JP6552939B2

JP6552939B2 - 空調システム

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Publication number: JP6552939B2
Application number: JP2015207928A
Authority: JP
Inventors: 隆博加藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: ES2732660T3; EP3315877A1; JP2017078561A; CN107850352A; EP3315877B1; EP3315877A4; WO2017068902A1

Description

本発明は、冷凍サイクルに対して、圧縮機、四方切換弁および室外熱交換器を備えた複数台の室外ユニットが並列に接続されている空調システムに関するものである。

従来の空調システムにおいて、室外ユニットに複数台の圧縮機が搭載されている空調システムでは、圧縮機の中の任意の１台が故障した場合、あるいは１系統の冷凍サイクルに対して複数台の室外ユニットが並列に接続されている空調システムでは、任意の室外ユニットの圧縮機が故障した場合、空調システムが全停止に至る事態を避けるため、正常な圧縮機あるいは室外ユニットを運転して空調運転を継続するバックアップ運転機能を備えた空調システムが提供されている。

かかる空調システムの中、複数台の室外ユニットが並列に接続されている空調システムでは、バックアップ運転時、室外ユニット同士の運転モードを同一にすべく、四方切換弁の位置を冷房サイクル位置または暖房サイクル位置に同期させる必要がある。この際、室外ユニットに複数台の圧縮機が搭載されている場合、その一部が故障しても、残りの圧縮機を運転することにより四方切換弁を切換えることができるが、室外ユニットの搭載圧縮機が１台の場合もしくは搭載圧縮機の全てが故障した場合、その室外ユニットの圧縮機が運転できないことから、四方切換弁を同期させることができない場合がある。

つまり、四方切換弁を無通電状態の冷房サイクル位置から通電状態の暖房サイクル位置の切換えるには、スライド弁体をスライドさせるため、所定値（四方切換弁の製品仕様にもよるが、通常、０．３ＭＰａ）以上の高低圧差を確保する必要がある。しかし、圧縮機が故障している室外ユニットでは、その高低圧差を確保することができないため、四方切換弁を暖房サイクル位置に同期切換えすることができず、その結果としてシステムの運転ができなくなる場合があった。

これは、正常な室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置とし、暖房サイクルで運転できたとしても、圧縮機が故障している室外ユニット側の四方切換弁は、暖房サイクル位置に切換えることができないため、冷房サイクル位置のままとなる。この場合、故障室外ユニット側の四方切換弁から圧縮機に至る低圧系の吸入経路に、正常室外ユニットを運転することにより発生した高圧が冷媒ガス管を介して印加されることになり、かかる事態を防止すべく、空調システムの運転を禁止するようにしているためである。

上記の如く、圧縮機故障等の異常発生時、四方切換弁の方向が室外ユニット間で異なる状態となり、そのまま運転を継続したとき、高圧冷媒と低圧冷媒とがショートして高圧カットによりシステムが停止される。これの繰り返しにより室外ユニットがダメージを受ける等の問題を解決するため、異常発生時、システムの運転をいったん停止し、各室外ユニットの四方切換弁の方向を同一方向に合わせて同期させた後、システムを再起動する制御手段を備えたものが、特許文献１に示されている。

特開平６−３４１７４２号（特許第３２０３０９６号）公報

しかしながら、上記特許文献１に示すものは、異常発生時、システムの運転をいったん停止しなければならないため、例えば、冷房サイクルで冷房運転しているときに、暖房運転に切換える際にも、そのまま故障室外ユニットの四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えることができず、いったんシステムを停止しなければならないものであり、しかも、各室外ユニットの四方切換弁の方向を如何にして同期させるのかについての具体的方法、手段を開示するものではなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、並列に接続された複数台の室外ユニットのいずれかのユニットの圧縮機が故障した場合でも、確実に四方切換弁を同期させてバックアップ運転ができる空調システムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の空調システムは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空調システムは、室内ユニット側および室外ユニット側の冷媒回路を冷媒液管、冷媒ガス管により接続して構成される１系統の冷凍サイクルと、少なくとも１台の圧縮機、前記冷凍サイクルを冷房または暖房サイクルのいずれかに切換える四方切換弁および室外熱交換器を備え、前記冷凍サイクルに対して並列に接続される複数台の前記室外ユニットと、前記複数台の室外ユニット中の或る室外ユニットの前記圧縮機が故障した時、他の正常な室外ユニットをバックアップ運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部と、を備えた空調システムであって、前記バックアップ運転制御部は、バックアップ運転時、前記四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際に、前記正常室外ユニットの前記四方切換弁をいったん冷房サイクル位置として運転し、前記故障室外ユニットの低圧圧力を低下させ、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁の作動差圧を確保して該四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えた後、前記正常室外ユニットの前記四方切換弁を暖房サイクル位置に切換え、前記四方切換弁を同期させて暖房サイクルで運転する四方切換弁同期制御部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、複数台の室外ユニット中の或る室外ユニットの圧縮機が故障した時、他の正常な室外ユニットをバックアップ運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部を備えた空調システムにあって、バックアップ運転制御部に、バックアップ運転時、四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際に、正常室外ユニットの四方切換弁をいったん冷房サイクル位置として運転し、故障室外ユニットの低圧圧力を低下させ、故障室外ユニットの四方切換弁の作動差圧を確保して当該四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えた後、正常室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に切換え、四方切換弁を同期させて暖房サイクルで運転する四方切換弁同期制御部を設けているため、バックアップ運転時、四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際にも、故障室外ユニットの四方切換弁を、確実に作動差圧を確保して冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換え、暖房サイクル位置に同期させてバックアップ運転することができる。従って、故障室外ユニットの四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置への切換えに必要な作動差圧を確保できず、その四方切換弁を暖房サイクル位置に同期切換えできないことによって発生する故障室外ユニットの低圧経路への高圧冷媒ガスの印加や空調システムの全停止等の問題を解消し、確実に正常室外ユニットを運転してバックアップ運転することができる。

さらに、本発明の空調システムは、上記の空調システムにおいて、前記四方切換弁同期制御部は、前記正常室外ユニット側の前記圧縮機の回転数が所定回転数に達したとき、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、四方切換弁同期制御部が、正常室外ユニット側の圧縮機回転数が所定回転数に達したとき、故障室外ユニットの四方切換弁に暖房サイクル位置への切換え指令を出力する構成とされているため、正常室外ユニット側の圧縮機回転数が所定回転数に達したことを以って、故障室外ユニットの低圧が低下し、四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えるのに必要な差圧が確保されていると見做して切換指令を出力し、故障室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えることができる。従って、現行システムに対してハード的な変更を施すことなく、ソフト面の変更のみで、バックアップ運転時、故障室外ユニットの四方切換弁を、確実に冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて同期させ、バックアップ運転することができる。

また、本発明の空調システムは、上記の空調システムにおいて、前記四方切換弁同期制御部は、前記故障室外ユニット側の低圧圧力の検出値が所定値以下に低下したとき、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、四方切換弁同期制御部が、故障室外ユニット側の低圧圧力の検出値が所定値以下に低下したとき、故障室外ユニットの四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされているため、故障室外ユニット側の低圧圧力の検出値が所定値以下に低下したことを以って、故障室外ユニットの低圧が低下し、四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えるのに必要な差圧が確保されていると見做して切換指令を出力し、故障室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えることができる。従って、現行システムに対してハード的な変更を施すことなく、ソフト面の変更のみで、バックアップ運転時、故障室外ユニットの四方切換弁を、確実に冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて同期させ、バックアップ運転することができる。

さらに、本発明の空調システムは、上記の空調システムにおいて、前記四方切換弁同期制御部は、前記故障室外ユニット側の高圧圧力および低圧圧力の検出値の差が所定値以上になったとき、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、四方切換弁同期制御部が、故障室外ユニット側の高圧圧力および低圧圧力の検出値の差が所定値以上になったとき、故障室外ユニットの四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされているため、故障室外ユニット側の高圧圧力および低圧圧力の検出値の差が所定値以上になったことを以って、故障室外ユニットの低圧が低下し、四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えるのに必要な差圧が確保されていると見做して切換指令を出力し、故障室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えることができる。従って、現行システムに対してハード的な変更を施すことなく、ソフト面の変更のみで、バックアップ運転時、故障室外ユニットの四方切換弁を、確実に冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて同期させ、バックアップ運転することができる。

さらに、本発明の空調システムは、上述のいずれかの空調システムにおいて、前記複数台の室外ユニットの前記四方切換弁と前記圧縮機間の低圧経路が、互いに低圧連通管を介して接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数台の室外ユニットの四方切換弁と圧縮機間の低圧経路が、互いに低圧連通管を介して接続されているため、バックアップ運転時、故障室外ユニットの四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて同期する際に、正常室外ユニットを冷房サイクルで運転して故障室外ユニット側の低圧圧力を低下する時、低圧連通管を介して速やかに低圧圧力を低下させることができる。従って、四方切換弁の切換時の信頼性、確実性を高めることができるとともに、切換えに要する時間を短縮化することができる。

さらに、本発明の空調システムは、上記の空調システムにおいて、前記低圧連通管は、前記複数台の室外ユニットの前記圧縮機の低圧経路同士を接続する均油管または均圧管とされていることを特徴とする。

本発明によれば、低圧連通管が、複数台の室外ユニットの圧縮機の低圧経路同士を接続する均油管または均圧管とされているため、複数台の室外ユニットを備えた空調システムでは複数台の室外ユニットの圧縮機同士あるいはその低圧経路同士を均油管または均圧管で接続している場合が多く、かかるケースでは、その均油管または均圧管を低圧連通管として兼用化し、バックアップ運転時、該均油管または均圧管を介して故障室外ユニット側の低圧圧力を低下させ、故障室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えて同期させることができる。従って、既存の均油管または均圧管を利用し、コストアップを避けて確実に故障室外ユニットの四方切換弁を同期切換えすることができる。

また、本発明にかかる空調システムは、室内ユニット側および室外ユニット側の冷媒回路を冷媒液管、冷媒ガス管により接続して構成される１系統の冷凍サイクルと、少なくとも１台の圧縮機、前記冷凍サイクルを冷房または暖房サイクルのいずれかに切換える四方切換弁および室外熱交換器を備え、前記冷凍サイクルに対して並列に接続される複数台の前記室外ユニットと、前記複数台の室外ユニット中の或る室外ユニットの前記圧縮機が故障した時、他の正常な室外ユニットをバックアップ運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部と、を備えた空調システムであって、前記複数台の室外ユニットの前記圧縮機と前記四方切換弁間の吐出配管に、該吐出配管同士を連通接続する電磁弁を備えた高圧バイパス回路を設け、前記バックアップ運転制御部に、バックアップ運転時、前記四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際、前記高圧バイパス回路に設けられている前記電磁弁を開として前記故障室外ユニットの前記四方切換弁を暖房サイクル位置に切換え、前記四方切換弁同士を同期させて暖房サイクルで運転する四方切換弁同期制御部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、複数台の室外ユニット中の或る室外ユニットの圧縮機が故障した時、他の正常な室外ユニットをバックアップ運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部を備えた空調システムにあって、複数台の室外ユニットの圧縮機と四方切換弁間の吐出配管に、該吐出配管同士を連通接続する電磁弁を備えた高圧バイパス回路を設けるとともに、バックアップ運転制御部に、バックアップ運転時、四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際、高圧バイパス回路に設けられている電磁弁を開として障室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に切換え、四方切換弁同士を同期させて暖房サイクルで運転する四方切換弁同期制御部を設けた構成としているため、バックアップ運転時、四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際に、故障室外ユニットの吐出配管に正常室外ユニットから吐出された高圧冷媒ガスを印加し、故障室外ユニットの四方切換弁を、確実に作動差圧を確保して冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換え、暖房サイクル位置に同期させてバックアップ運転することができる。従って、故障室外ユニットの四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置への切換えに必要な作動差圧を確保できず、その四方切換弁を暖房サイクル位置に同期切換えできないことによって発生する故障室外ユニットの低圧経路への高圧冷媒ガスの印加や空調システムの全停止等の問題を解消し、確実に正常室外ユニットを運転してバックアップ運転することができる。

本発明によると、バックアップ運転時、四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際にも、故障室外ユニットの四方切換弁を、確実に作動差圧を確保して冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換え、暖房サイクル位置に同期させてバックアップ運転することができるため、故障室外ユニットの四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置への切換えに必要な作動差圧を確保できず、その四方切換弁を暖房サイクル位置に同期切換えできないことによって発生する故障室外ユニットの低圧経路への高圧冷媒ガスの印加や空調システムの全停止等の問題を解消し、確実に正常室外ユニットを運転してバックアップ運転することができる。

本発明の第１実施形態に係る空調システムを冷房サイクルで運転している状態の冷媒回路図である。上記システムの冷媒回路に組込まれる四方切換弁の構成図である。上記システムを暖房サイクルで運転している状態の冷媒回路図である。上記システムをバックアップ運転する際、故障室外ユニットの四方切換弁を暖房サイクル位置に同期切換えできなかった場合の冷媒回路図である。上記空調システムをバックアップ運転する際、故障室外ユニット側の四方切換弁を暖房サイクル位置に同期切換えしている状態の冷媒回路図である。図５の状態から故障室外ユニット側の四方切換弁を正常に同期切換えした後の冷媒回路図である。上記空調システムのバックアップ運転時における四方切換弁の切換え制御の一例を示すフローチャート図である。上記空調システムのバックアップ運転時における四方切換弁の切換え制御の他の例を示すフローチャート図である。本発明の第２実施形態に係る空調システムの冷媒回路図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図８を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る空調システムを冷房サイクルで運転している状態の冷媒回路図が示され、図２には、その冷媒回路に組込まれる四方切換弁の構成図、図３には、該システムを暖房サイクルで運転している状態の冷媒回路図が示されている。
本実施形態の空調システム１は、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂと、複数台の室内ユニット３Ａ，３Ｂとを、いわゆる渡り冷媒液管４および冷媒ガス管５を介して各々を互いに並列に接続し、１系統の冷凍サイクル６を構成したシステムとされている。

複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂは、圧縮機１０、油分離器１１、逆止弁１２、四方切換弁１３、室外熱交換器１４、暖房用膨張弁（ＥＥＶＨ）１５、レシーバ１６、液側操作弁１７、ガス側操作弁１８およびアキュームレータ１９等を、冷媒配管２０を介して公知の如く接続することにより室外側冷媒回路２１を構成するとともに、圧縮機１０と油分離器１１との間に電磁弁２２およびキュピラリチューブ２３を備えた油戻し回路２４を接続した構成とされており、冷媒液管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管５Ａ，５Ｂを介して冷凍サイクル６に対して並列に接続されている。

室外側冷媒回路２１における圧縮機１０から四方切換弁１３に至る冷媒吐出配管２０Ａには、高圧圧力センサ２５が設けられ、四方切換弁１３から圧縮機１０に至る冷媒吸入配管２０Ｂには、低圧圧力センサ２６が設けられている。また、各室外ユニット２Ａ，２Ｂの圧縮機１０間には、各圧縮機１０に充填されている油の油面レベルを均一化するための均油管２７が操作弁２８を介して接続されている。この均油管２７あるいはそれと平行して設けられる均圧管等は、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂの四方切換弁１３と圧縮機１０間の低圧経路（冷媒吸入配管２０Ｂ）同士を互いに接続し、低圧経路の低圧を均圧化する低圧連通管としての機能を有するものとされている。

なお、ここでの圧縮機１０は、ハウジング内が低圧冷媒雰囲気とされる低圧ハウジングタイプの圧縮機とされている。
さらに、各室外ユニット２Ａ，２Ｂの室外側冷媒回路２１に組込まれている四方切換弁１３は、冷凍サイクル６を図１に示す冷房サイクルと、図３に示す暖房サイクルとに切換えるためのものであり、以下の構成を備えている。

四方切換弁１０は、図２に示されるように、弁本体３０を備え、その弁本体３０一側壁面に圧縮機１０からの冷媒吐出配管２０Ａが接続される高圧ポート３１が設けられ、他側壁面の弁座部に圧縮機１０への冷媒吸入配管２０Ｂが接続される低圧ポート３２と、その低圧ポート３２を挟んでその両側に、後述する室内熱交換器５０に連なる冷媒ガス管２０Ｃおよび室外熱交換器１４に連なる冷媒ガス管２０Ｄが接続される第１ポート３３および第２ポート３４とが設けられ、更に、弁本体３０の内部流路３５内に、他側壁面の弁座部上を摺接するスライド弁体３６が内蔵された構成とされている。

また、上記スライド弁体３６には、摺接面側に低圧ポート３２を第１ポート３３または第２ポート３４のいずれかに連通する切換流路３７が設けられるとともに、両端部に一対のピストン３８，３９が結合されており、そのピストン３８，３９により内部流路３５から区画された左右一対の第１パイロット室４０および第２パイロット室４１が形成されている。なお、弁本体３０内の内部流路３５と第１パイロット室４０および第２パイロット室４１との間は、弁本体３０とピストン３８および３９との間の微小隙間により冷媒ガスが微小漏れされるようになっている。

更に、四方切換弁１０には、第１パイロット室４０および第２パイロット室４１と低圧ポート３２との連通状態を切換えるためのパイロット弁４２が具備されており、高低圧の圧力差を第１パイロット室４０および第２パイロット室４１に与え、その圧力差でスライド弁体３６をピストン３８，３９と共に弁本体３０内を摺動させることにより、高圧ポート３１および低圧ポート３２と、第１ポート３３および第２ポート３４との間の連通状態が切換えられるようになっている。

上記パイロット弁４２は、弁本体４３と、弁本体４３の一端側に設置されている電磁コイル４４と、電磁コイル４４を励磁することにより吸引されるプランジャ４５と、電磁コイル４４が無励磁状態のとき、プランジャ４５を押し出すバネ４６と、プランジャ４５の動作に応動して第１パイロット室４０または第２パイロット室４１の一方を低圧ポート３２に切換え連通させる弁体４７とを備えた構成とされている。

一方、複数台の室内ユニット３Ａ，３Ｂは、室内熱交換器５０および冷房用膨張弁（ＥＥＶＣ）５１を備えた室内側冷媒回路５２を有し、冷媒液管４Ａ，４Ｂおよび冷媒ガス管５Ａ，５Ｂを介して冷凍サイクル６に並列に接続されている。

上記空調システム１を冷房サイクルで運転する際、四方切換弁１０は、パイロット弁４２が無通電で電磁コイル４４が無励磁の状態とされるため、図２に示すように、バネ４６によりプランジャ４５および弁体４７が押し出されることにより、第１パイロット室４０が低圧ポート３２に連通された状態となる。このため、圧縮機１０が駆動され、冷媒吐出配管２０Ａから高圧ポート３１を経て内部流路３５に高圧が印加されると、第１パイロット室４０と内部流路３５との高低圧差でスライド弁体３６は、図２に示す冷房サイクル位置とされ、高圧ポート３１と第２ポート３４、低圧ポート３２と第１ポート３３をそれぞれ連通する状態となる。

これによって、圧縮機１０から冷媒吐出配管２０Ａに吐出された冷媒は、図１に実線矢印で示す通り、油分離器１１、逆止弁１２、四方切換弁１３、室外熱交換器１４、暖房用膨張弁（ＥＥＶＨ）１５、レシーバ１６、液側操作弁１７、冷媒液管４，４Ａ，４Ｂ、冷房用膨張弁（ＥＥＶＣ）５１、室内熱交換器５０、冷媒ガス管５，５Ａ，５Ｂ、ガス側操作弁１８、四方切換弁１３、冷媒吸入配管２０Ｂおよびアキュームレータ１９を経て圧縮機１０に戻る冷房サイクル内を循環する。

この間、室外熱交換器１４で凝縮液化された冷媒は、冷房用膨張弁（ＥＥＶＣ）５１で断熱膨張され、室内熱交換器５０で熱交換される空気から吸熱して蒸発ガス化されることにより、室内の冷房等に供される。なお、この冷房サイクルにおいて、図１に示す冷凍サイクル６中の太線部分が高圧側、細線部分が低圧側であることを示している。

一方、空調システム１を暖房サイクルで運転する際、四方切換弁１０は、パイロット弁４２に通電され、電磁コイル４４が励磁された状態とされるため、プランジャ４５および弁体４７がバネ４６に抗して電磁コイル４４側に吸引されることにより、第２パイロット室４１が低圧ポート３２に連通された状態となる。このため、圧縮機１０が駆動され、冷媒吐出配管２０Ａから高圧ポート３１を経て内部流路３５に高圧が印加されると、第２パイロット室４１と内部流路３５との高低圧差でスライド弁体３６は、図２に示した左側位置から右側位置に摺動・移動して暖房サイクル位置とされ、高圧ポート３１と第１ポート３３、低圧ポート３２と第２ポート３４をそれぞれ連通する状態となる。

四方切換弁１０の暖房サイクル位置への切換えにより、圧縮機１０から冷媒吐出配管２０Ａに吐出された冷媒は、図３に実線矢印で示す通り、油分離器１１、逆止弁１２、四方切換弁１３、ガス側操作弁１８、冷媒ガス管５，５Ａ，５Ｂ、室内熱交換器５０、冷房用膨張弁（ＥＥＶＣ）５１、冷媒液管４，４Ａ，４Ｂ、冷媒液管４，４Ａ，４Ｂ、レシーバ１６、暖房用膨張弁（ＥＥＶＨ）１５、室外熱交換器１４、四方切換弁１３、冷媒吸入配管２０Ｂ、アキュームレータ１９を経て圧縮機１０に戻る暖房サイクル内を循環する。

この間、室内熱交換器５０で熱交換される空気に放熱することにより凝縮液化された冷媒は、暖房用膨張弁（ＥＥＶＨ）１５で断熱膨張され、室外熱交換器１４で蒸発ガス化されることにより、室内の暖房等に供される。なお、この暖房サイクルにおいて、図３に示す冷凍サイクル６中の太線部分が高圧側、細線部分が低圧側であることを示している。

上記空調システム１の冷房サイクルあるいは暖房サイクルでの運転は、リモコン等からの運転指令に対応して室外コントローラ６０Ａ，６０Ｂおよび室内コントローラ（図示省略）が、圧縮機１０の回転数、四方切換弁１３の切換え、冷房用膨張弁（ＥＥＶＣ）５１および暖房用膨張弁（ＥＥＶＨ）１５の開度、図示省略の室内ファンおよび室外ファンの回転数等を適宜制御することにより実行されるようになっている。

また、上記室外コントローラ６０Ａ，６０Ｂは、空調負荷に応じて複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂの運転台数をコントロールするだけでなく、その室外ユニット２Ａ，２Ｂのいずれかの圧縮機１０が故障する等により運転できなくなった場合でも、空調システム１が全停止に至る事態を回避すべく、正常な室外ユニット２Ａ，２Ｂを運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部６１Ａ，６１Ｂを備えている。

更に、上記バックアップ運転制御部６１Ａ，６１Ｂには、バックアップ運転時、四方切換弁１０を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際に、故障中の室外ユニット２Ａ，２Ｂの四方切換弁１３を確実に同期して暖房サイクル位置に切換えるための四方切換弁同期制御部６２Ａ，６２Ｂが設けられている。

この四方切換弁同期制御部６２Ａ，６２Ｂは、バックアップ運転時、四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換える際、例えば、正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３をいったん冷房サイクル位置として運転し、故障室外ユニット２Ｂの低圧側圧力を低下させて、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を作動するための差圧を確保し、当該四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えた後、正常室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えることにより、各室外ユニット２Ａ，２Ｂの四方切換弁１３を暖房サイクル位置に同期させる制御機能を備えたものである。

つまり、故障室外ユニット２Ｂでは、圧縮機１０が故障しているため、四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えるときに必要な所定値（四方切換弁１３の製品仕様に異なる場合もあるが、一般に、０．３ＭＰａ程度）以上の差圧を確保できないことから、正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えてバックアップ運転する際、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を同期して暖房サイクル位置に切換えることができず、図４に示すように、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３から圧縮機１０に至る低圧系の吸入経路に対し、冷媒ガス管５Ｂを経て正常室外ユニット２Ａから吐出された高圧冷媒ガスが印加される等の問題が発生する。四方切換弁同期制御部６２Ａ，６２Ｂは、この問題を解消するためのものである。

四方切換弁同期制御部６２Ａ，６２Ｂは、上記の如く、例えば正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えてバックアップ運転する時、図５に示すように、正常室外ユニット２Ａの四方切換弁１３をいったん冷房サイクル位置として運転される。この際、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３は無通電で冷房サイクル位置となるため、正常室外ユニット２Ａが運転されると、冷媒ガス管５Ｂを介して故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３から圧縮機１０に至る吸入経路（冷媒吸入配管２０Ｂ）の低圧が低下され、これによって、四方切換弁１３を切換えるために必要な０．３ＭＰａ以上の差圧が確保されることになる。

そして、下記（１）ないし（３）のいずれかにより、０．３ＭＰａ以上の差圧が確保されたと判断し、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３に暖房サイクル位置への切換え指令を出力して四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えるようにしたものである。
（１）正常室外ユニット２Ａを冷房サイクルで運転し、その圧縮機１０の回転数が所定回転数に達したとき、故障室外ユニット２Ｂ側の低圧が所定値以下に低下し、所定値（０．３ＭＰａ）以上の差圧が確保されたと判定して故障室外ユニット２Ｂに四方切換弁１３の切換指令を出力する。

（２）正常室外ユニット２Ａを冷房サイクルで運転し、故障室外ユニット２Ｂ側の低圧圧力センサ２６により低圧が所定値以下に低下したことが検知されたとき、所定値（０．３ＭＰａ）以上の差圧が確保されたと判定して故障室外ユニット２Ｂに四方切換弁１３の切換指令を出力する。
（３）正常室外ユニット２Ａを冷房サイクルで運転し、故障室外ユニット２Ｂ側の高圧圧力センサ２５と低圧圧力センサ２６による検出値の差（高圧−低圧）が所定値以上であることが検知されたとき、所定値（０．３ＭＰａ）以上の差圧が確保されたと判定して故障室外ユニット２Ｂに四方切換弁１３の切換指令を出力する。

その後、正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えることにより、正常室外ユニット２Ａおよび故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を暖房サイクル位置に同期させるようにしたものである。図６は、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３と同じ暖房サイクル位置に同期させて状態を示したものであり、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３が暖房サイクル位置とされているため、四方切換弁１３から圧縮機１０に至る低圧系の吸入経路（冷媒吸入配管２０Ｂ）に高圧冷媒ガスが印加されるのを防ぐことができる。

図７および図８は、上記した四方切換弁同期制御部６２Ａ，６２Ｂの制御機能を示すフローチャート図である。以下に、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂを並列に接続した空調システム１において、或る室外ユニット（室外ユニット２Ｂ）が圧縮機１０の故障により運転不可となった時、運転可能なユニット（室外ユニット２Ａ）の運転により、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に同期切換えする制御機能について、図７および図８に基づいて具体的に説明する。

図７は、上記（２），（３）の場合のフローチャート図であり、ステップＳ１において故障室外ユニット２Ｂが圧縮機１０の故障等により運転不可状態になると、ステップＳ２に進み、運転可能な正常室外ユニット２Ａにバックアップ運転による暖房運転指令が出力される。この場合、ステップＳ３において正常室外ユニット２Ａが、まず四方切換弁１３を高圧ポート３１と第２ポート３４、低圧ポート３２と第１ポート３３を連通した冷房サイクル位置として運転される。

この状態でステップＳ４に進み、ここで上記（２）または（３）のように、低圧圧力センサ２６による検出値が所定値以下か否か、もしくは高圧圧力センサ２５と低圧圧力センサ２６の検出値の差（高圧−低圧）が所定値以上か否かが判定され、ＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５に進み、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３に対して切換指令が出力される。これによってステップＳ６に進み、ここで故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３は、低圧圧力が低下され、上記の通りスライド弁体３６を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に移動する作動差圧が確保されていることから、圧縮機１０が停止中であっても、暖房サイクル位置に切換えることができる。

その後、ステップＳ７に進み、冷房サイクル位置として運転されている正常室外ユニット２Ａの四方切換弁１３に対して、切換指令を出力し、ステップＳ８で暖房サイクル位置に切換えることにより、正常室外ユニット２Ａを暖房サイクルで運転し、ステップＳ９の通りバックアップ暖房運転を開始することができる。

一方、上記（１）の場合のフローチャート図が図８に示されている。
この場合、上記の通り、故障室外ユニット２Ｂ側の低圧が所定値以下に低下し、四方切換弁１３の切換えに必要な０．３ＭＰａ以上の差圧が確保されているか否かを、図８に示すステップＳ１４の通り、冷房サイクルで運転している正常室外ユニット２Ａの圧縮機１０の回転数が所定回転数に達したか否かで判定するようにしている以外のステップ、即ちステップＳ１１〜ステップＳ１３およびステップＳ１５〜ステップＳ１９については、図７に基づいて説明した各ステップＳ１〜ステップＳ３およびステップＳ５〜ステップＳ９と同様であるので説明は省略する。

斯くして、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記した空調システム１において、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂのいずれか一方または双方を運転することにより空調運転を行っているとき、運転中の室外ユニット２Ａまたは２Ｂ（ここでは、室外ユニット２Ｂとする。）の圧縮機１０が故障して運転することができなくなった場合、バックアップ運転制御部６１Ａ，６１Ｂは、正常な室外ユニット２Ａを運転することにより空調運転を継続する。

この際、冷房サイクルまたは暖房サイクルで運転していて、冷房モードまたは暖房モードを継続してバックアップ運転する場合、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３をそのまま冷房サイクル位置または暖房サイクル位置に維持した状態で正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を冷房サイクル位置または暖房サイクル位置とし、各々の室外ユニット２Ａ，２Ｂの四方切換弁１３の位置を同期させてバックアップ運転すればよい。

しかし、バックアップ運転時、四方切換弁１３を冷房サイクル位置または暖房サイクル位置に切換えて運転しなければならないケースがあり、この場合、正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３は、作動差圧を確保できることから通常とおり暖房サイクル位置に切換えることができるが、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３は、圧縮機１０が故障しており、所定値以上の高低圧差（例えば、０．３ＭＰａ）を確保することができず、四方切換弁１３を暖房サイクル位置に同期させることができないケースが生じる。

しかるに、本実施形態によれば、かかるケースでも四方切換弁同期制御部６２Ａ，６２Ｂにより、いったん正常な室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を冷房サイクル位置として運転し、正常な室外ユニット２Ａの低圧を低下させ、同時に冷媒ガス管５Ｂを介して故障室外ユニット２Ｂ側の低圧を低下させることにより、上記（１）ないし（３）のいずれかで３ＭＰａ以上の圧力差を確保したと判定し、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３に暖房サイクル位置への切換指令を出して、当該四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えた後、正常室外ユニット２Ａの四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えることによって、各室外ユニット２Ａ，２Ｂの四方切換弁１３を暖房サイクル位置に同期させることができる。

従って、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置への切換えに必要な作動差圧を確保できず、その四方切換弁１３を暖房サイクル位置に同期切換えできないことにより発生する、故障室外ユニット２Ｂの低圧経路への高圧冷媒ガスの印加や空調システムの全停止等の問題を解消し、確実に正常室外ユニット２Ａを運転してバックアップ運転を実行することができる。

また、バックアップ運転時、上記（１）ないし（３）のいずれかで、四方切換弁１３の切換えに必要な所定値（０．３ＭＰａ）以上の圧力差が確保し得たと判定できるため、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を圧縮機１０が故障で運転不可の場合でも、確実に作動差圧を確保して四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えることができる。しかも、このような四方切換弁１３の切換えを、現行システムに対してハード的な変更を施すことなく、ソフト面の変更で対応できるため、コストアップを抑制することができる。なお、上記（１）ないし（３）は、（１），（２），（３）の順でより信頼性を高めることができる。

さらに、本実施形態では、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂの四方切換弁１３と圧縮機１０間の低圧経路（冷媒吸入配管２０Ｂ）同士を、均油管２７あるいは均圧管等の低圧連通管を介して連通接続した構成としているため、上記の如く、正常室外ユニット２Ａを運転して故障室外ユニット２Ｂの低圧圧力を低下させる際、速やかに故障室外ユニット２Ｂ側の低圧を低下させることができ、四方切換弁１３の切換時の信頼性、確実性を高めることができるとともに、切換えに要する時間を短縮化することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂの冷媒吐出配管２０Ａ間に電磁弁７１を備えた高圧バイパス回路７０を設け、その電磁弁７１を四方切換弁同期制御部６３Ａ，６３Ｂで開閉制御するようにしている点が異なる。その他の点については、上記した第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

つまり、本実施形態では、図９に示すように、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂの冷媒吐出配管２０Ａ同士を、配管接続用の操作弁７２を介して電磁弁７１を備えた高圧バイパス回路７０によって接続している。そして、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂ中の或る室外ユニット、例えば室外ユニット２Ｂの圧縮機１０が故障し、バックアップ運転制御部６１Ａ，６１Ｂにより他の正常な室外ユニット、例えば室外ユニット２Ａを運転してバックアップ運転する時、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて同期する際、高圧バイパス回路７０の電磁弁７１を開とする四方切換弁同期制御部７３Ａ，７３Ｂを設けた構成としている。

なお、上記したものでは、高圧バイパス回路７０中に電磁弁７１が２個設けられることになるが、これは複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂを共通構成とするためであり、高圧バイパス回路７０中に電磁弁７１を１個設けた構成としてもよいことはもちろんである。

このような構成とすることにより、バックアップ運転時、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて同期する際、四方切換弁同期制御部７３Ａ，７３Ｂを介して高圧バイパス回路７０の電磁弁７１を開とすることによって、正常な室外ユニット２Ａから吐出された高圧冷媒ガスを故障室外ユニット２Ｂの冷媒吐出配管２０Ａに印加し、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えるのに必要な差圧（高低圧差）を確保し、当該四方切換弁１３を暖房サイクル位置に切換えて同期させることができる。従って、かかる実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を期待することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、或る室外ユニット（例えば、室外ユニット２Ｂ）が圧縮機１０の故障により運転不可となった時、運転可能なユニット（例えば、室外ユニット２Ａ）をバックアップ運転して空調運転を継続する際、故障室外ユニット２Ｂの四方切換弁１３を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に同期切換えする場合の例について説明したが、バックアップ暖房運転中に、バックアップ運転中の室外ユニット２Ａを除霜運転あるいは油戻し運転するため、冷房サイクルに切換えて運転し、その運転が終了後、バックアップ暖房運転に復帰する際にも、同様に四方切換弁１３の同期切換えが必要である。本発明は、かかる場合にも同様に適用できることは云うまでもない。

また、上記実施形態では、複数台の室外ユニット２Ａ，２Ｂにそれぞれ圧縮機１０を１台搭載した例について説明したが、各ユニット２Ａ，２Ｂに圧縮機１０が複数台並列に接続されて搭載されている室外ユニット２Ａ，２Ｂにおいて、各々の室外ユニット２Ａ，２Ｂに搭載されている圧縮機１０が全て故障して、その室外ユニット２Ａ，２Ｂが運転不可になった場合等にも、同様に適用できることはもちろんである。

１空調システム
２Ａ，２Ｂ室外ユニット
３Ａ，３Ｂ室内ユニット
４，４Ａ，４Ｂ冷媒液管
５，５Ａ，５Ｂ冷媒ガス管
６冷凍サイクル
１０圧縮機
１３四方切換弁
１４室外熱交換器
２０Ａ冷媒吐出配管
２０Ｂ冷媒吸入配管（低圧経路）
２１室外側冷媒回路
２５高圧圧力センサ
２６低圧圧力センサ
２７均油管（低圧連通管）
５２室内側冷媒回路
６０Ａ，６０Ｂ室外コントローラ
６１Ａ，６１Ｂバックアップ運転制御部
６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ四方切換弁同期制御部
７０高圧バイパス回路
７１電磁弁

Claims

室内ユニット側および室外ユニット側の冷媒回路を冷媒液管、冷媒ガス管により接続して構成される１系統の冷凍サイクルと、
少なくとも１台の圧縮機、前記冷凍サイクルを冷房または暖房サイクルのいずれかに切換える四方切換弁および室外熱交換器を備え、前記冷凍サイクルに対して並列に接続される複数台の前記室外ユニットと、
前記複数台の室外ユニット中の或る室外ユニットの前記圧縮機が故障した時、他の正常な室外ユニットをバックアップ運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部と、を備えた空調システムであって、
前記バックアップ運転制御部は、バックアップ運転時、前記四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際に、前記正常室外ユニットの前記四方切換弁をいったん冷房サイクル位置として運転し、前記故障室外ユニットの低圧圧力を低下させ、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁の作動差圧を確保して該四方切換弁を暖房サイクル位置に切換えた後、前記正常室外ユニットの前記四方切換弁を暖房サイクル位置に切換え、前記四方切換弁を同期させて暖房サイクルで運転する四方切換弁同期制御部を備えていることを特徴とする空調システム。
前記四方切換弁同期制御部は、前記正常室外ユニット側の前記圧縮機の回転数が所定回転数に達したとき、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記四方切換弁同期制御部は、前記故障室外ユニット側の低圧圧力の検出値が所定値以下に低下したとき、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記四方切換弁同期制御部は、前記故障室外ユニット側の高圧圧力および低圧圧力の検出値の差が所定値以上になったとき、前記故障室外ユニットの前記四方切換弁に暖房サイクル位置への切換指令を出力する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記複数台の室外ユニットの前記四方切換弁と前記圧縮機間の低圧経路が、互いに低圧連通管を介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空調システム。
前記低圧連通管は、前記複数台の室外ユニットの前記圧縮機の低圧経路同士を接続する均油管または均圧管とされていることを特徴とする請求項５に記載の空調システム。
室内ユニット側および室外ユニット側の冷媒回路を冷媒液管、冷媒ガス管により接続して構成される１系統の冷凍サイクルと、
少なくとも１台の圧縮機、前記冷凍サイクルを冷房または暖房サイクルのいずれかに切換える四方切換弁および室外熱交換器を備え、前記冷凍サイクルに対して並列に接続される複数台の前記室外ユニットと、
前記複数台の室外ユニット中の或る室外ユニットの前記圧縮機が故障した時、他の正常な室外ユニットをバックアップ運転して空調運転を継続するバックアップ運転制御部と、を備えた空調システムであって、
前記複数台の室外ユニットの前記圧縮機と前記四方切換弁間の吐出配管に、該吐出配管同士を連通接続する電磁弁を備えた高圧バイパス回路を設け、
前記バックアップ運転制御部に、バックアップ運転時、前記四方切換弁を冷房サイクル位置から暖房サイクル位置に切換えて運転する際、前記高圧バイパス回路に設けられている前記電磁弁を開として前記故障室外ユニットの前記四方切換弁を暖房サイクル位置に切換え、前記四方切換弁同士を同期させて暖房サイクルで運転する四方切換弁同期制御部を設けたことを特徴とする空調システム。