(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置全体の状態量に基づく故障の早期予兆の検出を可能にした冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】各検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部１０２と、ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、記憶部１０４に記憶された正常運転状態を示す状態量又は異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部１０５と、比較部１０５で比較された状態量又は状態量の変化からヒートポンプサイクルの正常の度合い又は異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部１０６とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
少なくとも前記低圧検出手段、前記高圧検出手段及び前記吐出温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２】
前記圧縮機の吸入温度を、前記高圧検出手段と、前記低圧検出手段と、前記吐出温度検出手段とが測定した測定値から推定し、前記低圧検出手段の測定値及び推定された前記吸入温度から前記圧縮機に吸入される冷媒がガス冷媒であるかどうかを推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項３】
前記判断部は、
前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒が不足しているか、過剰になっているかで正常／異常の判別を行なう
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項４】
前記判断部は、
前記現在運転状態量と、前記正常運転状態を示す状態量又は前記異常運転状態を示す状態量とを比較する際に、
現在の運転の演算された状態量である冷媒漏れ量又はそれらに相当する演算値と、予め設定された前記ヒートポンプサイクル内の冷媒量、許容冷媒漏れ量又はそれらに相当する状態量とを比較し、この比較結果から前記ヒートポンプサイクルの冷却能力もしくは暖房能力を維持できる限界冷媒量に至る時期を予測する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項５】
圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する凝縮器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記高圧検出手段、前記吐出温度検出手段及び前記凝縮器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項６】
絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、蒸発器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する蒸発器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記低圧検出手段、前記吐出温度検出手段及び前記蒸発器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項７】
前記判断部が実行する正常／異常の判断は、
前記凝縮器又は前記蒸発器の表面の汚れや破損、フィルタの目詰まり、前記凝縮器又は前記蒸発器の近傍に設けられている送風機の劣化、故障のいずれかである
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項８】
前記判断部は、
前記現在運転状態量と、前記正常運転状態を示す状態量又は前記異常運転状態を示す状態量とを比較する際に、
現在の運転の演算された状態量である前記凝縮器又は前記蒸発器の熱交換性能又はそれらに相当する演算値と、予め設定された前記凝縮器の許容熱交換性能又はそれらに相当する状態量とを比較し、この比較結果から前記ヒートポンプサイクルの冷却能力もしくは暖房能力を維持できる時期を予測する
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項９】
前記凝縮器流入温度検出手段又は前記蒸発器流入温度検出手段は、
前記ヒートポンプサイクルが停止しているときに前記凝縮温度検出手段又は前記蒸発温度検出手段が測定した測定値から推定して流体の流入温度を算出する
ことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１０】
絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記低圧検出手段、前記高圧検出手段及び前記液温検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１１】
前記判断部が実行する正常／異常の判断は、
前記絞り手段の詰まり又は故障や、前記冷媒が循環している内部にあるごみ等取り除くストレーナ又は冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、前記配管の折れ、破損、詰まり又は詰まり箇所の判別のいずれかである
ことを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１２】
前記現在運転状態量と、前記正常運転状態を示す状態量又は前記異常運転状態を示す状態量とを比較する際に、
現在の運転の演算された状態量である前記ヒートポンプサイクルの流量抵抗又はそれらに相当する演算値と、予め設定された前記ヒートポンプサイクルの流量抵抗又はそれらに相当する状態量とを比較し、この比較結果から前記ヒートポンプサイクルの冷却能力もしくは暖房能力を維持できる時期を予測する
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１３】
絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段と、凝縮器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する凝縮器流入温度検出手段と、蒸発器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する蒸発器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、
前記低圧検出手段、前記高圧検出手段、前記吐出温度検出手段、前記液温検出手段、前記凝縮器流入温度検出手段及び前記蒸発器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、
前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備え、
前記判断部は、
前記ヒートポンプサイクルの異常が、前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の不足によるものか、冷媒が過剰に封入されていることによるものか、
前記凝縮器の表面の汚れ又は破損や、フィルタの目詰まり、前記凝縮器又は前記凝縮器の近傍に設けられている送風機の劣化又は故障によるものか、
前記蒸発器の表面の汚れ又は破損や、フィルタの目詰まり、前記蒸発器又は前記蒸発器の近傍に設けられている送風機の劣化又は故障によるものか、
前記絞り手段の詰まり又は故障や、前記冷媒が循環している内部にあるごみ等取り除くストレーナ又は冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、前記配管の折れ、破損又は詰まりによるものかのうち少なくとも１つ以上に基づいて異常の有無を判断する
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１４】
前記低圧検出手段が検出した冷媒の圧力を飽和温度換算した蒸発温度と、
前記高圧検出手段が検出した冷媒の圧力を飽和温度換算した凝縮温度とを測定値として使用する
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１５】
前記凝縮器と前記絞り手段との間にレシーバを、前記凝縮器と前記レシーバの間に低段側絞り手段を、前記絞り手段及び前記低段側絞り手段の開度を制御する制御部をそれぞれ設け、
前記判断部で前記ヒートポンプサイクルの異常を判断する際に、  
前記制御部は、
前記絞り手段の開口面積を前記低段側絞り手段の開口面積よりも小さくするように制御することで、前記レシーバの出口冷媒が二相状態になるようにして前記レシーバ内の余剰冷媒を前記凝縮器内に移動させる特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１６】
前記蒸発器と前記圧縮機との間にアキュムレータを、前記絞り手段の開度を制御する制御部をそれぞれ設け、
前記判断部で前記ヒートポンプサイクルの異常を判断する際に、
前記制御部は、
前記アキュムレータに流入する冷媒をガス冷媒にし、前記アキュムレータ内の余剰冷媒を凝縮器内に移動させるように前記絞り手段の開度を制御する特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１７】
前記凝縮器又は前記蒸発器の冷媒と熱交換させる流体を前記凝縮器又は前記蒸発器に供給する流体送出手段を備え、
前記判断部で前記ヒートポンプサイクルの異常を判断する際に、
前記制御部は、
前記流体送出手段の送出量を所定の値に設定する特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１８】
前記制御部は、
定期的に前記特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項１９】
前記制御部は、
外部からの指示に基づいて前記特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２０】
前記ヒートポンプサイクルの各機器の製品仕様もしくは制御情報を記憶する機器仕様情報記憶部を備え、
前記判断部は、
前記記憶部に記憶されている前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を、前記機器仕様情報に応じて変更又は補正して前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い又は異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する
ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２１】
前記判断部により前記ヒートポンプサイクルが正常に運転されていると判断されたとき、
前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を学習する
ことを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２２】
前記判断部は、
前記測定値又は前記測定値から求められた演算値のうちの少なくともいずれか１つを強制的に別の値に変換し、その変換後の値を含む複数の変数より演算して、正常な運転状態と異常な運転状態とを区分けする閾値を設定する
ことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２３】
前記判断部は、
複数の変数として組み合わせ、相互に関連する集合体を演算し、算出した値に基づいて前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い又は異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断し、前記ヒートポンプサイクルが安定した運転を継続できなくなる限界時期を予測する
ことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２４】
データ情報を通信する通信手段を設け、
前記通信手段を介して遠隔監視可能にした
ことを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２５】
現在の運転状態から測定され演算された演算値に対して、正常運転時に測定され演算された演算値とヒートポンプサイクルの運転経過時間とから、各機器が故障を起こすと予測される時間を推測した情報を、前記通信手段を介して外部に伝送する
ことを特徴とする請求項２４に記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置。
【請求項２６】
圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒配管で順次接続してヒートポンプサイクルを備え、
前記請求項１〜２５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の故障診断装置を搭載した
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置や空気調和装置等の冷凍サイクル装置の故障診断や監視を実行する冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置に関し、特に冷凍サイクル装置の設置時や設置後に、冷凍サイクル装置を構成する各機器類や流体回路等が正常であるかどうかを判別する冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷凍装置や空気調和装置等の冷凍サイクル装置では、正常な運転を維持・継続できるように故障診断や監視が行なわれている。そのような故障診断として、各種センサの設定値、異常信号等の制御データを取りこみ、更に圧力、温度等の最大値や最小値や日々の運転トレンドデータとで、各故障の場合の動作状態のシーケンスをマイコンに記憶させて、遠隔にて故障診断を行う空気調和装置の状態監視装置が提案されている（たとえば、特許文献１又は特許文献２参照）。
【０００３】
また、故障診断に多変量解析の手法であるマハラノビスの距離を使用する試みが行われている。このマハラノビスの距離を用いた故障診断として多種類のセンサを用いて劣化の兆候を見つけようとする機器監視・予防保全システムが提案されている（たとえば、特許文献３参照）。最近では、空気調和装置の冷凍サイクルにおける冷媒圧力及び冷媒温度等もしくは、その他の計測量を複数検出し、これらの計測量の項目の相関関係からマハラノビスの距離を演算し、その演算結果を用いて空気調和装置の正常異常の判別や異常原因を特定する機器診断装置が提案されている（たとえば、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３４７５９１５号（図１）
【特許文献２】特許第３１１９０４６号（図１）
【特許文献３】特開２０００−２５９２２２号公報（図３〜図９）
【特許文献４】特開２００５−２０７６４４号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１又は特許文献２に記載の空気調和装置の状態監視装置のように、センサの設定値、異常信号等の制御データを取りこみ、更に圧力、温度等の最大値や最小値や日々の運転トレンドデータとで、各故障における動作状態の故障診断を行う試みは、極端な異常状態は判断できるものの小さい異常状態が判断できず、高精度で故障診断を実行できるものではないという問題があった。たとえば、測定値が予め設定された許容限界値を超えた場合に、警報手段から異常信号を発生しようとしても、特定の運転データの閾値にしか注目しておらず、冷凍サイクル装置全体を含めた微妙なかつ複合的なデータの変化を捉えることができないため、故障の予兆が表れた時点で異常の可能性検知をすることはできなかった。
【０００６】
また、故障診断の精度を上げようとすると、あまりに多くのデータを取りこまなければならず、且つ、さまざまな状態を仮定した判断が必要でるために、センサのみならずマイコン容量の増大や対象機器が変わるたびにマイコンを変更等しなければならず、多大な費用を要することになっていた。さらに、空気調和装置の故障診断の判定に用いる閾値は、設計値あるいは特定機の試験により決定するために、この決定に多大な時間を要し、実機の個体差を考慮することができず誤検知の可能性が高かった。
【０００７】
特許文献３に記載の機器監視・予防保全システムのように、多変量解析の手法を用いたとしても、閾値に対する判定が不十分であるか、あるいはその対策に大量のデータが必要であり、故障に対する監視やメンテナンスに迅速に応じることができなかった。また、多変量解析においてマハラノビスの距離を求める場合、項目数よりデータ数が多くないと解が得られず、また、データ数が多くても項目間に強い相関関係（多重共線性）がある場合あるいは、標準偏差＝０の項目がある場合には、解析ができないという問題があった。
【０００８】
さらに、正常時の測定データからを規準化し、マハラノビスの距離をもとに異常の有無を判定する場合、熱交換器の汚れや配管の詰まり等の経年劣化による変化の方向性が決まっているものについては判定しやすいが、据付時もしくは既存の空気調和装置の冷媒充填量の過不足を判定するような場合や、適正時の状態を基準状態とした場合には、過剰に冷媒が充填されている状態でも、冷媒が不足している状態でもマハラノビスの距離はどちらの状態でも増加する方向となるため、冷媒量が適正でないことは判別可能であるが、出力結果から冷媒量が過剰か不足しているかを判別できないという問題があった。
【０００９】
特許文献４に記載の機器診断装置では、余剰冷媒を貯留するアキュムレータやレシーバ等の貯留機器が構成要素としてある機種は、冷媒漏れ時は貯留容器内の余剰冷媒の液面が下がるのみで冷凍サイクルでの冷媒の温度、圧力は変わらないため、余剰冷媒が存在する限り、温度、圧力情報から冷媒漏れを早期に発見できないという問題があった。また、冷媒漏れを検知するためには、余剰冷媒の液面を超音波センサ等の固有の検出器で直接検出して冷媒量を推定する必要があり、多大なコストを要してしまうといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたのものであり、冷凍サイクル装置全体の状態量に基づく故障の早期予兆の検出を可能にした冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載して冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。本発明は、故障判定における実機個体差、機種の運転制御方法による違いを吸収し、且つ異常判定の閾値等の設定が容易で簡単に使える実用的な冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【００１１】
本発明は、測定データ数が少ない場合や、測定データの項目間に強い相関関係がある場合、データの標準偏差が０である場合でも故障判定における故障原因を特定することができ、高精度で故障診断ができ、高い信頼性を得ることができる冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。本発明は、一般的な温度検出手段及び圧力検出手段のみの情報で、冷媒量の過不足等の冷凍サイクルの状態を判定できる安価で、高い信頼性を得ることのできる冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【００１２】
本発明は、既存の冷凍サイクル装置への適用が容易な冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。本発明は、複数のデータを利用することで、冷媒不足や冷媒過剰や熱交換器の汚れによる熱交換性能低下や冷媒回路の配管詰まり等の各異常の判別を行い、異常を早期に発見できるだけになく、予測等が可能な実用的な冷凍サイクル装置の故障診断装置及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、少なくとも前記低圧検出手段、前記高圧検出手段及び前記吐出温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する凝縮器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、前記高圧検出手段、前記吐出温度検出手段及び前記凝縮器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、蒸発器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する蒸発器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、前記低圧検出手段、前記吐出温度検出手段及び前記蒸発器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、前記比較部で比較された状態量及び／又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、前記低圧検出手段、前記高圧検出手段及び前記液温検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、絞り手段から圧縮機の吸入側に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する低圧検出手段と、圧縮機の吐出側から絞り手段に至る流路のいずれかの位置における冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、圧縮機から凝縮器に至る流路のいずれかの位置における冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段と、凝縮器出口における冷媒の温度を検出する液温検出手段と、凝縮器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する凝縮器流入温度検出手段と、蒸発器の内部を流れる冷媒と熱交換を行う流体の流入温度を測定する蒸発器流入温度検出手段とが設けられ、各検出手段からの測定値に基づいてヒートポンプサイクルの故障診断を行なう冷凍サイクル装置の故障診断装置であって、前記低圧検出手段、前記高圧検出手段、前記吐出温度検出手段、前記液温検出手段、前記凝縮器流入温度検出手段及び前記蒸発器流入温度検出手段からの測定値を組み合わせて複合変数演算を行なう演算部と、前記測定値、前記演算値又は前記測定値と前記演算値とを複数の変数として演算した状態量を記憶する記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの正常運転状態の状態量を記憶する正常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの異常運転状態の状態量を記憶する異常状態量記憶部と、前記ヒートポンプサイクルの現在の運転状態から得た前記測定値を複数の変数として演算した状態量である現在運転状態量と、前記正常状態量記憶部に記憶された正常運転状態を示す状態量及び／又は前記異常状態量記憶部に記憶された異常運転状態を示す状態量とを比較する比較部と、前記比較部で比較された状態量又は状態量の変化から前記ヒートポンプサイクルの正常の度合い若しくは異常の度合い、正常／異常の判別又は異常の原因を判断する判断部とを備え、前記判断部は、前記ヒートポンプサイクルの異常が、前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の不足によるものか、冷媒が過剰に封入されていることによるものか、前記凝縮器の表面の汚れ又は破損や、フィルタの目詰まり、前記凝縮器又は前記凝縮器の近傍に設けられている送風機の劣化又は故障によるものか、前記蒸発器の表面の汚れ又は破損や、フィルタの目詰まり、前記蒸発器又は前記蒸発器の近傍に設けられている送風機の劣化又は故障によるものか、前記絞り手段の詰まり又は故障や、前記冷媒が循環している内部にあるごみ等取り除くストレーナ又は冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、前記配管の折れ、破損又は詰まりによるものかのうち少なくとも１つ以上に基づいて異常の有無を判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、冷凍サイクル装置の一般的な計測量から運転状態を診断するもので、簡単で確実な診断により、冷凍サイクル装置の設置時や試運転時の初期診断又は、設置後あるいは既設の装置の異常検知、更には異常時期の早期予測等が可能となる。また、本発明に係る冷凍サイクル装置の故障診断装置は、測定データが少ない場合であっても、高精度かつ実用的で、故障原因の特定等をすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る故障診断装置１００の全体概念を示す概念図である。図１に基づいて、故障診断装置１００の全体概念について説明する。この故障診断装置１００は、冷凍装置や空気調和装置（たとえば、ルームエアコンやパッケージエアコン）、冷蔵庫や、加湿器、調湿装置、ヒートポンプ給湯機等の冷凍サイクル装置１の故障診断や監視を実行するものである。なお、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。
【００２０】
故障診断装置１００は、少なくとも冷凍サイクル装置１の運転状態量を検出し、検出結果の演算、記憶及びデータを外部と送受信する装置等を内蔵したマイコン２と、マイコン２とのデータ送受信を行なうための表示及び演算機能を有する遠隔監視手段であるコンピュータ５とで構成されている。マイコン２は、冷凍サイクル装置１内に設けられ、コンピュータ５は、遠隔監視室４内に設けられている。そして、マイコン２とコンピュータ５とは、電話回線やＬＡＮ回線、無線等の通信手段３で連絡するようになっている。ここでは、コンピュータ５が、冷凍サイクル装置１の遠隔監視及び制御等の集中管理を行なうための遠隔監視室４に設置されている場合を例に示している。
【００２１】
図１では、冷凍サイクル装置１に、冷凍サイクル装置１の状態を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置６と、タッチパネルやボタン等の入力装置７と、冷凍サイクル装置１で異常が発生していることを報知するための警報ランプ等で構成された報知装置６とが備えられている場合を例に示している。表示装置６にタッチパネルを設けて入力装置７と表示装置６とが一緒に構成されていてもよい。また、報知装置８は、警報ランプの他に、音声メッセージやブザー等の警報音を報知できるように構成してもよい。この報知装置８も表示装置６と一緒に構成してもよい。
【００２２】
冷凍サイクル装置１は、ビルに設置される空気調和装置や、スーパー等大型店舗に設置される冷蔵庫、空調システム、小型店舗等の冷凍・空調装置、集合住宅の各家庭の空調装置等であればよい。つまり、冷凍サイクルを搭載している装置であればよいのである。また、遠隔監視室４に設置されるコンピュータ５は、それらの複数の設備を監視するものであっても、個別の設備を監視するものであってもよい。また、遠隔監視室４を一戸建て等の各住宅内に設置し、そこで監視用コンピュータもしくは監視装置にマイコン２を接続さしてもよい。
【００２３】
なお、図１では、表示装置６、入力装置７及び報知装置８は、冷凍サイクル装置１内に内蔵されている場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、これらの全部あるいはこれらのうちの一部を冷凍サイクル装置１の外部に設置してもよいし、これらのうちの一部あるいは全部を設置しないような構成であってもよい。表示装置６、入力装置７及び報知装置８の全部又は一部を設置しない場合には、何らかの代替手段、たとえば遠隔地点に通信手段３で接続されたコンピュータ等を設置するとよい。
【００２４】
図２は、冷凍サイクル装置１及びマイコン２の構成を示す概略構成図である。図２に基づいて、冷凍サイクル装置１の構成及びマイコン２の内部構成について詳細に説明する。まず、冷凍サイクル装置１について説明する。冷凍サイクル装置１は、圧縮機１１と、流路切替弁としての四方弁１２と、室外熱交換器１３と、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂと、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂと、アキュムレータ２０とを接続配管１６及び接続配管１９で順次接続したヒートポンプサイクルを搭載している。つまり、このヒートポンプサイクルを冷媒が循環することによって、冷凍サイクル装置１は冷房運転及び暖房運転することができるようになっている。
【００２５】
圧縮機１１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえばインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプのもので構成するとよい。四方弁１２は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器１３は、冷房運転時には高圧側熱交換器（凝縮器）、暖房運転時には低圧側熱交換器（蒸発器）として機能する。この室外熱交換器１３の近傍には、この室外熱交換器１３に空気を供給するためのＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等で構成される流体供給装置である室外送風機１４が設けられている。つまり、室外熱交換器１３は、室外送風機１４から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。
【００２６】
絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂは、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂは、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂは、冷房運転時には低圧側熱交換器（蒸発器）、暖房運転時には高圧側熱交換器（凝縮器）として機能する。この室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの近傍には、この室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂに空気を供給するためのＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等で構成される流体供給装置である室内送風機１８ａ及び室内送風機１８ｂが設けられている。
【００２７】
つまり、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂは、冷媒と空気との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。アキュムレータ２０は、過剰な冷媒を貯留するものである。なお、このアキュムレータ２０は、過剰な冷媒を貯留できる容器であればよく、特に限定するものではない。接続配管１６及び接続配管１９は、ヒートポンプ冷凍サイクルを循環する液状態又はガス状態の冷媒を導通させる冷媒配管である。
【００２８】
また、冷凍サイクル装置１には、圧縮機吐出温度検出手段２０１と、高圧検出手段２０２と、室外熱交換器液温度検出手段２０３と、室内熱交換器液温度検出手段２０４ａ及び室内熱交換器液温度検出手段２０４ｂと、低圧検出手段２０５と、室内熱交換器ガス温度検出手段２０６ａ及び室内熱交換器ガス温度検出手段２０６ｂとが設けられている。圧縮機吐出温度検出手段２０１は、圧縮機１１に接続している吐出側配管に設置され、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度を検出する機能を有している。高圧検出手段２０２は、圧縮機１１に接続している吐出側配管に設置され、圧縮機１１から吐出される冷媒の高圧圧力を検出する機能を有している。
【００２９】
室外熱交換器液温度検出手段２０３は、室外熱交換器１３の出口側配管（暖房運転時に室外熱交換器１３に流入する冷媒の出口側における配管）に設置され、室外熱交換器１３から流出した液冷媒の温度を検出機能を有している。室内熱交換器液温度検出手段２０４ａ及び室内熱交換器液温度検出手段２０４ｂは、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂと、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂとの間の配管に設置され、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂに流入する液冷媒の温度を検出機能を有している。低圧検出手段２０５は、圧縮機１１に接続している吸入側配管に設置され、圧縮機１１に吸入される冷媒の低圧圧力を検出する機能を有している。
【００３０】
室内熱交換器ガス温度検出手段１０６ａ及び室内熱交換器ガス温度検出手段２０６ｂは、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの出口側配管（暖房運転時に室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂから流出する冷媒の出口側における配管）に設置され、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂから流出したガス冷媒の温度を検出機能を有している。これらの各種検出手段で取得した各種情報は、後述する測定部１０１に送られるようになっている。なお、これらの各種検出手段を特に限定するものではなく、温度センサや圧力センサで構成すればよい。
【００３１】
次に、マイコン２の内部構成について説明する。図２に示すように、マイコン２には、各種検出手段の取得情報から冷媒状態を検出する測定部１０１と、この測定部１０１の検出した結果に基づいて、各種複合変数演算処理を行なう演算部１０２と、演算結果や、正常状態又は異常状態の基準値、機器の型名、制御仕様値等の各種データを記憶する記憶部１０４と、演算部１０２からの演算結果と記憶部１０４の記憶内容とを比較する比較部１０５と、比較部１０５の比較結果を踏まえて判断を行なう判断部１０６と、冷凍サイクル装置１の全体を統括制御するとともに、圧縮機１１や四方弁１２、室外送風機１４、室内送風機１８ａ、室内送風機１８ｂ、絞り手段１５ａ、絞り手段１５ｂ等を制御する制御部１０３とが内蔵されている。
【００３２】
このうち、演算部１０２（凝縮器流入温度検出手段及び蒸発器流入温度検出手段としての機能も含んでいる）と、記憶部１０４（正常状態量記憶部、異常状態量記憶部及び機器仕様情報記憶部としての機能も含んでいる）と、比較部１０５とで演算比較部１０８を構成している。制御部１０３は、温度や圧力等の各検出手段の測定結果に基づき演算比較処理を行う演算比較部１０８からの情報や、図示省略のリモコンや入力装置７上のスイッチ類等からの操作入力情報、もしくは通信手段３からの通信データ情報の結果に基づき、圧縮機１１の駆動周波数や四方弁１２の切り替え、室外送風機１４の回転数、室内送風機１８ａの回転数、室内送風機１８ｂの回転数、絞り手段１５ａの開度、絞り手段１５ｂの開度等を所望の制御目標範囲に収まるように制御している。
【００３３】
冷凍サイクル装置１には、ＬＥＤ（発光ダイオード）や遠隔地のモニター等に表示したり、音声メッセージやブザー等で報知したりする報知装置８に、判断部１０６からの判断結果を報知させる報知部１０７が設けられている。また、記憶部１０４は、各種データを記憶できるものであればよく、たとえば半導体メモリ等で構成するとよい。さらに、マイコン２は、室内ユニット側に設けるようにしてもよく、室外ユニット側に設けるようにしてもよい。
【００３４】
なお、この実施の形態では、冷凍サイクル装置１に、２台の室内熱交換器及び２台の絞り手段を搭載した場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、いずれか１台を搭載してもよいし、３台以上搭載してもよい。また、室外熱交換器１３は、室外ユニット等に収容され、機械室や屋上等の屋外に設置され、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂは、室内ユニット等に収容され、ショーケース等に設置されるようになっている。さらに、冷凍サイクル装置１の室外熱交換器１３において冷媒の吸熱対象として空気を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、水や冷媒、ブライン等を吸熱対象としてもよい。吸熱対象を空気以外とする場合には、室外送風機１４ではなく、ポンプ等の流体供給装置は室外熱交換器１３の近傍に設けるとよい。
【００３５】
図１及び図２の説明では、冷媒を循環させて暖房や冷房等の空調や冷蔵庫や冷凍倉庫等の冷蔵や冷凍を行うヒートポンプサイクル、このヒートポンプサイクルの運転状態を検出する各種センサ類、演算等の制御に必要なマイコン２、基板類を冷凍サイクル装置１内に収納し、運転状態を計測し、演算し、比較評価して判断するところまでをこの冷凍サイクル装置１内で行う場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、冷凍サイクル装置１では各種センサ類で計測するところまで実行し、演算以降は遠隔監視室４のコンピュータ５で実行するようにしてもよい。
【００３６】
ここで、冷凍サイクル装置１の運転動作について説明する。
始めに、冷房運転の動作について説明する。冷凍サイクル装置１のヒートポンプサイクルを構成する冷媒回路には冷媒が封入されている。この冷媒は、圧縮機１１で高温・高圧にされ、圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３に流入した冷媒は、室外送風機１４から供給される空気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、接続配管１６を流れ、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂに流入する。
【００３７】
絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂに流入した冷媒は、減圧され膨張して、液とガスの低温・低圧の気液二相状態の冷媒に状態変化する。この気液二相冷媒は、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂに流入し、室内送風機１８ａ及び室内送風機１８ｂから供給される空気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、空気から吸熱して（空気を冷却して）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂから流出し、接続配管１９を流れて、四方弁１２及びアキュムレータ２０を経由し、圧縮機１１に再度吸入される。
【００３８】
このとき、室外熱交換器１３の凝縮時の凝縮温度は、高圧検出手段２０２の圧力を飽和温度換算することにより算出される。また、室外熱交換器１３の過冷却度は、凝縮温度から室外熱交換器液温度検出手段２０３の値を引くことにより算出される。さらに、蒸発温度は、低圧検出手段２０５の圧力を飽和温度換算することにより算出される。なお、凝縮温度は、四方弁１２から絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの流路で冷媒が二相変化する部分に温度検出手段を追加して算出してもよく、蒸発温度は、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂから室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂまでの流路で冷媒が二相変化する部分に温度検出手段を追加して算出してもよい。
【００３９】
次に、暖房運転の動作について説明する。暖房運転時では、四方弁１２によって、冷媒流路が切り替えられている。ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒は、圧縮機１１で高温・高圧にされ、圧縮機１１から吐出して、四方切換弁１２を経由し、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂに流入する。室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂに流入した冷媒は、室内送風機１８ａ及び室内送風機１８ｂから供給される空気と熱交換して凝縮液化する。冷媒は放熱して（空気を暖めて）、液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、接続配管１６を流れ、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂに流入する。
【００４０】
絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂに流入した冷媒は、減圧され膨張して、液とガスの低温・低圧の気液二相状態の冷媒に状態変化する。この気液二相冷媒は、室外熱交換器１３に流入し、室外送風機１４から供給される空気と熱交換器して蒸発ガス化する。すなわち、空気から吸熱して、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、室外熱交換器１３から流出し、接続配管１９２を流れて、四方弁１２及びアキュムレータ１４を経由し、圧縮機１１に再度吸入される。
【００４１】
このとき、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの凝縮時の凝縮温度は、高圧検出手段２０２の圧力を飽和温度換算することにより算出される。また、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの過冷却度は、凝縮温度から室内熱交換器液温度検出手段２０４ａ及び室内熱交換器液温度検出手段２０４ｂの値を引くことにより算出される。さらに、蒸発温度は、低圧検出手段２０５の圧力を飽和温度換算することにより算出される。なお、凝縮温度は、四方弁１２から絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの流路で冷媒が二相変化する部分に温度検出手段を追加して算出してもよく、蒸発温度は、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂから室外熱交換器１３までの流路で冷媒が二相変化する部分に温度検出手段を追加して算出してもよい。
【００４２】
冷凍サイクル装置１に使用する冷媒について説明する。
冷凍サイクル装置１のヒートポンプサイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、Ｒ２２の約１．６倍の動作圧力という特性を有している。
【００４３】
また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア、ヘリウム等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタンを、Ｒ１２５はペンタフルオロエタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロエタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、冷凍サイクル装置１の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。
【００４４】
なお、この実施の形態に係る故障診断装置１００が実行する故障診断判定は、冷凍サイクル装置１が新規製品である場合に限定するものではなく、既設の冷凍サイクル装置１に対してもすることができる。冷凍サイクル装置１が既設の場合には、不足している各種検出手段を後付で追加することで、故障診断判定を実行することができる。すなわち、冷凍サイクル装置１に設置されている各種検出手段の状態に応じて、不足している検出手段を選定し、後付で適宜追加することで、故障診断判定が実行できるのである。
【００４５】
この実施の形態では、図２に示すように、測定部１０１、演算部１０２、制御部１０３、記憶部１０４、比較部１０５、判断部１０６及び報知部１０７の構成は、各手段一式を基板として冷凍サイクル装置１に設けられているマイコン２内に内蔵する方式を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、演算部１０２、制御部１０３、記憶部１０４、比較部１０５、判断部１０６及び報知部１０７を遠隔監視室４内に設けられているコンピュータ５に担当させ、このコンピュータ５で各手段の処理を行うような方式にしてもよい。
【００４６】
また、冷凍サイクル装置１に設けられているマイコン２と、遠隔監視室４内に設けられているコンピュータ５との両方に各手段の機能を分担させてもよく、並存させてもよい。たとえば、マイコン２及びコンピュータ５に記憶容量の異なる記憶部１０５を設け、マイコン２に記憶容量の小さい記憶部１０５を、コンピュータ５に記憶容量の多き記憶部１０５をそれぞれ設け、マイコン２の記憶部１０５のデータをコンピュータ５の該当データで書き直すようにしてもよい。これは、季節や冷凍サイクル装置１の設置状況によって、異なるデータを使用したい場合等に有効な方法である。
【００４７】
さらに、各手段の全部を冷凍サイクル装置１のマイコン２内又は遠隔監視室４のコンピュータ５内のいずれかに設けるようにしてもよい。つまり、各手段の設置場所を限定することなく、各手段がそれぞれの機能を実行できればよいのである。なお、複数の機器を集中監視するのに都合がよいという理由から、遠隔監視室４内にコンピュータ５を設けた場合を例として説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、特定機器を対象とする場合は、モバイルのような移動用の装置を使用し、サービスマンが常に移動しながら故障診断又は監視できるようにしてもよく、家庭内の簡単な装置で故障診断又は監視できるようにしてもよい。
【００４８】
ここで、冷凍サイクル装置１の故障診断や異常判定の動作について説明する。
冷凍サイクル装置１の各検出手段で検出されるデータは、ヒートポンプサイクルの運転状態を把握するために必要な冷媒回路を流れる冷媒の各部での圧力及び温度の計測量である。このデータは、測定部１０１で収集されることになる。なお、これらの各種検出手段は、通常、冷凍サイクル装置１に配置されているものを利用すると簡単であるが、不足しているような場合には必要に応じて後から外付けしてもよい。
【００４９】
測定部１０１で収集されたデータは、演算されて、各データの特徴を表す状態量として算出することができる。たとえば、複合変数を演算部１０２で演算し、各検出手段の複数の測定値を複合変数とし、もしくは測定量から特徴のある演算値を求めて、それらを複合変数とする等測定値とともに演算値を記憶部１０４に記憶させ、この記憶部１０４に予め記憶されている正常運転時の値と現在の測定値又はそれらに相当する演算値とを比較し、この比較結果に基づいて冷凍サイクル装置１の状態が正常であるか異常であるかを判断することができる。
【００５０】
圧力の測定は、冷媒の圧力を電気信号へ変換する圧力変換器等の圧力検出手段を用いて行い、温度の測定は、サーミスタや熱電対等の温度検出手段を用いて行なうとよい。なお、圧力及び温度の測定位置については、対象とする冷凍サイクル装置１の構成や、動作特性に応じて決定するとよい。また、測定位置の変更や、測定位置の増設を可能にしておくことで、より的確に冷凍サイクル装置１の運転状態を把握することができるように構成してもよい。状態量の測定は、ある一定間隔、たとえば１分という分単位や時間単位間隔等で行い、測定部１０１へ情報伝達される。
【００５１】
次に、測定された各データを組み合わせて複合変数にする方法、及びその複合変数を用いて圧縮機１１等の機器や冷凍サイクル装置１等のシステムにおける異常検知をする方法について説明する。複数の計測量を処理する方法の一例として、一般周知である、Ｔ法（Ｔａｇｕｃｈｉ  ｍｅｔｈｏｄｓ）が挙げられる。Ｔ法とは、たとえば２００５年に品質工学会より発行された「目的機能と基本機能（６）Ｔ法による総合予測」品質工学  ｖｏｌ．１３（３）ｐ．３０９−３１４に記載があり、多変量解析の分野で使われている手法であり、正常時の基準となるデータ群によって表される単位空間に属さない単位空間外の対象に対するパターン差を計算して、信号の出力値の予測や推定を行う方法である。
【００５２】
以下、Ｔ法を用いて冷凍サイクル装置１の故障診断を行なう場合について説明する。なお、冷媒の過不足量や、製品の劣化、故障等は、破損や絶縁短絡等の明確に表面に現れる最終段階を除き、特に初期段階ほど運転諸量や、データ、表面に現れる現象は、複雑である。これは、データ等が複雑な要因の組み合わせであるからである。そこで、これらを一元的に捉えるのではなく多元的に捉えることにより、複雑な構造が単純化されてくることがあり、多変量解析という手法が取り入れられている。しかしながら、単に多変量解析を使用しただけでは目的の結果、たとえば冷媒の過不足量の判別をすることができないことになる。この実施の形態は、変量間から実用的な故障診断の技術を得ることができたものである。
【００５３】
まず、冷凍サイクル装置１の運転状態を表す各測定データの項目の合計数をｋとし、各計測量もしくは状態量をそれぞれ変数ｘに割付け、ｘ１〜ｘｋのｋ個の運転状態量を定義する。次に、基準となる正常運転状態、たとえば冷凍サイクル装置１の冷媒が適正に封入されている状態での運転においてｘ１〜ｘｋの運転データ数ｎを合計１つ以上収集することにする。そして、収集した正常状態のデータによって表される複合変数の状態量の出力値の平均をＭ０＝０（異常度合い０％）とし、正常状態のデータの項目毎（項目数ｋ）の平均値をそれぞれ、ｘ１０、ｘ２０、…、ｘｋ０とする。
【００５４】
一方、明らかに異常状態が発生している状態、たとえば冷媒が不足し、冷却能力もしくは暖房能力が確保されない状態又は室外熱交換器１３の汚れが酷く機器として断続的な運転となってしまっている状態等の運転データ（運転データ数ｎ）のそれぞれの出力値をＭ１、Ｍ２、…、Ｍｎ＝１（異常度合い１００％）とする。異常運転状態の各項目ｘ１、ｘ２、…、ｘｋの値から、正常時の各項目の平均値ｘ１０、ｘ２０、…、ｘｋ０を引いた値を改めて（ｘ１１、ｘ１２、…、ｘ１ｋ）、…、（ｘｎ１、ｘｎ２、…、ｘｎｋ）とする。
【００５５】
異常運転状態の出力値Ｍｘから正常運転状態の出力値の平均Ｍ０を引いたものを改めてＭ１、Ｍ２、…、Ｍｎとする（この場合、Ｍ０＝０であるためＭ１、Ｍ２、…、Ｍｎの値としては変化なし）。これを規準化という。図３には、規準化後の出力値と測定データの項目値の関係を示してある。次に、異常データの出力値に対する比例式の比例定数β（規準化されたデータの正常状態と異常状態の平均値の差に相当するもの）とＳＮ比η（出力値の分散と誤差分散の比であり値が大きいほど外乱等のノイズに対して強い指標であることを示す）とを項目ごとに求める。たとえば、最初の項目ｘ１のβ１とＳＮ比η１は以下の式（１）〜式（７）より求められる。これを項目ｘ２、…、ｘｋのすべてに対して、ｘ１と同じ計算をする。
【００５６】
【数１】
2008249234.tif 000003
ここで、ｒは有効除数として定義されるものであり、式（２）で表される。
【数２】
2008249234.tif 000004
【００５７】
ＳＮ比ηは、
Ｓβ≦Ｖｅ  の場合には、
【数３】
2008249234.tif 000005
Ｓβ＞Ｖｅ  の場合には、
【数４】
2008249234.tif 000006
と表される。
【００５８】
ここで、Ｖｅ  は、式（４）のＳβ比例項の変動として定義されるものであり、式（５）で表され、誤差分散として定義されるものであり、式（６）で表される。式（６）のＳＴ  は、全変動として定義されるものであり、式（７）で表される。
【数５】
2008249234.tif 000007
【数６】
2008249234.tif 000008
【数７】
2008249234.tif 000009
【００５９】
以上より、現在の冷凍サイクル装置１の運転状態から測定されるデータの各項目ｘｉ（ｉ＝１、２、…、ｋ）によって異常度合いを表すＭの推定値は、各項目の正常データとの差に対して、ＳＮ比ηの加重平均をとった複合変数として式（８）で表される。このＭ値を用いることで、冷凍サイクル装置１の異常度合いの推定することができる。
【数８】
2008249234.tif 000010
【００６０】
図４は、各項目の正常状態の正常データと異常状態の異常データによって表される異常度合いＭの考え方を説明するための説明図である。図４に基づいて、各項目の正常状態の正常データと異常状態の異常データによって表される異常度合いＭの考え方について説明する。図４に示すように、現在の運転データが異常時のデータに近づくと数値が大きくなり、異常度合いＭ（正常からの離れ度合い）が大きくなるという性質を有する。また、異常度合いＭを表す式（８）は、正負をもつ値として出力されるため、たとえば冷媒不足時の異常データでの異常度合いＭを１とすれば、冷媒が適正封入冷媒量に対して、過剰に封入された冷凍サイクルの運転データを用いて、異常度合いＭを計算した場合、Ｍの値が負の値として出力されるため、冷媒過剰と判定することが可能となる。
【００６１】
従来のマハラノビスの距離を得て正常異常の判別を行う方法では、解析上、以下の４つの制約条件や、特徴があった。（１）項目数よりサンプル数が多くなければならない。（２）項目間に強い相関関係（多重共線性）があってはならない。（３）単位空間で標準偏差＝０の項目があってはならない。（４）＋の符号のみの出力。しかしながら、この実施の形態では式（８）の導出過程からも明らかなように、上記の制約条件を考慮しなくて済むため、計算上の負荷や、データ抽出方法の課題がなくなるとともに、異常度合いＭの値は±の符号をもつため、異常状態を進行方向の特性をより正確に判別できるという特徴がある。
【００６２】
図５は、Ｔ法を用いた異常判別方法の概念を説明するための説明図である。図５に基づいて、Ｔ法を用いた異常判別方法の概念を、出力値（異常度合いＭ）と、その出現率との関係に基づいて説明する。また、この図５では、横軸に出力値（異常度合いＭ）を、縦軸にその出現率をそれぞれ示している。この図５に示すように、現在の値が、異常データ群、正常データ群に対してどういう位置関係に存在するかを判断することによって、冷凍サイクル装置１の故障状態を確認できるようになっているのである。
【００６３】
次に、冷媒漏れの診断を冷凍サイクル装置１の動作及び異常の推測方法等を含めて図２に基づいて説明する。まず、冷凍サイクル装置１の冷媒回路内の冷媒量について説明する。冷凍サイクル装置１においては、ヒートポンプサイクルが所定の性能を発揮するためには、ヒートポンプサイクルの内容積に適した冷媒量を必要とする。したがって、室内熱交換器の台数や、内容積、配管の長さが異なると、ヒートポンプサイクル全体で必要とする冷媒量も異なったものとなるため、冷凍サイクル装置１の冷媒は、現地に機器を設置した後で配管長や室内熱交換器の接続台数に応じて充填されることになる。
【００６４】
また、ヒートポンプサイクルでの必要冷媒量は、ヒートポンプサイクルの運転モードによっても異なる。図２に示すように、室内機側に絞り手段（絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂ）がある場合には、冷房運転時では、接続配管１６は室外熱交換器１３で冷却液化された液冷媒で満たされるのに対し、暖房運転時では、接続配管１６は絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂ通過後の二相冷媒で満たされるため、接続配管１６を満たす冷媒の密度が小さくなることで余剰冷媒が発生することになる。その運転モードの違いによる必要冷媒量の差を無くすために、暖房運転時に発生する余剰冷媒を溜めるためアキュムレータ２０が設けられているのである。
【００６５】
さらに、冷房運転時で必要な冷却能力を確保するために、冷媒は、凝縮器として機能する室外熱交換器１３で凝縮した冷媒が液となるようにある程度過冷却度が確保できる量が封入されることになる。しかしながら、設置初期時の工事不良や振動による配管とバルブの接続部の緩み等の経年的な変化により、ヒートポンプサイクルから冷媒が抜ける冷媒漏れが発生する場合がある。このような冷媒漏れが発生すると、ヒートポンプサイクル内の冷媒が徐々に減少し、室外熱交換器１３通過後の過冷却度が確保できず冷媒が二相の状態で絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂに流入することになり、ヒートポンプサイクルが不安定になって、ついには不冷状態に陥ってしまうことになりかねない。
【００６６】
図６は、冷房運転時における冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。この図６では、破線が冷媒が適正に入っている状態（正常状態）の特徴を、実線が適正冷媒量から冷媒が漏れたときの状態（異常状態）の特徴をそれぞれ表している。また、この図６では、縦軸が絶対圧力（Ｐ）を、横軸が比エンタルピ（Ｈ）をそれぞれ示している。この図６に基づいて、冷房運転時おける正常状態の特徴と、異常状態の特徴とについて説明する。
【００６７】
図６において、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では冷媒が気液二相状態であることを、飽和液線の左側では冷媒が液化した状態であることを、飽和蒸気線の右側では冷媒がガス化した状態であることをそれぞれ表している。図６に示すように、異常状態のときは、正常状態のときと比較して、冷媒が減少することで液部の過冷却度ＳＣ（凝縮温度と室外熱交換器１３出口温度の差）が減少し、ヒートポンプサイクル内の内圧が低下することによって蒸発温度Ｔｅが低下し、それにともない圧縮機１１出口の吐出温度Ｔｄが高温となるという特徴がある。
【００６８】
また、冷房運転時に、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂは、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂ内の冷媒の状態を熱伝達率の高い二相状態とする。そのため、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂつまり蒸発器出口の過熱度ＳＨ（室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂ出口温度と蒸発温度の差）は、一定に制御され、変化しない。さらに、凝縮温度Ｔｃは、冷媒量が減少することで室外熱交換器１３全体の熱伝達率の悪い液相の占める割合が減少するので、熱伝達性能が向上し、凝縮器吸込空気温度（外気温度）と凝縮温度Ｔｃの温度差が若干小さくなり、凝縮温度Ｔｃが低下するが、凝縮器吸込空気温度が同じであれば、ヒートポンプサイクルの状態としては殆ど変わらないレベルである。
【００６９】
一方、暖房運転時は、冷媒漏れ発生時の現象が異なる。暖房運転時は、冷媒漏れが発生し、ヒートポンプサイクル内の冷媒が徐々に減少すると、アキュムレータ２０に余剰冷媒を確保しているため、余剰冷媒の液面が減少するのみで、ヒートポンプサイクルの状態は変わらないため、暖房能力を確保することができる。しかしながら、更に冷媒漏れが進行した場合は、アキュムレータ２０内の冷媒が無くなりヒートポンプサイクルの状態が変化することになる。
【００７０】
図７は、冷房運転時における冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。この図７では、破線が冷媒が適正に入っている状態（正常状態）の特徴を、実線が適正冷媒量から冷媒が漏れたときの状態（異常状態）の特徴をそれぞれ表している。また、この図７では、縦軸が絶対圧力（Ｐ）を、横軸が比エンタルピ（Ｈ）をそれぞれ示している。この図７に基づいて、暖房運転時おける正常状態の特徴と、異常状態の特徴とについて説明する。
【００７１】
図７に示すように、異常状態のときは、正常状態のときと比較して、冷媒が減少した場合でも、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂは、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの冷媒の状態を熱伝達率の高い二相状態とするため、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂつまり凝縮器出口の過冷却度ＳＣを一定に制御しているので過冷却度ＳＣは変化しない。しかしながら、ヒートポンプサイクル内の内圧が低下することで、蒸発温度Ｔｅが低下し、室外熱交換器１３出口の過熱度ＳＨが増加することになる。それに伴って、圧縮機１１出口の吐出温度Ｔｄが高温になるという特徴がある。
【００７２】
凝縮温度Ｔｃは、過冷却度ＳＣが一定に制御されているので、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの吸込空気温度（室内温度）が同じであれば、ヒートポンプサイクルの状態としては殆ど変わらないレベルである。このように、冷媒が減少すると、蒸発温度Ｔｅが低下し、圧縮比が増加するので圧縮機１１の入力が増大し、効率の悪い運転となるばかりか、圧縮機１１出口の吐出温度が高温となるため、圧縮機１１にも多大な負荷がかかることになる。
【００７３】
しかしながら、冷媒は、微小な配管隙間から漏れるため、冷媒漏れは非常にゆっくりとした速度で進行することになる。つまり、冷媒漏れは、スローリークで進行することが多いのである。スローリークが発生していると、数週間あるいは数ヶ月かけて徐々に冷媒が抜けることになる。そのため、冷媒の噴出音もほとんどなく、又冷媒が少なくなることによるヒートポンプサイクルの変化も日々の変化量が少ないため、発見するのが非常に困難である。また、冷媒漏れは、市場での最も多いクレームの１つでもある。
【００７４】
したがって、不冷・不暖状態に陥る前に冷媒漏れを発見し、再充填する対策を取ることが非常に大きな意義を持つことになる。上述したように、暖房運転時は、余剰冷媒が存在する限りは、冷媒漏れ時は液面が下がるのみで、機器の構成によっては初期封入冷媒量の半分以上の冷媒が漏れないとヒートポンプサイクルが変化しないため、発見が難しいという問題がある。しかしながら、暖房運転時であっても、冷媒漏れによる地球温暖化の防止という地球環境保全の面や可燃性冷媒の漏れの検出という安全面からも冷媒漏れの早期発見が重要である。
【００７５】
ヒートポンプサイクルは、外気温度が異なると室外熱交換器１３での熱交換量が異なる。また、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの周囲空気温度は、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの開度によって常時制御されている。さらに、圧縮機１１は、ヒートポンプサイクルが正常に運転するように容量制御あるいはＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれている。ヒートポンプサイクルは、配管内を冷媒が循環することで形成されているため、運転状態の変化によって高圧や低圧、過冷却度（凝縮温度と凝縮器出口液温度の差）、過熱度（蒸発器出口ガス温度と蒸発温度の差）等のヒートポンプサイクルの各状態量が変化する。
【００７６】
したがって、たとえばヒートポンプサイクルの過冷却度の変化のみを測定しても、過冷却度の変化が冷媒漏れによるものなのか、ヒートポンプサイクルの運転状態の変化によるものなのか特定することができないことになる。しかしながら、冷媒漏れ以外の変化要因は、通常の冷凍サイクル装置１の運転において発生するものであるため、冷媒漏れが生じていない正常運転状態においてヒートポンプサイクルの過冷却度を含む複数の状態量を測定し、これらの複数の状態量をパラメータとした１つの状態量として扱うことができれば、冷媒漏れが発生した場合は、その状態量が正常時の値と乖離するため、冷媒漏れを特定できることになる。このように、複数の状態量を１つの状態量として捉える方法としては、既に説明したＴ法の多変量解析を利用する方法がある。
【００７７】
ヒートポンプサイクルの冷房時の冷媒漏れ検出に利用するとしたとき、検討の結果、冷媒漏れの特徴量は、低圧、吐出温度及び過冷却度であることがわかった。この特徴量とは、その現象が起きたときに、変化の現れる状態量のことである。ここで、ヒートポンプサイクルの正常状態のデータの特徴量（項目数３）の平均値をそれぞれｘ１０、ｘ２０、ｘ３０とし、収集した正常状態のデータによって表される複合変数の状態量の出力値の平均をＭ０＝０（異常度合い０％）とする。
【００７８】
一方、明らかに異常状態が発生している状態、たとえば冷媒が不足し、冷却能力が確保されない状態の運転データ（運転データ数ｎ）のそれぞれの出力値をＭ１、Ｍ２、…、Ｍｎ＝１（異常度合い１００％）とする。異常運転状態の各項目ｘ１、ｘ２、ｘ３の値から、正常時の各項目の平均値ｘ１０、ｘ２０、ｘ３０を引いた値を改めて（ｘ１１、ｘ１２、ｘ１３）、…、（ｘｎ１、ｘｎ２、ｘｎ３）とする。異常運転状態の出力値Ｍｘから正常運転状態の出力値の平均Ｍ０を引いたものを改めてＭ１、Ｍ２、…、Ｍｎとする（この場合、Ｍ０＝０であるためＭ１、Ｍ２、…、Ｍｎの値としては変化なし）。
【００７９】
このようにデータを規準化し、上記の式（１）〜式（７）によって異常データの出力値に対する比例式の比例定数βとＳＮ比ηを項目ごとに求める。次に、時々刻々の特徴量を計測し、上記の式（８）によって現在のヒートポンプサイクルの運転状態から測定されるデータの各項目ｘ１、ｘ２、ｘ３によって異常度合いを表すＭの推定値を得ることができるようになり、ヒートポンプサイクルの冷媒回路からの冷媒漏れの異常度合いＭの推定ができることになる。
【００８０】
図８は、異常度合いと抽出データとの関係を説明するための説明図である。この図８では、同一のビルに設置されている同一機種の冷凍サイクル装置１で冷媒量を標準冷媒量に対して１００％の正常状態（図で示す（ａ））と、６０％の冷媒漏れを模擬した異常状態（図で示す（ｂ））で夏季の３日間の運転データを上記方法により、測定されたデータの抽出数と、異常度合いの出力値Ｍの演算結果とを示している。また、図８では、横軸に抽出データ数を、縦軸に異常度合いをそれぞれ示している。
【００８１】
図８より、冷媒量が少ない場合、つまり６０％の冷媒漏れを模擬した異常状態（図で示す（ｂ））では、異常度合いが高くなっていることがわかる。つまり、所定の異常判定閾値（図で示す実線）を設定し、この異常判定閾値を超えたかどうかで異常判定（冷媒が漏れているかどうか）を行なっているのである。なお、異常判定閾値は、図では異常度合い５０％としているが、複数の異常判定閾値を設定してもよい。また、異常度合いによって報知装置８の表示や出力方法を変更してもよい。
【００８２】
図９は、正常状態からの異常度合いの時間経過による推移を説明するための説明図である。図９に基づいて、スローリークによる冷媒漏れの異常が発生する場合の正常状態からの異常度合いの時間経過による推移について説明する。この図９では、横軸に時間を、縦軸に異常度合いをそれぞれ示している。図９に示すように、異常度合いは、正常状態においては小さく、冷媒漏れの増加とともに、時間の推移に伴い次第に大きな値へと変化していくことがわかる。
【００８３】
したがって、異常度合いの増加傾向と故障の閾値との関係から故障に至るまでの時間を推測することができるのである。そして、推測された故障時期の前に的確なメンテナンスを行うことにより冷凍サイクル装置１の冷却能力の低下又は暖房能力の低下を未然に防ぐことが可能となる。たとえば、初期の正常状態から異常度合いが閾値の半分の値に到達するまでに１ヶ月かかったとすると、異常度合いが閾値に至り故障状態に陥るまでにあと１ヶ月かかるものと予想できる。
【００８４】
また、上述したように、式（８）で表される異常度合いのＭの推定値は、±の符号を持つため、冷媒の過不足の判定が可能である。つまり、冷媒漏れの異常状態での異常度合いの出力値のＭを１とすれば、冷媒量が適正であれば０に近くなり、冷媒がヒートポンプサイクルとして過剰に充填されている場合は、マイナスの値が出力されるため、冷媒が過剰に封入されていることで発生する圧縮機１１への液バック運転の可能性も判定することが可能である。
【００８５】
また、既設の冷凍サイクル装置１の室外熱のみの置き換え又は、室内機の増設等で、既設の接続配管を利用するような場合は、接続配管長や既設の室内機の容量が不明であるため、必要冷媒量を見極めることは不可能であったが、予め正常運転データを記憶しておき、冷媒の充填過程で、時々刻々の冷媒漏れに関する特徴量を計測し、異常度合いＭの値を演算し、異常度合いＭの値が０に近づいた時点で、冷媒の充填を停止すれば適正な必要冷媒量が充填できるため、冷凍サイクル装置１の施工性が向上する。
【００８６】
なお、ここでは、冷媒漏れを、ヒートポンプサイクルの低圧と、吐出温度と、過冷却度との３つの計測量もしくは状態量により推測する場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、低圧の代わりに蒸発温度（蒸発器の飽和温度）を使用してもよい。また、３つの状態量より多くの状態量を使用して異常度合いＭを求めるようにしてもよい。このように、多くの状態量を使用した方が、冷凍サイクル装置１で発生する冷媒漏れの検知精度が向上する。
【００８７】
さらに、室外熱交換器液温度検出手段２０３は、室外熱交換器１３の出口配管に設置されている場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、液配管である接続配管１６であればどこに設置してもよく、いずれに設置した場合でも同様の効果を奏することができる。ただし、室外熱交換器液温度検出手段２０３を設置した位置での過冷却度がなるべく大きい方が、冷媒漏れの検知精度が高くなるため、高圧側でかつ絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂになるべく近い位置に設置することがより好ましい。
【００８８】
また、上述した正常状態の運転データは、正常時のヒートポンプサイクルの運転で想定される各項目の運転データを予め記憶部１０４に記憶しておくが、これは１つに限るものでは無く、検知精度向上のため、外気温度に応じて複数の正常運転データを保持し、測定された外気温度に応じて正常データを変更してもよく、正常運転データをヒートポンプサイクルの機器の型名や接続する室内機の運転台数や制御目標の情報に応じて、変更可能にしておいてもよい。これは、異常運転データに関しても同様である。
【００８９】
さらに、この実施の形態では、異常運転データを設定する場合に、各異常データの出力値Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｎ＝１とすべて異常度合い１００％としたが、冷媒漏れ度合いに応じて、異常運転データを取得し、それぞれのデータの異常度合いに応じて、たとえばＭ１＝０．５、Ｍ２＝０．８、…、Ｍｎ＝１．２というように異常データの出力値Ｍを変更してもよい。このように、異常度合いに応じて出力値Ｍを変更した方が、冷媒漏れの検知精度が向上する。
【００９０】
また、機器設置時に冷媒量が適正に封入された正常状態であっても、実際の初期封入冷媒量は施工状況によって同一の機器でも多少差が発生する。そこで、正常状態と判定された場合に、改めて記憶部１０４に記憶されている正常データを変更・補正することで機器個体差によるばらつきが吸収できる。たとえば、冷媒漏れの特徴量の項目である過冷却度が正常状態の運転データの過冷却度の平均値に対して、測定した値が小さかった場合は、その測定した値を正常状態の運転データの過冷却度の平均値として置き換えることで実現可能である。
【００９１】
ここでは、冷房運転の場合を例に説明したが、暖房運転の場合でも同様である。アキュムレータ２０から流出する冷媒は、飽和ガス冷媒となっているが、冷媒漏れにより余剰冷媒が少なくなると、アキュムレータ２０から冷媒ガスが流出するようになる。そうすると、圧縮機吐出温度検出手段２０１で測定される温度が高くなるため、高圧又は凝縮温度、低圧又は蒸発温度、圧縮機吐出温度を特徴量として、先と同様の処理を行うことで、冷媒漏れを判定できる。
【００９２】
しかしながら、この場合には、余剰冷媒が存在する限りはヒートポンプサイクルが変化しないため、暖房運転で異常状態の判定を行う時のみアキュムレータ２０内の余剰冷媒を無くすように、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂを更に絞り、室外熱交換器１３出口にてガス冷媒となるように、余剰冷媒を室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂに貯留する運転を行えば、冷媒が減少したときの変化は冷房運転でのヒートポンプサイクルの変化と同様に過冷却度ＳＣが減少し、蒸発温度Ｔｅが減少し、圧縮機吐出温度が高くなり、温度及び圧力情報から冷媒漏れの推定可能となる。
【００９３】
このように、故障診断装置１００では、冷媒漏れの判定のための特殊運転モードを設け定期的に実施することで、冷媒漏れを早期に発見できるようになっている。この特殊運転モードは、入力装置７からの遠隔からの信号又はディップスイッチ等の信号により制御部１０３にてヒートポンプサイクルを強制的に制御させることで実行可能である。なお、余剰冷媒がすべてガス冷媒になっていることを判別するために、アキュムレータ２０出口から圧縮機１１の吸入配管に吸入温度検出手段を設け、過熱度（吸入温度と低圧検出手段２０５の測定値によって求まる飽和ガス温度の差）が正であるかを判別すれば確実にガスとなっていることが判定可能であるため、検知精度が向上する。
【００９４】
また、吸入温度は、圧縮機１１での圧縮過程をポリトロープ変化として、以下の式（９）より吸入温度を圧縮機１１の高圧や、低圧、圧縮機吐出温度から求めてもよい。
【数９】
2008249234.tif 000011
ここで、Ｔｓは吸入温度［Ｋ］、Ｔｄは吐出温度［Ｋ］、Ｐｓは圧縮機吸入の低圧［ＭＰａ］、Ｐｄは圧縮機吐出の高圧［Ｐｄ］、ｎはポリトロープ指数をそれぞれ表している。
【００９５】
図１０は、冷凍サイクル装置１ａ及びマイコン２の構成を示す概略構成図である。図１０に基づいて、冷凍サイクル装置１ａの構成について詳細に説明する。なお、ここでは、冷凍サイクル装置１ａと冷凍サイクル装置１との相違点を中心に説明するものとし、冷凍サイクル装置１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。この冷凍サイクル装置１ａは、アキュムレータ２０ではなく、レシーバ２１及び絞り手段２２（低段側）を設けている点で冷凍サイクル装置１の構成と異なっている。このような構成の冷凍サイクル装置１においても、上述してきた説明と同様のことがいえる。
【００９６】
冷凍サイクル装置１ａの場合、余剰冷媒は、レシーバ２１に溜められ、余剰冷媒がレシーバ２１内にあるときはレシーバ２１から流出する冷媒は飽和液冷媒となっているが、冷媒漏れで余剰冷媒が少なくなると、レシーバ２１から二相冷媒が流出するようになる。そうすると、圧縮機吐出温度検出手段２０１の温度が高くなるため、高圧又は凝縮温度、低圧又は蒸発温度、吐出温度を特徴量として、上述したのと同様の処理を行うことで、冷媒漏れを判定できる。
【００９７】
また、余剰冷媒を無くすように、つまり冷房運転時は絞り手段２２の開口面積を絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの合計開口面積よりも小さくし、暖房運転時は絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの合計開口面積を絞り手段２２の開口面積よりも小さくするように制御する。そうすることで、レシーバ２１の出口冷媒が二相状態になるようにして、レシーバ２１内の余剰冷媒を凝縮器（室外熱交換器又は室内熱交換器）内に移動し、貯留させる特殊運転を行うことができ、冷媒漏れの変化を温度及び圧力情報から推定することが可能となり、早期に冷媒漏れの判定ができることになる。
【００９８】
アキュムレータ２０やレシーバ２１のない冷凍サイクル装置、たとえばルームエアコンやチリングユニット等では、余剰冷媒が凝縮器内に溜まるが、異常発生時、ヒートポンプサイクルの状態量の変化挙動は簡単な計算にて予測できるため、同様の方法で冷媒漏れを判定することができる。すなわち、普段は凝縮器の一部に余剰冷媒が溜まっているが、冷媒漏れが起きると凝縮器（室外熱交換器又は室内熱交換器）に溜まっている冷媒の量が少なくなり、凝縮器の伝熱に寄与する面積が増加するため、過冷却度ＳＣが減る。したがって、吐出温度、低圧又は蒸発温度、過冷却度を特徴量として、先と同様の処理を行うことで、冷媒漏れを判定できるのである。
【００９９】
また、ここでは、ヒートポンプサイクルの異常として、冷媒漏れを例に説明したが、これに限定するものではなく、その他の異常についても簡単な計算にて異常発生時のヒートポンプサイクルの挙動を予測することができ、異常判別できる。ここでいう異常とは、機器の故障だけではなく、機器の劣化等の経時変化をも含んだ概念として説明している。つまり、冷凍サイクル装置１ａの運転状態が変わるものであればどんな異常でも検知できるのである。
【０１００】
たとえば、室外熱交換器１３や室内熱交換器１７ａ、室内熱交換器１７ｂの熱交換を行う表面の汚れや破損、室外送風機１４や室内送風機１８ａ、室内送風機１８ｂの劣化や故障、冷媒が循環している内部にあるごみ等を取り除くストレーナや冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、配管の折れや破損、詰まり等を同様の構成及び方法で検知し、判別できる。以下、その方法について説明する。まず、室外熱交換器１３や室外送風機１４での異常の判定について説明してから、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂ、室内送風機１８ａ、室内送風機１８ｂでの異常の判定について説明する。
【０１０１】
図１１は、冷房運転時における室外熱交換器１３や室外送風機１４での異常の判定方法を説明するための説明図である。図１１に基づいて、室外熱交換器１３の汚れや破損、室外送風機１４の異常の判定方法について説明する。この図１１では、横軸に室外熱交換器１３の位置を、縦軸に室外熱交換器１３の温度、凝縮器吸込空気温度（外気温度Ｔａｏ）をそれぞれ示している。また、破線矢印が正常状態の特徴を示し、実線矢印が異常状態の特徴をそれぞれ示している。
【０１０２】
すなわち、図１１では、冷房運転時に室外熱交換器１３に汚れがなく、室外送風機１４が所望の風量を出力している正常な状態（正常状態）の特徴と、室外熱交換器１３の経年劣化や汚れもしくは室外送風機１４の故障により凝縮器として機能する室外熱交換器１３が熱交換器としての機能低下の状態（異常状態）の特徴とをそれぞれ表しているのである。なお、この室外熱交換器１３での熱交換量Ｑ［Ｗ］は、以下の式（１０）で表すことができる。
【０１０３】
【数１０】
2008249234.tif 000012
ここで、Ａｏは室外熱交換器１３の伝熱面積［ｍ２  ］、Ｋｔｏは温度差基準の熱通過率［Ｗ／ｍ２  Ｋ］、ΔＴは室外熱交換器の温度と空気温度の温度差［℃］をそれぞれ表している。
【０１０４】
室外熱交換器１３が正常時に対して経年劣化で破損した場合や、室外熱交換器１３の汚れや室外送風機１４の故障時は、伝熱面積Ａｏもしくは熱通過率Ｋｔｏの値が低下するため、同一の空調負荷を処理するためには温度差ΔＴが大きくなることになる。したがって、図１１に示すように、正常時に対して室外熱交換器１３入口の冷媒温度Ｔｄ、凝縮温度Ｔｃが増加し、外気温度Ｔａｏとの温度差が増加する。室外熱交換器１３の温度は、ほぼ二相域が支配的であるため、凝縮温度Ｔｃと外気温度Ｔａｏとの温度差ｄＴｃをΔＴとすれば、凝縮温度Ｔｃ、吐出温度Ｔｄ、ΔＴを室外熱交換器汚れ、室外送風機１４の故障時の特徴量の項目として選択することができるのである。
【０１０５】
正常時のΔＴを初期運転時に記憶しておき、異常状態をＡｏ×Ｋｔｏの値が正常時の５０％に低下した状態として仮定し、異常時のΔＴを正常時のΔＴの２倍の値にし、この時の異常度合いを１００％として異常データを作成すれば、上記の方法で室外熱交換器１３の汚れや、室外送風機１４の故障を検知することが可能である。なお、ここでは、凝縮温度Ｔｃ、吐出温度Ｔｄ、ΔＴを冷房時の室外熱交換器１３の性能低下の特徴量として説明したが、特徴量をこれに限定するものではなく、過冷却度ＳＣや過冷却度ＳＣをΔＴで除した液相部の冷媒の温度効率のような室外機の熱交換性能の特徴を表すような指標であればよい。
【０１０６】
図１２は、暖房運転時における室外熱交換器１３や室外送風機１４での異常の判定方法を説明するための説明図である。図１２に基づいて、室外熱交換器１３の汚れや破損、室外送風機１４の異常の判定方法について説明する。この図１２では、図１１と同様に横軸に室外熱交換器１３の位置を、縦軸に室外熱交換器１３の温度、蒸発器吸込空気温度（外気温度Ｔａｏ）をそれぞれ示している。また、破線矢印が正常状態の特徴を示し、実線矢印が異常状態の特徴をそれぞれ示している。
【０１０７】
すなわち、図１２では、暖房運転時に室外熱交換器１３に汚れがなく、室外送風機１４が所望の風量を出力している正常な状態（正常状態）の特徴と、室外熱交換器１３の経年劣化や汚れもしくは室外送風機１４の故障により蒸発器として機能する室外熱交換器１３が熱交換器としての機能低下の状態（異常状態）の特徴とをそれぞれ表しているのである。なお、この室外熱交換器１３での熱交換量Ｑ［Ｗ］は、以下の式（１１）で表すことができる。
【０１０８】
【数１１】
2008249234.tif 000013
ここで、Ａｏは室外熱交換器１３の伝熱面積［ｍ２  ］、Ｋｈｏはエンタルピー差基準の熱通過率［Ｗ／（ｍ２  ・Ｊ／ｋｇ）］、ΔＨは室外熱交換器１３を流通する冷媒温度での空気と吸い込み空気のエンタルピー差［Ｊ／ｋｇ］をそれぞれ表している。
【０１０９】
室外熱交換器１３が正常時に対して経年劣化で破損した場合や、室外熱交換器１３の汚れや室外送風機１４の故障時は、伝熱面積Ａｏもしくは熱通過率Ｋｈｏの値が低下するため、同一の空調負荷を処理するためにはエンタルピー差ΔＨが大きくなることになる。したがって、図１２に示すように、正常時に対して室外熱交換器１３入口の蒸発温度Ｔｅが低下し、外気温度Ｔａｏとの温度差が増加する。また、蒸発温度Ｔｅの低下にともない圧縮機の吐出温度Ｔｄも増加する。
【０１１０】
エンタルピー差ΔＨは、相対湿度が等しければ、空気と室外熱交換器１３の温度差とほぼ比例関係になるので、室外熱交換器１３の温度はほぼ二相域が支配的であることから、蒸発温度Ｔｅと外気温度Ｔａｏとの温度差をｄＴｅとして、蒸発温度Ｔｅ、吐出温度Ｔｄ、ｄＴｅを室外熱交換器１３の汚れ・室外送風機１４の故障時の特徴量の項目として選択することができるのである。正常時のｄＴｅを初期運転時に記憶しておき、異常状態をＡｏ×Ｋｈｏの値が正常時の５０％に低下した状態として仮定し、異常時のｄＴｅを正常時のｄＴｅの２倍の値にし、この時の異常度合いを１００％として異常データを作成すれば上記の方法で室外熱交換器１３の汚れや、室外送風機１４故障を検知することが可能である。
【０１１１】
なお、ここでは、蒸発温度Ｔｅ、吐出温度Ｔｄ、ｄＴｅを暖房時の室外熱交換器１３の汚れの特徴量として説明したが、特徴量をこれに限定するものではなく、吐出温度Ｔｄと凝縮温度Ｔｃの差等も室外熱交換器１３の熱交換性能の低下とともに増加するため、室外機の熱交換性能の特徴を表すような指標として加えてもよい。また、室外熱交換器１３の吸込空気温度（外気温度Ｔａｏ）を測定する必要があるように説明したが、吸込空気温度は冷凍サイクル装置１ａがサーモＯＦＦ等の機器が停止しているときに、室外熱交換器１３もしくは室外機に付属する温度センサの値を外気温度が等しいとして代用してもよく、気象データの外気温度を受信するようにしてもよい。
【０１１２】
図１３は、冷房運転時における室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂ、室内送風機１８ａ、室内送風機１８ｂでの異常の判定方法を説明するための説明図である。図１３に基づいて、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れや破損、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂ室外送風機１４の異常の判定方法について説明する。この図１３では、横軸に室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの位置を、縦軸に室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの温度、蒸発器吸込空気温度（室内温度Ｔａｉ）をそれぞれ示している。また、破線矢印が正常状態の特徴を示し、実線矢印が異常状態の特徴をそれぞれ示している。
【０１１３】
すなわち、図１３では、冷房運転時に室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂに汚れがなく、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂが所望の風量を出力している正常な状態（正常状態）の特徴と、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの経年劣化や汚れもしくは室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障により蒸発器として機能する室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂが熱交換器としての機能低下の状態（異常状態）の特徴とをそれぞれ表しているのである。なお、この室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂでの熱交換量Ｑ［Ｗ］は、以下の式（１２）で表すことができる。
【０１１４】
【数１２】
2008249234.tif 000014
ここで、Ａｉは室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの伝熱面積［ｍ２  ］、Ｋｈｉはエンタルピー差基準の熱通過率［Ｗ／（ｍ２  ・Ｊ／ｋｇ）］、ΔＨは室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの温度と空気温度のエンタルピー差［Ｊ／ｋｇ］をそれぞれ表している。
【０１１５】
室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂが正常時に対して経年劣化で破損した場合や、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れ、室内機の吸込口に設置してあるフィルタが目詰まりしている場合、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障時は、伝熱面積Ａｉもしくは熱通過率Ｋｈｉの値が低下するため、同一の空調負荷を処理するためには温度差ΔＨが大きくなることになる。したがって、図１３に示すように、正常時に対して熱交換器入口の蒸発温度Ｔｅが低下し、室内温度Ｔａｉとの温度差が増加する。
【０１１６】
また、蒸発温度Ｔｅの低下にともない圧縮機１１の吐出温度Ｔｄも増加する。蒸発器出口温度Ｔｅｏは、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂによって室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂ出口の過熱度ＳＨが制御されているため、ＴｅｏとＴｅの温度差は一定となっている。エンタルピー差ΔＨは、相対湿度が等しければ、吸込空気と熱交換器の温度差とほぼ比例関係になるので、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの温度はほぼ二相域が支配的であることから、蒸発温度Ｔｅと室内温度Ｔａｉとの温度差をｄＴｅとして、蒸発温度Ｔｅ、吐出温度Ｔｄ、ｄＴｅを室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れや、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障時の特徴量の項目として選択とすることができるのである。
【０１１７】
正常時のｄＴｅを初期運転時に記憶しておき、異常状態をＡｉ×Ｋｈｉの値が正常時の５０％に低下した状態として仮定し、異常時のｄＴｅを正常時のｄＴｅの２倍の値にし、この時の異常度合いを１００％として異常データを作成すれば、上記の方法で室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れや、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障を検知することが可能である。なお、ここでは、蒸発温度Ｔｅ、吐出温度Ｔｄ、ｄＴｅを冷房時の室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの性能低下の特徴量として説明したが、特徴量をこれに限定するものではなく、吐出温度Ｔｄと凝縮温度Ｔｃの差等も室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの熱交換性能の低下ともに増加するため、室内機の熱交換性能の特徴を表すような指標として加えてもよい。
【０１１８】
また、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの吸込空気の相対湿度と熱交換器温度での相対湿度が等しいと仮定しているが、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの吸込空気の相対湿度を測定するセンサを設け、相対湿度を測定し、空気のエンタルピーを求め、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの相対湿度は、濡面であり湿度１００％として仮定し、エンタルピー差ΔＨを求めるようにすれば、検知精度を更に向上させることが可能である。
【０１１９】
図１４は、暖房運転時における室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂ、室内送風機１８ａ、室内送風機１８ｂでの異常の判定方法を説明するための説明図である。図１４に基づいて、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れや破損、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂ室外送風機１４の異常の判定方法について説明する。この図１２では、図１１と同様に横軸に室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの位置を、縦軸に室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの温度、蒸発器吸込空気温度（外気温度Ｔａｉ）をそれぞれ示している。また、破線矢印が正常状態の特徴を示し、実線矢印が異常状態の特徴をそれぞれ示している。
【０１２０】
すなわち、図１２では、暖房運転時に室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂに汚れがなく、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂが所望の風量を出力している正常な状態（正常状態）の特徴と、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの経年劣化や汚れもしくは室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障により凝縮器として機能する室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂが熱交換器としての機能低下の状態（異常状態）の特徴とをそれぞれ表しているのである。なお、この室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂでの熱交換量Ｑ［Ｗ］は、以下の式（１３）で表すことができる。
【０１２１】
【数１３】
2008249234.tif 000015
ここで、Ａｉは室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの伝熱面積［ｍ２  ］、Ｋｔｉは温度差基準の熱通過率［Ｗ／ｍ２  Ｋ］、ΔＴは室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの温度と空気温度の温度差［℃］をそれぞれ表している。
【０１２２】
室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂが正常時に対して経年劣化で破損した場合や、室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れ、室内機の吸込口に設置してあるフィルタが目詰まりしている場合、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障時は、伝熱面積Ａｉもしくは熱通過率Ｋｔｉの値が低下するため、同一の空調負荷を処理するためには温度差ΔＴが大きくなることになる。したがって、図１４に示すように、正常時に対して熱交換器入口の冷媒温度Ｔｃｉ、凝縮温度Ｔｃが増加し、外気温度Ｔａｏとの温度差が増加する。
【０１２３】
室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの温度は、ほぼ二相域が支配的であるため、凝縮温度Ｔｃと外気温度Ｔａｏとの温度差ｄＴｃをΔＴとすれば、凝縮温度Ｔｃ、凝縮器入口温度Ｔｃｉ、ΔＴを室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れや、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障時の特徴量の項目として選択とすることができる。正常時のΔＴを初期運転時に記憶しておき、異常状態をＡｉ×Ｋｔｉの値が正常時の５０％に低下した状態として仮定し、異常時のΔＴを正常時のΔＴの２倍の値にし、この時の異常度合いを１００％として異常データを作成すれば、上記の方法で室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの汚れや、室内送風機１８ａや室内送風機１８ｂの故障を検知することが可能である。
【０１２４】
なお、ここでは、凝縮温度Ｔｃ、凝縮器入口温度Ｔｃｉ、ΔＴを暖房時の室内熱交換器１７ａや室内熱交換器１７ｂの性能低下の特徴量として説明したが、特徴量をこれに限定するものではなく、過冷却度ＳＣや過冷却度ＳＣをΔＴで除した液相部の冷媒の温度効率のような室内機の熱交換性能の特徴を表すような指標を特徴量として異常検知に使用してもよい。
【０１２５】
次に、冷媒が循環している内部にあるごみ等取り除くストレーナや冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、配管の折れや破損、絞り手段１５ａや絞り手段１５ｂの詰まりや故障等の異常を判定する方法について述べる。以下の式（１４）は、流体の質量流量とその前後差圧の関係をＣｖ値という無次元数の指標で表したものである。
【数１４】
2008249234.tif 000016
【０１２６】
ここで、Ｍは流量［ｇａｌ／ｍｉｎ］、Ｇは比重、ΔＰは弁の前後の差圧［ｐｓｉ］である。Ｃｖ値とは、「バルブの特定な開度において、圧力差が１ｌｂ／ｉｎ２  ［６．８９５ｋＰａ］  のときバルブを流れる６０゜Ｆ（約１５．５℃）の温度の水の流量が、ＵＳ  ｇａｌ／ｍｉｎ  （１ＵＳ  ｇａｌ＝３．７８５  Ｌ）で表される数値（無次元）」と定義するものである。一般的に、バルブの選定を行うときに、流体仕様からＣｖ値を求め、弁メーカが示すＣｖ値と対比させることで弁種や、口径を定めるときに用いられるバルブ選定の簡便な方法の１つである。式（１４）より、流体の流量Ｍ、比重Ｇ、前後差圧ΔＰが求まれば、Ｃｖ値が求まるのである。
【０１２７】
ここで、比重Ｇは、ヒートポンプサイクルの回路を流れる冷媒が決まっていれば、密度を計算すればよいので、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂに流入する冷媒の温度と凝縮側圧力から求めることができる値である。流量Ｍは、圧縮機１１の押しのけ量、周波数、圧縮機１１吸入の冷媒密度から推定可能である。前後差圧ΔＰも、圧力検出手段もしくは飽和温度の値を圧力に換算することで演算可能である。そのため、ヒートポンプサイクルの運転状態からＣｖ値を求めることが可能である。このように、ヒートポンプサイクルの運転状態から求まるＣｖ値をＣｖｃｙｃと以降称することにする。
【０１２８】
図２の冷媒回路で説明すると、絞り手段が複数（絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂ）存在するが、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂが並列にある場合の合成Ｃｖ値は、式（１４）より、それぞれのＣｖ値の合計した値になることがわかる。図１５は、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの開度とＣｖ値の関係を示したものである。絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの開度が大きいほど、Ｃｖ値が大きくなるため前後差圧が同じ場合、流量が多く流れることがわかる。絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂは、通常、冷房時は蒸発器出口の過熱度ＳＨを制御し、暖房時は凝縮器出口の過冷却度ＳＣを制御するために開度を変化させている。この絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの指示開度がわかればＣｖ値が求まる。そこで、指示開度から求まる合成Ｃｖ値をＣｖｘと以降称することにする。
【０１２９】
ヒートポンプサイクルが正常であり回路上どこにも圧力損失となるような箇所がなければ、圧縮機１１前後の高圧検出手段２０２にて測定される圧力Ｐｄと低圧検出手段２０５にて測定される圧力Ｐｓの差圧をΔＰとして、圧縮機１１の運転容量から推定される流量Ｍとヒートポンプサイクルの回路を流れる冷媒の比重Ｇとからヒートポンプサイクルの運転状態からＣｖｃｙｃを求めることができ、その値は、絞り手段１５ａ及び絞り手段１５ｂの指示開度から求まる合成Ｃｖ値であるＣｖｘと等しくなる。
【０１３０】
しかしながら、ヒートポンプサイクルの冷媒回路内のごみを取り除くストレーナの詰まりや、冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、配管の折れ、絞り手段１５ａや絞り手段１５ｂが詰まった場合は、その分流量を多く流す必要があるため、絞り手段１５ａや絞り手段１５ｂの開度が大きくなりＣｖｘの値が大きくなることになる。また、圧縮機１１前後の高圧Ｐｄと低圧Ｐｓの差圧から求まるＣｖｃｙｃは同じであるため、Ｃｖｃｙｃ＜Ｃｖｘの関係となり、両者の関係が乖離するため、乖離度合いが大きくなった時点でヒートポンプサイクルに詰まりが発生していると判定することが可能である。
【０１３１】
また、逆に絞り手段１５ａや絞り手段１５ｂの故障により開度が開きっぱなしであり、指示開度まで絞ることができない場合は、Ｃｖｃｙｃ＜Ｃｖｘの関係となるため、絞り手段１５ａや絞り手段１５ｂの故障であることが判定可能である。したがって、ヒートポンプサイクルの冷媒回路の構成要素の詰まりの特徴量として、たとえば高圧Ｐｄや、低圧Ｐｓ、ＣｖｃｙｃとＣｖｘとの差を使用し、配管が詰まったときの異常データとして、ＣｖｃｙｃとＣｖｘの差を所定の値に設定しておき、そのときの異常度合いを１００％とし、上記した方法で解析することで、配管が詰まったときは異常度合いが＋１００％に近づき、絞り手段１５ａや絞り手段１５ｂの故障により所定の開度に絞れない場合は−１００％に近づくので各種異常の判別が可能となる。
【０１３２】
なお、ここでは、ヒートポンプサイクルの冷媒回路全体の詰まりを判別する方法について説明したが、図２に示すように、室内熱交換器１７ａを保持する室内機が停止し、絞り手段１５ａが全閉になっており、室内熱交換器１７ｂを保持する室内機が稼動している状態では、絞り手段１５ｂの方だけに冷媒が流れているので、絞り手段１５ａを通る配管以外の回路の配管回路の詰まりを判定可能となる。当然、逆の場合も同様であり、詰まり箇所の特定が可能となる。また、この運転を強制的に行い、各室内機をローテーションさせて稼動し、各室内機の回路を診断すればより、早期に回路詰まりの判定が可能となる。
【０１３３】
図１６は、故障診断装置１００が行なう異常判定処理の流れを示すフローチャートである。図１６に基づいて、以上説明してきた内容について、冷凍サイクル装置１の各種異常原因を判断する処理手順について説明する。まず、冷凍サイクル装置１を据え付けてからの経過日数や、学習状態等から初期学習が必要であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。初期学習とは、冷凍サイクル装置１の正常運転状態として予め記憶してある正常運転データ及び異常運転データに対して、接続配管１６及び接続配管１９の長さが異なることでの高圧、低圧の圧力損失の違いや、室内熱交換器１７ａ及び室内熱交換器１７ｂの接続台数等の設置条件、機器の個体差のばらつきの違い等の影響によるデータの差を吸収するため再度据え付けられた装置で正常運転データ及び異常運転を取得するものである。
【０１３４】
初期学習運転が未実施であった場合は、初期学習運転を実施する（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）。これは、予め記憶してある正常運転データと異常運転データとから正常運転と判断された場合のみに限って実行される（ステップＳ１０２）。正常運転状態であれば（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、正常状態の運転状態から正常データを測定及び学習する（ステップＳ１０３）。正常データとは、先に述べた各異常を判別するのに必要な項目のデータであり、ヒートポンプサイクルの温度や、圧力、制御目標値、又はそれらを演算した値のことである。
【０１３５】
次に、各異常発生時の状態を推定し、正常状態データを１つないし複数の項目を強制的に加工し、異常運転時の異常データを学習する（ステップＳ１０４）。たとえば、冷凍サイクル装置１の冷媒漏れを考えると、冷媒漏れ時は冷媒が不足することで液相となる過冷却度が小さくなるため過冷却度を強制的に小さくする等して、異常データの学習をするとよい。また、実機で異常状態が再現できるものについては、実際に強制異常運転を行い、異常運転データを学習してもよい。初期学習は、以上の処理を行なった上で、各正常状態もしくは異常状態を構成するのに十分なデータが揃ったら終了する。
【０１３６】
初期学習の必要がない場合は、実運転において、すなわち現在の運転状態の状態量からの演算を行う（ステップＳ１０１；ＮＯ）。まず、時々刻々の各データの測定を行い（ステップＳ１０５）、これらのデータの規準化を行い（ステップＳ１０６）、各異常原因に対する異常度合いＭ値を算出する（ステップＳ１０７）。そして、これらの異常度合いを比較し、異常の有無、異常原因を判断し、異常原因を表示する等の出力を行なう（ステップＳ１０８）。なお、上記異常判定をする際のみ、先に述べた異常判定用の特殊運転モードにしたり室外送風機１４や室内送風機１８ａ、室内送風機１８ｂの送風機回転数を固定にする等すれば判別の検知精度が向上し、早期に判定できる。
【０１３７】
以上のように、冷凍サイクル装置１や冷凍サイクル装置１ａのような装置の実機個体差、機種の運転制御方法による違いを吸収し、かつ異常判定の閾値等の設定が容易で、測定データ数が少ない場合あるいは、測定データの項目間に強い相関関係がある場合あるいは、データの標準偏差が０である場合でも故障判定における故障原因を特定することができる。また、ヒートポンプサイクルの複数のデータの状態量を利用することで、冷媒漏れや熱交換器（室外送風機１３や、室内熱交換器１７ａ、室内熱交換器１７ｂ）の汚れや冷媒回路の配管詰まり等の各異常の判別を行い、異常を早期に発見することができる。さらに、故障診断や監視するだけでなく、異常発生の予測も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】実施の形態に係る故障診断装置の全体概念を示す概念図である。
【図２】冷凍サイクル装置及びマイコンの構成を示す概略構成図である。
【図３】規準化後の出力値と測定データの項目値の関係を示す図である。
【図４】各項目の正常状態の正常データと異常状態の異常データによって表される異常度合いＭの考え方を説明するための説明図である。
【図５】Ｔ法を用いた異常判別方法の概念を説明するための説明図である。
【図６】冷房運転時における冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。
【図７】冷房運転時における冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。
【図８】異常度合いと抽出データとの関係を説明するための説明図である。
【図９】正常状態からの異常度合いの時間経過による推移を説明するための説明図である。
【図１０】冷凍サイクル装置及びマイコンの構成を示す概略構成図である。
【図１１】冷房運転時における室外熱交換器や室外送風機での異常の判定方法を説明するための説明図である。
【図１２】暖房運転時における室外熱交換器や室外送風機での異常の判定方法を説明するための説明図である。
【図１３】冷房運転時における室内熱交換器や、室内送風機での異常の判定方法を説明するための説明図である。
【図１４】暖房運転時における室内熱交換器や、室内送風機の異常の判定方法を説明するための説明図である。
【図１５】絞り手段の開度とＣｖ値の関係を示したものである。
【図１６】故障診断装置が行なう異常判定処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３９】
１  冷凍サイクル装置、１ａ  冷凍サイクル装置、２  マイコン、３  通信手段、４  遠隔監視室、５  コンピュータ、６  表示装置、７  入力装置、８  報知装置、１１  圧縮機、１２  四方弁、１３  室外熱交換器、１４  室外送風機、１５ａ  絞り手段、１５ｂ  絞り手段、１６  接続配管、１７ａ  室内熱交換器、１７ｂ  室内熱交換器、１８  室内送風機、１８ｂ  室内送風機、１９  接続配管、２０  アキュムレータ、２１  レシーバ、２２  絞り手段、１００  故障診断装置、１０１  測定部、１０２  演算部、１０３  制御部、１０４  記憶部、１０５  比較部、１０６  判断部、１０７  報知部、２０１  圧縮機吐出温度検出手段、２０２  高圧検出手段、２０３  室外熱交換器液温度検出手段、２０４ａ  室内熱交換器液温度検出手段、２０４ｂ  室内熱交換器液温度検出手段、２０５  低圧検出手段、２０６ａ  室内熱交換器ガス温度検出手段、２０６ｂ  室内熱交換器ガス温度検出手段。
【図１】
2008249234.tif 000017
【図２】
2008249234.tif 000018
【図３】
2008249234.tif 000019
【図４】
2008249234.tif 000020
【図５】
2008249234.tif 000021
【図６】
2008249234.tif 000022
【図７】
2008249234.tif 000023
【図８】
2008249234.tif 000024
【図９】
2008249234.tif 000025
【図１０】
2008249234.tif 000026
【図１１】
2008249234.tif 000027
【図１２】
2008249234.tif 000028
【図１３】
2008249234.tif 000029
【図１４】
2008249234.tif 000030
【図１５】
2008249234.tif 000031
【図１６】
2008249234.tif 000032