JPWO2021024383A1 - 診断システム - Google Patents
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Abstract
診断システムは、圧縮機に流れる電流を分析した分析結果を記憶する記憶装置と、分析結果に基づいて、圧縮機を診断する診断装置と、を備え、診断装置は、分析結果を記憶装置に記録させる記録手段と、分析結果が予め設定された第1の分析結果の閾値から外れた場合、第1の発報を行う第1の発報手段と、第1の発報手段によって第1の発報が行われた場合、記録手段によって記憶装置に記録された分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成する生成手段と、分析結果が、生成手段によって生成された第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う第2の発報手段と、を有する。
Description
本発明は、圧縮機の異常を診断する診断システムに関する。
従来、圧縮機の異常を診断する診断システムが知られている。概して、診断システムは、圧縮機の機種毎に、基準とする正常データである標準データを予め記憶し、現在のデータと記録された正常データとを比較して、圧縮機の正常又は異常を判断する。また、診断システムは、圧縮機を有する空気調和機毎に、基準とする正常データである標準データを予め記憶し、現在のデータと記録された正常データとを比較して、圧縮機の正常又は異常を判断する。これにより、従来、圧縮機の正常又は異常の判断の精度を高めようとしているものの、製造される圧縮機の機種毎、又は、圧縮機を有する空気調和機毎で、それぞれ異なる標準データを記憶する必要がある。このため、開発負荷が高くなり、製品コストの増加を招くおそれがある。
特許文献1には、q軸電流に対して周波数分析を行うことによって算出される評価値と基準値とを比較することによって、圧縮機の異常を検出する空調機の故障徴候検出装置が開示されている。特許文献1において、基準値は、所定の期間のFFT解析の結果の平均値又は最大値である。このように、特許文献1は、基準値を所定の期間のFFT解析の結果とすることによって、圧縮機又は空気調和機毎に、固有の標準データを記憶することを不要としている。
しかしながら、特許文献1に開示された故障徴候検出装置は、基準値を所定の期間のFFT解析の結果としているため、圧縮機一回転中の特定角度で微小時間に上昇し下降するトルク変動を伴う故障徴候の場合には有効だが、圧縮機複数回転にまたがり穏やかに上昇下降するトルク変動を伴う故障徴候の場合、FFT解析の結果で分析する周波数成分に特徴が表れづらく特許文献1の手段では、圧縮機に明確な異常が発生するまで、異常を検出することができない。即ち、特許文献1は、圧縮機の異常の予兆を検出した上で、圧縮機に明確な異常が発生していることを診断することが困難である。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機の異常の予兆を検出した上で、圧縮機に明確な異常が発生していることを診断する診断システムを提供するものである。
本発明に係る診断システムは、圧縮機に流れる電流を分析した分析結果を記憶する記憶装置と、分析結果に基づいて、圧縮機を診断する診断装置と、を備え、診断装置は、分析結果を記憶装置に記録させる記録手段と、分析結果が予め設定された第1の分析結果の閾値から外れた場合、第1の発報を行う第1の発報手段と、第1の発報手段によって第1の発報が行われた場合、記録手段によって記憶装置に記録された分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成する生成手段と、分析結果が、生成手段によって生成された第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う第2の発報手段と、を有する。
本発明によれば、第1の発報手段は、記憶装置に記録された分析結果が第1の分析結果の閾値を超えた場合、第1の発報を行う。これにより、圧縮機の異常の予兆を検出することができる。そして、第2の発報手段は、分析結果が記憶装置に記録された分析結果に基づいて生成された第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う。これにより、圧縮機の明確な異常を検出することができる。このように、診断システムは、圧縮機の異常の予兆を検出した上で、圧縮機に明確な異常が発生していることを診断することができる。
以下、本発明の診断システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、本発明の理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは本発明を説明するためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る診断システム100を示す模式図である。診断システム100は、圧縮機1の異常を診断するものである。図1に示すように、圧縮機1が有するモータ4は、三相交流電源70に接続されたインバータ71によって駆動する。ここで、インバータ71からモータ4に供給される電流は、モータ電流センサ72によって検出される。診断システム100は、モータ電流センサ72によって検出された電流に基づいて、圧縮機1の異常を診断する。
図1は、実施の形態1に係る診断システム100を示す模式図である。診断システム100は、圧縮機1の異常を診断するものである。図1に示すように、圧縮機1が有するモータ4は、三相交流電源70に接続されたインバータ71によって駆動する。ここで、インバータ71からモータ4に供給される電流は、モータ電流センサ72によって検出される。診断システム100は、モータ電流センサ72によって検出された電流に基づいて、圧縮機1の異常を診断する。
(冷凍サイクル装置60)
図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置60を示す回路図である。冷凍サイクル装置60は、室内の空気を調整する装置であり、図1に示すように、室外機60aと、室内機60bとを備えている。室外機60aには、例えば圧縮機1、流路切替装置63、室外熱交換器64、室外送風機65及び膨張部66が設けられている。室内機60bには、例えば室内熱交換器67及び室内送風機68が設けられている。
図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置60を示す回路図である。冷凍サイクル装置60は、室内の空気を調整する装置であり、図1に示すように、室外機60aと、室内機60bとを備えている。室外機60aには、例えば圧縮機1、流路切替装置63、室外熱交換器64、室外送風機65及び膨張部66が設けられている。室内機60bには、例えば室内熱交換器67及び室内送風機68が設けられている。
圧縮機1、流路切替装置63、室外熱交換器64、膨張部66及び室内熱交換器67が冷媒配管62により接続されて冷媒回路61が構成されている。圧縮機1は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。流路切替装置63は、冷媒回路61において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。室外熱交換器64は、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換するものである。室外熱交換器64は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外送風機65は、室外熱交換器64に室外空気を送る機器である。
膨張部66は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部66は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。室内熱交換器67は、例えば室内空気と冷媒との間で熱交換するものである。室内熱交換器67は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。室内送風機68は、室内熱交換器67に室内空気を送る機器である。なお、冷媒は、フロン、代替フロン又は二酸化炭素等が用いられる。
(運転モード、冷房運転)
次に、冷凍サイクル装置60の運転モードについて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機1に吸入された冷媒は、圧縮機1によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器64に流入し、室外熱交換器64において、室外送風機65によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部66に流入し、膨張部66において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器67に流入し、室内熱交換器67において、室内送風機68によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が実施される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、圧縮機1に吸入される。
次に、冷凍サイクル装置60の運転モードについて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機1に吸入された冷媒は、圧縮機1によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器64に流入し、室外熱交換器64において、室外送風機65によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部66に流入し、膨張部66において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器67に流入し、室内熱交換器67において、室内送風機68によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が実施される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、圧縮機1に吸入される。
(運転モード、暖房運転)
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機1に吸入された冷媒は、圧縮機1によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器67に流入し、室内熱交換器67において、室内送風機68によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部66に流入し、膨張部66において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器64に流入し、室外熱交換器64において、室外送風機65によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、圧縮機1に吸入される。
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機1に吸入された冷媒は、圧縮機1によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機1から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器67に流入し、室内熱交換器67において、室内送風機68によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部66に流入し、膨張部66において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器64に流入し、室外熱交換器64において、室外送風機65によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置63を通過して、圧縮機1に吸入される。
(圧縮機1)
図3は、実施の形態1に係る圧縮機1を示す断面図である。図3に示すように、圧縮機1は、例えば冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入して圧縮し、高温且つ高圧の状態にして吐出するものであり、例えばスクロール圧縮機である。圧縮機1は、図3に示すように、シェル2と、油ポンプ3と、モータ4と、圧縮部5と、フレーム6と、軸部7とを有している。更に、圧縮機1は、吸入管11と、吐出管12と、吐出チャンバ13と、マフラー14と、オルダムリング15と、スライダ16と、スリーブ17と、第1のバランサ18と、ロータ保持部材19と、サブフレーム20と、排油パイプ21とを有している。
図3は、実施の形態1に係る圧縮機1を示す断面図である。図3に示すように、圧縮機1は、例えば冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入して圧縮し、高温且つ高圧の状態にして吐出するものであり、例えばスクロール圧縮機である。圧縮機1は、図3に示すように、シェル2と、油ポンプ3と、モータ4と、圧縮部5と、フレーム6と、軸部7とを有している。更に、圧縮機1は、吸入管11と、吐出管12と、吐出チャンバ13と、マフラー14と、オルダムリング15と、スライダ16と、スリーブ17と、第1のバランサ18と、ロータ保持部材19と、サブフレーム20と、排油パイプ21とを有している。
シェル2は、圧縮機1の外殻を構成し、下部に油溜り3aが形成されたものである。また、シェル2は、例えば有底円筒状をなしており、ドーム状のアッパーシェル2aによって上部が塞がれている。また、シェル2は、ロアーシェル2bに載置されている。油ポンプ3は、シェル2に収容され、油溜り3aから油を吸い上げるものである。この油ポンプ3は、シェル2の下部に設けられている。そして、油ポンプ3は、油溜り3aから吸い上げた油を、圧縮機1の内部の各軸受部及びオルダムリング15に供給する。この油は、各軸受部及びオルダムリング15を潤滑すると共に冷却する。
モータ4は、シェル2の内部に設けられ、例えばフレーム6とサブフレーム20との間に設置されており、軸部7を回転するものである。モータ4は、ロータ4aとステータ4bとを有している。ロータ4aは、ステータ4bの内周側に設けられており、軸部7に取り付けられている。そして、ロータ4aは、自らが回転することにより、軸部7を回転させるものである。ステータ4bは、インバータ71から供給された電力によって、ロータ4aを回転させるものである。
圧縮部5は、シェル2の内部に設けられ、モータ4によって駆動して冷媒を圧縮するものである。圧縮部5は、固定スクロール30と揺動スクロール40とを有している。固定スクロール30は、シェル2の内部に固定されており、圧縮された冷媒を吐出チャンバ13に流出させるものである。揺動スクロール40は、固定スクロール30に対して公転旋回運動を行い、オルダムリング15によって自転運動が規制されている。固定スクロール30と揺動スクロール40とは、それぞれ互いに向き合った面に渦巻き状の固定ラップ部31とラップ部(図示せず)とが形成された部材であり、固定ラップ部31及びラップ部が噛み合った空間に圧縮室5aが形成されている。揺動スクロール40が軸部7によって揺動運動され、形成された圧縮室5aにおいて冷媒が圧縮される。
フレーム6は、シェル2に固定され、圧縮部5を収容するものであり、例えば主軸受8aを介して軸部7を回転自在に支持している。フレーム6には、吸入ポート6aが形成されており、冷媒は、吸入ポート6aを通って圧縮部5に流入する。軸部7は、フレーム6に支持され、油ポンプ3に吸い上げられた油が流通する油通路7aが内部に形成されており、モータ4と圧縮部5とを接続してモータ4の回転力を圧縮部5に伝達するものである。
吸入管11は、シェル2の側部に設けられており、冷媒をシェル2の内部に吸入する管である。吐出管12は、シェル2の上部に設けられており、冷媒をシェル2の外部に吐出する管である。吐出チャンバ13は、圧縮部5の上部に設けられており、圧縮部5から流入した冷媒を収容するものである。マフラー14は、吐出チャンバ13の上方に設けられており、吐出チャンバ13から吐出された冷媒の脈動を抑えるものである。
オルダムリング15は、揺動スクロール40に取り付けられた環状の部材であり、揺動スクロール40の自転運動を規制するものである。オルダムリング15は、揺動スクロール40のスラスト下面40aに形成されたオルダム溝(図示せず)に取り付けられている。スライダ16は、軸部7の上部の外周面に取り付けられた筒状の部材であり、揺動スクロール40の下部の内面に位置している。即ち、揺動スクロール40は、スライダ16を介して軸部7に取り付けられており、軸部7の回転に伴って揺動スクロール40も回転する。なお、揺動スクロール40とスライダ16との間には、揺動軸受8cが設けられている。スリーブ17は、フレーム6と主軸受8aとの間に設けられた筒状の部材であり、フレーム6と主軸受8aとの気密性や、揺動運動を円滑に保つものである。
第1のバランサ18は、軸部7に取り付けられており、フレーム6とロータ4aとの間に位置している。第1のバランサ18は、揺動スクロール40及びスライダ16によって生じるアンバランスを相殺するものである。なお、第1のバランサ18は、バランサカバー18aに収容されている。
サブフレーム20は、シェル2の内部におけるモータ4の下方に設けられ、副軸受8bを介して軸部7を回転自在に支持するものである。排油パイプ21は、フレーム6と揺動スクロール40との間の空間と、フレーム6とサブフレーム20との間の空間とを接続する管である。排油パイプ21は、フレーム6と揺動スクロール40との間の空間に流通する油のうち、過剰な油を、フレーム6とサブフレーム20との間の空間に流出させる。フレーム6とサブフレーム20との間の空間に流出した油は、サブフレーム20を通過して油溜り3aに戻る。
(診断システム101)
図4は、実施の形態1に係る診断システム100を示す機能ブロック図である。図4に示すように、診断システム100は、記憶装置101と、診断装置102とを備えている。記憶装置101は、圧縮機1に流れる電流に基づく運転情報、及び電流を分析した分析結果を記憶する。記憶装置101は、ハードディスクとして構成されてもよいし、データを一時的に記憶することができるランダムアクセスメモリ(RAM)等の揮発性記憶装置として構成されてもよい。また、記憶装置101は、データを長期的に記憶することができるフラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置として構成されてもよい。
図4は、実施の形態1に係る診断システム100を示す機能ブロック図である。図4に示すように、診断システム100は、記憶装置101と、診断装置102とを備えている。記憶装置101は、圧縮機1に流れる電流に基づく運転情報、及び電流を分析した分析結果を記憶する。記憶装置101は、ハードディスクとして構成されてもよいし、データを一時的に記憶することができるランダムアクセスメモリ(RAM)等の揮発性記憶装置として構成されてもよい。また、記憶装置101は、データを長期的に記憶することができるフラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置として構成されてもよい。
(診断装置102)
診断装置102は、専用のハードウェア又は記憶装置101に格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はプロセッサともいう)で構成される。診断装置102が専用のハードウェアである場合、診断装置102は、例えば、単一回路、複合回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。診断装置102が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。
診断装置102は、専用のハードウェア又は記憶装置101に格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はプロセッサともいう)で構成される。診断装置102が専用のハードウェアである場合、診断装置102は、例えば、単一回路、複合回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。診断装置102が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。
診断装置102がCPUの場合、診断装置102が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置101に格納される。CPUは、記憶装置101に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。なお、診断装置102の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
図4に示すように、診断装置102は、分析結果に基づいて、圧縮機1を診断するものである。診断装置102は、消費電力推定手段110と、冷暖房能力推定手段111と、異常推定手段112と、記録手段117と、第1の発報手段118と、生成手段119と、第2の発報手段120とを有している。
ここで、運転情報を計測する手段として圧縮機1には、モータ電圧センサ77、モータ電流センサ72、振動加速度センサ73及び回転数センサ74が設けられている。振動加速度センサ73は、圧縮機1のシェル2の外面に取り付けられており、圧縮機1の振動加速度を検出するものである。回転数センサ74は、圧縮機1のモータ4の回転数を検出するものである。また、冷凍サイクル装置60には、温度センサ75及び圧力センサ76が設けられている。温度センサ75は、冷媒の温度を検出するものである。圧力センサ76は、冷媒の圧力を検出するものである。
(消費電力推定手段110、冷暖房能力推定手段111)
消費電力推定手段110は、モータ電圧センサ77によって検出された電圧とモータ電流センサ72によって検出された電流に基づいて、圧縮機1の消費電力を推定するものである。冷暖房能力推定手段111は、温度センサ75によって検出された温度及び圧力センサ76によって検出された圧力と、圧縮機1の吐出容量等の圧縮機仕様と、回転数とに基づいて、冷凍サイクル装置60の冷房能力又は暖房能力を推定するものである。
消費電力推定手段110は、モータ電圧センサ77によって検出された電圧とモータ電流センサ72によって検出された電流に基づいて、圧縮機1の消費電力を推定するものである。冷暖房能力推定手段111は、温度センサ75によって検出された温度及び圧力センサ76によって検出された圧力と、圧縮機1の吐出容量等の圧縮機仕様と、回転数とに基づいて、冷凍サイクル装置60の冷房能力又は暖房能力を推定するものである。
(異常推定手段112)
異常推定手段112は、モータ電流センサ72によって検出された電流に基づいて、圧縮機1に異常が生じているかを推定するものである。圧縮機1の異常として、圧縮機1の摺動部において冷凍機油が不足して、摺動部同士が接触する金属接触が挙げられる。また、そのほかに、圧縮機1の異常として、断線等の電気系統の異常が挙げられる。
異常推定手段112は、モータ電流センサ72によって検出された電流に基づいて、圧縮機1に異常が生じているかを推定するものである。圧縮機1の異常として、圧縮機1の摺動部において冷凍機油が不足して、摺動部同士が接触する金属接触が挙げられる。また、そのほかに、圧縮機1の異常として、断線等の電気系統の異常が挙げられる。
(計測手段113)
異常推定手段112は、計測手段113と、分析手段116とを有している。計測手段113は、圧縮機1のモータ4に流れる電流を計測するものである。具体的には、計測手段113は、モータ電流センサ72によって検出された電流を取得する。計測手段113は、電流振幅測定手段114と、q軸電流測定手段115とを有している。電流振幅測定手段114は、電流の振幅を測定するものである。なお、電流振幅測定手段114は、三相電源のうち、U相電流の振幅を測定してもよいし、V相電流の振幅を測定してもよいし、W相電流の振幅を測定してもよい。q軸電流測定手段115は、三相のうち任意の二相電流の値を用いてモータ4に流れる電流から圧縮機1回転中のトルク成分となるq軸電流を測定するものである。
異常推定手段112は、計測手段113と、分析手段116とを有している。計測手段113は、圧縮機1のモータ4に流れる電流を計測するものである。具体的には、計測手段113は、モータ電流センサ72によって検出された電流を取得する。計測手段113は、電流振幅測定手段114と、q軸電流測定手段115とを有している。電流振幅測定手段114は、電流の振幅を測定するものである。なお、電流振幅測定手段114は、三相電源のうち、U相電流の振幅を測定してもよいし、V相電流の振幅を測定してもよいし、W相電流の振幅を測定してもよい。q軸電流測定手段115は、三相のうち任意の二相電流の値を用いてモータ4に流れる電流から圧縮機1回転中のトルク成分となるq軸電流を測定するものである。
(分析手段116)
分析手段116は、計測手段113によって計測された電流情報と、消費電力推定手段110によって推定された消費電力情報とを分析するものである。電流振幅測定手段114の計測結果を用いた分析内容は、計測された交流電流値を所定サンプル数で区切ったサンプル区間を作成し、作成したサンプル区間毎に電流値を用いて実効値(以下、A値と呼称する)を算出する。次に、サンプリング区間毎のA値を比較し、基準となるサンプリング区間のA値に対する比率や変化率を分析結果とする。算出方法は、例えば最新のサンプリング区間のA値と、1サンプリング前のA値との比や、10サンプリング区間のA値の平均値と最新のサンプリング区間のA値との比が考えられる。
分析手段116は、計測手段113によって計測された電流情報と、消費電力推定手段110によって推定された消費電力情報とを分析するものである。電流振幅測定手段114の計測結果を用いた分析内容は、計測された交流電流値を所定サンプル数で区切ったサンプル区間を作成し、作成したサンプル区間毎に電流値を用いて実効値(以下、A値と呼称する)を算出する。次に、サンプリング区間毎のA値を比較し、基準となるサンプリング区間のA値に対する比率や変化率を分析結果とする。算出方法は、例えば最新のサンプリング区間のA値と、1サンプリング前のA値との比や、10サンプリング区間のA値の平均値と最新のサンプリング区間のA値との比が考えられる。
次に、q軸電流測定手段115の計測結果を用いた分析内容は、計測されたq軸電流値を所定サンプル数で区切ったサンプル区間を作成し、作成したサンプル区間毎に周波数分析して圧縮機1運転周波数の周波数成分の値(以下、B値と呼称する)を算出する。周波数分析は、高速フーリエ変換等である。次に、サンプリング区間毎のB値を比較し、基準とするサンプリング区間のB値に対する比率や変化率を分析結果とする。算出方法は、例えば最新のサンプリング区間のB値と、1サンプリング前のB値との比や、10サンプリング区間のB値の平均値と最新のサンプリング区間のB値との比が考えられる。
消費電力推定手段110の推定結果を用いた分析内容は、計測された交流電流値と電圧値とを所定サンプル数で区切ったサンプル区間を用いて推定されたサンプル区間毎の消費電力値(以下、C値と呼称する)を用いて算出する。次に、サンプリング区間毎のC値を比較し、基準とするサンプリング区間のC値に対する比率や変化率を分析結果とする。算出方法は、例えばサンプリング区間のC値と、1サンプリング前のC値との比や、10サンプリング区間のC値の平均値と最新のサンプリング区間のC値との比が考えられる。交流電流、q軸電流及び消費電力に所定区間同士の差分を計算することで、故障徴候として生じる複数回転にまたがり生じる穏やかなトルク変動の有無を分析できる。
(記録手段117)
記録手段117は、分析手段116によって生成された分析結果の一つ又は複数と、分析が実施されていた期間の運転情報を紐付けて記憶装置101に記録させる。または、記録手段117は、運転情報を計測していた期間の任意の運転情報と、任意の運転情報を紐付けて記憶装置101に記録させる。例えば記録手段117は、振動加速度センサ73によって検出された振動加速度と運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。記録手段117は、消費電力推定手段110によって推定された消費電力と運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。記録手段117は、冷暖房能力推定手段111によって推定された冷房能力又は暖房能力と運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。
記録手段117は、分析手段116によって生成された分析結果の一つ又は複数と、分析が実施されていた期間の運転情報を紐付けて記憶装置101に記録させる。または、記録手段117は、運転情報を計測していた期間の任意の運転情報と、任意の運転情報を紐付けて記憶装置101に記録させる。例えば記録手段117は、振動加速度センサ73によって検出された振動加速度と運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。記録手段117は、消費電力推定手段110によって推定された消費電力と運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。記録手段117は、冷暖房能力推定手段111によって推定された冷房能力又は暖房能力と運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。
このように、記録手段117は、圧縮機1の振動加速度、圧縮機1の消費電力、冷凍サイクル装置60の冷房能力及び冷凍サイクル装置60の暖房能力、分析手段116の分析結果のうち少なくとも1つと、運転情報とを紐付けて記憶装置101に記録させる。このときの運転情報は、高圧側圧力と、低圧側圧力と、圧縮機1の回転数からなる3次元座標とする。このように紐付けて記録することで、同一運転条件での分析結果を比較することが可能となり、故障徴候として生じる複数回転にまたがり生じる穏やかなトルク変動の有無を高精度な診断が行える。
記録手段117は、第1の発報手段118が第1の発報を行った後、運転情報及び分析情報を記憶装置101に記録させることを停止する。
(第1の発報手段118)
第1の発報手段118は、分析結果が運転情報の3次元座標毎に予め設定された第1の分析結果の閾値から外れた場合、第1の発報を行うものである。ここで、第1の分析結果の閾値は、圧縮機1が正常に運転している際の分析結果から逸脱している分析結果として、適宜設定され、予め記憶装置101に記憶されている。
第1の発報手段118は、分析結果が運転情報の3次元座標毎に予め設定された第1の分析結果の閾値から外れた場合、第1の発報を行うものである。ここで、第1の分析結果の閾値は、圧縮機1が正常に運転している際の分析結果から逸脱している分析結果として、適宜設定され、予め記憶装置101に記憶されている。
例えば、3次元座標毎に任意の値を定めておくことや、例えば冷凍サイクルが一定期間運転されたとき、任意期間の3次元座標毎に記録された分析結果の平均値を算出し、その平均値から±30%の値を閾値とする。そのほかに、記録された分析結果の偏りを求め、任意に設定した偏りからのすれ幅を閾値とすること等が考えられる。第1の発報手段118は、例えば表示装置103に報知内容を表示して第1の発報を行う。なお、第1の発報手段118は、スピーカ等によって報知内容を音で伝えるようにして第1の発報を行ってもよい。なお、第1の発報手段118は、記録手段117によって記憶装置101に記録された運転情報の3次元座標毎の分析結果が第1の分析結果の閾値から外れているかを判定してもよい。
図5は、実施の形態1に係る表示装置103を示す図である。図5に示すように、表示装置103には、圧縮機1の重点点検項目として、例えば、摺動部の異常、電気系統の異常、冷媒の異常及び冷凍機油の異常等が表示されている。本実施の形態1では、摺動部の異常及び電気系統の異常が発生して、それぞれのインジケータ103aが点灯している場合について例示している。
(生成手段119)
生成手段119は、第1の発報手段118によって第1の発報が行われた場合、記憶装置101に記録された3次元座標毎の分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成するものである。ここで、第2の分析結果の閾値は、圧縮機1が実際に動作しているときの分析結果に基づくものであるため、第1の分析結果の閾値よりも更に、実機の異常を判定する精度が高い。なお、第2の分析結果の閾値は、圧縮機1が実際に動作しているときの3次元座標毎の分析結果の分布に基づいて、上限値と下限値とを有する所定の範囲として生成される。また、第2の分析結果の閾値は、圧縮機1が実際に動作しているときの運転情報の分布の平均値又は中央値としてもよい。なお、生成手段119は、第1の報知が行われる前に記憶装置101に記録された分析結果を機械学習における教師データとして使用して3次元座標毎に第2の分析結果の閾値を生成してもよい。
生成手段119は、第1の発報手段118によって第1の発報が行われた場合、記憶装置101に記録された3次元座標毎の分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成するものである。ここで、第2の分析結果の閾値は、圧縮機1が実際に動作しているときの分析結果に基づくものであるため、第1の分析結果の閾値よりも更に、実機の異常を判定する精度が高い。なお、第2の分析結果の閾値は、圧縮機1が実際に動作しているときの3次元座標毎の分析結果の分布に基づいて、上限値と下限値とを有する所定の範囲として生成される。また、第2の分析結果の閾値は、圧縮機1が実際に動作しているときの運転情報の分布の平均値又は中央値としてもよい。なお、生成手段119は、第1の報知が行われる前に記憶装置101に記録された分析結果を機械学習における教師データとして使用して3次元座標毎に第2の分析結果の閾値を生成してもよい。
(第2の発報手段120)
第2の発報手段120は、分析結果が、生成手段119によって生成された第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う。第2の発報手段120は、例えば表示装置103に報知内容を表示して第2の発報を行う。なお、第2の発報手段120は、スピーカ等によって報知内容を音で伝えるようにして第2の発報を行ってもよい。
第2の発報手段120は、分析結果が、生成手段119によって生成された第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う。第2の発報手段120は、例えば表示装置103に報知内容を表示して第2の発報を行う。なお、第2の発報手段120は、スピーカ等によって報知内容を音で伝えるようにして第2の発報を行ってもよい。
(診断システム100の動作)
図6は、実施の形態1に係る診断システム100の動作を示すタイミングチャートである。次に、診断システム100の動作をタイミングチャートを用いて説明する。図6において、横軸は時間を示し、縦軸は分析結果を示す。図6に示すように、圧縮機1が動作しているとき、記録手段117は、運転情報と分析結果を記憶装置101に記録させる。時間t1において、記憶装置101に記録された運転情報と分析結果が、第1の分析結果の閾値を超えると、第1の発報手段118は第1の発報を行う。なお、本実施の形態1では、第1の分析結果の閾値が、正常運転時の分析結果よりも高い値として設定されている場合について例示しているが、第1の分析結果の閾値は、正常運転時の分析結果よりも低い値として設定されてもよい。また、第1の分析結果の閾値は、上限値及び下限値を有する範囲として設定されてもよい。これにより、管理者は、圧縮機1の異常の予兆を認識する。なお、圧縮機1は、正常に動作しているときも、何らかの影響により、分析結果が第1の分析結果の閾値を上回る場合がある。そこで、本実施の形態1に係る診断システム100は、第1の発報が行われても、直ちに圧縮機1の異常と判断せず、その後の経過を観察して圧縮機1に異常が発生しているかを診断する。
図6は、実施の形態1に係る診断システム100の動作を示すタイミングチャートである。次に、診断システム100の動作をタイミングチャートを用いて説明する。図6において、横軸は時間を示し、縦軸は分析結果を示す。図6に示すように、圧縮機1が動作しているとき、記録手段117は、運転情報と分析結果を記憶装置101に記録させる。時間t1において、記憶装置101に記録された運転情報と分析結果が、第1の分析結果の閾値を超えると、第1の発報手段118は第1の発報を行う。なお、本実施の形態1では、第1の分析結果の閾値が、正常運転時の分析結果よりも高い値として設定されている場合について例示しているが、第1の分析結果の閾値は、正常運転時の分析結果よりも低い値として設定されてもよい。また、第1の分析結果の閾値は、上限値及び下限値を有する範囲として設定されてもよい。これにより、管理者は、圧縮機1の異常の予兆を認識する。なお、圧縮機1は、正常に動作しているときも、何らかの影響により、分析結果が第1の分析結果の閾値を上回る場合がある。そこで、本実施の形態1に係る診断システム100は、第1の発報が行われても、直ちに圧縮機1の異常と判断せず、その後の経過を観察して圧縮機1に異常が発生しているかを診断する。
ここで、記録手段117は、運転情報及び分析情報を記憶装置101に記録させることを停止する。そして、生成手段119は、記憶装置101に記録された3次元座標毎の分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成する。第1の発報後、圧縮機1が動作している間、モータ電流センサ72はモータ4に流れる電流を検出し、分析手段116が現在の分析結果を生成する。時間t2において、現在の分析結果が、第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う。これにより、管理者は、圧縮機1に異常が発生していることを認識する。
図7は、実施の形態1に係る診断システム100の動作を示すフローチャートである。図7に示すように、分析手段116は、計測手段113によって計測された電流を周波数分析して分析結果を生成する(ステップST1)。そして、記録手段117は、分析手段116によって生成された分析結果を記憶装置101に記録させる(ステップST2)。第1の発報手段118は、記録手段117によって記憶装置101に記録された分析結果が、第1の分析結果の閾値を超えたかを判定する(ステップST3)。分析結果が第1の分析結果の閾値以下の場合(ステップST3のNO)、ステップST1に戻る。一方、分析結果が第1の分析結果の閾値を超えた場合(ステップST3のYES)、第1の発報手段118は第1の発報を行う(ステップST4)。ここで、記録手段117は、分析結果を記憶装置101に記録させることを停止する。
そして、生成手段119は、記憶装置101に記録された分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成する(ステップST5)。第2の発報手段120は、現在の分析結果を取得する(ステップST6)。次に、第2の発報手段120は、現在の分析結果が、生成手段119によって生成された第2の分析結果の閾値から外れたかを判定する(ステップST7)。分析結果が、第2の分析結果の閾値の範囲内である場合(ステップST7のNO)、ステップST5に戻る。これに対し、分析結果が第2の分析結果の閾値の範囲外である場合(ステップST7のYES)、第2の発報手段120は第2の発報を行う(ステップST8)。
本実施の形態1によれば、第1の発報手段118は、記憶装置101に記録された分析結果が第1の分析結果の閾値を超えた場合、第1の発報を行う。これにより、圧縮機1の異常の予兆を検出することができる。そして、第2の発報手段120は、分析結果が記憶装置101に記録された分析結果に基づいて生成された第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う。これにより、圧縮機1の明確な異常を検出することができる。このように、診断システム100は、圧縮機1の異常の予兆を検出した上で、圧縮機1に明確な異常が発生していることを診断することができる。なお、記録手段117は、第1の発報手段118が第1の発報を行った後も、分析結果を記憶装置101に記録させることを継続してもよい。
1 圧縮機、2 シェル、2a アッパーシェル、2b ロアーシェル、3 油ポンプ、3a 油溜り、4 モータ、4a ロータ、4b ステータ、5 圧縮部、5a 圧縮室、6 フレーム、6a 吸入ポート、7 軸部、7a 油通路、8a 主軸受、8b 副軸受、8c 揺動軸受、11 吸入管、12 吐出管、13 吐出チャンバ、14 マフラー、15 オルダムリング、16 スライダ、17 スリーブ、18 第1のバランサ、18a バランサカバー、19 ロータ保持部材、20 サブフレーム、21 排油パイプ、30 固定スクロール、31 固定ラップ部、40 揺動スクロール、60 冷凍サイクル装置、60a 室外機、60b 室内機、61 冷媒回路、62 冷媒配管、63 流路切替装置、64 室外熱交換器、65 室外送風機、66 膨張部、67 室内熱交換器、68 室内送風機、70 三相交流電源、71 インバータ、72 モータ電流センサ、73 振動加速度センサ、74 回転数センサ、75 温度センサ、76 圧力センサ、77 モータ電圧センサ、100 診断システム、101 記憶装置、102 診断装置、103 表示装置、103a インジケータ、110 消費電力推定手段、111 冷暖房能力推定手段、112 異常推定手段、113 計測手段、114 電流振幅測定手段、115 q軸電流測定手段、116 分析手段、117 記録手段、118 第1の発報手段、119 生成手段、120 第2の発報手段。
Claims (4)
- 圧縮機に流れる電流を分析した分析結果を記憶する記憶装置と、
前記分析結果に基づいて、前記圧縮機を診断する診断装置と、を備え、
前記診断装置は、
前記分析結果を前記記憶装置に記録させる記録手段と、
前記分析結果が予め設定された第1の分析結果の閾値から外れた場合、第1の発報を行う第1の発報手段と、
前記第1の発報手段によって前記第1の発報が行われた場合、前記記録手段によって前記記憶装置に記録された前記分析結果に基づいて第2の分析結果の閾値を生成する生成手段と、
前記分析結果が、前記生成手段によって生成された前記第2の分析結果の閾値から外れた場合、第2の発報を行う第2の発報手段と、を有する
診断システム。 - 前記記録手段は、
前記第1の発報手段が前記第1の発報を行った後、前記分析結果を前記記憶装置に記録させることを停止する
請求項1記載の診断システム。 - 前記診断装置は、
前記圧縮機に流れる電流を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された電流を分析して前記分析結果を生成する分析手段と、を更に有する
請求項1又は2記載の診断システム。 - 前記記録手段は、
前記圧縮機の振動加速度、前記圧縮機の消費電力、前記圧縮機を有する冷凍サイクル装置に流れる冷媒の温度、前記冷凍サイクル装置に流れる冷媒の圧力、前記冷凍サイクル装置の冷房能力、前記冷凍サイクル装置の暖房能力及び前記分析手段の前記分析結果のうち少なくとも1つと、前記圧縮機に流れる電流に基づく運転情報とを紐付けて前記記憶装置に記録させる
請求項3記載の診断システム。
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---|---|---|---|
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JP2006161677A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機検査装置 |
JP2012127625A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd | 空気調和装置に用いられる故障診断装置 |
JP2018159348A (ja) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | 伸和コントロールズ株式会社 | 送風機の状態監視システム及び方法、並びに空気調和装置 |
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2019
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- 2019-08-06 JP JP2021538590A patent/JP7112039B2/ja active Active
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