JP6287543B2 - マルチ式空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、複数の室外機及び複数の室内機を有するマルチ式空気調和機に関する。

マルチ式空気調和機は、圧縮機及び室外熱交換器を有する複数の室外機と、室内熱交換器を有する複数の室内機とを備える。それぞれの室外機とそれぞれの室内機は同一系統の冷媒配管によって接続される。そして、運転中の室外機と運転中の室内機が同一系統の冷媒配管で接続されることにより冷媒回路が構成される。構成された冷媒回路内に冷媒が流れることにより、空調が実施される。

こうしたマルチ式空気調和機においては、全ての室外機及び室内機が同一の冷媒配管で接続されているため、停止中の室外機内或いは停止中の室内機内での冷媒の寝込みが起こり得る。停止中の室外機内或いは停止中の室内機内に冷媒が寝込んだ場合、運転中の室外機及び運転中の室内機により構成される冷媒回路内を流通する冷媒が不足する。冷媒が不足すると空調効率が低下する。よって、停止中の室外機内及び停止中の室内機内に冷媒が寝込んだ場合、それを検知して、寝込みを解消する方策が施される。

特許文献１は、冷媒不足を検知するとともに冷媒不足を解消することができるマルチ式空気調和機を開示する。特許文献１に記載のマルチ式空気調和機によれば、運転中の室外機に備えられる圧縮機の吐出温度の上昇を検知することにより冷媒不足が検知される。そして、冷媒不足が検知されたときに、室内機オイル戻し制御及び室外機ローテーション制御を繰り返し実行する。室内機オイル戻し制御によって全ての室内機が動作するため、停止中の室内機中に寝込んでいた冷媒がオイルとともに回収される。また、室外機ローテーション制御によって停止中の室外機が動作するため、停止中の室外機中に寝込んでいた冷媒が回収される。このようにして室外機及び室内機に寝込んでいた冷媒を回収することにより、冷媒不足が解消される。また、室内機オイル戻し制御及び室外機ローテーション制御を繰り返し実行しても冷媒不足が解消されない（例えば圧縮機の吐出温度が低下しない）場合には、実際に冷媒が不足しているとして、異常が報知される。

特開２００９−２２２２４７号公報

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１に記載のマルチ式空気調和機によれば、停止中の室外熱交換器への冷媒の寝込みを解消することができるが、停止中の室外熱交換器に冷媒が寝込む原因となる室外機の異常を検出することはできない。例えば、室外機に備えられる室外熱交換器には、通常は電子膨張弁などの流量調整弁が接続されており、停止中の室外熱交換器に接続される流量調整弁は通常は閉弁される。しかし、流量調整弁に異物が噛み込んでその流量調整弁を閉弁することができない場合、停止中の室外熱交換器にも冷媒が流れる。このため停止中の室外熱交換器に冷媒が寝込む。このような冷媒の寝込みは、特許文献１に記載のローテーション制御によって解消することはできるが、冷媒が寝込む原因となった流量調整弁の異常を検出することはできない。冷媒の寝込みの根本原因が解消されていない故、再び停止中の室外熱交換器への冷媒の寝込みが生じ、冷媒不足に陥る。

本発明は、室外熱交換器に冷媒が寝込む原因となる室外機の異常を検出することができるマルチ式空気調和機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）
本発明は、圧縮機及び室外熱交換器を有する複数台の室外機と、室内熱交換器を有する複数台の室内機と、それぞれの室外機とそれぞれの室内機を接続する同一系統の冷媒配管とを備え、運転中の室外機及び運転中の室内機並びにこれらを接続する冷媒配管とにより構成される冷媒回路内に冷媒が流れることにより空調が実施されるマルチ式空気調和機において、室外機の異常を判断する異常判断部を備え、冷媒配管は、それぞれの室外機に備えられる室外熱交換器にそれぞれ接続されるとともに、内部に液冷媒が流通する冷媒液配管を備え、異常判断部は、複数の室外機のうち停止中の室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度と運転中の室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度との差ΔＴに基づいて、停止中の室外機の異常を判断する、マルチ式空気調和機を提供する。

停止中の室外機（停止室外機）に備えられる室外熱交換器（停止室外熱交換器）には冷媒が流されないために、停止室外熱交換器に接続される冷媒液配管にも冷媒は流れない。従って、停止室外熱交換器に接続された冷媒液配管の温度は、周囲の温度、すなわち外気温と同程度である。一方、運転中の室外機（運転室外機）に備えられる室外熱交換器（運転室外熱交換器）には冷媒が流されるために、運転室外熱交換器に接続される冷媒液配管には冷媒が流れる。従って、運転室外熱交換器に接続された冷媒液配管の温度は、内部を流れる液冷媒の温度と同程度である。つまり、停止室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度と、運転室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度とは、外気温度と液冷媒温度との差分だけ異なり、両者の差ΔＴは一定の値以上の大きさである。

しかし、停止室外機に何等かの異常が発生し、その異常が原因で停止室外熱交換器に冷媒が流された場合、停止室外熱交換器に接続される冷媒液配管にも冷媒は流れる。従って、この場合、停止室外熱交換器に接続された冷媒液配管の温度は、その内部を流れる液冷媒の温度と同程度である。つまり、停止室外熱交換器内に冷媒が流れてしまうような何等かの異常が停止室外機に発生している場合、停止室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度と、運転室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度はほぼ同程度であり、両者の差ΔＴは一定の値未満の大きさである。

本発明は、上記の点に着目し、複数の室外機のうち停止室外機に備えられる停止室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度と運転室外機に備えられる運転室外熱交換器に接続される冷媒液配管の温度との差ΔＴに基づいて、停止室外機の異常を判断している。よって、停止室外熱交換器に冷媒が寝込む原因となる停止室外機の異常を速やかに検出することができる。

上記発明において、冷媒液配管とは、気相冷媒が凝縮器により凝縮されて液相にされた冷媒が流れる配管である。従って、室外熱交換器が気相冷媒を凝縮して液化する凝縮器として機能する場合、冷媒液配管は、室外熱交換器から流出された冷媒が流れる配管であり、室外熱交換器が液相冷媒を蒸発して気化する蒸発器として機能する場合、冷媒液配管は、室外熱交換器に流入する冷媒が流れる配管である。この場合、冷媒液配管は、冷房時に室外熱交換器から流出する冷媒が流れる配管であり、暖房時に室外熱交換器に流入する冷媒が流れる配管である。また、冷媒液配管は、室外熱交換器と室内熱交換器とを接続する冷媒配管であるのが良い。なお、冷媒液配管を流れる冷媒は、理想的に液相であればよく、気液二相冷媒であってもよい。

また、本発明に係るマルチ式空気調和機は、それぞれの室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管に介装され、冷媒液配管を流通する液冷媒の流量を調整可能な流量調整弁を備えるのがよい。そして、異常判断部は、差ΔＴに基づいて、停止中の室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管に介装される流量調整弁の異常を判断するものであるとよい。

また、異常判断部は、差ΔＴが予め定められる温度差未満であるときに、停止中の室外機に異常が発生していると判断するとよい。或いは、異常判断部は、差ΔＴが予め定められる温度未満であるときに、停止中の室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管に介装される流量調整弁に異常が発生していると判断するとよい。これによれば、停止室外熱交換器に冷媒が寝込む原因となる停止室外機の異常、例えば停止室外熱交換器に接続された冷媒液配管に介装された流量調整弁の異常、特に、その流量調整弁が閉弁することができないといった異常を、速やかに検出することができる。

また、異常判断部は、差ΔＴが予め定められる温度差未満である状態が、予め定められた時間を越えて継続する場合に、停止中の室外機に異常が発生していると判断するとよい。或いは、異常判断部は、差ΔＴが予め定められる温度差未満である状態が、予め定められた時間を越えて継続する場合に、停止中の室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管に介装される流量調整弁に異常が発生していると判断してもよい。これによれば、差ΔＴが所定温度未満である状態が所定時間継続して初めて停止室外機或いは停止室外機に備えられる室外熱交換器に接続される冷媒液配管に介装される流量調整弁に異常が発生していると判断されるため、停止室外機或いは流量調整弁の異常の発生の誤検知を防止することができ、異常の発生の精度を高めることができる。

また、本発明に係るマルチ式空気調和機は、運転中の室外機及び運転中の室内機並びにこれらを接続する冷媒配管とにより構成される冷媒回路を流れる冷媒が不足しているか否かを判断する冷媒不足判断部を備えるのがよい。そして、異常判断部は、差ΔＴ及び冷媒不足判断部による判断結果に基づいて、停止中の室外機の異常を判断するのがよい。この場合、異常判断部は、差ΔＴが予め定められる温度差未満である状態が、予め定められた時間を越えて継続し、且つ、冷媒不足判断部によって冷媒回路を流れる冷媒が不足していると判断された場合に、停止中の室外機が異常であると判断するのがよい。

停止室外機に異常が生じていなくても、偶然により、停止室外機に備えられる冷媒液配管の温度と運転室外機に備えられる冷媒液配管の温度が近い場合があり得る。このような場合、差ΔＴのみで停止室外機の異常を判断することは難しい。しかし、停止室外機に実際に異常が発生している場合、特に、停止室外熱交換器内に冷媒が流入する原因となる異常が発生している場合、運転中の室外機及び室内機並びにこれらを接続する冷媒配管とにより構成される冷媒回路内を流れる冷媒が不足する。そこで、本発明では、差ΔＴが所定温度差未満であるという判断要因と、冷媒不足判断部によって冷媒回路を流れる冷媒が不足しているという判断要因とに基づいて、停止室外機の異常を判断している。このようにして停止室外機の異常を判断することで、異常の検知精度をより高めることができる。

本実施形態に係るマルチ式式空気調和機の概略構成を示す図である。 室外機の内部構成及び室内機の内部構成を示す図である。 異常判断部が異常検知処理を実行するための制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。 異常判断部が異常検知処理を実行するための他の制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。 異常判断部が異常検知処理を実行するための他の制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るマルチ式空気調和機の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るマルチ式空気調和機１は、複数の室外機１０ａ，１０ｂと、複数の室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、冷媒配管３０と、制御装置４０とを備える。

冷媒配管３０は、冷媒液配管３０ａ及び冷媒ガス配管３０ｂとを有する。冷媒液配管３０ａ内には、凝縮された液冷媒或いは気液二相冷媒が流れ、冷媒ガス配管３０ｂ内には、蒸発されたガス冷媒或いは気液二相冷媒が流れる。また、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂに冷媒液配管３０ａ及び冷媒ガス配管３０ｂが接続され、それぞれの室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに冷媒液配管３０ａ及び冷媒ガス配管３０ｂが接続される。

冷媒液配管３０ａと冷媒ガス配管３０ｂは、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂ及びそれぞれの室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ内にて連通する。さらに、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂに接続された冷媒液配管３０ａ及びそれぞれの室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに接続された冷媒液配管３０ａは、図１に示すように連通しており、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂに接続された冷媒ガス配管３０ｂ及びそれぞれの室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに接続された冷媒ガス配管３０ｂは、図１に示すように連通している。従って、複数の室外機１０ａ，１０ｂ及び複数の室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、同一系統の冷媒配管３０によって連結される。そして、運転中の室外機及び運転中の室内機並びにこれらを接続する冷媒配管により冷媒回路が構成され、冷媒回路内に冷媒が流れることにより、空調が実施される。

図２は、室外機１０ａ，１０ｂの内部構成及び室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの内部構成を示す図である。図２に示すように、室外機１０ａ，１０ｂは、圧縮機１１と、オイルセパレータ１２と、四方弁１３と、室外熱交換器１４と、室外側電子膨張弁１５と、サブ熱交換器１６と、過冷却コイル１７と、アキュムレータ１８とを備える。また、室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、室内側電子膨張弁２１と、室内熱交換器２２とを備える。これらの構成要素が、冷媒配管としての第１配管３１、第２配管３２、第３配管３３、第４配管３４、第５配管３５、及びバイパス配管３６により接続される。

圧縮機１１は例えばガスエンジン等の動力源に接続されており、動力源からの駆動力を受けて作動する。圧縮機１１は吸入口１１ａ及び吐出口１１ｂを有する。圧縮機１１は、吸入口１１ａから冷媒ガスを吸入し、内部で冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを吐出口１１ｂから吐出するように作動する。なお、図２には２台の圧縮機が示されているが、１つの室外機に備えられる圧縮機の個数は１個でもよいし、３個以上でもよい。

圧縮機１１の吐出口１１ｂは第１配管３１の一端に接続される。第１配管３１の途中にオイルセパレータ１２が介装される。オイルセパレータ１２は、圧縮機１１の吐出口１１ｂから吐出された潤滑油を回収し、回収した潤滑油を圧縮機１１の吸入口１１ａ側に戻す。

第１配管３１の他端に四方弁１３が接続される。この四方弁１３には、第１配管３１の他、第２配管３２、第４配管３４、及び第５配管３５が接続される。四方弁１３は、第１配管３１が第２配管３２に接続され且つ第４配管３４が第５配管３５に接続される冷房時切換状態と、第１配管３１が第４配管３４に接続され且つ第２配管３２が第５配管３５に接続される暖房時切換状態とを、選択的に実現するように構成される。

第２配管３２は四方弁１３と室外熱交換器１４とを接続する。室外熱交換器１４は、内部に流入する冷媒と外気とを熱交換させる。また、第３配管３３は室外熱交換器１４と室内熱交換器２２とを接続する。室内熱交換器２２は、内部に流入する冷媒と室内空気とを熱交換させる。第３配管３３の途中には、過冷却コイル１７が介装される。過冷却コイル１７は、内部を通る冷媒を過冷却させる。また、第３配管３３の位置Ａから位置Ｂまでの間の部分は、２つの配管（配管Ｌ１、配管Ｌ２）に分岐している。配管Ｌ１には一方向弁１９が介装され、配管Ｌ２には室外側電子膨張弁１５が介装される。冷房時には冷媒は配管Ｌ１を流れ、暖房時には冷媒は配管Ｌ２を流れる。室外側電子膨張弁１５は、そこを流れる冷媒を膨張させる。また、室外側電子膨張弁１５は開度調整可能な流量調整弁でもあり、第３配管３３を流れる冷媒（液冷媒）の流量を調整することができる。

第４配管３４は四方弁１３と室内熱交換器２２とを接続する。また、第５配管３５は四方弁１３と圧縮機１１の吸入口１１ａとを接続する。第５配管３５の途中にアキュムレータ１８が介装される。アキュムレータ１８により第５配管３５を流れる液冷媒が蓄積される。よって、吸入口１１ａにガス冷媒のみが吸入される。

また、第３配管３３と第５配管３５がバイパス配管３６により接続される。バイパス配管３６にサブ熱交換器１６が介装される。バイパス配管３６を流れる冷媒は、サブ熱交換器１６に入り、サブ熱交換器１６にて、例えば圧縮機１１の動力源たるガスエンジンを冷却した冷却水と熱交換する。

図２に示すように、第３配管３３及び第４配管３４により、室外機１０ａ，１０ｂが室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに連結される。従って、第３配管３３及び第４配管３４は、それぞれ、室外機側に設けられた配管部分と室内機側に設けられた配管部分とを有する。第３配管３３が図１に示す冷媒液配管３０ａに相当し、第４配管３４が図１に示す冷媒ガス配管３０ｂに相当する。また、第１配管３１、第２配管３２、第５配管３５、及びバイパス配管３６は、室外機内に配設される。なお、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂに、第１配管３１、第２配管３２、第３配管３３、第４配管３４、第５配管３５、バイパス配管３６がそれぞれ配設される。従って、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂの室外熱交換器１４に、それぞれ第３配管３３（冷媒液配管）が接続されている。

また、冷媒回路の各所に温度センサ及び圧力センサが取り付けられる。これらの各種センサのうち、吐出温度センサ５１は第１配管３１に取り付けられており、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度（吐出温度）Ｔ１を検出する。吸入温度センサ５２は第５配管３５に取り付けられており、圧縮機１１に吸入される冷媒の温度（吸入温度）Ｔ２を検出する。また、液管温度センサ５３は、第３配管３３に取り付けられており、第３配管３３の温度（液管温度）Ｔ３を検出する。さらに、吸入圧力センサ５４は第５配管３５に取り付けられており、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力（吸入圧力）Ｐを検出する。なお、液管温度センサ５３は、第３配管３３のうち室外機１０ａ，１０ｂ内に配設されている配管部分に取り付けられる。

また、図１に示すように、制御装置４０は、室外機１０ａ，１０ｂ及び室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに電気的に接続されており、室外機１０ａ，１０ｂ及び室内機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの動作を制御する。また、制御装置４０は、それぞれの室外機１０ａ，１０ｂに設けられている吐出温度センサ５１が検出した吐出温度Ｔ１、吸入温度センサ５２が検出した吸入温度Ｔ２、液管温度センサ５３が検出した液管温度Ｔ３、吸入圧力センサ５４が検出した吸入圧力Ｐを、それぞれ取得する。

制御装置４０は、図１及び図２に示すように、異常判断部４１及び冷媒不足判断部４２を備える。異常判断部４１は、停止している室外機に異常が発生しているか否かを判断する。冷媒不足判断部４２は、運転している室外機及び室内機により構成される冷媒回路内を流れる冷媒が不足しているか否かを判断する。

次に、上記構成のマルチ式空気調和機１の空調動作について、簡単に説明する。なお、図２において、冷房時における冷媒の流れが実線の矢印により示され、暖房時における冷媒の流れが点線の矢印により示される。まず、冷房運転について説明する。ガスエンジンなどの動力源の駆動により圧縮機１１が作動すると、圧縮機１１は、第５配管３５内の低圧ガス冷媒を吸入口１１ａから吸入するとともに吸入した低圧ガス冷媒を圧縮して高温高圧ガス冷媒を生成する。そして、生成した高温高圧ガス冷媒を吐出口１１ｂから吐出する。吐出口１１ｂから吐出された高温高圧ガス冷媒は第１配管３１を流れ、オイルセパレータ１２を経由して四方弁１３に入る。

冷房時には、四方弁１３は冷房時切換状態にされる。従って、四方弁１３によって第１配管３１が第２配管３２に接続される。そのため第１配管３１内の高温高圧ガス冷媒は四方弁１３を経由して第２配管３２に流れる。第２配管３２に流れた高温高圧ガス冷媒は室外熱交換器１４に流入する。室外熱交換器１４に流入した高温高圧ガス冷媒は室外熱交換器１４内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。つまり、室外熱交換器１４は冷房時に凝縮器として機能する。

外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化し、室外熱交換器１４から室外機側の第３配管３３に流出する。室外機側の第３配管３３に流出した液冷媒（或いは気液二相冷媒）は、配管Ｌ１を通過し、過冷却コイル１７を経た後に室内機側の第３配管３３に流れる。そして、室内機側の第３配管３３に介装された室内側電子膨張弁２１を通る。この室内側電子膨張弁２１で冷媒が膨張することにより蒸発しやすいように低圧化される。その後、冷媒は室内熱交換器２２に流入する。室内熱交換器２２に流入した冷媒は室内熱交換器２２内を流通する間に室内空気の熱を奪って蒸発する。つまり、室内熱交換器２２は冷房時に蒸発器として機能する。このとき冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内が冷房される。

室内空気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化し、室内熱交換器２２から室内機側の第４配管３４に流出する。室内熱交換器２２から室内機側の第４配管３４に流出した冷媒は、さらに室外機側の第４配管３４に流れ、やがて四方弁１３に入る。冷房時には四方弁１３により第４配管３４が第５配管３５に接続される。そのため第４配管３４内の冷媒は四方弁１３を経由して第５配管３５に流れ、さらにアキュムレータ１８に導入される。アキュムレータ１８では導入された冷媒が気液分離される。そして、低温低圧のガス冷媒のみが取り出されて圧縮機１１の吸入口１１ａに帰還する。このような冷媒の循環サイクルが繰り返されることにより、室内冷房が継続される。

次に、暖房運転について説明する。圧縮機１１が作動すると、圧縮機１１の吐出口１１ｂから第１配管３１に高温高圧のガス冷媒が吐出される。高温高圧ガス冷媒は第１配管３１を流れ、オイルセパレータ１２を経由して四方弁１３に入る。暖房時には四方弁１３は暖房時切換状態にされる。従って、四方弁１３によって第１配管３１が第４配管３４に接続される。そのため第１配管３１内の高温高圧ガス冷媒は四方弁１３を経由して室外機側の第４配管３４に流れる。室外機側の第４配管３４に流れた高温高圧ガス冷媒はさらに室内機側の第４配管３４を流れた後に室内熱交換器２２に流入する。室内熱交換器２２に流入した高温高圧ガス冷媒は室内熱交換器２２内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。つまり、暖房時には室内熱交換器２２が凝縮器として機能する。このとき高温高圧ガス冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内が暖房される。

室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化し、室内熱交換器２２から室内機側の第３配管３３に流出する。そして、第３配管３３の途中に介装された室内側電子膨張弁２１で膨張することにより中圧化される。その後、室外機側の第３配管３３を流れ、過冷却コイル１７を経由し、さらに配管Ｌ２に流れ、配管Ｌ２に介装された室外側電子膨張弁１５を通る。この室外側電子膨張弁１５を冷媒が通ることにより冷媒が低圧化される。室外側電子膨張弁１５を通った冷媒は室外熱交換器１４に流入する。室外熱交換器１４に流入した冷媒は室外熱交換器１４内を流通する間に外気の熱を奪って蒸発する。つまり、暖房時には室外熱交換器１４が蒸発器として機能する。

外気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化し、室外熱交換器１４から第２配管３２に流出し、その後、四方弁１３に入る。暖房時には四方弁１３により第２配管３２が第５配管３５に接続される。そのため第２配管３２内の冷媒は四方弁１３を経由して第５配管３５に流れ、さらにアキュムレータ１８に導入される。アキュムレータ１８では導入された冷媒が気液分離される。そして、低温低圧のガス冷媒のみが圧縮機１１の吸入口１１ａに帰還する。このような冷媒の循環サイクルが繰り返されることにより、室内暖房が継続される。

暖房運転時において、室内熱交換器２２を流出した冷媒は、上記したように室内側電子膨張弁２１、過冷却コイル１７及び室外側電子膨張弁１５を経て、室外気側の第３配管３３から室外熱交換器１４に流入するが、それとは別に、一部の冷媒は、室外機側の第３配管３３から分岐したバイパス配管３６を流れる。そして、バイパス配管３６に介装されたサブ熱交換器１６に導入される。サブ熱交換器１６に導入された冷媒は、例えば圧縮機１１の動力源たるガスエンジンを冷却することによって加熱した冷却水の熱を奪うことにより加熱される。加熱された冷媒は、サブ熱交換器１６から流出した後に、バイパス配管３６を流れ、さらに第５配管３５に入り、その後、アキュムレータ１８に導入される。このようにしてシステム中の排熱を回収して冷媒を加熱することにより、効率的な空調運転を実施することができる。

ところで、マルチ式空気調和機においては、運転に必要な容量に応じて室外機の運転台数が決められる。よって、複数台の室外機のうち運転中の室外機（運転室外機）と停止中の室外機（停止室外機）が混在することもある。運転室外機と停止室外機が混在する場合、停止室外機に備えられる室外熱交換器（停止室外熱交換器）１４に冷媒が流入しないように、停止室外熱交換器１４に接続される第３配管（停止第３配管）３３に介装される室外側電子膨張弁（停止室外側電子膨張弁）１５の開度は０、すなわち全閉にされる。

しかしながら、異物の噛み込み等によって停止室外側電子膨張弁１５が作動異常を起こし、全閉することができなくなった場合、停止室外熱交換器１４へも冷媒が流入する。停止室外熱交換器１４に冷媒が流入すると、運転室外機及び運転中の室内機（運転室内機）並びにこれらを接続する冷媒配管により構成される冷媒回路内を流れる冷媒が不足するといった不具合を生じる。また、冷媒が寝込んでいる室外熱交換器１４を持つ停止室外機に対してローテーション運転が実施されたような場合、冷媒が寝込んでいた分だけ冷媒量が増加するために冷媒量が圧縮機１１の許容冷媒量を越える。冷媒量が圧縮機１１の許容冷媒量を越えた状態でローテーション運転等が実施された場合、圧縮機１１が液圧縮を起こして重大な故障を招く虞がある。従って、停止室外側電子膨張弁１５への異物の噛み込み等を含む停止室外機の異常を迅速に検知する必要がある。

本実施形態においては、図２に示すように、制御装置４０が異常判断部４１を備える。そして、異常判断部４１が異常検知処理を実行することにより、上記した不具合の発生、すなわち停止室外熱交換器１４への冷媒の流入を素早く検知して異常を報知することができる。

図３は、異常判断部４１が異常検知処理を実行するための制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。図３に示す制御ルーチンは、所定の短時間ごとに繰り返し実行される。図３に示すルーチンが起動すると、異常判断部４１は、まず、ステップ（以下、ステップをＳと略記する）１０にて、１台の室外機のみが運転されている状態であるか否かを判断する。なお、説明を簡単にするため、この例では２台の室外機を備えるマルチ式空気調和機について説明する。従って、Ｓ１０の処理は、運転室外機と停止室外機が混在しているか否かの判断をしていることになる。

Ｓ１０にて、１台の室外機のみが運転されている状態ではないと判断した場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、すなわち全ての室外機が運転されている状態である場合、或いは全ての室外機が停止している状態である場合、異常判断部４１はこのルーチンを終了する。一方、１台の室外機のみが運転されている状態であると判断した場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、異常判断部４１は、タイマによる時間計測を開始する（Ｓ１２）。次いで、温度差ΔＴを計算する（Ｓ１４）。ここで、温度差ΔＴとは、運転室外機に備えられる運転室外熱交換器１４に接続された第３配管（運転第３配管）３３に設けられた液管温度センサ（運転液管温度センサ）５３により検出された温度Ｔ３ａと、停止第３配管３３に設けられた液管温度センサ（停止液管温度センサ）５３により検出された温度Ｔ３ｂとの差の絶対値｜Ｔ３ａ−Ｔ３ｂ｜である。

次いで、異常判断部４１は、計算した温度差ΔＴが２℃未満であるか否かを判断する（Ｓ１６）。ここで、温度差ΔＴと比較される温度（本実施形態では２℃）は予め決められる。温度差ΔＴが２℃以上であると判断された場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、異常判断部４１はタイマｔをリセットし（Ｓ２０）、その後、このルーチンを終了する。

一方、Ｓ１６にて、温度差ΔＴが２℃未満であると判断した場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、異常判断部４１はＳ１８に処理を進め、タイマによる計測時間ｔが５分を越えたか否かを判断する。ここで、タイマによる計測時間ｔと比較される時間は予め定められる。計測時間ｔが５分以下である場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、処理をＳ１４に戻し、再度温度差ΔＴを計算し（Ｓ１４）、計算した温度差ΔＴが２℃未満であるか否かを判断する（Ｓ１６）。Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８の処理を繰り返すことにより、温度差ΔＴが２℃未満である状態が５分を越えて継続している否かが判断される。

ところで、停止室外側電子膨張弁１５が正常に全閉している場合、その停止室外側電子膨張弁１５が介装されている停止第３配管３３内に冷媒は流れない。従って、正常に停止室外側電子膨張弁１５が全閉している場合、停止液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ｂは、ほぼ室外温度（外気温度）に等しいはずである。

しかし、停止室外側電子膨張弁１５に、異物の噛み込み等により閉じることができないような異常が発生しているときは、停止第３配管３３内への冷媒の進入を阻止することができない。このため運転室外機からの液冷媒（或いは気液二相冷媒）が停止第３配管３３を流れ、さらに停止室外側電子膨張弁１５を経由して停止室外熱交換器１４に流れ込む。この場合、停止液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ｂは、停止第３配管３３を流れる液冷媒の温度にほぼ等しいはずである。

また、運転室外機に備えられる運転室外熱交換器１４に接続される運転第３配管３３には液冷媒が流れるため、運転液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ａは、運転第３配管３３を流れる液冷媒の温度にほぼ等しいはずである。つまり、停止室外側電子膨張弁１５に全閉不能の異常が発生している場合、運転液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ａと停止液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ｂとはほとんど同じであり、そのため温度差ΔＴは小さい値を示す。一方、停止室外側電子膨張弁１５が正常に機能している（すなわち全閉している）場合、運転液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ａと停止液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ｂとは外気温と液冷媒の温度との差分の開きがあり、その分だけ温度差ΔＴは大きい値を示す。本実施形態では、このような温度差ΔＴの差異に基づいて、停止室外側電子膨張弁１５が全閉不能な異常、すなわち、停止室外熱交換器１４に冷媒が流れて冷媒の寝込みを起こすような異常の発生を検知する。具体的には、温度差ΔＴが、予め定められた温度（２℃）未満の状態が予め定められた時間（５分）以上継続したときに、このような異常が起きたと判断する。

したがって、異常判断部４１は、Ｓ１８にてタイマｔによる計測時間が５分を越えていると判断したとき（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、すなわち、温度差ΔＴが２℃未満の状態が５分以上継続したとき、Ｓ２２に処理を進め、停止室外機の異常を報知する。報知方法としては、音を発して報知してもよいし、制御盤に設けられた異常ランプを点灯させてもよい。これにより異常を使用者、管理者、或いはサービスマンに報知する。また、異常報知後に、マルチ式空気調和機１の駆動を停止してもよい。そして、停止室外機の異常、例えば停止室外側電子膨張弁１５への異物の噛み込みなどを解消することにより、上記した圧縮機１１における液圧縮等の重大な故障が未然に回避される。異常判断部４１は、Ｓ２２にて異常を報知した後に、このルーチンを終了する。

このように、異常判断部４１は、停止室外機に備えられる停止室外熱交換器１４に接続される停止第３配管３３（冷媒液配管）の温度Ｔ３ｂと運転室外機に備えられる運転室外熱交換器１４に接続される運転第３配管３３（冷媒液配管）の温度Ｔ３ａとの差ΔＴに基づいて、停止室外機の異常を判断している。より具体的に言えば、異常判断部４１は、温度差ΔＴが予め定められる温度差未満（本実施形態では２℃未満）である状態が、予め定められた時間（本実施形態では５分）を越えて継続する場合に、停止室外側電子膨張弁１５（流量調整弁）に異常が発生していると判断している。よって、停止室外熱交換器１４に冷媒が寝込む原因となる停止室外側電子膨張弁１５の異常、特に、停止室外側電子膨張弁１５が閉弁することができないといった異常を速やかに検出することができる。

また、異常判断部４１は、温度差ΔＴが２℃未満である場合に即座に異常報知を発するのではなく、温度差ΔＴが２℃未満の状態が５分を越えて継続したときに初めて異常報知を発している。このため、液管温度センサ５３の誤動作等で温度差ΔＴが一時的に２℃未満になったような場合に異常報知を発するような誤報知を防止できる。よって、異常検知の精度を高めることができる。

本実施形態に示す異常検知処理は、特に暖房時に有効である。暖房時には外気温度は低いので、停止室外機が正常である場合、停止液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ｂと運転液管温度センサ５３により検出される温度Ｔ３ａとの差ΔＴは大きい。そのため、停止室外機が正常である場合における温度差ΔＴと停止室外機が異常である場合における温度差ΔＴとの差が大きく、それゆえに停止室外機の異常を検知しやすい。この場合、異常判断部４１は、異常検知処理を実行するにあたり、図３のＳ１６の判断がＹｅｓであるときに、Ｓ１８を飛ばしてＳ２２に進み、異常報知をしても良い。つまり、一度でも温度差ΔＴが所定値未満になった場合に、停止室外機に異常が発生していると判断してもよい。さらにこの場合、Ｓ１６にて温度差ΔＴに比較される温度を比較的大きい値（例えば５℃）にすることにより、異常検知の精度を高めることができる。

異常報知の検知精度をより高めるために、異常判断部４１は、図３に示す異常検知処理ルーチンに変えて、図４に示す異常検知処理ルーチンを実行することができる。

図４に示す異常検知処理ルーチンは、基本的には図３に示す異常検知処理ルーチンと同じである。従って、図３と図４の異常検知処理ルーチンにおいて、同一の処理には同一のステップ番号を記す。図４の異常検知処理ルーチンが図３の異常検知処理ルーチンと異なるところは、Ｓ１８の判断結果がＹｅｓであるとき、すなわち、温度差ΔＴが２℃未満である状態が５分を越えて継続している場合、異常判断部４１はＳ１９に処理を進め、運転室外機と運転室内機並びにこれらを接続する冷媒回路により構成される冷媒回路を流れる冷媒が不足しているか否かを判断する。異常判断部４１は、Ｓ１９における判断結果を、冷媒不足判断部４２から取得することができる。

冷媒回路内を流れる冷媒が不足すると、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度（吐出温度Ｔ１）及び圧縮機１１に吸入される冷媒の温度（吸入温度Ｔ２）が上昇する傾向にあり、また、冷媒回路内を流れる冷媒が不足すると、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力（吸入圧力Ｐ）が低下する傾向にある。従って、冷媒不足判断部４２は、運転室外機に備えられる吐出温度センサ５１が検出する吐出温度Ｔ１、吸入温度センサ５２が検出する吸入温度Ｔ２、あるいは、吸入圧力センサ５４が検出する吸入圧力Ｐに基づいて、冷媒不足を判断することができる。

異常判断部４１は、Ｓ１９にて冷媒回路内の冷媒が不足していると判断した場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、停止室外機に異常が発生していると判断して、異常を報知する（Ｓ２２）。Ｓ１９にて冷媒回路内の冷媒が不足していないと判断した場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、異常判断部４１はタイマｔをリセットし（Ｓ２０）、その後、このルーチンを終了する。

このように、図４に示す制御ルーチンによれば、異常判断部４１は、温度差ΔＴ及び冷媒不足判断部４２による判断結果に基づいて停止室外機に異常が発生しているか否かを判断する。具体的には、異常判断部４１は、温度差ΔＴが所定値（本実施形態では２℃）未満である状態が所定時間（本実施形態では５分）を越えて継続し、且つ、冷媒不足判断部４２が、運転室外機及び運転室内機により構成される冷媒回路内の冷媒が不足していると判断した場合に、停止室外機に異常が発生していると判断する。

停止室外機に異常が生じていなくても、偶然により、停止第３配管３３の温度（液管温度）Ｔ３ｂと運転第３配管３３の温度（液管温度）Ｔ３ａが近い場合があり得る。このような場合、温度差ΔＴのみで停止室外機の異常を判断することは難しい。しかし、停止室外機に実際に異常が発生している場合、特に、停止室外熱交換器１４内に冷媒が流入する原因となる異常が発生している場合、運転室外機及び運転室内機により構成される冷媒回路内を流れる冷媒が不足する。そこで、図４に示す制御ルーチンでは、温度差ΔＴが２℃未満である状態が５分を越えて継続したという判断要因（Ｓ１６、Ｓ１８）と、冷媒回路内を流れる冷媒が不足しているという判断要因（Ｓ１９）とに基づいて、停止室外機の異常を判断している。このようにして停止室外機の異常を判断することで、異常の検知精度をより高めることができる。

また、異常判断部４１は、図５に示す異常処理検知ルーチンを実行してもよい、図５に示す異常処理検知ルーチンは、まず最初にＳ５にて運転室外機及び運転室内機により構成される冷媒回路内の冷媒が不足しているか否かを判断する。そして、冷媒が不足している場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）に、図１に示す異常処理検知ルーチンを開始し、冷媒が不足していない場合（Ｓ５：Ｎｏ）、異常判断部４１はこのルーチンを終了する。異常判断部４１がこのような制御ルーチンを実行することによっても、異常判断の検知精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるべきものではない。例えば、上記実施形態では、２台の室外機を備えるマルチ式空気調和機を例示したが、備えられる室外機は２台以上であればよい。また、上記実施形態では、異常判断部４１が、室外熱交換器に接続される第３配管３３に介装された室外側電子膨張弁１５の異常を検知しているが、停止室外機に冷媒が流れてしまう異常であれば、どのような異常を検知することもできる。また、上記実施形態では、温度差ΔＴが２℃未満である状態が５分を越えて継続した場合に、停止室外機を異常と判断したが、温度差ΔＴが予め定められた温度未満である状態が予め定められた時間を越えて継続した場合に、停止室外機の異常を判断すればよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…マルチ式空気調和機、１０ａ，１０ｂ…室外機、１１…圧縮機、１１ａ…吸入口、１１ｂ…吐出口、１３…四方弁、１４…室外熱交換器、１５…室外側電子膨張弁（流量調整弁）、１８…アキュムレータ、１９…一方向弁、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…室内機、２１…室内側電子膨張弁、２２…室内熱交換器、３０…冷媒配管、３０ａ…冷媒液配管、３０ｂ…冷媒ガス配管、３１…第１配管、３２…第２配管、３３…第３配管（冷媒液配管）、３４…第４配管（冷媒ガス配管）、３５…第５配管、３６…バイパス配管、４０…制御装置、４１…異常判断部、４２…冷媒不足判断部、５１…吐出温度センサ、５２…吸入温度センサ、５３…液管温度センサ、５４…吸入圧力センサ、Ｔ１…吐出温度、Ｔ２…吸入温度、Ｔ３…液管温度、ΔＴ…温度差

Claims (6)

1. 圧縮機及び室外熱交換器を有する複数台の室外機と、室内熱交換器を有する複数台の室内機と、それぞれの前記室外機とそれぞれの前記室内機を接続する同一系統の冷媒配管とを備え、運転中の前記室外機及び運転中の前記室内機並びにこれらを接続する前記冷媒配管とにより構成される冷媒回路内に冷媒が流れることにより空調が実施されるマルチ式空気調和機において、
   前記室外機の異常を判断する異常判断部を備え、
   前記冷媒配管は、それぞれの前記室外機に備えられる前記室外熱交換器にそれぞれ接続されるとともに、内部に液冷媒が流通する冷媒液配管を備え、
   前記異常判断部は、前記複数の室外機のうち停止中の室外機に備えられる前記室外熱交換器に接続される前記冷媒液配管の温度と運転中の室外機に備えられる前記室外熱交換器に接続される前記冷媒液配管の温度との差ΔＴに基づいて、停止中の室外機の異常を判断する、マルチ式空気調和機。
2. 請求項１に記載のマルチ式空気調和機において、
   それぞれの前記室外機に備えられる前記室外熱交換器に接続される前記冷媒液配管に介装され、前記冷媒液配管を流通する液冷媒の流量を調整可能な流量調整弁を備え、
   前記異常判断部は、前記差ΔＴに基づいて、停止中の室外機に備えられる前記室外熱交換器に接続される前記冷媒液配管に介装される前記流量調整弁の異常を判断する、マルチ式空気調和機。
3. 請求項２に記載のマルチ式空気調和機において、
   前記異常判断部は、前記差ΔＴが予め定められる温度差未満であるときに、停止中の室外機に備えられる前記室外熱交換器に接続される前記冷媒液配管に介装される前記流量調整弁に異常が発生していると判断する、マルチ式空気調和機。
4. 請求項２に記載のマルチ式空気調和機において、
   前記異常判断部は、前記差ΔＴが予め定められる温度差未満である状態が、予め定められた時間を越えて継続する場合に、停止中の室外機に備えられる前記室外熱交換器に接続される前記冷媒液配管に介装される前記流量調整弁に異常が発生していると判断する、マルチ式空気調和機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマルチ式空気調和機において、
   運転中の前記室外機及び運転中の前記室内機並びにこれらを接続する前記冷媒配管とにより構成される冷媒回路を流れる冷媒が不足しているか否かを判断する冷媒不足判断部を備え、
   前記異常判断部は、前記差ΔＴ及び前記冷媒不足判断部による判断結果に基づいて、停止中の室外機の異常を判断する、マルチ式空気調和機。
6. 請求項５に記載のマルチ式空気調和機において、
   前記異常判断部は、前記差ΔＴが予め定められる温度差未満である状態が、予め定められた時間を越えて継続し、且つ、前記冷媒不足判断部によって前記冷媒回路を流れる冷媒が不足していると判断された場合に、停止中の室外機が異常であると判断する、マルチ式空気調和機。

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