JP7233568B2 - 空気調和システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱源機と複数の室内機とを中継機を介して接続する空気調和システムおよびその制御方法に関する。

複数の室内機において個別に暖房運転または冷房運転が実施される空気調和システムは、例えば、熱源機において作成された温熱、冷熱、または、温熱および冷熱の両方が、複数の負荷に対して効率よく供給される冷媒回路および構造を備えている。このような空気調和システムは、多数の空調対象空間を有するビルまたはホテル等におけるセントラル方式の空気調和システムなどに適用される。

従来、セントラル方式の空気調和システムにおいては、例えば、室外に配置された熱源機と、室内に配置された室内機と、が中継機を介して接続されている。また、この空気調和システムでは、熱源機と中継機との間に冷媒が循環する冷媒配管が配置され、中継機と各室内機との間に水、またはブライン等の熱媒体が循環する熱媒体配管が配置されている。そして、冷媒配管において冷媒を循環させ、熱媒体配管において熱媒体を循環させることによって、冷房運転または暖房運転が実行される。具体的には、冷媒が吸熱して冷却された空気、または、冷媒が放熱して加熱された空気と、中継機と各室内機との間を循環する熱媒体と、が熱交換することで空調対象空間の冷房または暖房が行われる。

ここで、空気調和システムでは、室内機において室内側熱交換器の凍結などの不具合によって熱媒体の断水を生じた場合、室内機が運転を継続することで不冷または不暖といった不具合を生じる虞があった。これは、熱源機と中継機との間において二次側となる中継機と室内機とを接続する熱媒体配管全体の断水を検知することは可能であるが、各室内機の個別の断水については検知する機能がないことが原因であった。

そのため、空調制御のパラメータとなる空調対象空間の状態を検知するセンサと、センサからの情報に基づいて、空調対象空間に供給する熱媒体の流量を調整する複数の調整装置と、を備える空気調和システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる空気調和システムでは、センサと複数の調整装置とを総合して統括し、熱媒体の供給流量を制御する集合制御装置を設け、各調整装置と集合制御装置とを無線で通信可能として、冷暖房風量または空気調和機の冷温水流量を制御している。よって、特許文献１の空気調和システムでは、各室内機の個別の断水についても検知可能となっている。

特開２００５－２４９２３８号公報

しかしながら、特許文献１の空気調和システムでは、中央監視装置および集合制御装置が無線による通信を介して各調整装置を制御するため、電気配線工事の簡略化は可能であるが、中央監視装置および集合制御装置を用いた制御システムの構築が必要であった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、熱媒体の流量状況に基づいて、複数の室内機の中から断水した室内機を特定し、ポンプ、圧縮機、または、室内機を制御することにより、新たな制御システムを構築することなく不具合の発見を可能とする。また、異常を生じた室内機を停止させることで、その室内機を動作させ続けた際に不冷および不暖等の不具合が生じる問題も解消できる空気調和システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和システムは、圧縮機、流路切替弁および熱源側熱交換器を有する熱源機と、室内側熱交換器を有する複数の室内機と、ポンプと媒体間熱交換器とを有する中継機と、前記圧縮機、前記流路切替弁、前記熱源側熱交換器および前記媒体間熱交換器を、冷媒配管を介して接続することで形成され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記ポンプ、前記媒体間熱交換器および前記複数の室内機における各々の前記室内側熱交換器を、熱媒体配管を介して接続することで形成され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、を備える空気調和システムであって、前記複数の室内機のそれぞれに設けられ、当該各室内機における前記熱媒体の流量に関する流量情報を検出する流量検出装置と、前記流量検出装置によって検出された流量情報が、前記複数の室内機の中から前記熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機の存在を示す異常流量情報であった場合、前記圧縮機、前記ポンプおよび前記制御対象の室内機のうちの少なくとも一つの動作を制御する制御装置と、を有し、前記複数の室内機はそれぞれ、室内側送風機と、前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、を備えており、前記制御装置は、前記制御対象の室内機において、前記室内側送風機を停止させた後、前記流量調整弁を閉止させ、前記制御対象の室内機における前記熱媒体の必要流量を算出し、前記必要流量が前記制御対象となる室内機の数に応じて予め設定された前記熱媒体の流量における複数の閾値のうち、前記制御対象ではない室内機が一台であるときの閾値より下回った場合、当該閾値となるまで前記ポンプの回転数を低下させるものである。

また、本発明に係る空気調和システムの制御方法は、圧縮機、流路切替弁および熱源側熱交換器を有する熱源機と、室内側熱交換器を有する複数の室内機と、ポンプと媒体間熱交換器とを有する中継機と、前記圧縮機、前記流路切替弁、前記熱源側熱交換器および前記媒体間熱交換器を、冷媒配管を介して接続することで形成され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記ポンプ、前記媒体間熱交換器および前記複数の室内機における各々の前記室内側熱交換器を、熱媒体配管を介して接続することで形成され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、を備える空気調和システムの制御方法であって、前記複数の室内機のそれぞれに設けられる流量検出装置によって、当該各室内機における前記熱媒体の流量に関する流量情報を検出する流量検出ステップと、少なくとも前記熱源機、前記中継機および前記複数の室内機のうちのいずれかに設けられる制御装置によって、前記流量検出装置の検出した流量情報が、前記複数の室内機の中から前記熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機の存在を示す異常流量情報であった場合、前記圧縮機、前記ポンプおよび前記制御対象の室内機のうちの少なくとも一つの動作を制御する制御ステップと、を含み、前記複数の室内機はそれぞれ、室内側送風機と、前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、を備えており、前記制御ステップでは、前記制御対象の室内機において、前記室内側送風機を停止させた後、前記流量調整弁を閉止させ、前記制御対象の室内機における前記熱媒体の必要流量を算出し、前記必要流量が前記制御対象となる室内機の数に応じて予め設定された前記熱媒体の流量における複数の閾値のうち、前記制御対象ではない室内機が一台であるときの閾値より下回った場合、当該閾値となるまで前記ポンプの回転数を低下させるものである。

本発明によれば、流量検出装置の検出した流量情報が、複数の室内機の中から熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機の存在を示す異常流量情報であった場合、圧縮機、ポンプおよび制御対象の室内機のうちの少なくとも一つの動作を制御することにより、新たな制御システムを構築することなく不具合の発見を可能とする。また、異常を生じた室内機を停止させることで、その室内機を動作させ続けた際に不冷および不暖等の不具合が生じる問題も解消できる。

実施の形態１に係る空気調和システムを示す回路図である。 実施の形態１に係る空気調和システムの中継用制御装置の説明に供するブロック図である。 実施の形態１に係る空気調和システムの動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明に係る空気調和システムおよびその制御方法の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

＜空気調和システム１００＞
図１は、実施の形態１に係る空気調和システム１００を示す回路図である。この図１に基づいて、空気調和システム１００について説明する。図１に示すように、空気調和システム１００は、熱源機１０と、中継機２０と、複数の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃと、を備えている。なお、本実施の形態１では、１台の熱源機１０に３台の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃが接続された場合について例示するが、熱源機１０の台数は、２台以上でもよい。また、室内機の台数は、３台以上でもよい。さらに、複数の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、全て同じ容量のものであってもよいし、異なる容量のものが混在していてもよい。

図１に示すように、空気調和システム１００は、熱源機１０と、中継機２０と、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃとが接続されて構成されている。熱源機１０は、中継機２０を介して３台の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃに温熱または冷熱を供給する機能を有している。３台の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、それぞれ互いに並列に接続されており、それぞれ同じ構成となっている。室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、熱源機１０から供給される温熱または冷熱によって、空調対象空間としての室内を冷房または暖房する機能を有している。中継機２０は、熱源機１０と室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃとの間に介在し、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃからの要求に応じて熱源機１０から供給される冷媒の流れを切り替える機能を有している。

（熱源機１０）
熱源機１０は、容量可変の圧縮機１１、熱源機１０での冷媒流通方向を切り替える流路切替弁１２、蒸発器または凝縮器として機能する熱源側熱交換器１３、熱源側絞り装置１４、および、アキュムレータ１５を備えている。また、熱源機１０は、熱源側熱交換器１３に外気を送風する熱源側送風機１６と、熱源機１０の動作を制御する熱源側制御装置１７と、を備えている。

圧縮機１１は、例えばインバータによって駆動される圧縮機モータを有し、冷媒を吸入して圧縮する。流路切替弁１２は、圧縮機１１に接続されており、熱源側制御装置１７により制御されて冷媒の流路を切り替える。

熱源側送風機１６は、熱源側熱交換器１３に送風する空気の送風量を可変し、熱交換容量を制御するものである。

熱源側制御装置１７は、圧縮機１１、流路切替弁１２、および、熱源側絞り装置１４の動作を制御する。熱源側制御装置１７は、中継機２０の中継用制御装置２４との間、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの各室内側制御装置３５との間、におけるそれぞれでデータ通信を行うことができる。

なお、流路切替弁１２は、四方弁である場合について例示しているが、二方弁または三方弁等を組み合わせることによって構成されてもよい。また、熱源機１０は、暖房運転時に熱源側熱交換器１３に霜が付着した場合、除霜運転を行う。

（中継機２０）
中継機２０は、媒体間熱交換器２１と、中継用絞り装置２２と、ポンプ２３と、中継用制御装置２４と、を備えている。中継機２０は、熱源機１０と室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃとの間に介在され、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃからの要求に応じて熱源機１０から供給される冷媒の流れを切り替え、熱源機１０から供給される温熱または冷熱を複数の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃに分配する機能を有している。

ここで、空気調和システム１００には、冷媒が循環する冷媒回路４０が形成されている。この冷媒回路４０には、圧縮機１１、流路切替弁１２、熱源側熱交換器１３、熱源側絞り装置１４、中継用絞り装置２２、媒体間熱交換器２１、および、アキュムレータ１５が配置され、それぞれ冷媒配管４１を介して接続されている。つまり、熱源機１０と中継機２０とが、冷媒配管４１によって接続されている。

媒体間熱交換器２１は、例えばプレート式熱交換器によって構成され、冷媒回路４０と後述する熱媒体回路５０との間に接続されている。媒体間熱交換器２１は、冷媒回路４０を循環する冷媒と、熱媒体回路５０を循環する熱媒体と、の間で熱交換させる。中継用絞り装置２２は、例えば電子膨張弁によって構成され、冷媒を減圧し膨張させる。中継用絞り装置２２は、冷媒回路４０における熱源側熱交換器１３と媒体間熱交換器２１との間に設けられている。

ポンプ２３は、例えば、インバータによって駆動される不図示のモータを有している。ポンプ２３は、モータを動力源として駆動し、熱媒体回路５０内の熱媒体を循環させる。すなわち、ポンプ２３は、中継用制御装置２４によって制御され、熱媒体回路５０内で熱媒体を循環させるための圧力を加える。

中継用制御装置２４は、中継用絞り装置２２およびポンプ２３の動作を制御する。加えて、中継用制御装置２４は、熱源側制御装置１７を介して、圧縮機１１および熱源側絞り装置１４の動作を制御可能となっている。本実施の形態１において、中継用制御装置２４は、後述するフロースイッチ３１からの流量情報に基づき、熱源側制御装置１７および各室内側制御装置３５と連携して、圧縮機１１およびポンプ２３の動作を制御し、エネルギー効率の改善を図るようになっている。すなわち、中継用制御装置２４は、空気調和システム１００を統括的に制御するものである。

（室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃ）
室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、例えば、ファンコイルユニットであり、それぞれに流量検出装置としてのフロースイッチ３１が設けられている。室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、それぞれ、凝縮器または蒸発器として機能する室内側熱交換器３２と、熱媒体の流量を調整する流量調整弁３３と、を備えている。また、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、それぞれ、室内側熱交換器３２に室内の空気を送風する室内側送風機３４と、室内側制御装置３５と、を有している。室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは、熱源機１０から供給される冷熱または温熱によって、室内を冷房または暖房する機能を有している。

ここで、空気調和システム１００には、熱媒体が循環する熱媒体回路５０が形成されている。この熱媒体回路５０には、媒体間熱交換器２１と、ポンプ２３と、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃのそれぞれの室内側熱交換器３２と、同じくそれぞれの流量調整弁３３と、が配置され、それぞれ熱媒体配管５１を介して接続されている。つまり、中継機２０と室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃとが、熱媒体配管５１によって接続されている。

フロースイッチ３１は、室内側熱交換器３２の上流側に設けられ、当該室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃに流入する熱媒体の流量に関する流量情報を検出する。この流量情報には、実際に熱媒体配管５１を流れる熱媒体の流量の値の他、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの中から熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機（例えば、室内機３０ａ）の存在を示す異常流量情報も含まれる。

室内側熱交換器３２は、例えば、フィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成され、熱媒体回路５０を流れる熱媒体と室内の空気との間で熱交換させる。流量調整弁３３は、例えば、電動式ボールバルブによって構成され、室内側熱交換器３２に流入させる熱媒体の流量を調整する。流量調整弁３３は、室内側制御装置３５により、冷房時において、室内側熱交換器３２の出口側のスーパーヒート量に応じて制御されている。また、流量調整弁３３は、室内側制御装置３５により、暖房時において、室内側熱交換器３２の出口側のサブクール量に応じて制御されている。

室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにそれぞれ設けられた室内側制御装置３５は、例えば室内の温度と目標温度との差に応じて、流量調整弁３３の開度を制御する。室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおいて、各室内側制御装置３５は、例えば、流量調整弁３３の開度値を開度情報として中継用制御装置２４に出力する。そして、中継用制御装置２４は、当該開度情報に基づいて熱媒体の流量を調整すべく、ポンプ２３の動作を制御する。

以上のように構成された空気調和システム１００では、熱源機１０の熱源側制御装置１７と、中継機２０の中継用制御装置２４と、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの各室内側制御装置３５と、が制御通信回線６０を介して通信可能となっている。なお、制御通信回線６０は、無線による通信回線を用いてもよい。

室内側制御装置３５は、フロースイッチ３１が、例えば室内機３０ａにおいて、熱媒体の流量が閾値よりも低い値へ減少した旨を示す異常流量情報を検知した場合、制御通信回線６０を介して、熱源側制御装置１７および中継用制御装置２４に当該異常流量情報を送信する。また、室内側制御装置３５は、異常流量情報を検知した制御対象の室内機３０ａの室内側送風機３４を停止させることで、不冷または不暖等の不具合の発生を防止すると共に、制御対象の室内機３０ａの流量調整弁３３を閉止し、熱媒体の流入を抑止する。

なお、本実施の形態１では、熱源側制御装置１７と、中継用制御装置２４と、各室内側制御装置３５とを、熱源機１０と、中継機２０と、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃとの全てに搭載する場合について例示しているが、これらのいずれかに搭載してもよい。その場合、熱源機１０と、中継機２０と、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃと、のいずれかに搭載した制御装置によって、前述のような制御が行われる。

（冷媒および熱媒体）
空気調和システム１００は、冷媒配管４１の内部に冷媒が充填されている。冷媒は、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）、炭化水素またはヘリウム等の自然冷媒、ＨＦＣ４１０Ａ、ＨＦＣ４０７ＣまたはＨＦＣ４０４Ａ等の塩素を含有しないフロン代替冷媒、既存の製品に使用されるＲ２２またはＲ１３４ａ等のフロン系冷媒等が使用される。なお、ＨＦＣ４０７Ｃは、ＨＦＣのＲ３２、Ｒ１２５またはＲ１３４ａが、それぞれ２３ｗｔ％、２５ｗｔ％または５２ｗｔ％の比率で混合されている非共沸混合冷媒である。また、空気調和システム１００は、熱媒体配管５１の内部に熱媒体が充填されている。熱媒体は、例えば水またはブライン等が使用される。

次に、中継用制御装置２４について、図２を参照しながら説明する。図２は、実施の形態１に係る空気調和システム１００の中継用制御装置２４の説明に供するブロック図である。図２に示すように、中継用制御装置２４は、流量演算部２４１と、温度差演算部２４２と、能力演算部２４３と、判定流量値記憶部２４４と、を備えて構成されている。

流量演算部２４１は、熱媒体配管５１においてポンプ２３の入口側に設けられたポンプ入口圧力センサ２５と、ポンプ２３の出口側に設けられたポンプ出口圧力センサ２６の検出結果から得られる圧力差に基づいて、熱媒体回路５０内を循環する熱媒体の流量を演算する。

温度差演算部２４２は、熱媒体配管５１において媒体間熱交換器２１の入口側に設けられた水入口温度センサ２７と、媒体間熱交換器２１の出口側に設けられた水出口温度センサ２８と、から得られる検出結果に基づいて、熱媒体回路５０内を循環する熱媒体の熱交換前後の温度差を演算する。

能力演算部２４３は、温度差演算部２４２によって算出された熱媒体の熱交換前後の温度差、および、流量演算部２４１によって算出された熱媒体の流量に基づいて、当該算出した温度差および流量の熱媒体による冷房または暖房の運転能力を演算する。また、能力演算部２４３は、制御対象となる室内機３０ａ～３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力を演算する。すなわち、能力演算部２４３は、圧縮機１１の回転数を上げるか、または下げるかを決める際の基準となる流量の閾値を、制御対象となる室内機３０ａ～３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力として保持している。そして、能力演算部２４３は、算出した温度差の熱媒体による冷房または暖房の運転能力が、制御対象となる室内機３０ａ～３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力を超えた場合、熱源側制御装置１７によって圧縮機１１の周波数を低下させる。一方、能力演算部２４３は、算出した温度差の熱媒体による冷房または暖房の運転能力が、制御対象の室内機３０ａ～３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力に達していない場合、熱源側制御装置１７によって圧縮機１１の周波数を上昇させる。

判定流量値記憶部２４４には、ポンプ２３の回転数を上げるか、または下げるかを決める際の基準となる流量の閾値（以下、これをポンプ制御閾値と称す）が記憶されている。本実施の形態１の場合、ポンプ制御閾値は、室内機３０ａ～３０ｃの３台のうち２台が断水状態となった場合としての第一判定流量値と、室内機３０ａ～３０ｃの３台のうち１台が断水状態となった場合としての第二判定流量値と、の二段階に分けて設定されている。

また、判定流量値記憶部２４４には、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの流量調整弁３３の閉止を決める際の基準となる流量の閾値（以下、これを調整弁閾値と称す）が記憶されている。さらに、判定流量値記憶部２４４には、室内側送風機３４の回転数を上げるか、または下げるかを決める際の基準となる流量の閾値（以下、これを送風機閾値と称す）が記憶されている。

そして、中継用制御装置２４は、室内側制御装置３５から受信したフロースイッチ３１による流量情報が、前述の第一～第二判定流量値からなるポンプ制御閾値を下回ることを示す異常流量情報であった場合には、ポンプ２３の出力を下げる。また、室内機３０ａ～３０ｃの３台のうち３台とも全てが断水状態となった場合には、ポンプ２３を停止させる。

以上、説明したように、空気調和システム１００では、フロースイッチ３１によって検出された流量情報が異常流量情報であった場合、中継用制御装置２４が熱源側制御装置１７から受信した異常流量情報に基づき室内側制御装置３５を制御する。そして、室内側制御装置３５は、制御対象の室内機３０ａのうちの少なくとも一つの動作を制御する。これにより、熱媒体の流れが途絶えた制御対象の室内機３０ａを特定し、この室内機３０ａに対する熱媒体の流通を閉止できる。つまり、空気調和システム１００では、新たな制御システムを構築することなく不具合の発見を可能とする。また、異常を生じた室内機３０ａを停止させることで、その室内機３０ａを動作させ続けた際に不冷および不暖等の不具合が生じる問題も解消できる。

また、熱源側制御装置１７は、同様に中継用制御装置２４を介して室内側制御装置３５からフロースイッチ３１によって検出された異常流量情報を受信すると、圧縮機１１の動作を制御する。さらに、中継用制御装置２４は、室内側制御装置３５からフロースイッチ３１によって検出された異常流量情報を受信すると、ポンプ２３の動作を制御する。これにより、制御対象の室内機３０ａ以外の室内機３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体を過不足なく流通させることができるので、これら室内機３０ｂおよび３０ｃにおける不冷および不暖等の不具合を防止できる。また、室内機３０ａ以外に異常を生じた室内機３０ｂまたは３０ｃが増加した際には、圧縮機１１またはポンプ２３の流量を制御することでエネルギー効率の改善を図ることができる。このように、空気調和システム１００では、空気調和システム１００全体の運転状態に応じた制御により、エネルギー効率の改善を図ることができる。

次に、空気調和システム１００の動作について説明する。空気調和システム１００は、運転モードとして、全冷房運転、および、全暖房運転を有している。全冷房運転は、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの全てが冷房運転を行うモードである。全暖房運転は、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの全てが暖房運転を行うモードである。

（全冷房運転）
先ず、全冷房運転について説明する。空気調和システム１００において、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの全てが冷房運転を行っている。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁１２を通り、熱源側熱交換器１３において送風量可変の熱源側送風機１６によって送風される空気と熱交換されて凝縮液化される。この冷媒は、その後、熱源側絞り装置１４および中継用絞り装置２２を順に通過し、媒体間熱交換器２１に流入する。そして、媒体間熱交換器２１に流入した冷媒は、媒体間熱交換器２１の出口側のスーパーヒート量によって制御された熱源側制御装置１７によって、低圧まで減圧される。減圧された冷媒は、媒体間熱交換器２１において熱媒体回路５０内を循環する熱媒体と熱交換して蒸発ガス化する。これにより、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの設置された室内が冷房される。そして、このガス状態となった冷媒は、アキュムレータ１５を経て圧縮機１１に吸入される。

一方、媒体間熱交換器２１において低圧まで減圧された冷媒との間で熱交換を行って冷却され、サブクールを充分につけられた熱媒体は、熱媒体配管５１を通って、冷房しようとしている室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃへ流入する。ここで、熱源側制御装置１７は、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの蒸発温度および熱源側熱交換器１３の凝縮温度が予め定められた目標温度になるように容量可変の圧縮機１１の容量および熱源側送風機１６の送風量を調節している。このため、各室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおいて目標とする冷房能力を得ることができる。

（全暖房運転）
次に、全暖房運転について説明する。空気調和システム１００において、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの全てが暖房運転を行っている。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替弁１２を通り、媒体間熱交換器２１に流入する。媒体間熱交換器２１に流入した冷媒は、各室内側熱交換器３２において室内空気と熱交換した熱媒体と熱交換して凝縮液化する。そして、この状態となった冷媒は、中継用絞り装置２２および熱源側絞り装置１４を順に通過し、低圧の気液二相まで減圧される。

そして、低圧まで減圧された冷媒は、熱源側熱交換器１３に流入し、送風量可変の熱源側送風機１６によって送風される空気と熱交換されて蒸発する。蒸発してガス状態となった冷媒は、流路切替弁１２、アキュムレータ１５を経て圧縮機１１に吸入される。

一方、媒体間熱交換器２１において高温高圧のガス冷媒との間で熱交換を行った熱媒体は、熱媒体配管５１を通って、暖房しようとしている室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃへ流入する。ここで、熱源側制御装置１７は、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの蒸発温度および熱源側熱交換器１３の凝縮温度が予め定められた目標温度になるように容量可変の圧縮機１１の容量および熱源側送風機１６の送風量を調節している。このため、各室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおいて目標とする暖房能力を得ることができる。

次に、フロースイッチ３１によって、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの中から熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機３０ａの存在を示す異常流量情報が検出された場合における熱源側制御装置１７、中継用制御装置２４、および、各室内側制御装置３５の動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る空気調和システム１００の動作を示すフローチャートである。

図３に示すように、各室内側制御装置３５は、フロースイッチ３１によって検出された、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体の流量情報を確認する（ステップＳ１）。そして、この検出された流量情報に、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの中から熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機３０ａの存在を示す異常流量情報（この例では、熱媒体の断水情報）が含まれるか否かを判断する（ステップＳ２）。

このとき、流量情報に異常流量情報が含まれていない場合（ステップＳ２：Ｎ）、ステップＳ１に戻り、再びフロースイッチ３１によって、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体の流量情報を検出する。

また、流量情報に異常流量情報が含まれていた場合（ステップＳ２：Ｙ）、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの中に熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機（例えば、室内機３０ａ）が存在すると判断する。そして、異常流量情報を検出した制御対象となる室内機３０ａの室内側送風機３４を停止させ（ステップＳ３）、異常流量情報を検出した制御対象となる室内機３０ａの流量調整弁３３を閉止させる（ステップＳ４）。これにより、熱媒体の流れが途絶えた制御対象の室内機３０ａを特定し、この室内機３０ａに対する熱媒体の流通を閉止できる。

次に、制御対象の室内機３０ａ以外の室内機３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体の必要流量を算出し（ステップＳ５）、必要流量が熱媒体の予め設定された流量の閾値としての第二判定流量値を超えたか否かを判断する（ステップＳ６）。このとき、必要流量が第二判定流量値を超えた場合（ステップＳ６：Ｎ）、ポンプ回転数の調整は行わず、ステップＳ９に進み、圧縮機周波数の調整を行う。また、必要流量が第二判定流量値を超えていない場合（ステップＳ６：Ｙ）、この必要流量が、熱媒体の予め設定された流量の閾値としての第一判定流量値を超えたか否かを判断する（ステップＳ７）。

このとき、必要流量が第一判定流量値を超えていない場合（ステップＳ７：Ｙ）、必要流量が第一判定流量値となるまで、ポンプ２３の回転数を低下させる（ステップＳ８）。

一方、必要流量が第一判定流量値を超えた場合（ステップＳ７：Ｎ）、ステップＳ１４に移行して、必要流量が第二判定流量値となるまで、ポンプ２３の回転数を低下させる。

次に、熱媒体配管５１における媒体間熱交換器２１の入口側に設けられた水入口温度センサ２７と、媒体間熱交換器２１の出口側に設けられた水出口温度センサ２８との検出結果から、熱媒体回路５０内を循環する熱媒体の出入口の温度差を求める（ステップＳ９）。また、熱媒体配管５１におけるポンプ２３の入口側に設けられたポンプ入口圧力センサ２５と、ポンプ２３の出口側に設けられたポンプ出口圧力センサ２６との検出結果から、熱媒体回路５０内を循環する熱媒体の流量を求める（ステップＳ１０）。

そして、算出された熱媒体の出入口の温度差および流量に基づき、能力演算部２４３によって、当該算出した温度差および流量の熱媒体による冷房または暖房の運転能力を演算する。また、能力演算部２４３によって、室内機３０ｂおよび３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力を演算する。そして、算出した温度差および流量の熱媒体による冷房または暖房の運転能力が、室内機３０ｂおよび３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力を超えるか否かを判断する（ステップＳ１１）。

このとき、算出した運転能力が、室内機３０ｂおよび３０ｃの冷房または暖房に必要な運転能力を超えた場合（ステップＳ１１：Ｙ）、熱源側制御装置１７によって圧縮機１１の周波数を低下させる（ステップＳ１２）。また、算出した温度差の熱媒体による冷房または暖房の運転能力が、室内機３０ｂおよび３０ｃにおける冷房または暖房に必要な運転能力に達していない場合（ステップＳ１１：Ｎ）、熱源側制御装置１７によって圧縮機１１の周波数を上昇させる（ステップＳ１３）。この後、ステップＳ１に戻り、再びフロースイッチ３１によって、室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体の流量情報を検出する。これにより、制御対象の室内機３０ａ以外の室内機３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体を過不足なく流通させることができるので、これら室内機３０ｂおよび３０ｃにおける不冷および不暖等の不具合を防止できる。また、室内機３０ａ以外に異常を生じた室内機３０ｂまたは３０ｃが増加した際には、圧縮機１１またはポンプ２３の流量を制御することでエネルギー効率の改善を図ることができる。以上、説明したように、空気調和システム１００では、空気調和システム１００全体の運転状態に応じた制御により、新たな制御システムを構築することなく不具合の発生を防止できると共に、エネルギー効率の改善を図ることができる。

＜実施の形態１の効果＞
本実施の形態１の空気調和システム１００およびその制御方法によれば、フロースイッチ３１によって検出された流量情報が、複数の室内機３０ａ、３０ｂおよび３０ｃにおいて、熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機（例えば、室内機３０ａ）の存在を示す異常流量情報であった場合、中継用制御装置２４が熱源側制御装置１７から受信した異常流量情報に基づき室内側制御装置３５を制御する。そして、室内側制御装置３５は、制御対象の室内機３０ａのうちの少なくとも一つの動作を制御する。これにより、熱媒体の流れが途絶えた制御対象の室内機３０ａを特定し、この室内機３０ａに対する熱媒体の流通を閉止できる。つまり、空気調和システム１００では、新たな制御システムを構築することなく不具合の発見を可能とする。また、異常を生じた室内機３０ａを停止させることで、その室内機３０ａを動作させ続けた際に不冷および不暖等の不具合が生じる問題も解消できる。また、熱源側制御装置１７は、同様に中継用制御装置２４を介して室内側制御装置３５からフロースイッチ３１によって検出された異常流量情報を受信すると、圧縮機１１の動作を制御する。さらに、中継用制御装置２４は、室内側制御装置３５からフロースイッチ３１によって検出された異常流量情報を受信すると、ポンプ２３の動作を制御する。これにより、制御対象の室内機３０ａ以外の室内機３０ｂおよび３０ｃにおける熱媒体を過不足なく流通させることができるので、これら室内機３０ｂおよび３０ｃにおける不冷および不暖等の不具合を防止できる。また、室内機３０ａ以外に異常を生じた室内機３０ｂまたは３０ｃが増加した際には、圧縮機１１またはポンプ２３の流量を制御することでエネルギー効率の改善を図ることができる。かくして、空気調和システム１００では、空気調和システム１００全体の運転状態に応じた制御により、新たな制御システムを構築することなく不具合の発生を防止できると共に、エネルギー効率の改善を図ることができる。

また、空気調和システム１００の制御方法では、ポンプ制御閾値を、室内機３０ａ～３０ｃの３台のうち２台が断水状態となった場合としての第一判定流量値、室内機３０ａ～３０ｃの３台のうち１台が断水状態となった場合としての第二判定流量値の二段階に分けて設定することで、納入された空気調和システム１００に応じた制御を行うことができる。もちろん、使用する室内機が４台となった場合には、ポンプ制御閾値は第三判定流量値、第二判定流量値、第一判定流量値の三段階となる。

１０ 熱源機、１１ 圧縮機、１２ 流路切替弁、１３ 熱源側熱交換器、１４ 熱源側絞り装置、１５ アキュムレータ、１６ 熱源側送風機、１７ 熱源側制御装置、２０ 中継機、２１ 媒体間熱交換器、２２ 中継用絞り装置、２３ ポンプ、２４ 中継用制御装置、２５ ポンプ入口圧力センサ、２６ ポンプ出口圧力センサ、２７ 水入口温度センサ、２８ 水出口温度センサ、３０ａ 室内機、３０ｂ 室内機、３１ フロースイッチ、３２ 室内側熱交換器、３３ 流量調整弁、３４ 室内側送風機、３５ 室内側制御装置、４０ 冷媒回路、４１ 冷媒配管、５０ 熱媒体回路、５１ 熱媒体配管、６０ 制御通信回線、１００ 空気調和システム、２４１ 流量演算部、２４２ 温度差演算部、２４３ 能力演算部、２４４ 判定流量値記憶部。

Claims (4)

1. 圧縮機、流路切替弁および熱源側熱交換器を有する熱源機と、室内側熱交換器を有する複数の室内機と、ポンプと媒体間熱交換器とを有する中継機と、前記圧縮機、前記流路切替弁、前記熱源側熱交換器および前記媒体間熱交換器を、冷媒配管を介して接続することで形成され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記ポンプ、前記媒体間熱交換器および前記複数の室内機における各々の前記室内側熱交換器を、熱媒体配管を介して接続することで形成され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、を備える空気調和システムであって、
   前記複数の室内機のそれぞれに設けられ、当該各室内機における前記熱媒体の流量に関する流量情報を検出する流量検出装置と、
   前記流量検出装置によって検出された流量情報が、前記複数の室内機の中から前記熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機の存在を示す異常流量情報であった場合、前記圧縮機、前記ポンプおよび前記制御対象の室内機のうちの少なくとも一つの動作を制御する制御装置と、を有し、
   前記複数の室内機はそれぞれ、
   室内側送風機と、
   前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、を備えており、
   前記制御装置は、
   前記制御対象の室内機において、前記室内側送風機を停止させた後、前記流量調整弁を閉止させ、
   前記制御対象の室内機における前記熱媒体の必要流量を算出し、前記必要流量が前記制御対象となる室内機の数に応じて予め設定された前記熱媒体の流量における複数の閾値のうち、前記制御対象ではない室内機が一台であるときの閾値より下回った場合、当該閾値となるまで前記ポンプの回転数を低下させる、空気調和システム。
2. 前記制御装置は、
   前記制御対象の室内機における前記熱媒体の出入口の温度差を算出し、当該算出した温度差の前記熱媒体による冷房または暖房の運転能力が、
   前記制御対象の室内機における冷房または暖房に必要な運転能力を超えた場合、前記圧縮機の周波数を低下させ、
   前記制御対象の室内機における冷房または暖房に必要な運転能力に達していない場合、前記圧縮機の周波数を上昇させる、請求項１に記載の空気調和システム。
3. 圧縮機、流路切替弁および熱源側熱交換器を有する熱源機と、室内側熱交換器を有する複数の室内機と、ポンプと媒体間熱交換器とを有する中継機と、前記圧縮機、前記流路切替弁、前記熱源側熱交換器および前記媒体間熱交換器を、冷媒配管を介して接続することで形成され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記ポンプ、前記媒体間熱交換器および前記複数の室内機における各々の前記室内側熱交換器を、熱媒体配管を介して接続することで形成され、熱媒体が循環する熱媒体回路と、を備える空気調和システムの制御方法であって、
   前記複数の室内機のそれぞれに設けられる流量検出装置によって、当該各室内機における前記熱媒体の流量に関する流量情報を検出する流量検出ステップと、
   少なくとも前記熱源機、前記中継機および前記複数の室内機のうちのいずれかに設けられる制御装置によって、前記流量検出装置の検出した流量情報が、前記複数の室内機の中から前記熱媒体の流れの途絶えた制御対象となる室内機の存在を示す異常流量情報であった場合、前記圧縮機、前記ポンプおよび前記制御対象の室内機のうちの少なくとも一つの動作を制御する制御ステップと、を含み、
   前記複数の室内機はそれぞれ、
   室内側送風機と、
   前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁と、を備えており、
   前記制御ステップでは、
   前記制御対象の室内機において、前記室内側送風機を停止させた後、前記流量調整弁を閉止させ、
   前記制御対象の室内機における前記熱媒体の必要流量を算出し、前記必要流量が前記制御対象となる室内機の数に応じて予め設定された前記熱媒体の流量における複数の閾値のうち、前記制御対象ではない室内機が一台であるときの閾値より下回った場合、当該閾値となるまで前記ポンプの回転数を低下させる、空気調和システムの制御方法。
4. 前記制御ステップでは、
   前記制御対象の室内機における前記熱媒体の出入口の温度差を算出し、当該算出した温度差の前記熱媒体による冷房または暖房の運転能力が、
   前記制御対象の室内機における冷房または暖房に必要な運転能力を超えた場合、前記圧縮機の周波数を低下させ、
   前記制御対象の室内機における冷房または暖房に必要な運転能力に達していない場合、前記圧縮機の周波数を上昇させる、請求項３に記載の空気調和システムの制御方法。

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