JP5375918B2 - エンジンの寿命予測装置及び冷凍装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの寿命予測装置及び冷凍装置に関し、特にエンジンを動力源とする発電機を用いた寿命予測に関する。
特許文献1〜4には、エンジンの回転数、出力トルク、消費電力などを用いてエンジンの寿命予測を行う技術が開示されている。例えば、特許文献1には、エンジン回転数センサと、ラック位置センサとによりエンジンの回転数、ラック位置(エンジントルクの代替値)を検出し、検出した回転数及びラック位置に基づいて重みを決定し、当該重みを用いてエンジンの運転時間に重み付けを施しエンジンの寿命を算出している。
しかしながら、特許文献1〜4に記載の技術では、エンジンの回転数検出器やトルク検出器等のセンサが必要なため、信頼性が低く製造コストが増加するという問題があった。
そこで本発明は、低コストで信頼性の高いエンジンの寿命予測装置を提供することを目的とする。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第1の態様は、エンジン(11)を動力源とする発電機(12)から出力される電流値を検出する電流検出部(41)と、前記発電機から出力される電圧値を検出する電圧検出部(42)とを有する検出部(4)と、前記電流値及び前記電圧値に基づいて決定される重み定数を用いて、前記エンジンの運転時間に重み付けを施し、重み付けられた前記運転時間を積算して積算時間を算出する演算部(5)と、前記積算時間と予め設定された基準値とを比較して前記エンジンの寿命を判断する判定部(6)とを備える。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第2の態様は、第1の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記演算部(5)は、横軸および縦軸として前記発電機から出力される電流および電圧を採用し前記電流と前記電圧との組み合わせに対応して重み付け定数が設定された重み付けテーブルに、前記電流値および前記電圧値を対応させて決定される前記重み付け定数を用いる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第3の態様は、第1又は第2の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記発電機から出力される交流を直流に変換するコンバータ(2)を更に備え、前記検出部は前記コンバータの少なくとも入力側に接続される。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第4の態様は、第1又は第2の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記発電機から出力される交流を直流に変換するコンバータ(2)を更に備え、前記検出部は前記コンバータの少なくとも出力側に接続される。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第5の態様は、第1乃至第4の何れか一つの態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記発電機から出力される交流電力を変換する電力変換装置(2,31,35)と、前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記電力変換装置の最大出力電力及び最大出力周波数の少なくとも何れか一方を制限する電力変換装置制御部(20,34,36)とを更に備える。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第6の態様は、第5の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記基準値は予め複数設定されており、前記電力変換装置制御部は前記基準値の各々に応じて前記最大出力電力及び前記最大出力周波数の少なくとも何れか一方を制限する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第7の態様は、第5又は第6の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記電力変換装置から電力が供給される負荷(32,33)を更に備え、前記検出部は前記電力変換装置の出力側に接続されており、前記演算部は、前記重み定数を用いて、前記負荷の運転時間に重み付けを施し、重み付けられた前記負荷の運転時間を積算して積算時間を算出し、前記積算時間と予め設定された基準値とを比較して前記負荷の寿命を判断する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第8の態様は、第1乃至第7の何れか一つの態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、外部に報知する報知部(8)を更に備える。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第9の態様は、第8の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記基準値は予め複数設定されており、前記報知部は前記基準値の各々に応じて報知する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第10の態様は、第1乃至第9の何れか一つの態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記エンジンの最大出力及び最大回転数の少なくともいずれか一方を制限するエンジンコントローラ(7)を更に備える。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第11の態様は、第10の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記エンジンコントローラは、前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記エンジンを停止する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第12の態様は、第10の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記基準値は予め複数設定されており、前記エンジンコントローラは前記基準値の各々に応じて最大出力及び最大回転数の少なくとも何れか一方を制限する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第13の態様は、第3又は第4の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記コンバータの最大出力電圧を制限するコンバータ制御部(20)を更に備える。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第14の態様は、第13の態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記基準値は予め複数設定されており、前記コンバータ制御部は前記基準値の各々に応じて最大出力電圧を制限する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第15の態様は、第1乃至第14の何れか一つの態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、前記発電機はモータ(32)を駆動する。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第16の態様は、第1乃至第15の何れか一つの態様に係るエンジンの寿命予測装置であって、取り替え可能に設けられ、前記積算時間を記録する不揮発性記録媒体(9)を更に備える。
本発明に係る冷凍装置の第1の態様は、請求項1乃至16の何れか一つのエンジンの寿命予測装置を備える。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第1及び第2の態様によれば、検出部は電気回路で構成できるので、低コストで信頼性の高いエンジンの寿命予測装置を提供できる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第3の態様によれば、コンバータの入力側で検出部が検出するので、交流の周波数を検出しやすい。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第4の態様によれば、検出部はコンバータの出力低電位を基準に電圧を測定できるので、検出精度を向上することができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第5、第10、第13の態様によれば、エンジンが寿命により停止する時期を延ばすことができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第6、第12、第14の態様によれば、エンジンの寿命により停止する時期をよりきめ細かく延ばすことができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第7の態様によれば、負荷の寿命をも予測することができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第8の態様によれば、ユーザは容易にエンジンの寿命を確認することができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第9の態様によれば、ユーザはエンジンの寿命をきめ細かく知ることができるので、迅速な対応をすることができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第11の態様によれば、エンジンの寿命前に停止するので、寿命によるエンジンの故障を防止することができる。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第15の態様によれば、電気回路により検出部を構成でき、モータのトルクを測定するセンサが不要である。
本発明に係るエンジンの寿命予測装置の第16の態様によれば、例えば、検出部、積算時間算出部、判定部、記録媒体が同一の基板上に設けられていた場合、故障により当該基板を交換する場合であっても、記録媒体を新しい基板に取り付けることで、積算時間の消失を防止できる。
本発明に係る冷凍装置の第1の態様によれば、検出部は電気回路で構成できるので、低コストかつ高い信頼性でエンジンの寿命を予測する冷凍装置を提供することができる。
以下、本発明に係るエンジンの寿命予測装置について、図を参照して説明する。なお、同一符号は同一又は相当部分を示し、重畳する説明は省略する。
(第1の実施の形態)
本発明に係る第1の実施の形態のエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図1に示す。
本発明に係る第1の実施の形態のエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図1に示す。
本冷凍装置は、エンジン発電機1と、コンバータ2と、圧縮機駆動部3と、検出部4と、演算部5と、判定部6と、エンジンコントローラ7と、報知部8と、不揮発性メモリ9とを備えている。本冷凍装置は、例えばトレーラに搭載されており、トレーラ庫内を冷却する機構(熱交換器、ファン等)を備えているが本発明の本質ではないため、図示を省略する。
エンジン発電機1は、エンジン11と、発電機12とを備えている。発電機12は、エンジン11を動力源として駆動し、例えば3相交流を生成してコンバータ2に供給する。なお、発電機12は単相交流を生成するものであってよく、また、例えば永久磁石界磁型発電機、誘導発電機、巻線界磁型発電機、リラクタンス型発電機等のあらゆる発電機であってよい。
コンバータ2は、ダイオードブリッジ21と、リアクタンス22と、平滑コンデンサ23とを備えている。ダイオードブリッジ21は、エンジン発電機1からの交流電圧を直流電圧に変換する。リアクタンス22はダイオードブリッジ21からの直流電圧のリップルを低減する。平滑コンデンサ23はダイオードブリッジ21からの直流電圧を平滑する。
圧縮機駆動部3は、インバータ31と、モータ32と、圧縮機33とを備えている。インバータ31は、図示せぬインバータ制御部によって制御され、コンバータ2からの直流を任意の交流に変換してモータ32に供給する。モータ32は、インバータ31からの交流電流を受けて回転し、圧縮機33を駆動する。圧縮機33は、冷媒を圧縮して図示せぬ冷媒回路に循環させる。
検出部4はコンバータ2の入力側に接続されており、電流検出部41と、電圧検出部42とを備えている。電流検出部41はエンジン発電機1から出力される電流値を検出する。電圧検出部42はエンジン発電機1から出力される電圧値を検出する。
演算部5は、重み定数決定部52と、積算時間算出部53とを備えている。
重み定数決定部52は、電流検出部41が検出した電流値と、電圧検出部42が検出した電圧値とに基づいて重み定数を決定する。具体的に、重み定数を決定する際に用いる重み付けテーブルの一例を図2に示す。重み付けテーブルは、横軸が電圧値、縦軸が電流値であり、それぞれ電圧値及び電流値が複数の範囲に分割されている。そして、電圧値の範囲と、電流値の範囲との組み合わせにより指定される領域毎に重み定数が設定されている。
具体的に、図2に例示する重み付けテーブルでは電圧値がVi(i=0〜3)の4つの範囲に分割され、電流値がAj(j=0〜3)の4つの範囲に分割されており、電圧値の範囲Viと、電流値の範囲Ajの組み合わせにより指定される領域に重み定数kijが予め設定されている。
重み定数kijは、例えば電圧値の範囲V0〜V3及び電流値の範囲A0〜A4の全ての組み合わせによる条件で、それぞれエンジン11の寿命Lijを実測することによって求められる。具体的に、例えば全ての組み合わせでkij・Lijが一定値(例えばLijの平均値)となるように重み付け定数kijを設定する。なお、必ずしも全ての組み合わせで寿命を実測する必要はなく、主要な条件のみの寿命を測定し、当該条件の重み定数を決定して、その他は近似により求めても構わない。
なお、重み定数kijはエンジン11の特性によって異なるが、一般的にエンジン11の負荷が重い、重み付けテーブルの右上ほど大きくなる。
そして、重み定数決定部52は、この重み付けテーブルを用いて、電流検出部41が検出した電流値と、電圧検出部42が検出した電圧値との組み合わせにより指定される重み定数kijを決定する。
積算時間算出部53は、重み定数決定部52が決定した重み定数kijに基づいてエンジン11の運転時間に重み付けを施し、重み付けられた運転時間を積算して積算時間を算出する。具体的に、例えば重み定数がkijである条件(電圧値が範囲Vi内、電流値が範囲Aj内)でエンジン11が運転している運転時間をtijとすると、積算時間算出部53は、積算時間Tを下記の式により算出する。但し、記号Σは添字i,jについての総和を示す。
T=Σ(kij・tij) ・・・(1)
また、積算時間算出部53は算出した積算時間Tを不揮発性メモリ9に記録する。
判定部6は、しきい値判定部61と、しきい値設定部62とを備えている。しきい値判定部61は、積算時間算出部53が算出した積算時間Tと、予め設定された基準時間とを比較してエンジン11の寿命を予測する。
しきい値設定部62は基準時間を設定する。具体的には、予め実測より重み定数を設定する際に、併せて基準時間が設定される。例えば基準時間はkij・Lij(例えばLij平均値)の100時間前に設定する。
そして、しきい値判定部61は、積算時間Tが予め設定された基準時間を超えていると判断すると、その旨をエンジンコントローラ7及び報知部8に通知する。
通知を受けたエンジンコントローラ7は、少なくともエンジン11の最大回転数及び最大出力の何れか一方を制限する。この動作により、エンジン11が寿命により停止する時期を延ばすことができる。また、エンジン11の出力を制限するので結果的に圧縮機33の出力を制限することになり、圧縮機33が寿命により停止する時期をも延ばすことができる。
また、通知を受けた報知部8は、積算時間が基準時間を超えたことを、例えば音や表示により外部に報知する。この動作により、ユーザはエンジン11の寿命が近いことを認識でき、メンテナンス等の対応を促すことができる。
以上のように、エンジン発電機1から出力される電流、電圧を検出してエンジン11の寿命を予測している。検出部4は電気回路によって構成することができるので、信頼性の高い寿命予測装置を提供できる。また、エンジン11の回転数検出器やトルク検出器等が不要なので、低コストな寿命予測装置を提供できる。
なお、本発明では基準時間を複数設定することもできる。例えば、しきい値判定部61は、しきい値設定部62にて設定された基準時間T1,T2,T3(T1<T2<T3)と、積算時間算出部53にて算出された積算時間Tとを比較する。そして、積算時間Tが基準時間T1を超えたときに、その旨をエンジンコントローラ7及び報知部8に通知する。
積算時間Tが基準時間T1を超えた旨の通知を受けたエンジンコントローラ7は、エンジン11の最大回転数をN1に制限する、及び/又は最大出力をP1に制限する。同通知を受けた報知部8は、例えば注意を促すための音や表示によって外部に報知する。
積算時間Tが基準時間T2を超えたときに、しきい値判定部61はその旨をエンジンコントローラ7及び報知部8に通知する。積算時間Tが基準時間T2を超えた旨の通知を受け取ったエンジンコントローラ7は、エンジン11の最大回転数をN2(<N1)に制限する、及び/又は最大出力をP2(<P1)に制限する。同通知を受けた報知部は、例えば警告を促すための音や表示によって外部に報知する。
積算時間Tが基準時間T3を超えたときに、しきい値判定部61はその旨をエンジンコントローラ及び報知部8に通知する。積算時間Tが基準時間T2を超えた旨の通知を受け取ったエンジンコントローラ7は、エンジン11を停止する。同通知を受けた報知部は、エンジン11の寿命が近づいたので停止したことを音又は表示により外部に報知する。
従って、エンジン11の寿命をきめ細かく延ばすことができ、またユーザはエンジン11の寿命をきめ細かく知ることができるので、迅速な対応をすることができる。さらに、エンジン11の寿命前にエンジン11を停止するので、エンジン11の故障を防ぐことができる。また、この場合でも、結果的に圧縮機33の寿命をきめ細かく延ばすことができ、また圧縮機33の寿命による故障を防ぐことができる。
なお、報知部8を例えばトレーラの運転席内に設けることで、注意、警告、停止等を直接的にユーザに認識させることができる。
また、本発明では不揮発性メモリ9を着脱可能に冷凍装置に設けることもできる。例えば寿命予測装置を交換する際に、交換前の不揮発性メモリ9を取り外し、交換後の寿命予測装置に取り付けることで、今までの積算時間を失うことなく、エンジン11の寿命を予測することができる。
(第2の実施の形態)
本発明に係る第2の実施の形態のエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図3に示す。第1の実施の形態と比較して、検出部4が周波数検出部43を更に備え、演算部5が電力算出部51を更に備えている。
本発明に係る第2の実施の形態のエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図3に示す。第1の実施の形態と比較して、検出部4が周波数検出部43を更に備え、演算部5が電力算出部51を更に備えている。
周波数検出部43は、エンジン発電機1から出力される交流電圧の周波数を検出する。
電力算出部51は、電流検出部41が検出した電流値と、電圧検出部42が検出した電圧値とを用いて電力を算出する。
重み定数決定部52は、周波数検出部43が検出した周波数に基づいてエンジン11の回転数を算出し、電力算出部51が算出した電力及び回転数に基づいて重み定数を決定する。具体的に、重み定数を決定する際の重み付けテーブルの一例を図4に示す。重み付けテーブルは、横軸が回転数、縦軸が電力であり、それぞれ回転数及び電力が複数の範囲に分割されている。そして、回転数の範囲と、電力の範囲との組み合わせにより指定される領域毎に重み定数が設定されている。
具体的に、図4に例示する重み付けテーブルでは回転数がRi(i=0〜3)の4つの領域に分割され、電力がPj(j=0〜3)の4つの領域に分割されており、回転数の範囲Riと、電力の範囲Pjの組み合わせにより指定される領域に重み定数mijが予め設定されている。重み定数mijは、例えば回転数の範囲R0〜R3及び電力の範囲P0〜P4の全ての組み合わせによる条件で、それぞれ寿命Lijを測定することによって求められる。
具体的に、例えば全ての組み合わせでmij・Lijが一定値(例えばLijの平均値)となるように重み付け定数mijを設定する。なお、必ずしも全ての組み合わせで寿命を測定する必要はなく、主要な条件のみの寿命を測定し、当該条件の重み定数を決定して、その他は近似により求めても構わない。
そして、重み定数決定部52は、この重み付けテーブルを用いて、周波数検出部43が検出した周波数に基づいて算出した回転数と、電力算出部51が算出した電力との組み合わせにより指定される重み定数mijを決定する。
積算時間算出部53は、重み定数決定部52が決定した重み定数mijに基づいてエンジン11の運転時間に重み付けを施し、重み付けられた運転時間を積算して積算時間を算出する。具体的に、重み定数がmijである条件(回転数が範囲Ri内且つ電力が範囲Pj内)でエンジン11が運転している運転時間をtijとすると、積算時間算出部53は、積算時間Tを以下の式から求める。但し、Σは添字i,jについての総和を意味する。
T=Σ(mij・tij) ・・・(2)
従って、エンジン発電機1が出力する交流電力及び周波数に基づいて、エンジン11の寿命を予測できる。よってエンジンの回転数を考慮した寿命予測が可能となるので、寿命予測の精度を向上することができる。
(第3の実施の形態)
本発明に係る第3の実施の形態に係るエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図5に示す。第2の実施の形態と比較して、検出部4がコンバータ2から出力される直流を検出している。
本発明に係る第3の実施の形態に係るエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図5に示す。第2の実施の形態と比較して、検出部4がコンバータ2から出力される直流を検出している。
電流検出部41はコンバータ2が出力する電流値を低電位側で検出する。電圧検出部42は、コンバータ2が出力する高電位及び低電位間の電圧を検出する。
周波数検出部43は、コンバータ2が出力する直流電圧のリップルの周波数を検出することで、エンジン発電機1からの交流電圧の周波数を検出する。発電機12が三相の回転電機である場合、通常、コンバータ2からの直流電圧のリップルの周波数は、エンジン発電機1からの交流電圧の周波数の6倍の関係がある。
そして、第2の実施の形態と同様に、電力算出部51は電流検出部41が検出した電流値と、電圧検出部42が検出した電圧値とを用いて電力を算出する。重み定数決定部52は、電力算出部51が算出した電力と、周波数検出部43が検出した周波数から算出したエンジン11の回転数とに基づいて重み定数を決定する。なお、重み定数の設定方法は、第2の実施の形態と同様であるが、重み定数は、コンバータ2から出力される電力と周波数に基づいて設定されていることは言うまでもない。
以上のように、検出部4はコンバータ2から出力される直流を検出し、検出した電流値、電圧値、周波数に基づいてエンジン11の寿命を予測することができる。また、コンバータ2が出力する電圧の低電位側を基準に電圧を検出できるので、検出部4の検出精度を向上することができる。
また、通常、インバータ31の制御のために電流検出部41及び電圧検出部42は既設されているので、それらを流用することができ、製造コストを低減することができる。
なお、第2の実施の形態で述べたように、検出部4がエンジン発電機1とコンバータ2との間の交流を検出する態様であれば、周波数を検出しやすい。
なお、本第3の実施の形態では、第2の実施の形態に係る検出部4、演算部5を用いて説明したが、第1の実施の形態に係る検出部4、演算部5を用いても構わない。この場合、重み定数の設定方法も図2に示されたテーブルを用いる。
(第4の実施の形態)
本発明に係る第4の実施の形態に係るエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図6に示す。第1乃至第3の実施の形態に係る冷凍装置では、コンバータ2がダイオードブリッジ21からなる整流器によって構成されていた。本第4の実施の形態ではコンバータ2がスイッチ素子24〜29と、平滑コンデンサ23とを備えている。そして、コンバータ制御部20によりコンバータ2が制御されている。また、インバータ制御部34がインバータ31を制御している。
本発明に係る第4の実施の形態に係るエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置の概略構成図を図6に示す。第1乃至第3の実施の形態に係る冷凍装置では、コンバータ2がダイオードブリッジ21からなる整流器によって構成されていた。本第4の実施の形態ではコンバータ2がスイッチ素子24〜29と、平滑コンデンサ23とを備えている。そして、コンバータ制御部20によりコンバータ2が制御されている。また、インバータ制御部34がインバータ31を制御している。
スイッチ素子24〜29はそれぞれトランジスタとフリーホールダイオードが並列接続された構成となっている。そして、互いに直列接続されたスイッチ素子24,25の一組及びスイッチ素子26,27の一組及びスイッチ素子28,29の一組が相互に並列接続されている。各スイッチ素子24〜29はコンバータ制御部20によって適宜に制御され、エンジン発電機1から出力される交流を直流に変換する。
また、エンジンコントローラ7はエンジン発電機1の負荷に応じてエンジン11の回転数を制御する。具体的な一例として、コンバータ2の出力電圧やインバータ31の出力電圧又は出力周波数を検出し、当該出力電圧に応じてエンジン11の回転数を制御する。このようなエンジンコントローラ7により、エンジン11の負荷に応じた適切な運転が可能となる。なお、このときのエンジン11の回転数変化に応じてコンバータ制御部20はコンバータ2を制御して、コンバータ2から所望の出力電圧を出力する。
そして、第1の実施の形態と同様に、検出部4はエンジン発電機1から出力される電流値及び電圧値を検出し、演算部5は当該電流値と電圧値に基づいて決定された重み定数を用いて、エンジン11の運転時間に重み付けを施し、重み付けられた運転時間を積算して積算時間を算出する。
判定部6は、演算部5が算出した積算時間と基準時間とを比較してエンジン11の寿命を予測する。例えばエンジンコントローラ7がコンバータ2の出力電圧に応じてエンジン11の回転数を制御する場合であれば、判定部6は、積算時間が基準時間を超えていると判断したときに、その旨をコンバータ制御部20に通知する。
通知を受けたコンバータ制御部20は、コンバータ2からの最大出力電圧を制限する。
エンジンコントローラ7はコンバータ2からの出力電圧に応じてエンジン11の回転数を制御するので、結果的にエンジン11の最大回転数が制限され、以てエンジン11が寿命により停止する時期を延ばすことができる。また、コンバータ2の最大出力電圧を制限するので、インバータ31からの出力電圧を制限でき、以て圧縮機33の寿命を延ばすこともできる。
なお、第1の実施の形態と同様に、判定部6は、積算時間が基準時間を超えていると判断したときに、その旨をエンジンコントローラ7に直接通知してもよい。そして、当該通知を受け取ったエンジンコントローラ7がエンジン11の最大出力及び最大回転数の少なくとも何れか一方を制限する。
また、エンジンコントローラ7がインバータ31の出力電圧又は出力周波数に応じてエンジン11の回転数を制御する場合であれば、判定部6は、積算時間が基準時間を超えていると判断したときに、インバータ制御部34にその旨を通知する。通知を受けたインバータ制御部34は、インバータ31の少なくとも最大出力電力及び最大出力周波数の何れか一方を制限する。よって圧縮機33の寿命を延ばすことができる。
また、エンジンコントローラ7は、インバータ31の出力電圧又は出力周波数に応じてエンジン11の回転数を制御するので、結果的にエンジン11の最大回転数が制限され、以てエンジン11が寿命により停止する時期を延ばすことができる。
なお、第1乃至第3の実施の形態においては、図示していないがインバータ31はインバータ制御部34によって制御されている。よって、エンジンコントローラ7がインバータ31の出力電圧又は出力周波数に応じてエンジン11の回転数を制御する態様であれば、第1乃至第3の実施の形態においても、インバータ31の最大出力電力及び最大出力周波数の少なくとも何れか一方を制限してもよい。
なお、図7に示すように、コンバータ2及びインバータ31から成る部分をマトリクスコンバータ35で構成してもよい。マトリクスコンバータ35はマトリクスコンバータ制御部36によって制御され、エンジン発電機1からの交流を直接に任意の交流に変換してモータ32に供給することができる。そして、検出部4がマトリクスコンバータ35の入力側の交流を検出して、演算部5、判定部6の動作により、エンジン11の寿命を予測する。具体的に、演算部5が算出した積算時間が基準時間を超えていると判定部6が判断すると、マトリクスコンバータ制御部36は、マトリクスコンバータ35から出力する最大出力電力及び最大周波数電力の少なくとも何れか一方を制限する。よって、エンジン11の寿命を延ばすことができる。
なお、第1の実施の形態と同様に、判定部6は、積算時間が基準時間を超えていると判断したときに、その旨をエンジンコントローラ7に直接通知してもよい。そして、当該通知を受け取ったエンジンコントローラ7がエンジン11の最大出力及び最大回転数の少なくとも何れか一方を制限する。
なお、第1の実施の形態と同様に基準時間を複数設け、基準時間の各々に応じて最大出力を制限してもよい。なお、本第4の実施の形態では、第1の実施の形態に係る検出部4、演算部5を用いて説明したが、第2又は第3の実施の形態の検出部4、演算部5を用いても構わない。
(第5の実施の形態)
本発明に係る第5の実施の形態のエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置を図8に示す。第1乃至第4の実施の形態ではエンジン11の寿命を予測していたが、本第5の実施の形態では圧縮機の寿命を予測することができる。
本発明に係る第5の実施の形態のエンジンの寿命予測装置を適用した冷凍装置を図8に示す。第1乃至第4の実施の形態ではエンジン11の寿命を予測していたが、本第5の実施の形態では圧縮機の寿命を予測することができる。
具体的に、検出部4は、インバータ31が出力する交流を検出する。具体的に、電流検出部41はインバータ31から出力される電流値を検出し、電圧検出部42はインバータ31から出力される電圧値を検出する。
そして、演算部5は電流検出部41が検出した電流値と、電圧検出部42が検出した電圧値に基づいて決定された重み定数を用いて、圧縮機33の運転時間に重み付けを施し、重み付けられた運転時間を積算して積算時間を算出する。なお、重み定数の設定方法は、第1の実施の形態と同様であるが、重み定数は、インバータ31から出力される電流値と電圧値との組み合わせを条件として、圧縮機33の寿命をそれぞれ実測することで設定されていることは言うまでもない。
そして、判定部6が積算時間と基準時間とを比較して、積算時間が基準時間を超えている場合は、その旨をエンジンコントローラ7、報知部8、コンバータ制御部20、インバータ制御部34に通知する。なお、判定部6は必ずしもこれら全てに通知する必要はなく、少なくともいずれか一つに通知すればよい。
通知を受けた報知部8は圧縮機の積算時間が基準時間を超えた旨を音や表示により外部に報知する。従って、ユーザは圧縮機33の寿命が近いことを認識できる。
通知を受けたエンジンコントローラ7は、エンジン11の最大出力及び最大回転数の少なくとも一つを制限する、若しくはエンジン11を停止する。通知を受けたコンバータ制御部20はコンバータ2の最大出力電圧を制限する。通知を受けたインバータ制御部34は、インバータ31の最大出力電力、最大周波数の少なくとも何れか一つを制限する。従って、圧縮機33が寿命により停止する時期を延ばすことができ、また、エンジン11を停止して圧縮機の寿命による故障を防止することができる。
なお、第1の実施の形態に係る検出部4、演算部5を用いて第5の実施の形態を説明したが、第2の実施の形態に係る検出部4、演算部5を用いてもよい。また、コンバータ2及びインバータ31から成る部分をマトリクスコンバータで構成しても構わない。
なお、第1乃至第4の実施の形態のいずれかに、第5の実施の形態を適用してもよい。即ち、エンジン発電機1又はコンバータ2からの出力を検出し、且つインバータ31からの出力をも検出して、相互に異なる重み付けテーブルによりエンジン11用の重み定数及び圧縮機33用の重み定数を決定し、それぞれエンジン11の積算時間をエンジン11の基準時間と比較し、圧縮機33の積算時間と圧縮機33の基準時間とを比較することで、エンジン11及び圧縮機33の寿命を予測しても構わない。
なお、本発明は第1乃至第5の実施の形態の何れかを組み合わせて適用しても構わない。また、本発明に係るエンジンの寿命予測装置を冷凍装置に適用した態様で説明したがこれに限らず、エンジン発電機によって電力が供給されるあらゆる装置に適用することができる。
2 コンバータ
4 検出部
5 演算部
6 判定部
7 エンジンコントローラ
8 報知部
9 不揮発性メモリ
11 エンジン
12 発電機
20 コンバータ制御部
31 インバータ
34 インバータ制御部
35 マトリクスコンバータ
36 マトリクスコンバータ制御部
41 電流検出部
42 電圧検出部
43 周波数検出部
4 検出部
5 演算部
6 判定部
7 エンジンコントローラ
8 報知部
9 不揮発性メモリ
11 エンジン
12 発電機
20 コンバータ制御部
31 インバータ
34 インバータ制御部
35 マトリクスコンバータ
36 マトリクスコンバータ制御部
41 電流検出部
42 電圧検出部
43 周波数検出部
Claims (17)
- エンジン(11)を動力源とする発電機(12)から出力される電流値を検出する電流検出部(41)と、
前記発電機から出力される電圧値を検出する電圧検出部(42)と
を有する検出部(4)と、
前記電流値及び前記電圧値に基づいて決定される重み定数を用いて、前記エンジンの運転時間に重み付けを施し、重み付けられた前記運転時間を積算して積算時間を算出する演算部(5)と、
前記積算時間と予め設定された基準値とを比較して前記エンジンの寿命を判断する判定部(6)と
を備える、エンジンの寿命予測装置。 - 前記演算部(5)は、横軸および縦軸として前記発電機から出力される電流および電圧を採用し前記電流と前記電圧との組み合わせに対応して重み付け定数が設定された重み付けテーブルに、前記電流値および前記電圧値を対応させて決定される前記重み付け定数を用いる、請求項1に記載のエンジンの寿命予測装置。
- 前記発電機から出力される交流を直流に変換するコンバータ(2)
を更に備え、
前記検出部は前記コンバータの少なくとも入力側に接続される、請求項1又は2に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記発電機から出力される交流を直流に変換するコンバータ(2)
を更に備え、
前記検出部は前記コンバータの少なくとも出力側に接続される、請求項1又は2に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記発電機から出力される交流電力を変換する電力変換装置(2,31,35)と、
前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記電力変換装置の最大出力電力及び最大出力周波数の少なくとも何れか一方を制限する電力変換装置制御部(20,34,36)と
を更に備える、請求項1乃至4の何れか一つに記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記基準値は予め複数設定されており、
前記電力変換装置制御部は前記基準値の各々に応じて前記最大出力電力及び前記最大出力周波数の少なくとも何れか一方を制限する、請求項5に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記電力変換装置から電力が供給される負荷(32,33)を更に備え、
前記検出部は前記電力変換装置の出力側に接続されており、
前記演算部は、前記重み定数を用いて、前記負荷の運転時間に重み付けを施し、重み付けられた前記負荷の運転時間を積算して積算時間を算出し、
前記積算時間と予め設定された基準値とを比較して前記負荷の寿命を判断する、請求項5又は6に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、外部に報知する報知部(8)
を更に備える、請求項1乃至7の何れか一つに記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記基準値は予め複数設定されており、
前記報知部は前記基準値の各々に応じて報知する、請求項8に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記エンジンの最大出力及び最大回転数の少なくともいずれか一方を制限するエンジンコントローラ(7)
を更に備える、請求項1乃至9の何れか一つに記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記エンジンコントローラは、前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記エンジンを停止する、請求項10に記載のエンジンの寿命予測装置。
- 前記基準値は予め複数設定されており、
前記エンジンコントローラは前記基準値の各々に応じて前記エンジンの最大出力及び最大回転数の少なくとも何れか一方を制限する、請求項10に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記積算時間が前記基準値を超えていると前記判定部が判断したときに、前記コンバータの最大出力電圧を制限するコンバータ制御部(20)
を更に備える、請求項3又は4に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記基準値は予め複数設定されており、
前記コンバータ制御部は前記基準値の各々に応じて最大出力電圧を制限する、請求項13に記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記発電機はモータ(32)を駆動する、請求項1乃至14の何れか一つに記載のエンジンの寿命予測装置。
- 取り替え可能に設けられ、前記積算時間を記録する不揮発性記録媒体(9)を
更に備える、請求項1乃至15の何れか一つに記載のエンジンの寿命予測装置。 - 請求項1乃至16の何れか一つのエンジンの寿命予測装置を備える、冷凍装置。
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