JP4427800B2

JP4427800B2 - 空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置及び空気調和装置

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Publication number: JP4427800B2
Application number: JP2006328805A
Authority: JP
Inventors: 千暢飯田; 伊藤　　誠; 成久西貝; 昌彦古牧; 芳行深澤
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP2008144973A; CN101196334A; CN101196334B

Description

本発明は、空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置に係り、具体的には、空気調和装置の異常原因を解析してサービス性を向上させるのに好適な運転データ収集装置に関する。

空気調和装置の運転データを収集して記録しておき、故障などの異常が発生したときに運転データを解析ないし分析することにより、異常の原因等を解明して修理などの対策を講ずることが要望されている。

このような空気調和装置の運転データ収集装置の一例として、特許文献1には、携帯式の試運転データの収集システムが提案されている。これによれば、空気調和機の試運転時等において、空気調和装置の内部でやり取りされる伝送データから運転データを採取して不揮発性メモリに格納し、試運転データを解析して空気調和装置の不具合の有無を確認することができる。

しかし、特許文献1に記載の運転データ収集システムは、試運転時に使用することを想定しているため、不揮発性メモリのメモリ容量が膨大になることについては考慮されていない。すなわち、異常原因等の解明は、異常発生に至る過程の運転データを解析ないし分析する必要があるから、異常の有無にかかわらず定常時の運転データを連続して収集して記録する必要がある。ところが、異常は例えば数年に１回などのように、滅多に発生しないにもかかわらず、定常時の運転データを連続して収集して記録するには、膨大な容量の不揮発性メモリが必要になる。したがって、滅多に発生しない異常の原因を解明するために、大容量のメモリが必要な運転データ収集装置を空気調和装置に組み込むのは経済的でないため、異常原因等を解明するサービスをユーザに提供することについては、考慮されていない。

一方、空気調和装置に異常が発生したとき、事後的に、パソコンなどの運転データ収集装置を空気調和装置に接続し、同様の故障が再現するのを待つことが試みられている。しかし、一般に同様の故障が再現される場合は少なく、また、発生する複数の原因が組み合わされた複合的な異常があることから、故障が再現するまでに長期間を要する場合がある。したがって、事後的に運転データを収集して異常等の原因調査を行っても異常原因を解明できず、適切な対応策を決めるのは困難である。

特開２００２−６１９２９号公報

上述したように、従来は、滅多に発生しない異常原因を解明する運転データを収集するには、大容量のメモリが必要であり、コストアップ要因になることから、運転データ収集装置を空気調和装置に内蔵して異常原因の解明を行うサービスの導入が妨げられている。

本発明が解決しようとする課題は、異常解析用の運転データ収集装置のメモリ容量を低減して簡素化することにより、異常原因の解明を行うサービス性を向上することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置は、室外機及び室内機を含む空気調和装置の前記室外機の制御基板と前記室内機の制御基板間で運転データを伝送する伝送路に接続して設けられる処理手段と、該処理手段に接続して設けられる揮発性メモリ及び不揮発性メモリと、前記空気調和装置の電源電圧の波形を検出する電圧波形計測手段と、前記処理手段と前記揮発性メモリと前記不揮発性メモリの制御電源とを備え、前記処理手段は、前記伝送路から取り込む運転データと共に前記電圧波形計測手段により検出された前記電源電圧の波形を、時間情報を付して前記揮発性メモリに上書きにより設定時間分記録させ、前記運転データ又は前記電源電圧の波形の異常を表す信号を検知したとき、前記揮発性メモリに記録された運転データ及び前記電源電圧の波形を前記不揮発性メモリに転送して記録させ、前記制御電源は、前記処理手段が前記揮発性メモリに記録された運転データ及び前記電源電圧の波形を前記不揮発性メモリに転送して記録させる処理に必要な電力を蓄電する蓄電手段を有することを特徴とする。

すなわち、本発明は、故障等の異常の原因は、例えば数分前から数時間前の運転データ（例えば、温度データ、圧力データ、電流データ、等など）を観察ないし解析することにより特定できることが多いことに鑑み、何時発生するか判らない異常に備えて運転データを連続的に揮発性メモリに格納しながら、設定時間の間に異常を表す信号が検知されなければ、古い運転データを順次上書きにより消去することにより、揮発性メモリの容量を小さく抑えるようにしたのである。そして、異常を表す信号が検知されたときに、その前の設定時間内に記録された揮発性メモリの運転データを不揮発性メモリに転送することにより、異常原因の解明に必要な運転データを確実に収集して異常原因の解析を可能にしたのである。

その結果、異常解析用の運転データ収集装置のメモリ容量を低減でき、小型で低コストのデータ収集装置を提供することができるため、多数の空気調和装置に内蔵することが導入し易くなるから、異常原因の解明を行うサービス性を向上することができる。つまり、空気調和装置の不具合原因を早期に発見し、故障による停止を未然に防ぐことができ、あるいは、修理時間を短くすることができる。

また、空気調和装置の異常原因には、電源電圧の急激な落ち込みや、サージが重畳する電源サージがあるから、電源電圧の波形を記録しておくことにより、異常解析の確実性及び信頼性を向上できる。

また、異常発生時には、空気調和装置の電源が遮断される場合がある。これにより、運転データ収集装置の制御電源が喪失すると、揮発性メモリに記録された運転データの保持、及びその運転データを不揮発メモリに転送できなくなる。そこで、揮発性メモリに記録された運転データを不揮発メモリに転送して記録させる処理に必要な電力を蓄電する蓄電手段を設けることが好ましい。この蓄電手段としては、コンデンサ等の簡単なものを適用することができる。

また、処理手段は、不揮発性メモリに記録された運転データを外部のデータ処理装置に伝送する通信手段を備えて構成することが好ましい。これにより、不揮発性メモリの運転データを任意に取り出すことができ、携帯電話や携帯型の通信手段によりサービスセンターなどに伝送することにより、異常原因の解明を行うサービス性を向上することができる。ここで、外部のデータ処理装置に伝送する通信手段には、赤外線や電波などの無線通信手段、パソコンのＵＳＢ端子などによる有線の通信ポートを含む。また、外部のデータ処理装置には、本発明の運転データ収集装置が設けられる空気調和装置の伝送路に接続された空調機の集中制御装置、リモコンスイッチなどを含む。

また、異常を表す信号は、異常機器と異常内容をコード化したアラームコードの変化と、伝送される運転データを設定時間以上検出できないときのいずれか一方を用いることができる。

また、異常判定手段を設け、特定の運転データが設定値を超えたときあるいは下回ったときに異常と判定し、異常が発生した場合のみの運転データを収集することができる。

本発明によれば、異常解析用の運転データ収集装置のメモリ容量を低減して簡素化することができ、異常原因の解明を行うサービス性を向上することができる。

以下、本発明の空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置の実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の運転データ収集装置を適用した一実施形態の空気調和装置の全体構成を示す図である。例えば、ビル等に設置されるパッケージエアコンなどの空気調和装置１００は、室内機１０１と室外機１０２に分かれている。室内機１０１と室外機１０２には、それぞれ室内制御基板１０６と室外制御基板１０７を備えており、その間を伝送線１０３で接続して構成されている。また、室外機１０２には本発明の特徴に係るデータ収集装置１０５が備えられ、データ収集装置１０５は伝送線１０３に接続されている。さらに、空調機電源１０４から室外制御基板１０７とデータ収集装置１０５に制御電源が供給されている。

図２に、データ収集装置１０５の詳細構成を示す。データ収集装置１０５は、処理装置２０１と、処理装置２０１に接続された揮発性メモリ２０２、不揮発性メモリ２０６、異常判定手段２１０、時計回路２０４、空気調和装置以外のデータ処理装置等にデーを伝送する伝送回路２１１を備えて構成されている。異常判定手段２１０には、空気調和装置用の伝送回路２１２と、電圧波形計測手段２０９と、電圧低下検出手段２０８が接続されている。また、図１の空調機電源１０４から電源回路２０７に電源が供給され、電源回路２０７は蓄電手段２０５と制御用電源回路２０３を介して、データ集装置１０５の制御用電源を供給するようになっている。蓄電手段２０５は、例えばコンデンサを用いて構成することができ、電源回路２０７から供給される電力を一時的に蓄えて、空調機電源１０４が遮断されても、データ集装置１０５の制御用電源を一定時間賄うことができるようになっている。伝送回路２１２は伝送線１０３に接続され、伝送線１０３を伝送される運転データをモニタするようになっている。電圧波形計測手段２０９は、空調機電源１０４の電源電圧の波形を計測するようになっている。電圧低下検出手段２０８は、空調機電源１０４の電源の電圧低下を検出するようになっている。

図２によれば、データ集装置１０５の電源回路２０７の入力を空調機電源１０４から取っていることから、データ集装置１０５の専用の電源工事が不要となり、利便性が高まる。また、電源回路２０７の電源は、空気調和装置１００内の室外制御基板１０７の電源から取ることができる。

一方、空気調和装置１００の室外機１０２は、図３に示すように、圧縮機３０１、冷暖房切替え用の四方弁３０２、室外側熱交換器３０３、室外送風機３０４を備えて構成される。室内機１０１は、冷媒流量調節弁３０７、室内側熱交換器３０５、室内側送風機３０６を備えて構成される。室内機１０１と室外機１０２は、冷媒配管３０８で接続して冷凍サイクルが構成されている。また、室内機１０１には室内制御基板１０６が内蔵され、室外機１０２には室外制御基板１０７が内蔵され、それらは伝送線１０３を介して相互にデータの伝送を行って、空気調和装置１００の動作を制御している。したがって、伝送線１０３には、空気調和装置１００の運転に必要な各種の運転データが伝送されている。例えば、室内機１０１は室外機１０２に内蔵の圧縮機３０１の回転数を大きくしてより多くの冷媒が流れてくるようにするために、設定温度、吸込み空気温度、吹き出し空気温度、冷媒流量調節弁開度などの制御状態を含む運転データや、故障した機器と故障内容及び原因をコード化したアラームコードを送信する。同様に、室外機１０２は、現在の圧縮機の周波数、運転電流、外気温度などの運転データと、故障した場合に故障内容及び原因をコード化したアラームコード、及び停止した理由を送信するようになっている。

また、空気調和装置１００内で不具合が発生した場合は、室内制御基板１０６又は室外制御基板１０７で異常状態を検出し、伝送線１０３により相互にアラームコードを送信することにより、空気調和装置１００を停止させたり、機能を制約した運転を行なうようになっている。このように、空気調和装置１００では、室内機１０１と室外機１０２の間のデータ伝送により動作しているため、伝送線１０３を伝送される運転データを記録して解析することにより、空気調和装置１００の運転状態や、故障に至るまでの徴候を確認することができる。例えば、圧縮機３０１の電流が多い場合は、圧縮機３０１の機構部分の損傷による機械的な不具合や、冷媒配管３０８や冷媒流量調整弁３０７の詰まり、室内側熱交換器３０５、室外側熱交換器３０３汚れによる熱交換量不足などが原因であると判定することができる。

次に、このように構成される実施形態の運転データ収集装置の動作について説明する。データ収集装置１０５の処理装置２０１は、空調機用の伝送回路２１２により空気調和機１００の伝送線１０３に伝送されている運転データをモニタし、例えば、全ての運転データを取り込んで連続的に揮発性メモリ２０２に蓄積する。この蓄積にあたっては、時計回路２０４の時計データを運転データに関連付けて蓄積する。ここで、揮発性メモリ２０２に格納する運転データとしては、例えば、温度データ、圧力データ、電流データ、等など任意に設定することができる。

また、揮発性メモリ２０２のメモリ容量は、予め設定された時間の運転データを格納できる容量に制限されている。この設定時間は、故障等の異常の原因は最大で数時間前の運転データを観察ないし解析することにより特定できることを考慮して設定する。揮発性メモリ２０２のメモリ容量は有限であるため、古い運転データを消去して新しい運転データを上書きする。

一方、異常判定手段２１０は、伝送回路２１２により取り込んだ運転データに含まれているアラームコードを検知して、異常を検知するようになっている。このアラームコードは、室外機１０２と室内機１０１の室外制御基板１０７、室内制御基板１０６により監視している温度データ、圧力データ、運転電流データが、それぞれに設定されているしきい値を下回ったり、上回ったりした場合に、機器等の異常を検出して、その異常機器と異常内容をコード化して室外制御基板１０７、室内制御基板１０６で相互に送信し、異常内容に対応して関連機器の停止や機能の制約を行うようになっている。また、伝送線１０３を伝送される運転データを設定時間以上検出できないときに、空気調和装置１００の異常を判定することもできる。これは、空気調和装置１００の電源が遮断されたとき、あるいは室外制御基板１０７、室内制御基板１０６が故障したときなどに有効である。

異常判定手段２１０により異常を判定した場合、処理装置２０１は、揮発性メモリ２０２に蓄積された運転データを読み出して、不揮発性メモリ２０６に書き込む。これにより、データ収集装置１０５の電源が遮断された場合でも、蓄電手段２０５に蓄えられた電力によって、揮発性メモリ２０２の運転データを不揮発性メモリ２０６に書き込むことができるので、蓄積された運転データが失われることがない。また、データ収集装置１０５が揮発性メモリ２０２に運転データを継続して上書きしても、異常発生時に蓄積されていた運転データは不揮発性メモリ２０６に保持されているので、異常発生に関係する設定時間前の運転データが失われることはない。

以上説明したように、本実施形態によれば、何時発生するか判らない異常に備えて運転データを連続的に揮発性メモリ２０２に格納しながら、設定時間の間に異常を表す信号が検知されなければ、古い運転データを順次上書きにより消去することにより、揮発性メモリ２０２の容量を小さく抑えることができる。そして、異常を表す信号が検知されたときに、揮発性メモリ２０２の運転データを不揮発性メモリ２０６に転送することにより、異常原因の解明に必要な運転データを確実に収集できることから、異常原因の解析を可能にすることができる。

その結果、異常解析用の運転データ収集装置のメモリ容量を低減して、小型で低コストのデータ収集装置を提供することができるため、多数の空気調和装置に内蔵し易くなるから、異常原因の解明を行うサービス性を向上することができる。つまり、空気調和装置の不具合原因を早期に発見し、故障による停止を未然に防ぐことができ、あるいは、修理時間を短くすることができる。

また、伝送回路２１１により取り込まれた運転データの内、異常判定手段２１０に設定されている特定の運転データが設定値を超えたとき、あるいは下回ったときに異常と判定する機能を設けることができる。これによって、空気調和装置１００が重大な故障にいたる前にその徴候をつかむことがきる。

さらに、この場合、伝送回路２１２を介して処理装置２０１から、空気調和装置１００の運転を停止あるいは能力を下げるなどの制約を指示したり、異常停止後に再起動を指示することなどが可能であり、空気調和装置１００の利便性を高めることができる。

また、上記実施形態において、電源回路２０７の電圧が低下したことを、電圧低下検出手段２０８と異常判定手段２１０で検出したときに、処理装置２０１により揮発性メモリ２０２内の運転データを不揮発性メモリ２０６へ書き込むようにすることが好ましい。これによれば、運転データにアラームコードなどの異常を表す信号が含まれていなくても、何らかの原因で電源が遮断されたときの異常原因を解明するのに必要な運転データを収集することができる。

さらに、異常判定手段２１０は、電圧波形計測手段２０９により計測された電圧波形に基づいて異常を判定したり、あるいは電圧波形の異常に起因した発生した空気調和装置１００の異常の原因を解析することができる。つまり、空調機電源１０４の電圧波形は、通常は、図４の（ａ）に示すように正弦波状４０１である。しかし、何らかの原因によって、同図（ｂ）に示すように電圧が急激に落ち込む電圧波形４０２となったり、同図（ｃ）に示すようにサージ電圧が重畳した電圧波形４０３となることがある。このような異常な電圧波形に起因して、圧縮機３０１が停止したり、室外制御基板１０７や室内制御基板１０６が誤動作を起こすことがある。そこで、電圧波形４０２、４０３を電圧波形計測手段２０９で計測した場合に、揮発性メモリ２０２内の運転データを不揮発性メモリ２０６へ書き込むようにする。また、電圧波形計測手段２０９で検出した波形データは、運転データと同様に、揮発性メモリ２０２及び不揮発性メモリ２０６に蓄積する。

なお、電源の電圧波形は、通常５０、６０Ｈｚであるから、アラームが発生するまで取りつづけることは膨大なメモリを必要とし、コストが高くなり実用的には困難である。そこで、空気調和装置１００のアラームコードを認識した時などに合わせて、電圧波形を保持することが好ましい。これにより、メモリ容量を最小で構成することができ、低コスト化、小型化を図ることができる。

また、データ収集装置１０５は、伝送回路２１１を持っているため、揮発性メモリ２０２や不揮発性メモリ２０６内のデータを容易に取り出し、パソコンなどで解析することができる。伝送回路２１１は、例えば、無線や赤外線などの非接触式の伝送方式であれば、空気調和装置１００に接触することなく運転データを収集することができるので、サービス性が向上する。さらに、伝送回路２１１には、パソコンのＵＳＢ端子などによる有線の通信ポートを含み、外部のデータ処理装置には、本実施形態の運転データ収集装置が設けられる空気調和装置の伝送路に接続された空調機の集中制御装置やリモコンスイッチなどを含むことができる。また、専門的な知識のないエンドユーザであっても故障に関わるデータを回収し、サービスセンタに送ることにより、適切な処置を行なったり、サービスセンターで復旧に必要なサービス部品を用意して現地に向かうことができるなど、管理面及びサービス面でより一層の低コスト化、スピード化を図ることができる。

（実施形態２）
図５に、本発明の運転データ収集装置を適用した他の空気調和装置の全体構成図を示す。図示のように、空気調和装置１００ａ、１００ｂは、複数台の室内機１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、複数台の室外機１０２ａ、１０２ｂと集中制御装置５０１が伝送線１０３により接続されている。集中制御装置５０１は、伝送線１０３を介して空気調和装置１００ａ、１００ｂを制御すると共に、運転状態を監視し、故障が発生した場合に警報を発するように構成されている。本発明の特徴に係る運転データ収集装置は、集中制御装置５０１に内蔵させて設けられている。

本実施形態の空気調和装置１００ａ、１００ｂによれば、各室内機と各室外機は個別に動作している。したがって、伝送線１０３を介して行う運転データの送受は不定期に行なわれ、また、電源がそれぞれ別なことも多い。そのため、電源の異常などによってシステムとして動作がおかしくなる場合がある。

したがって、図２と同様の構成のデータ収集装置１０５を設け、伝送線１０３を介して行う運転データをモニタすることにより、異常原因の解析に必要な運転データ等を確実に収集することができる。

なお、本実施形態では、本発明に係るデータ収集装置を集中制御装置５０１に内蔵させる例について説明したが、これに限らず、室外機１０２ａに内蔵させて、伝送線１０３で運転データをモニタすることにより、全ての室内機と室外機の動作状態を監視することができる。

また、本発明に係る運転データ収集装置を室外機又は室内機に分散して設け、複数の運転データ収集装置で相互に不揮発性メモリに記録された運転データを伝送路を介して送受するように構成することができる。特に、運転データ収集装置から予め定めた一の運転データ収集装置の処理手段に不揮発性メモリの運転データを伝送する通信手段を備えて構成し、一の運転データ収集装置の処理手段は、他の運転データ収集装置の各処理手段から伝送される運転データを自己の不揮発性メモリに記録する。そして、外部のデータ処理装置からの要求に応じて自己の不揮発性メモリに記録された運転データを当該要求に係る外部のデータ処理装置に伝送する通信手段を備えて構成することができる。これによれば、サービスマンは、一箇所の運転データ収集装置にアクセスすることにより、分散して配置された複数の運転データ収集装置により収集された運転データを収集することができる。

本発明の運転データ収集装置を適用した一実施形態の空気調和装置の全体構成を示す図である。一実施形態の運転データ収集装置の詳細構成を示す。一実施形態の空気調和装置の構成を示す図である。空調機電源の電圧波形を示す説明図である。本発明の運転データ収集装置を適用可能な他の実施形態の空気調和装置の構成を示す図である。

符号の説明

１００空気調和機
１０１室内機
１０２室外機
１０３伝送線
１０５データ収集装置
２０１処理装置
２０２揮発性メモリ
２０４時計回路
２０５蓄電手段
２０６不揮発性メモリ
２０９電圧波形計測手段
２１０異常判定手段
２１１、２１２伝送回路

Claims

室外機及び室内機を含む空気調和装置の前記室外機の制御基板と前記室内機の制御基板間で運転データを伝送する伝送路に接続して設けられる処理手段と、該処理手段に接続して設けられる揮発性メモリ及び不揮発性メモリと、前記空気調和装置の電源電圧の波形を検出する電圧波形計測手段と、前記処理手段と前記揮発性メモリと前記不揮発性メモリの制御電源とを備え、
前記処理手段は、前記伝送路から取り込む運転データと共に前記電圧波形計測手段により検出された前記電源電圧の波形を、時間情報を付して前記揮発性メモリに上書きにより設定時間分記録させ、前記運転データ又は前記電源電圧の波形の異常を表す信号を検知したとき、前記揮発性メモリに記録された運転データ及び前記電源電圧の波形を前記不揮発性メモリに転送して記録させ、
前記制御電源は、前記処理手段が前記揮発性メモリに記録された運転データ及び前記電源電圧の波形を前記不揮発性メモリに転送して記録させる処理に必要な電力を蓄電する蓄電手段を有する空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置。
請求項１において、
前記処理手段は、前記不揮発性メモリに記録された運転データを外部のデータ処理装置に伝送する通信手段を備えてなることを特徴とする空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置。
請求項１において、
前記異常を表す信号は、異常機器と異常内容をコード化したアラームコードの変化と、伝送される前記運転データを設定時間以上検出できないときのいずれか一方を含むことを特徴とする空気調和装置の異常解析用の運転データ収集装置。
請求項１に記載の運転データ収集装置を室外機又は室内機に分散して設けてなる空気調和装置であって、
複数の運転データ収集装置の各処理手段は、前記不揮発性メモリに記録された運転データを前記伝送路を介して予め定めた一の運転データ収集装置の処理手段に伝送する通信手段を備え、該一の運転データ収集装置の処理手段は、他の運転データ収集装置の各処理手段から伝送される運転データを自己の不揮発性メモリに記録するとともに、外部のデータ処理装置からの要求に応じて自己の不揮発性メモリに記録された運転データを当該要求に係る外部のデータ処理装置に伝送する通信手段を備えてなることを特徴とする空気調和装置。