(57)【要約】【課題】故障診断するための判断基準の複雑化を招くことなく、サイクルパラメータの変動による影響を抑えることができ、冷凍サイクルの故障を精度よく予知又は診断することができる故障診断装置を提供する。【解決手段】凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路１００をなす機器の故障を予知又は診断する故障診断装置２００であって、  前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断するように構成した。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する故障診断装置であって、
前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断するように構成されていることを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
冷凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する故障診断方法であって、
前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断することを特徴とする故障診断方法。
【請求項３】
冷凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する機能をコンピュータに発揮させる故障診断用プログラムであって、
前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする故障診断用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル回路の状態を示すサイクルパラメータの値から該冷凍サイクル回路の故障を予知・診断する故障診断装置等に関するものである。
【０００２】
特許文献１には、空調機の現在の状態を測定し、その状態から空調機の故障を予知する故障診断方法が開示されている。この文献においては、以下のような手法を用いて故障可能性を推定している。
（１）部品に物理的ダメージを与える空調サイクルパラメータを選定し、複数の異常レベルに分割する。
（２）各異常レベルにレベル値ａを設定する。
（３）各異常レベルが継続された時間ｔを測定し，ａ×ｔが所定の数値以上となると、その部品に故障発生と判断する。
【特許文献１】特開２００４−８５０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このものは故障診断をする時期については特に考慮してない。空調機は通常の冷暖房制御だけでなく、起動制御、均油制御又は除霜制御等といった通常とは異なる特殊制御により運転されている場合があり、特殊制御中又は終了後の一定時間は、空調サイクルパラメータが大きく変動してしまう。このため、例えば、運転状態に関わらず常に故障診断を行うと、サイクルパラメータの変動によって診断の度に大きく異なる結果が出てしまい、精度よく故障予知を行うことは難しい。
【０００４】
また、運転状態ごとに（１）の空調サイクルパラメータの選定や異常レベルの分割を変えることにより、故障予知の精度を上げることも考えられるが、特殊制御の種類は多岐にわたるので、そのそれぞれに設定を変更することは非常に手間がかかり現実的ではない。
【０００５】
加えて、通常の冷暖房運転を行っていても、暖房着霜状態の場合には、空調サイクルの能力が低下する事に起因して空調サイクルパラメータが時間の経過とともに変化してしまい、やはり、精度よく故障予知を行うことは難しい。
【０００６】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、故障診断するための判断基準の複雑化を招くことなく、サイクルパラメータの変動による影響を抑えることができ、冷凍サイクルの故障を精度よく予知又は診断することができる故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
すなわち、本発明の故障診断装置は、冷凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する故障診断装置であって、前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の故障診断方法は、冷凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する故障診断方法であって、前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断することを特徴とする。
さらに、本発明の故障診断用プログラムは、冷凍サイクルの状態を示す１又は複数のサイクルパラメータに基づいて、冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する機能をコンピュータに発揮させる故障診断用プログラムであって、前記冷凍サイクルのバランスが変動する特殊制御による運転終了後、通常冷暖房運転を継続させて、当該特殊制御に応じて規定される第１所定時間経過後の当該冷凍サイクルが安定している第２所定時間の間のみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断する機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、通常の冷暖房運転中で安定している時にのみ、前記冷凍サイクル回路の故障を予知又は診断するように構成してあるので、サイクルパラメータが安定した状態で故障診断を行うことができる。従って、特殊制御に伴ってサイクルパラメータの変動することにより、故障診断結果がばらつくなどする事を防ぐことができるので、精度よく故障診断を行うことができる。
【０００９】
また、冷暖房運転中で安定している時にのみ、故障を予知又は診断するので、暖房着霜状態等の冷暖房運転中において、サイクルパラメータが時間的に変化してしまう条件での故障診断を避けることができる。従って、故障診断の精度を向上させることができる。
【００１０】
さらに、通常の冷暖房運転中で安定している時のサイクルパラメータに関してだけ、判断基準を設ければよいので、判断基準を複数用意したり、複雑な補正を行ったりする必要がない。また、通常の冷暖房運転の状態は、実験等によって再現させやすいものであるので、サイクルパラメータと故障の関係を予め同定する事が比較的容易であり、診断の精度を向上させやすい。
【００１１】
例えば、確実に通常の冷暖房運転中で安定している時のみ故障診断をしつつ、故障診断の精度を保つのに十分な回数のサンプリングを行うことができるようにするには、前記冷凍サイクルが通常冷暖房運転を第１所定時間継続させた時点から、第２所定時間の期間のみ前記冷凍サイクルの故障を予知又は診断するものであればよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、通常の冷暖房運転中で安定している時にのみ、故障を予知又は診断するように構成してあるので、制御方法の違いや運転状態等によりサイクルパラメータが変動することに起因する、故障診断精度の不確かさを小さくすることができる。しかも、通常運転時のサイクルパラメータに関して判断基準を設けておけばよいので、判断基準の複雑化を招くことなく、判断基準も用意しやすいので、故障精度よく診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る冷凍サイクル回路をなす空気調和装置１００と、この空気調和装置１００に用いられる故障診断装置２００とを示している。
前記空気調和装置１００は、図１に示すように、基本的には、圧縮機１１、熱交換器（凝縮器）１２、膨張弁１３、熱交換器（蒸発器）１４をこの順で環状に接続し、内部に冷媒を流通させることで、冷凍サイクルを営むように構成したものである。なお、図１において符号１５は、冷媒の流れを変化させて室内機１０１及び室外機１０２にそれぞれ配置された熱交換器１３、１４を、凝縮器または蒸発器のいずれかに選択的に切り換え、室内における冷暖房を切り換える四方弁である。
【００１４】
また、この空気調和装置１００には、冷媒関連部品（前述した圧縮機１１、熱交換器１２、１４、膨張弁１３など）に物理的なダメージを与えて故障を誘発し得るサイクルパラメータや、冷媒の漏れなどに関連するサイクルパラメータを測定するための図示しない種々のセンサが設けてある。そして、各センサからのデータが後述する故障診断装置２００に送信されて故障診断に用いられるようにしてある。サイクルパラメータとは、冷凍サイクルの状態を示すパラメータのことであり、例えば冷媒の各所における温度、圧力等である。
【００１５】
故障診断装置２００は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏチャネル、ディスプレイ等の出力機器、キーボードなどの入力機器、ＡＤコンバータ等を有したいわゆるコンピュータであり、前記メモリに格納した故障診断用プログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器が動作することによって、図２に示すように、運転状態判別部２１、故障診断装置本体２２としての機能を発揮する。ここで、故障診断装置本体２２は、異常進行度算出部２２１、異常進行度比較部２２２、故障時期算出部２２３、相関情報記憶部２２４、異常進行度記憶部２２５から構成されるものである。
【００１６】
なお、この故障診断装置２００の物理的な設置場所は問わない。例えば前記空気調和装置１００と一体的に設けられていてもよいし、インターネット等の通信回線を通じて別の場所に設けられていてもよい。また、この実施形態では、１つの空気調和装置１００に対して１つの故障診断装置２００が設けられているが、複数の空気調和装置に対して１つの故障診断装置が接続されているような態様でも構わない。その場合は各空気調和装置を識別するための識別データをやりとりする必要がある。
【００１７】
各部について説明する。
前記運転状態判別部２１は、空気調和装置１００での運転状態が、通常の冷暖房運転であるか、特殊制御による運転であるかを判別し、前記故障診断装置本体２２が、故障を予知又は診断するのを開始又は終了させるものである。ここで、特殊制御とは、冷凍サイクルのバランスが変動するようなものであり、例えば、サイクルパラメータの変動があまり大きくなく安定してバランスしていた状態から、急激にサイクルパラメータに変化が生じるような制御のことを言う。より具体的には、起動制御（Ｓａｆｅｔｙ  Ｓｔａｒｔ）、均油制御、オイル回収制御、除霜制御、冷房凍結防止制御、ＤＳＨ制御、ＳＵＭＰ温度制御等の、通常の冷暖房運転において用いられる通常制御以外のものを指す。具体的には、前記運転状態判別部２１は、特殊制御により前記空気調和装置１００が運転している場合には前記故障診断装置本体２２が故障診断をしないようにして、特殊制御による運転が終了し通常制御による冷暖房運転が開始されて第１所定時間が継続されたのちに、第２所定時間の期間のみ故障診断を行わせるものである。第１所定時間は、特殊制御による運転の後、通常制御による冷暖房運転が行われて、サイクルパラメータが安定するのに十分な時間が設定してある。第２所定時間は、故障診断の精度を保つのに十分なサイクルパラメータのサンプリング回数を確保することができる時間に設定してある。
【００１８】
本実施形態では、第１所定時間は、特殊制御の種類に応じて規定されるものであり、ある一つの特殊制御に対しては第１所定時間を２０分に設定してある。第２所定時間は、特殊制御に関わりなく、固定値を用いることが望ましい。本実施形態では、第２所定時間は５分に設定してある。
【００１９】
前記異常進行度算出部２２１は、前記空調調和装置１００の各種センサにより計測されたサイクルパラメータを取得し、そのサイクルパラメータに基づいて各種故障項目ごとの異常進行度を前記相関情報記憶部２２４から相関情報を参照して算出するものである。
【００２０】
前記相関情報記憶部２２４には、故障項目ごとにサイクルパラメータの値と異常進行度との間の相関を示す情報である相関情報が予め記憶してある。具体的には、この相関情報はある故障項目ごとに１又は複数のサイクルパラメータとその故障項目の異常進行度との間の相関を実験的に求めてあるものである。
【００２１】
異常進行度は、例えば、冷媒リーク等の摩耗性故障と呼ばれるような故障要因については、空気調和装置１００の空調の性能低下率、消費電力の増加率等によって判断されるものである。
【００２２】
前述した相関情報の具体例としては、冷媒リークの場合には図３に示されるような高圧側圧力と空調の性能低下率との間の比例関係や、図４に示されるような熱交換機の温度と空調性能の性能低下率との間の比例関係を示す情報が挙げられる。この例のように複数のサイクルパラメータごとにそれぞれ異常進行度との相関が求めてある場合には、前記異常進行度算出部２２１は、最も値が小さいものを異常進行度として算出するように構成してある。
【００２３】
前記異常進行度比較部２２２は、前記異常進行度記憶部２２５に記憶してある前回記憶された異常進行度である基準異常進行度と、第２所定時間の間で複数回算出された値のうち最も小さい異常進行度である新規異常進行度とを比較し、異常が進行しているかどうかの判断を行うものである。具体的には、前記異常進行度比較部２２２は、基準異常進行度に対して、新規異常進行度が小さい、すなわち、異常が進んでいないと判断された場合には、今回測定された異常進行度を破棄し、新規異常進行度を基準異常進行度と同じ値として前記異常進行度記憶部２２５に記憶させる。逆に、基準異常進行度に対して、新規異常進行度が大きい、すなわち、異常が進行していると判断された場合には、新たに算出された値を新規異常進行度として前記異常進行度記憶部２２５に記憶させる。
【００２４】
前記故障時期算出部２２３は、前記異常進行度記憶部２２５に記憶されている基準異常進行度と新規異常進行度と、それぞれが測定された日時に基づいて、異常進行度が、予め定められたサービスが必要となる上限の異常進行度である上限異常進行度に到達するまでの日時を算出するものである。具体的には、以下の式（１）によって故障時期を算出するように構成してある。
ｔｒｅｍ＝Δｔ（Ｑｔａｒ−Ｑ）／（Ｑ−Ｑ−）                            （１）
【００２５】
ここで、ｔｒｅｍは故障が発生すると予想される時間、Ｑｔａｒは故障と判断する上限異常進行度、Ｑは新規異常進行度、Ｑ−は基準異常進行度、Δｔは基準異常進行度が測定された日時からと新規異常進行度が測定された日時までの経過時間である。また、新規異常進行度と基準異常進行度の値が同じ場合は、計算上、その故障項目に関しては故障は起きないものとして取り扱うようにしてある。
【００２６】
次に、この空気調和装置１００の故障診断の動作についてフローチャートを参照しながら説明する。まず、図５のフローチャートによって故障診断が開始されるまでの動作について説明する。
【００２７】
前記運転状態判別部２１は、空気調和装置１００が特殊制御により運転しているかどうかを判断し、特殊制御による運転が開始されるまで待機する（ステップＳ１）。
【００２８】
前記運転状態判別部２１は、前記空気調和装置１００において特殊制御が終了したと判断すると（ステップＳ２）、通常制御による冷暖房運転の継続時間である通常制御継続時間を計測開始する（ステップＳ３）。
【００２９】
通常制御継続時間が第１所定時間の継続する前に、空気調和装置１００において再び特殊制御による運転が開始された場合には、通常制御継続時間の計測を終了し、ステップＳ２に戻る（ステップＳ４）。通常制御継続時間が第１所定時間に達した場合には、前記故障診断装置本体２２に故障診断を開始させる（ステップＳ５）。
【００３０】
次に、図６のフローチャートによって故障診断中の動作について説明する。
故障診断が開始されて、診断中に空気調和装置１００において特殊制御による運転が再び開始されず（ステップＳ６）、かつ、第２所定時間の間（ステップＳ７）は、サイクルパラメータをサンプリング時間ごとに測定し、前記異常進行度算出部２２１はそれぞれの測定ごとに相関情報記憶部２２４に記憶してある相関情報に基づいて異常進行度を故障項目ごとに算出する（ステップＳ８）。
【００３１】
次に、前記異常進行度比較部２２２は、前記算出された複数の異常進行度のうち最も小さいものを新規異常進行度とする（ステップＳ９）。そして、前記異常進行度記憶部２２５に記憶されている新規異常進行度と基準異常進行度とを比較し、新規異常進行度が基準異常進行度よりも大きい場合は、新規異常進行度としてそのままの値を前記異常進行度記憶部２２５に記憶させる。新規異常進行度が基準異常進行度よりも小さい場合は、新規異常進行度を基準異常進行度と同じ値として前記異常進行度記憶部２２５に記憶させる（ステップＳ１０）。
【００３２】
前記故障時期算出部２２３は、前記異常進行度記憶部２２５から基準異常進行度と新規異常進行度と、それぞれが測定された日時を読み込み、前述した式（１）に基づいてサービスが必要になる故障時期を故障項目ごとに算出する（ステップＳ１１）。
【００３３】
複数の故障項目ごとで最も故障時期が近いものを、その故障項目と故障時期をセットにして報知する（ステップ１２）。ここで、報知するとはディスプレイに表示する、又は、インターネット回線等を介して管理センターに通知する事などを言う。故障診断が終了すると、再び、特殊制御による運転が開始され、終了されて第１所定時間が経過するまで故障診断は行われない。
【００３４】
このように、本実施形態の故障診断装置によれば、空気調和装置１００において特殊制御による運転が終了し、第１所定時間が経過した通常制御による冷暖房運転中にのみ故障を予知又は診断するようにしてあるので、通常の冷暖房中で安定している時にのみ故障診断を行うことができる。従って、特殊制御終了後のサイクルパラメータが大きく変動する時期をはずして、通常運転時の変動の小さいサイクルパラメータを測定して故障診断を行うことができ、故障診断の結果やその故障が発生する時期の予知にばらつきが生じることを防ぐことができる。つまり、より精度よく故障診断を行うことができるようになる。
【００３５】
また、冷房凍結防止制御や除霜制御といった特殊制御後に故障診断を行うので、熱交換機の凍結による冷暖房能力の低下と、故障の前兆として現れている冷暖房能力の低下とがサイクルパラメータに混在することによる故障診断精度の低下を防止することができる。
【００３６】
さらに、通常制御による冷暖房運転中にのみ故障診断を行うように構成しているので、制御の種類ごとに複数の故障の判断基準を設ける必要がない。つまり、１種類の判断基準を用意しておくだけでも、その故障診断精度を容易に向上させることができる。
【００３７】
加えて、均油制御や暖房着霜条件での除霜制御は、２、３時間毎に定期的に実施されるので、日単位での故障診断を行うには十分なサンプリング回数又は頻度を確保することができる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、全ての特殊制御による運転の後に故障を診断しなくてもよい。例えば、暖房運転中に除霜制御による運転が行われた後にのみ、所定時間経過後に故障を診断するようにしてもよい。つまり、一部の特殊制御による運転の後であって、通常制御による冷暖房運転で安定しているときにのみ故障診断を行うようにしてもよい。
【００３９】
第１所定時間や第２所定時間は、前記実施形態に限られるものではない。サイクルパラメータが安定し、十分な回数でサイクルパラメータを測定でき、故障診断できるものであれば構わない。また、前記実施形態では第１所定時間は特殊制御に応じて変化する値であったが、固定値を用いても構わない。逆に、第２所定時間は定数であったが、変数であっても構わない。例えば、計測されるサイクルパラメータ、特殊制御の種類等に応じて、第２所定時間の値が選択されるようなものであっても構わない。
【００４０】
前記実施形態では、故障時期の予知まで行うものであったが、現在起きている故障を診断、検出するものであってもよい。
【００４１】
その他、本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態における故障診断装置を含む空調システム全体を示す模式図。
【図２】同実施形態における故障診断装置の機能ブロック図。
【図３】同実施形態における相関情報についての一例を示すグラフ。
【図４】同実施形態における相関情報についての別の例を示すグラフ。
【図５】同実施形態における故障診断を開始するまでの流れを示すフローチャート。
【図６】同実施形態における故障診断中の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
２００・・・故障診断装置
１００・・・空気調和装置（冷凍サイクル回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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