(57)【要約】【課題】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。【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。【選択図】図３
2020091079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象空間の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を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の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０３８４６３号公報
【発明の概要】
【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台の室外機に複数台の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】
【図１】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２】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３】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４】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５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【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、内部を冷媒が流通する。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の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の点線で示す状態に切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切替は、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の出口過熱度が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の破線で示すように、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】
ステップ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、複数の算出値の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。
【符号の説明】
【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。
【図１】
2020091079.tif 000003
【図２】
2020091079.tif 000004
【図３】
2020091079.tif 000005
【図４】
2020091079.tif 000006
【図５】
2020091079.tif 000007
【図６】
2020091079.tif 000008