JP6990803B2 - Air conditioning system, operation management method and program - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和システム、運転管理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to air conditioning systems, operation management methods and programs.
空調機器は、一般に運転時間による構成部品の摩耗、経年による劣化が避けられない。これにより突発的な故障が生じた際、対人空調では夏季の熱中症を引き起こす恐れがある。また工場設備用空調やデータセンタ向け空調機器では、工場の稼働状況への影響や、データセンタの安定運用に影響を与えかねない。 In general, air-conditioning equipment inevitably wears components due to operating time and deteriorates over time. As a result, when a sudden failure occurs, interpersonal air conditioning may cause heat stroke in the summer. In addition, air conditioning equipment for factory equipment and air conditioning equipment for data centers may affect the operating conditions of factories and the stable operation of data centers.
従来このような、信頼性が要求される状況では、定期的な機器の点検や、運用時間に応じたメンテナンスを行っていた。しかし機器の故障を予知できず、故障に至り運転停止となるケースや、過剰整備になるケースがあった。また故障に至った場合は、保守員が駆け付け、状態確認を行うまで、運転復旧できなかった。 Conventionally, in such a situation where reliability is required, regular inspection of equipment and maintenance according to operating hours have been performed. However, there were cases where the failure of the equipment could not be predicted and the operation was stopped due to the failure, or over-maintenance was required. In the event of a failure, the operation could not be restored until the maintenance staff rushed to check the status.
これに対し、特許文献1には、圧縮機の吐出温度又は吐出圧力に所定の第一の閾値と第二の閾値を設け、異常を検知する方法が示されている。
On the other hand,
しかしながら、特許文献1の技術においては、異常検知が冷房運転時に限られ、また運転状況(運転負荷)の違いを考慮していないため、単に運転負荷が高い場合に、異常検知と誤判断する可能性があるという問題があった。
However, in the technique of
また、空調機器の正常時の圧縮機の動力を算出する理論式は存在するが、様々な係数(特に効率係数)の同定や、冷媒物性を元に圧縮機の動力を計算する必要がある。しかしながら、冷媒物性や様々な運転状態に依存する効率係数を組み込み機器に実装するのは困難である。 In addition, although there is a theoretical formula for calculating the power of the compressor when the air conditioner is normal, it is necessary to identify various coefficients (particularly the efficiency coefficient) and calculate the power of the compressor based on the physical properties of the refrigerant. However, it is difficult to implement an efficiency coefficient that depends on the physical characteristics of the refrigerant and various operating conditions in the embedded device.
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、圧縮機の効率係数や冷媒物性を必要とすることなく、精度良く圧縮機の劣化を評価することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to accurately evaluate the deterioration of the compressor without requiring the efficiency coefficient of the compressor and the physical characteristics of the refrigerant.
本発明は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、を備えた空気調和システムであって、前記圧縮機における電流値又は電力値、冷媒吸入圧力、冷媒吐出圧力、冷媒吐出温度及び回転数及を取得する取得部と、前記冷媒吸入圧力、前記冷媒吐出圧力及び前記冷媒吐出温度及び回転数の時間変化から前記圧縮機の電流値又は電力値を推定する推定部と、前記推定部により推定された推定電流値と、前記取得部が取得した実電流値の時間変化の関係又は前記推定部により推定された推定電力値と、前記取得部が取得した実電力値の時間変化に関係に基づいて、前記圧縮機の劣化に関する情報を出力する出力部とを有する。 The present invention is an air conditioning system including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger, wherein the current value or power value, the refrigerant suction pressure, and the refrigerant discharge in the compressor are provided. An estimation that estimates the current value or power value of the compressor from the acquisition unit that acquires the pressure, the refrigerant discharge temperature, and the rotation speed, and the time change of the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature, and the rotation speed. The relationship between the unit, the estimated current value estimated by the estimation unit, and the time change of the actual current value acquired by the acquisition unit, or the estimated power value estimated by the estimation unit, and the actual power acquired by the acquisition unit. It has an output unit that outputs information on the deterioration of the compressor based on the time change of the value.
本発明の他の形態は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、を備えた空気調和システムが実行する運転管理方法であって、前記圧縮機における電流値又は電力値、冷媒吸入圧力、冷媒吐出圧力、冷媒吐出温度及び回転数を取得する取得ステップと、前記冷媒吸入圧力、前記冷媒吐出圧力及び前記冷媒吐出温度及び回転数の時間変化から前記圧縮機の電流値又は電力値を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて推定された推定電流値と、前記取得ステップにおいて取得した実電流値の時間変化の関係又は前記推定ステップにおいて推定された推定電力値と、前記取得ステップにおいて取得した実電力値の時間変化に関係に基づいて、前記圧縮機の劣化に関する情報を出力する出力ステップとを含む。 Another embodiment of the present invention is an operation management method executed by an air conditioning system including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger, wherein the current value in the compressor is executed. Alternatively, from the acquisition step of acquiring the power value, the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature and the rotation speed, and the time change of the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure and the refrigerant discharge temperature and the rotation speed, the compressor The relationship between the estimation step for estimating the current value or the power value, the estimated current value estimated in the estimation step, and the time change of the actual current value acquired in the acquisition step, or the estimated power value estimated in the estimation step. Includes an output step that outputs information about the deterioration of the compressor based on the time change of the actual power value acquired in the acquisition step.
本発明の他の形態は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、を備えた空気調和システムのコンピュータを、前記圧縮機における電流値又は電力値、冷媒吸入圧力、冷媒吐出圧力、冷媒吐出温度及び回転数を取得する取得部と、前記冷媒吸入圧力、前記冷媒吐出圧力及び前記冷媒吐出温度及び回転数の時間変化から前記圧縮機の電流値又は電力値を推定する電流推定部と、前記電流推定部により推定された推定電流値と、前記取得部が取得した実電流値の時間変化の関係又は前記推定部により推定された推定電力値と、前記取得部が取得した実電力値の時間変化に関係に基づいて、前記圧縮機の劣化に関する情報を出力するよう制御する出力制御部として機能させるためのプログラムである。 In another embodiment of the present invention, a computer of an air conditioning system including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger is provided with a current value or an electric power value in the compressor, and a refrigerant suction. The current value or electric power value of the compressor is obtained from the acquisition unit for acquiring the pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature and the rotation speed, and the time change of the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure and the refrigerant discharge temperature and the rotation speed. The relationship between the estimated current estimation unit, the estimated current value estimated by the current estimation unit, and the time change of the actual current value acquired by the acquisition unit, or the estimated power value estimated by the estimation unit, and the acquisition unit. Is a program for functioning as an output control unit that controls to output information on deterioration of the compressor based on the time change of the actual power value acquired by the compressor.
本発明によれば、圧縮機の効率係数や冷媒物性を必要とすることなく、精度良く圧縮機の劣化を評価することを目的とする。できる。 According to the present invention, it is an object of the present invention to accurately evaluate the deterioration of the compressor without requiring the efficiency coefficient of the compressor and the physical characteristics of the refrigerant. can.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、実施形態に係る空気調和機1の概略構成を示す図である。空気調和機1は、空気調和システムの一例である。空気調和機1は、冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)で冷媒を循環させることによって、空調を行う。図1に示すように、空気調和機1は、屋外(室外)に設置される室外機10と、室内(被空調空間)に設置される室内機20と、ユーザによって操作されるリモコン30と、を備えている。リモコン30は、各種情報を表示する表示部300を備えている。(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
室外機10は、圧縮機11と、室外熱交換器12と、室外ファン13と、室外膨張弁14(膨張弁)と、四方弁15と、温度センサ16,17と、圧力センサ18,19と、室外制御基板100と、を備えている。圧縮機11は、圧縮機モータ111の駆動によって、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。室外熱交換器12において、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室外ファン13から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる。室外熱交換器12は、四方弁15の切り替えにより凝縮器または蒸発器として動作する。
The
室外ファン13は、図1に示すように、室外熱交換器12の付近に設置されている。室外ファン13は、室外ファンモータ13aの駆動によって、室外熱交換器12に外気を送り込む。室外膨張弁14は、「凝縮器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器21の一方)で凝縮した冷媒を減圧する機能を有している。なお、室外膨張弁14において減圧された冷媒は、「蒸発器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器21の他方)に導かれる。四方弁15は、空気調和機1の運転モードに応じて、冷媒回路Qにおける冷媒の流路を切り替える弁である。
As shown in FIG. 1, the
室内機20は、室内熱交換器21と、室内ファン22と、室内制御基板200と、を備えている。室内熱交換器21において、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室内ファン22から送り込まれる室内空気と、の間で熱交換が行われる。室内熱交換器21は、四方弁15の切り替えにより凝縮器または蒸発器として動作する。室内ファン22は、室内熱交換器21の付近に設置されている。室内ファン22は、室内ファンモータ22aの駆動によって、室内熱交換器21に室内空気を送り込む。
The
図1に示す実線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。四方弁15の切り替えにより、冷房運転時には、破線矢印で示すように、圧縮機11、室外熱交換器12(凝縮器)、室外膨張弁14、及び室内熱交換器21(蒸発器)の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。また、四方弁15の切り替えにより、暖房運転時には、実線矢印で示すように、圧縮機11、室内熱交換器21(凝縮器)、室外膨張弁14、及び室外熱交換器12(蒸発器)の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。すなわち、圧縮機11、「凝縮器」、室外膨張弁14、及び「蒸発器」を順次に介して、冷凍サイクルで冷媒が循環する冷媒回路Qにおいて、前記した「凝縮器」及び「蒸発器」の一方は室外熱交換器12であり、他方は室内熱交換器21である。
The solid arrow shown in FIG. 1 indicates the flow of the refrigerant during the heating operation. The line arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation. By switching the four-
また、室外機10の温度センサ16は、圧縮機11の入口付近に設置され、圧縮機11に吸入される冷媒の温度を検出する。以下、温度センサ16により検出される温度を圧縮機吸入温度と称する。温度センサ17は、圧縮機11の出口付近に設置され、圧縮機11から吐出される冷媒の温度を検出する。以下、温度センサ17により検出される温度を圧縮機吐出温度と称する。圧力センサ18は、圧縮機11の入口付近に設置され、圧縮機11の吸入圧力(圧縮機吸入圧力)を検出する。また、圧力センサ19は、圧縮機11の出口付近に設置され、圧縮機11の吐出圧力(圧縮機吐出圧力)を検出する。
Further, the
室外制御基板100は、制御部101と、記憶部102と、通信部103と、表示部104と、を有している。制御部101は、CPUやROM、RAM等を備え、室外機10の全体を制御する。記憶部102は、各種プログラムや各種情報を記憶している。制御部101は、記憶部102に記憶されているプログラムを実行することにより、各種処理を行う。通信部103は、有線又は無線により室内機20と通信を行う。表示部104は、各種情報を表示する。
The
本実施形態においては、記憶部102には、機械学習により得られた圧縮機動力モデル110を記憶しており、制御部101は、圧縮機動力モデルと、実際に得られた所定の測定値と、に基づいて、圧縮機11の劣化の判定を行う。本処理については後に詳述する。
In the present embodiment, the
一方、室内機20の室内制御基板200は、制御部201と、記憶部202と、第1通信部203と、第2通信部204と、を有している。制御部201は、CPUやROM、RAM等を備え、室内機20の全体を制御する。記憶部202は、各種プログラムや各種情報を記憶している。制御部201は、記憶部202に記憶されているプログラムを実行することにより、各種処理を行う。第1通信部203は、有線又は無線により室外機10と通信を行う。第2通信部204は、赤外線通信によりリモコン30と通信を行う。なお、室外機10と室内機20の間の通信及び室内機20とリモコン30の間の通信における通信方式は実施形態に限定されるものではない。
On the other hand, the
次に、室外機10の記憶部102に記憶されている圧縮機動力モデルについて説明する。圧縮機動力は、理論的には、(式1)のように見積もることができる。
(圧縮機動力)=
ηv×ρ×(圧縮機行程容積)×(圧縮機回転数)×(h1-h2th)×ηad×ηmot …(式1)
ここで、各パラメータは以下の通りである。なお、ηv、ηad、ηmotは、圧縮機の運転状態や圧縮機の型式により異なる値である。
ηv:圧縮機体積効率
ρ:冷媒吸入密度
h1:圧縮機入口の比エンタルピ
h2th:圧縮機出口の理論断熱圧縮時比エンタルピ
ηad:圧縮機の圧縮効率
ηmot:圧縮機のモータ効率
Next, the compressor power model stored in the
(Compressor power) =
η v × ρ × (compressor stroke volume) × (compressor rotation speed) × (h 1 − h 2th ) × η ad × η mot … (Equation 1)
Here, each parameter is as follows. Note that η v , η ad , and η mot are values that differ depending on the operating state of the compressor and the model of the compressor.
η v : Compressor volumetric efficiency ρ: Compressor suction density h 1 : Compressor inlet ratio enthalpy h 2th : Compressor outlet theoretical adiabatic compression ratio enthalpy η ad : Compressor compression efficiency η mot : Compressor motor efficiency
(式1)は、(式2)のように記述することもできる。
(圧縮機動力)
=ηv×ρ×(圧縮機行程容積)×(圧縮機回転数)×(h1-h2) …(式2)
ここで、h2は、圧縮機出口の比エンタルピである。
(Equation 1) can also be described as (Equation 2).
(Compressor power)
= Η v × ρ × (compressor stroke volume) × (compressor rotation speed) × (h 1 −h 2 )… (Equation 2)
Here, h 2 is the specific enthalpy at the outlet of the compressor.
上記の式を用いることで算出される圧縮機動力と、実際の圧縮機動力と、を比較することで、圧縮機の劣化の程度を推定することが可能である。しかしながら、圧縮機の効率に関し詳細なデータベースを作成するためには、多くのテスト工程を必要とする。 By comparing the compressor power calculated by using the above formula with the actual compressor power, it is possible to estimate the degree of deterioration of the compressor. However, many testing steps are required to create a detailed database of compressor efficiency.
これに対し、本実施形態の室外機10は、(式3)のように、5つのパラメータにより圧縮機動力を推定する圧縮機動力モデルを利用する。具体的には、室外機10は、圧縮機モデルから推定される圧縮機動力と実際の圧縮機動力とを比較することで、圧縮機の劣化の程度を推定する。
(圧縮機動力)=f1(Ps,Ts,Pd,Td,冷媒循環量) …(式3)
ここで、各パラメータは以下の通りである。
Ps:圧縮機吸入圧力
Ts:圧縮機吸入温度
Pd:圧縮機吐出圧力
Td:圧縮機吐出温度
On the other hand, the
(Compressor power) = f 1 (Ps, Ts, Pd, Td, refrigerant circulation amount) ... (Equation 3)
Here, each parameter is as follows.
Ps: Compressor suction pressure Ts: Compressor suction temperature Pd: Compressor discharge pressure Td: Compressor discharge temperature
また、冷媒循環量は、(式4)により得られる。
(冷媒循環量)=ρ×ηv×圧縮機工程容積×圧縮機回転数 …(式4)
ここで、ρは、圧力と温度の関数であり、圧縮機の吸入時の状態より(式5)を満たす。
ρ=f(Ps,Ts) …(式5)
ここで、圧縮機工程容積は、圧縮機の1回転での冷媒押しのけ量である。圧縮機回転数は、回転数で、インバータ(INV)の周波数に比例する。通常の圧縮機の場合、圧縮機の行程容積は、変化しない為、冷媒循環量は、(式6)の関係を示す。
(冷媒循環量)~f(Ps,Ts圧縮機回転数) …(式6)
またηvは、(式7)の関係を有する。
ηv~f(Ps,Pd,圧縮機回転数) …(式7)Further, the amount of refrigerant circulation is obtained by (Equation 4).
(Refrigerant circulation amount) = ρ × η v × Compressor process volume × Compressor rotation speed… (Equation 4)
Here, ρ is a function of pressure and temperature, and satisfies (Equation 5) from the state at the time of suction of the compressor.
ρ = f (Ps, Ts) ... (Equation 5)
Here, the compressor process volume is the amount of refrigerant pushed away in one rotation of the compressor. The compressor rotation speed is the rotation speed and is proportional to the frequency of the inverter (INV). In the case of a normal compressor, the stroke volume of the compressor does not change, so that the amount of refrigerant circulation shows the relationship of (Equation 6).
(Refrigerant circulation amount) to f (Ps, Ts compressor rotation speed) ... (Equation 6)
Further, ηv has the relationship of (Equation 7).
ηv to f (Ps, Pd, compressor rotation speed) ... (Equation 7)
以上より、(式8)を満たす関係式を圧縮機動力モデルとして、機械学習で学習することした。本学習は、CPU、ROM、RAM及びHDD等を備えた一般的な情報処理装置(不図示)により行われるものとする。
(圧縮機動力)=f2(Ps,Ts,Pd,Td,圧縮機回転数) …(式8)
From the above, the relational expression satisfying (Equation 8) was learned by machine learning as a compressor power model. This learning is performed by a general information processing device (not shown) equipped with a CPU, ROM, RAM, HDD, and the like.
(Compressor power) = f 2 (Ps, Ts, Pd, Td, compressor rotation speed) ... (Equation 8)
機械学習においては、圧縮機において実際に得られた電流値を圧縮機動力とし、これを教師あり学習における教師データ(ラベルデータ)として用いた。また、その予測用の入力データとして、Ps、Ts、Pd、Td、圧縮機回転数を用いた。さらに、高負荷から低負荷まで圧縮機が取り得る運転負荷(運転状態)において学習を行うことで、圧縮機動力モデルを生成した。したがって、本実施形態において利用される圧縮機動力モデルは、冷凍サイクルの基本的な物理現象を考慮した運転負荷変化に応じた劣化の程度を判断することができる。 In machine learning, the current value actually obtained in the compressor was used as the compressor power, and this was used as teacher data (label data) in supervised learning. Further, Ps, Ts, Pd, Td, and the compressor rotation speed were used as the input data for the prediction. Furthermore, a compressor power model was generated by learning under the operating load (operating state) that the compressor can take from high load to low load. Therefore, the compressor power model used in the present embodiment can determine the degree of deterioration according to the change in operating load in consideration of the basic physical phenomenon of the refrigeration cycle.
ここでの機械学習は、線形回帰(重回帰)モデルを利用した、電流予測モデルで構成できる。回帰モデルとは、入力に対し、出力を連続値として返すモデルであり、例えば、2変数(x1,x2)入力、1変数(y)出力の回帰モデルであれば、(式9)に示すような、二乗項や、交互作用項を含む線形回帰モデルとなる。
最初にy(入力値に対する予測値)として教師データとして、実際の運転データから得られた値を与え、その際の運転データのセンサ値x1,x2を代入し、各係数a~fがyの予測誤差が最も小さくなるよう、最小2乗近似し、係数を求める。係数を求めた後の式を用いることで、センサ値x1,x2に対し、yの予測値を得ることができる。Machine learning here can be constructed with a current prediction model using a linear regression (multiple regression) model. The regression model is a model that returns the output as a continuous value with respect to the input. For example, in the case of a regression model with two variables (x 1 , x 2 ) input and one variable (y) output, it is expressed in (Equation 9). As shown, it is a linear regression model including squared term and interaction term.
First, the value obtained from the actual operation data is given as y (predicted value for the input value) as the teacher data, and the sensor values x 1 and x 2 of the operation data at that time are substituted, and the coefficients a to f are set. The coefficient is obtained by performing a minimum square approximation so that the prediction error of y is minimized. By using the equation after obtaining the coefficient, the predicted value of y can be obtained for the sensor values x 1 and x 2 .
本実施形態においては、(式9)において、Ps,Ts,Pd,Td及び圧縮機回転数の5変数入力として電流値もしくは電力値の1変数を予測する式とする。これにより、電流値又は電圧値の予測を行うことができる。上記モデルにおいては、物理モデルに必要な主な変数が含まれるため、厳密な物理計算を行わずとも、物理的にリーズナブルな解釈可能な精度の高い機械学習式を得ることが出来る。 In the present embodiment, in (Equation 9), one variable of the current value or the power value is predicted as a five-variable input of Ps, Ts, Pd, Td and the compressor rotation speed. This makes it possible to predict the current value or the voltage value. Since the above model includes the main variables necessary for the physical model, it is possible to obtain a physically reasonable, interpretable and highly accurate machine learning formula without performing rigorous physical calculations.
また回帰モデルは、線形回帰モデルではなく、ニューラルネットワークを用いた学習モデルとしても良い。図16はニューラルネットワークのモデルを示す図である。ニューラルネットワークは、センサ値(Ps,Ts,Pd,Td)を入力する入力層1601と、電流もしくは電力を予測する出力層1603を有し、その中間に教師データから重みづけされた、中間層(隠れ層:Hidden layer)1602が構成される。中間層(隠れ層:hidden layer)1602は、複数のレイヤから構築しても良い。
Further, the regression model may be a learning model using a neural network instead of a linear regression model. FIG. 16 is a diagram showing a model of a neural network. The neural network has an
また学習の仕方としては、線形学習モデル同様、教師あり学習とする。最初に、空調機運転中の圧縮機電流又は電力を出力レイヤにセットし、入力レイヤに、Ps,Ts,Pd,Td,圧縮機回転数の5変数入力をセットする。そして、運転中のデータより中間層の重み係数を、誤差逆伝播法などを用いて求める。これにより学習され重み係数の定まったモデルは、入力変数を与えるごとに、正常な圧縮機の電流もしくは電力を予測するモデルとして機能する。 As for the learning method, supervised learning is used as in the linear learning model. First, the compressor current or power during operation of the air conditioner is set in the output layer, and the five-variable inputs of Ps, Ts, Pd, Td, and the compressor rotation speed are set in the input layer. Then, the weighting coefficient of the intermediate layer is obtained from the data during operation by using an error back propagation method or the like. The model learned by this and having a fixed weighting factor functions as a model for predicting the current or power of a normal compressor each time an input variable is given.
さらに、機械学習においては、本実施形態に係る空気調和機1の圧縮機11と同じ型式の圧縮機を用いる。なお、機械学習においては、圧縮機の個体差を吸収すべく、同じ型式の複数台の圧縮機を用いるのが好ましい。これにより、圧縮機の型式に応じた圧縮機動力モデルを生成することができる。
Further, in machine learning, a compressor of the same type as the
図2は、運転負荷を変化させた場合の圧縮機の実電流値と、同一条件において、圧縮機動力モデルから得られた推定電流値との関係を示す図である。図2に示すグラフの横軸は実電流値、縦軸は推定電流値を示している。実電流値と推定電流値はほぼ1:1に対応しており、圧縮機動力モデルが圧縮機11の負荷に応じた、実際の電流を精度よく推定していることがわかる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the actual current value of the compressor when the operating load is changed and the estimated current value obtained from the compressor power model under the same conditions. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 shows the actual current value, and the vertical axis shows the estimated current value. The actual current value and the estimated current value correspond to approximately 1: 1 and it can be seen that the compressor power model accurately estimates the actual current according to the load of the
図3は、圧縮機において一定時間内における圧縮機動力モデルから得られる推定電流値に対する実電圧値の割合の出現頻度を示すグラフを示す図である。グラフの横軸は推定電流値に対する実電圧値の割合、縦軸は出現頻度を示している。劣化が生じていない場合、すなわち異常度がゼロの場合には、図3に示すように、「(実電流値)/(推定電流値)」の値は、1を中心とする正規分布となる。したがって、例えば、2σに相当する(実電流値)/(推定電流値)=1.18となるような実電流値が得られた場合に、異常と判定することができる。以下、「(実電流値)/(推定電流値)」の値を圧縮機電流比と称する。 FIG. 3 is a graph showing a graph showing the frequency of appearance of the ratio of the actual voltage value to the estimated current value obtained from the compressor power model in the compressor within a certain period of time. The horizontal axis of the graph shows the ratio of the actual voltage value to the estimated current value, and the vertical axis shows the frequency of appearance. When there is no deterioration, that is, when the degree of abnormality is zero, as shown in FIG. 3, the value of "(actual current value) / (estimated current value)" has a normal distribution centered on 1. .. Therefore, for example, when an actual current value corresponding to 2σ (actual current value) / (estimated current value) = 1.18 is obtained, it can be determined to be abnormal. Hereinafter, the value of "(actual current value) / (estimated current value)" is referred to as a compressor current ratio.
図4は、正常な圧縮機における出現頻度と、異常が生じている圧縮機における出現頻度とを示す図である。図4に示すグラフの横軸は「(実電流値)/(推定電流値)」の値、すなわち圧縮機電流比を示している。縦軸は出現頻度を示している。グラフ中の実線は、正常な圧縮機における出現頻度を示している。点線は、異常が生じている圧縮機における出現頻度を示している。劣化が進むと、摩擦損失が増えるため、実電流値が増加する。このため、図4に示すように、劣化の程度が大きくなるに従い、出現頻度の分布はより右側にシフトする。 FIG. 4 is a diagram showing the frequency of appearance in a normal compressor and the frequency of appearance in a compressor in which an abnormality has occurred. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 indicates the value of “(actual current value) / (estimated current value)”, that is, the compressor current ratio. The vertical axis shows the frequency of appearance. The solid line in the graph shows the frequency of appearance in a normal compressor. The dotted line shows the frequency of appearance in the compressor where the abnormality has occurred. As the deterioration progresses, the friction loss increases, so that the actual current value increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the distribution of the appearance frequency shifts to the right as the degree of deterioration increases.
そこで、本実施形態においては、室外機10の制御部101は、実電流値と、圧縮機動力モデルから得られる推定電流値から得られる圧縮機電流比の平均値(以下、実平均値と称する)μmを求める。そして、制御部101は、正常な圧縮機において推定される平均値(以下、推定平均値と称する)μiと、実平均値μmの差分から異常度を求める。なお、本実施形態においては、μiは、「1.0」とする。制御部101は、実平均値μmと、推定平均値μiとの差分が大きくなるほど異常度が大きくなるような関数f3を用いる。圧縮機の劣化が進み、機械損失が増えると、動力が増え、圧縮機電流比が徐々に増加することに対応させたものである。Therefore, in the present embodiment, the
図5は、制御部101により実行される、異常管理処理を示すフローチャートである。異常管理処理は、空調運転が開始した場合に、実行される処理である。制御部101は、まず異常度を算出する(S100)。具体的には、制御部101は、温度センサ16から圧縮機吸入温度(Ts)を取得し、温度センサ17から圧縮機吐出温度(Td)を取得する。また、制御部101は、圧力センサ18か圧縮機吸入圧力(Ps)を取得し、圧力センサ19から圧縮機吐出圧力(Pd)を取得する。さらに、制御部101は、圧縮機11のインバータの周波数を取得する。そして、制御部101は、これらの値を圧縮機動力モデルの入力として、推定電流値を求める。制御部101は、さらに圧縮機11の実際の電流値(実電流値)を取得し、一定の区間(時間)における圧縮機電流比を求める。制御部101は、一定の区間の圧縮機電流比から実平均値μmを求める。FIG. 5 is a flowchart showing an abnormality management process executed by the
そして、制御部101は、実平均値μmと、推定平均値μiとの差分から、関数f3を用いて、異常度を求める。異常度は、圧縮機11の劣化が進むつれて大きくなる。すなわち、異常度は、故障などの異常の他、経年劣化に伴う変化を示す指標値であり、劣化度と定義することもできる。なお、S100の処理は、推定電流値を求める電流推定処理、実際の電流値に対する推定電流値の相対値を異常度として推定する異常度推定処理の一例である。Then, the
次に、制御部101は、異常度の時間微分値(xi/dt)を算出する。ここで、xiは、処理対象の区間における異常度である。そして、制御部101は、時間微分値と微分閾値とを比較する(S102)。ここで、微分閾値は予め定められた正の値である。また、微分閾値は、ゼロに近く、かつ時間微分値がゼロとみなせる程度に小さい時間微分値よりも大きい値であることが好ましい。Next, the
時間微分値が微分閾値以下の場合には(S102でNO)、制御部101は、記憶部102に記憶された積算運転時間を取得する。そして、制御部101は、MTBF(Mean Time Between Failure)から積算運転時間を減じた値を残存寿命として設定する(S104)。ここで、MTBFは、圧縮機11の平均寿命であり、記憶部102に予め設定されているものとする。積算運転時間は、空気調和機1が設置され初めに運転開始されてからの運転時間の合計値である。室外制御基板100は、積算運転時間をカウントするタイマーを有しており、積算運転時間は記憶部102に記憶されているものとする。MTBFは例えば、2000時間、4000時間等である。MTBFが2000時間の場合における初期段階(最初の電源投入時)の残存寿命は2000時間となり、電源投入からの時間経過と共に、残存寿命が減少する。
When the time differential value is equal to or less than the differential threshold value (NO in S102), the
一方で、時間微分値が微分閾値よりも大きい場合には(S102でYES)、制御部101は、時間微分から得られる時間に対する異常度の傾きの外挿線と寿命点とが一致した時間を残存寿命として設定する(S106)。ここで、寿命点とは、運転停止すべき異常が生じたと判断し得る異常度の値である。寿命点は、予め記憶部102に設定されているものとする。寿命点は、例えば、同一の型式の圧縮機についての市場における実データのモニタ値や圧縮機の開発時の過酷試験の結果等から求めることができる。
On the other hand, when the time derivative value is larger than the differential threshold value (YES in S102), the
ここで、図6を参照しつつ、残存寿命について説明する。図6に示すグラフの横軸は時間、縦軸は異常度を示している。図6のグラフに示されるように、例えば、xi-6、xi-5の区間のように、圧縮機の稼働直後の区間においては、異常度の時間変化(グラフの傾き)はほぼゼロである。このため、異常度の傾きの外挿線は、寿命点と交わらない。そこで、傾きがプラスの値になるまでは、MTBFから積算運転時間を減じた値を残存寿命とするのが好ましい。また、時間微分値のノイズを吸収すべく微分閾値は、ゼロよりも所定の量だけ大きい値とする。以上より、制御部101は、S104において説明したように、時間微分値が微分閾値以下の場合には、「MTBF-積算稼働時間」を残存寿命として設定する。Here, the remaining life will be described with reference to FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 indicates time, and the vertical axis indicates the degree of abnormality. As shown in the graph of FIG. 6, the time change (slope of the graph) of the degree of abnormality is almost zero in the section immediately after the operation of the compressor, for example, in the section of x i-6 and x i-5 . Is. Therefore, the extrapolated wire with the slope of the degree of abnormality does not intersect the life point. Therefore, until the slope becomes a positive value, it is preferable to set the value obtained by subtracting the integrated operation time from the MTBF as the remaining life. Further, the differential threshold value is set to a value larger than zero by a predetermined amount in order to absorb the noise of the time differential value. From the above, as described in S104, the
一方で、図6のグラフのxi-1、xiの区間のように、時間微分値がプラスを示すようになると、傾きの外挿線と寿命点とが交差するようになる。そこで、この場合には、制御部101は、S106において説明したように、外挿線と寿命点との交点までの時間を残存寿命として設定する。このように、制御部101は、異常度、すなわち劣化の程度の時間変化に基づいて、圧縮機の残存寿命を推定する。S104及びS106の処理は、劣化の程度の時間変化から、圧縮機の残存寿命を推定する残存寿命推定処理の一例である。On the other hand, when the time derivative shows a positive value as in the intervals of x i-1 and x i in the graph of FIG. 6, the slope extrapolation line and the lifetime point intersect. Therefore, in this case, as described in S106, the
他の例としては、制御部101は、現在(処理時点)のタイムピリオドxiだけでなく、xi、xi-1、xi-2の時間推移、又は稼働時間毎の推移を、高次関数を用いて近似することで、加速度的に異常度が増加し、残り寿命が非線形に変化するのを予測してもよい。As another example, the
S104又はS106の処理の後、制御部101は、圧縮機11の状態を判定する(S108)。圧縮機11は、運転可能状態と異常状態の2つの状態を取り得る。運転可能状態は、異常度の観点から圧縮機11の運転を継続可能な状態であり、異常状態は、異常度の観点から圧縮機11の運転を停止すべき状態である。本実施形態においては、制御部101は、異常度が異常度閾値未満の場合に運転可能状態、異常度閾値以上の場合に異常状態と判定する。ここで、異常度閾値は、予め定められた値であり、図6を参照しつつ説明した寿命点と等しい値でもよく、寿命点よりも一定量だけ小さい値でもよい。
After the processing of S104 or S106, the
次に、制御部101は、残存寿命をリモコン30の表示部300に表示するよう制御する(S110)。具体的には、制御部101は、通信部103を介して室内制御基板200に残存寿命を出力(送信)する。これに対し、室内制御基板200は、第1通信部203を介して残存寿命を受信すると、残存寿命を、第2通信部204を介してリモコン30に送信する。そして、リモコン30は、残存寿命を表示部300に表示する。なお、状態判定処理(S108)と、残存寿命表示処理(S110)の処理順は実施形態に限定されるものではなく、S110の処理の後S108の処理を行ってもよく、S108の処理とS110の処理を並行して行ってもよい。なお、後述のようにS100~S112の処理は繰り返し処理であり、S110の処理時点において既に残存寿命が表示されている場合には、S110において、制御部101は、残存寿命の表示を更新する。
Next, the
次に、制御部101は、圧縮機11が異常状態の場合には(S112で異常状態)、空調運転、すなわち圧縮機11の運転を停止するよう制御する(S114)。一方、制御部101は、圧縮機11が運転可能状態の場合には(S110で運転可能状態)、処理をS100へ進め、S100~S112の処理を繰り返す。なお、制御部101は、例えば、1分毎など所定の頻度でS100~S112の処理を繰り返すものとする。
Next, the
図7は、残存寿命の表示例を示す図である。図7に示す例においては、残存寿命は、5段階で表され、表示例においては、残存寿命は5段階のうち1段階しか残されていないことを示している。さらに、「健全性1(注意)」、「運転強制停止」というように、運転状態を示すテキスト情報も併せて表示される。ここで、健全性は、5段階の残存寿命に対応しており、1~5で示される評価値であり、健全性の値が低いほど残存寿命が短い。さらに、表示部300には、圧縮機11のスペアを示すスペアパーツ番号が併せて表示される。
FIG. 7 is a diagram showing a display example of the remaining life. In the example shown in FIG. 7, the remaining life is represented by five stages, and in the display example, it is shown that only one stage out of the five stages is left. Further, text information indicating the operating state such as "Soundness 1 (Caution)" and "Forced stop of operation" is also displayed. Here, the soundness corresponds to the remaining life in five stages, and is an evaluation value shown by 1 to 5. The lower the soundness value, the shorter the remaining life. Further, the
このように、残存寿命に対応した指標が表示されるので、管理者等のユーザは、圧縮機11の異常の有無だけでなく、異常の程度を把握することができる。さらに、スペアパーツ番号も示されるため、圧縮機11の交換に備えることができる。以上のように、第1の実施形態に係る空気調和機1は、圧縮機の効率係数や冷媒物性を必要とすることなく、運転負荷を考慮した圧縮機の劣化を評価することができる。
In this way, since the index corresponding to the remaining life is displayed, the user such as the administrator can grasp not only the presence or absence of the abnormality of the
また、本実施形態に係る空気調和機1は、機械学習により得られた、圧縮機の型式に応じた圧縮機動力モデル110を予め記憶している。圧縮機動力モデル110は、コンパクトな計算モデルでありつつ、高精度に劣化の程度を評価できる。また、空気調和機1の出荷時には、圧縮機動力モデル110が搭載されており、機器設置後の初期学習期間を不要とすることができる。
Further, the
さらに、本実施形態の空気調和機1においては、室外機10が異常管理処理を行う。このため、空気調和機1において、その構成部品の情報を把握することができ、圧縮機11のマイナーチェンジが行われた場合にもその特性変化を空気調和機1において反映することができる。したがって、外部サーバなど空気調和機1以外で劣化を予測する場合に比べ、処理を効率的に行うことができる。また、本実施形態の空気調和機1においては、外部機器との通信が不要であるため、外部機器との通信帯域の低減を実現することができ、また外部機器による処理負荷を軽減することができる。
Further, in the
第1の実施形態の第1の変形例としては、警告情報をリモコン30以外に表示させてもよい。他の例としては、室外機10の表示部104に警告情報を表示してもよい。また、室外機10がネットワークを介して集中管理装置やユーザなどが使用する携帯機器等の外部機器と通信可能な場合には、これら外部機器に警告情報を送信(出力)し、表示させてもよい。
As a first modification of the first embodiment, the warning information may be displayed on a device other than the
第2の変形例としては、リモコン30に表示させる情報は、異常度、すなわち圧縮機の劣化に関する情報であればよく、残存寿命に限定されるものではない。他の例としては、制御部101は、異常度を表示してもよい。また、他の例としては、制御部101は、異常度の逆数をとり、良好状態において100をとり、劣化に伴い減少するような評価値を表示してもよい。また、異常度やその逆数を表示する場合には、値の頻繁な変化を避けるべく、出力には適度なローパスフィルタを適用するのが好ましい。また、他の例としては、制御部101は、図6に示すような異常度の履歴を示すグラフを表示してもよい。
As a second modification, the information displayed on the
第3の変形例としては、異常管理処理は、制御部101に替えて室内機20の制御部201が実行してもよい。この場合、制御部201は、圧縮機吸入圧力、圧縮機吸入温度、圧縮機吐出圧力、圧縮機吐出温度等、異常度の算出に必要な情報は第1通信部203を介して室外制御基板100から受信するものとする。
As a third modification, the abnormality management process may be executed by the
第4の変形例としては、制御部101は、異常判定処理(S108)において参照される異常度閾値よりも小さい異常度を低異常度閾値とし、異常度が低異常度閾値以上でかつ異常度閾値未満場合に、圧縮機11の運転モードを通常モードから低負荷モードに切り替えるように制御してもよい。ここで、低負荷モードは、通常モードに比べて圧縮機11の運転負荷が低い運転モードである。制御部101は、さらに異常度に応じて、段階的に圧縮機11の運転負荷を切り替えるようにしてもよい。
As a fourth modification, the
第5の変形例としては、本実施形態においては、異常度の算出においては、推定平均値μiと、実平均値μmとの差分を参照したが、制御部101は、「(実電流値)/(推定電流値)」の出現頻度の標準偏差σの差分をさらに考慮して異常度を算出してもよい。ここで、標準偏差σの差分とは、正常な圧縮機において推定される推定標準偏差σiと、実電流値と、圧縮機動力モデルから得られる推定電流値から得られる実標準偏差σmの差分である。すなわち、異常度は、実平均値μmと推定平均値μiの差分が大きいほど大きくなり、かつ実標準偏差σmと推定標準偏差σiの差分が大きいほど大きくなるような値である。As a fifth modification, in the present embodiment, in the calculation of the degree of abnormality, the difference between the estimated average value μ i and the actual average value μ m was referred to, but the
第6の変形例としては、制御部101は、圧縮機の型式によらない一般的な圧縮機の圧縮機動力モデルを用いることとしてもよい。この場合においても、圧縮機の劣化評価を行うことができる。また他の例としては、制御部101は、圧縮機吸入圧力、圧縮機吸入温度、圧縮機吐出圧力、圧縮機吐出温度と、電流値とを用いて圧縮機11の劣化の程度を推定すれよく、圧縮機動力モデルを用いない方法により劣化の程度を推定してもよい。例えば、制御部101は、予め定められた関数を用いて劣化の程度を推定してもよい。
As a sixth modification, the
第7の変形例としては、制御部101は、残存寿命を推定する際に、微分閾値をよりゼロに近い値とし、微分閾値よりも大きい時間微分値が所定回数連続して得られた場合に、処理をS106へ進め、それ以外の場合に処理をS104へ進めることとしてもよい。
As a seventh modification, when the
第8の変形例としては、圧縮機動力モデルは、(式6)に示すように、圧縮機吸入圧力(Ts)を含まない関数であってもよい。圧縮機吸入温度(Ts)の情報は最終的に圧縮機吐出温度(Td)に反映されるためである。室外機10は、(式6)の圧縮機動力モデルにおいても、高い精度で異常度を評価することができる。
(圧縮機動力)=f(Ps,Pd,Td,圧縮機回転数) …(式6)
As an eighth modification, the compressor power model may be a function that does not include the compressor suction pressure (Ts) as shown in (Equation 6). This is because the information on the compressor suction temperature (Ts) is finally reflected in the compressor discharge temperature (Td). The
(Compressor power) = f (Ps, Pd, Td, compressor rotation speed) ... (Equation 6)
第9の変形例としては、制御部101は、異常度を算出する際に、圧縮機11の実電流値と推定電流値と、に替えて、圧縮機11の実電力値と、推定電力値を用いてもよい。推定電力値は、Ts,Td,Ps,Pd及び圧縮機11のインバータの周波数を入力とし、圧縮機動力モデルを用いることで得られる。
As a ninth modification, when the
第10の変形例としては、本実施形態においては、1つの制御部が1つの記憶部102を用いて異常管理処理を実行するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、複数の制御部及び記憶部を協働させて異常管理処理を実行することもできる。また他の例としては、処理の一部をハードウェア回路を用いて実行するようにしてもよい。
As a tenth modification, in the present embodiment, one control unit executes the abnormality management process using one
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る空気調和機1について、第1の実施形態に係る空気調和機1と異なる点を主に説明する。第2の実施形態に係る空気調和機1においては、室外機10は、図8に示すように、3台の圧縮機11a、11b、11cを備えている。なお、圧縮機の数は、2台以上であればよく、3台に限定されるものではない。なお、第2の実施形態に係る室外機10及び室内機20のこれ以外の構成は、第1の実施形態に係る空気調和機1の構成と同様である。(Second embodiment)
Next, the difference between the
図9は、第2の実施形態に係る制御部101により実行される、異常管理処理を示すフローチャートである。本処理は、第1の実施形態において図5を参照しつつ説明した異常管理処理を圧縮機が複数台の場合に適用した処理である。第1の実施形態に係る異常管理処理の各処理と同じ処理には、同じ番号を付し説明を省略する。
FIG. 9 is a flowchart showing an abnormality management process executed by the
制御部101は、室外機10が備える圧縮機11a~11cのうち運転中のすべての圧縮機を対象としてS100~S108の処理を行うことで、各圧縮機の残存寿命を求める。なお、処理開始直後は、すべての圧縮機11a~11cが処理対象となる。その後、制御部101は、圧縮機11a~11cそれぞれの残存寿命をリモコン30の表示部300に表示するよう制御する(S120)。次に、制御部101は、S108において得られた各圧縮機の状態に基づいて、運転中の圧縮機の中に、異常状態の圧縮機が存在するか否かを判定する。異常状態の圧縮機が存在しない場合には(S122でNO)、処理をS100へ進める。すなわち、この場合、制御部101は、運転中の圧縮機の状態判定と、残存寿命の表示を継続する。
The
異常状態の圧縮機が存在する場合には(S122でYES)、制御部101は、異常状態の圧縮機の運転を停止する(S124)。次に、他に運転中の圧縮機が存在するか否か確認する。運転中の圧縮機が存在する場合には(S126でYES)、処理をS100へ進める。例えば、S124において、圧縮機11aの運転を停止した場合には、続くS100からの処理においては、圧縮機11b、11cの2台が処理対象となる。一方、運転中の圧縮機が存在しない場合には(S126でNO)、異常管理処理を終了する。
If the compressor in the abnormal state is present (YES in S122), the
図10は、第2の実施形態に係る残存寿命の表示例を示す図である。表示部300には、圧縮機11a~11cそれぞれの残存寿命が表示される。これにより、ユーザは、各圧縮機の残存寿命を把握することができる。
FIG. 10 is a diagram showing a display example of the remaining life according to the second embodiment. The
以上のように、第2の実施形態に係る空気調和機は、複数台の圧縮機を備え、各圧縮機の劣化を評価することができる。さらに、空気調和機は、異常状態の圧縮機を停止させる一方で、運転可能状態の圧縮機の運転を継続させることで、室外機10による空調運転を継続させることができる。
As described above, the air conditioner according to the second embodiment includes a plurality of compressors, and the deterioration of each compressor can be evaluated. Further, the air conditioner can continue the air conditioning operation by the
第2の実施形態の変形例について説明する。第2の実施形態に係る空気調和機においては、一部の圧縮機の運転を停止した場合においても、他の運転継続状態の圧縮機により空調運転を継続できる。したがって、この場合には、異常度が増加した圧縮機を早めに停止させることが可能である。そこで、第2の実施形態において参照される異常度閾値を、第2の実施形態において参照される異常度閾値よりも小さい値としてもよい。 A modified example of the second embodiment will be described. In the air conditioner according to the second embodiment, even when the operation of some compressors is stopped, the air conditioning operation can be continued by the compressors in the other continuous operation state. Therefore, in this case, it is possible to stop the compressor with an increased degree of abnormality as soon as possible. Therefore, the abnormality degree threshold value referred to in the second embodiment may be set to a value smaller than the abnormality degree threshold value referred to in the second embodiment.
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る空気調和機について他の実施形態に係る空気調和機と異なる点を主に説明する。第3の実施形態に係る空気調和機1は、図11に示すように、3台の室外機10a~10cを備え、各室外機10a~10cは、それぞれ1台の圧縮機11a~11cを備えている。各室外機10a~10cの構成は、図1を参照しつつ説明した室外機10の構成と同様である。なお、ここでは、3台の室外機10a~10cを備える場合を例に説明するが、空気調和機1が備える室外機の数は2台以上であればよく、3台に限定されるものではない。(Third embodiment)
Next, the difference between the air conditioner according to the third embodiment and the air conditioner according to the other embodiment will be mainly described. As shown in FIG. 11, the
本実施形態においては、1台の室外機がマスタとして空気調和機の各室外機が備える圧縮機の異常の管理を行う。本実施形態においては、室外機10aがマスタ、室外機10b、10cがスレーブとして動作する場合を例に、空気調和機1における異常管理処理を説明する。
In the present embodiment, one outdoor unit serves as a master to manage the abnormality of the compressor provided in each outdoor unit of the air conditioner. In the present embodiment, the abnormality management process in the
図12は、複数の室外機それぞれの制御部101により実行される異常管理処理を示すフローチャートである。図12の左に示すフローチャートは、スレーブとして動作する室外機の制御部101により実行される処理を示す。図12の右に示すフローチャートは、マスタとして動作する室外機の制御部101により実行される処理を示している。
FIG. 12 is a flowchart showing an abnormality management process executed by the
スレーブとして動作する室外機10b、10c(以下スレーブ機と称する)の制御部101は、まず第1状態判定処理を行う(S200)。第1状態判定処理は、図5を参照しつつ説明したS100~S108の処理と同様である。次に、スレーブ機の制御部101は、第1状態判定処理により得られた、スレーブ機の圧縮機の状態を示す状態情報をマスタとして動作する室外機10a(以下、マスタ機と称する)へ送信する(S202)。
The
一方で、マスタ機の制御部101は、第1状態判定処理を行う(S220)。第1状態判定処理(S220)は、S200における第1状態判定処理と同様である。次に、制御部101は、スレーブ機から状態情報を受信する(S222)。なお、S220の処理とS222の処理の処理順は実施形態に限定されるものではない。すなわち、制御部101は、S222の処理の後でS220の処理を行ってもよく、S220の処理とS222の処理を並行して行ってもよい。
On the other hand, the
次に、マスタ機の制御部101は、空気調和機1に含まれるすべての圧縮機11a~11cの残存寿命をリモコン30の表示部300に表示するよう制御する(S224)。次に、マスタ機の制御部101は、運転中の圧縮機の中に異常状態の圧縮機が存在するか否かを判定する(S226)。異常状態の圧縮機が存在しない場合には(S226でNO)、処理をS220へ進め、各圧縮機の状態判定と残存寿命の表示を継続する。異常状態の圧縮機が存在する場合において、異常状態の圧縮機がマスタ機の圧縮機である場合には(S226でYES、S228でYES)、マスタ機の制御部101は、マスタ機の圧縮機の運転を停止するよう制御する(S236)。
Next, the
また、異常状態の圧縮機が存在する場合において、異常状態の圧縮機がスレーブ機の圧縮機である場合には(S226でYES、S228でNO)、マスタ機の制御部101は、異常状態の圧縮機を有するスレーブ機に対し、停止指示を送信する(S230)。ここで、停止指示は、圧縮機の停止を指示する情報である。
Further, when the compressor in the abnormal state exists and the compressor in the abnormal state is the compressor of the slave machine (YES in S226, NO in S228), the
S230の処理の後、マスタ機の制御部101は、マスタ機の圧縮機が運転中の場合には(S232でYES)、処理をS220へ進める。すなわち、マスタ機の制御部101は、マスタ機の圧縮機を含む運転中の圧縮機の状態判定と残存寿命の表示を継続する。マスタ機の制御部101は、また、マスタ機の圧縮機が運転中でなく、スレーブ機の圧縮機が運転中の場合には(S232でNO、S234でYES)、処理をS222へ進める。すなわち、この場合には、マスタ機の制御部101は、マスタ機の圧縮機を除外し、運転中のスレーブ機の圧縮機の状態判定と、残存寿命の表示を継続する。マスタ機の制御部101はまた、運転中の圧縮機が存在しない場合には(S232でNO、S234でNO)、処理を終了する。
After the processing of S230, the
なお、マスタ機の制御部101は、複数台のスレーブ機の圧縮機が異常状態と判定された場合には、異常状態と判定されたすべてのスレーブ機に対し停止指示を送信する。また、スレーブ機の圧縮機が異常状態と判定されたと共に、マスタ機の圧縮機も異常状態と判定された場合には、制御部101は、スレーブ機に停止指示を送信し、かつマスタ機の圧縮機の運転を停止する。
When the compressors of the plurality of slave machines are determined to be in an abnormal state, the
また、S236の処理の後、マスタ機の制御部101は、運転中の圧縮機が存在する場合には(S238でYES)、処理をS222へ進め、運転中の圧縮機が存在しない場合には(S238でNO)、処理を終了する。
Further, after the processing of S236, the
一方で、スレーブ機の制御部101は、S202の処理の後、一定時間内に、マスタ機から停止指示を受信した場合には(S204でYES)、スレーブ機の圧縮機の運転を停止し(S206)、処理を終了する。一定時間内に停止指示を受信しなかった場合には(S204でNO)、スレーブ機の制御部101は、処理をS200へ進める。すなわち、この場合には、スレーブ機の制御部101は、スレーブ機の圧縮機の状態判定を継続する。
On the other hand, if the
以上のように、第3の実施形態に係る空気調和機1のように、複数台の室外機を備えたシステムにおいても、各圧縮機の劣化を評価することができる。さらに、空気調和機1は、異常状態の圧縮機を停止させる一方で、運転可能状態の圧縮機の運転を継続させることで、空気調和機1による空調運転を継続させることができる。
As described above, deterioration of each compressor can be evaluated even in a system provided with a plurality of outdoor units, such as the
第3の実施形態の変形例としては、複数の室外機10a~10cを管理する管理装置が存在する場合には、管理装置が、各室外機から状態情報を受信し、各圧縮機の残存寿命の管理と状態判定とを行ってもよい。なお、この場合には、管理装置は、各室外機10a~10cと通信可能に接続されているものとする。
As a modification of the third embodiment, when there is a management device that manages a plurality of
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係る空気調和機1ついて、第1の実施形態に係る空気調和機1と異なる点を主に説明する。第4の実施形態に係る空気調和機の構成は、第1の実施形態に係る空気調和機1の構成と同様である。(Fourth Embodiment)
Next, the
図13は、第4の実施形態に係る空気調和機1の制御部101により実行される、異常管理処理を示すフローチャートである。異常管理処理は、空調運転が開始した場合に実行される処理である。制御部101は、まず異常度を算出する(S300)。本処理は、図5を参照しつつ説明したS100の処理と同様である。次に、制御部101は、異常度と第1異常度閾値とを比較する。ここで、第1異常度閾値は予め設定された値であり、寿命点よりも小さい値である。
FIG. 13 is a flowchart showing an abnormality management process executed by the
異常度が第1閾値以下の場合には(S302でNO)、制御部101は、異常度カウントをリセットする(S304)。すなわち、制御部101は、異常度カウントを初期値(ゼロ)に戻す。そして、制御部101は、処理をS300へ進める。ここで、異常度カウントは、異常管理処理の開始時には初期値に設定されているものとする。異常度が第1異常度閾値よりも大きい場合には(S302でYES)、制御部101は、異常度カウントの値を1加算する(S306)。
When the degree of abnormality is equal to or less than the first threshold value (NO in S302), the
次に、制御部101は、圧縮機の状態を判定する(S308)。ここで、状態は、第1異常状態、第2異常状態及び運転可能状態の3つを取り得る。ここで、異常度が低い順に運転可能状態、第1異常状態、第2異常状態となる。制御部101は、異常度カウントが第1カウント閾値よりも小さい場合に、運転可能状態と判定する。制御部101は、異常度カウントが第2カウント閾値よりも大きい場合、または異常度が第2異常度閾値よりも大きい場合に、第2異常状態と判定する。
制御部101は、異常度カウントが第1カウント閾値よりも大きく、かつ第2異常状態の条件を満たさない場合に、第1異常状態と判定する。すなわち、制御部101は、異常度カウントが第1閾値以上かつ第2カウント閾値以下であり、さらに異常度が第2異常度閾値以下である場合に、第1異常状態と判定する。Next, the
The
ここで、第1異常度閾値、第2異常度閾値、第1カウント閾値及び第2カウント閾値は、予め設定されているものとする。また、第2異常度閾値は、第1異常度閾値よりも大きい値である。後述するように、第2異常状態は運転を停止する必要のある異常状態であり、この観点から第2異常度閾値は寿命点に近い値であることが好ましい。また、第2カウント閾値は、第1カウント閾値よりも大きい値である。 Here, it is assumed that the first abnormality degree threshold value, the second abnormality degree threshold value, the first count threshold value, and the second count threshold value are set in advance. Further, the second abnormality degree threshold value is a value larger than the first abnormality degree threshold value. As will be described later, the second abnormal state is an abnormal state in which the operation needs to be stopped, and from this viewpoint, the second abnormal degree threshold value is preferably a value close to the life point. Further, the second count threshold value is a value larger than the first count threshold value.
制御部101は、第1異常状態と判定した場合には(S310で第1異常状態)、表示部300に警告情報を表示する(S312)。ここで、警告情報は、寿命が近づいていることを示す情報である。制御部101は、その後処理をS300へ進める。制御部101は、第2異常状態と判定した場合には(S310で第2異常状態)、圧縮機11の運転を停止し(S314)、異常管理処理を終了する。また、制御部101は、運転可能状態と判定した場合には(S310で運転可能状態)、処理をS300へ進める。このように、制御部101は、S300~S312の処理を繰り返す。なお、制御部101は、例えば1分など所定の頻度でS300~S312の処理を繰り返すものとする。
When the
このように、第4の実施形態に係る空気調和機1は、3段階で異常度を管理し、第1異常状態においては、警告表示を行い、第2異常状態においては、運転を停止することができる。すなわち、第4の実施形態の空気調和機1は、他の実施形態の空気調和機1と同様に、圧縮機の劣化を評価することができる。
As described above, the
第4の実施形態の第1の変形例としては、制御部101は、状態判定において、異常度カウントを用いなくともよい。すなわち、制御部101は、異常度が第1異常度閾値以上でかつ第2異常度閾値以下の場合に第1異常状態と判定し、異常度が第2異常度閾値よりも大きい場合に第2異常状態と判定し、第1異常度閾値未満の場合に運転可能状態と判定してもよい。さらにこの場合には、異常度の値の揺れを考慮し、異常度カウントを用いる場合に比べて、第1異常度閾値をより高い値に設定するのが好ましい。
As a first modification of the fourth embodiment, the
第2の変形例としては、第2異常状態と判定された場合に、制御部101は、運転を停止し、さらに異常度が高いことに起因して運転を停止した旨を示す停止情報を表示させるように制御してもよい。これにより、ユーザは、運転停止の理由を確認することができる。
As a second modification, when the second abnormal state is determined, the
第3の変形例としては、制御部101は、第1異常状態と判定された場合に、警告情報を表示するのに加えて、又は警告情報を表示するのに替えて、圧縮機11の運転モードを通常モードから低負荷モードに切り替えるように制御してもよい。
As a third modification, when the
第4の変形例としては、制御部101は、図13を参照しつつ説明したS312において、圧縮機の劣化に関する情報を表示すればよく、表示内容は実施形態に限定されるものではない。他の例としては、制御部101は、異常度を表示してもよい。また他の例としては、制御部101は、第1の実施形態において説明した残存寿命やそのグラフを表示してもよい。
As a fourth modification, the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態に係る空気調和機について、他の実施形態に係る空気調和機と異なる点を主に説明する。第5の実施形態に係る空気調和機の構成は、図8に示す第2の実施形態に係る空気調和機1の構成と同様である。図14は、第5の実施形態に係る空気調和機1の制御部101により実行される、異常管理処理を示すフローチャートである。異常管理処理は、空調運転が開始した場合に実行される処理である。第5の実施形態に係る異常管理処理は、第4の実施形態に係る異常管理処理(図13)を圧縮機が複数台の場合に適用した処理である。第4の実施形態に係る異常管理処理の各処理と同じ処理には、同じ番号を付し説明を省略する。(Fifth Embodiment)
Next, the difference between the air conditioner according to the fifth embodiment and the air conditioner according to the other embodiment will be mainly described. The configuration of the air conditioner according to the fifth embodiment is the same as the configuration of the
制御部101は、室外機10が備える圧縮機11a~11cのうち運転中の圧縮機を対象として、S300~S308の処理を行う。これにより、各圧縮機11a~11cの状態を判定する。次に、制御部101は、S308において第1異常状態と判定された圧縮機が存在するか否かを確認する(S320)。第1異常状態の圧縮機が存在する場合には(S320でYES)、制御部101は、警告情報をリモコン30の表示部300に表示するよう制御する(S322)。警告情報には、異常状態と判定された圧縮機を識別する情報、スペア番号などが含まれる。次に、制御部101は、第2異常状態と判定された圧縮機が存在するか否かを確認する(S324)。第2異常状態の圧縮機が存在する場合には(S324でYES)、制御部101は、第2異常状態の圧縮機の運転を停止するよう制御する(S326)。なお、S320において、第1異常状態の圧縮機が存在しない場合には(S320でNO)、制御部101は、S322の処理を行うことなく、処理をS324へ進める。
The
S326の処理の後、制御部101は、運転中の圧縮機が存在するか否かを確認する(S328)。制御部101はまた、S324において、第2異常状態の圧縮機が存在しない場合には(S324でNO)、S326の処理を行うことなく、処理をS328へ進める。S328において、運転中の圧縮機が存在する場合には(S328でYES)、制御部101は、処理をS300へ進める。すなわち、制御部101は、運転中の圧縮機の状態判定を継続する。一方で、運転中の圧縮機が存在しない場合には(S328でNO)、制御部101は、異常管理処理を終了する。
After the process of S326, the
以上のように、制御部101は、複数台の圧縮機を備えたシステムにおいて、各圧縮機の劣化の程度(異常度)を3段階で管理することができる。さらに、空気調和機は、第2異常状態の圧縮機を停止させる一方で、第1異常状態及び運転可能状態の圧縮機の運転を継続させることで、室外機10による空調運転を継続させることができる。
As described above, the
第5の実施形態の変形例について説明する。運転可能状態の圧縮機が存在する場合には、運転可能状態の圧縮機の運転を継続させることで室外機10による空調運転を継続させることができる。そこで、変形例としては、制御部101は、運転可能状態の圧縮機が存在する場合には、第2異常状態の圧縮機だけでなく、第1異常状態の圧縮機も停止させてもよい。一方で、制御部101は、運転可能状態の圧縮機が存在しない場合には、第1異常状態の圧縮機に運転を継続させることとしてもよい。
A modified example of the fifth embodiment will be described. If there is a compressor in an operable state, the air conditioning operation by the
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態に係る空気調和機1について、他の実施形態に係る空気調和機1と異なる点を主に説明する。第6の実施形態に係る空気調和機1は、図11を参照しつつ説明した第3の実施形態に係る空気調和機1と同様に、3台の室外機10a~10cを備え、各室外機10a~10cはそれぞれ1台の圧縮機11a~11cを備えている。(Sixth Embodiment)
Next, the difference between the
図15は、第6の実施形態に係る複数の室外機それぞれの制御部101により実行される異常管理処理を示すフローチャートである。本実施形態においても、第3の実施形態において説明したのと同様に、1台の室外機がマスタとして動作し、他の室外機はスレーブとして動作する。図15の左に示すフローチャートは、スレーブ機の制御部101により実行される処理を示す。図15の右に示すフローチャートは、マスタ機の制御部101により実行される処理を示す。
FIG. 15 is a flowchart showing an abnormality management process executed by the
スレーブ機の制御部101は、まず第2状態判定処理を行う(S400)。第2状態判定処理は、図13を参照しつつ説明したS300~S308の処理と同様である。これにより、各スレーブ機の圧縮機の状態が判定される。次に、スレーブ機の制御部101は、第2状態判定処理により得られた、スレーブ機の圧縮機の状態を示す状態情報を、マスタ機へ送信する(S402)。
The
一方で、マスタ機の制御部101は、第2状態判定処理を行う(S420)。これにより、マスタ機の圧縮機の状態が判定される。なお、S420における第2状態判定処理は、S400における第2状態判定処理と同様である。次に、マスタ機の制御部101は、スレーブ機から状態情報を受信する(S422)。
On the other hand, the
次に、スレーブ機の制御部101は、第1異常状態の圧縮機が存在するか否かを確認する(S424)。第1異常状態の圧縮機が存在する場合には(S424でYES)、制御部101は、警告情報をリモコン30の表示部300に表示するよう制御する(S426)。警告情報には、異常状態と判定された圧縮機を識別する情報、スペア番号などが含まれる。制御部101は、第1異常状態の圧縮機が存在しない場合には(S424でNO)、S426の処理を行うことなく処理をS428へ進める。
Next, the
次に、制御部101は、第2異常状態と判定された圧縮機が存在するか否かを確認する(S428)。第2異常状態の圧縮機が存在する場合には(S428でYES)、制御部101は、さらに第2異常状態の圧縮機がマスタ機の圧縮機か否かを確認する(S430)。マスタ機の圧縮機が第2異常状態である場合には(S430でYES)、制御部101は、マスタ機の圧縮機の運転を停止するよう制御する(S432)。次に、制御部101は、空気調和機1において、運転中の圧縮機が存在するか否かを確認する(S434)。運転中の圧縮機が存在する場合には(S434でYES)、制御部101は、処理をS422へ進める。すなわち、制御部101は、運転中の圧縮機の状態情報を取得し、S424以下の処理を継続する。一方で、運転中の圧縮機が存在しない場合には(S434でNO)、異常管理処理を終了する。
Next, the
また、S430において、第2異常状態の圧縮機がスレーブ機の圧縮機である場合には(S430でNO)、制御部101は、第2異常状態の圧縮機を有するスレーブ機に停止指示を送信する(S436)。次に、制御部101は、マスタ機の圧縮機とスレーブ機の圧縮機が運転中か否かを確認する(S438、S440)。マスタ機の圧縮機が運転中の場合には(S438でYES)、制御部101は、処理をS420へ進める。なお、この場合、スレーブ機の圧縮機がすべて運転を停止している場合には、S422の処理を省略し、S420の処理の後処理をS424へ進める。マスタ機の圧縮機が停止状態で、スレーブ機の圧縮機が運転中の場合には(S438でNO、S440でYES)、処理をS422へ進める。
Further, in S430, when the compressor in the second abnormal state is the compressor of the slave machine (NO in S430), the
また、S428において、第2異常状態の圧縮機が存在しない場合にはS(428でNO)、制御部101は、処理をS438へ進める。
Further, in S428, when the compressor in the second abnormal state does not exist, S (NO in 428), the
一方、スレーブ機の制御部101は、S402の処理の後、一定時間内にマスタ機から停止指示を受信した場合には(S404でYES)、スレーブ機の圧縮機の運転を停止し(S406)、処理を終了する。一定時間内に停止指示を受信しない場合には(S404でNO)、スレーブ機の制御部101は、処理をS400へ進める。すなわち、この場合には、スレーブ機の制御部101は、スレーブ機の圧縮機の状態判定を継続する。
On the other hand, if the
以上のように、第6の実施形態に係る空気調和機のように、複数台の室外機を備えたシステムにおいても、各圧縮機の劣化を評価することができる。さらに、空気調和機は、第2異常状態の圧縮機を停止させる一方で、運転可能状態、第1異常状態の圧縮機の運転を継続させることで、空気調和機による空調運転を継続させることができる。 As described above, deterioration of each compressor can be evaluated even in a system provided with a plurality of outdoor units, such as the air conditioner according to the sixth embodiment. Further, the air conditioner can continue the air conditioning operation by the air conditioner by stopping the compressor in the second abnormal state and continuing the operation of the compressor in the operable state and the first abnormal state. can.
以上のように、上記実施形態の空気調和機によれば、圧縮機の効率係数や冷媒物性を必要とすることなく、運転負荷に応じた圧縮機の劣化評価を精度良く行うことができる。さらに、圧縮機の劣化の評価に用いられる圧縮機動力モデルは、圧縮機の型式毎に機械学習により生成されたものである。したがって、圧縮機の型式に応じた運転負荷を考慮した劣化(異常度)の評価を行うことができる。さらに、本実施形態の空気調和機においては、冷房及び暖房のいずれの運転状態においても劣化の評価を行うことができる。 As described above, according to the air conditioner of the above-described embodiment, it is possible to accurately evaluate the deterioration of the compressor according to the operating load without requiring the efficiency coefficient of the compressor and the physical characteristics of the refrigerant. Further, the compressor power model used for evaluating the deterioration of the compressor is generated by machine learning for each model of the compressor. Therefore, it is possible to evaluate the deterioration (abnormality) in consideration of the operating load according to the model of the compressor. Further, in the air conditioner of the present embodiment, deterioration can be evaluated in any of the operating states of cooling and heating.
(その他の実施形態)
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。(Other embodiments)
Although the present invention has been described in detail based on the preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various embodiments within the range not deviating from the gist of the present invention are also included in the present invention. included. Some of the above-described embodiments may be combined as appropriate.
1 空気調和機
10 室外機
11 圧縮機
20 室内機
100 室外制御基板
101 制御部
102 記憶部
103 通信部
110 圧縮機動力モデル1
Claims (12)
前記圧縮機における電流値又は電力値、冷媒吸入圧力、冷媒吐出圧力、冷媒吐出温度及び回転数を取得する取得部と、
前記冷媒吸入圧力、前記冷媒吐出圧力及び前記冷媒吐出温度及び回転数の時間変化から前記圧縮機の電流値又は電力値を推定する推定部と、
前記推定部により推定された推定電流値と、前記取得部が取得した実電流値の時間変化の関係又は前記推定部により推定された推定電力値と、前記取得部が取得した実電力値の時間変化に関係に基づいて、前記圧縮機の劣化に関する情報を出力する出力部と
を有する、空気調和システム。An air conditioning system equipped with a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger.
An acquisition unit that acquires the current value or electric power value, the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature, and the number of revolutions in the compressor.
An estimation unit that estimates the current value or electric power value of the compressor from the time changes of the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature, and the number of revolutions.
The relationship between the estimated current value estimated by the estimation unit and the time change of the actual current value acquired by the acquisition unit, or the estimated power value estimated by the estimation unit and the time of the actual power value acquired by the acquisition unit. An air conditioning system having an output unit that outputs information about the deterioration of the compressor based on the relationship with the change.
前記出力部は、前記異常度に係る情報を出力する、請求項1に記載の空気調和システム。Further, it has an abnormality degree estimation unit that estimates the degree of abnormality according to the ratio of the estimated current value to the actual current value or the ratio of the estimated power value to the actual power value.
The air conditioning system according to claim 1, wherein the output unit outputs information related to the degree of abnormality.
前記出力部は、前記残存寿命を出力する、請求項4に記載の空気調和システム。It further has a remaining life estimation unit that estimates the remaining life of the compressor from the time change of the degree of abnormality.
The air conditioning system according to claim 4, wherein the output unit outputs the remaining life.
前記圧縮機における電流値又は電力値、冷媒吸入圧力、冷媒吐出圧力、冷媒吐出温度及び回転数を取得する取得ステップと、
前記冷媒吸入圧力、前記冷媒吐出圧力及び前記冷媒吐出温度及び回転数の時間変化から前記圧縮機の電流値又は電力値を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定された推定電流値と、前記取得ステップにおいて取得した実電流値の時間変化の関係又は前記推定ステップにおいて推定された推定電力値と、前記取得ステップにおいて取得した実電力値の時間変化の関係に基づいて、前記圧縮機の劣化に関する情報を出力する出力ステップと
を含む、運転管理方法。An operation management method performed by an air conditioning system equipped with a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger.
The acquisition step of acquiring the current value or electric power value, the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature and the rotation speed in the compressor, and
An estimation step of estimating the current value or the electric power value of the compressor from the time changes of the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature, and the number of revolutions.
The relationship between the estimated current value estimated in the estimation step and the time change of the actual current value acquired in the acquisition step, or the estimated power value estimated in the estimation step, and the time of the actual power value acquired in the acquisition step. An operation management method including an output step that outputs information about the deterioration of the compressor based on the relationship of changes.
前記圧縮機における電流値又は電力値、冷媒吸入圧力、冷媒吐出圧力、冷媒吐出温度及び回転数を取得する取得部と、
前記冷媒吸入圧力、前記冷媒吐出圧力及び前記冷媒吐出温度及び回転数の時間変化から前記圧縮機の電流値又は電力値を推定する推定部と、
前記推定部により推定された推定電流値と、前記取得部が取得した実電流値の時間変化の関係又は前記推定部により推定された推定電電力値と、前記取得部が取得した実電力値の時間変化に関係に基づいて、前記圧縮機の劣化に関する情報を出力するよう制御する出力制御部と
して機能させるためのプログラム。A computer for an air conditioning system equipped with a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger.
An acquisition unit that acquires the current value or electric power value, the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature, and the number of revolutions in the compressor.
An estimation unit that estimates the current value or electric power value of the compressor from the time changes of the refrigerant suction pressure, the refrigerant discharge pressure, the refrigerant discharge temperature, and the number of revolutions.
The relationship between the estimated current value estimated by the estimation unit and the time change of the actual current value acquired by the acquisition unit, or the estimated power value estimated by the estimation unit, and the actual power value acquired by the acquisition unit. A program for functioning as an output control unit that controls to output information on deterioration of the compressor based on a time change.
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