WO2016063550A1

WO2016063550A1 - 空調システムの制御装置、空調システム、及び空調システムの異常判定方法

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Publication number: WO2016063550A1
Application number: PCT/JP2015/051666
Authority: WO
Inventors: 篤塩谷; 隆英伊藤; 松尾　実
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-04-28
Also published as: CN107076449A; EP3196563B1; US20170314801A1; EP3196563A1; JP2016084969A; EP3196563A4

Abstract

空調システム（１）の制御装置（３）は、室外機（Ｂ）と通信媒体を介して通信可能とされ、通信媒体を介して室外機（Ｂ）に搭載される機器の情報を取得すると共に、室外機（Ｂ）に搭載される機器へ制御指令を出力する室外機制御部（４３）と、室内機（Ａ）と通信媒体を介して通信可能とされ、通信媒体を介して室内機（Ａ）に搭載される機器の情報を取得すると共に、室内機（Ａ）に搭載される機器へ制御指令を出力する室内機制御部（４１）と、を備える。そして、制御装置（３）は、空調システム（１）の負荷状態毎に空調システム（１）の運転状態を記憶し、現在の運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の運転状態とを比較することで、機器の異常の有無を判定する。これにより、空調システム（１）の制御装置（３）は、空調システム（１）の運転状態を、より簡便かつ正確に把握可能とする。

Description

空調システムの制御装置、空調システム、及び空調システムの異常判定方法

　本発明は、空調システムの制御装置、空調システム、及び空調システムの異常判定方法に関するものである。

　従来の空調システムでは、保守の一環として、例えば、メーカーが遠隔監視によって空調システムの運転データを取得し、顧客に対して省エネルギー化の提案やメンテナンスの必要性の有無の判定等を行っている。

　室外機と室内機とを各々異なる制御装置で制御している従来の空調システムでは、室外機、室内機が各々異なる制御プログラムによって動作するため、空調システムの運転状態を正確に把握することが難しい。
　そこで、非特許文献１には、顧客の建物内に設置したローカルサーバが空調機の運転データを定期的に空調遠隔監視用のセンターサーバにインターネットを介して送信し、空調遠隔監視センターの監視画面にセンターサーバが受信した運転データが表示される空調遠隔監視システムが開示されている。この空調遠隔監視システムでは、空調機の主要なデータ（圧力値、冷媒温度、ファン回転数、圧縮機運転時間、圧縮機回転数、圧縮機発停回数等）を一定の間隔でセンターサーバに定期送信する。

　そして、異常が発生した場合、メーカーは、センターサーバに送信された運転データに基づいて異常を示す故障部位を特定し、サービスセンターへ連絡や修理の要請を実施している。

東芝レビュー　Ｖｏｌ.６０　Ｎｏ.６（２００５）　ｐ．５２－５５

　しかしながら、インターネット等の外部ネットワーク環境が不十分な地域では、空調遠隔監視用のセンターサーバを設置することは困難であり、また、空調遠隔監視用のセンターサーバの設置にもコストを必要とする。

　さらに、異なるメーカーが製造した室外機や室内機が空調システムに用いられていると、それらに搭載されている機器（機能部品ともいう。）が空調システムとして正しく動作しているか否かを判定する必要がある。この判定を行わないと、空調システムの異常の原因が明確にできず、異常の責任を有するメーカーを明確にできない。

　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、空調システムの運転状態をより簡便かつ正確に把握可能とする、空調システムの制御装置、空調システム、及び空調システムの異常判定方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の空調システムの制御装置、空調システム、及び空調システムの異常判定方法は以下の手段を採用する。

　本発明の第一態様に係る空調システムの制御装置は、一又は複数台の室外機、及び一又は複数台の室内機を備える空調システムの制御装置であって、前記室外機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室外機制御部と、前記室内機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室内機制御部と、前記空調システムの負荷状態毎に前記空調システムの運転状態を記憶する記憶手段と、現在の前記運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の前記運転状態とを比較することで、前記機器の異常の有無を判定する異常判定手段と、を備える。

　本構成に係る空調システムの制御装置は、室外機に搭載される機器へ制御指令を出力する室外機制御部と、室内機に搭載される機器へ制御指令を出力する室内機制御部を仮想的に搭載している。室外機や室内機に搭載されている機器は、例えば膨張弁、ファン、及び四方弁である。
　すなわち、室内機制御部及び室外機制御部は、室外機及び室内機とは独立して存在するので、室外機及び室内機の構成が簡素化される。さらに、例えば、通信と部品のアクチュエート機能のみの搭載というように、室外機及び室内機に高度なプログラムを搭載する必要がなく、室外機及び室内機の交換を容易に行うことができる。なお、室外機や室内機は、仕様を満たすものであれば、制御装置とは異なるメーカーが製造した室外機や室内機であってもよい。

　ここで、室外機と室内機とを各々異なる制御装置で制御している従来の空調システムでは、室外機、室内機が各々異なる制御プログラムによって動作するため、空調システム全体の異常を含む運転状態を正確に把握することが難しい。このため、従来の空調システムでは、遠隔監視用のサーバ等によって空調システムの運転状態や各種状態量等のデータを集約して管理する必要があった。さらに、空調システムに異なるメーカーが製造した室外機や室内機が用いられていると、それらに搭載されている機器が空調システムとして正しく動作しているか否かを判定する必要がある。

　そこで、本構成に係る空調システムの制御装置は、記憶手段によって、空調システムの負荷状態毎に空調システムの運転状態を記憶する。空調システムの運転状態とは、室内機又は室外機に搭載されている各機器の運転点と空調システムの状態量（冷媒の温度や圧力等）との組み合わせである。そして、異常判定手段によって、現在の運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の運転状態とが比較されることで、機器の異常の有無が判定される。すなわち、制御装置は、パッシブ型の監視制御を行う。
　なお、同等の負荷状態とは、外気温度や室内機の運転台数等が同じ、又は異なっていても許容誤差範囲内であることである。また、過去の運転状態は、自身の過去の運転状態であってもよいし、例えば、機器の構成が同じ他の空調システムの過去の運転状態であってもよい。

　また、本構成に係る空調システムは、一つの制御装置が室外機及び室内機を制御するので、この制御装置によって、各機器の制御状態や空調システムにおける各種状態量等を管理可能である。すなわち、本構成は、従来の空調システムのように遠隔監視用のサーバを用いることなく、空調システムの運転状態を、簡便かつ正確に把握可能である。
　また、本構成に係る空調システムは、異なるメーカーが製造した室外機や室内機が用いられたとしても、これらの機器の運転点と状態量とを関連付けて、現在と過去との運転状態を比較して異常の有無を判定するので、機器の動作が空調システムに与える影響を正確に把握可能となる。

　以上のように、本構成は、同等の負荷状態における現在と過去の空調システムの運転状態を比較するので、機器に異常が生じた場合における運転状態の変化が明確になる。従って、本構成は、空調システムの運転状態をより簡便かつ正確に把握可能となる。

　上記第一態様では、前記異常判定手段が、前記機器の運転に応じてより変動が表れ易い、前記空調システムの予め定められた状態量に基づいて、前記機器の異常の有無を判定してもよい。

　本構成によれば、機器の運転に応じてより変動が表れ易い、予め定められた状態量に基づいて、機器の異常の有無を判定するので、空調システムの運転状態をより早く判定することができる。

　上記第一態様では、前記空調システムの状態量に基づいて空調システム内の冷媒量を算出してもよい。

　本構成によれば、冷媒流量の時間変化に基づいて、冷媒の漏れの有無を検出できる。

　本発明の第二態様に係る空調システムは、一又は複数台の室外機と、一又は複数台の室内機と、上記記載の制御装置と、を備える。

　本発明の第三態様に係る空調システムの異常判定方法は、一又は複数台の室外機、一又は複数台の室内機、前記室外機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室外機制御部、及び前記室内機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室内機制御部を備える空調システムの異常判定方法であって、前記空調システムの負荷状態毎に前記空調システムの運転状態を記憶し、現在の前記運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の前記運転状態とを比較することで、前記機器の異常の有無を判定する。

　本発明によれば、空調システムの運転状態をより簡便かつ正確に把握可能とする、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る空調システムの冷媒系統を示した図である。本発明の実施形態に係る空調システムの電気的構成図である。本発明の実施形態に係る異常判定制御部の機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る異常判定処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る異常判定の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る冷媒量判定処理の流れを示すフローチャートである。

　以下に、本発明に係る空調システムの制御装置、空調システム、及び空調システムの異常判定方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

　図１は、本実施形態に係る空調システム１の冷媒系統を示した図である。図１に示すように、空調システム１は、１台の室外機Ｂと、該室外機Ｂと共通の冷媒配管１０により接続される複数の室内機Ａ１，Ａ２とを備える。図１では、便宜上、１台の室外機Ｂに、２台の室内機Ａ１，Ａ２が接続されている構成を例示しているが、室外機Ｂの設置台数及び室内機Ａ１，Ａ２の接続台数については限定されない。

　室外機Ｂは、例えば、冷媒を圧縮して送出する圧縮機１１、冷媒の循環方向を切り換える四方弁１２、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器１３、室外ファン１５、冷媒の機液分離等を目的として圧縮機１１の吸入側配管に設けられたアキュムレータ１６、例えば電子膨張弁である室外機膨張弁１７等を備えている。また、室外機Ｂには、冷媒圧力を計測する圧力センサ２１（高圧センサ２１＿１、低圧センサ２１＿２）、冷媒温度等を計測する室外温度センサ２４等の各種センサ類２０（図２参照）が設けられている。なお、高圧センサ２１＿１は圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力を計測し、低圧センサ２１＿２は圧縮機１１へ送られる冷媒の圧力を計測する。

　室内機Ａ１，Ａ２はそれぞれ、室内熱交換器３１、室内ファン３２、及び室内機膨張弁３３等を備えている。２台の室内機Ａ１，Ａ２は、それぞれ室外機Ｂ内のヘッダー２２、ディストリビュータ２３で分岐された各冷媒配管１０に接続されている。
　室内温度センサ３５＿１は、室内熱交換器３１の入口冷媒温度を計測し、室内温度センサ３５＿２は、室内熱交換器３１の中間冷媒温度を計測し、室内温度センサ３５＿３は、室内熱交換器３１の出口冷媒温度を計測する。

　図２は、本実施形態に係る空調システム１の電気的構成図である。図２に示すように、室内機Ａ１，Ａ２、室外機Ｂ、制御装置３が共通バス５を介して接続されており、相互に情報の授受が可能な構成とされている。なお、共通バス５は、通信媒体の一例であり、通信は無線、有線を問わない。
　制御装置３は、保守点検を行う保守点検装置６に通信媒体７を介して接続され、定期的に運転データを送信したり、異常発生時にはその旨を速やかに通知できるような構成とされている。

　ここで、従来の空調システムでは、各室内機ユニット及び室外機ユニットの内部に、それぞれ制御装置が設けられている。これに対し、本実施形態では、各室内機制御部４１＿１，４１＿２及び室外機制御部４３が、室内機Ａ１，Ａ２及び室外機Ｂとは独立して設けられている。具体的には、室内機Ａ１を制御する室内機制御部４１＿１、室内機Ａ２を制御する室内機制御部４１＿２、及び室外機Ｂを制御する室外機制御部４３は、仮想化された制御部としてそれぞれ制御装置３に実装されている。

　すなわち、室内機制御部４１及び室外機制御部４３は、室内機Ａ及び室外機Ｂとは独立して存在するので、室内機Ａ及び室外機Ｂの構成が簡素化される。さらに、例えば、通信と部品のアクチュエート機能のみの搭載というように、室内機Ａ及び室外機Ｂに高度なプログラムを搭載する必要がなく、室内機Ａ及び室外機Ｂの交換を容易に行うことができる。なお、室内機Ａ１，Ａ２や室外機Ｂは、仕様を満たすものであれば、制御装置３と異なるメーカーが製造した室内機Ａや室外機Ｂであってもよい。

　つまり、室内機制御部４１＿１，４１＿２及び室外機制御部４３は、１つのハードウェアを有する制御装置３に集約されており、制御装置３が備えるハードウェア上でそれぞれ独立した動作が可能とされる。制御装置３は、室内機制御部４１＿１、４１＿２及び室外機制御部４３を制御装置内に仮想的に存在させるためのマスター制御部４０を有している。

　制御装置３において、室内機制御部４１＿１，４１＿２及び室外機制御部４３は、互いに情報の授受が可能な構成とされている。また、室内機制御部４１＿１，４１＿２及び室外機制御部４３は、例えば、情報を共有しながら各自が独立した自律分散制御を実現させる自律分散制御を行うこととしてもよい。ここで、自律分散制御とは、センサ類２０や他の制御部（例えば、室内機制御部４１＿１であれば、室内機制御部４１＿２及び室外機制御部４３が他の制御部に相当する。）から情報を受信し、該情報を入力として所定のアプリケーションが制御ルールに従い、対応する室内機Ａ１，Ａ２又は室外機Ｂ（例えば、室内機制御部４１＿１であれば、室内機Ａ１）に対して制御指令を与えることをいう。

　室内機Ａ１において、室内ファン３２、室内機膨張弁３３等（図１参照）の各種機器５１に対応してそれぞれ設けられている室内機ローカルコントローラ５２は、ゲートウェイ（通信手段）５３を介して共通バス５に接続されている。なお、図示が省略されているが、室内機Ａ２も室内機Ａ１と同様の構成とされている。
　室外機Ｂにおいて、圧縮機１１、四方弁１２、室外ファン１３等（図１参照）の各種機器６１に対応してそれぞれ設けられている室外機ローカルコントローラ６２は、ゲートウェイ（通信手段）６３を介して共通バス５に接続されている。

　ゲートウェイ５３，６３は、例えば、通信ドライバ、アドレス記憶領域、機器属性記憶領域、構成機器情報記憶領域、ＯＳ、通信フレームワークを含む機能の集まりである。
　アドレス記憶領域は、制御装置３等と通信を行うために割り振られる固有の識別番号であるアドレスを記憶するための記憶領域である。
　また、機器属性記憶領域は、自身の属性情報及び保有する機器５１、６１の属性情報を記憶するための記憶領域であり、例えば、室内機であるか室外機であるか、能力、搭載センサ類（例えば、温度センサ、圧力センサ等）、機器の情報（例えば、ファンタップ数、弁のフルパルス等）等の情報が格納されている。

　さらに、室内機Ａ１，Ａ２及び室外機Ｂに設けられたセンサ類２０（例えば、冷媒圧力を計測する圧力センサや冷媒温度を計測する温度センサ等）は、それぞれＡＤボード７１を介して共通バス５に接続されている。ここで、センサ類２０の計測精度が低い場合には、ＡＤボード７１とセンサ類２０との間に、計測値を補正するための補正機能を有するノードを設けることとしてもよい。このように、補正機能を持たせることにより、センサ類２０として廉価で計測精度のさほど高くないセンサを利用することが可能となる。

　このような空調システム１においては、例えば、制御装置３の室内機制御部４１＿１，４１＿２は、共通バス５を介してセンサ類２０、室内機ローカルコントローラ５２、室外機ローカルコントローラ６２から計測データや制御情報を取得し、これらの計測データに基づいて、所定の室内機制御プログラムを実行することにより、室内機Ａ１，Ａ２に設けられた各種機器（例えば、室内ファン３２、室内機膨張弁３３等）に対して制御指令を出力する。制御指令は、共通バス５、ゲートウェイ５３を介して室内機ローカルコントローラ５２へ送られる。室内機ローカルコントローラ５２は、受信した制御指令に基づいて、それぞれ対応する機器を駆動する。これにより、制御指令に基づく室内機Ａ１，Ａ２の制御が実現される。

　同様に、制御装置３の室外機制御部４３は、共通バス５を介してセンサ類２０、室内機ローカルコントローラ５２、室外機ローカルコントローラ６２から計測データや制御情報を取得し、これらの計測データに基づいて、所定の室外機制御プログラムを実行することにより、室外機Ｂに設けられた各種機器（例えば、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、室外ファン１５、室外機膨張弁１７等）に対して制御指令を出力する。制御指令は、共通バス５、ゲートウェイ６３を介して室外機ローカルコントローラ６２へ送られる。室外機ローカルコントローラ６２は、受信した制御指令に基づいて、それぞれ対応する機器を駆動する。

　室内機Ａ１，Ａ２及び室外機Ｂは、それぞれ室内機制御部４１＿１，４１＿２及び室外機制御部４３によって自律分散制御されてもよい。この場合、室内機Ａ１，Ａ２及び室外機Ｂ間には、制御ルールが設定されており、この制御ルールに従ってそれぞれが制御を行う。たとえば、冷媒圧力を例に挙げると、室内機Ａ１，Ａ２は、センサ類２０から取得した冷媒圧力が、所定の第１許容変動範囲内の場合には、ユーザなどに設定された設定温度や設定風量に、実温度や実風量を一致させるための制御指令を決定し、共通バス５を介して室内機Ａ１，Ａ２にそれぞれ出力する。ここで、室内機制御部４１＿１，４１＿２は、互いに情報の授受を行い協調することにより、各々の制御指令を決定することとしてもよい。また、室外機制御部４３は、冷媒圧力を所定の第２許容変動範囲内に維持するための空調システム１の出力指令、例えば、圧縮機１１の回転数や室外ファン１５の回転速度等に関する制御指令を決定し、共通バス５を介して室外機Ｂに送信する。
　例えば、第１許容範囲を第２許容範囲よりも広く設定しておくことで、室外機制御部４３は室内機Ａ１，Ａ２の出力変化情報を把握し、室外機Ｂの挙動を決定することが可能となる。

　なお、制御装置３、室内機ローカルコントローラ５２、及び室外機ローカルコントローラ６２は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

　ここで、室外機と室内機とを各々異なる制御装置で制御している従来の空調システムでは、室外機、室内機が各々異なる制御プログラムによって動作するため、空調システム全体の運転状態を正確に把握することが難しい。このため、従来の空調システムでは、遠隔監視用のサーバ等によって空調システムの運転状態や各種状態量等のデータを集約して管理する必要があった。
　また、本実施形態に係る空調システム１に異なるメーカーが製造した室内機Ａや室外機Ｂが用いられていると、それらに搭載されている機器が空調システム１として正しく動作しているか否かを判定する必要がある。

　そこで、本実施形態に係る空調システム１の制御装置３は、異常判定制御部４４を備える。
　異常判定制御部４４は、空調システム１の運転状態を判定するために、空調システム１の現在の運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の運転状態とを比較することで、機器の異常の有無を判定する異常判定を実行する。なお、現在の運転状態とは、換言すると、運転中における運転状態である。
　すなわち、制御装置３は、動作した機器に応じて変化する空調システム１の運転状態を取得するパッシブ型の監視制御を行う。運転状態は、室内機Ａ又は室外機Ｂに搭載されている各機器の運転点と空調システム１の状態量との組み合わせである。状態量は、センサ類２０で計測される、例えば冷媒の温度、冷媒の圧力、冷媒の流量、過熱度、室内温度等、又は圧縮機１１の電流値等である。

　図３は、本実施形態に係る制御装置３における異常判定制御部４４の機能を示す機能ブロック図である。

　異常判定制御部４４は、状態量取得部７０、記憶部７２、異常判定部７４、及び冷媒量算出部７６を備える。

　状態量取得部７０は、空調システム１の運転状態として、各機器の運転点と共に、空調システム１の状態量を各種センサ等から取得する。

　記憶部７２は、状態量取得部７０によって取得された運転状態を時系列、かつ空調システム１の負荷状態毎に記憶する。

　異常判定部７４は、記憶部７２に記憶された現在の運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の運転状態とを比較することで、機器の異常の有無を判定する。

　なお、同等の負荷状態とは、外気温度や室内機Ａの運転台数等が同じ、又は異なっていても許容誤差範囲内であることである。
　また、過去の運転状態は、自身の過去の運転状態であってもよいし、例えば、同一物件内や同一地域内における機器の構成が同じ他の空調システム１の過去の運転状態であってもよい。他の空調システム１の過去の運転状態との比較を行う形態の場合は、例えば、通信ネットワークを介して他の空調システム１の過去の運転状態が記憶部７２に記憶される。

　冷媒量算出部７６は、取得した状態量に基づいて、空調システム１内の冷媒量を算出する冷媒量算出処理を実行する。

　このように、本実施形態に係る異常判定は、同等の負荷状態における現在と過去の空調システム１の運転状態を比較することで、機器に異常が生じた場合における運転状態の変化が明確になる。従って、本実施形態に係る異常判定は、空調システム１の運転状態が、より簡便かつ正確に把握可能となる。

　また、本実施形態に係る空調システム１は、一つの制御装置３が室内機Ａ及び室外機Ｂを制御するので、この制御装置３によって、各機器の制御状態や空調システム１における各種状態量等を管理可能である。すなわち、本実施形態に係る空調システム１は、従来の空調システムのように遠隔監視用のサーバを用いることなく、空調システム１の運転状態を、簡便かつ正確に把握可能である。
　また、本実施形態に係る空調システム１は、異なるメーカーが製造した室内機Ａや室外機Ｂが用いられたとしても、これらの機器の運転点と状態量とを関連付けて、現在と過去との運転状態を比較して異常の有無を判定するので、機器の動作が空調システム１に与える影響を正確に把握可能となる。

　また、異常の有無等を遠隔監視される従来の空調システムでは、多数の機器が搭載されているので、遠隔監視用のサーバ等に送信する運転データ量が膨大であり、空調システムの状態を正確かつ迅速に把握し、異常の有無を判定することが難しい。
　そこで、上述した状態量取得部７０は、機器の運転に応じてより変動が表れ易い、予め定められた状態量を取得する。すなわち、異常を判定する機器に応じて状態量を取得するセンサ類２０が予め定められている。
　このように、本構成に係る空調システム１は、機器の運転に応じてより変動が表れ易い、予め定められた状態量のみに基づいて、機器の異常の有無を判定するので、空調システム１の運転状態をより早く判定することができる。

　下記表１は、異常判定において、異常を判定する機器と比較する運転状態との組み合わせの一例を示した表である。

　異常を判定する機器を室内機膨張弁３３とする場合、例えば冷房運転の場合、運転状態の比較として、同等の負荷状態における室内機膨張弁３３の現在の開度及び過熱度と、過去の開度及び過熱度とが比較される。すなわち、室内機膨張弁３３の開度が機器の運転点であり、過熱度が状態量である。室内機膨張弁３３が所定の制御域で動作することを予め検証されているため、室内機膨張弁３３の開度とそれに伴う過熱度の大きさに基づいて、室内機膨張弁３３に対する異常判定が行われる。

　室内機膨張弁３３の現在の開度が、過去の開度に比べて所定値以上異なる場合には、異常が生じている可能性があると判定される。
　そして、室内機膨張弁３３の現在の開度が最小開度、かつ過熱度が所定温度以下の場合には、室内機膨張弁３３が固着（脱調等）する異常が生じていると判定される。
　また、現在の過熱度が過去の過熱度に比べて、所定値（例えば１０℃）以上大きい場合には、室内機膨張弁３３が閉じない異常が生じていると判定される。室内機膨張弁３３が閉じない異常の原因は、異物の噛み込み等が考えられる。

　一方、暖房運転の場合、室内機膨張弁３３の開度が最大開度、かつ過冷却又は高圧が所定値以上の場合、室内機膨張弁３３が固着（脱調等）する異常が生じていると判定される。また、現在の過冷却度（高圧）が過去の過冷却度（高圧）に比べて大きい場合には、異物の噛み込み等により、室内機膨張弁３３が閉じない異常が生じていると判定される。

　異常を判定する機器を圧縮機１１とする場合、運転状態の比較として、同等の負荷状態における圧縮機１１の回転数に対する現在の電流値と過去の電流値とが比較される。すなわち、圧縮機１１の回転数が機器の運転点であり、圧縮機１１の電流値が状態量である。このように、圧縮機１１の異常の有無は、圧縮機１１の運転時の電流値を用いて直接的に判定される。
　そして、現在の電流値が、過去の電流値に比べて所定値（例えば２Ａ）以上異なる場合には、異常が生じていると判定される。

　異常を判定する機器を四方弁１２とする場合、冷房運転又は暖房運転時における冷媒の流れ方向に基づいて、四方弁１２が正常に機能しているか否かが判定される。すなわち、四方弁１２の弁位置が機器の運転点である。
　そして、この場合に取得される状態量は、室内温度センサ３５＿１，３５＿２，３５＿３の何れかと室外温度センサ２４の値である。この理由は、冷房運転時の流れ方向、暖房運転時の流れ方向が一義的に決まるため、室内機Ａと室外機Ｂの温度を取得すれば、四方弁１２が正常に機能しているか否かの判定が可能なためである。具体的には、冷房運転時に四方弁１２が正常に機能しているのであれば、室外温度センサ２４の値が室内温度センサ３５＿３等の値よりも高くなる。一方、暖房運転時に四方弁１２が正常に機能しているのであれば、室外温度センサ２４の値が室内温度センサ３５＿３等の値よりも低くなる。

　異常を判定する機器を室外機膨張弁１７とする場合、室内機膨張弁３３と同様に、運転状態の比較として、例えば暖房運転の場合、同等の負荷状態における室外機膨張弁１７の現在の開度及び過熱度と、過去の開度及び過熱度とが比較される。一方、冷房運転の場合、現在の高圧が過去の同等運転時の高圧に比べて大きいか否かによって、室外機膨張弁１７の固着（脱調等）や異物噛み込み等の異常の有無が判定される。

　機器に異常が生じていると判定された場合には、制御装置３によって、冷媒量の減少判定が行われることが好ましい。
　冷媒量の減少判定として、冷房運転時には、室内機膨張弁３３の開度と蒸発器出口の過熱度に基づいて、冷媒量の減少を判定する。具体的には、設定された目標過熱度に実際の過熱度が達していないにもかかわらず、室内機膨張弁３３が全開となっている場合には、冷媒量が減少していると判定する。すなわち、室内機膨張弁３３が全開となる理由は、室内機膨張弁３３の異常によるものではなく、冷媒量の減少が原因とされる。
　また、暖房運転時には、室外機膨張弁１７の開度と蒸発器出口の過熱度に基づいて、冷房時と同様に冷媒量の減少を判定する。

　なお、冷媒量が減少するとガス冷媒も減少するため、冷媒量が減少していない場合に比べ、高圧や低圧の低下、圧縮機１１の吐出温度の低下が生じる。これにより、制御装置３は、冷媒量が減少していると判定してもよいが、圧縮機１１の異常によっても同様の現象が生じるため、上述した室内機膨張弁３３の開度と蒸発器出口の過熱度に基づいて、冷媒量の減少を判定する方が好ましい。

　図４は、本実施形態に係る異常判定処理（異常判定プログラム）の流れを示すフローチャートである。異常判定処理は、制御装置３によって実行される。

　まず、ステップ１００では、前回実行した異常判定処理の終了から所定の積算運転時間（例えば５０時間）が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合にステップ１０２へ移行する。

　ステップ１０２では、異常判定を行う。

　次のステップ１０４では、異常判定によって異常を示す機器があるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０６へ移行し、否定判定の場合はステップ１００へ戻る。

　ステップ１０６では、異常を解消するために、空調システム１の運転を停止し、異常判定処理を終了する。

　図５は、ステップ１０２で実行される異常判定の一例を示すフローチャートである。図５では、一例として、室内機膨張弁３３の異常の有無を判定する。

　まず、ステップ２００では、空調システム１の運転状態を取得し、負荷状態毎に記憶部７２に記憶する。

　次のステップ２０２では、室内機膨張弁３３の現在の開度と同等の負荷状態における過去の開度とに所定値以上の差があるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ２１０へ移行する一方、否定判定の場合はステップ２０４へ移行する。

　次のステップ２０４では、現在の過熱度が同等の負荷状態における過去の過熱度よりも所定値（例えば１０℃）以上高いか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ２０６へ移行する一方、否定判定の場合はステップ２０８へ移行する。

　ステップ２０６では、室内機膨張弁３３に異常が生じていることを示す異常発生フラグを立てる。

　ステップ２０８では、室内機膨張弁３３の現在の開度が最小開度であり、かつ過熱度が略ゼロとみなせる所定温度（例えば２℃）以下か否かを判定し、肯定判定の場合はステップ２０６へ移行する一方、否定判定の場合はステップ２１０へ移行する。

　ステップ２１０では、室内機膨張弁３３に異常が生じていないことを示す異常未発生フラグを立てる。

　これにより、上述したステップ１０４では、異常発生フラグが立った場合に、異常を示す機器があると判定する。

　以上説明した異常判定により、機器の異常が空調システム１の故障前に検知できると共に、人の思考による判定によらず、データを用いた一定の水準の異常判定が可能となる。
　また、故障予知運転による結果のみを集約し、機器の認証結果と不適合部位のデータを集計することで、どのメーカーのどの機器、どのメーカーの室内機との組み合わせで問題が発生するか等、品質的に問題が発生する機器等の統計データが得られる。そして、この結果を、異常に対する即時対応、設計変更に反映させることが可能となる。
　また、運転状態によっては、例えば室内部屋で発生する負荷に対して、室内機Ａの能力が足りない（選定ミス、性能低下）等を区分することが可能となり、不適合に対する補償の範囲を制限することができる。

　次に、制御装置３の冷媒量算出部７６で実行される冷媒量算出処理について説明する。
　上述したように、制御装置３は、室内機Ａ及び室外機Ｂを制御するので、空調システム１における各種状態量等を管理できる。
　そこで、冷媒量算出処理は、空調システム１の運転中の冷媒の状態量を用いて、空調システム１内の冷媒量を算出する。これにより、冷媒量の増減の状態を時系列で管理することができ、冷媒の漏れの有無を判定できる。

　本実施形態に係る冷媒量算出処理は、空調システム１を仮想的に複数の領域（以下「分割領域」という。）に分ける。
　分割の一例は、１．室外熱交換器１３、２．室内熱交換器３１、３．ガス管、４．液管、５．圧力容器、６．機内配管である。
　ガス管は、冷媒配管１０のうち、室内機Ａから室外機Ｂへ向かうガス状の冷媒が流れる配管である。液管は、冷媒配管１０のうち、室外機Ｂから室内機Ａへ向かう液状の冷媒が流れる配管である。
　圧力容器は、圧縮機１１とアキュムレータ１６である。
　機内配管は、室内機Ａ内における各機器を接続する配管と、室外機Ｂ内における各機器を接続する配管である。

　冷媒量は、例えば、冷媒の密度（ｋｇ／ｍ^３）と配管等の内容積（ｍ^３）とを乗算することで算出可能である。
　冷媒密度は、空調システム１が備える圧力センサと温度センサによって計測された状態量に基づいて算出される。また、冷媒が流れる各配管の長さや内径等は、予め設計値として得られており、設計値から配管等の内容積は算出される。そして、分割領域毎に冷媒量が算出され、それらの総和が空調システム１を循環する冷媒量として推定される。

　次に、冷房運転の場合を例に冷媒量の算出方法を分割領域毎に説明する。

１．室外熱交換器１３（凝縮器）
　室外熱交換器１３は、液相と気相が混在しており、その内部に発生する液相領域によって、運転状態における必要冷媒量が大きく異なる。そこで、制御装置３は、空調システム１の運転状態における室外熱交換器１３内の冷媒量を予測したマップを予め記憶する。このマップは、例えば、横軸が高圧、縦軸が冷媒量とされ、異なる過冷却度に応じた高圧と冷媒量との関係が示される。
　すなわち、冷媒量算出処理では、高圧センサ２１＿１の計測値と過冷却度とに応じた冷媒量をマップから読み出すことで、冷媒量を算出する。
　なお、これに限らず、室外熱交換器１３における圧力と温度に基づいて、室外熱交換器１３内の冷媒の平均密度を算出し、密度と室外熱交換器１３内の容積を乗算することで、室外熱交換器１３内の冷媒量を算出してもよい。

２．室内熱交換器３１（蒸発器）
　室内熱交換器３１も、液相と気相が混在しているので、室外熱交換器１３と同様に、制御装置３が、空調システム１の運転状態における室内熱交換器３１内の冷媒量を予測したマップを予め記憶する。このマップは、例えば、横軸が低圧、縦軸が冷媒量とされ、過熱度に応じた低圧と冷媒量との関係が示される。
　すなわち、冷媒量算出処理では、低圧センサ２１＿２の計測値と過熱度に応じた冷媒量をマップから読み出すことで、冷媒量を算出する。
　なお、これに限らず、室内熱交換器３１における圧力と温度に基づいて、室内熱交換器３１内の冷媒の平均密度を算出し、密度と室内熱交換器３１内の容積を乗算することで、室内熱交換器３１内の冷媒量を算出してもよい。

３．ガス管
　冷媒量算出処理では、低圧センサ２１＿２の測定値とガス管における温度センサの計測値とからガス密度を算出し、このガス密度とガス管の内容積とを乗算して冷媒量を算出する。

４．液管
　冷媒量算出処理では、低圧センサ２１＿２の測定値と液管における温度センサの計測値とから液密度を算出し、この液密度と液管の内容積とを乗算して冷媒量を算出する。

５．圧力容器
　冷媒量算出処理では、低圧センサ２１＿２の測定値と圧力容器における温度センサの計測値とからガス密度を算出し、このガス密度と圧力容器の内容積とを乗算して冷媒量を算出する。
　なお、空調システム１の運転中はアキュムレータ１６内に液がないので、圧力容器内は、ほぼ単相の過熱ガスと想定できる。

６．機内配管
　機内配管は、液相が流れる配管（以下「液ライン」という。）と気相が流れる配管（以下「ガスライン」という。）とがある。そこで、冷媒量算出処理では、空調システム１の運転状態に応じて液ラインとガスラインとを仮想的に分ける。冷媒量算出処理では、液ラインにおける圧力と温度から算出した液密度と、液ラインの内容積とを乗算して液ライン内の冷媒量とし、ガスラインにおける圧力と温度から算出したガス密度と、ガスラインの内容積とを乗算してガスライン内の冷媒量とする。そして、液ライン内の冷媒量とガスライン内の冷媒量との和が、機内配管における冷媒量とされる。

　なお、冷媒量は、上述したように、制御装置３で相関式を記憶し、この相関式に基づいて算出されることに限られず、制御装置３が外部のサーバに接続され、このサーバにおいて算出されてもよい。

　図６は、本実施形態に係る冷媒量判定処理の流れを示すフローチャートである。冷媒量判定処理は、制御装置３によって実行される。

　まず、ステップ３００では、前回実行した冷媒量判定処理の終了から所定の積算運転時間（例えば５０時間）が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合にステップ３０２へ移行する。

　ステップ３０２では、上述した冷媒量算出処理を行い、算出した冷媒量を記憶する。

　次のステップ３０４では、今回算出された冷媒量が前回算出された冷媒量に比べて、所定量以上減少したか否かを判定する。この所定量は、前回算出した冷媒量の今回算出した冷媒量に対する割合であってもよいし、前回算出した冷媒量と今回算出した冷媒量との差（絶対値）であってもよい。例えば、割合によって所定量を算出する場合は、前回算出した冷媒量が、今回算出した冷媒量に比べて１０％以上減少した場合に、ステップ３０４では肯定とし、ステップ３０６へ移行する。一方、減算量が１０％未満の場合は、否定と判定し、ステップ３００へ戻る。
　すなわち、冷媒量の減少が所定量以上の場合は、空調システム１から冷媒が漏れ出る異常が発生していることとなる。

　ステップ３０６では、異常が発生していることを、例えば、保守点検装置６を介して発報し、冷媒量判定処理を終了する。

　以上説明したように、本実施形態に係る空調システム１の制御装置３は、室外機Ｂと通信媒体を介して通信可能とされ、通信媒体を介して室外機Ｂに搭載される機器の情報を取得すると共に、室外機Ｂに搭載される機器へ制御指令を出力する室外機制御部４３と、室内機Ａと通信媒体を介して通信可能とされ、通信媒体を介して室内機Ａに搭載される機器の情報を取得すると共に、室内機Ａに搭載される機器へ制御指令を出力する室内機制御部４１と、を備える。そして、制御装置３は、空調システム１の負荷状態毎に空調システム１の運転状態を記憶し、現在の運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の運転状態とを比較することで、機器の異常の有無を判定する。

　このように、制御装置３は、同等の負荷状態における運転中と過去の空調システム１の運転状態を比較するので、機器に異常が生じた場合における運転状態の変化を明確にし、空調システム１の運転状態をより簡便かつ正確に把握可能となる。

　以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

　例えば、上記実施形態では、異常判定処理や冷媒量判定処理を前回実行した各処理の終了から所定の積算運転時間の経過後に実行する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各処理を週に１回等、所定の時間間隔毎に実行する形態としてもよい。

　また、上記実施形態で説明した異常判定処理や冷媒量判定処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

　１　　空調システム
　３　　制御装置
　４１　室内機制御部
　４３　室外機制御部
　７２　記憶部
　７４　異常判定部
　Ａ　　室内機
　Ｂ　　室外機

Claims

　一又は複数台の室外機、及び一又は複数台の室内機を備える空調システムの制御装置であって、
　前記室外機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室外機制御部と、
　前記室内機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室内機制御部と、
　前記空調システムの負荷状態毎に前記空調システムの運転状態を記憶する記憶手段と、
　現在の前記運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の前記運転状態とを比較することで、前記機器の異常の有無を判定する異常判定手段と、
を備える空調システムの制御装置。
　前記異常判定手段は、前記機器の運転に応じてより変動が表れ易い、前記空調システムの予め定められた状態量に基づいて、前記機器の異常の有無を判定する請求項１記載の空調システムの制御装置。
　前記空調システムの状態量に基づいて前記空調システム内の冷媒量を算出する請求項１又は請求項２記載の空調システムの制御装置。
　一又は複数台の室外機と、
　一又は複数台の室内機と、
　請求項１から請求項３の何れか１項記載の制御装置と、
を備える空調システム。
　一又は複数台の室外機、一又は複数台の室内機、前記室外機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室外機制御部、及び前記室内機と通信媒体を介して通信可能とされ、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得すると共に、前記室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する室内機制御部を備える空調システムの異常判定方法であって、
　前記空調システムの負荷状態毎に前記空調システムの運転状態を記憶し、
　現在の運転状態と同等の負荷状態に応じた過去の前記運転状態とを比較することで、前記機器の異常の有無を判定する空調システムの異常判定方法。