JP4113363B2 - 圧縮機装置及び冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は診断系を備えた圧縮機装置、特に冷凍或いは空調用の圧縮機に関連する諸問題を診断するため圧縮機保護器の動作情報を利用する圧縮機装置に、関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
種々のタイプの液体を輸送するための機械として、一般にスクロール式機械と称されている部類の機械がある。スクロール式機械は流体膨張機（ｅｘｐａｎｄｅｒ）、輸送機関（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅ）、ポンプ、圧縮機等として具体化でき、この発明はこれらの機械の何れにも適用できる。しかし説明のために後述する実施例は、冷凍系或いは空調系の内部で用いられる密閉型のスクロール式冷媒圧縮機に係るものとされている。
【０００３】
スクロール式圧縮機は冷凍用及び空調用の圧縮機として、主として極めて効率のよい作動を行う能力を有することからますます多く用いられるようになっている。スクロール式圧縮機は一般的に言って互いに噛合わされた１対の螺旋翼を有し、そのうちの一方の螺旋翼は他方の螺旋翼に対し相対的に、外側の吸入ポートから中心の吐出ポートに向けて移動するにつれ次第に容積を減少して行く１個又は複数個の可動の流体ポケットが形成されるように、旋回せしめられる。旋回スクロール部材を、モータ回転子に取付けられた適当な駆動軸を介して駆動するための電動モータが設けられている。密閉型の圧縮機では普通、密閉された外殻内の底部は潤滑及び冷却用の油を収容する油溜まりに形成されている。この発明に係る診断系をスクロール式圧縮機に関連させて説明して行くが、同診断系は他のタイプの圧縮機においても利用可能である点が理解されるべきである。
【０００４】
空調装置或いは冷凍装置が指定通りに稼働しない場合には普通、問題を解決するために技術専門家が故障場所に呼ばれる。技術専門家は空調或いは冷凍装置について、問題点を特定するのを援ける一連の検査を実施する。装置の問題を引き起こしている原因の一つは、装置で使用されている圧縮機にあり得る。欠点のある圧縮機は、同圧縮機が欠点のある事実を検出するのに使用できる一定の作動パターンを示す。不運にも装置の問題を引き起こしている多くの他の原因は装置の他の構成部分にも起因するものであって、これらの他の原因も圧縮機の挙動とその作動パターンに影響する。装置の問題点と作動パターンを分析して、実際に問題点がほかにあり圧縮機が問題を有しない場合にも、圧縮機に欠点があると決めてしまうこともあり得る。この原因の混同によって普通、不具合のない圧縮機との交換が行われる。診断上でのこの誤りは、装置中で圧縮機が最も高価につくものであることからして高価につく。また装置の問題の根本原因が解決されずその問題が将来再び発生して、問題をさらに悪化させる。このような装置の問題点を誤診することを避けさせる何らかの手段が提供されれば、有用であり経費上で有効であろう。
【０００５】
この発明は空調装置或いは冷凍装置において、問題点を診断する精度を向上させる手段を提供しようとするものである。
【０００６】
【発明の要約】
空調装置及び冷凍装置で使用されている圧縮機の多くは、「内部断流保護器（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌｉｎｅ ｂｒｅａｋ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒｓ）」と呼ばれている組込み式の保護装置を有している。これらの保護器は、モータに対し直列に接続されている熱感知装置である。該保護器はモータに引き込まれるライン電流、及び吐出ガス温度、吸入ガス温度、又は圧縮機の特定構成要素の温度を含む圧縮機内の他の温度に熱的に反応する。これらの温度の一つが指定されたしきい値を越えると保護器は、モータに対する電気的接続を開放する。これによって圧縮機を作動させているモータが停止され、圧縮機が停止せしめられて該圧縮機の損傷に連なる領域での作動が阻止される。或る時間たって温度が安全な水準にまで低下したとき、保護器は自動的にリセットして圧縮機が再び作動する。保護器が反応する温度は、圧縮機及び全装置の作動の結果である。圧縮機の作動又は全装置の作動が、保護器によって感知される温度に影響し得る。本保護機構の有意義な面は、或る種類の欠陥は保護器を非常に短い圧縮機オン時間で反復して動作させ他の種類の欠陥は圧縮機を頻繁には動作させず比較的長い圧縮機オン時間を与えるといった点にある。例えば焼付いたベアリングをもつ圧縮機は保護器を、約１０秒のオン時間内で動作させる。他方、非常に低い冷媒充填量の圧縮機は保護器を、数１０分のオン時間の経過後に動作させる。保護器の動作頻度、動作リセット時間及び圧縮機のオン時間の分析によって、装置の問題点の原因を特定する貴重な手掛かりが与えられる。
【０００７】
この発明は、この原理に基づいた装置を提供するものである。この発明に係る装置は保護器の状況（開放されているか閉鎖されているか）を、時間の関数として連続して記録し、次に状況情報を、欠点のある状態を決定するために分析する。同装置はさらに進んで、欠陥が圧縮機によるものか空調或いは冷凍装置の残りの部分によるものかを特定する。欠陥が特定されると装置は、視覚指示器（光）を作動させると共に状態を忠告する知能装置（コントローラ、コンピュータ等）に対し電気信号を送る。技術専門家はこの場面に至ると直ちに、問題点が圧縮機以外の他の構成要素にありそうか又は圧縮機にありそうかについての明白な指示を与えられる。つぎに技術専門家は欠陥を、特定された領域に集中して解消できる。したがって本診断装置は前述の混同した診断状況を避けさせ、不具合のない圧縮機と交換するといった過ちを積極的に解消する。
【０００８】
この発明の別の利用範囲は、以下に述べる説明から明瞭となる。以下の記載と特定の実施例は好ましい実施例についてのものであるが、それらは説明のためだけのものであり、この発明の範囲を何ら限定する意図のものでないことが、理解されるべきである。
【０００９】
【実施例】
好ましい実施例についての以下の記載は単に例示的なものであり、この発明、その応用或いは用途を何ら限定する意図のものでない。
【００１０】
図１にはこの発明に従った独特の圧縮機診断機構を備えたスクロール式圧縮機を、符号１０で全体を指して示してある。冷凍又は空調装置と関連させてあるスクロール式圧縮機１０を図示したが、所望の場合には冷凍又は空調装置と関連させてある他の型式の圧縮機、及びどのような設計の圧縮機を利用することも、この発明の範囲に含まれる。
【００１１】
スクロール式圧縮機１０はほぼ円筒形の密閉された外殻１２を備え、この外殻１２の上端にはキャップ１４を、また下端には一体形成された複数の据付け脚（図示せず）を有する基台部１６を、それぞれ溶着してある。キャップ１４には、内部に通常の吐出弁を有していてもよい冷媒吐出管接手１８を設けてある。横向きの仕切り板２０をその周縁で、キャップ１４が外殻１２に対し溶着されているのと同一の点において外殻１２に対し溶着して取付けてある。フレーム２２を外殻１２にプレス嵌めして、基台部１６の端で支持してある。基台部１６は外殻１２よりも僅かに直径が小さく、図１に示すように該基台部１６は外殻１２に支承され周縁で該外殻１２に溶着されている。
【００１２】
フレーム２２に対し取付けられている、圧縮機１０の主な構成要素としては２つ割り構造の主軸受ハウジング２４、下部軸受ハウジング２６及びモータ固定子２８がある。上端に偏心クランクピン３２を有する駆動軸ないしクランク軸３０を、主軸受ハウジング２４内の軸受３４と下部軸受ハウジング２６内の第２の軸受３６とに回転可能に支持させて設けてある。クランク軸３０はその下端部に比較的大径の同心的な穴３８を有し、この穴３８はクランク軸３０の上端にまで延びているところの、放射方向外向きに傾斜させてある小径の穴４０へと連通させてある。外殻１２内の底部は、モータ回転子４８の下端より僅かに上方のレベルにまで潤滑油を収容する油溜まり４４に形成されており、穴３８は潤滑油をクランク軸３０の上方向きに穴４０内へと汲み上げ、最終的には潤滑を必要とする圧縮機各部の全てに対し潤滑油を供給するポンプとして働く。
【００１３】
クランク軸３０は固定子２８、該固定子２８を貫通している巻線４６、及びクランク軸３０上にプレス嵌めされている回転子４８を含む電動モータによって、回転駆動される。上部釣り合い重り５０をクランク軸３０に取付けてあり、また下部釣り合い重り５２を回転子４８に取付けてある。通常のタイプの熱保護器５４を、モータ巻線４６に対し近接位置させて設けてある。熱保護器５４はその通常の温度範囲を越えると、モータに対する電力供給を断つ。熱保護器５４はモータ巻線４６、吸入チャンバ５６内の吸入ガス、及び／又は吸入チャンバ５６中に放出された場合における吐出チャンバ５８内の吐出ガスによって加熱を受け得る。吸入チャンバ５６と吐出チャンバ５８は図１に示すように、外殻１２、キャップ１４、基台部１６及び仕切り板２２によって区画形成されている。
【００１４】
２つ割り構造の主軸受ハウジング２４の上面には平坦なスラスト受け面を設けてあり、このスラスト受け面上に、端板６４から上方向きに突出する通常の螺旋翼６２を有する旋回スクロール部材６０を配置してある。この旋回スクロール部材６０の端板６４の下面から内部にジャーナル軸受を有する円筒形のハブ６６を下方向きに突出させてあり、このハブ６６内に穴を有する駆動ブッシュ６８を回転可能に配置してあって、駆動ブッシュ６８の穴内にクランクピン３２を配置してある。クランクピン３２はその一面に、駆動ブッシュ６８の穴の一部に形成してある平坦面に対し駆動的に係合する平坦面を有し、これによって例えば本願出願人の所有に係る米国特許Ｎｏ．４，８７７，３８２に記載されているような放射方向で融通性を有する駆動機構が提供されており、ここに同米国特許を引用してその記載を加入する。オルダム継手７０を、旋回スクロール部材６０と２つ割り構造の主軸受ハウジング２４間に位置させて設けてある。オルダム継手７０は旋回スクロール部材６０と非旋回スクロール部材７２とに対し、旋回スクロール部材６０の回転運動を阻止するようにキー係合させてある。
【００１５】
端板７６から下方向きに突出する螺旋翼７４を有する非旋回スクロール部材７２も設けられており、螺旋翼７４は、旋回スクロール部材６０の螺旋翼６２と噛合うように位置させてある。非旋回スクロール部材７２は中心に配置された吐出通路７８を有し、この吐出通路７８は上向きに開放する凹溝８０に連通し、凹溝８０が吐出チャンバ５８と連通している。非旋回スクロール部材７２には環状の凹溝８２も形成してあり、この凹溝８２内には浮動シール組立体８４を配置してある。
【００１６】
凹溝８０，８２と浮動シール組立体８４とは軸線方向での２つの圧力付勢チャンバを形成し、螺旋翼６２，７４によって圧縮された加圧流体を該圧力付勢チャンバが受け取って非旋回スクロール部材７２に対し軸線方向の付勢力を及ぼし、もって螺旋翼６２，７４の翼先がそれに対向する端板６２，７４面に対しそれぞれ密封的に係合することとする。浮動シール組立体８４は出願人の所有に係る米国特許Ｎｏ．５，１５６，６３９に詳細に記載されているタイプのものであるのが好ましく、ここに同米国特許を引用してその記載を加入する。非旋回スクロール部材７２は２つ割り構造の主軸受ハウジング２４に、例えば前述の米国特許Ｎｏ．４，８７７，３８２又は出願人の所有に係る米国特許Ｎｏ．５，１０２，３１６に記載されているような適当な態様で軸線方向に沿い制限された距離だけ移動可能に支架させるものに設計されており、ここにこれらの米国特許を引用してその記載を加入する。
【００１７】
圧縮機１０は、外殻１２内の電動モータに対し成形電気プラグ９０を介し供給される電力によって動力を受ける。
【００１８】
図１−３について述べると、この発明は独特の圧縮機診断装置１００に係る。診断装置１００は、１個又は複数個の電流感知器１０２とそれに関連させた論理回路１０４を有する。電流感知器１０２は、外殻１２外で該外殻１２に支架されたハウジング１０６内で支持されている。論理回路１０４はハウジング１０６内で支持するか、或いは図２に想像線で示すように圧縮機１０に関して相対的に適宜の位置に配置する。電流感知器及び論理回路を特定の接触器中、特定のワイヤリングハーネス中、又は圧縮機の設計で利用されることがある成形プラグ中に一体化することもできる。
【００１９】
電流感知器１０２は、圧縮機１０に電力供給を行う電力供給ケーブル中の電流を感知する。図２は、単相モータと関連させてある２個の電流感知器１０２を示している。これらの電流感知器１０２のうちの１個は圧縮機用モータの主巻線と結合してあり、他の１個の電流感知器１０２は圧縮機用モータの補助巻線と結合してある。図３は、三相モータと関連させてある２個の電流感知器１０２を示している。各電流感知器１０２は、三相電力供給ケーブルのうちの各相に結合されている。図３では２個の電流感知器１０２が三相電力供給ケーブルの２相の電流を感知する状態を示したが、所望の場合には図３に想像線で示すように、三相電力供給ケーブルの第３の相の電流を感知する第３の電流感知器１０２を含ませることも、この発明の範囲内である。これらの電流信号は、保護器５４の状況（開放されているか閉鎖されているか）を指示する。電力供給ケーブル中の電流を利用して保護器５４の状況を感知する電流感知器１０２を示したが、保護器５４のモータ側の電圧の存在或いは不存在を感知することによって該保護器５４の状況を感知することも可能である。本願発明者は電圧の存否を利用して保護器５４の状況を感知する方法を、これが外殻１２を通した追加の気密貫通ピンを必要とすることから、より望ましくはないが或る場合には有効な方法であると考えている。電流感知器１０２から受け取られた信号は論理回路１０４において、圧縮機１０のデマンド信号と結び付けられる。圧縮機１０のデマンド信号は供給電圧の存在を感知することによって得られるか、或いは装置コントローラ（図示せず）にデマンドを表す別個の信号を供給させることによって得られる。デマンド信号と論理回路１０４に受け取られた信号は論理回路１０４によって処理され、保護器５４の動作頻度と圧縮機１０の平均オン時間及びオフ時間とに関する情報が引き出される。論理回路１０４は電流信号、デマンド信号及び抽出された保護器動作頻度の組み合わせを分析して、欠陥状態が存在するかどうかを決定する。論理回路１０４はまた、或る種の欠陥に基づいて特定の原因を判定する独特の能力を有する。修理人に対し情報は、緑色のＬＥＤ（発光ダイオード）光１１０及び黄色のＬＥＤ光１１２を用いて伝えられる。緑色のＬＥＤ光１１０は、現在のところ欠陥状態が存在せず系が正常に機能していることを示すために利用される。
【００２０】
黄色のＬＥＤ光１１２は、欠陥の存在を示すために利用される。黄色のＬＥＤ光１１２が点灯されると、緑色のＬＥＤ光１１０は消灯される。したがって黄色のＬＥＤ光１１２は欠陥が存在することを視覚的に伝達するため、及び存在する欠陥のタイプを視覚的に伝達するために利用される。この伝達は黄色のＬＥＤ光１１２が特定の時間オンされ次いでオフされることを繰り返して、欠陥の存在すること及びその欠陥が何であるかを示すことにより達成される。例えばＬＥＤ光１１２が１秒間だけオンされ１９秒間だけオフされる連続動作が２０秒ごとに繰り返されると、２０秒間にいちど点滅する点滅光の作用が生ぜしめられる。この繰り返しは、タイプ１の欠陥と標識されるタイプの欠陥に相当する。２０秒間のウインドウ内に１秒間の点灯が２回行われると、タイプ２の欠陥と標識される欠陥が存在することが示される。これに引き続いてタイプ３、タイプ４等が示され、欠陥のタイプはＬＥＤ光１１２の点滅の数によって示される。ＬＥＤ光１１２の特定回数の点滅による本分類は技術専門家に、論理回路１０４によって検出される種々のタイプの欠陥を視覚的に伝達するのに用いられる。この発明は欠陥標識を伝えるために点滅するＬＥＤ光１１２を利用するものであるが、所望の場合には多数の欠陥標識を伝達して有効性を増すために複数の光を利用することも発明範囲に含まれる。さらにディジタル電圧計とインターフェイスできるところの標識化された電圧出力を与える方法を含くむ欠陥標識を与える他の方法も、採用可能である。
【００２１】
ＬＥＤ光１１２を用いて特定の欠陥標識を視覚的に伝達することに加えて論理回路１０４はまた、装置中に存在し得る他の知的ないし知能コントローラに対し標識化された一連のパルスを出力する。これらの標識化されたパルスは、診断装置１００によって検出された欠陥のタイプを表す。論理回路１０４によって検出できる欠陥のタイプには、次のものが含まれる。
１．保護器が動作している。
２．単相モータの補助巻線が電力を有しないか、開放しているか、欠陥のある起動コンデンサを有する。
３．単相モータの主巻線が電力を有しないか、巻線が開放している。
４．主回路ブレーカが溶結された接点を有する。
５．三相回路中の１相が欠けている。
６．三相回路の相順が逆である。
７．供給電圧が非常に低い。
８．圧縮機中の回転子が焼き付いている。
９．冷凍回路の問題によって保護器が動作しつつある。
１０．モータ巻線が開放しているか、内部の遮断保護器に欠陥がある。
【００２２】
上述のものの変形として図３に示すように診断装置１００は、知能装置１１６に対し保護器５４の状況を送るのみであってもよい。この変形例では動作頻度のパラメータ、つまり診断情報付きのオン時間及びオフ時間は、知能装置１１６によって生ぜしめられ得る。知能装置１１６は圧縮機１０に関連させた圧縮機コントローラ、複数個の圧縮機１０を監視する装置コントローラ、遠隔装置、又は１個或いは複数個の圧縮機の診断装置１００を監視するように選択された他のどのような装置であってもよい。
【００２３】
図４は、単相圧縮機と組合わせてある診断装置１００におけるフローチャートを示している。デマンド信号は論理回路１０４に対し、電流感知器１０２からの電流信号と共に接触器１２０（図２，３）から供給される。装置が最初にパワーアッブされるときステップ１２２で初期化過程が実施され、初期化に成功すると装置は矢印１２４で示すように、ステップ１２６で示す通常のオフ状態（ｎｏｒｍａｌ ＯＦＦ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）へと移行する。通常のオフ状態１２６にあるとき装置にデマンド信号が供給されると装置は矢印１２８で示すように、ステップ１３０で示す通常の運転状態（ｎｏｒｍａｌ ｒｕｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）に移行する。デマンドが満たされると装置は矢印１３２で示すように、通常のオフ状態１２６へと戻る。
【００２４】
通常のオフ状態１２６にあるとき主巻線中の電流又は補助巻線中の電流が検出されると共にデマンド信号がなかったとすると、装置は矢印１３４で示すように接触器短絡状態（ｓｈｏｒｔｅｄ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１３６へと移行する。接触器短絡状態１３６が示されている間にデマンド信号が生ぜしめられると、装置は矢印１３８で示すように通常の運転状態１３０へと移行する。通常の運転状態１３０はデマンドが満たされまで継続し、そこで装置は矢印１３２で示すように通常のオフ状態１２６へと再び移行し、主又は補助巻線中で電流が感知されるか否かに依存して再び接触器短絡状態１３６へと移行し得る。
【００２５】
通常の運転状態１３０で作動している間に、通常のオフ状態１２６への戻りの他に次の３つの径路のうちの１つが引き続いて起こり得る。第１に装置がデマンドと主巻線中の電流とを感知するが補助巻線中の電流を感知しないとすると、装置は矢印１４０で示すように補助回路開放状態（ｏｐｅｎ ａｕｘｉｌｉａｒｙｃｉｒｃｕｉｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１４２へと移行する。ここから装置は、主巻線電流と補助巻線電流との両者が感知されないとき矢印１４６で示すように保護器動作状態（ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ ｔｒｉｐｐｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１４４へと移行する。第２に装置がデマンドと補助巻線電流とを感知するが主巻線電流を感知しないとすると、装置は矢印１４８で示すように主回路開放状態（ｏｐｅｎ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１５０へと移行する。ここから装置は、主巻線電流と補助巻線電流との両者が感知されないとき矢印１５２で示すように保護器動作状態１４４へと移行する。第３に装置がデマンドを感知するが補助巻線電流と主巻線電流とを感知しないとすると、装置は矢印１５４で示すように保護器動作状態１４４へと移行する。
【００２６】
保護器動作状態１４４で作動している間に、次の４つの径路のうちの１つが引き続いて起こり得る。第１に主巻線電流又は補助巻線電流が感知されデマンドが満たされると、装置は矢印１６０で示すように通常の運転状態１３０へと移行する。第２に保護器が動作している状態で装置のオン時間のムービングウインドウ平均値が１２秒よりも小さかったとすると、装置は矢印１６２で示すように多重の短い運転状態（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｈｏｒｔ ｒｕｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１６４へと移行する。多重の短い運転状態から装置は、矢印１６６で示すように保護器動作状態１４４へと戻る。第３に保護器が動作している状態で装置のオン時間のムービングウインドウ平均値が１５分よりも大きかったとすると、装置は矢印１６８で示すように多重の長い運転状態（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｌｏｎｇ ｒｕｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１７０へと移行する。ここから装置は、矢印１７２で示すように保護器動作状態へと戻る。第４に保護器が動作している状態で動作時間が４時間を越えると、装置は矢印１７４で示すように動力損失又は保護器欠陥状態（ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ ｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）１７６へと移行する。装置が動力損失又は保護器欠陥状態１７６にある間に主巻線電流又は補助巻線電流が感知されると、装置は矢印１７８で示すように保護器動作状態１４４へと戻る。
【００２７】
装置が図４に示す種々の位置に移行するときＬＥＤ光１１２の点滅は、感知された欠陥状態によって指令される。図示の好ましい実施例では、デマンドは存在するが電流がないことからして矢印１５４で示すように保護器動作状態が感知されると、ＬＥＤ光１１２がいちど点滅する。圧縮機１０が焼き付きを生じるか、過去５回の保護器動作の間の平均オン時間が１２秒よりも小さかったことからして矢印１６２で示すように低い供給電圧の問題があると、ＬＥＤ光１１２は２回点滅する。モータ巻線が開放しており、オフ時間が４時間よりも長いことからして矢印１７４で示すように保護器に欠陥があるか接触器に欠陥があるとすると、ＬＥＤ光１１２は３回点滅する。矢印１４０で示すように補助巻線が開放しているか欠陥のある起動コンデンサが存在すると、ＬＥＤ光１１２は４回点滅する。矢印１４８で示すように主巻線が開放していると、ＬＥＤ光１１２は５回点滅する。電流が感知されることからして矢印１３４で示すように接触器が溶結しているがデマンドがないとすると、ＬＥＤ光１１２は６回点滅する。最後に過去５回の保護器動作の間の平均オン時間が１５分よりも小さかったことからして矢印１６８で示すように他の問題で保護器動作が繰り返されるとすると、ＬＥＤ光１１２は７回点滅する。
【００２８】
図５は、三相圧縮機と組合わせてある診断装置１００におけるフローチャートを示している。デマンド信号は論理回路１０４に対し、電流感知器１０２からの電流信号と共に接触器１２０（図２，３）から供給される。装置が最初にパワーアップされるときステップ１２２で初期化過程が実施され、初期化に成功すると装置は矢印１２４で示すように、ステップ１２６で示す通常のオフ状態へと移行する。通常のオフ状態１２６にあるとき装置にデマンド信号が供給されると装置は矢印１２８で示すように、ステップ１３０で示す通常の運転状態に移行する。デマンドが満たされると装置は矢印１３２で示すように、通常のオフ状態１２６へと戻る。
【００２９】
通常のオフ状態１２６にあるとき三相中の１つの相中の電流又は三相中の第２の相中の電流が検出されると共にデマンド信号がなかったとすると、装置は矢印２３４で示すように接触器短絡状態１３６へと移行する。接触器短絡状態１３６が示されている間にデマンド信号が生ぜしめられると、装置は矢印１３８で示すように通常の運転状態１３０へと移行する。通常の運転状態１３０はデマンドが満たされるまで継続し、そこで装置は矢印１３２で示すように通常のオフ状態へと再び移行し、主または補助巻線中で電流が感知されるか否かに依存して再び接触器短絡状態１３６へと移行し得る。
【００３０】
通常の運転状態１３０で作動している間に、通常のオフ状態１２６への戻りの他に次の３つの径路のうちの１つが引き続いて起こり得る。第１に装置がデマンドを感知すると共に、三相電力供給の第１相と第２相間の零交差時間差よりも１１ミリ秒が小さいか同時間差が１４ミリ秒よりも小さいとすると、装置は矢印２４０で示すように相順逆転状態（ｐｈａｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）２４２へと移行する。ここから装置は、第１相電流又は第２相電流が感知されないとき矢印２４６で示すように保護器動作状態１４４へと移行する。第２に装置がデマンドを感知すると共に、第１相と第２相間の零交差時間差よりも１６ミリ秒が小さいか同時間差が２１ミリ秒よりも小さいとすると、装置は矢印２４８で示すように相消失状態（ｐｈａｓｅ ｍｉｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）２５０へと移行する。ここから装置は、第１相電流と第２相電流との両者が感知されないとき矢印２５２で示すように保護器動作状態１４４へと移行する。第３に装置がデマンドを感知し第１相電流及び第２相電流を感知しないとすると、装置は矢印２５４で示すように保護器動作状態１４４へと移行する。
【００３１】
保護器動作状態１４４で作動している間に、次の４つの径路のうちの１つが引き続いて起こり得る。第１に第１相電流又は第２相電流が感知されデマンドが満たされると、装置は矢印２６０で示すように通常の運転状態１３０へと移行する。第２に保護器が動作している状態で装置のオン時間のムービングウインドウ平均値が１２秒よりも小さかったとすると、装置は矢印１６２で示すように多重の短い運転状態１６４へと移行する。多重の短い運転状態から装置は、矢印１６６で示すように保護器動作状態１４４へと戻る。第３に保護器が動作している状態で装置のオン時間のムービングウインドウ平均値が１５分よりも大きかったとすると、装置は矢印１６８で示すように多重の長い運転状態１７０へと移行する。ここから装置は、矢印１７２で示すように保護器動作状態１４４へと戻る。第４に保護器が動作している状態で動作時間が４時間を越えると、装置は矢印１７４で示すように動力損失又は保護器欠陥状態１７６へと移行する。装置が動力損失又は保護器欠陥状態１７６にある間に第１相電流又は第２相電流が感知されると、装置は矢印２７８で示すように保護器動作状態１４４へと移行して戻る。
【００３２】
装置が図５に示す種々の位置に移行するときＬＥＤ光１１２の点滅は、感知された欠陥状態によって指令される。図示の好ましい実施例では、デマンドは存在するが電流がないことからして矢印２５４で示すように保護器動作状態が感知されると、ＬＥＤ光１１２がいちど点滅する。圧縮機１０が焼き付きを生じるか、過去５回の保護器動作の間の平均オン時間が１２秒よりも小さかったことからして矢印１６２で示すように低い供給電圧の問題があると、ＬＥＤ光１１２は２回点滅する。モータ巻線が開放しており、オフ時間が４時間よりも長いことからして矢印１７４で示すように保護器に欠陥があるか接触器に欠陥があるとすると、ＬＥＤ光１１２は３回点滅する。電流は感知されるがデマンドは存在しないことからして矢印２３４で示すように接触器が溶結しているとすると、ＬＥＤ光１１２は４回点滅する。過去５回の保護器動作の間の平均オン時間が１５分よりも小さかったことからして矢印１６８で示すように他の問題により保護器が動作を繰り返すと、ＬＥＤ光１１２は５回点滅する。零交差時間差が１１ミリ秒と１４ミリ秒間にあることからして矢印２４０で示すように電力供給相が逆転されるとすると、ＬＥＤ光１１２は６回点滅する。最後に零交差時間差が１６ミリ秒と２１ミリ秒間にあることからして矢印２４８で示すように三相電力供給中の１相が消失しているとすると、ＬＥＤ光１１２は７回点滅する。
【００３３】
上述の方法では圧縮機１０に係るムービングウインドウ平均値を監視したが、論理回路１０４に現実の時間或いは圧縮機１０の瞬時的な諸状態を利用させることも、この発明の範囲に含まれる。例えば矢印１６２又は１６８での監視において、ムービングウインドウ平均値を監視することに代えて、論理回路１０４は圧縮機１０に係る先行する運転時間を監視できよう。
【００３４】
図６は、問題が診断されたときに引き続くフローチャートを示している。ステップ３００において技術専門家は、ステップ３０２でＬＥＤ光１１０，１１２を調べることによって問題が存在するかどうかを決定する。緑色のＬＥＤ光１１０が点灯しているとステップ３０４での表示は、圧縮機１０が正常に機能しつつあり問題は他の構成要素にあることを示す。黄色のＬＥＤ光１１２が点滅していれば、技術専門家はステップ３０６で点滅回数を数える。ＬＥＤ光１１２の点滅回数に基づいて、ステップ３０８で欠陥タイプが決定される。ステップ３１０で、欠陥が修正されて系が原時点に戻され起動される。装置はステップ３００に戻り、そこで圧縮機１０についての欠陥が再び表示される。
【００３５】
したがって診断装置１００は現場に到着した技術専門家に、系についての問題が存在することの最も確からしい表示を明確に示す。次に技術専門家は問題の最も確からしい原因に注目して、故障のない圧縮機を交換することを避けることが可能となる。
【００３６】
図７は典型的な冷凍系３２０を示している。冷凍系３２０は凝縮器３２２と接続してある圧縮機１０を含み、凝縮器３２２は膨張器３２４に接続してある。膨張器３２４は蒸発器３２６へと接続され、蒸発器３２６は圧縮機１０へと接続されている。冷媒配管３２８は図７に示すように、種々の構成要素間を接続している。
【００３７】
図８は接触器１２０を示しており、この接触器１２０は電流感知器１０２、論理回路１０４、緑色のＬＥＤ光１１０及び黄色のＬＥＤ光１１２の形の診断装置１００を含む。接触器１２０は例えば系サーモスタット３５０（図２，３）、一群の系安全装置３５２（図２，３）、及び／又は系中に挿入された他のセンサのような種々の系コントロール手段から情報を受け取り、３つの入力に基づいて圧縮機１０に対し動力を供給するものに、設計されている。
【００３８】
接触器１２０は一連の入力端子３５４、一連の出力端子３５６、一連の接触器コイル端子３５８、ＬＥＤ光１１０及びＬＥＤ光１１２を含む。接触器１２０の内部構造を、図９に模式的に示してある。電力供給器３６０は入力端子３５４から電力を受け取り、必要に応じて入力を変換し、要求される電力を入力回路３６２、処理回路３６４及び出力回路３６６へと供給する。これらの回路は集合的に論理回路１０４を形成している。
【００３９】
入力回路３６２は圧縮機１０の状態を診断するため、電流感知器１０２からの入力及びデマンド信号を受け取る。入力回路３６２により受け取られた情報は、与えられた同情報を分析する処理回路３６４へと送られ、次に情報が出力回路３６６へと供給されて圧縮機１０が作動され、またＬＥＤ光１１０，１１２が作動される。接触器１２０中に論理回路１０４を挿入したことにより、接触器１２０に対しライン電力とデマンド信号との両者が現に供給されるといった事実からして装置が単純化される。接触器１２０中に挿入された診断装置１００の機能と作用は、ハウジング１０６内に設けた前述のものと同一である。
【００４０】
図１０には電流感知器１０２、論理回路１０４、ＬＥＤ光１１０及びＬＥＤ光１１２の形の診断装置１００を挿入してある成形プラグ９０を、図示してある。成形プラグ９０中に診断装置１００を挿入することは、或る用途においては特定の際立った長所を与える。診断装置１００を成形プラグ９０中に挿入すると、電力は端子３５４を介して供給されると共に入力電力から必ず診断装置１００に供給されるか、或いは端子３７０を介して別個に供給され得る。またデマンド信号もプラグ９０に対し必ず供給され、これは端子３７２を介して行い得る。成形プラグ９０中に挿入された診断装置１００の機能と作用は、ハウジング１０６内に設けた前述のものと同一である。プラグ９０からの情報伝達は、端子３７４を介して達成される。
【００４１】
この発明についての上述の記載は単に例示的なものであり、この発明の要旨を外れることのない変形例もこの発明の範囲に含まれるように意図されたものである。そのような変形例も、この発明の範囲に含まれると見做すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った独特の圧縮機診断装置を組込んである密閉型のスクロール式圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】同圧縮機用の単相モータを備えたものにおける診断装置を示す模式図である。
【図３】上記圧縮機用の三相モータを備えたものにおける診断装置を示す模式図である。
【図４】図２に対応して単相モータを備えたものにおける診断装置の作用を示すフローチャートである。
【図５】図３に対応して三相モータを備えたものにおける診断装置の作用を示すフローチャートである。
【図６】圧縮機系の診断に引き続く作用を示すフローチャートである。
【図７】この発明に従った圧縮機及び診断装置を利用した典型的な冷凍系を示す模式図である。
【図８】この発明に従った診断装置の回路を、一体的に設けてある接触器を示す斜視図である。
【図９】図８に示した接触器内の回路を示す模式図である。
【図１０】この発明に従った診断装置の回路を組込んである圧縮機プラグを示す模式図である。
【符号の説明】
１０ スクロール式圧縮機
５４ 熱保護器（モータ保護器）
９０ 成形電気プラグ
１００ 圧縮機診断装置
１０２ 電流感知器
１０４ 論理回路
１１０ 緑色のＬＥＤ光
１１２ 黄色のＬＥＤ光
１１６ 知能装置
１２０ 接触器
３２２ 凝縮器
３２４ 膨張器
３２６ 蒸発器
３６２ 入力回路
３６４ 処理回路
３６６ 出力回路

Claims (20)

1. 圧縮機装置であって、
   オン状態で作動可能な圧縮機、
   オン状態においてこの圧縮機に選択的に動力を供給するように、該圧縮機に取付けられたモータ、
   このモータに関連させてあるモータ保護器であって、該モータが特定の運転パラメータの範囲内にあるときにとる第１の位置と該範囲外にあるときにとる第２の位置との間で作動可能なモータ保護器、及び
   このモータ保護器に関連させてある診断装置であって、該モータ保護器の状況を示す電流又は電圧信号と圧縮機のデマンド信号とを処理することにより、保護器の動作頻度および前記オン状態で作動する前記圧縮機のムービングウインドウ時間平均値に関する情報を引き出し、これらの信号及び情報に基づいて特定の原因を判定する診断装置、
   を備えた圧縮機装置。
2. 前記診断装置が、前記モータ保護器の状態を示す表示器を含んでいる請求項１の圧縮機装置。
3. 前記診断装置が、特定の問題を確認させる表示器を含んでいる請求項２の圧縮機装置。
4. 前記診断装置が、圧縮機装置の問題を示す表示器を含んでいる請求項１の圧縮機装置。
5. 前記診断装置が、圧縮機が運転されているときと運転されていないときとを監視するものである請求項１の圧縮機装置。
6. 前記診断装置が、前記モータ保護器が前記第２の位置に留まる時間の長さを監視するものである請求項１又は５の圧縮機装置。
7. 前記モータ保護器の状態を決定するための、少なくとも１個の電流感知器を備えている請求項１の圧縮機装置。
8. 前記したモータ保護器の状態とデマンド信号とを組合わせて前記した圧縮機装置の問題を診断するように、構成してある請求項１又は７の圧縮機装置。
9. 電気プラグを備えており、前記診断装置を該電気プラグ中に一体的に設けてある請求項１の圧縮機装置。
10. 接触器を備えており、前記診断装置を該接触器中に一体的に設けてある請求項１の圧縮機装置。
11. 冷却装置であって、
    凝縮器、
    この凝縮器に接続してある膨張器、
    この膨張器に接続してある蒸発器、
    この蒸発器と上記凝縮器とに接続し且つオン状態で作動可能な圧縮機、
    オン状態においてこの圧縮機に選択的に動力を供給するように、該圧縮機に取付けられたモータ、
    このモータと関連させてあるモータ保護器であって、該モータが特定の運転パラメータの範囲内にあるときにとる第１の位置と該範囲外にあるときにとる第２の位置との間で作動可能なモータ保護器、及び
    このモータ保護器に関連させてある診断装置であって、該モータ保護器の状況を示す電流又は電圧信号と圧縮機のデマンド信号とを処理することにより、保護器の動作頻度および前記オン状態で作動する前記圧縮機のムービングウインドウ時間平均値に関する情報を引き出し、これらの信号及び情報に基づいて特定の原因を判定する診断装置、
    を備えた冷却装置。
12. 前記診断装置が、前記モータ保護器の状態を示す表示器を含んでいる請求項１１の冷却装置。
13. 前記診断装置が、特定の問題を確認させる表示器を含んでいる請求項１２の冷却装置。
14. 前記診断装置が、圧縮機装置の問題を示す表示器を含んでいる請求項１１の冷却装置。
15. 前記診断装置が、圧縮機が運転されているときと運転されていないときとを監視するものである請求項１１の冷却装置。
16. 前記診断装置が、前記モータ保護器が前記第２の位置に留まる時間の長さを監視するものである請求項１１又は１５の冷却装置。
17. 前記モータ保護器の状態を決定するための、少なくとも１個の電流感知器を備えている請求項１１の冷却装置。
18. 前記したモータ保護器の状態とデマンド信号とを組合わせて前記した圧縮機装置の問題を診断するように、構成してある請求項１１又は１７の冷却装置。
19. 電気プラグを備えており、前記診断装置を該電気プラグ中に一体的に設けてある請求項１１の冷却装置。
20. 接触器を備えており、前記診断装置を該接触器中に一体的に設けてある請求項１１の冷却装置。

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