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技術 空気調和システム

出願人 三菱電機株式会社三菱電機ビルテクノサービス株式会社
発明者 和田誠落合康敬小松一宏田崎宣明中島義統
出願日 2018年12月6日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2018-229283
公開日 2020年6月11日 (6ヶ月経過) 公開番号 2020-091079
状態 未査定
技術分野 空調制御装置 気液分離装置、除霜装置、制御または安全装置
主要キーワード 故障検知処理 保守業者 設定時間間隔 液温センサ 故障検出処理 断熱処理 マルチ接続 設定閾値
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

膨張弁故障を精度よく検知することができる空気調和システムを提供する。

解決手段

圧縮機および室外熱交換器を備える室外機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室内機とが配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際に室内熱交換器の過熱度に対する目標値を取得し、暖房運転の際に室内熱交換器の過冷却度に対する目標値を取得する目標値取得部と、過熱度または過冷却度と、目標値との差分値を算出する差分値算出部と、差分値が設定閾値を超えた場合に、膨張弁が故障していると判定する差分値判定部とを有するシステム制御部を備える。

概要

背景

従来、圧縮機、熱源側熱交換器膨張弁および利用側熱交換器冷媒配管で接続することによって冷媒回路が形成された空気調和装置が広く用いられている。このような空気調和装置の分野においては、冷媒回路を構成する機器故障を正しく検知する種々の技術が提案されている。

例えば、特許文献1には、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱交換器、水タンク、およびこれらを制御する制御部を備え、制御部が膨張弁の故障を検知する給湯システムが開示されている。この給湯システムにおいて、制御部は、圧縮機の吐出側の温度と目標値との差が一定以上となった場合に、膨張弁が故障したと判断し、圧縮機を停止する。

概要

膨張弁の故障を精度よく検知することができる空気調和システムを提供する。圧縮機および室外熱交換器を備える室外機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室内機とが配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際に室内熱交換器の過熱度に対する目標値を取得し、暖房運転の際に室内熱交換器の過冷却度に対する目標値を取得する目標値取得部と、過熱度または過冷却度と、目標値との差分値を算出する差分値算出部と、差分値が設定閾値を超えた場合に、膨張弁が故障していると判定する差分値判定部とを有するシステム制御部を備える。

目的

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、膨張弁の故障を精度よく検知することができる空気調和システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

圧縮機および室外熱交換器を備える室外機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室内機とが配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際に前記室内熱交換器の過熱度に対する目標値を取得し、暖房運転の際に前記室内熱交換器の過冷却度に対する目標値を取得する目標値取得部と、前記過熱度または前記過冷却度と、前記目標値との差分値を算出する差分値算出部と、前記差分値が設定閾値を超えた場合に、前記膨張弁が故障していると判定する差分値判定部とを有するシステム制御部を備える空気調和システム。

請求項2

前記室内熱交換器に流入出するガス冷媒の温度を検知するガス温センサと、前記室内熱交換器に流入出する液冷媒の温度を検知する液温センサと、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検知する高圧圧力センサとをさらに備え、前記差分値算出部は、冷房運転の際に、前記ガス温センサと前記液温センサとで検知された温度に基づき前記過熱度を算出し、暖房運転の際に、前記ガス温センサで検知された温度と、前記高圧圧力センサで検知された圧力とに基づき前記過冷却度を算出する請求項1に記載の空気調和システム。

請求項3

前記システム制御部は、室内温度と前記室内温度の目標値である設定温度との温度差を算出するとともに、前記温度差を算出してから設定時間だけ経過した際に、前記温度差を再度算出し、算出時間が異なる2つの前記温度差が同一の範囲である場合に、前記差分値算出部によって前記差分値を算出する請求項1または2に記載の空気調和システム。

請求項4

前記目標値取得部は、前記目標値を取得してから設定時間だけ経過した際に、前記目標値を再度取得し、前記システム制御部は、取得時間が異なる2つの前記目標値を比較する目標値比較部をさらに有し、前記差分値算出部は、前記2つの目標値が同一の範囲である場合に、前記差分値を算出する請求項3に記載の空気調和システム。

請求項5

前記システム制御部は、前記膨張弁が故障していると判定された場合に、性能低下抑制モードによる運転を行う運転制御部をさらに有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気調和システム。

請求項6

前記運転制御部は、前記性能低下抑制モードによる運転の際に、前記圧縮機の運転周波数を制限する請求項5に記載の空気調和システム。

請求項7

前記室内機を複数備え、1つの空間に複数の前記室内機が設置された場合に、前記システム制御部は、複数の前記室内機の能力の和が最大となるように複数の前記室内機を制御して、前記性能低下抑制モードによる運転を行う請求項5または6に記載の空気調和システム。

請求項8

前記室内機を複数備え、複数の空間それぞれに複数の前記室内機のそれぞれが設置された場合に、前記システム制御部は、複数の前記室内機のいずれかの能力が最大となるように複数の前記室内機を制御して、前記性能低下抑制モードによる運転を行う請求項5または6に記載の空気調和システム。

請求項9

前記システム制御部は、前記膨張弁が故障していると判定された場合に、前記膨張弁の故障を報知する報知部をさらに有する請求項1〜8のいずれか一項に記載の空気調和システム。

技術分野

0001

本発明は、対象空間空気調和を行う空気調和システムに関するものである。

背景技術

0002

従来、圧縮機、熱源側熱交換器膨張弁および利用側熱交換器冷媒配管で接続することによって冷媒回路が形成された空気調和装置が広く用いられている。このような空気調和装置の分野においては、冷媒回路を構成する機器故障を正しく検知する種々の技術が提案されている。

0003

例えば、特許文献1には、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱交換器、水タンク、およびこれらを制御する制御部を備え、制御部が膨張弁の故障を検知する給湯システムが開示されている。この給湯システムにおいて、制御部は、圧縮機の吐出側の温度と目標値との差が一定以上となった場合に、膨張弁が故障したと判断し、圧縮機を停止する。

先行技術

0004

特開2010−038463号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、例えば1台の室外機複数台室内機が接続されたマルチ接続方式の空気調和装置において、膨張弁が故障したことを検知できるものの、どの室内機に設けられた膨張弁が故障したのかを特定することが困難である。また、故障した膨張弁の数が少ない場合には、故障を検知できないことがあり、故障の検知精度が悪い。

0006

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、膨張弁の故障を精度よく検知することができる空気調和システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の空気調和装置は、圧縮機および室外熱交換器を備える室外機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室内機とが配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際に前記室内熱交換器の過熱度に対する目標値を取得し、暖房運転の際に前記室内熱交換器の過冷却度に対する目標値を取得する目標値取得部と、前記過熱度または前記過冷却度と、前記目標値との差分値を算出する差分値算出部と、前記差分値が設定閾値を超えた場合に、前記膨張弁が故障していると判定する差分値判定部とを有するシステム制御部を備えるものである。

発明の効果

0008

以上のように、本発明の空気調和システムによれば、目標値に対する過熱度または過冷却度の差の大きさによって膨張弁が故障しているか否かを判定することにより、膨張弁の故障を精度よく検知することができる。

図面の簡単な説明

0009

実施の形態1に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。
図1のシステム制御部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
図1のシステム制御部による故障検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図1のシステム制御部による故障検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。
空調対象空間に対する空気調和システムの設置状態の一例を示す概略図である。
空調対象空間に対する空気調和システムの設置状態の他の例を示す概略図である。

実施例

0010

実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1に係る空気調和システムについて説明する。図1は、本実施の形態1に係る空気調和システム100の構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、空気調和システム100は、室外機1と、室内機2aおよび2bと、システム制御部3とで構成されている。室外機1と室内機2aおよび2bとは、冷媒配管4で接続されている。室外機1ならびに室内機2aおよび2bとシステム制御部3とは、電気的に接続されている。

0011

冷媒配管4は、例えば銅管からなり、内部を冷媒流通する。なお、冷媒配管4には、周囲の空気との熱交換を抑制するため、断熱材が巻回されるなどして断熱処理が施されてもよい。

0012

図1に示す例では、室外機1に対して2台の室内機2aおよび2bが接続されているが、これに限られず、1台または3台以上の室内機が接続されてもよい。また、室外機1は、複数であってもよい。

0013

[空気調和システム100の構成]
(室外機1)
室外機1は、圧縮機11、冷媒流路切替装置12、室外熱交換器13、室外ファン14および室外機制御部10を備えている。また、室外機1は、高圧圧力センサ15および低圧圧力センサ16を備えている。

0014

圧縮機11は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機11は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。冷房運転時において、圧縮機11の運転周波数は、蒸発温度が一定となるように、室外機制御部10によって制御される。また、暖房運転時において、圧縮機11の運転周波数は、凝縮温度が一定となるように、室外機制御部10によって制御される。

0015

冷媒流路切替装置12は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置12は、冷房運転時に、図1実線で示す状態に切り替わる。また、冷媒流路切替装置12は、暖房運転時に、図1点線で示す状態に切り替わる。冷媒流路切替装置12における流路切替は、室外機制御部10によって制御される。

0016

室外熱交換器13は、室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器13は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器13は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。

0017

室外ファン14は、室外熱交換器13に対して室外空気を供給する。室外ファン14の回転数は、室外機制御部10によって制御される。回転数が制御されることにより、室外熱交換器13に対する送風量が調整される。

0018

高圧圧力センサ15は、圧縮機11の吐出側に設けられ、圧縮機11から吐出される冷媒の吐出圧力を検知する。低圧圧力センサ16は、圧縮機11の吸入側に設けられ、圧縮機11に吸入される冷媒の吸入圧力値を検知する。高圧圧力センサ15および低圧圧力センサ16として、例えば、検知した圧力を電圧に変換し、電気信号として出力する圧電素子等が用いられる。

0019

室外機制御部10は、システム制御部3からの指令を受けて、圧縮機11の運転周波数、冷媒流路切替装置12の流路および室外ファン14の回転数を制御する。室外機制御部10は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。

0020

なお、室外機1の構成は、図1に示す例に限られず、例えば、過冷却熱交換器、膨張弁およびアキュムレータ等を設けてもよい。また、例えば、冷媒流路切替装置12が設けられなくてもよい。この場合、空気調和システム100は、冷房運転専用となる。

0021

(室内機2aおよび2b)
室内機2aは、室内熱交換器21a、膨張弁22a、室内ファン23aおよび室内機制御部20aを備えている。室内機2bは、室内熱交換器21b、膨張弁22b、室内ファン23bおよび室内機制御部20bを備えている。なお、本実施の形態1において、室内機2aおよび2bは、同様の構成を有している。そのため、以下では、室内機2aの構成についてのみ説明し、室内機2bの構成についての説明を省略する。

0022

室内熱交換器21aは、空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、空調対象空間に供給される暖房用空気または冷房用空気が生成される。室内熱交換器21aは、冷房運転の際に蒸発器として機能し、空調対象空間の空気を冷却して冷房を行う。また、室内熱交換器21aは、暖房運転の際に凝縮器として機能し、空調対象空間の空気を加熱して暖房を行う。

0023

膨張弁22aは、冷媒を膨張させる。膨張弁22aは、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。冷房運転時において、膨張弁22aの開度は、室内熱交換器21aの出口過熱度過熱度目標値となるように、室内機制御部20aによって制御される。また、暖房運転時において、膨張弁22aの開度は、室内熱交換器21aの出口過冷却度が過冷却度目標値となるように、室内機制御部20aによって制御される。

0024

室内ファン23aは、室内熱交換器21aに対して空気を供給する。室内ファン23aの回転数は、室内機制御部20aによって制御される。回転数が制御されることにより、室内熱交換器21aに対する送風量が調整される。

0025

室内機2aは、さらに、ガス温センサ24aおよび液温センサ25aを備えている。室内機2bは、さらに、ガス温センサ24bおよび液温センサ25bを備えている。ガス温センサ24aは、冷房運転時における室内熱交換器21aの冷媒出口側に設けられ、室内熱交換器21aに流入出するガス冷媒の温度を検知する。液温センサ25aは、冷房運転時における室内熱交換器21aの冷媒入口側に設けられ、室内熱交換器21aに流入出する液冷媒の温度を検知する。ガス温センサ24aおよび液温センサ25aとして、例えば熱電対が用いられる。

0026

室内機制御部20aは、システム制御部3からの指令を受けて、膨張弁22aの開度および室内ファン23aの回転数を制御する。室内機制御部20aは、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。

0027

本実施の形態1に係る空気調和システム100において、圧縮機11、冷媒流路切替装置12、室外熱交換器13、膨張弁22aおよび22b、室内熱交換器21aおよび21aが冷媒配管4によって環状に接続されることにより、冷媒回路が形成される。

0028

(システム制御部3)
システム制御部3は、ユーザからの運転指示が入力され、入力された指示に基づき、室外機制御部10、ならびに、室内機制御部20aおよび20bに指令を送る。また、本実施の形態1において、システム制御部3は、膨張弁22aおよび22bの故障検知処理を行う。

0029

図2は、図1のシステム制御部3の構成の一例を示す機能ブロック図である。図2に示すように、システム制御部3は、運転状態判定部31、目標値取得部32、目標値比較部33、差分値算出部34、差分値判定部35、運転制御部36、報知部37、タイマ38および記憶部39を有している。システム制御部3は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。

0030

運転状態判定部31は、運転情報に基づき、空気調和システム100における運転状態を判定する。運転状態は、例えば、圧縮機11等の各部の運転状態、ならびに、冷房運転または暖房運転等の運転モードを含む。本実施の形態1において、運転状態判定部31は、圧縮機11が運転中であるか否かを判定するとともに、空気調和システム100が運転中である場合に、運転モードを判定する。

0031

目標値取得部32は、運転状態判定部31およびタイマ38からの通知に基づき、予め設定されたタイミングで、冷房運転時の過熱度目標値、および暖房運転時の過冷却度目標値を取得する。目標値比較部33は、目標値取得部32で取得した複数のタイミングでの過熱度目標値または過冷却度目標値を比較し、値が一致するか否かを判定する。過熱度目標値および過冷却度目標値は、システム制御部3に対するユーザからの運転指示の情報によって決定される値である。

0032

差分値算出部34は、ガス温センサ24aおよび液温センサ25aで検知された温度情報と、高圧圧力センサ15で検知された圧力情報とに基づき、室内熱交換器21aの冷房運転時における出口過熱度と、暖房運転時における出口過冷却度を算出する。また、差分値算出部34は、算出した出口過熱度と過熱度目標値との差分である過熱度差分値を算出する。さらに、差分値算出部34は、算出した出口過冷却度と過冷却度目標値との差分である過冷却度差分値を算出する。

0033

差分値判定部35は、過熱度差分値または過冷却度差分値と、記憶部39に予め記憶された設定閾値とを比較し、膨張弁22aおよび22bが故障しているか否かを判定する。具体的には、差分値判定部35は、過熱度差分値または過冷却度差分値が設定閾値を超えている場合に、膨張弁22aおよび22bが故障していると判定する。

0034

運転制御部36は、差分値判定部35において膨張弁22aおよび22bの故障を検知した際に、膨張弁22aおよび22bの故障を示す情報を報知部37に通知する。また、運転制御部36は、運転モードを性能低下抑制モードとするように、空気調和システム100における各部を制御するための制御信号を出力する。

0035

報知部37は、膨張弁22aおよび22bが故障していると判定された場合に、運転制御部36からの通知に基づき、膨張弁22aおよび22bの故障を通知する。報知部37は、例えば図示しない表示部を有し、表示部に膨張弁22aおよび22bが故障していることを示す情報を表示する。なお、報知部37による通知は、これに限られず、例えば音声で通知してもよいし、通信等によって遠隔地にいる保守業者に通知してもよい。

0036

タイマ38は、運転状態判定部31の判定結果に基づき、現在の運転モードの経過時間tを計測する。タイマ38は、計測した経過時間tが設定時間Tに到達した際に、経過時間tが設定時間Tに到達したことを目標値取得部32に通知する。

0037

記憶部39は、システム制御部3の各部で処理を行う際に用いられる各種の情報を記憶する。記憶部39に記憶された各種の情報は、各部からの要求に応じて読み出される。本実施の形態1において、記憶部39は、差分値算出部34で出口過冷却度を算出する際に用いられる情報、ならびに、差分値判定部35で用いられる設定閾値等を予め記憶する。また、記憶部39は、目標値取得部32で取得した過熱度目標値および過冷却度目標値を記憶する。

0038

[空気調和システム100の動作]
(冷媒の流れについて)
次に、上記構成を有する空気調和システム100における冷媒の動作について、図1を参照しながら説明する。

0039

(冷房運転)
冷房運転時、冷媒流路切替装置12は、図1の実線で示すように、圧縮機11の吐出側と室外熱交換器13とが接続されるように切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。

0040

圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置12を介して室外熱交換器13に流入する。室外熱交換器13に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外ファン14によって取り込まれた室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室外熱交換器13から流出する。室外熱交換器13から流出した高圧の液冷媒は、室外機1から流出し、冷媒配管4を介して室内機2aおよび2bのそれぞれに流入する。

0041

室内機2aに流入した高圧の液冷媒は、膨張弁22aによって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器21aに流入する。室内熱交換器21aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内ファン23aによって取り込まれた室内空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低圧のガス冷媒となって室内熱交換器21aから流出する。

0042

また、室内機2bに流入した高圧の液冷媒は、膨張弁22bによって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器21bに流入する。室内熱交換器21bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内ファン23bによって取り込まれた室内空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低圧のガス冷媒となって室内熱交換器21bから流出する。

0043

室内熱交換器21aおよび21bのそれぞれから流出した低圧のガス冷媒は、それぞれ室内機2aおよび2bから流出して合流し、室外機1に流入する。室外機1に流入した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置12を通過して、圧縮機11へ吸入される。

0044

(暖房運転)
暖房運転時、冷媒流路切替装置12は、図1破線で示すように、圧縮機11の吐出側と室内機2aおよび2b側とが接続されるように切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置12を介して室外機1から流出し、室内機2aおよび室内機2bのそれぞれに流入する。

0045

室内機2aに流入した高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器21aに流入する。室内熱交換器21aに流入した高温高圧のガス冷媒は、室内ファン23aによって取り込まれた室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室内熱交換器21aから流出する。室内熱交換器21aから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁22aによって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内機2aから流出する。

0046

また、室内機2bに流入した高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器21bに流入する。室内熱交換器21bに流入した高温高圧のガス冷媒は、室内ファン23bによって取り込まれた室内空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室内熱交換器21bから流出する。室内熱交換器21bから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁22bによって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内機2bから流出する。

0047

室内機2aおよび2bのそれぞれから流出した低温低圧の気液二相冷媒は合流し、室外機1に流入する。室外機1に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室外熱交換器13に流入する。室外熱交換器13に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室外ファン14によって取り込まれた室外空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低圧のガス冷媒となって室外熱交換器13から流出する。室外熱交換器13から流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置12を通過して、圧縮機11へ吸入される。

0048

(膨張弁22aおよび22bの開度制御
空気調和システム100における膨張弁22aおよび22bの開度制御について説明する。なお、膨張弁22bは、膨張弁22aと同様の開度制御が行われるため、ここでは、膨張弁22aを例にとって説明する。

0049

冷房運転時において、膨張弁22aは、蒸発器として機能する室内熱交換器21aの出口過熱度SH1が過熱度目標値SHm1となるように、開度が制御される。具体的には、出口過熱度SH1が過熱度目標値SHm1よりも大きい場合(SH1>SHm1)に、膨張弁22aの開度が大きくなるように開度が制御される。また、出口過熱度SH1が過熱度目標値SHm1よりも小さい場合(SH1<SHm1)に、膨張弁22aの開度が小さくなるように開度が制御される。

0050

出口過熱度SH1は、ガス温センサ24aで検知される室内熱交換器21aの冷媒出口温度と、液温センサ25aで検知される室内熱交換器21aの冷媒入口温度とを用いて、式(1)に基づいて算出される。過熱度目標値SHm1は、システム制御部3に対するユーザからの運転指示の情報によって決定される値である。
出口過熱度SH1=ガス温センサ値−液温センサ値 ・・・(1)

0051

なお、出口過熱度SH1は、これに限られず、室内熱交換器21aの蒸発温度ET1と、ガス温センサ値とを用いて、式(2)に基づいて算出してもよい。蒸発温度ET1は、例えば、液温センサ25aに代えて、室内熱交換器21aに流入する冷媒の圧力を検知する液圧力センサを設けた場合に、冷媒の種類と液圧力センサの値とによって決定される値である。
出口過熱度SH1=ガス温センサ値−蒸発温度ET1 ・・・(2)

0052

一方、暖房運転時において、膨張弁22aは、凝縮器として機能する室内熱交換器21aの出口過冷却度SC1が過冷却度目標値SCm1となるように、開度が制御される。具体的には、出口過冷却度SC1が過冷却度目標値SCm1よりも大きい場合(SC1>SCm1)に、膨張弁22aの開度が大きくなるように開度が制御される。また、出口過冷却度SC1が過冷却度目標値SCm1よりも小さい場合(SC1<SCm1)に、膨張弁22aの開度が小さくなるように開度が制御される。

0053

出口過冷却度SC1は、凝縮温度CTと、ガス温センサ24aで検知される室内熱交換器21aの冷媒入口温度とを用いて、式(3)に基づいて算出される。過冷却度目標値SCm1は、システム制御部3に対するユーザからの運転指示の情報によって決定される値である。凝縮温度CTは、冷媒の種類と室内熱交換器21aに流入する冷媒の圧力とによって決定される値であり、このときの圧力は、高圧圧力センサ15の値が用いられる。
出口過冷却度SC1=凝縮温度CT−ガス温センサ値・・・(3)

0054

(故障検知処理)
空気調和システム100における膨張弁22aおよび22bの故障検知処理について説明する。膨張弁22aおよび22bが故障した状態とは、膨張弁22aおよび22bの開度を正常に制御することができない状態のことを指す。なお、膨張弁22bは、膨張弁22aと同様にして故障検知処理が行われるため、ここでは、膨張弁22aに対する故障検知処理を例にとって説明する。

0055

図3および図4は、図1のシステム制御部3による故障検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図3および図4のフローチャートにおいて、記号A〜Dは、それぞれ対応する記号へと処理が移行することを示す。

0056

テップS1において、運転状態判定部31は、空気調和システム100における運転状態を判定する。空気調和システム100が、圧縮機11の運転中であり、かつ、除霜運転でない場合(ステップS1;Yes)、システム制御部3は、膨張弁22aの故障検知処理を開始する。そして、ステップS2において、タイマ38は、運転状態判定部31の判定結果に基づき、現在の運転状態の経過時間tの計測を開始する。一方、空気調和システム100が、圧縮機11の運転中でない、または、除霜運転である場合(ステップS1;No)には、処理がステップS1に戻る。

0057

ステップS3において、運転状態判定部31は、現在の運転モードが冷房運転であるか否かを判断する。現在の運転モードが冷房運転である場合(ステップS3;Yes)には、処理がステップS4に移行する。

0058

ここで、システム制御部3は、以下のステップS4〜ステップS7の処理により、空気調和システム100の運転状態および設定等に変更があるか否かを判断する。空気調和システム100における運転状態等の変更の有無は、空調対象空間の室内温度と、室内温度の目標値である設定温度との温度差が異なる2つのタイミングで変化するか否かによって判断される。より具体的には、空気調和システム100における運転状態等の変更の有無は、例えば、異なる2つのタイミングでの過熱度目標値SHm1が同一であるか否かによって判断される。なお、この場合における「過熱度目標値SHm1が同一」とは、過熱度目標値SHm1に対して予め設定された範囲内の値を含むものとする。

0059

ステップS4において、目標値取得部32は、運転状態の経過時間の計測を開始した時点の過熱度目標値SHm1を取得する。ステップS5において、タイマ38は、ステップS2で計測を開始した経過時間tが設定時間Tに到達したか否かを判定する。経過時間tが設定時間Tに到達した場合(ステップS5;Yes)、目標値取得部32は、ステップS6において、設定時間Tにおける過熱度目標値SHm1を取得する。一方、経過時間tが設定時間Tに到達していない場合(ステップS5;No)には、処理がステップS5に戻り、経過時間tが設定時間Tに到達するまでステップS5の処理が繰り返される。

0060

ステップS7において、目標値比較部33は、ステップS4で取得した経過時間の計測開始時点の過熱度目標値SHm1と、ステップS6で取得した設定時間Tに到達した時点の過熱度目標値SHm1とが同一であるか否かを判定する。これは、空気調和システム100の運転状態および設定等が変更されたか否かを判定するために行われる。

0061

2つの過熱度目標値SHm1が同一である場合(ステップS7;Yes)には、処理がステップS8に移行する。一方、2つの過熱度目標値SHm1が同一でない場合(ステップS7;No)には、処理がステップS1に戻る。

0062

ステップS8において、差分値算出部34は、ガス温センサ24aおよび液温センサ25aでの検知結果に基づき、室内熱交換器21aの出口過熱度SH1を算出する。また、差分値算出部34は、算出した出口過熱度SH1と、過熱度目標値SHm1との差分である過熱度差分値ΔSH1を算出する。

0063

ここで、過熱度差分値ΔSH1は、冷房運転が少なくとも設定時間Tだけ継続された際に、出口過熱度SH1がどの程度まで過熱度目標値SHm1に近づいているかを判断するための値である。冷房運転が設定時間Tだけ経過した後も、この過熱度差分値ΔSH1が設定閾値よりも高い場合には、室内熱交換器21aの出口過熱度SH1が過熱度目標値SHm1となるように、膨張弁22aの開度が正常に制御されず、故障していると判断することができる。

0064

そこで、差分値判定部35は、ステップS9において、過熱度差分値ΔSH1が設定閾値Xを超えているか否かを判定する。過熱度差分値ΔSH1が設定閾値X以下である場合(ステップS9;No)には、一連の処理が終了する。

0065

過熱度差分値ΔSH1が設定閾値Xを超えている場合(ステップS9;Yes)、差分値判定部35は、膨張弁22aが故障していると判定する。そして、報知部37は、ステップS10において、膨張弁22aの故障を保守業者に報知する。また、運転制御部36は、ステップS11において、運転モードを性能低下抑制モードとする。

0066

一方、ステップS3において、運転モードが冷房運転でない場合(ステップS3;No)には、処理がステップS12に移行する。ステップS12において、運転状態判定部31は、現在の運転モードが暖房運転であるか否かを判断する。

0067

現在の運転モードが暖房運転である場合(ステップS12;Yes)には、処理がステップS13に移行する。また、現在の運転モードが暖房運転でない場合(ステップS12;No)には、処理がステップS1に戻る。

0068

ここで、システム制御部3は、以下のステップS13〜ステップS16の処理により、空気調和システム100の運転状態および設定等に変更があるか否かを判断する。空気調和システム100における運転状態等の変更の有無は、空調対象空間の室内温度と設定温度との温度差が異なる2つのタイミングで変化するか否かによって判断される。より具体的には、空気調和システム100における運転状態等の変更の有無は、例えば、異なる2つのタイミングでの過冷却度目標値SCm1が同一であるか否かによって判断される。なお、この場合における「過冷却度目標値SCm1が同一」とは、過冷却度目標値SCm1に対して予め設定された範囲内の値を含むものとする。

0069

ステップS13において、目標値取得部32は、運転状態の経過時間の計測を開始した時点の過冷却度目標値SCm1を取得する。ステップS14において、タイマ38は、ステップS2で計測を開始した経過時間tが設定時間Tに到達したか否かを判定する。経過時間tが設定時間Tに到達した場合(ステップS14;Yes)、目標値取得部32は、ステップS15において、設定時間Tにおける過冷却度目標値SCm1を取得する。一方、経過時間tが設定時間Tに到達していない場合(ステップS14;No)には、処理がステップS14に戻り、経過時間tが設定時間Tに到達するまでステップS14の処理が繰り返される。

0070

ステップS16において、目標値比較部33は、ステップS13で取得した経過時間の計測開始時点の過冷却度目標値SCm1と、ステップS15で取得した設定時間Tに到達した時点の過冷却度目標値SCm1とが同一であるか否かを判定する。2つの過冷却度目標値SCm1が同一である場合(ステップS16;Yes)には、処理がステップS17に移行する。一方、2つの過冷却度目標値SCm1が同一でない場合(ステップS16;No)には、処理がステップS1に戻る。

0071

ステップS17において、差分値算出部34は、ガス温センサ24aおよび液温センサ25aでの検知結果に基づき、室内熱交換器21aの出口過冷却度SC1を算出する。また、差分値算出部34は、算出した出口過冷却度SC1と、過冷却度目標値SCm1との差分である過冷却度差分値ΔSC1を算出する。

0072

ここで、過冷却度差分値ΔSC1は、過熱度差分値ΔSH1と同様に、冷房運転が少なくとも設定時間Tだけ継続された際に、出口過冷却度SC1がどの程度まで過冷却度目標値SCm1に近づいているかを判断するための値である。

0073

そこで、差分値判定部35は、ステップS18において、過冷却度差分値ΔSC1が設定閾値Yを超えているか否かを判定する。過冷却度差分値ΔSC1が設定閾値Y以下である場合(ステップS18;No)には、一連の処理が終了する。過冷却度差分値ΔSC1が設定閾値Yを超えている場合(ステップS18;Yes)、差分値判定部35は、膨張弁22aが故障していると判定し、処理がステップS10に移行する。

0074

なお、図3および図4に示す例において、過熱度差分値ΔSH1は、運転の経過時間tが設定時間Tだけ経過した時点で、瞬時値として算出されたが、これはこの例に限られない。例えば、過熱度差分値ΔSH1は、運転の経過時間tが設定時間Tだけ経過する間に、設定時間間隔で複数算出され、複数の算出値平均値として得られるようにしてもよい。

0075

このように、本実施の形態1では、膨張弁22aおよび22bが故障した場合でも、性能低下抑制モードで運転が継続される。そのため、膨張弁22aおよび22bの修理または交換までの間も、空調対象空間の空調を行うことができる。

0076

(性能低下抑制モード)
膨張弁22aおよび22bが故障した場合の運転モードである性能低下抑制モードについて説明する。性能低下抑制モードは、膨張弁22aおよび22bの開度が正常に制御されない状態でも、できる限り空調を維持するための運転モードである。

0077

通常の運転時において、圧縮機11の運転周波数は、室内熱交換器21aおよび21bの蒸発温度または凝縮温度が一定となるように制御される。これに対して、性能低下抑制モードでは、圧縮機11の運転周波数は、吸込温度が設定温度となるように制御される。すなわち、性能低下抑制モードによる運転を行う場合には、圧縮機11の運転周波数が制限されるように、圧縮機11が制御される。なお、吸込温度は、室内熱交換器21aおよび21bに取り込まれる空気の温度であり、空調対象空間の室内温度である。設定温度は、ユーザによって設定される温度である。

0078

図5は、空調対象空間50に対する空気調和システム100の設置状態の一例を示す概略図である。図6は、空調対象空間50に対する空気調和システム100の設置状態の他の例を示す概略図である。図5に示す例では、空気調和システム100に備えられた複数の室内機2aおよび2bが1つの空調対象空間50に設置されている。この場合、システム制御部3は、性能低下抑制モードでの運転により、能力の和が最大となるように室内機2aおよび2bの動作を制御する。

0079

一方、図6に示す例では、空調対象空間50が複数の空調対象空間50aおよび50bに区画され、複数の室内機2aおよび2bのそれぞれが、複数の空調対象空間50aおよび50bのそれぞれに1つずつ設置されている。
この場合、システム制御部3は、性能低下抑制モードでの運転により、室内機2aおよび2bのいずれか一方の能力が最大となるように、室内機2aおよび2bの動作を制御する。なお、室内機2aおよび2bのいずれの室内機を最大能力で動作させるかについては、環境条件によって決定される。

0080

以上のように、本実施の形態1に係る空気調和システム100では、目標値に対する室内熱交換器21aおよび21bの過熱度または過冷却度の差が設定閾値を超えた場合に、膨張弁22aおよび22bが故障していると判定する。これにより、膨張弁22aおよび22bの故障を検知することができる。また、膨張弁22aおよび22bの故障は、室内熱交換器21aおよび21bそれぞれについての差分値に基づき検知される。そのため、空気調和システム100が、1台の室外機に対して複数台の室内機が接続されるマルチ接続方式のシステムであっても、膨張弁の故障を精度よく検知することができる。

0081

なお、過熱度は、冷房運転の際に、ガス温センサ24aおよび24bと液温センサ25aおよび25bとで検知された温度に基づき算出される。また、過冷却度は、暖房運転の際に、ガス温センサ24aおよび24bで検知された温度と、高圧圧力センサ15で検知された圧力とに基づき過冷却度が算出される。

0082

また、空気調和システム100では、取得時間が異なる2つの目標値を比較し、2つの目標値が同一である場合に、差分値が算出される。すなわち、空気調和システム100の運転が開始されてから、運転状態および設定等が変更されていない場合に差分値が算出される。

0083

さらに、空気調和システム100では、膨張弁22aおよび22bが故障していると判定された場合に、性能低下抑制モードによる運転が行われる。これにより、故障が検知された膨張弁22aおよび22bが修理または交換されるまでの間も、運転を継続することができる。

0084

以上、本発明の実施の形態1について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態1に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。実施の形態1では、室内機2aおよび2bに設けられた膨張弁22aおよび22bに対して故障検知処理を行う場合について説明したが、これはこの例に限られない。例えば、室外機1に過冷却熱交換器および膨張弁が設けられる場合は、この室外機1の膨張弁に対して、上述した故障検出処理を同様にして行ってもよい。

0085

また、実施の形態1では、膨張弁22aおよび22bが故障した場合に、性能低下抑制モードで運転を行うように説明したが、これはこの例に限られない。例えば、膨張弁22aおよび22bの故障の度合いが空調対象空間50の空調に支障のない程度であれば、空気調和システム100は、必ずしも性能低下抑制モードで運転しなくてもよい。

0086

1室外機、2a、2b室内機、3システム制御部、4冷媒配管、10 室外機制御部、11圧縮機、12冷媒流路切替装置、13室外熱交換器、14室外ファン、15高圧圧力センサ、16低圧圧力センサ、20a、20b 室内機制御部、21a、21b室内熱交換器、22a、22b膨張弁、23a、23b室内ファン、24a、24bガス温センサ、25a、25b液温センサ、31運転状態判定部、32目標値取得部、33 目標値比較部、34差分値算出部、35 差分値判定部、36運転制御部、37報知部、38タイマ、39 記憶部、50、50a、50b空調対象空間、100空気調和システム。

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