JP2009257614A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】
圧縮機，ファン或いは熱交換器に接続された膨張弁などの何れかのアクチュエータに異常が発生した場合でも、大幅な能力低下を回避して運転を継続する。
【解決手段】
空気調和システムは複数の圧縮機Ｃ１〜Ｃ３，複数のファンＤ１〜Ｄ３及び熱交換器Ｅ１〜Ｅ３と膨張弁ｅ２１〜ｅ２３とサーミスタｅ１１〜ｅ１３を備えた複数の熱交換部とを搭載した室外ユニットを用いている。前記複数の圧縮機，複数のファン及び複数の熱交換部の異常をそれぞれ個々に検出し、異常が検出された圧縮機，ファン或いは熱交換部を停止させ、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部を運転して運転を継続する。圧縮機の一部に異常が検出されて停止させる場合、残りの圧縮機、必要に応じファンや熱交換部の能力を増大させ、停止圧縮機の能力低下を補う方向に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の圧縮機，複数のファン，複数の熱交換器を搭載した室外ユニットを用いた空気調和システムに関する。

空気調和システムを構成する室外ユニットにおいて、圧縮機やファンなどのアクチュエータに異常が発生すると、当該異常の発生は異常検出手段により検知され、室外ユニットはアラームを発報して空気調和システムの運転を停止する。その後、定格能力を満足する運転を再び行う為には、サービスマンが異常が発生したアクチュエータの修理，交換等を行わなければならない。しかし、サービスマンが異常発生の報を受け、交換部品調達，現地訪問，修理完遂となるまでには少なからず時間が掛かる。修理完遂までには空気調和システムの利用者は空気調和運転ができない。

一方、特許文献１に記載のように、複数の室外機を備えるものにおいては、異常が検出された室外機を除いて空調運転するバックアップ運転を行い、定格能力を満足できないながらも応急的に空気調和運転を行うことが記載されている。

特開２００７−１２７３０４号公報

従来の空気調和システムにおいては、異常発生時には、異常発生の報を受けたサービスマンが空気調和システムの設置場所に赴き、異常発生アクチュエータの接続コネクタを外すといった電気的，物理的な切り離しや、制御基板上のディップスイッチ等から個々のアクチュエータに対しての切り離し設定を行うことで、異常アクチュエータを稼動させないように認識させて一時的な再運転を行っていた。このようなものではサービスマンの現地到着までの間は一切の空気調和運転が行えないという問題があった。

また、特許文献１に記載のものは、複数台の室外ユニットを同一冷媒系統内に接続するモジュールタイプの室外ユニットにおいて、リモコンスイッチから所定の操作を行うことにより、制御ソフトウェア的に異常となった室外ユニットそのものを稼動させないように認識させ、故障発生の連絡を受けたサービスマンの判断により、顧客に前記リモコンスイッチの操作を促し、サービスマン到着までの間、応急的に運転するようにしている。しかし、この応急運転実施により故障室外ユニットが切り離されると、運転される室外ユニットが減ることになり、大幅な能力低下は避けられなかった。特に、単一の圧縮機，ファン，熱交換器から構成される小容量の室外ユニットを複数台接続して冷凍サイクルを構成するモジュールタイプの室外ユニットにおいては、室外ユニット自体を制御から切り離す必要があり、仮に１モジュール（室外ユニット）内の圧縮機のみに異常が発生し、ファンや熱交換器については正常であっても、それらを利用することができなかった。

本発明は、圧縮機，ファン或いは熱交換器に接続された膨張弁などの何れかのアクチュエータに異常が発生した場合でも、大幅な能力低下を回避して運転を継続できる空気調和システムを得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の圧縮機，複数のファン、及び熱交換器と膨張弁とサーミスタを備えた複数の熱交換部とを搭載した室外ユニットを用いた空気調和システムにおいて、前記複数の圧縮機，複数のファン及び複数の熱交換部の異常をそれぞれ個々に検出し、異常が検出された圧縮機，ファン或いは熱交換部を停止させ、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部を運転して運転を継続することを特徴とする。

ここで、異常が検出された場合、全ての圧縮機，ファン及び熱交換部を停止させ、室内ユニットに接続されたリモコンスイッチから応急運転操作を行うことにより、異常が検出された圧縮機，ファン或いは熱交換部を駆動せずに、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部を運転して運転を継続させると良い。

また、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部のうちの少なくとも１台の運転を、前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させるように制御して空気調和能力の低下を抑えるようにすると良い。

更に、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合、残りの圧縮機の能力を増大させるように制御して前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させ、残りの圧縮機の能力増大だけでは停止させた圧縮機の能力低下を補うことができない場合、ファン及び熱交換部のうちの少なくとも一方を、前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させるように制御すると良い。

ここで、暖房運転時に、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合には、ファンの回転数も増大させ室外からの熱をより多く吸収するようにして停止した圧縮機による能力低下を補うように制御すると良い。

本発明によれば、複数の圧縮機，複数のファン及び複数の膨張弁の異常をそれぞれ個々に検出し、異常が検出された圧縮機，ファン或いは膨張弁を停止させ、残りの正常な圧縮機，ファン及び膨張弁を運転して運転を継続するように構成しているので、応急運転を行う場合、異常が発生したアクチュエータ（圧縮機，ファン或いは膨張弁）のみを除外して運転するため、圧縮機，ファン或いは熱交換器に接続された膨張弁などの何れかのアクチュエータに異常が発生した場合でも、大幅な能力低下を回避して運転を継続できる空気調和システムを得ることができる効果がある。

本発明は、室外ユニットは複数の圧縮機，複数のファン，複数の熱交換部を搭載し、異常が発生したアクチュエータのみを切り離して運転できるようにしたものである。複数のアクチュエータを搭載する室外ユニットにおいて、室外ユニットの異常発生時、異常が発生したアクチュエータが特定できる場合（ｎ番目の圧縮機の温度異常等、運転を阻害する要因が明らかな場合）、異常の発生したアクチュエータのみを運転制御から除外して運転することにより、応急運転を可能とし、また暖房運転時などには、正常なファン及び蒸発器となる熱交換器を用いて、蒸発による熱交換を一層促進させることにより、空気調和能力の低下を最小限に抑えることができる。

図１は本発明の具体的実施例を示す系統図である。

本発明に係る空気調和システムは、１つの室外ユニットＡの筐体内に複数のアクチュエータ（圧縮機Ｃ１〜Ｃ３，ファンＤ１〜Ｄ３，熱交換器Ｅ１〜Ｅ３とこれに接続された膨張弁ｅ２１〜ｅ２３及びサーミスタｅ１１〜ｅ１３を備える熱交換部）を搭載し、室外ユニット制御装置Ｂ１内の各制御部が、室内機リモコンからの簡易な入力操作により、冷凍サイクルを構成する前記アクチュエータ群の異常部位をのみを認識、異常アクチュエータを除外して運転する。

また、上記制御にて異常アクチュエータを除外したことにより生じる運転能力の不足分を、暖房運転時ならば、同一冷凍サイクル内の他の正常なアクチュエータ群の運転制御を変更することにより補わせるような制御が、室外ユニット制御装置Ｂ１内に設けられている。

以下、本発明の空気調和機の具体的実施例を図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例の全体構成を示す系統図、図２は図１に示す異常検出制御部の制御フローを説明するフローチャート、図３は図１に示す圧縮機制御部の制御フローを説明するフローチャートである。

空気調和機において、各リモコンスイッチｆ１〜ｆ４から各室内ユニットＦ１〜Ｆ４の運転を操作すると、各室内ユニットから室外ユニットＡの制御装置Ｂ１に運転要求が通知される。室外ユニット制御装置Ｂ１では、室内伝送制御部１が室内ユニットからの信号受け、この運転信号を受けると、圧縮機制御部２，ファン制御部３，膨張弁制御部４の各アクチュエータ制御部を介して、設定温度と実温度との差などのデータに基づき、それぞれのアクチュエータ制御部において、圧縮機Ｃ１〜Ｃ３，ファンＤ１〜Ｄ３及び膨張弁ｅ２１〜ｅ２３の駆動台数やそれらの制御量を算出し、入出力制御部５を介して各アクチュエータ（圧縮機，ファン，熱交換部など）の動作制御を行う。なお、６は圧縮機，熱交換部，ファンなどの異常を検出する異常検出制御部である。

なお、図１において、Ｂ２はファンＤ１〜Ｄ３を制御するファン制御装置、Ｅ１〜Ｅ３は熱交換器、ｅ１１〜ｅ１３は前記各熱交換器にそれぞれ設けられ、各熱交換器の温度を検出するサーミスタ、ｃ１〜ｃ３は前記各圧縮機Ｃ１〜Ｃ３に設けられ、各圧縮機の温度を検出するサーミスタ、Ｘは圧縮機Ｃ１〜Ｃ３の吐出側に設けられた吐出圧力センサ、Ｙは圧縮機Ｃ１〜Ｃ３の吸入側に設けられた吸入圧力センサ、Ｚは四方弁である。熱交換器とその温度を検出するサーミスタ及び熱交換器に接続された膨張弁とを合せて熱交換部と本実施例では称している。

図２により図１に示す異常検出制御部６での制御フローを説明する。

空気調和機の運転中、例えば圧縮機Ｃ３の温度が過度に上昇した場合、室外ユニット制御装置Ｂ１内の入出力制御部は圧縮機Ｃ３に取り付けられた温度サーミスタｃ３の入力を読み取り、異常検出制御部６は圧縮機Ｃ３が異常状態に陥ったと判断し、アラームコード１ｎ（これらのコードはアクチュエータや異常内容毎に定義されているもので、例えば１３であれば、圧縮機Ｃ３の温度上昇異常アラームで、圧縮機Ｃ３のハードウェア故障、若しくは温度サーミスタｃ３の断線等が考えられることを示す）を発報し、室外ユニットおよび室内ユニットの空気調和運転を停止する。室内伝送制御部１から室内ユニットＦ１〜Ｆ４に通知されたアラームコードはリモコンスイッチｆ１〜ｆ４に表示され、利用者は異常停止した旨を知ることができる。ここで利用者はサービスマンへの連絡を行うが、可及的速やかに空気調和運転を再開したい場合には、応急運転を行いたい旨の入力操作をリモコンスイッチから行う。これにより室内ユニットから室外ユニットに対して応急運転開始要求が送信され、その信号は室内伝送制御部１を介して異常検出制御部６に伝えられ、発報されているアラームコードから、異常アクチュエータを除外することにより運転阻害要因が排除できるかどうかを判断し、排除できる場合応急運転要求を受諾し、発報中のアラームコードを消去して運転再開するように制御する。

この例の場合はアラームコード１ｎ（例えば１３）であるから、圧縮機Ｃ３を運転対象から除外すれば、他に運転を阻害する要因は無いものと判断できる。よって、圧縮機制御部に圧縮機Ｃ３は異常である旨を通知し、それを受けた圧縮機制御部２は、圧縮機Ｃ３を運転制御対象外と認識し、運転再開時には圧縮機Ｃ３に対しての運転要求が発生しても圧縮機Ｃ３を運転させないように圧縮機Ｃ３の除外指示をする。これにより、圧縮機Ｃ３のみを運転対象から除外しての再運転（応急運転）の実施が可能となる。

圧縮機Ｃ３の除外運転は、残りの正常な圧縮機Ｃ１，Ｃ２，ファンＤ１〜Ｄ３及び熱交換部の運転制御対象数には影響が無いため、正常な圧縮機，ファン及び熱交換部のうちの少なくとも１台の運転を、停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させるように制御して空気調和能力の低下を抑えるようにする。

例えば、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合、残りの圧縮機の能力を増大させるように制御して前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させ、残りの圧縮機の能力増大だけでは停止させた圧縮機の能力低下を補うことができない場合、ファン及び熱交換部のうちの少なくとも一方を、前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させるように制御する。

冷房運転時である場合は、熱交換部は正常状態と同じ容量であり、これを有効に使用することで、圧縮機の能力不足分を補うことも可能となり、モジュールタイプの室外ユニットの１台全部を除外して運転する場合に比べ、空調システム全体の能力低下を最小限に抑えることができる。

アクチュエータの異常認識と除外については、他アクチュエータについても同様である。例えば、ファン制御装置Ｂ２よりの入力が入出力制御部により読み取られ、異常検出制御部がファンＤｎに異常が発生したと判断するならば、アラームコード２ｎを発報して空気調和運転を停止する。その後に応急運転開始要求を受信した場合は、ファン制御部にファンＤｎは異常である旨を通知し、再運転に際してファン制御部はファンＤｎを運転制御対象外と認識して制御することとなる。

同様に、熱交換器Ｅｎに取り付けられた温度サーミスタｅ１ｎからの入力が入出力制御部５により読み取られ、異常検出制御部６が熱交換器Ｅｎに異常が発生したと判断するならば、アラームコード３ｎを発報して空気調和運転を停止する。その後、応急運転開始要求を受信した場合は、膨張弁制御部４に熱交換器Ｅｎは異常である旨を通知し、再運転に際して膨張弁制御部４は熱交換器Ｅｎの除外指示を認識し、当該熱交換部を運転制御対象外とする。即ち、膨張弁ｅ２ｎを閉にしてその熱交換部を使用しないように制御する。

なお、アクチュエータ毎の異常ではなかったり、複合的な異常を検出したことによりアラームコード１ｎ〜３ｎ以外のアラームコード（例えば４ｘ）が発報されている場合には、応急運転開始要求を受信してもアラームコードは消去せず保持を続ける為、運転再開可能とはならない。

図３は図１に示す圧縮機制御部２の制御フロー図である。

上述した再運転（応急運転）の際、圧縮機の運転要求負荷が圧縮機２台分であれば、正常な圧縮機Ｃ１，Ｃ２を用いての運転にてそれを満たすことができ、空気調和能力は低下しないが、運転要求負荷が圧縮機３台分であると、圧縮機２台運転では満足する冷媒循環量に達することができない為に要求に応えることができず、能力低下を招くこととなる。ここで暖房運転時である場合は、異常の発生していないファンＤｎに対し、本来の要求制御量に補正量を加えた上での制御を実施させて能力低下の抑止を図る。具体的には、通常の制御に加え冷媒物性に従って外気温度から圧縮機吸入圧力値（上限あり）を目標として導き出し、実際の圧縮機吸入圧力値がこれに近付く様、ファンにより発生させる総風量を通常制御から段階的に増加（ここではファンステップという概念で表した）させ、熱交換器の蒸発器としての性能を高め、熱交換量を高めて蒸発温度を上げることで熱交換を一層促進させることにより、冷媒循環量不足による能力低下を補う。

以上説明したように、本発明では、圧縮機Ｃ３に異常が発生した場合は圧縮機Ｃ３のみを、ファンＤ２に異常が発生した場合はファンＤ２のみを、熱交換器Ｅ１などの熱交換器に異常が発生した場合は熱交換器Ｅ１を含む熱交換部のみを除外することができ、モジュールタイプの室外ユニットを複数用い、異常の発生した室外ユニット単位で除外運転するように構成された空気調和システムと比較すると、応急運転時の能力低下を少なく抑えることができる。特に冷房運転時に圧縮機異常が発生した後の応急運転時には、冷凍サイクル内から圧縮機を除外してもファン台数および熱交換器数は除外運転されるものはなく、循環冷媒量は低下するものの熱交換器の凝縮器としての性能は保持でき、外気温度が上昇して凝縮温度が上がったり、運転する室内ユニットの容量が増加しても、熱交換量の低下を抑えることができ、運転負荷の増加に伴う能力低下を抑えることができる。

また、圧縮機の何れかに異常が発生した場合は、圧縮機以外の正常なアクチュエータの物理的若しくは制御的な余力を利用して、通常時の制御に更に補正量を加えた制御を行い、空気調和能力低下を更に抑制することができる。特に、暖房運転時に圧縮機異常が発生した後の応急運転時には、循環冷媒量は低下するが、ファンの風量を通常制御時より増加させることにより熱交換器の蒸発器としての性能を高め、それにより熱交換量を増加させ圧縮機吸入圧力を高めることができ、能力低下を抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、室外ユニット内の各アクチュエータに異常が発生した後の応急運転時においては、冷房運転時，暖房運転時共に大幅な空気調和能力の低下を防ぐことができ、室外ユニットの信頼性，利便性を向上できる。

本発明の一実施例の全体構成を示す系統図。 図１に示す異常検出制御部の制御フローを説明するフローチャート。 図１に示す圧縮機制御部の制御フローを説明するフローチャート。

符号の説明

Ａ 室外ユニット
Ｂ１ 室外ユニット制御装置
Ｂ２ ファン制御装置
Ｃ１〜Ｃ３ 圧縮機
ｃ１〜ｃ３，１１〜ｅ１３ サーミスタ
Ｄ１〜Ｄ３ ファン
Ｅ１〜Ｅ３ 熱交換器
ｅ２１〜ｅ２３ 膨張弁
Ｆ１〜Ｆ４ 室内ユニット
ｆ１〜ｆ４ リモコンスイッチ
Ｘ 吐出圧力センサ
Ｙ 吸入圧力センサ
Ｚ 四方弁

Claims (5)

1. 複数の圧縮機，複数のファン、及び熱交換器と膨張弁とサーミスタを備えた複数の熱交換部とを搭載した室外ユニットを用いた空気調和システムにおいて、
   前記複数の圧縮機，複数のファン及び複数の熱交換部の異常をそれぞれ個々に検出し、異常が検出された圧縮機，ファン或いは熱交換部を停止させ、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部を運転して運転を継続することを特徴とする空気調和システム。
2. 請求項１において、異常が検出された場合、全ての圧縮機，ファン及び熱交換部を停止させ、室内ユニットに接続されたリモコンスイッチから応急運転操作を行うことにより、異常が検出された圧縮機，ファン或いは熱交換部を駆動せずに、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部を運転して運転を継続させることを特徴とする空気調和システム。
3. 請求項１において、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合、残りの正常な圧縮機，ファン及び熱交換部のうちの少なくとも１台の運転を、前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させるように制御して空気調和能力の低下を抑えるようにしたことを特徴とする空気調和システム。
4. 請求項３において、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合、残りの圧縮機の能力を増大させるように制御して前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させ、残りの圧縮機の能力増大だけでは停止させた圧縮機の能力低下を補うことができない場合、ファン及び熱交換部のうちの少なくとも一方を、前記停止させた圧縮機の能力低下を補う方向に能力を増大させるように制御することを特徴とする空気調和システム。
5. 請求項４において、暖房運転時に、複数台の圧縮機の一部に異常が検出されて当該圧縮機を停止させる場合には、ファンの回転数も増大させ室外からの熱をより多く吸収するようにして停止した圧縮機による能力低下を補うように制御することを特徴とする空気調和システム。

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