JP4183610B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮機がエンジンにより駆動されると共に、このエンジンへの燃料供給を遮断する燃料遮断弁を備えた空気調和装置に関する。
空気調和装置には、圧縮機がガスエンジンにより駆動されるガスヒートポンプ式空気調和装置が知られており(例えば、特許文献1参照)、ガスエンジン燃料供給装置から上記ガスエンジンへ、燃料ガスと空気とが混合された混合気が供給される。
このようなエンジン燃料供給装置は燃料遮断弁を備え、マイクロコンピュータにより構成されたコントローラが燃料遮断弁を制御することにより、不必要に燃料ガスが供給されないようになっていた。
特開平10−339251号公報
上記従来のガスヒートポンプ式空気調和装置においては、燃料遮断弁を制御するコントローラの制御プログラムの実行状態を確認する監視処理を行い、不良がある場合には警報を発するものがある。
しかしながら上記構成のガスヒートポンプ式空気調和装置においては、警報が発せられない場合には正常に動作していると判断されることとなるため、監視処理を行う監視プログラムは確実に動作していることが要求される。
そこで、本発明の目的は、監視プログラムの実行されているかを確実に判別してフェイルセーフの原則に基づいて処理を行うことができる空気調和装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、室外機に装備される圧縮機がエンジンにより駆動され、このエンジンへ複数の直列に接続された燃料遮断弁を介して燃料を供給するように構成され、複数の前記燃料遮断弁をそれぞれ制御するとともに、相互に通信を行う複数の遮断弁制御部を備え、前記遮断弁制御部を各々の制御プログラムにより制御する空気調和装置において、前記遮断弁制御部は、自己を制御する前記制御プログラムの動作を監視する監視プログラムが正常に実行されているか否かを表す実行確認情報を他の遮断弁制御部に送信する実行情報送信部と、他の遮断弁制御部からの実行確認情報を受信する実行情報受信部と、受信した実行確認情報に基づいて前記他の遮断弁制御部の監視プログラムが正常に実行されているか否かを判別する動作状態判別部と、を備え、前記動作状態判別部の判別結果に基づいて、いずれかの前記他の遮断弁制御部の監視プログラムが正常に実行されなかった場合に、当該他の遮断弁制御部の制御プログラムが正常に動作していないとみなして自己に対応する前記燃料遮断弁を遮断する、ことを特徴としている。
上記構成によれば、遮断弁制御部の実行情報送信部は、自己を制御する制御プログラムの動作を監視する監視プログラムが正常に実行されているか否かを表す実行確認情報を他の遮断弁制御部に送信する。また、実行情報受信部は、他の遮断弁制御部からの実行確認情報を受信する。
動作状態判別部は、受信した実行確認情報に基づいて他の遮断弁制御部の監視プログラムが正常に実行されているか否かを判別する。
これらの結果、遮断弁制御部は、動作状態判別部の判別結果に基づいて、いずれかの他の遮断弁制御部の監視プログラムが正常に実行されなかった場合に、当該他の遮断弁制御部の制御プログラムが正常に動作していないとみなして自己に対応する燃料遮断弁を遮断する。
この場合において、受信した前記実行確認情報に基づいて、前記監視プログラムが実行された結果、前記制御プログラムが正常に実行されなかったとされた場合に、当該実行確認情報の送信元の他の遮断弁制御部が正常に動作していないと判別する動作状態判別部を備え、前記遮断弁制御部は、前記動作状態判別部において他の遮断制御部が正常に動作していないと判別した場合に、自己に対応する前記燃料遮断弁を遮断するようにしてもよい。
また、前記遮断制御部は、前記実行情報送信部における前記実行確認情報の送信後に前記実行確認情報を初期化する情報初期化部を備えるようにしてもよい。
また、前記監視プログラムにより前記制御プログラムが正常に実行されたとされる毎にカウント値が更新されるカウント部を備え、前記実行情報送信部は、前記カウント値を前記実行確認情報として送信するようにしてもよい。
また、前記実行確認情報を初期化する毎にカウント値が更新されるカウント部を備え、
前記実行情報送信部は、前記カウント値を前記実行確認情報として送信するようにしてもよい。
前記制御プログラムは、複数のプログラムモジュールで構成されており、前記監視プログラムは、所定のチェックタイミングにおいて実行完了しているべき前記プログラムモジュールが全て実行完了している場合に前記制御プログラムが正常に実行されたと判別するようにしてもよい。
また、前記プログラムモジュールは、自己の処理が終了した時点で当該プログラムモジュールが実行完了した旨を表すフラグをセットし、前記監視プログラムは前記チェックタイミングにおいて実行完了しているべき前記プログラムモジュールに対応するフラグがセットされている場合に前記制御プログラムが正常に実行されたと判別するようにしてもよい。
本発明によれば、複数の遮断弁制御部のうち何れかが正常に動作していない場合でも他の遮断弁制御部が容易に認識でき、対応する処理を行える。
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態が適用された標準仕様の空気調和装置における冷媒回路を示す回路図である。
この図1に示すように、冷凍装置としてのヒートポンプ式空気調和装置10は、室外機11、複数台(例えば2台)の室内機12A、12B及び制御装置13を有してなり、室外機11の室外冷媒配管14と室内機12A、12Bの各室内冷媒配管15A、15Bとが連結されている。
室外機11は室外に設置され、室外冷媒配管14には圧縮機16が配設されるとともに、この圧縮機16の吸込側にアキュムレータ17が、吐出側に四方弁18がそれぞれ配設され、この四方弁18側に室外熱交換器19、室外膨張弁24、ドライコア25が順次配設されて構成される。室外熱交換器19には、この室外熱交換器19へ向かって送風する室外ファン20が隣接して配置されている。また、圧縮機16は、フレキシブルカップリング27等を介してガスエンジン30に連結され、このガスエンジン30により駆動される。更に、室外膨張弁24をバイパスしてバイパス管26が配設されている。
一方、室内機12A、12Bはそれぞれ室内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管15A、15Bに室内熱交換器21A、21Bが配設されるとともに、室内冷媒配管15A、15Bのそれぞれにおいて室内熱交換器21A、21Bの近傍に室内膨張弁22A、22Bが配設されて構成される。上記室内熱交換器21A、21Bには、これらの室内熱交換器21A、21Bへ送風する室内ファン23A、23Bが隣接して配置されている。
尚、図1中の符号28はストレーナを示す。また、符号29は、圧縮機16の吐出側の冷媒圧力を圧縮機16の吸込側へ逃す安全弁である。
また、上記制御装置13は室外機11に設置され、室外機11及び室内機12A、12Bの運転を制御する。具体的には、制御装置13は、室外機11におけるガスエンジン30(即ち圧縮機16)、四方弁18、室外ファン20及び室外膨張弁24、並びに室内機12A、12Bにおける室内膨張弁22A、22B、及び室内ファン23A、23Bをそれぞれ制御する。更に、制御装置13は、後述するエンジン冷却装置41の循環ポンプ47を制御する。
制御装置13により四方弁18が切り替えられることにより、ヒートポンプ式空気調和装置10が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置13が四方弁18を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器19が凝縮器に、室内熱交換器21A、21Bが蒸発器になって冷房運転状態となり、各室内熱交換器21A、21Bが室内を冷房する。また、制御装置13が四方弁18を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器21A、21Bが凝縮器に、室外熱交換器19が蒸発器になって暖房運転状態となり、各室内熱交換器21A、21Bが室内を暖房する。
また、制御装置13は、冷房運転時には、室内膨張弁22A、22Bのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。暖房運転時には、制御装置13は、室外膨張弁24及び室内膨張弁22A、22Bのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。
一方、圧縮機16を駆動するガスエンジン30の燃焼室(不図示)には、エンジン燃料供給装置31から混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置31は、燃料供給配管32に、2個の燃料遮断弁33A、33B、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びアクチュエータ36が順次配設され、この燃料供給配管32のアクチュエータ36側端部がガスエンジン30の上記燃焼室に接続されて構成される。
燃料遮断弁33Aと燃料遮断弁33Bとは、直列に接続されて2閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成する。この場合に、燃料遮断弁33Aは、第1遮断弁制御部50Aに接続されて制御され、燃料遮断弁33Bは、第2遮断弁制御部50Bに接続されて制御されている。第1遮断弁制御部50Aおよび第2遮断制御部50Bは正常に動作している場合には協働し、2個の燃料遮断弁33A、33Bを連動させて全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
ここで、第1遮断弁制御部50Aと第2遮断弁制御部50Bとは、制御部13の制御下で制御信号C1、C2に基づいて動作しているとともに、互いに通信ライン51を介して通信を行うように構成されている。
ゼロガバナ34は、燃料供給配管32内における当該ゼロガバナ34の前後の1次側燃料ガス圧力(一次圧a)と2次側燃料ガス圧力(二次圧b)とのうち、一次圧aの変動によっても二次圧bを一定の所定圧に調整して、ガスエンジン30の運転を安定化させる。
燃料調整弁35は、アクチュエータ36の上流側から空気が導入されることで生成される混合気の空燃比を最適に調整するものである。また、アクチュエータ36は、ガスエンジン30の燃焼室へ供給される混合気の供給量を調整して、ガスエンジン30の回転数を制御する。
ガスエンジン30には、エンジンオイル供給装置37が接続されている。このエンジンオイル供給装置37は、オイル供給配管38にオイル遮断弁39及びオイル供給ポンプ40等が配設されたものであり、ガスエンジン30へエンジンオイルを適宜供給する。
ここで、第1遮断弁制御部50Aおよび第2遮断弁制御部50Bにおける制御について説明する。
まず、第1遮断弁制御部50Aあるいは第2遮断弁制御部50Bを制御するためのソフトウェアプログラムの論理構造について説明する。
図2は、第1遮断弁制御部50Aあるいは第2遮断弁制御部50Bを制御するためのソフトウェアプログラム(=制御プログラム)の構造説明図である。
第1遮断弁制御部50Aあるいは第2遮断弁制御部50Bを制御するためのソフトウェアプログラムは、論理的には、複数のプログラムP1、P2、P3、…により構成されており、プログラムP1、P2、P3、…は、プログラムモジュールPM1、PM2、PM3、…として構成されている。
各プログラムモジュールPM1、PM2、PM3、…を構成する処理手順には、当該プログラムモジュールPM1、PM2、PM3、…の処理が正常に終了した旨を表すフラグをセットするフラグセット処理FS1、FS2、FS3、…が含まれている。
この結果、各プログラムモジュールPM1、PM2、PM3、…の処理が正常になされると、対応するフラグがセットされることとなる。
図3は、第1遮断弁制御部50Aの処理フローチャート(=監視プログラム)である。
第1遮断弁制御部50Aは、各プログラムモジュールPM1、PM2、PM3、…の処理が終了したと判別すると、実行されたプログラムモジュールに対応するフラグがセットされているか否かを判別する(ステップS1)。
ステップS1の判別において、実行されたプログラムモジュールに対応するフラグがセットされていない場合、すなわち、対応するフラグがクリアされている場合には、異常状態であると判別して(ステップS5)、通信データ60(図4参照)を第2遮断弁制御部50Bに通信ライン51を介して送信して(ステップS6)処理を終了する。この通信データの第2遮断弁制御部50B側の処理については、後に詳述するが、ここで、通信データについて説明する。
図4は、第1遮断弁制御部50Aと第2遮断弁制御部50Bとの間で用いられる通信データフォーマットの説明図である。
通信データ60は、ヘッダデータ61に続けて各種データ62が組み込まれており、各種データの一部としてフリーランニングカウンタデータ63が含まれている。
ステップS1の判別において、実行されたプログラムモジュールに対応するフラグがセットされている場合には、正常状態であると判別して(ステップS2)、当該セットされたフラグをクリア(リセット)するとともに(ステップS3)、フリーランニングカウンタのカウント値をインクリメントし(ステップS4)、通信データを第2遮断弁制御部50Bに通信ライン51を介して送信して(ステップS6)処理を終了する。
図5は、通信データを受信した側の遮断弁制御部の処理フローチャートである。
上述の説明においては、第1遮断弁制御部50A側が通信データを送信した側であるので、ここでは、第2遮断弁制御部50Bが行う処理となる。
第2遮断弁制御部50Bは、通信データ60を受信すると(ステップS11)、通信データ60からフリーランニングカウンタデータ63を抽出し、フリーランニングカウンタのカウント値が変化したか否か(更新されたか否か)を判別する(ステップS12)。
ステップS12の判別において、第1遮断弁制御部50Aのフリーランニングカウンタのカウント値が変化した(更新された)場合には、第2遮断弁制御部50Bは、第1遮断弁制御部50Aを制御するためのソフトウェアプログラムが正常に動作しているとともに、チェックの結果において異常が見いだせなかったと判別し(ステップS13)、燃料ガスの供給を開始し通常処理に移行する。
ステップS12の判別において、第1遮断弁制御部50Aのフリーランニングカウンタのカウント値が変化していない(更新されていない)場合には、第2遮断弁制御部50Bは、第1遮断弁制御部50Aを制御するためのソフトウェアプログラムが正常に動作していないあるいはチェックの結果において異常が検出されたと判別し、燃料遮断弁33Bを遮断状態として、燃料ガスの供給を遮断する。
図6は、第2遮断弁制御部50Bの処理フローチャート(=監視プログラム)である。
第2遮断弁制御部50Bは、各プログラムモジュールPM1、PM2、PM3、…の処理が終了したと判別すると、実行されたプログラムモジュールに対応するフラグがセットされているか否かを判別する(ステップS21)。
ステップS21の判別において、実行されたプログラムモジュールに対応するフラグがセットされていない場合、すなわち、対応するフラグがクリアされている場合には、異常状態であると判別し(ステップS26)、セットされたフラグをクリア(リセット)するとともに(ステップS23)、フリーランニングカウンタのカウント値をインクリメントし(ステップS14)、通信データを第1遮断弁制御部50Aに通信ライン51を介して送信して(ステップS25)処理を終了する。
ステップS21の判別において、実行されたプログラムモジュールに対応するフラグがセットさえている場合には、正常状態であると判別して(ステップS22)、当該セットされたフラグをクリア(リセット)するとともに(ステップS23)、フリーランニングカウンタのカウント値をインクリメントし、通信データ60(図4参照)を第1遮断弁制御部50Aに通信ライン51を介して送信して(ステップS6)処理を終了する。
上述の説明においては、第2遮断弁制御部50B側が通信データを送信した側であるので、図5を参照して、通信データを受信した第1遮断弁制御部50Aの動作について説明する。
第1遮断弁制御部50Aは、通信データ60を受信すると(ステップS11)、通信データ60からフリーランニングカウンタデータ63を抽出し、フリーランニングカウンタのカウント値が変化したか否か(更新されたか否か)を判別する(ステップS12)。
ステップS12の判別において、第1遮断弁制御部50Aのフリーランニングカウンタのカウント値が変化した(更新された)場合には、第2遮断弁制御部50Bは、第1遮断弁制御部50Aを制御するためのソフトウェアプログラムが正常に動作していると判別し(ステップS13)、燃料ガスの供給を開始し、通常処理に移行する。
ステップS12の判別において、第1遮断弁制御部50Aのフリーランニングカウンタのカウント値が変化していない(更新されていない)場合には、第2遮断弁制御部50Bは、第1遮断弁制御部50Aを制御するためのソフトウェアプログラムが正常に動作していない、すなわち、異常であると判別し、燃料遮断弁33Bを遮断状態として、燃料ガスの供給を遮断する。
次に、ガスエンジン制御処理について説明する。
上記処理により、燃料遮断弁33A及び燃料遮断弁33Bのいずれも遮断状態にない場合には、通常の起動処理を経てガスエンジン制御処理に移行する。
コントローラ13によるガスエンジン30の制御は、具体的には、エンジン燃料供給装置31の燃料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びアクチュエータ36、並びにエンジンオイル供給装置37のオイル遮断弁39及びオイル供給ポンプ40をコントローラ13が制御することによってなされる。
ガスエンジン30は、エンジン冷却装置41内を循環するエンジン冷却水により冷却される。このエンジン冷却装置41は、一端がガスエンジン30に付設された図示しない排ガス熱交換器を介してガスエンジン30に接続されると共に、他端がガスエンジン30に直接接続された略閉ループ形状の冷却水配管42にワックス三方弁43、ラジエータ46及び循環ポンプ47が順次配設されている。
循環ポンプ47は、稼働時にエンジン冷却水を昇圧して、このエンジン冷却水を冷却水配管42内で循環させる。
ワックス三方弁43は、ガスエンジン30を速やかに暖機させるためのものである。このワックス三方弁43は、入口43Aが、冷却水配管42におけるガスエンジン30に、低温側出口43Bが冷却水配管42における循環ポンプ47の吸込側に、高温側出口43Cが冷却水配管42におけるラジエータ46側にそれぞれ接続される。
エンジン冷却水は、循環ポンプ47の吐出側から約40℃でガスエンジン30の排ガス熱交換器へ流入し、ガスエンジン30の排熱(排気ガスの熱)を回収した後にガスエンジン30内を流れてこのガスエンジン30を冷却し、約80℃に加熱される。ガスエンジン30からワックス三方弁43に流入したエンジン冷却水は、低温(例えば80℃以下)のときには低温側出口43Bから循環ポンプ47に戻されてガスエンジン30を速やかに暖機し、高温(例えば80℃以上)のときには高温側出口43Cからラジエータ46へ流れる。
このラジエータ46は、エンジン冷却水を放熱して、このエンジン冷却水を約40℃に冷却するものである。このラジエータ46にて冷却されたエンジン冷却水は、循環ポンプ47の吸込側を経てガスエンジン30の排ガス熱交換器へ戻され、ガスエンジン30を冷却する。また、このラジエータ46は、空気調和装置10の室外熱交換器19に隣接配置される。
空気調和装置10の冷房または暖房運転時に、エンジン冷却装置41の循環ポンプ47が稼働されてエンジン冷却水が循環し、このエンジン冷却水がガスエンジン30を冷却する。ガスエンジン30を冷却したエンジン冷却水は、ラジエータ46にて放熱されて冷却される。特に、空気調和装置10の暖房運転時には、ラジエータ46にて放熱された熱は、蒸発器として機能する室外熱交換器19に取り込まれ、蒸発器の熱源として利用される。
以上の説明のように、本実施形態によれば、第1遮断弁制御部50Aあるいは第2遮断弁制御部50Bの何れかの動作(制御プログラム)に異常が検出されれば、燃料遮断弁が遮断状態とされ、第1遮断弁制御部50Aあるいは第2遮断弁制御部50Bが異常状態のまま、ヒートポンプ式空気調和装置10が動作状態に移行することがない。
以上の説明においては、第1遮断弁制御部50Aが図3及び図5の処理フローチャートに基づいて動作し、第2遮断弁制御部50Bが図6及び図5の処理フローチャートに基づいて動作する場合について説明したが、第1遮断弁制御部50Aが図6及び図5の処理フローチャートに基づいて動作し、第2遮断弁制御部50Bが図3及び図5の処理フローチャートに基づいて動作するように構成することも可能である。
また、第1遮断弁制御部50Aおよび第2遮断弁制御部50Bの双方が図3及び図5の処理フローチャートに基づいて動作するように構成することも可能である。同様に第1遮断弁制御部50Aおよび第2遮断弁制御部50Bの双方が図6及び図5の処理フローチャートに基づいて動作するように構成することも可能である。
以上の説明においては、コントローラ13、第1遮断弁制御部50Aおよび第2遮断弁制御部50Bをそれぞれ別体として設けていたが、コントローラ13と、第1遮断弁制御部50Aあるいは第2遮断弁制御部50Bの何れかと、を一体に設けるように構成することも可能である。
実施形態の空気調和装置の一実施の形態を示す系統図である。 第1遮断弁制御部あるいは第2遮断弁制御部を制御するためのソフトウェアプログラム(=制御プログラム)の構造説明図である。 第1遮断弁制御部の処理フローチャート(=監視プログラム)である。 第1遮断弁制御部と第2遮断弁制御部との間で用いられる通信データフォーマットの説明図である。 通信データを受信した側の遮断弁制御部の処理フローチャートである。 第2遮断弁制御部の処理フローチャート(=監視プログラム)である。
符号の説明
10 空気調和装置
11 室外機
13 制御装置
33A 燃料遮断弁
33B 燃料遮断弁
50A 第1遮断弁制御部(実行情報受信部、動作状態判別部、情報初期化部、実行情報送信部)
50B 第2遮断弁制御部(実行情報受信部、動作状態判別部、情報初期化部、実行情報送信部)
51 通信ライン
60 通信データ
63 フリーランニングカウンタデータ
PM1〜PM3 プログラム

Claims (7)

  1. 室外機に装備される圧縮機がエンジンにより駆動され、このエンジンへ複数の直列に接続された燃料遮断弁を介して燃料を供給するように構成され、複数の前記燃料遮断弁をそれぞれ制御するとともに、相互に通信を行う複数の遮断弁制御部を備え、前記遮断弁制御部を各々の制御プログラムにより制御する空気調和装置において、
    前記遮断弁制御部は、自己を制御する前記制御プログラムの動作を監視する監視プログラムが正常に実行されているか否かを表す実行確認情報を他の遮断弁制御部に送信する実行情報送信部と、
    他の遮断弁制御部からの実行確認情報を受信する実行情報受信部と、
    受信した実行確認情報に基づいて前記他の遮断弁制御部の監視プログラムが正常に実行されているか否かを判別する動作状態判別部と、を備え、
    前記動作状態判別部の判別結果に基づいて、いずれかの前記他の遮断弁制御部の監視プログラムが正常に実行されなかった場合に、当該他の遮断弁制御部の制御プログラムが正常に動作していないとみなして自己に対応する前記燃料遮断弁を遮断する、ことを特徴とする空気調和装置。
  2. 請求項1記載の空気調和装置において、
    受信した前記実行確認情報に基づいて、前記監視プログラムが実行された結果、前記制御プログラムが正常に実行されなかったとされた場合に、当該実行確認情報の送信元の他の遮断弁制御部が正常に動作していないと判別する動作状態判別部を備え、
    前記遮断弁制御部は、前記動作状態判別部において他の遮断制御部が正常に動作していないと判別した場合に、自己に対応する前記燃料遮断弁を遮断することを特徴とする空気調和装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の空気調和装置において、
    前記遮断制御部は、前記実行情報送信部における前記実行確認情報の送信後に前記実行確認情報を初期化する情報初期化部を備えたことを特徴とする空気調和装置。
  4. 請求項3記載の空気調和装置において、
    前記監視プログラムにより前記制御プログラムが正常に実行されたとされる毎にカウント値が更新されるカウント部を備え、
    前記実行情報送信部は、前記カウント値を前記実行確認情報として送信することを特徴とする空気調和装置。
  5. 請求項3記載の空気調和装置において、
    前記実行確認情報を初期化する毎にカウント値が更新されるカウント部を備え、
    前記実行情報送信部は、前記カウント値を前記実行確認情報として送信することを特徴とする空気調和装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の空気調和装置において、
    前記制御プログラムは、複数のプログラムモジュールで構成されており、
    前記監視プログラムは、所定のチェックタイミングにおいて実行完了しているべき前記プログラムモジュールが全て実行完了している場合に前記制御プログラムが正常に実行されたと判別する、ことを特徴とする空気調和装置。
  7. 請求項6記載の空気調和装置において、
    前記プログラムモジュールは、自己の処理が終了した時点で当該プログラムモジュールが実行完了した旨を表すフラグをセットし、
    前記監視プログラムは前記チェックタイミングにおいて実行完了しているべき前記プログラムモジュールに対応するフラグがセットされている場合に前記制御プログラムが正常に実行されたと判別する、ことを特徴とする空気調和装置。
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