JPH0641826B2

JPH0641826B2 - 圧力センサの故障診断方法及び圧力センサを備えた冷凍装置

Info

Publication number: JPH0641826B2
Application number: JP2034088A
Authority: JP
Inventors: 哲生岡; 利夫西尾
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-01-30
Filing date: 1988-01-30
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPH01196473A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、例えばターボ冷凍機やスクリュー冷凍機等
の圧力センサの故障診断方法及び圧力センサを備えた冷
凍装置に関するものである。

（従来の技術）例えば空調に供されるターボ冷凍機等の運転は、負荷変
動に対する追従制御や発停も含めて殆ど自動化されてい
る。このように自動で運転される装置には、循環冷媒の
圧力や温度、或いは圧縮機電動機への潤滑油の供給圧力
などを検出する各種のセンサが設けられ、これらのセン
サでの検出値が、予め設定している正常動作範囲である
ことを確認しながら運転が行われる。また「ターボ冷凍
機」〔高田秋一著、昭和51年12月10日、社団法人日本冷
凍協会発行〕の第300頁〜第301頁には、例えば凝縮圧力
や蒸発圧力の異常を生じる際の原因と処置法とが記載さ
れているが、このようにセンサでの検出値に基づいて運
転が制御されると共に、異常が検出される場合には、重
大事故に至る前に運転が自動停止され、そして上記セン
サでの検出値に基づいて故障箇所の発見と必要な処置と
が行われる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記のようなセンサは、当然に半永久的な
ものではなく、長年の使用によって検出精度の低下を生
じてくる。このように劣化したセンサでの検出値に基づ
いて運転が行われる場合には、正常な運転を確保できな
くなり、効率の悪い運転状態となったり、さらには重大
事故に至る危険性を生じることとなる。このため上記の
ようなセンサに対しても定期的な点検が必要となる訳で
あるが、特に劣化の初期の段階でそれ程大きな誤差を生
じていない場合には、センサ自体の良否を判別するのは
容易ではなく、また個数も多いために、実際には正常動
作範囲を逸脱した効率の悪い過負荷状態の運転が継続さ
れて故障を生じ、その後の原因究明の過程でセンサの異
常に気づく場合がほとんどであり、この結果、装置全体
の寿命を早め、或いは圧力センサの劣化の場合には高圧
圧力の異常上昇によって重大事故に至る危険性を有する
ものとなっている。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、複数の圧力センサに対して一括した効率的な診断を
行うと共に、劣化を早期の段階で検出し得る圧力センサ
の故障診断方法を提供することにあり、さらに安全性を
向上し得ると共により効率的な運転状態を維持し得る圧
力センサを備えた冷凍装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）そこで第１請求項記載の圧力センサの故障診断方法は、
圧縮機１に凝縮器４と蒸発器５とを接続して構成した冷
媒循環回路６と、圧縮機電動機２を潤滑する油圧回路２
４と、上記圧縮機電動機２を冷却するために上記冷媒循
環回路６から上記圧縮機電動機２へと冷媒をバイパスさ
せるバイパス回路３１とを設け、また上記冷媒循環回路
６に高低圧力状態をそれぞれ検出する複数の圧力センサ
PS1、PS2を取着すると共に、上記油圧装置２４にも圧力
センサPS3、PS4を取着し、これらの圧力センサPS1〜PS4
での各検出値に基づいて運転制御される冷凍装置におけ
る圧力センサの故障診断方法であって、運転の停止した
均圧時において、上記各圧力センサPS1〜PS4での検出値
の平均を算出し、次いでこの平均値と上記各圧力センサ
PS1〜PS4でのそれぞれの検出値との差の絶対値を基準値
と比較するものである。

また第２請求項記載の圧力センサを備えた冷凍装置は、
圧縮機１に凝縮器４と蒸発器５とを接続して構成した冷
媒循環回路６と、圧縮機電動機２を潤滑する油圧回路２
４と、上記圧縮機電動機２を冷却するために上記冷媒循
環回路６から上記圧縮機電動機２へと冷媒をバイパスさ
せるバイパス回路３１とを設け、また上記冷媒循環回路
６に高低圧力状態をそれぞれ検出する複数の圧力センサ
PS1、PS2を取着すると共に、上記油圧回路２４にも圧力
センサPS3、PS4を取着し、これらの圧力センサPS1〜PS4
での各検出値に基づいて運転制御される冷凍装置であっ
て、さらに、運転の停止した均圧時において、上記各圧
力センサPS1〜PS4での検出値の平均を算出する演算手段
４１と、この平均値と上記各圧力センサPS1〜PS4でのそ
れぞれの検出値との差の絶対値が基準値を超えるときに
センサ異常信号を出力する故障診断手段４２とを設けて
いる。

（作用）上記においては、冷媒循環回路６と油圧回路２４とはバ
イパス回路３１を通して圧縮機電動機２内部で相互に連
通しており、したがって上記冷媒循環回路６と油圧回路
２４とは運転停止時には均圧状態となる。このためこれ
らの各回路６、２４に設けられている複数の圧力センサ
PS1〜PS4での運転停止時の各検出値及びそれらの平均値
は、上記各圧力センサが正常であれば、正常時の圧力セ
ンサにおける許容検出誤差範囲内で略同一の値となる。
ところで複数の圧力センサが全く同時期に劣化すること
は殆どないものと考えられることから、上記平均値と各
検出値との差の絶対値が、例えば上記正常時の圧力セン
サにおける許容検出誤差に応ずる値として設定した基準
値よりもそれぞれ小さいときには、上記各圧力センサPS
1〜PS4は全て正常であるとすることができる。

一方、三個以上の複数の圧力センサのうちの一つ、例え
ば圧力センサPS1での検出値に対しては上記基準値より
も大きくなり、他の圧力センサPS2、PS3、PS4での各検出
値に大しては、それぞれ上記基準値以内である場合に
は、上記圧力センサPS1の検出誤差が大きくなってその
劣化が進んでいると判別される。なお一つの圧力センサ
PS1による劣化の度合が進んでその検出誤差がさらに大
きなものとなる場合には、正常な側の検出値に対しても
平均値との差の絶対値は上記基準値よりも大きなものと
なってくる。つまり上記の診断法によって、一つの圧力
センサの劣化が進む初期の段階でその不良を検出するこ
とが可能であり、またこのときにはその不良圧力センサ
を特定することができる。

このように冷媒循環回路６と油圧回路２４とに設けられ
た複数の圧力センサの良否の判定を一括して行い、また
劣化の早期の段階でその不良を検出することができるの
で、安全性が向上し、またより効率的な運転状態を維持
していくことが可能となる。

（実施例）次にこの発明の圧力センサの故障診断方法及び圧力セン
サを備えた冷凍装置の具体的な実施例について、図面を
参照しつつ詳細に説明する。

第１図は、ターボ冷凍機の構成を示す模式図であり、同
図において、１はターボ圧縮機、２は液冷式の密閉形圧
縮機電動機（以下、電動機と言う）であって、この電導
機２の回転駆動軸に上記圧縮機１のインペラが増速装置
３を介して連結されている。上記圧縮機１には凝縮器４
と蒸発器５とが冷媒配管によって接続され、上記圧縮機
１からの吐出冷媒が上記凝縮器４、蒸発器５を通過して
上記圧縮機１に返流される冷媒循環回路６が構成されて
いる。なお上記圧縮機１の吸込側にはこの圧縮機１の圧
縮能力を可変するサクションベーン７が配設されてい
る。

上記凝縮器４内には、冷却水配管８を通して冷却水が、
また上記蒸発器５内には、例えば空調のために外部に供
する冷水が冷水配管９を通してそれぞれ循環するように
なされており、上記圧縮機１から凝縮器４へと流入した
高圧ガス冷媒は、この凝縮器４内部を循環する冷却水に
放熱して凝縮し、次いでこの凝縮液冷媒は蒸発器５へと
送られる際に減圧され、上記蒸発器５内部で冷水から吸
熱して蒸発する。この蒸発した低圧ガス冷媒が上記圧縮
機１に返流される冷媒循環サイクルによって、上記冷水
を冷却する運転が行われる。なお上記冷却水配管８には
冷却水循環用ポンプ１０が、また冷水配管９には冷水循
環用ポンプ１１がそれぞれ介設されている。

一方、上記電動機２のモータハウジング内の下部側はオ
イルタンク部として構成され、このオイルタンク部にオ
イルポンプ２１が配設されている。そしてこのオイルポ
ンプ２１の吐出ポートにオイルフィルタ２２とオイルク
ーラ２３とが順次接続されると共に、このオイルクーラ
２３から、上記モータハウジング内部における上記電動
機２、増速装置３の軸受部、摺動部に通ずる油圧回路２
４が設けられ、この油圧回路２４を通して潤滑油を循環
させることによって、上記電動機２及び増速装置３の潤
滑を行うようになされている。

さらに上記装置においては、前記冷媒循環回路６から一
部の循環冷媒をバイパスさせて、上記電動機２へと循環
させるバイパス回路３１が設けられている。つまり凝縮
器４における下部側の液溜め部３２と上記電動機２とを
バイパス往管３３で接続すると共に、上記電動機２と蒸
発器５とがバイパス復管３４で接続されている。したが
って上記凝縮器４の液溜め部３２から一部の凝縮液冷媒
が上記バイパス往管３３を通して電動機２に流入し、こ
こで蒸発して蒸発ガス冷媒が上記バイパス復管３４から
蒸発器４へと戻される。このバイパス流によって上記電
動機２を冷却するようになされている。上記のような各
回路構成の結果、前記した油圧回路２４は上記バイパス
回路３１と電動機２内部において相互に連通し、また上
記冷媒循環回路６にも連通することとなる。したがって
運転の停止時には、上記各回路は同一圧力状態、すなわ
ち均圧状態で維持されることとなる。

なお上記凝縮器４の液溜め部３２と蒸発器５との間に
は、さらに前記オイルクーラ２３に冷媒を循環させるた
めのオイル冷却用バイパス回路３５が接続されている。
上記オイルクーラ２３において、これを流通する潤滑油
と熱交換させることによって、上記潤滑油の冷却を行う
のである。また第１図には、四個の圧力センサPS1、PS2、
PS3、PS4を図示している。第１の圧力センサPS1は凝縮器
４に、また第２の圧力センサPS2は蒸発器５にそれぞれ
取着され、冷媒循環回路６における凝縮圧力、蒸発圧力
をそれぞれ検出するようになされている。第３、第４の
圧力センサPS3、PS4は、上記油圧回路２４におけるオイ
ルポンプ２１の吐出配管と、オイルクーラ２３から電動
機２に至る供給配管とに取着され、それぞれオイルポン
プ２１の吐出圧力と電動機２への潤滑油供給圧力とを検
出するようになされている。さらに上記装置において
は、図示してはいないが、各種温度、例えば吐出ガス冷
媒温度、凝縮液冷媒温度、オイルタンク温度、冷却水及
び冷水の各入口・出口温度等を検出する温度センサが所
定の箇所にそれぞれ配設されている。

上記構成のターボ冷凍機は、運転制御装置（図示せず）
によって、例えば冷水の出口温度を設定温度に維持する
ような運転がなされるが、そのときの冷凍負荷が変動す
る場合にも、前記サクションベーン７によって圧力能力
を自動的に変更するような制御を行いながら運転が継続
される。そしてこの運転中には上記各圧力センサや温度
センサによってそれぞれ検出される圧力や温度が上記運
転制御装置に入力されており、これらの検出値がそれぞ
れ正常範囲内であるか否かを常に監視している。そして
正常範囲から逸脱する場合には自動的に運転を停止する
と共に、使用者への異常表示を行う。このように運転状
態を各種センサで検出し、異常発生時には自動的に停止
することによって、重大事故に至る危険性を防止してい
る。

さらに上記実施例では、前記したように、運転の停止時
において冷媒循環回路６と油圧回路２４とは均圧状態に
維持されることを利用して、これらの各回路６、２４に
取着されている前記圧力センサPS1〜PS4の故障診断を自
動的に行う機能を備えており、以下、この機能について
第２図のフローチャートを参照して説明する。

使用者によって運転開始スイッチが操作されると、電動
機２及びオイルポンプ２１等の起動に先だって上記運転
制御装置では、まずステップS1に示すように、上記各圧
力センサPS1〜PS4での各検出値、すなわち蒸発器５の内
部圧力Pe、凝縮器４の内部圧力Pc、油圧回路２４におけ
るオイルポンプ２１の吐出配管内の圧力P01、オイルク
ーラ２３から電動機２に至る配管内の圧力P02の読取り
が行われる。

次いで、演算手段４１を構成しているステップS2におい
て、上記四つの圧力検出値Pe、Pc、P01、P02の平均値Pmが
算出される。上記のように、冷媒循環回路６と油圧回路
２４とは、起動されるまでの運転の停止時において均圧
状態に維持されているので、上記四つの検出値Pe、Pc、P0
1、P02は、各圧力センサPS1、PS2、PS3、PS4が全て正常であ
る場合には略同一の値で、さらに詳しくは、正常時に許
容される検出誤差範囲内の値でそれぞれ読取られるもの
である。したがって上記平均値Pmも、各圧力センサが全
て正常の場合には、各検出値と略同一の値となる。そし
てこの平均値Pmに基づいて、故障診断手段４２を構成し
ている以下のステップS3〜S10によって、上記各圧力セ
ンサPS1、PS2、PS3、PS4の故障診断が行われる。すなわち
ステップS3において上記PeとPmとの差の絶対値を基準値
Ｅと比較する。この基準値Ｅとしては、上記正常時にお
ける許容検出誤差と同等の値が予め設定されている。こ
のとき四個の圧力センサPS1、PS2、PS3、PS4が全て正常で
ある場合には、上記のような平均値Pmも各検出値と略同
一の値であるので、上記PeとPmとの差の絶対値は上記許
容誤差Ｅよりも小さな値となり、続いてステップS4に移
行し、さらにステップS5、S6で、上記と同様に、各検出
値Pc、P01、P02と平均値Pmとの差の絶対値を順次上記基準
値Ｅと比較し、それぞれ基準値Ｅ以下であることによっ
て、全ての圧力センサPS1、PS2、PS3、PS4が正常であると
判別し、その後に、圧縮機１やオイルポンプ２１等を起
動して運転が開始される。

ところで複数の圧力センサが全く同時期に劣化を生じる
ことは殆どないものと考えられることから、上記四個の
圧力センサPS1、PS2、PS3、PS4のうちの一つ、例えば圧力
センサPS1が徐々に劣化している場合について説明する
と、その検出値Peは、他の三個の正常な圧力センサPS2、
PS3、PS4での略同一の検出値Pc、P01、P02とは徐々に離れ
た位置を示すこととなる。このときの平均値Pmは、正常
な側の三つの検出値Pc、P01、P02の平均から、この平均と
Peとの差の４分の１だけPe側にシフトした値で与えられ
る。したがって圧力センサPS1の劣化が徐々に進んでい
く際には、平均値Pmと正常側の検出値との差及び平均値
Pmと劣化側の検出値との差は共に大きくなていくもので
あるが、その初期の段階で正常側が上記基準値Ｅ内にあ
るときに、劣化側が基準値Ｅよりも大きくなる状態を経
ることとなる。そしてこの段階で、劣化が進んでいる圧
力センサPS1を不良とする判別が上記ステップS3におい
てなされ、このステップS3からステップS7に移行して、
蒸発器５に取着されている上記圧力センサPS1の不良を
表示して運転の停止状態を維持する。なお他方の圧力セ
ンサPS2、PS3、PS4に対しても、同様に上記各ステップS4、
S5、S6で不良と判別された場合には、それぞれステップS
8、S9、S10に移行して、不良の表示を行い、運転の停止状
態を維持することとなる。

以上の説明のように上記実施例においては、冷媒循環回
路６と油圧回路２４とが運転停止時においては均圧状態
にあることを利用して、これらの各回路６、２４に設け
られている四つの圧力センサPS1、PS2、PS3、PS4の故障診
断が各起動時毎に一括して行われる。しかもその故障診
断は、起動直前の各圧力センサPS1、PS2、PS3、PS4での検
出値を一度だけ運転制御装置に入力し、そのときの検出
値に基づいて、上記運転制御装置における、例えばマイ
クロコンピュータでの演算処理によって、極短時間のう
ちに行うことが可能である。そして劣化の早期の段階で
のその不良を検出することができるので、安全性が向上
し、またより効率的な運転状態を維持していくこが可能
となる。

なお上記実施例はこの発明を限定するものではなく、こ
の発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上記
実施例においては基準値として正常時における圧力セン
サの許容検出誤差Ｅと同等の値としたが、適宜これと異
なる値とすることも可能である。また上記ではターボ冷
凍機を例にして説明したが、その他の冷凍装置において
この発明を適用して構成することが可能であり、特に運
転の停止後に高低圧力状態の均圧化が短時間で生じるス
クリュー冷凍機等においても顕著な効果を与えるものと
なる。また上記実施例においては、４個の圧力センサを
備えた装置について説明したが、３個の、或いはさらに
多くの圧力センサを備えた装置においてこの発明の適用
が可能である。

（発明の効果）上記のようにこの発明の圧力センサの故障診断方法及び
圧力センサを備えた冷凍装置においては、冷媒循環回路
と油圧回路とに設けられた複数の圧力センサの良否の判
定を一括して自動的に行い、また劣化の早期の段階でそ
の不良を検出することができるので、安全性が向上し、
またより効率的な運転状態を維持していくことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用して構成した一実施例における
ターボ冷凍機の全体構成を示す模式図、第２図はこの発
明の圧力センサの故障診断方法の一例を示す制御フロー
チャートである。１……圧縮機、２……電動機、４……凝縮器、５……蒸
発器、６……冷媒循環回路、２４……油圧回路、３１…
…バイパス回路、４１……演算手段、４２……故障診断
手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機（１）に凝縮器（４）と蒸発器
（５）とを接続して構成した冷媒循環回路（６）と、圧
縮機電動機（２）を潤滑する油圧回路(24)と、上記圧縮
機電動機（２）を冷却するために上記冷媒循環回路
（６）から上記圧縮機電動機（２）へと冷媒をバイパス
させるバイパス回路(31)とを設け、また上記冷媒循環回
路（６）に高低圧力状態をそれぞれ検出する複数の圧力
センサ(PS1)(PS2)を取着すると共に、上記油圧回路(24)
にも圧力センサ(PS3)(PS4)を取着し、これらの圧力セン
サ(PS1)〜(PS4)での各検出値に基づいて運転制御される
冷凍装置における圧力センサの故障診断方法であって、
運転の停止した均圧時において、上記各圧力センサ(PS
1)〜(PS4)での検出値の平均を算出し、次いでこの平均
値と上記各圧力センサ(PS1)〜(PS4)でのそれぞれの検出
値との差の絶対値を基準値と比較することを特徴とする
圧力センサの故障診断方法。
【請求項２】圧縮機（１）に凝縮器（２）と蒸発器
（５）とを連続して構成した冷媒循環回路（６）と、圧
縮機電動機（２）を潤滑する油圧回路(24)と、上記圧縮
機電動機（２）を冷却するために上記冷媒循環回路
（６）から上記圧縮機電動機（２）へと冷媒をバイパス
させるバイパス回路(31)とを設け、また上記冷媒循環回
路（６）に高低圧力状態をそれぞれ検出する複数の圧力
センサ(PS1)(PS2)を取着すると共に、上記油圧回路(24)
にも圧力センサ(PS3)(PS4)を取着し、これらの圧力セン
サ(PS1)〜(PS4)での各検出値に基づいて運転制御される
冷凍装置であって、さらに、運転の停止した均圧時にお
いて、上記各圧力センサ(PS1)〜(PS4)での検出値の平均
を算出する演算手段(41)と、この平均値と上記各圧力セ
ンサ(PS1)〜(PS4)でのそれぞれの検出値との差の絶対値
が基準値を超えるときにセンサ異常信号を出力する故障
診断手段(42)とを設けていることを特徴とする圧力セン
サを備えた冷凍装置。