JPS62112975A - 液冷式空気調和システムにおいて、故障した検知器を発見するための診断装置 - Google Patents

液冷式空気調和システムにおいて、故障した検知器を発見するための診断装置

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JPS62112975A
JPS62112975A JP61217858A JP21785886A JPS62112975A JP S62112975 A JPS62112975 A JP S62112975A JP 61217858 A JP61217858 A JP 61217858A JP 21785886 A JP21785886 A JP 21785886A JP S62112975 A JPS62112975 A JP S62112975A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背相1 この発明は、液冷式空気調和システムにおい−c1蒸発
器の冷媒圧力、jlClびに出て行く冷7JIされ/C
液体の温度等を検知する検知器群の動作を効宋的に試験
し、少くども1つの検知器が故障であることを発見した
場合には警告を発するようにした診断装置に関づ−る。
商業用や工業用の大規模な空気調和システムにおいては
、遠心)〕を利用した液冷器(centrifugal
liquid chiller)を用いるのが典型的で
ある。冷媒が空気調和システムの蒸発器内を流れる際に
、循環する液体(通常は「水」)は、冷媒と熱交換関係
に首かれ、熱を冷媒に伝導する。蒸発器から去ってゆく
冷却された液体は、その後、遠くの場所に分配されて、
建物や地区の冷却に供される。
去ってゆく冷却された液体の温度を所定の渇麿に維持J
ることにより、冷却すべき空間を望みの温度に保つこと
ができる。このために要求される制御は、通常は、去っ
てゆく冷却液体の温度を検知し、この温度の測定値に基
づいてシステムの遠心圧縮器の入口に位置する案内翼ま
たは予旋回翼(prcrotat ion vanes
)の位置を調節することによって達成される。予旋回翼
の調節により遠心圧縮器の容量が変化し、このために空
気調和システムの冷却能力が変化する。
去ってゆく冷7Jlされ/:Hシ体の温度を測定−リ−
る検知器の伯に、安令」の理由から、蒸発器内の冷媒の
圧力を監視゛す゛るIこめの検知器がもう1つ段りられ
ているのが何通である3、bし蒸発器内の冷媒の圧力が
低すぎるか、去ってゆく冷却された液体の温度が低Jぎ
lこ場合には、蒸発器の管内を通過°づる冷nl液は凍
ってしまい、空気調和ユニットに障害をもたら・すこと
になる。かくして、蒸発器の冷媒圧力と、去ってゆく冷
却液の温度どの双方を監視することにJ:って、このい
づれかの変動値が最低許容値以下に下がった場合には、
循環する冷却された液体の凍結を防止するために、ユニ
ットは停止される。
監視システムの適正な動作のためには、蒸発器内の圧力
検知器からの右効くに情報と、去ってゆく冷却液体の温
度検知器からの有効な情報とが要求されることはもちろ
んである1、残念<【がら、従来は、個々の検知器をヂ
Jツクしてそれらが正確に作動していることを実シ1し
確めるためのh法は無かった。検知器の誤作動は、発見
されぬままに推移し、望ましくないシステムの作動や、
システム故障を発(1,することのない凍結が生じてし
まうことがあった。検知器が誤作動しても、従来の空気
調和シス7ムにおいてはこれを発見する方法は無かった
。
この欠点は、この出願の発明により克服されたのである
。比較的費用のかからない設a1上の変更により、蒸発
器の圧力の検知器や、去ってゆく液体の温度の検知器の
故障が自動的に発見され、欠陥のある検知器が存在する
場合には誤作動の警報メツセージが表示される。
[発明の概要] この発明の診断装置は液冷器を備えた空気調和システム
に組み込まれるものである。この空気調和システムにお
いては、蒸発器内の熱交換コイルを通って循環り−る液
を冷却するために、蒸発器内を冷媒が流れており、圧力
検知器が蒸発器内の冷媒の1N−力を測定する。一方、
温度検知器が蒸発器から去ってゆく冷却された液の温度
を測定している。本発明の診断装置は、このいづれかの
検知器が誤作動している場合にこれを指示するものであ
り、圧力検知器の出力から、蒸発器の冷媒圧力を示す冷
媒圧力信月を/l成り゛る手段と、温度検知器の出力か
ら、去ってゆく冷7JIされた液の温石を示す液Ifi
i度18号を生成−りる手段とからなる。冷媒ハー力信
号ど液温石信月から、いづれの検知器の出力が誤りであ
るかを決定Jる演算手段を有しており、検知器の故障を
指示でさる1、故障した検知器が発見された場合は、演
算手段により制御される警報手段が操作要員に警報をL
」える。
この発明の訂細な様相に従えば、演篩手段は、冷媒圧力
信月から、それに等価な蒸発器冷媒渇庶を冷媒の圧カー
福晶亀特旧に基づいて泪9する3、この等価温度は、去
りゆく冷7JI液体の温度から減容)されて、この両名
の温1!1Kが求められる。この温度差は検知器がil
E常に作動していることを示す既知の温度差範囲〔例え
ば、−192℃(−2,5王)〜3.9℃(25下)〕
ど化較される。
もし検知器がitシ< 4’+動しているどきは、空気
調和システムの操作状況とは無関係に前記温度差は前記
の温度差範囲内にある。
一方、いづれかの検知器が異常である場合は、前記温度
差は前記の既知の温度差範囲外になる。
警報手段は前記温度差が前記範囲外にあると決定される
のに応じて動作する。
[実施例の説明] 0) 空気調和システムの概要 本発明の新規な特徴は添付の特許請求の範囲に明記され
ている。しかし、本発明の最適な理解のためには、付属
の図面に関連づけて以下の発明の詳細な説明を参照する
ことがよいであろう。
第1図に図示された空気調和システムは、商業用又は工
業用に使われている大型のシステムであって、遠心力利
用液冷器を用いたものである。遠心圧縮器12は、圧縮
された冷媒を放出する。この冷媒は凝縮器13内を流れ
て凝縮され、冷却塔と凝縮器を循環する冷却水との熱交
換により冷却される。凝縮器13を経て冷媒は、膨張器
14を通過し、蒸発器15を通りぬけて遠心圧縮器の入
口に至る。
冷却液(実施例では「水」)は、ライン16により建物
(又はその他の冷却負荷)から供給され、蒸発器15内
の熱交換」イルを通りぬけ、その後、蒸発器から遠方に
所在覆る建物に循環覆るだめの帰路のライン17に至る
。冷JJI 81c又は水は、蒸発器15内の熱交換コ
イルを通過しながら、冷奴に熱を伝達して冷却される。
蒸発器からライン1月−を去った後で、冷却された水は
既知゛のlノ法に、J、す、建物の冷IJ1に供される
1゜例えば、送I!l K 問またはノj・ン]イルコ
ニツトを使用するものにJ3いて(、L1冷7Jlされ
た水が流れているコイル状の管の周囲に、ファンが室内
の空気を吹き込むものである。月縮器120入口は、圧
縮器を流れる冷媒の川を調整りるための調節可能t【案
内翼、または予旋回IN(PIIV)が設りられるのが
普通である。圧縮器の能力はこの予旋回翼の偕詔を変更
することによって調節される。
(に)システムにおtJる検知器の作用ザーミスタ客か
らなる編1良検知器は、蒸発器15を去ってゆく冷7J
Iされた水の温度を検知すべく位置しており、実測の温
度を表わし且つ比例するアナログ量の電圧値を生成する
。検知器18で測定された温度に応答して作動する制御
装置(図示略)が、去ってゆく冷却された液体の温度(
LC!1IT)を所望の設定値に維持するのに必要なだ
け圧縮器12の能力を調節するために、予旋回翼を制御
することが慣用されている。圧縮器の制御システムにつ
いては、明細書を不要に膨大にすることを避けるために
図示を略している。
去ってゆく冷却された水の温度の検知器の他に、空気調
和システムにおいては、操作上の異なる変動量またはパ
ラメータを監視しかつ制御することが好ましい。このよ
うな変動量には、安全上の理由から測定されるものもあ
り、この変動量が所定の限界値を逸脱した場合には適切
な処置が採られることになる。
循環する冷却された液の凍結を防止するために、蒸発器
15内の冷媒の圧力を監視する役割を負う圧力検知器1
9は、蒸発器の冷媒圧力を示すアナログ量の電圧値を生
成する。検知器18.19に連結していて検知データを
処理りる1、:めの従来周知の回路構成の詳細は本発明
の構成要素ではないので第1図には示されでいない、、
検知器18と検知器19の出力は、検知器が正常に11
動じている場合には、互いに所定の既知の相関関係にあ
り、かつ、この関係は、空気調和シス7ムの操作条1′
1のいかんに拘らずに成立づ゛る。蒸発器の冷媒圧ノ〕
(特定の蒸発器温度に対応している)ど、去ってゆく冷
却された液の温度どの間には、常に一定の関係が成立す
るであろう。というのは、この液を冷却するのがこの冷
媒であるからである。この既知の関係を利用することに
より、検知器が故障しているかどうかということを、検
知器出力の比較をすることで知ることができる。
(ハ)システムの制御回路 要するに、検知器18と検知器19の出力に応答して作
動するマイク[1]ンピ]−ターからなる装置が、両出
力間に存する関係が所定の既知の関係にあるか、とり’
I’E Q:い関係にあるのかを判断するのである。と
り4!?ない状態が見い出されたというこ−11= とは、検知器18または19の少くとも一方に欠陥があ
ることを意味するものであり、誤作動を起こしている検
知器の修理または交換を操作要員に促すべく適切な贅報
が可視表示される。さらに、安全措置のために、空気調
和システムは停止される。
この制御は、主としてマイクロコンピュータ−24によ
り遂行される。マイクロコンピュータ−24は、インテ
ル社製の8051番と称されているものでよい。
上記のマイクロコンピュータ−は、所望のプログラムを
不揮発性記憶するのに十分なROM  (読み出し専用
記憶装置)を内蔵している。マイクロコンピューター2
4で制御される回路はすべて周知の構成によるものまた
は市場で入手可能なものでよい。
マルチプレクサ27は、1個の集積回路のチップであり
、デコーダ29とラッチ31の制御の下に、複数の入力
チャネルから同時にアナログ量の電圧信号を受信できる
能力を有すると共に、これらの信号をΔ/D変換器28
に一斉に出力できる能力を有している。デコーダ29と
ラッチ31はマイクロコンピューター24によって制御
される。マルチブレクサ21は、本発明の遂行に必要ど
される2つの入力よりもはるかに多くの入力を処理する
ことができるものであるが、このようなマルチプレクサ
は、空気調和システムにおいて、」−記以外のパラメー
タを監視し制御するのを容易にするために必要とされる
であろう、、 RAM 32は、湿度情報をそれが必要
どされるまで記憶り゛るのに使用される。表示駆動回路
34は、駆動されると、バッファとして作用して、操作
要Hにメツレージを与える表示部35ヘマイクロコンピ
ューター24内のROMからのデータを送る。リレー駆
動回路36が作動すると、圧縮器制御リレー37が作動
を11月1して圧縮器モーターの電源を断ち、空気調和
システムを停止にする。
図面が不当に膨大どbることを避けるために、第1図に
はこれらの回路構成のすべてが記載されているわけでは
′1.【いが、マイクロコンピューター24をプログラ
ムして空気調和システムの1記以外の作用や操作−1の
特性を監視し111+御することは容易になしうろこと
であろう、。
例えば、検知器181’測定された′A痕に応じて、去
ってゆく冷却された水の温度を所定の設定値に麗持する
ために、圧縮器の能力を調節するようにマイクロコンピ
ュータ−をプログラムすることもできる。
マイクロコンピュータ−がプログラムを逐次実行してい
くのに伴い、去ってゆく冷却された水の実測温度を示す
検知器18からの情報が所望の設定値と比較され、この
比較結果によって遠心圧縮器の予旋回翼を調節して、去
ってゆく冷却された水の温度をほぼ一定にまたは所定の
設定値にするのに必要とされる設定を行うための適切な
制御信号が生成される。
〔フローヂr−ト〕
本発明の動作は、第2図で示すフローチャートによれば
さらに十分に理解されるであろう。第2図は検知器18
と検知器19どが故障しているかどうかを発見するため
のプロセスに関するマイクロコンピューターのプログラ
ムの一部分を叙述しているものである。
厳密に古えばこのプログラム部分は、メインプログラム
の゛リーブルーヂンである。演算システムは空気調和シ
ステムにi13 Gノる様々なパラメータを監視し制御
することができるので、企図したすべての機能を含むb
のとりれば、マイク[1]ンビユーター24の完全なブ
1−1グラムは第2図に記載されたプログラムに比べて
実質的にはるかに膨大なものとなるであろう1゜ メインプ[1グラム(ブト1ツク41)から、判断ブロ
ック42は゛、空気調和システムが起動されているかど
うか、そして、少くども10分間以上作動しているかど
うかを判断Jる。この事前にレットされた予備期間は、
蒸発器の冷媒圧ノ〕と、去ってゆく冷却された液の温1
αを安定化J゛るのに必要どされる。もし、シス゛jム
が10分間以上作動していない場合は、このリブルーブ
ンに入ることなくブロック43で示すようにメイン71
1グラムが継続される、110分間シスーアムがイ1動
した俊で、マイクロコンビューター24は、マルチプレ
クサ27のアドレス(操作ブロック44参照)をアドレ
スバス経由でデコーダ29に転送する。その結果、デコ
ーダはマルヂプレクザの制御ラインを活性化しくブロッ
ク45)、マルチプレクサを起動する。去ってゆく冷却
された水の温度(tC訂)のマルチプレクサに対する入
力4Gのアドレスが、操作ブロック47として図示の様
にマイクロコンピュータ−24からデータ/アドレスバ
スを介してラッチ31に送られて、該アドレスはラッチ
31に保持され、ラッチ31は同時に制御バスを介して
該アドレスをマルチプレクサへ送られる。この結果、去
ってゆく冷却された水の温度(LCI4T)を示し入力
46に現われるアナログ電圧信号はマルチプレクサの出
力に尊びかれる(ブロック48参照)。ラッチ31へ送
出されたLCWTアドレス入力は一時的に現われるもの
であるが、このアドレスはラッチに保持されるので入力
46のECC低信号、デコーダからの制御ラインが活性
化しているかぎり、マルチプレクサの出力として供給さ
れ続ける。
次に、ブロック49で示すように、A/D変換器28の
アドレスがデコーダ29に送られ、このためにデコーダ
は、制御ラインを介して活性化信号をA/D変換器に供
給りる(ブロック51)。ラップ31は前記[C訂信号
入力アドレスを保持しているので、検知器18からの出
力電圧はマルチプレクサを経てA/D変換器に人力し、
LC訂を示すディジタル信号即ち2進数に変換8れる(
ブロック52)。
プログラムは、ここでブロック53に進む。このブロッ
ク53では、RAM32のアドレスがデコーダ29に送
出される。デコーダ29は、その結果、RAMの制御ラ
インを°活性化しくブロック54) LC旧の2進数を
以後の使用に供するためにRAM内に記憶させる(ブロ
ック55)。
フローチャートにおいてブロック56で示すように、マ
ルチプレクサのアドレスが再びデコーダ29に送られ、
マルチプレクサに対する制御ラインの活性化がデコーダ
ににって行われる(ブロック57)。蒸発器圧力入力5
8のアドレスがマイクロコンピュータ−24からラップ
31へ送出されて、ラッチ31はマルチプレクサにこの
アドレス4i%を送り且つ保持する。次に(ブロック6
2) 、A/D変換器のアドレスはデコーダに送られ、
このアドレスに応じて、デコーダはA/D変換器に対す
る制御ラインを活着化する(ブロック63)。この結果
、検知器19からの蒸発器圧力出力電圧はA/D変換器
に入力し、蒸発器圧力を示すディジタル信号即ち2進数
に変換される。蒸発器圧力の2進数は、それからマイク
ロコンピュータ−24に入力しくブロック65)、(の
後マイクロコンピュータ−は、ROHに記憶している冷
媒(普通はR11)に関する。
圧カー渇廓の変換参照テーブルを利用して、蒸発器冷媒
圧力を示す2進数を、これに等価な蒸発器冷tJl温度
を表わす2進数に変換する。さらに、マイクロコンピュ
ータ−は、RHAのアドレスをデコーダに送り(ブロッ
ク67) 、RAMに対する制御ラインを活性化しくブ
ロック68)、その結果、L CW Tの2進数がマイ
クロコンピュータ−に供給される(ブロック69)a その後、プログラムのブロック71で示す処理がマイク
ロコンピューターにより遂行される。すなわち、去って
ゆく冷却された水の温度から、前記の等価蒸発器冷媒濡
度が減じられる。これは2つの温度を示す2′)の数値
の2進数の減樟であり、結果として両名の温Iff ;
F Aが1!7られる。システムが安定動作にあり、か
つ検知器18.19が正常に動作していれば、この氾1
αAは必ず既知の温度範囲内に納まる。図示の実施例に
よれば、この範囲は−19,2℃(−2,5’F)から
39℃(25下)である。
空気調和システムの操作条1′1に拘わりなく、検知器
が正常に動作している限りは、前記温度差Δは−19,
2℃〜・3,9℃(−24i王〜25下)の範囲内の値
をとる。
この演篩は、判断ブロック72に従ってマイクロコンピ
ュータ−にJ:って決定される。ブロック72の判断が
イエスCあれば、検知器が正常な動作を行っていること
であり、このリブルーチンは終了してメインプ[1グラ
ムが継続する(ブロック43)。
これに対し、検知器18.19のいづれかが誤作動また
は故障している事態では、前記温度差Aは前記湿度範囲
外とイ【す、判断ブロック72によってノーの決定が一
トされることになる。このことは、検知器18と検知器
19どの測定値が、すなわち去っでゆく冷rJIされた
水の副瓜と蒸発器の温度とがあり得ない関係におかれて
いることを実際上水しているものであって、少くとも1
つの検知器に誤りがあり、従って検知器が故障であるこ
とを示している。これによりブロック73に入る。この
ブロックではリレー駆動回路36のアドレスがマイクロ
コンピューター24からデコーダに転送されて、リレー
駆動回路に対する制御ライン上に活性化信号を発生する
(ブロック74)。リレー駆動回路の作動に伴ない、マ
イクロコンピュータ−からリレー駆動回路にデータが送
られることとなり(ブロック75)、圧縮型制御リレー
37を非活性化して空気調和システムの動作を停止させ
る(ブロック76)。その後で、表示駆動回路34のア
ドレスがデコーダに送られて、表示駆動回路に対する制
御ラインが活性化される。表示部データ(マイクロコン
ピューターのROMに記憶されている)が、かくしてデ
ータ/アドレスバス経由で表示駆動回路に送られて(ブ
ロック79)、データバスから表示部35に至る(ブロ
ック81)。ブロック82で示される−  20 一 様に、表示部データは、表示部35上に可視警報メツセ
ージ「システム停止−蒸発器圧力検知器またはLCWT
検知器に故障」を生成する。この警報を見ることにより
、操作要1−jは故障した検知器を容易に識別し交換覆
ることができる。ブロック82で示す処理が遂行された
後で、メインプログラムはブロック43で示されるJ:
うに継続される。
図示の実施例の診断装置はマイクロコンピューターをべ
−・スどしたものであるが、本発明は伯の集積回路や、
ディスクリ−1−な回路構成によっても実現できる。
本発明の特定の実施例について図示し説明したが、様々
な修正が可能であり、添イ(の特許請求の範囲の記載は
、本発明の真の精神と範囲内にあるこのような修正をす
べ゛C包含り=ることを意図している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に基づく診断装置を有する液
冷式空気調和システムを示すブロックダイアグラム、 第2a図〜第2C図は、診断装置の遂行に際して行われ
る処理と判断の論理シーケンスを示すフローチt7−1
〜である。 12・・・遠心圧縮器     13・・・凝縮器14
・・・膨張器       15・・・蒸発器18、1
9・・・検知器 24・・・マイクロコンピュータ− 27・・・マルチプレクサ   28・・・A/D変換
器29・・・デコーダ      31・・・ラッチ3
2・・・RAH34・・・表示駆動回路35・・・表示
部       36・・・リレー駆動回路37・・・
圧縮型制御リレー (外5名) ?!f開昭62−112975(8) FIG、2b

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液冷器を有する空気調和システムであって、蒸発
    器内の熱交換コイルを通って循環する液を冷却するため
    に冷媒が蒸発器内を流れ、蒸発器内の冷媒の圧力を圧力
    検知器が測定すると共に蒸発器を去つてゆく冷却された
    液の温度を温度検知器が測定するシステムにおける診断
    装置であつて、 圧力検知器の出力から、蒸発器の冷媒の圧力を示す冷媒
    圧力信号を生成する手段と、 温度検知器の出力から、去ってゆく冷却された液の温度
    を示す液体温度信号を生成する手段と、 前記冷媒圧力信号と前記液温度信号から、いづれかの検
    知器の出力に誤りがあることを決定し、この決定に基づ
    いて検知器に異常があることを指示するための演算手段
    と、 不良検知器が発見された際に操作要員に警報するために
    、前記演算手段により制御される警報手段と、 を具備し、いづれかの検知器が故障である場合を検出す
    るための診断装置。
  2. (2)前記演算手段が、前記検知器の出力の間に所定の
    既知の関係が成立しているかどうかを決定し、該既知の
    関係が成立していない場合に不良検知器が指示されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の診断装置。
  3. (3)不良検知器が発見された場合に、前記警報手段が
    可視表示を与えることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の診断装置。
  4. (4)不良検知器が発見された場合は常に、安全上の措
    置のために、空気調和システムの圧縮器を前記演算手段
    の制御により停止させる手段を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の診断装置。
  5. (5)前記演算手段がマイクロコンピューターを含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の診断装置。
  6. (6)前記演算手段の演算が、空気調和システムの起動
    後、一定の期間遅延され、蒸発器冷媒圧力と去ってゆく
    冷却された液体の温度とを安定化することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の診断装置。
  7. (7)前記演算手段が、前記冷媒温度信号から冷媒の圧
    力−温度特性に基づく等価的な蒸発器冷媒温度を演算し
    、さらに、この等価的な蒸発器冷媒温度と去ってゆく冷
    却された液の温度とが比較されて、検知器の1つが故障
    しているかどうかの決定がされることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の診断装置。
  8. (8)等価的な蒸発器冷媒温度が、去ってゆく冷却され
    た液の温度から減算されて、温度差を求め、この温度差
    を検知器の正常な動作状態を示している所定の既知の温
    度範囲と比較し、一方の検知器が故障している場合は前
    記温度差は前記温度範囲外の値となり、前記警報手段が
    、温度差が既知の範囲外にあるとの決定に応じて作動さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の診断
    装置。
  9. (9)等価的な冷媒温度と、去ってゆく冷却された温度
    とが2進数で表わされ、これら2進数の減算が、前記温
    度差を示す進数を生成することを特徴とする特訂請求の
    範囲第8項記載の診断装置。
  10. (10)所定の既知の温度範囲が−19.2℃(−2.
    5°F)〜3.9℃(25°F)であり、検知器が正常
    に動作している限り、空気調和システムの操作状態に拘
    わらず温度差がこの温度範囲内にあることを特徴とする
    特訂請求の範囲第8項記載の診断装置。
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