JP2009047419A - 空気調和システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空調機故障時であっても空調対象室内の温度が異常高温となったり、局所的な高温状態となることを回避可能な空気調和システム及びその運転方法を提供する。
【解決手段】室内機送風機４ｂの稼動継続に問題がないと判定したときは、通信機械室１０内の温度センサＴ１乃至Ｔｎの検出値に基づいて演算される最高温度Ｔ（１）が、上限温度Ｔｕ（この値は収納機器類の許容温度に基づいて設定される）を超えているか否かが判定される（ステップＳ１４）。Ｔｕを超えているときは室内機送風機４ｂの運転を継続する（ステップＳ１５）。上限温度Ｔｕ以下のときは、さらに室内最高温度Ｔ（１）と最低温度Ｔ（ｎ）の差が所定の限界温度差ΔＴｕを超えているか否かが判定される（ステップＳ１６）。ΔＴｕを超えているときは、室内機送風機４ｂの運転を継続する（ステップＳ１５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和システム及びその運転方法に関し、特に情報通信機器類を格納する機械室に設置する空調機故障時の運転に好適な空気調和システム及びその運転方法に関する。

従来、空気調和機（以下、空調機ともいう）においては、マイコンを室内機制御部に持ち、制御部において空調機の故障箇所を判定して運転継続判断や故障部位の表示を行うものが公知である。この場合、例えば圧縮機の高圧異常、四方弁の動作不良等の冷媒循環系統の異常の場合には機器運転を停止し、これに伴い室内機送風機も停止することが一般的である（例えば特許文献１）。

しかし、例えば情報通信機器等を格納する機械室に設置する空調機の場合には、室内機送風機稼動停止が長時間継続すると、機器類の発熱により室内が高温状態になったり、局所的に高温の箇所が発生する状態となる。一般に、情報通信機器類の許容温度は常温程度であり、周囲空気が高温になった場合、機器自身が保護制御により自動停止し通信サービスの継続が不能となったり、さらには機器の構成部品が破壊されて故障に至るおそれもある。
特開平９−２４３１３８号公報

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、空調機故障時であっても空調対象室内の温度が異常高温となったり、局所的な高温状態となることを回避可能な空気調和システム及びその運転方法を提供するものである。

（１）本発明に係る空気調和システムの運転方法は、冷媒循環系統と、室内機送風機と、を含む空調機と、複数の冷房対象箇所の検知温度を取得する手段と、を備えた空気調和システムにおいて、空調機に故障が発生したときに、室内機送風機が稼動可能であるときは、これを継続して稼動させることを特徴とする。

（２）この場合、前記故障が前記冷媒循環系統の故障であることを特徴とする。
（３）さらに、検知温度に基づく演算値が第一の閾値を超えていることを、さらに室内機送風機継続稼動の条件とすることを特徴とする。
（４）前記演算値が、複数の検知温度の偏差であることを特徴とする。
ここに、「偏差」としては、たとえば最高温度と最低温度の偏差である最大偏差、四分位偏差、平均偏差、標準偏差等、いずれをも用いることができる。
「第一の閾値」は、空調対象室内の許容温度に基づいて定めることができる。
（５）前記偏差が、複数の検知温度のうちの最高温度と最低温度の偏差であることを特徴とする。
この場合の偏差は、複数の冷房対象箇所温度をそれぞれＴ１、Ｔ２、・・・Ｔｎとし、これらを高温の順に並び替えた順序統計量をＴ(１)≧、Ｔ(２) ≧・・・≧Ｔ(ｎ)とするときに、Ｔ(１)−Ｔ(ｎ)で表される値を言う。

（６）前記演算値が、複数の検知温度のうちの最高温度であることを特徴とする。
（７）複数の検知温度の偏差が前記第一の閾値を超えており、かつ、複数の検知温度のうちの最高温度が第二の閾値を超えていることを、さらに室内機送風機継続稼動の条件とする。
（８）冷媒循環系統と、室内機送風機と、を含む空調機と、二重床空間を含む複数の冷房対象箇所の検知温度を取得する手段と、を備えた空気調和システムにおいて、空調機に故障が発生したときに、室内機送風機が稼動可能であり、二重床空間以外の複数の検知温度のうちの最高温度と二重床内温度との偏差が、第三の閾値を越えていることを、さらに室内機送風機継続稼動の条件とすることを特徴とする。

各発明によれば、室内機送風機の稼動に支障がないときは、他の部位に故障が発生したとしても室内空気を強制循環させるため、室内の異常高温や局所的高温状態の発生を防止することができる。これにより、情報通信機器等を格納する機械室等に適用した場合、通信機器の自動停止によるサービス継続不能や、機器構成部品の破壊による故障等のトラブルを回避できる。
また、検知温度として二重床内温度を用いる発明にあっては、二重床内蓄冷熱を有効に室内に放熱することができる。

以下、本発明に係る無除湿運転制御方法の実施形態について、図１乃至５を参照してさらに詳細に説明する。重複を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態に係る空気調和システム１を示す図である。空気調和システム１の空調制御は、二重床構造の通信機械室１０の壁面近傍に設置される空調機２によってなされる。空調機２は、室内機４、室外機３、圧縮機５（後述）とこれらを結ぶ冷媒配管７を主要構成とし、後述する冷凍サイクル運転により冷気を生成して通信機械室１０に供給する。通信機械室１０の床は床パネル１０ａにより区画され、二重床空間１１が形成されている。また、天井部は天井板１０ｂにより区画され、天井空間１２が形成されている。室内機４と二重床空間５とは、往き側ダクト１９を介して接続されている。また、天井空間１２と空調機２とは、戻り側ダクト１８を介して接続されている。通信機械室１０内部には情報通信装置（図示せず）を収納した機器収納ラック１６ａ乃至１６ｃが設置されている。このうち、ラック１６ａは前面吸気タイプであり、また、ラック１６ｂは前面下部吸気タイプ、ラック１６ｃは下面吸気タイプである。ラック１６ａについてみると、機器前面から導入される冷気は、内部に搭載されている機器類を冷却した後に上部のファン（図示せず）からラック外に排出される。他のタイプのラックについても同様である。通信機械室１０の天井近傍には温度センサＴ１乃至Ｔｎが取り付けられており、ラック１６ａ乃至１６ｃから排出される暖気を検出するように構成されている。各温度センサの検出値は通信線Ｃ１を介して制御部８に伝送される。

図２は空調機２の詳細構成を示す図である。空調機２は、室外機３、室内機４、圧縮機５、膨張弁６、これらを結ぶ冷媒循環配管７、及び空気調和システムの運転制御を司る制御部８を主要構成としている。室内機４は、蒸発器４ａ、室内機送風機４ｂを備えており、吸い込んだ室内空気を蒸発器４ａで冷却し、室内機送風機４ｂにより通信機械室１０に送出する。冷媒循環配管７内部にはフロン冷媒が充填されており、配管内を気相又は液相状態で循環するように構成されている。屋外に設置される室外機３は、圧縮機５、凝縮器３ａ、室外機送風機３ｂを内蔵しており、圧縮機５で高温高圧にされたガス冷媒を凝縮器３ａで外気と熱交換して冷却凝縮し、冷媒循環配管７を介して室内機４に搬送する。圧縮機５の出口近傍には冷媒圧力及び温度を検出する圧力・温度センサ５ａが取り付けられている。各構成要素の運転状態は通信線Ｃ２乃至Ｃ４を介して制御部８に伝送される。制御部８は、いずれも不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶部等を備え、各センサの検出値、室外機送風機３ｂ風量、室内機送風機４ｂ風量等に基づいて、ＲＯＭに格納されている所定のプログラムに従って空調機２の運転制御を行い、さらに故障発生時には、故障判定プログラムに従って後述する制御を行う。空調機２は、この他にも四方弁、アキュムレーター、四方弁等の冷凍サイクルを構成する各種要素が含まれるが、図示を省略してある。

以上の構成により、蒸発器４ａで作られる冷気は室内機送風機４ｂにより往き側ダクト１９を介して二重床空間１１に送出され、床パネル１０ａに複数設けられた吹出し口１４から室内に供給される。室内を冷房した後に上昇する空気は、天井板１０ｂに複数設けられた吸込口１５から天井空間１２に導かれ、さらに戻り側ダクト１８を介して室内機４に戻される。戻り側空気には外気導入ダクト２０を介して導入される外気が混和される。

次に図３をも参照して、空調機２の故障時における制御フローについて説明する。本実施形態では圧縮機５が高圧異常により停止する故障を例に説明する。運転開始後、制御部８は、圧力・温度センサ５ａの検出値に基づいて圧縮機５の高圧異常故障を検出すると（ステップＳ１１）、直ちに圧縮機５の稼動を停止させる（ステップＳ１２）。次いで、当該故障により室内機送風機４ｂの運転を継続することが可能か否かを判定する（ステップＳ１３）。運転継続不可のときは、室内機送風機４ｂを含め運転を完全に停止する（ステップＳ１７）。

本実施形態のように、冷媒循環系統の故障であり室内機送風機４ｂの稼動継続に問題がないと判定したときは、次いで、通信機械室１０内の温度センサＴ１乃至Ｔｎの検出値に基づいて演算される最高温度Ｔ（１）が、上限温度Ｔｕ（この値は収納機器類の許容温度に基づいて設定される）を超えているか否かが判定される（ステップＳ１４）。Ｔｕを超えているときは室内機送風機４ｂの運転を継続し（ステップＳ１５）、室内空気を強制循環させることにより、室温上昇、局所的な異常高温発生の回避を図る。この場合の室内機送風機４ｂの風量は故障直前の風量を維持する。

上限温度Ｔｕ以下のときは、さらに室内最高温度Ｔ（１）と最低温度Ｔ（ｎ）の差が所定の限界温度差ΔＴｕを超えているか否かが判定される（ステップＳ１６）。ΔＴｕを超えているときは、室内機送風機４ｂの運転を継続する（ステップＳ１５）。運転継続不可のときは、室内機送風機４ｂの運転を停止する（ステップＳ１７）。

なお、本実施形態では圧縮機高圧異常故障を例にしたが、これに限らず他の部位の故障の場合も同様のフローにより判定される。
また本実施形態では、Ｔ（１）＞Ｔｕ、かつ、Ｔ（１）−Ｔ（ｎ）＞ΔＴｕを室内機送風機運転の条件としたが、これに限らずどちらか一方に適合することを条件としてもよい。
また、最大偏差で判定するのではなく標準偏差を以って判定することもできる。さらに、平均温度により判定してもよい。

（第二の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、主として（８）の発明に関する。図４は、本実施形態に係る空気調和システム３０を示す図である。空気調和システム３０が第一の実施形態に係る空気調和システム１と相違する点は、二重床空間１１内に温度センサＴ０を備えており、その検知温度（二重床内温度）Ｔ０は通信線Ｃ２を介して制御部８に伝送される。その他の構成は空気調和システム１と同一であるので、説明を省略する。

次に図５をも参照して、空調機２の故障時における制御フローについて説明する。本実施形態についても圧縮機５が高圧異常により停止する故障を例に説明する。運転開始後、制御部８は、圧力・温度センサ５ａの検出値に基づいて圧縮機５の高圧異常故障を検出すると（ステップＳ２１）、直ちに圧縮機５の稼動を停止させる（ステップＳ２２）。次いで、当該故障により室内機送風機４ｂの運転を継続することが可能か否かを判定する（ステップＳ２３）。運転継続不可のときは、室内機送風機４ｂを含め運転を完全に停止する（ステップＳ２６）。冷媒循環系統の故障であり室内機送風機４ｂの稼動継続に問題がないと判定したときは、次いで、通信機械室１０内の温度センサＴ１乃至Ｔｎの検知温度に基づいて演算される最高温度Ｔ（１）と、二重床内温度Ｔ０の偏差が、所定の閾値（α）を超えているか否かが判定される（ステップＳ２４）。閾値（α）を超えているときは室内機送風機４ｂの運転を継続し（ステップＳ２５）、室内空気を強制循環させることにより、室温上昇、局所的な異常高温発生の回避を図る。この場合の室内機送風機４ｂの風量は故障直前の風量を維持する。閾値（α）以下のときは室内機送風機４ｂの運転を停止する（ステップＳ２６）。

本発明は、熱源種類、冷媒種類、空調方式、建築構造等を問わず空気調和システムに広く適用可能である。

第一の実施形態に係る空気調和システム１を示す図である。 空調機２の詳細を示す図である。 空気調和システム１における空調機２故障時における運転制御フローを示す図である。 第二の実施形態に係る空気調和システム３０を示す図である。 空気調和システム３０における空調機２故障時における運転制御フローを示す図である。

符号の説明

１・３０・・・・空気調和システム
２・・・・空調機
３・・・・室外機
４・・・・室内機
４ｂ・・・室内機送風機
５・・・・圧縮機
８・・・・制御部
１６ａ〜１６ｃ・・・機器収納ラック
Ｔ０〜Ｔｎ・・・温度センサ

Claims (4)

1. 冷媒循環系統と、室内機送風機と、を含む空調機と、複数の冷房対象箇所の検知温度を取得する手段と、を備えた空気調和システムにおいて、
   空調機に故障が発生したときに、室内機送風機が稼動可能であり、
   複数の検知温度の偏差が第一の閾値を超えており、かつ、複数の検知温度のうちの最高温度が第二の閾値を超えているときは、
   室内機送風機を継続して稼動させることを特徴とする空気調和システムの運転方法。
2. 前記故障が、前記冷媒循環系統の故障であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和システムの運転方法。
3. 前記偏差が、複数の検知温度のうちの最高温度と最低温度との偏差であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和システムの運転方法。
4. 冷媒循環系統と、室内機送風機と、を含む空調機と、二重床空間を含む複数の冷房対象箇所の検知温度を取得する手段と、を備えた空気調和システムにおいて、
   空調機に故障が発生したときに、室内機送風機が稼動可能であり、
   二重床空間以外の複数の検知温度のうちの最高温度と二重床内温度との偏差が、第三の閾値を超えているときは、室内機送風機を継続して稼動させることを特徴とする空気調和システムの運転方法。
   
   
   
   

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