(57)【要約】【課題】空調機の特定部位に関する性能劣化診断の具体的ロジック及び複数の空調機の集中管理に関する技術を提供するものである。【解決手段】さらに、（１）式により凝縮に伴う熱交換量の推定が行われ（ステップＳ１０４）、次いで（２）式を用いて評価時のＫＡ値であるＫＡ（ｔ）が演算される（ステップＳ１０５）。さらに、劣化度Ｉ＝ＫＡ（ｔ）／ＫＡ（０）の演算が行われる（ステップＳ１０６）。次いで、劣化度Ｄ１が閾値Ｄ１thを超えているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０７）。ここに、閾値Ｄ１thは顧客との契約等により所定の温度に対する高圧保護制御作動限度に基づいて決められている（例えば、吸込み温度４０℃において高圧カットがないこと）。閾値を超えているときは（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、顧客ＰＣに警告メールを送信して警告する（ステップＳ１０９）。【選択図】図３
2007240036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和機の特定部位について、説明変数に対応する運転データを取得するステップと、
説明変数に基づいて、該特定部位の性能劣化に関する所定の評価変数を演算するステップと、
該評価変数が予め定めた閾値を超えたときに、該特定部位について性能劣化と判定するステップと、
を含むことを特徴とする空気調和機の劣化診断方法。
【請求項２】
前記特定部位が室外機熱交換器であり、
前記運転データが、室外機吸い込み温度、室外機吹き出し温度、冷媒循環量、冷媒高圧圧力、冷媒低圧圧力、冷媒高圧温度又は冷媒低圧温度、膨張弁開度の少なくともいずれかを含み、
前記評価変数が室外機熱交換器のＫＡ値である、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の劣化診断方法。
【請求項３】
前記閾値が、評価時のＫＡ値と、新品時のＫＡ値との比（劣化度）に基づいて定められたものであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の劣化診断方法。
【請求項４】
前記閾値が、室外機吸込み温度をパラメータとする、前記劣化度と高圧保護制御作動頻度の回帰曲線に基づいて定められたものであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の劣化診断方法。
【請求項５】
前記閾値を、前記回帰曲線において、所定の室外機吸込み温度における高圧保護制御作動頻度が所定の値となる劣化度と定めたことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機の劣化診断方法。
【請求項６】
前記特定部位が室内送風機であり、
前記説明変数が、室内機送風機周波数、室内機吸い込み温度、室内機吹き出し温度、圧縮機周波数の少なくともいずれかを含み、
前記評価変数が、室内機風量低下割合である、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の劣化診断方法。
【請求項７】
管理サーバと、一又は複数の顧客に設置される一又は複数の空気調和機と、これらを相互に通信ネットワークを介して通信可能に構成した空気調和機の診断システムであって、管理サーバは、
各空気調和機の一又は複数の運転データを取得する手段と、
運転データに基づいて、各空気調和機の特定部位の健全度に関する所定の評価変数を演算する手段と、
評価変数が予め定めた閾値を超えたときに、該特定部位について劣化判定する手段と、
判定結果を、必要に応じて顧客側に配信する手段と、
を備えて成ることを特徴とする空気調和機の診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の診断方法及び診断システムに関し、特に、複数の顧客に設置される複数の空気調和機を遠隔集中管理するのに適した空気調和機の診断システム及び診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機（空調機）の運用管理を集中的に行うセンターにおいて、空調機の限定的データを監視する技術が公知であるが、確認行為のトリガーは人為的に行われているのが現状である。また、空調機の劣化度の判定は現場での目視確認および空調機の運転状態情報を元にした確認者の経験的判断に頼っている。さらに、複数の空調機について劣化度を一元的に管理するシステムは実現されていない。この点に関して複数の空調機の運転状態を、通信ネットワークを介して遠隔で集中診断するシステムが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら当該技術は、故障診断情報と修理情報とを関連付けて情報提供するものではあるが、その主目的は顧客サービスの向上、通信コストの低減にあり、具体的な空調機の診断ロジックについては開示されていない。
【特許文献１】特開２００４−８６６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこのような問題を解決するためのものであって、空調機の特定部位に関する性能劣化診断の具体的ロジック及び複数の空調機の集中管理に関する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は以下の内容をその要旨とする。すなわち、
請求項１の発明は、空気調和機の特定部位について、説明変数に対応する運転データを取得するステップと、説明変数に基づいて、該特定部位の性能劣化に関する所定の評価変数を演算するステップと、該評価変数が予め定めた閾値を超えたときに、該特定部位について性能劣化と判定するステップと、を含むことを特徴とする空気調和機の劣化診断方法である。
【０００５】
請求項２の発明は、前記特定部位が室外機熱交換器であり、前記運転データが、室外機吸い込み温度（Ｔ１）、室外機吹き出し温度（Ｔ２）、冷媒循環量（Ｇｒ）、冷媒高圧圧力（Ｐｃ）、冷媒低圧圧力（Ｐｖ）、冷媒高圧温度（Ｔｃ）又は冷媒低圧温度（Ｔｖ）、膨張弁開度の少なくともいずれかを含み、前記評価変数が室外機熱交換器のＫＡ値である、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、空調機において機能劣化がもっとも著しいと想定される室外機熱交換器の腐食、汚れ等による性能劣化状況を自動診断するものである。図５は、評価変数であるＫＡ値を求めるロジックを、モリエール線図を用いて説明するためのものである。同図において凝縮器における熱交換量（放熱量）Ｑｃは、
Ｑｃ＝Ｇｒ（ｈ３−ｈ１’）・・・・・（１）
で示される。ここに、冷媒循環量Ｇｒは、例えば圧縮機周波数ｆｃの測定により求めることができる。ｈ１’は、冷媒高圧圧力Ｐｃに対応する凝縮温度Ｔｃから過冷却された状態における冷媒エンタルピである。過冷却温度は、冷媒循環量、膨張弁開度により求めることもできるが、近似的に平均過冷却温度３〜５℃を用いてもよい。
【０００７】
これらを用いてＫＡ値は以下の式により示される。
ＫＡ＝Ｑｃ／ＭＴＤ        ・・・・・（２）
ここに、ＭＴＤは対数平均温度差であり、ＭＴＤ＝（△１−△２）／log（△１／△２）
で示される。△１＝Ｔ１−Ｔｃ、△２＝Ｔ２−Ｔｃである。
【０００８】
ＫＡ値は測定時における熱交換器の伝熱性能を示すから、ＫＡ値を継続的に監視することにより、室外機熱交換器の腐食、汚れ等による伝熱性能劣化状況の把握が可能となる。また、経験値による閾値管理をすることにより予防保全が可能となる。
【０００９】
請求項３の発明は、閾値として評価時におけるＫＡ値と新品時のＫＡ値との比（劣化度）を用いるものである。
新品時から時間ｔ経過後のＫＡ値（ＫＡ（ｔ））と新品時のＫＡ値（ＫＡ（０））の比  Ｄ１＝ＫＡ（ｔ）／ＫＡ（０）は、時間ｔにおける熱交換器劣化度を表すものといえる。従って、対象空調機のＫＡ（０）データを予め知り、診断時におけるＫＡ値を求めることにより、その時点における劣化度の診断が可能となる。さらに劣化度Ｄ１に閾値を設けておけば、定量的な予防保全が可能となる。
【００１０】
請求項４の発明は、閾値として、室外機吸込み温度をパラメータとする劣化度と高圧保護制御作動頻度の回帰曲線を用いることを特徴とする。この場合、所定の室外機吸込み温度に対して、高圧保護制御作動頻度が所望の値となる劣化度を、閾値とすることができる（請求項５）。
【００１１】
図５は、本発明の原理を概念的に示したものである。同図は、特定の空調機について室外機高圧保護制御（高圧カット）作動頻度と劣化度（Ｄ１）の運転データを集積し、吸込み温度をパラメータとする回帰曲線を求めたものである。同図では、閾値（Ｄ１th）として吸込み温度４０℃で「高圧カット作動なし」の値を選定している。これに対応するＫＡ値に至った時点を警告対象とすることにより、例えば経年劣化による運転停止等によるトラブルを回避できる。さらに、判定テーブルは、複数の顧客に設置される同一機種の運転データを集積して、これに基づいて作成することもできる。
【００１２】
請求項６の発明は、前記特定部位が室内機送風機であり、前記説明変数が、室内機送風機周波数（ｆｗ）、室内機吸い込み温度（Ｔ３）、室内機吹き出し温度（Ｔ４）、圧縮機周波数（ｆｃ）の少なくともいずれかを含み、前記評価変数が、室内機風量低下率である、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、室内機送風機の送風量を監視することにより、その性能診断を可能とするものである。本発明は顕熱空調を前提とする。送風量低下の要因としては、設計者が想定しえなかった室内気流循環路での抵抗、風洞の閉塞、フィルタの目詰まり、ファンベルトのスリップ等が考えられる。
【００１４】
本発明の原理は以下の通りである。図６において、蒸発器における熱交換量（放熱量）Ｑｖは、
Ｑｖ＝Ｇｒ（ｈ２’−ｈ１’）・・・・・（３）
で示される。冷媒循環量Ｇｒは、上述のように圧縮機周波数の測定により求めることができる。ｈ２’は、冷媒低圧圧力（Ｐｖ）に対応する飽和蒸発温度Ｔｖから過熱された状態における冷媒エンタルピである。過熱温度は近似的に平均過冷却温度３〜５℃を用いることができる。
【００１５】
室内機風量をＦ、空気比熱をＣｐとすれば、Ｑｖ＝Ｆ・Ｃｐ・（Ｔ４−Ｔ３）より、
Ｆ＝Ｇｒ（ｈ２’−ｈ１’）／［Ｃｐ（Ｔ４−Ｔ３）］・・・・・・（４）
で示される。
【００１６】
風量低下率（Ｄ２）は、新品時から時間ｔ経過後の風量Ｆ（ｔ）と新品時又は設計新品時の風量Ｆ（０）の比  Ｄ２＝Ｆ（ｔ）／Ｆ（０）により求めることができる。また、予め閾値を設けておくことにより劣化度の診断が可能となる。
【００１７】
請求項７の発明は、管理サーバと、一又は複数の顧客に設置される一又は複数の空気調和機と、これらを相互に通信ネットワークを介して通信可能に構成した空気調和機の診断システムであって、管理サーバは、各空気調和機の一又は複数の運転データを取得する手段と、運転データに基づいて、各空気調和機の特定部位の健全度に関する所定の評価変数を演算する手段と、評価変数が予め定めた閾値を超えたときに、該特定部位について劣化判定する手段と、判定結果を、必要に応じて顧客側に配信する手段と、
を備えて成ることを特徴とする空気調和機の診断システムである。
【発明の効果】
【００１８】
上記各発明によれば、空調機の特定部位について、経年使用等に伴う性能劣化（劣化度）を定量的に判定することが可能となる。
また、室外機（凝縮器）性能診断の発明によれば、空調機の機能劣化としてもっとも著しいと想定される室外機の熱交換器の腐食、汚れ等の劣化状況を自動診断、遠隔診断、定期診断することが可能となる。
また、室内機（送風機）性能診断の発明によれば、空調機能と密接な関係にある室内機送風機の風量について、ベルトの緩みによる回転数低下や、機外静圧の設計想定外の運用による風量低下を自動診断、遠隔診断、定期診断することが可能となる。
また、管理サーバに複数の空調機の運転データを集約する発明によれば、複数の顧客に設置される複数の空調機を集中管理でき、また、運転データの母数が大きくなるため劣化診断精度を向上させ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、本発明に係る空調機の空水冷運転制御方法の各実施形態について、図１乃至３を参照してさらに詳細に説明する。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００２０】
（凝縮器劣化診断）
図１は、本発明の一実施形態に係る空調機診断システム１を示す図である。図２は、空調機Ａｊの構成を示す図である。図３は、空調機診断システム１における凝縮器２１ａの劣化診断フローを示す図である。
図１を参照して、空調機診断システム１は、複数の顧客に設置された空調機を集中管理する管理センター２、顧客Ｃ１乃至Ｃｎ、管理センター２と各顧客間を結ぶ通信ネットワーク３を主要構成とする。管理センター２は、送受信部４ａ、劣化度演算部４ｂ、診断報告書作成部４ｃ等を有するサーバ４及びデータベース４ｄを備えている。データベース４ｄには、不図示の顧客データテーブル、機器データテーブル、運転データテーブル、劣化度判定テーブル等が格納されている。運転データテーブルには複数の顧客に設置されている空調機の運転データが格納されている。さらに、運転データに基づいて予め図４の如き劣化度判定テーブルが作成されている。また、機器データテーブルには、後述する新品時のＫＡ値、設計機外静圧から求めた設計上の室内機送風機風量等を含む機器データが格納されている。
【００２１】
顧客Ｃｉは、複数の空調機Ａ１乃至Ａｍ、各空調機の運転データをネットワーク３を介して管理センター２に送信する送受信制御部５、機器診断報告書の配信を受けるパソコン（ＰＣ）８を備えている。他の顧客についても同様の構成を備えている。通信ネットワーク３としては、例えばインターネット回線、公衆電話網、ＩＳＤＮ、専用線、パケット交換網等を用いることができる。サーバ４と送受信制御部７間のデータ通信は、ＸＭＬ形式で行われる。
【００２２】
次に図２を参照して、空調機Ａｊはコンプレッサ２３、凝縮器２１ａ、室外送風機２１ｂ、膨張弁２１ｃを備えた室外機２１と、蒸発器２２ａ、室内送風機２２ｂを備えた室内機２２と、室外機２１及び室内機２２の各構成要素間を接続する冷媒配管２４を主要構成として備えている。冷媒配管２４内部には冷媒が充填されており、冷凍サイクルに従って冷媒が気体又は液体状態で循環するように構成されている。空調機Ａｊは、上記以外にも四方弁、アキュムレーター等のヒートポンプシステムを構成する各種構成要素を備えているが、図示を省略してある。
【００２３】
次に、空調機Ａｊの運転データ計測手段は以下のように構成されている。室外機２１には、吸込み温度Ｔ１、吹き出し温度Ｔ２、室内機２２には吸込み温度Ｔ３、吹き出し温度Ｔ４を計測するための温度センサが、それぞれ配設されている。また、冷媒配管系統については、蒸発器２２ａに冷媒低圧圧力Ｐｖ、低圧温度Ｔｅ計測用のセンサが、凝縮器２１ａ出口近傍には、高圧圧力Ｐｃ、高圧温度Ｔｃを計測するためのセンサが配設されている。各センサの計測値、膨張弁２１ｃ開度等は、送受信制御部５、通信ネットワーク３を経由して管理センター２のサーバ４に取り込まれるように構成されている。
【００２４】
空調機診断システム１は以上のように構成されており、次に図３をも参照して、管理サーバ４において行われる凝縮器２１ａに関する劣化診断フローについて説明する。診断ステップの開始に伴い、所定の時間間隔で所定回数、運転データの収集が行われる（ステップＳ１０１）。運転データには、外気温度、圧縮機周波数、室内送風機周波数、室外送風機周波数、膨張弁開度、高圧圧力、低圧圧力、高圧温度又は低圧温度等が含まれる。取り込まれたデータは、管理センター２のＤＢ４ｄの所定の記憶領域に格納される。
【００２５】
さらに、収集データの平均値を用いて以下の演算が行われる。最初に、冷凍サイクルの推定が行われる（ステップＳ１０２）。まず、高圧圧力、高圧温度に基づいて凝縮圧力相当飽和温度Ｔｃの推定が行われる。次いで低圧圧力、低圧温度に基づいて蒸発圧力相当飽和温度Ｔｖの推定が行われる。さらに、過冷却度、過熱度を考慮して上記凝縮、蒸発圧力相当飽和温度の補正が行われる（ステップＳ１０３）。補正値としては標準値の３〜５℃を用いる。なお、補正に際しては、膨張弁開度等に基づいて演算することもできる。
【００２６】
さらに、上述の（１）式により凝縮に伴う熱交換量の推定が行われ（ステップＳ１０４）、次いで（２）式を用いて評価時のＫＡ値であるＫＡ（ｔ）が演算される（ステップＳ１０５）。さらに、劣化度Ｉ＝ＫＡ（ｔ）／ＫＡ（０）の演算が行われる（ステップＳ１０６）。なお、新品時のＫＡ値（ＫＡ（０））は機器テーブルに格納されている値を用いる。次いで、劣化度Ｄ１が閾値Ｄ１thを超えているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０７）。ここに、閾値Ｄ１thは顧客との契約等により所定の温度に対する高圧保護制御作動限度に基づいて決められている（例えば、吸込み温度４０℃において高圧カットがないこと）。閾値を超えているときは（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、顧客ＰＣに警告メールを送信して警告する（ステップＳ１０９）。閾値を超えていないときは判定結果が格納され（ステップＳ１１０）、次の判定タイミングまで待機する。
なお、本実施形態では圧縮機最大能力の判定を周波数で行う形態としたが、他の形態、例えば回転数を検知する形態とすることもできる。
また、本実施形態では運転データを管理センターに送信する集中制御方式としたが、スタンドアロン型コンピュータを用いて個別管理方式とすることもできる。
【００２７】
（室内機送風機診断）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、顕熱空調を前提として室内機送風機の性能診断を行うものである。診断システム及び空調機の構成は、第一の実施形態と同一であるので、図示及び説明を省略する。
図４は、室内機送風機２２ｂの劣化診断フローを示す図である。同図を参照して、ステップＳ２０１からステップＳ２０４までは第一の実施形態と同様である。但し、凝縮器２１ａに替えて蒸発器２２ａの熱交換量である点が異なる。次に、上述の（３）、（４）式に基づいて室内機風量の推定が行われる（ステップＳ２０５）。次いで、求めた評価時点における送風量（Ｗ）と設計風量（Ｗ０）との比、Ｗ／Ｗ０の演算が行われ（ステップＳ２０６）、さらに所定の閾値Ｄ２thを超えているか否かの判定が行われる（ステップＳ２０７）。閾値を超えているときは、顧客ＰＣに警告メールを送信して警告する（ステップＳ２０８）。閾値を超えていないときは判定結果が格納され（ステップＳ２０９）、次の判定タイミングまで待機する。
【００２８】
なお、本実施形態では顕熱空調を前提として行ったが、除湿量を計量することにより潜熱空調を含めて評価可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、熱源種類、冷媒種類、空調方式等を問わず、圧縮式空調機に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】空調機診断システム１の全体構成を示す図である。
【図２】空調機Ａｊの構成を示す図である。
【図３】第一の実施形態における凝縮器劣化度判定フローを示す図である。
【図４】第二の実施形態における室内機送風機劣化度判定フローを示す図である。
【図５】劣化度閾値管理の原理を示す図である。
【図６】モリエール線図（ｐ−ｈ線図）上で本発明の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・・空調機診断システム
２・・・・管理センター
３・・・・通信ネットワーク
４・・・・管理サーバ
４ａ・・・・送受信部
４ｂ・・・・劣化度演算部
４ｃ・・・・診断報告書作成部
４ｄ・・・・データベース
５・・・・送受信制御部
２１・・・・室外機
２１ａ・・・・凝縮器
２１ｂ・・・・室外送風機
２１ｃ・・・・膨張弁
２２・・・・室内機
２２ａ・・・・蒸発器
２２ｂ・・・・室内送風機
２３・・・・コンプレッサ
２４・・・・冷媒配管
Ａ１〜Ａｍ・・・・空調機
Ｃ１〜Ｃｎ・・・・顧客
Ｐｖ・・・・冷媒低圧圧力
Ｐｃ・・・・高圧圧力
Ｔｖ・・・・低圧温度
Ｔｃ・・・・高圧温度
【図１】
2007240036.tif 000003
【図２】
2007240036.tif 000004
【図３】
2007240036.tif 000005
【図４】
2007240036.tif 000006
【図５】
2007240036.tif 000007
【図６】
2007240036.tif 000008