照することで最もよく
理解されるであろう。
（イ）冷房システムの概要 第１図に記載された空気調和システムは、遠心力を利
用した液冷器を一般的に利用している商業用、または工
業用の大型システムである。圧縮器12は、遠心式のもの
でよく、圧縮された冷媒を放出する。該冷媒は凝縮器13
を流れてそこで凝縮し、冷却塔（図示略）と凝縮器間を
循環する水に熱伝達してこれを冷却する。
凝縮器13から冷媒は膨張器15を通り、蒸発器17を通
り、遠心圧縮器の入口に至る。冷却液（普通は水）は建
物（又は他の冷却負荷）から受けとられ、蒸発器17内の
熱交換コイル（図示略）を流れた後、蒸発器から遠方に
位置する建物に戻るために放出される。
この冷却液または冷却水は、蒸発器17内のコイルを流
れる際に、冷媒に熱を伝達することにより冷却される。
蒸発器を去った後、冷却された水は既存の方式で建物の
冷却に供される。例えば、送風装置またはファンコイル
ユニットを使用するものにおいては、冷却された水が流
れているコイル状の管の周囲にファンが室内の空気を吹
き込むものである。圧縮器12の入口は、圧縮器を流れる
冷媒の量を調整するための調節可能な案内翼、または予
旋回翼（prerotation vanes）が設けられるのが普通で
ある。圧縮器の能力はこの予旋回翼の位置を変更するこ
とによって調節される。一般的に、蒸発器17から去って
ゆく冷却された水の温度が測定され、この測定温度に応
じて制御装置（図示略）が予旋回翼を制御して圧縮器12
の能力を調節し、去ってゆく冷却された水の温度が所定
の温度に維持されるようにする。圧縮器の制御システム
については、明細書を不要に冗長にすることを避けるた
めに図示を略している。
去ってゆく冷却された水の温度の検知器の他に、冷房
システムにおいては、さまざまな操作変数またはパラメ
ータを監視し制御するための他の検知器が設けられてい
る。これら操作変数には、安全上の理由から測定される
ものでもあり、この操作変数が所定の限界値を逸脱した
場合には適切な措置が採られることになる。
第１図には２つの検知器が示されている。すなわち、
凝縮器13の冷媒圧力を検知し、凝縮器圧力を示すアナロ
グ電圧を生成する圧力検知器18と、蒸発器17での冷媒圧
力を監視し、蒸発器圧力を示すアナログ電圧を生成する
圧力検知器19である。検知器18,19に付属して検知デー
タを利用するための周知の回路構成は第１図に示されて
いない。というのはこのような回路は本発明の要旨に関
係がないからである。検知器が正常に動作しているとき
は、これらの検知器出力は通常は互いに所定の既知の関
係に有り、この関係は冷房システムの操作状態によらず
成立する。この既知の関係を利用して、複数の検知器の
出力を比較すれば、検知器の故障の有無が判明する。開
示された本実施例では、圧力検知器18,19の誤動作のみ
が決定されているが、冷房システムに用いられているそ
れ以外の検知器についても、検知器出力を、正常動作時
のものと比較することによってチェックすることができ
よう。
要するに、検知器出力18,19に応じて動作するマイク
ロコンピューターに基づく装置が、これらの検知器の出
力の間に既知の関係が成立しているか、有り得ない関係
となっているかを決定する。有り得ない状態を発見した
ということは、少くとも検知器18,19のいづれかが故障
であり、適切な警報メッセージが操作要員に可視表示さ
れて故障した検知器の修理または交換を促す。この操作
は主にマイクロコンピューター24によって遂行される。
このマイクロコンピューターはインテル社製の8051番と
称されるものでよい。当該マイクロコンピューターは所
要のプロクラムを永久に記憶するのに十分なROM（読み
出し専用記憶装置）を内蔵している。マイクロコンピュ
ーター24によって制御されるすべての回路は従来の構成
のものでよく市販されているものでよい。マルチプレク
サ27は１個の集積回路チップであり、複数の異なる入力
チャネルから同時に複数のアナログ電圧信号を受信し
て、デコーダ29とラッチ31（これらはマイクロコンピュ
ーターにより制御される）の制御下でこれらの信号をA/
D変換器28に一斉に出力できる能力を有している。マル
チプレクサ27は、開示された本発明の実施例の遂行に必
要な２つの入力よりもさらに多数の入力を処理できる能
力を有しているので、冷房システムにおける他のパラメ
ータを監視し、制御するのを容易にするうえで、この様
なマルチプレクサが有用とされる。RAM（ランダムアク
セス記憶装置）32は圧力情報をそれが必要とされるまで
記憶するのに用いられる。表示駆動回路34は、活性化さ
れると、バッファとして機能し、操作要員にメッセージ
を与えるためのデータをマイクロコンピューター24のRO
Mから表示部35に伝送する。
図面を不要に膨大にするのを避けるために第１図に
は、所要の回路構成のすべてが記載されているわけでは
ないが、冷房システムにおける他の作用や他の操作上の
特質を監視し、制御するようにマイクロコンピューター
24のプログラムを組むことは容易なことであろう。
例えば、去ってゆく冷却された水の温度を設定値に維
持するために、圧縮器能力を制御するようにマイクロコ
ンピューターをプログラムすることができよう。マイク
ロコンピューターがプログラムに従った処理をする際
に、去ってゆく冷却された水の実際の温度を示す情報が
設定温度の情報と実際に比較されて、この比較結果か
ら、去ってゆく冷却された水の温度をほぼ設定置に一定
に維持するのに必要な位置に予旋回翼を調節するための
制御信号が生成される。
（ロ）フローチャート 本発明の作用は、第２図のフローチャートによってさ
らに完璧に理解されるだろう。第２図のフローチャート
はマイクロコンピューターのプログラムのうち検知器1
8,19が故障であることを発見するためのプロセスを処理
する部分を示している。厳密に言えばこのプログラム部
分は、主プログラムのサブルーチンである。何故なら
ば、演算システムは冷房システムにおける様々なパラメ
ータを監視し制御することができるものであり、仮に、
企図された機能のすべてを含むものとすれば、マイクロ
コンピューター24の完全なプログラムは第２図に示され
たものよりも実際にははるかに膨大なものとなるであろ
う。
主プログラム（ブロック41）から、決定ブロック42
は、冷房システムが起動され少くとも10分間以上作動し
ているかどうかを決定する。もし冷房システムが10分間
以上作動していなければ、サブルーチンはバイパスさ
れ、ブロック43で示すように主プログラムが継続され
る。
システムが10分間作動した後、マイクロコンピュータ
ー24はマルチプレクサ27のアドレスをアドレスバス経由
でデコーダ29に転送し（操作ブロック44参照）、このこ
とにより、デコーダは、マルチプレクサに対する制御ラ
インを活性化し（ブロック45）マルチプレクサを駆動す
る。それから、操作ブロック47で示すようにマルチプレ
クサに入力する凝縮器圧力入力46のアドレスが、マイク
ロコンピューター24からデータ／アドレスバスを介して
ラッチ31に送られる。ラッチ31はこのアドレスを保持
し、一方同時に、制御バスを介して該アドレスをマルチ
プレクサに伝送する。この結果、凝縮器圧力を示してお
り入力46として示されるアナログ電圧信号が、マルチプ
レクサの出力に導びかれる（ブロック48）。ラッチ31へ
送られる凝縮器圧力入力アドレスは、一時的に現われる
ものであるが、当該アドレスはラッチ31に保持されるの
で、この結果、入力46での凝縮器圧力信号は、デコーダ
からの制御ラインが活性化しているかぎり、マルチプレ
クサの出力に続けて供給される。
次に、ブロック49で示すように、A/D変換器28のアド
レスがデコーダ29に送られて、デコーダ29は、制御ライ
ンを介して活性化信号をA/D変換器28に供給する（ブロ
ック51）。ラッチ31は凝縮器圧力入力アドレスを保持し
ているので、検知器18からの凝縮器圧力出力電圧はマル
チプレクサを通ってA/D変換器の入力に送られ、凝縮器
圧力を示す２進数に変換される（ブロック52）。プログ
ラムは、それから、ブロック53に進み、これに応じて、
RAM32のアドレスがデコーダ29に送られる。これにより
デコーダはRAMに対する制御ラインを活性化し（ブロッ
ク54）、凝縮器圧力の２進数をその後の利用のためにRA
Mに記憶させる（ブロック55）。
フローチャートでブロック56として示すように、マル
チプレクサのアドレスが再びデコーダ29に送られて、デ
コーダによってマルチプレクサに対する制御ラインの活
性化が行われる（ブロック57）。蒸発器圧力入力58のア
ドレスが、ここでマイクロコンピューター24からラッチ
31に送られて（ブロック59）、ラッチ31はマルチプレク
サにこのアドレスを送出している期間中このアドレスを
保持する（ブロック61）。次に（ブロック62）、A/D変
換器のアドレスがデコーダに送られ、これに応じて、デ
コーダはA/D変換器に対する制御ラインを活性化し（ブ
ロック63）、そのために、検知器19からの蒸発器圧力出
力電圧はA/D変換器に入力され、蒸発器圧力を示す２進
数に変換されることになる（ブロック64）。蒸発器圧力
の２進数は、この後マイクロコンピューターに入力され
（ブロック65）、その後でマイクロコンピューターはRA
Mのアドレスをデコーダに送り（ブロック66）、RAMに対
する制御ラインを活性化し（ブロック67）、そのため
に、凝縮器圧力の２進数がマイクロコンピューターに供
給されることになる（ブロック68）。
その後プログラムのブロック69で示すステップが遂行
されて、凝縮器圧力から蒸発器圧力が減算される。この
演算は２つの圧力をそれぞれ示す２つの数値による２進
数の減算である。もしこの減算の結果が０もしくは負で
あったならば、判断ブロック71の「イエス」出力に引き
継がれ、これに対し、結果が０より大であれば、「ノ
ー」出力が採られる。どの様な操作状態におかれても蒸
発器圧力が凝縮器圧力よりも高くなることは有り得な
い。従って、検知器18,19が正常に動作している通常の
状態にあれば、ブロック71によって「ノー」の答えが決
定され、サブルーチンは終了し、主プログラムが続行さ
れる（ブロック43）。要するに、検知器18,19が正しく
動作しているときは、検知器出力は所定の既知の関係に
あり（すなわち、検知器18の出力＞検知器19の出力）、
演算回路は、この所定の関係が成立しているかどうかを
確認するためのチェックを行う。所定の関係にあるとい
うことが判明すれば、主プログラムへの復帰がなされ
る。
これに対し、検知器18,19のいずれかが誤動作または
故障の場合は、「イエス」の答えが判断ブロック71で決
定されることになる。このことは、検知器18,19の出力
の間に、すなわち凝縮器圧力と蒸発器圧力との間に有り
得ない関係が存在していることを効果的に示すものであ
り、このことによって、少くとも検知器の出力の１つが
誤まっていて、それゆえ検知器が故障していることが指
摘される。
この「イエス」の判断に従って、操作ブロック72に入
り、表示駆動回路34のアドレスが、マイクロコンピュー
ター24からデコーダに送られ、表示駆動回路に対する制
御ライン上に活性化信号が生ずる（ブロック73）。表示
駆動回路の活性化に伴ない、表示データ（マイクロコン
ピューター内のROMに記憶されている）がデータ／アド
レスバスを介して表示駆動回路に送られ、データバスを
介して表示部35に至る。
ブロック76で示されるように、表示データは表示部35
上に可視警報メッセージ「警告−凝縮器又は蒸発器の圧
力検知器に異常あり」を発生する。この警告信号を見る
ことにより、操作要員は容易に事態を認識し、故障した
当該検知器を容易に交換できる。操作ブロック76によっ
て示されたステップが遂行された後、ブロック43で示さ
れている主プログラムが続行される。
検知器の故障が発見された場合、単に警報メッセージ
が必要とされるにすぎないのであるから、冷房システム
を自動的に停止する必要性は必ずしもないが、故障した
検知器の発見に応じて圧縮器を停止（圧縮器のモーター
へ供給される電力を断つこと等）させるように診断装置
を修正し、プログラムを組むことができる。
図示された診断装置はマイクロコンピューターに基づ
くものであるが、これに替えて他の集積回路や、ディス
クリートな回路構成によるものであっても本発明が遂行
可能であることを認識するべきである。
本発明の特定の実施例が図示され記述されてきたが、
様々な修正が可能であり、添付の特許請求の範囲の記載
では、本発明の精神と領域内にあると認められうるすべ
ての修正をカバーすることが企図されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、冷房システム、とりわけ空気調和システムを
示すブロックダイアグラムであって、本発明の１実施例
に従って構築された診断装置を有する。 第2a〜2c図は、本発明の診断装置を遂行する際に行われ
る論理シーケンスと判断を示すフローチャートである。 12……圧縮器、13……凝縮器 14……膨張器、15……蒸発器 18,19……検知器 24……マイクロコンピューター 27……マルチプレクサ、28……A/D変換器 29……デコーダ、31……ラッチ 32……RAM、34……表示駆動回路 35……表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロイド・エイ・ジョンソン アメリカ合衆国ニユーヨーク州リヴアプ ール，ピー・オー・ボツクス 159 (56)参考文献 特開 昭60−259866（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−130443（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】凝縮器と蒸発器を含み冷媒が流れる冷房回
    路と、第１検出器と第２検出器によって測定される第１
    の操作変数と第２の操作変数を有し、当該変数が互いに
    既定の相互関係を有していて、このために、検知器が正
    常に動作している場合は当該検知器の出力もまた互いに
    既定の相互関係を有している冷房システムにおける診断
    装置であって、いづれの検知器が故障であるかを発見す
    るために； 第１の検知器の出力から第１の操作変数を示す第１の信
    号を生成するための手段と、 第２の検知器の出力から第２の操作変数を示す第２の信
    号を生成するための手段と、 前記第１の信号と第２の信号の間の差から、検知器の出
    力の間の関係が、すなわち第１の操作変数と第２の操作
    変数との間の関係が前記既定の相互関係となっているか
    どうかを決定し、この結果によって、少なくとも１つの
    検知出力が誤りであり、それゆえ当該検知器に異常があ
    ることを指示するための演算手段と、 前記演算手段によって制御されて、異常の検知器が発見
    された場合に操作要員に警報を与える警報手段とを具備
    する診断装置。
  2. 【請求項２】測定された操作変数が、冷房回路に流れる
    冷媒について異なる特性であることを特徴とすると特許
    請求の範囲第１項記載の診断装置。
  3. 【請求項３】前記演算手段の演算が、冷房システムが起
    動してから所定の期間遅延され、このことにより第１、
    第２操作変数を安定化することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の診断装置。
  4. 【請求項４】故障した検知器が発見された場合に前記警
    報手段が可視表示を行うことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の診断装置。
  5. 【請求項５】前記演算手段がマイクロコンピュータを含
    むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の診断装
    置。
  6. 【請求項６】前記第１検知器が凝縮器での冷媒圧力を測
    定して前記第１の信号に凝縮器の圧力を表させ、第２検
    知器が蒸発器での冷媒圧力を測定して前記第２の信号に
    蒸発器の圧力を表させることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の診断装置。
  7. 【請求項７】前記演算手段が凝縮器圧力から蒸発器圧力
    を減算し、この結果が冷房システムのいかなる操作条件
    においても有り得ない０または負の場合は、前記警報手
    段が該演算手段により駆動されて、故障した検知器が発
    見された旨の警報を発生することを特徴とする特許請求
    の範囲第６項記載の診断装置。
JP61217859A 1985-09-18 1986-09-16 冷房システムにおいて故障した検知器を発見するための診断装置 Expired - Fee Related JP2516601B2 (ja)

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