JP6570809B2 - 冷凍機制御装置、冷凍機、及び冷凍機の診断方法 - Google Patents

冷凍機制御装置、冷凍機、及び冷凍機の診断方法 Download PDF

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Description

本発明は、冷凍機制御装置、冷凍機、及び冷凍機の診断方法に関するものである。
ターボ冷凍機等の冷凍機の制御装置は、機器制御に必要なデータのみが入力されて記憶される構成とされている。このため、データを記憶するための記憶媒体の記憶容量は小さい。
冷凍機の運転状態や故障予知等の診断を行うためには、冷凍機を構成する機器の温度データや圧力データ等の詳細な運転データが必要であり、種々の運転データを時系列で蓄積（記憶）しなければならない。そして、運転データの蓄積量が多いほどより正確な診断が可能である。このため、運転データを記憶するために記憶媒体の記憶容量は大きい必要がある。
そこで、冷凍機の運転状態や故障予知等の診断を行うために、特許文献１に記載されているように、冷凍機に対して外部に設けられた制御盤や遠隔監視装置等のより大きな記憶容量を有する記憶媒体を備えた機器で行われている。
特開２０１２−５２７３３号公報
しかしながら、制御盤や遠隔監視装置等で冷凍機の診断を行う場合には、通信回線を介して冷凍機から運転データを収集する必要があるが、通信回線を介して送受信可能な通信データ量には制限があり、限定された運転データでしか診断が行えない場合があった。また、遠隔監視装置が導入されていない冷凍機もあり、このような冷凍機では診断そのものが行われない場合もある。
このため、より多くの運転データを用いた診断は、通信回線を用いずに運転データの収集が可能な制御装置で行うことが好ましいものの、上述したように、制御装置が備える記憶媒体の記憶容量は小さく、記憶容量を大きくするとコストアップを招く。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷凍機の運転データを記憶する記憶媒体の記憶容量を大きくすることなく、冷凍機の状態を診断できる、冷凍機制御装置、冷凍機、及び冷凍機の診断方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の冷凍機制御装置、冷凍機、及び冷凍機の診断方法は以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る冷凍機制御装置は、冷凍機に備えられ、機器制御に必要なデータのみが入力されて記憶される冷凍機制御装置であって、冷凍機の部位毎に検知された運転データを一時的に記憶する記憶手段と、時間と共に前記記憶手段に蓄積されてデータサイズが大きくなった前記運転データに対して、前記運転データの種類に応じて所定時間毎に前記運転データを平均化して圧縮運転データに変換することでデータサイズを圧縮して前記記憶手段に記憶し、圧縮に用いられた前記運転データを削除する圧縮手段と、前記圧縮手段によって記憶された前記圧縮運転データに基づいて、前記冷凍機の状態を評価する状態評価手段と、を備える。
本構成によれば、冷凍機の部位毎に検知された運転データが記憶手段によって記憶される。冷凍機の部位とは、例えば、リレー、インバータ、圧縮機、及び熱交換器等である。運転データとは、例えば、リレーの開閉回数、インバータの温度、圧縮機の電動機電流及び蒸発器圧力、並びに熱交換器の冷却水出口温度や凝縮飽和温度及び冷却水流量である。
上記のような運転データを時間と共に記憶手段に蓄積していくと、そのデータサイズは大きくなる。この大きいデータサイズの運転データを記憶し続けるためには、記憶手段の記憶容量を大きくしなければならない。
そこで、データサイズが大きくなった前記運転データに対して、運転データの種類に応じた条件を満たす毎に、圧縮手段によって運転データが変換されることでデータサイズが圧縮される。これにより、運転データのデータサイズは小さくなるので、記憶手段の記憶容量を大きくする必要が無い。運転データの種類に応じた条件とは、例えば冷凍機の継続運転時間等である。また、変換とは、運転データを平均又は近似等によって平滑化することであり、冷凍機の状態を評価可能な必要部分を抽出することである。
そして、圧縮手段によって変換された運転データに基づいて、状態評価手段によって、冷凍機の状態が評価される。
従って、本構成によれば、冷凍機の運転データを記憶する記憶媒体の記憶容量を大きくすることなく、冷凍機の状態を診断できる。また、これにより、冷凍機制御装置によって冷凍機の状態を診断が可能となるので、従来のように診断機能を有する遠隔監視装置等を有していない顧客でも冷凍機の診断が可能となる。さらに、冷凍機の部位毎に検知された運転データが圧縮されて記憶されるので、冷凍機の部位毎に長期的な診断が冷凍機制御装置で可能となる。
上記第一態様では、前記圧縮手段が、前記冷凍機の運転パラメータの大きさに応じた区分毎に、前記運転データを平滑化することでデータサイズを圧縮し、前記状態評価手段が、前記圧縮手段によって圧縮された後の前記運転データと前記区分に応じた基準値との差を算出し、該差と前記区分に応じた閾値とを比較することで、前記冷凍機の運転状態を評価することが好ましい。
本構成によれば、冷凍機の運転パラメータの大きさに応じた区分毎に運転データが分類される。冷凍機の運転パラメータは、例えば出力負荷やベーン開度であり、区分は出力負荷率やベーン開度の角度である。
冷凍機の運転パラメータの大きさに応じた区分毎に、圧縮手段によって運転データが平滑化される。そして、圧縮された後の運転データと区分に応じた基準値との差が算出され、該差と区分に応じた閾値とが比較され、冷凍機の運転状態が評価される。
従って、本構成によれば、冷凍機制御装置の記憶容量を大きくすることなく、簡易な処理によって冷凍機の状態の評価ができる。
上記第一態様では、前記状態評価手段は、前記差と前記閾値との乖離状態に応じて異なる評価結果を報知することが好ましい。
本構成によれば、冷凍機の管理者が冷凍機の状態を的確に判断できる。
本発明の第二態様に係る冷凍機は、上記記載の冷凍機制御装置を備える。
本発明の第三態様に係る冷凍機の診断方法は、冷凍機に備えられ、機器制御に必要なデータのみが入力されて記憶される冷凍機制御装置を用いる冷凍機の診断方法であって、冷凍機の部位毎に検知された運転データを一時的に記憶手段に記憶する第１工程と、時間と共に前記記憶手段に蓄積されてデータサイズが大きくなった前記運転データに対して、前記運転データの種類に応じて所定時間毎に前記運転データを平均化して圧縮運転データに変換することでデータサイズを圧縮して前記記憶手段に記憶し、圧縮に用いられた前記運転データを削除する第２工程と、記憶された前記圧縮運転データに基づいて、前記冷凍機の状態を評価する第３工程と、を備える。
本発明によれば、冷凍機の運転データを記憶する記憶媒体の記憶容量を大きくすることなく、冷凍機の状態を診断できる、という優れた効果を有する。
本発明の実施形態に係るターボ冷凍機の概略構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る冷凍機制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る演算処理部及び記憶部の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るデータ圧縮診断処理の流れを示すフローチャートである。
以下に、本発明に係る冷凍機制御装置、冷凍機、及び冷凍機の診断方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、ターボ冷凍機１１の概略構成を示した図である。
ターボ冷凍機１１は、空調機やファンコイル等の外部負荷８６に供給する冷水に対して冷熱を与える。ターボ冷凍機１１は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機６０と、ターボ圧縮機６０によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器６２と、凝縮器６２にて凝縮された液冷媒に対して過冷却を与えるサブクーラ６３と、サブクーラ６３からの液冷媒を膨張させる高圧膨張弁６４と、高圧膨張弁６４に接続されるとともにターボ圧縮機６０の中間段および低圧膨張弁６５に接続される中間冷却器６７と、低圧膨張弁６５によって膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器６６とを備えている。
ターボ圧縮機６０は、遠心式の２段圧縮機であり、回転数一定で駆動する固定速機である。なお、図１では固定速機を例示しているが、インバータによって回転数が可変制御されるターボ圧縮機を用いることとしてもよい。ターボ圧縮機６０の冷媒吸入口には、吸入冷媒流量を制御するインレットガイドベーン（以下「ＩＧＶ」という。）７６が設けられており、ターボ冷凍機１１の容量制御が可能となっている。
凝縮器６２には、凝縮冷媒圧力を計測するための凝縮冷媒圧力センサＰＣが設けられている。サブクーラ６３は、凝縮器６２の冷媒流れ下流側に、凝縮された冷媒に対して過冷却を与えるように設けられている。サブクーラ６３の冷媒流れ下流側直後には、過冷却後の冷媒温度を計測する温度センサＴｓが設けられている。
凝縮器６２及びサブクーラ６３には、これらを冷却するための冷却水配管８０が設置されている。この冷却水配管８０は冷却塔８３に接続されており、冷却水配管８０を介して、凝縮器６２、冷却塔８３、及びサブクーラ６３の間を冷却水が循環する。循環する冷却水は、凝縮器６２において冷媒から凝縮熱(排熱）を吸熱し、冷却塔８３において放熱した後、再びサブクーラ６３へ送られる。冷却塔８３における放熱は、外気との熱交換によって行われる。このように、冷却塔８３によって、凝縮器６２において冷媒が凝縮する際に放出する排熱が除去されるようになっている。冷却水配管８０を流れる冷却水は、冷却水配管８０に設置された冷却水ポンプ８４によって圧送される。冷却水ポンプ８４は、図示しない冷却水ポンプ用インバータモータによって駆動される。これにより、回転数を可変とすることにより、冷却水ポンプ８４の吐出流量を可変に制御できるようになっている。
冷却水入口温度は、冷却水配管８０のサブクーラ６３入口近傍に設置された温度センサTcinによって計測され、冷却水出口温度は、冷却水配管８０の凝縮器６２出口近傍に設けた温度センサTcoutによって計測され、冷却水流量は、冷却水配管８０に設置された流量計Ｆ２により計測される。
中間冷却器６７には、中間圧力を計測するための圧力センサＰＭが設けられている。
蒸発器６６には、蒸発圧力を計測するための圧力センサＰＥが設けられている。蒸発器６６において吸熱されることによって定格温度（例えば７℃）の冷水が得られる。すなわち、蒸発器６６内に挿通された冷水配管８２内を流れる冷水は、冷媒に熱が奪われることにより、冷やされる。冷水配管８２を流れる冷水は、冷水配管８２に設置された冷水ポンプ８５によって圧送される。冷水ポンプ８５は、図示しない冷水ポンプ用インバータモータによって駆動される。これにより、回転数を可変とすることにより、冷水ポンプ８５の吐出流量を可変に制御できるようになっている。
冷水入口温度は冷水配管８２の蒸発器６６入口近傍に設置された温度センサTinによって計測され、冷水出口温度は、冷水配管８２の蒸発器６６出口近傍に設けた温度センサToutによって計測され、冷水流量は、冷水配管８２に設置された流量計Ｆ１により計測される。
凝縮器６２の気相部と蒸発器６６の気相部との間には、ホットガスバイパス管７９が設けられている。そして、ホットガスバイパス管７９内を流れる冷媒の流量を制御するためのホットガスバイパス弁７８が設けられている。ホットガスバイパス弁７８によってホットガスバイパス流量を調整することにより、ＩＧＶ７６では制御が十分でない非常に小さな領域の容量制御が可能となっている。
図１において、圧力センサＰＣ等の各種センサによって計測された計測値は、冷凍機制御装置７４へ送信される。また、冷凍機制御装置７４は、ＩＧＶ７６及びホットガスバイパス弁７８の弁開度の制御を行う。
図１に示したターボ冷凍機１１では、凝縮器６２及びサブクーラ６３を設け、冷却塔８３において外部へと放熱した冷却水と冷媒との間で熱交換を行い、冷却水を温める場合について述べたが、例えば、凝縮器６２及びサブクーラ６３に代えて空気熱交換器を配置し、空気熱交換器において外気と冷媒との間で熱交換を行うような構成としてもよい。また、ターボ冷凍機１１は、上述した冷房機能のみを有する場合に限定されず、例えば、暖房機能のみ、或いは、冷房機能及び暖房機能の両方を有しているものであってもよい。また、冷媒と熱交換される媒体は、水でも空気でもよい。
次に、上述したターボ冷凍機１１が備える冷凍機制御装置７４において行われるターボ冷凍機１１の状態評価について図を参照して説明する。
冷凍機制御装置７４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な不揮発性の記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
図２は、冷凍機制御装置７４の構成を示す機能ブロック図である。
冷凍機制御装置７４は、ターボ冷凍機１１の部位毎に検知された運転データに基づいて、ターボ冷凍機１１の状態を評価する冷凍機診断処理を実行する。
ターボ冷凍機１１の部位とは、例えば、リレー、インバータ、ターボ圧縮機６０、及び熱交換器（蒸発器６６、凝縮器６２、及びサブクーラ６３）等である。なお、以下の説明において、ターボ冷凍機１１の部位を制御対象１０ともいう。
運転データとは、例えば、リレーの開閉回数、インバータの温度、ターボ圧縮機６０の電動機電流及び蒸発器圧力、並びに熱交換器の冷却水出口温度や凝縮飽和温度及び冷却水流量等であり、これらの運転データは、上述した各種センサによって検出される。
冷凍機制御装置７４は、入出力処理部１２、入出力処理部１４、演算処理部１６、記憶部１８、及び通信部２０を備える。
入出力処理部１２は、各種センサに接続され、上述した運転データ（アナログ信号）が各種センサから入力される。また、入出力処理部１２は、各種センサへの検出開始信号又は検出停止信号等を出力してもよい。なお、入出力処理部１２は、アナログ信号である運転データに対してアナログ／デジタル変換を行い、デジタル信号に変換して入出力処理部１４へ出力する。
入出力処理部１４は、入出力処理部１２を介して入力された運転データを演算処理部１６又は記憶部１８に出力したり、演算処理部１６からの信号を入出力処理部１２へ出力する。
演算処理部１６は、ターボ冷凍機１１を制御するために、各種制御対象への制御信号を生成したり、運転データに基づいて冷凍機診断処理を実行する。
記憶部１８は、運転データ等の各種データを記憶する不揮発性の記憶媒体である。また、記憶部１８には、ターボ冷凍機１１の試運転時の各種運転データ（以下「基準運転データ」という。）を記憶している。基準運転データは、ターボ冷凍機１１を定格又は部分負荷で試運転した場合に得られる運転データであり、冷凍機診断処理で用いられる。
また、記憶部１８には、ターボ冷凍機１１を運転させた累積時間（以下「経年時間」という。）や冷凍機診断処理で用いられる各種補正係数や閾値等が記憶される。
通信部２０は、通信回線を介して表示装置２２や遠隔監視装置２４に接続され、ターボ冷凍機１１の運転状態や、冷凍機診断処理の結果を報知する。なお、通信回線は、デジタル信号を伝送する回線である。表示装置２２は、冷凍機制御装置７４による各種処理結果を表示する。遠隔監視装置２４は、ターボ冷凍機１１の遠隔操作を可能とする。
図３は、演算処理部１６及び記憶部１８の構成を示す機能ブロック図である。
記憶部１８は、一時記憶用メモリ空間３０及び圧縮データ用メモリ空間３２を備える。
一時記憶用メモリ空間３０は、入出力処理部１４から出力された運転データを逐次記憶する。圧縮データ用メモリ空間３２は、演算処理部１６によって運転データ圧縮処理後の運転データ（以下「圧縮運転データ」という。）を記憶する。
演算処理部１６は、圧縮部３４及び診断部３６を備える。
圧縮部３４は、一時記憶用メモリ空間３０に記憶された運転データに対して運転データ圧縮処理を行い圧縮運転データとし、圧縮データ用メモリ空間３２に記憶させる。
診断部３６は、圧縮運転データに基づいて冷凍機診断処理を実行する。
ここで、運転データ圧縮処理について詳述する。
入出力処理部１４から出力された運転データは、一時記憶用メモリ空間３０に逐次記憶される。このため、運転データは、時間と共に一時記憶用メモリ空間３０に蓄積されてデータサイズが大きくなる。
この大きいデータサイズの運転データを記憶し続けるためには、記憶部１８の記憶容量を大きくしなければならず、冷凍機制御装置７４のコストアップを招く。
そこで、データサイズが大きくなった運転データに対して、運転データの種類に応じた条件（以下「圧縮タイミング条件」という。）を満たす毎に、運転データ圧縮処理によって運転データが変換されることでデータサイズが圧縮される。圧縮運転データは、圧縮データ用メモリ空間３２に記憶され、圧縮に用いられた運転データは、一時記憶用メモリ空間３０から削除される。これにより、圧縮運転データのデータサイズは小さくなるので、記憶部１８の記憶容量を大きくする必要が無い。
なお、運転データの種類に応じた条件とは、例えばターボ冷凍機１１の継続運転時間等である。また、変換とは、運転データを平均又は近似等によって平滑化することであり、ターボ冷凍機１１の状態を評価可能な必要部分を抽出することである。
なお、一時記憶用メモリ空間３０は、一時的に運転データを記憶させるので固定されたメモリ空間でなくてもよい一方、圧縮データ用メモリ空間３２は、固定されたメモリ空間であることが好ましい。
次に、運転データ圧縮処理の具体例について説明する。
運転データが例えばリレーの開閉回数である場合、リレーの１回毎の開閉に応じて一時記憶用メモリ空間３０には“１”がインクリメントされる。そして、一時記憶用メモリ空間３０に逐次記憶されたリレーの開閉回数が例えば１０００回を超えると、圧縮部３４によって圧縮タイミング条件を満たしたと判断される。そして、運転データ圧縮処理によって一時記憶用メモリ空間３０に記憶されている運転データである“１０００”が“１”に変換され、圧縮データ用メモリ空間３２に圧縮運転データとして記憶される。
なお、すでにリレーの開閉回数を示す圧縮運転データが圧縮データ用メモリ空間３２に記憶されている場合は、リレーの開閉回数を示す圧縮運転データが“１”だけインクリメントされる。すなわち、例えばリレーの開閉回数が１０００００回であると、圧縮データ用メモリ空間３２に記憶されるリレーの開閉回数を示す圧縮運転データは、“１００”となる。
また、運転データが例えばターボ圧縮機６０の電動機電流及び蒸発器圧力、並びに熱交換器の冷却水出口温度や凝縮飽和温度及び冷却水流量等の時間変化を有する場合、運転データが時系列で一時記憶用メモリ空間３０に記憶される。そして、前回の運転データ圧縮処理が実行されてから所定時間（例えば１分）経過すると、圧縮部３４によって圧縮タイミング条件を満たしたと判断される。そして、運転データ圧縮処理によって一時記憶用メモリ空間３０に記憶されている運転データが平均化されることで変換され、圧縮データ用メモリ空間３２に圧縮運転データとして記憶される。これにより、圧縮データ用メモリ空間３２には、１分毎に平均化された圧縮運転データが逐次記憶される。
なお、圧縮部３４は、１分毎に平均化された圧縮運転データを１時間毎に平均化し、１時間毎に平均化された圧縮運転データを１日毎に平均化し、１日毎に平均化された圧縮運転データを１月毎に平均化するように、段階的に平均化してもよい。
また、圧縮部３４は、ターボ冷凍機１１の運転パラメータの大きさに応じた区分毎に、運転データを平滑化することでデータサイズを圧縮してもよい。ターボ冷凍機１１の運転パラメータは、例えば出力負荷やＩＧＶの開度（以下「ベーン開度」という。）であり、区分は出力負荷率やベーン開度の角度である。出力負荷率は、ターボ冷凍機１１の定格負荷を１００％とした値である。
図４は、運転データ圧縮処理及び冷凍機診断処理を含むデータ圧縮診断処理の流れを示すフローチャートである。データ圧縮診断処理は、冷凍機制御装置７４で実行され、ターボ冷凍機１１が運転すると開始され、ターボ冷凍機１１が停止すると終了する。また、冷凍機診断処理は、各種の運転データ毎に後述する圧縮タイミングや診断タイミングが判定されて実行される。
まず、ステップ１００では、入出力部１２を介して入力された運転データを、記憶部１８が備える一時記憶用メモリ空間３０に記憶する。
次のステップ１０２では、運転データの圧縮タイミング条件を満たすか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０４へ移行する。一方、否定判定の場合はステップ１００へ戻り、運転データを一時記憶用メモリ空間３０に記憶し続ける。
ステップ１０４では、運転データ圧縮処理を実行する。
次のステップ１０６では、冷凍機診断処理を実行するタイミングに達したか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０８へ移行し、否定判定の場合はステップ１００へ戻る。
ステップ１０８では、圧縮運転データに基づいて冷凍機診断処理を実行する。
次のステップ１１０では、冷凍機診断処理の結果を報知する必要があるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１１２へ移行し、否定判定の場合はステップ１００へ戻る。
ステップ１１２では、冷凍機診断処理の結果を表示装置２２や遠隔監視装置２４に放置し、ステップ１００へ戻る。
次に、データ圧縮診断処理についての具体例について説明する。
まず、データ圧縮診断処理の対象が熱交換器の場合について説明する。熱交換器はチューブの本数が数百本となる場合があり、腐食が発生するとターボ冷凍機１１に与える影響が大きいため、正確な劣化状態の判断を要する。
熱交換器に対する診断で必要とする運転データは、冷却水出口温度、凝縮飽和温度、冷却水流量、冷凍機の出力負荷率等である。冷却水出口温度及び凝縮飽和温度は、冷却水流量及び冷凍機の出力負荷率に関連付けられている。
そして、これらの運転データは、ターボ冷凍機１１の運転パラメータとして負荷別に区分けされる。具体的には、出力負荷率が２０％、３０％、・・・９０％、１００％（定格）の９つに区分され、出力負荷率が１５％以上２５％未満の運転データは、出力負荷率が２０％の運転データとして近似して区分けされ、出力負荷率が２５％以上３５％未満の運転データは、出力負荷率が３０％の運転データとして近似して区分けされ、同様に、出力負荷率が８５％以上９５％未満の運転データは、出力負荷率が９０％の運転データとして近似して区分けされ、出力負荷率が９５％以上１００％以下の運転データは、出力負荷率が１００％の運転データとして近似して区分けされる。
そして、運転データ圧縮処理では、出力負荷率に応じて区分けされた冷却水出口温度と凝縮飽和温度とを所定時間毎（例えば１時間）に各々平均化することでデータサイズを圧縮する。
次に、圧縮運転データに基づいて冷凍機診断処理が行われる。
圧縮運転データとされた冷却水出口温度と凝縮飽和温度との温度差（以下「検出温度差」という。）に所定の補正係数を乗算した結果に対して、現在の冷却水流量やターボ冷凍機１１の出力負荷率で補正することで診断値が算出される。
一方、診断値に対応する区分に応じた基準運転データから求められる冷却水出口温度と凝縮飽和温度の温度差（以下「基準温度差」という。）に、ターボ冷凍機１１が運転された経年時間に応じた補正係数を乗算することで診断基準値が算出される。
そして、冷凍機診断処理は、診断値と診断基準値との差（以下「温度診断差」という。）を算出し、温度診断差と区分に応じた閾値とを比較することで、ターボ冷凍機１１の運転状態を評価する。なお、閾値は、ターボ冷凍機１１が運転された経年時間に応じて変化してもよい。例えば、経年時間が長いほど、閾値を小さくして劣化状態を厳しく判定する。
次に、冷凍機診断処理は、温度診断差と閾値との乖離状態に応じて異なる評価結果を報知する。これにより、ターボ冷凍機１１の管理者は、ターボ冷凍機１１の状態を的確に判断できる。
温度診断差が閾値Ｘを超えていない場合は、乖離しておらず、熱交換器が劣化していないとされ、何ら報知はされない。もしくは、劣化状態でないことが報知される。一方、温度診断差が閾値Ｘを超えると乖離状態であり、熱交換器が劣化しているとされ、警報が報知される。
例えば、温度診断差が閾値Ｘを超えてその継続時間が第１時間以上経過した場合、冷凍機診断処理は、第１度劣化状態であることを警報として報知する。第１度劣化状態である場合は、例えば表示装置２２の画面における所定箇所が黄色で表示される。
また、温度診断差が閾値Ｘ＋所定値Ｙを超えてその継続時間が第２時間以上経過した場合、冷凍機診断処理は、第２度劣化状態であることを警報として報知する。第２度劣化状態である場合は、例えば表示装置２２の画面における所定箇所が橙色で表示される。
また、温度診断差が閾値Ｘ＋所定値Ｙ＋所定値Ｚを超えた場合、冷凍機診断処理は、第３度劣化状態であることを警報として報知する。第３度劣化状態である場合は、例えば表示装置２２の画面における所定箇所が赤色で表示される。なお、第３度劣化状態と判定された場合は、冷凍機制御装置７４がターボ冷凍機１１を停止させてもよい。
次に、データ圧縮診断処理の対象がターボ圧縮機６０の場合について説明する。ターボ圧縮機６０はターボ冷凍機１１の主要部であり、故障が発生すると取り外して工場で修理が必要となる場合があり、ターボ冷凍機１１に与える影響が大きいため、正確な劣化状態の判断を要する。
ターボ圧縮機６０に対する診断で必要とする運転データは、電動機電流、ベーン開度、及び冷凍機の出力負荷率等である。なお、電動機電流はベーン開度や出力負荷率に関連付けられている。
そして、電動機電流は、ターボ冷凍機１１の出力負荷率に応じて９つに区分けされ、運転データ圧縮処理では、各区分けされた出力負荷率に応じた電動機電流を所定時間毎（例えば１日）に平均化することでデータサイズを圧縮する。
なお、ベーン開度が過度的に変化した場合における電動機電流の値は、運転データ圧縮処理に用いられない。ベーン開度が過度的に変化すると電動機電流も変化する場合があり、そのような運転データを用いると診断の精度が低下するためである。
次に、圧縮運転データに基づいて冷凍機診断処理が行われる。
冷凍機診断処理では、電動機電流である圧縮運転データと区分に応じた基準運転データから求められる電動機電流との差（以下「電流診断差」という。）を算出し、電流診断差と区分に応じた閾値とを比較することで、ターボ冷凍機１１の運転状態を評価する。
そして、通常であればターボ冷凍機１１の工場出荷後から数年経過してからターボ圧縮機６０の劣化が生じる。このため、一例として、警報は２段階で行われる。例えば、電流診断差が閾値を超えた場合の積算が２０回未満の場合、冷凍機診断処理は、電流診断差が閾値を超える度に軽度警報として報知し、それが２０回を超えると中度警報として報知する。
また、冷凍機診断処理では、例えば、短時間内（例えば１分）で電動機電流や蒸発器圧力を示す圧縮運転データが所定値以上変動する毎に、異常変動回数として“１”インクリメントし、異常変動回数が所定時間以上経過した場合や、所定回数以上繰り返して発生した場合に警報を報知してもよい。
また、ターボ圧縮機６０の潤滑油系統に基づいて冷凍機診断処理が行われてもよい。この場合に必要とする運転データは、凝縮器圧力、潤滑油圧力、蒸発器圧力等である。
そして、これらの運転データは、ターボ冷凍機１１の運転パラメータとしてベーン開度別に区分けされる。具体的には、ベーン開度が１０％、２０％、・・・９０％、１００％の１０つに区分され、ベーン開度が５％以上１５％未満の運転データは、ベーン開度が１０％の運転データとして区分けされ、ベーン開度が１５％以上２５％未満の運転データは、ベーン開度が２０％の運転データとして区分けされ、同様に、ベーン開度が８５％以上９５％未満の運転データは、ベーン開度が９０％の運転データとして区分けされ、ベーン開度が９５％以上１００％以下の運転データは、ベーン開度が１００％の運転データとして区分けされる。
そして、運転データ圧縮処理では、各区分けされたベーン開度に応じた潤滑油圧力と蒸発器圧力とを所定時間毎（例えば１時間）に各々平均化することでデータサイズを圧縮する。
次に、圧縮運転データに基づいて冷凍機診断処理が行われる。
圧縮運転データとされた潤滑油圧力と蒸発器圧力との圧力差（以下「検出圧力差」という。）に、凝縮器圧力と蒸発器圧力との関係に基づく所定の補正係数を乗算することで診断値が算出される。
そして、冷凍機診断処理は、診断値とターボ冷凍機１１の種類に応じた診断基準値との差（以下「圧力診断差」という。）を算出し、圧力診断差と区分に応じた閾値とを比較することで、ターボ冷凍機１１の運転状態を評価する。なお、閾値は、油ポンプが運転された運転時間に応じて変化してもよい。例えば、運転時間が長いほど、閾値を小さくして劣化状態を厳しく判定する。
次に、冷凍機診断処理は、圧力診断差と閾値との乖離状態に応じて異なる評価結果を報知する。
圧力診断差が閾値Ｘを超えていない場合は、乖離しておらず、ターボ冷凍機１１は劣化していないとされ、何ら報知はされない。もしくは、劣化状態でないことが報知される。一方、圧力診断差が閾値Ｘを超えると乖離状態であり、ターボ冷凍機１１は劣化しているとされ、警報が報知される。
例えば、圧力診断差が閾値Ｘを超えてその継続時間が第１時間以上経過した場合、冷凍機診断処理は、第１度劣化状態であることを警報として報知する。第１度劣化状態である場合は、例えば表示装置２２の画面における所定箇所が黄色で表示される。
また、圧力診断差が閾値Ｘ＋所定値Ｙを超えてその継続時間が第２時間以上経過した場合、冷凍機診断処理は、第２度劣化状態であることを警報として報知する。第２度劣化状態である場合は、例えば表示装置２２の画面における所定箇所が橙色で表示される。
また、圧力診断差が閾値Ｘ＋所定値Ｙ＋所定値Ｚを超えた場合、冷凍機診断処理は、第３度劣化状態であることを警報として報知する。第３度劣化状態である場合は、例えば表示装置２２の画面における所定箇所が赤色で表示される。なお、第３度劣化状態と判定された場合は、冷凍機制御装置７４がターボ冷凍機１１を停止させてもよい。
また、データ圧縮診断処理の対象がリレーである場合、データ圧縮診断処理は、圧縮運転データとして記憶されるリレーの開閉回数が２００回に達した場合を閾値とし、警報を報知する。
また、データ圧縮診断処理の対象がインバータのコンデンサである場合、データ圧縮診断処理は、圧縮運転データとして記憶されるインバータの温度にターボ冷凍機１１の運転時間に応じた補正係数を乗算して、乗算した値が閾値を超えた場合に警報を報知する。
また、ターボ冷凍機１１の部位毎に検知された運転データを冷凍機制御装置７４が記憶するので、冷凍機制御装置７４は、表示装置２２に対してターボ冷凍機１１の部位毎にメンテナンス情報を表示可能となる。
さらに、冷凍機制御装置７４は、冷凍機診断処理の結果（ターボ冷凍機１１の各部位の劣化状態）に基づいて、例えば、劣化が進んでいる部位に対してはメンテナンス時期を早く設定してもよく、劣化が進んでいない部位に対してはメンテナンス時期を遅く設定してもよい。
このように、冷凍機制御装置７４が運転データを圧縮して記憶することによって、様々な運転データを長期間記憶されるので、表示装置２２が、運転データをメンテナンス時期の判断に活用することも可能となる。
以上説明したように、本実施形態に係る冷凍機制御装置７４は、ターボ冷凍機１１の部位毎に検知された運転データを記憶する記憶部１８と、時間と共に記憶部１８に蓄積されてデータサイズが大きくなった運転データに対して、運転データの種類に応じた条件を満たす毎に運転データを変換することでデータサイズを圧縮する圧縮部３４と、圧縮部３４によって変換された運転データに基づいて、ターボ冷凍機１１の状態を評価する診断部３６と、を備える。
従って、冷凍機制御装置７４は、ターボ冷凍機１１の運転データを記憶する記憶媒体の記憶容量を大きくすることなく、ターボ冷凍機１１の状態を診断できる。
これにより、冷凍機制御装置７４によってターボ冷凍機１１の状態を診断が可能となるので、従来のように診断機能を有する遠隔監視装置等を有していない顧客でもターボ冷凍機１１の診断が可能となる。
また、ターボ冷凍機１１の部位毎に検知された運転データが圧縮されて記憶されるので、ターボ冷凍機１１の部位毎に長期的な診断が冷凍機制御装置７４で可能となる。
以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、上記実施形態で説明したデータ圧縮診断処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
１０ 制御対象
１１ ターボ冷凍機
１８ 記憶部
３４ 圧縮部
３６ 診断部
７４ 冷凍機制御装置

Claims (5)

  1. 冷凍機に備えられ、機器制御に必要なデータのみが入力されて記憶される冷凍機制御装置であって、
    冷凍機の部位毎に検知された運転データを一時的に記憶する記憶手段と、
    時間と共に前記記憶手段に蓄積されてデータサイズが大きくなった前記運転データに対して、前記運転データの種類に応じて所定時間毎に前記運転データを平均化して圧縮運転データに変換することでデータサイズを圧縮して前記記憶手段に記憶し、圧縮に用いられた前記運転データを削除する圧縮手段と、
    前記圧縮手段によって記憶された前記圧縮運転データに基づいて、前記冷凍機の状態を評価する状態評価手段と、
    を備える冷凍機制御装置。
  2. 前記圧縮手段は、前記冷凍機の運転パラメータの大きさに応じた区分毎に、前記運転データを平滑化することでデータサイズを圧縮し、
    前記状態評価手段は、前記圧縮手段によって圧縮された後の前記運転データと前記区分に応じた基準値との差を算出し、該差と前記区分に応じた閾値とを比較することで、前記冷凍機の運転状態を評価する請求項１記載の冷凍機制御装置。
  3. 前記状態評価手段は、前記差と前記閾値との乖離状態に応じて異なる評価結果を報知する請求項２記載の冷凍機制御装置。
  4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の冷凍機制御装置を備える冷凍機。
  5. 冷凍機に備えられ、機器制御に必要なデータのみが入力されて記憶される冷凍機制御装置を用いる冷凍機の診断方法であって、
    冷凍機の部位毎に検知された運転データを一時的に記憶手段に記憶する第１工程と、
    時間と共に前記記憶手段に蓄積されてデータサイズが大きくなった前記運転データに対して、前記運転データの種類に応じて所定時間毎に前記運転データを平均化して圧縮運転データに変換することでデータサイズを圧縮して前記記憶手段に記憶し、圧縮に用いられた前記運転データを削除する第２工程と、
    記憶された前記圧縮運転データに基づいて、前記冷凍機の状態を評価する第３工程と、
    を備える冷凍機の診断方法。
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