JP2001065951A - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

空気調和機の制御装置

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JP2001065951A
JP2001065951A JP23584399A JP23584399A JP2001065951A JP 2001065951 A JP2001065951 A JP 2001065951A JP 23584399 A JP23584399 A JP 23584399A JP 23584399 A JP23584399 A JP 23584399A JP 2001065951 A JP2001065951 A JP 2001065951A
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Yuki Kawabe
由紀 河▲邉▼
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泰声 天野
Hiroshi Kanai
弘 金井
Shinichi Akiyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発器に送風するファンモータの回転数を周
期的に増減させて行うドライ運転時に室温の設定値が高
いと湿度が充分に取れない状態になる。 【解決手段】 被調和室の室温と設定温度との偏差が所
定値より大きい際に冷房モードを選択し偏差が所定値よ
り小さい際にはドライモードを選択する運転制御部を備
えると共に、所定値をディファレンシャルを有する第1
の設定値とこの第1の設定値より低い第2の設定値とか
ら成し、この第2の設定値を室温と外気温とに基づいて
可変設定する補正制御部とを備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルを用
いた空気調和機において、特に冷房サイクルを利用した
ドライ運転に関するものである。
【0002】
【従来技術】ドライ運転を行う従来のものとしては特開
平10−111004号公報に記載されたようなものが
あった。
【0003】この公報に記載されたものは、ドライ運転
(ドライモード)の際に、被調和室へ送風を行う室内送
風機の送風量を1/fゆらぎに基づいて変えると共に、
圧縮機の運転周波数もこの1/fゆらぎに同期させて変
えるようにしたものであり、このように構成された空気
調和機では、ドライ運転は次のように行われる。空調負
荷が所定値(第1の所定値)より大きいときはドライ運
転時においても冷房運転を行い、空調負荷が前記第1の
所定値以下であり、且つ前記第1の所定値より小さい所
定値(第2の所定値、この第2の所定値は冷房運転のサ
ーモOFF点に設定してある)以上であればドライ運転
を行い、このドライ運転は、圧縮機の運転周波数を20
〜30Hzの範囲でゆらがせると共に、室内送風機の運
転も同様に1/fゆらぎに基づいたゆらぎ運転を行うも
のであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなものでは、
室温の設定値(第1の設定値)が高い際(例えば27度
以上)にドライ運転(ドライモード)を行うと、冷房運
転(ドライ運転より除湿能力が大きい)が充分に行われ
れず、実質的に除湿量が充分に得られるまえにドライ運
転に移行してしまうものであり、利用者にとって充分な
除湿感が得られないものであった。
【0005】第1の設定値と第2の設定値との差を大き
くして、運転開始時の冷房運転の時間が長くなうように
すれば、前記した設定値が高い際の問題は解消するが、
反面室温の設定値を低くして(例えば22度以下)ドラ
イ運転を行うと、冷房運転が長くなり室温が下がりすぎ
る問題点があった。
【0006】このような問題点に対して、本発明は第2
の設定値を状況に応じて変えることによって最適な除湿
効果が得られる空気調和機の制御装置を提供するもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は圧縮機、凝縮
器、減圧装置、蒸発器を有する冷凍サイクルを用い、被
調和室の冷房運転を行う冷房モードと被調和室へ供給す
る冷房空気の送風量を時間に基づいて連続的に増減させ
るドライモードとを備える空気調和機の制御装置におい
て、被調和室の室温と設定温度との偏差が所定値より大
きい際に冷房モードを選択し偏差が所定値より小さい際
にはドライモードを選択する運転制御部を備えると共
に、所定値をディファレンシャルを有する第1の設定値
とこの第1の設定値より低い第2の設定値とから成し、
この第2の設定値を室温と外気温とに基づいて可変設定
する補正制御部とを備えるので、状況に応じて第2の設
定値が変わり最適な除湿効果が得られるものである。
【0008】さらに、補正制御部は外気温が高くなるに
つれて第2の設定値を小さくするので、外気温が高いと
きには冷房運転による除湿効果が充分に得られるもので
ある。
【0009】さらに、補正制御部は室温が高くなるにつ
れて第2の設定値を小さくするので、室温が高いときに
は冷房運転による除湿効果が充分に得られるものであ
る。
【0010】さらに、被調和室の湿度と設定湿度とを比
較し送風量の平均値を湿度が高い際に減少させ、湿度が
低い際に増加させる送風量補正部を備えるので、湿度が
高いときには除湿が優先し、湿度が低いときには冷房運
転を優先する運転が行えるものである。
【0011】さらに、被調和室の湿度と設定湿度とを比
較し圧縮機の運転能力を湿度が高い際に増加させ、湿度
が低い際に減少させる運転能力補正部を備えるので、湿
度が高いときには除湿が優先し、湿度が低いときには冷
房運転を優先する運転が行えるものである。
【0012】さらに、運転能力補正部はさらに偏差が第
2の所定値以下になった際に前記圧縮機の運転能力を最
小能力に設定するので、被調和室の温度が必要以上に低
下するのを抑制することができるものである。
【0013】さらに、運転能力補正部はさらに室温が設
定値以下になった際に圧縮機の運転を停止するので、被
調和室の必要以上の温度低下を防止することができるも
のである。
【0014】また、第2の設定値を前記設定温度に基づ
いて可変設定する補正制御部とを備えるので、室温の設
定温度に基づいて、第2の設定値が変わり最適な除湿効
果が得られるものである。
【0015】さらに、補正制御部は設定値が高くなるに
つれて第2の設定値を小さくするので、設定値が高いと
きには冷房運転による除湿効果が充分に得られるもので
ある。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図1は冷媒回路図であり、1は能力可変
型の圧縮機、2は四方切換弁、3は室外側熱交換器、4
a〜4cはキャピラリーチューブ(減圧装置)、5はチ
ェッキ弁(一方弁)、6はストレーナー、7は室内側熱
交換器、8はアキュムレーターであり、図に示すように
冷媒配管で環状に接続され冷凍サイクルを構成してい
る。尚、9、10はマフラー(消音器)であり、11は
室外熱交換器用の送風装置(プロペラファン)、12は
室内熱交換器用の送風装置(クロスフローファン)であ
る。この送風装置12はモータにDCブラシレスモータ
を用い送風量がほぼリニアに可変できるように構成され
ている。
【0017】四方切換弁2の状態が実線で示す状態(図
示の状態)にある時は、圧縮機1から吐出された高温高
圧の冷媒はマフラー9、四方切換弁2を経て室外側熱交
換器3で凝縮し、キャピラリーチューブ4a、4b、チ
ェッキ弁5、ストレーナー6を経て室内熱交換器7で蒸
発した後、マフラー10、四方切換弁2、アキュムレー
タ8を経て再び圧縮機1へ吸い込まれるところの実線矢
印で示される冷凍サイクルを循環する。
【0018】このとき室内熱交換器7で冷媒が蒸発する
ことによって冷房運転(冷房モード)が行われ、冷却さ
れた空気は送風装置12によって被調和室へ供給される
ものである。
【0019】四方切換弁2の状態が点線で示す状態にあ
るときは、圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒はマ
フラー9、四方切換弁2、マフラー10を経て室内側熱
交換器7で凝縮し、ストレーナー6、キャピラリーチュ
ーブ4c、キャピラリーチューブ4a、4bを経て室外
熱交換器3で蒸発した後、四方切換弁2、アキュムレー
ター8を経て再び圧縮機1へ吸い込まれるところの点線
矢印で示される冷凍サイクルを循環する。
【0020】このとき室内熱交換器7で冷媒が凝縮する
ことによって暖房運転が行われ、加熱された空気は送風
装置12によって被調和室へ供給されるものである。
【0021】図2は空気調和機の室内ユニット(室内熱
交換7を搭載するユニット)に設けられる制御回路の概
略ブロック図である。
【0022】この図において、21は100Vの交流電
力が供給されるプラグであり、100Vの商用交流電源
に接続されている。この交流電力はスイッチ22を介し
て電源回路23に供給されている。
【0023】24は電流ヒューズ、25は整流回路、2
6はモータ電源、27は制御用電源、28はシリアル電
源であり、これらの構成要素が電源回路23を構成して
いる。
【0024】電流ヒューズ24は電源回路に23に供給
される電流が所定電流以上になった際に溶断して回路の
保護を図るものであり、整流回路25は電流ヒューズ2
4を介して得られる交流電力を全波整流し、モータ電源
回路26は送風装置12を構成するファンモータ(DC
センサレスモータ)29の駆動電源を生成するものであ
って、後記するマイコンからの信号に基づいてDC12
V〜DC48Vの間で可変出力されるものであり、制御
用電源27は制御部30の駆動電源(DC5V)を生成
し安定化させるものであり、シリアル電源28は室外ユ
ニット(室外側熱交換器3を搭載する)へ送信する信号
を室外ユニットへ供給する交流電力と共通線を共用させ
るために回路である。
【0025】31は端子板であり、1番端子、2番端
子、3番端子が樹脂製の端子台に設けられていると共
に、所定の温度以上で溶断して回路を開く温度ヒューズ
32がこの端子台の温度、すなわち端子板13の温度を
検知できるように取り付けられている。
【0026】端子板31の1番端子とプラグ21との間
にはパワーリレー36の常開接片37が介在され、マイ
コン33の出力(ドライバーの図示は省略)で常開接片
37を閉じ、端子板31からの交流電力の出力を制御し
ている。端子板31の2番端子はプラグ21に接続され
ると共に、3番端子(信号出力用の端子)との共通線に
なっている。
【0027】3番端子はマイコン33から出力される信
号をシリアル回路28a、シリアル電源28を介して出
力する端子である。
【0028】尚、端子板11の1番端子〜3番端子は後
記する図2の室外ユニットに搭載される電気回路の端子
板に同じ端子番号同士がつながるように接続されるもの
である。
【0029】温度ヒューズ32はパワーリレー36の駆
動ラインに挿入され、端子板31の温度が上昇した際に
常開接片37を開いて室外ユニットへの交流電力の供給
を遮断するものである。
【0030】39はワイヤレスのリモートコントローラ
であり、空気調和機の運転制御や設定温度の設定など種
種の設定及び機能の選択をスイッチの操作に基づいて行
うものであり、その操作信号が表示基板40に設けらた
受信回路に向けて送信される。マイコン33はこの操作
信号を受信し空気調和機の運転制御を行うものである。
尚、表示基板40には空気調和機の運転状態(冷房/暖
房/ドライ等の運転モードや設定温度、室温など)が表
示される。
【0031】41はスイッチ基板であり、スイッチ22
や試運転操作のスイッチなどサービスにかかるスイッチ
が設けられている。
【0032】42はフラップモータであり、フラップの
角度を制御して室内ユニットで空気調和された空気の室
内への吐出方向を変えるものである。
【0033】43は外部ロムであり、マイコン33の初
期設定値を格納している。
【0034】44、45は室内の温度を検出する温度セ
ンサ、及び室内の湿度を検出する湿度センサであり、マ
イコン33のA/D入力端子に接続され、マイコン33
はこれら検出された温度や湿度に基づいて空気調和機の
運転を制御するものである。
【0035】47はモータ駆動回路であり、スイッチン
グ素子を3相ブリッジ状に結線したインバータ回路を有
し、このインバータ回路の出力をファンモータ29の回
転子の回転位置に合わせて切り換えるものである。イン
バータ回路の出力を切り換える信号はマイコン33から
出力される。
【0036】図3は室外ユニットに搭載される制御回路
の概略を示すブロック図であり、端子板51の端子番号
を同じくして図2に示す端子板31に接続されるもので
ある。
【0037】この図において、52は電源回路であり、
端子板51の1番端子、2番端子を介して得られる室内
ユニットからの100Vの交流電力を倍電圧整流し平滑
するものである。この電源回路52からの出力される直
流電力は、スイッチング素子を3相ブリッジ状に結線し
たインバータ回路53へ出力されて、3相交流(圧縮機
1が誘導電動機を用いている場合)または、回転子の回
転位置に対応する固定子巻線を通電できる波形(圧縮機
1が直流ブラシレスモータを用いている場合)に変換さ
れた後、圧縮機1へ供給される。
【0038】55はマイコンであり、端子板51の3番
端子及びシリアル回路56を介して室内ユニットのマイ
コン33から制御信号を受信し主に圧縮機1の回転数、
四方切換弁2の切換や送風装置11(プロペラファンを
駆動するファンモータ)の運転などの制御を行うもので
ある。
【0039】57は外気の温度を検出する外気温センサ
であり、このセンサの検出した外気温は室内ユニットの
マイコン33へ送信されるものである。
【0040】図4は所定値と冷房運転(冷房モード)及
びドライモードとの関係を示す説明図であり、マイコン
33の動作の一部(運転制御部の動作を)を示してい
る。室温偏差(室温と設定温度との差)をeとすると、
第1の所定値は+1度の値であり、第2の所定値Xは図
5を参照して算出される可変値である。尚、第3の所定
値は一例として15度である。
【0041】第1の所定値と第2の所定値との間には第
1の所定値>第2の所定値の関係があり、またこれら所
定値の差は冷房モードとドライモードとの切り替わりの
ディファレンシャルとして設定されている。
【0042】従って、室温偏差eが1より大きいときは
冷房運転(冷房モード)が行われ、1より小さいときに
はドライモードになるが、冷房モードからドライモード
に切り替わるのは矢印61に示すように室温偏差eが第
2の設定値にまで下がったときであり、ドライモードが
冷房モードに切り替わるのは矢印62に示すように室温
偏差が第1の設定値まで上がったときである。
【0043】ドライモードは室温偏差eが0になるよう
にマイコン33が、室温偏差eとこの偏差eの変化分△
eとに基づいて算出する運転能力Hzで圧縮機1を運転
し、予め設定された1/fの特性を有する増減パターン
で送風装置12のファンモータ29の回転数(送風量)
を連続的に増減させるものである。尚、冷房モードは通
常の冷房運転を用いるので説明は省略する。
【0044】増減パターンはその平均値(中心回転数)
が送風量補正部で増減可能に構成されている。その動作
はマイコン33中に格納された増減パターンの値を経過
時間に対応して出力する際にかさ上げすることによって
行われる。
【0045】Bゾーンは室温偏差eが第2の所定値以下
のときの範囲であり、圧縮機の運転能力Hzが最低能力
に設定され、ファンモータ29はドライモードのときと
同じように制御される。
【0046】監視ゾーンは、Bゾーンの中にさらに設定
されるゾーンであり、その特定される条件「室温が第3
の所定値以下」が追加されるものである。この監視ゾー
ンでは、圧縮機の運転を停止し、ファンモータ29はド
ライモードのときと同じように制御される。
【0047】図5は第2の所定値Xを設定する補正制御
部の説明図であり、室温と外気温とに基づいてマイコン
33が算出し設定する。室温T1〜T3の値及び外気温
To1〜To3はいずれも約22度〜33度程度の範囲
で順に設定されるものであり、圧縮機1の運転能力や想
定する被調和室の条件などによって設定され、これに限
るものではない。
【0048】第2の所定値Xは図5に示すように、室温
T1〜T3、外気温To1〜To3に基づいてゾーン1
〜ゾーン5に分けられ、ゾーン1ではX=−3、ゾーン
2ではX=−1、ゾーン3ではX=−2、ゾーン4では
X=−1、ゾーン5ではX=−1に設定しているが、こ
れに限るものではなく、利用者の体感等を考慮して適当
に補正しても良い。
【0049】また、第2の所定値Xの算出方法として
は、単に室温/外気温に基づいて求めるようにしても良
く、例えば X=−(4×外気温)/5+21、Xは−1〜−3を越
えない整数 X=−(4×室温)/5+21、Xは−1〜−3を越え
ない整数 である。
【0050】この場合、第2の設定値Xが1次関数にな
るので特定の温度帯での優遇が行えないが、本発明の主
旨を大きく外れるものではなく、簡単な構成で本発明の
作用効果が得られるものである。尚、制御精度を上げる
場合は、2次関数など高次関数を用い、またゾーン分け
の条件を複数設定すれば良い。
【0051】図6は湿度に基づいて、圧縮機1の運転能
力及びファンモータ29の平均回転数に補正を行う運転
能力送風量補正部の説明図である。
【0052】63は圧縮機1の運転能力の補正値の特性
を示し、64はファンモータ29の平均回転数の補正値
の特性を示し、特性63では湿度の上昇に伴って圧縮機
1の運転能力を上げるような補正が行われる。湿度が高
いときに圧縮機1の運転能力が上がり同時に除湿能力が
増加する。
【0053】特性64では湿度の上昇に伴ってファンモ
ータ29の回転を下げるような補正が行われる。湿度が
高いときにファンモータの回転数が下がり室内熱交換器
7の蒸発温度が下がって除湿能力が増加する。
【0054】尚、圧縮機1の運転能力の補正と、ファン
モータ29の回転数の補正とを同時に行えば湿度が高い
際の除湿能力がより増加するものである。尚、湿度が低
いときには圧縮機1の運転能力を下げ同時にファンモー
タ29の回転数を上げるので温度の低くなりすぎない冷
風が被調和室に供給されることになり、室温の低下を抑
制することになる。
【0055】また、特性63、64の設定はこれに限る
ものではなく適に設定されるものである。
【0056】以上のように構成された空気調和機の運転
を開始すると、まず、室温の設定値と室温との室温偏差
eを求める。この室温偏差eが第1の所定値より大きけ
れば四方切換弁2を図1に示す状態に設定して冷房モー
ドで冷房運転を開始する。
【0057】第2の設定値<室温偏差e<第1の設定値
であればドライモードとなり、上記したドライモードの
運転を行う。これらの運転の場合、圧縮機1の運転能力
Hzは室温偏差eとこの変化分△eとを基にファジー演
算等を行い算出される。以後、所定周期毎にこれらの動
作が繰り返される。
【0058】空気調和機の運転開始時に室温偏差eが第
2の所定値以下であれば、圧縮機1の運転能力Hzを最
小値に固定して上記ドライモードの運転を行い、この運
転中で室温が第3の所定値以下に至れば圧縮機1を停止
し1/fパターンによる送風運転のみになる。
【0059】冷房モードで空気調和機の運転を開始した
際には、室温偏差eが第2の所定値に下がるまで冷房運
転が継続される。室温偏差eが第2の所定値に至ると冷
房モードがドライモードに切り替わり、このドライモー
ドは室温偏差eが第1の所定値に増加するまで維持され
る。尚、このドライモードで室温偏差eが第2の所定値
以下になった際は、上記Bゾーンの動作(圧縮機1の運
転能力を最小値に固定)に切り替わる。
【0060】ドライモードで運転しているときは、被調
和室内の湿度を検出し、この湿度に基づいて圧縮機1の
運転能力Hz、ファンモータ29の平均回転数を補正す
る。圧縮機1の運転能力Hzは図6の特性63に示すよ
うに湿度が増加するに従ってプラス補正し、ファンモー
タ29の平均回転数は図6の特性64に示すように湿度
が増加するに従ってマイナス補正するものである。
【0061】以後、室温偏差eと第1の所定値、第2の
所定値との比較によって、冷房運転、ドライモード、B
ゾーンが自動的に切り替わるものである。この際、第2
の所定値は室温と外気温とに基づいて自動的に変化する
ので、冷房運転の維持範囲(ドライモードの維持範囲)
が変更され、外気温、室温が高いときには冷房時間が長
くなり冷房を優先した運転が行われ、外気温、室温が低
いときには冷房時間が短くなり除湿を優先した運転が行
われるものである。
【0062】
【発明の効果】以上のように本発明は、冷房モードとド
ライモードとの切換に用いる所定値をディファレンシャ
ルを有する第1の設定値とこの第1の設定値より低い第
2の設定値とから成し、この第2の設定値を室温と外気
温とに基づいて可変設定する補正制御部とを備えたの
で、室温、外気温の条件に応じて冷房モードの維持時間
を変えて快適な運転状態を維持できるものである。
【0063】また、湿度に基づいて圧縮機の運転能力、
送風装置の送風量を可変することによって、空気調和機
の除湿量を制御できるので、湿度条件に応じた除湿運転
が行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す空気調和機の冷凍サイ
クルを示す説明図である。
【図2】図1に示した空気調和機の室内ユニットの電気
回路を示すブロック図である。
【図3】図1に示した空気調和機の室外ユニットの電気
回路を示すブロック図である。
【図4】冷房モード、ドライモードの切り替わりを示す
説明図である。
【図5】第2の設定値の設定を示す説明図である。
【図6】圧縮機の運転能力、ファンモータの回転数の補
正を示す説明図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 室外熱交換器 4a、4b、4c キャピラリーチューブ 7 室内熱交換器 12 送風装置 29 ファンモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 泰声 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 金井 弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 秋山 晋一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 3L060 AA05 CC02 CC03 CC06 DD07 EE04

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有す
    る冷凍サイクルを用い、被調和室の冷房運転を行う冷房
    モードと被調和室へ供給する冷房空気の送風量を時間に
    基づいて連続的に増減させるドライモードとを備える空
    気調和機の制御装置において、被調和室の室温と設定温
    度との偏差が所定値より大きい際に前記冷房モードを選
    択し前記偏差が所定値より小さい際には前記ドライモー
    ドを選択する運転制御部を備えると共に、前記所定値を
    ディファレンシャルを有する第1の設定値とこの第1の
    設定値より低い第2の設定値とから成し、この第2の設
    定値を室温と外気温とに基づいて可変設定する補正制御
    部とを備えることを特徴とする空気調和機の制御装置。
  2. 【請求項2】前記補正制御部は外気温が高くなるにつれ
    て第2の設定値を小さくすることを特徴とする請求項1
    に記載の空気調和機の制御装置。
  3. 【請求項3】前記補正制御部は室温が高くなるにつれて
    第2の設定値を小さくすることを特徴とする請求項1に
    記載の空気調和機の制御装置。
  4. 【請求項4】被調和室の湿度と設定湿度とを比較し前記
    送風量の平均値を前記湿度が高い際に減少させ、前記湿
    度が低い際に増加させる送風量補正部を備えることを特
    徴とする請求項1乃至請求項3に記載の空気調和機の制
    御装置。
  5. 【請求項5】被調和室の湿度と設定湿度とを比較し前記
    圧縮機の運転能力を前記湿度が高い際に増加させ、前記
    湿度が低い際に減少させる運転能力補正部を備えること
    を特徴とする請求項1又は請求項4に記載の空気調和機
    の制御装置。
  6. 【請求項6】前記運転能力補正部はさらに前記偏差が第
    2の所定値以下になった際に前記圧縮機の運転能力を最
    小能力に設定することを特徴とする請求項5に記載の空
    気調和機の制御装置。
  7. 【請求項7】前記運転能力補正部はさらに前記室温が第
    3の設定値以下になった際に圧縮機の運転を停止するこ
    とを特徴とする請求項6に記載の空気調和機の制御装
    置。
  8. 【請求項8】圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有す
    る冷凍サイクルを用い、被調和室の冷房運転を行う冷房
    モードと被調和室へ供給する冷房空気の送風量を時間に
    基づいて連続的に増減させるドライモードとを備える空
    気調和機の制御装置において、被調和室の室温と設定温
    度との偏差が所定値より大きい際に前記冷房モードを選
    択し前記偏差が所定値より小さい際には前記ドライモー
    ドを選択する運転制御部を備えると共に、前記所定値を
    ディファレンシャルを有する第1の設定値とこの第1の
    設定値より低い第2の設定値とから成し、この第2の設
    定値を前記設定温度に基づいて可変設定する補正制御部
    とを備えることを特徴とする空気調和機の制御装置。
  9. 【請求項9】前記補正制御部は前記設定値が高くなるに
    つれて第2の設定値を小さくすることを特徴とする請求
    項8に記載の空気調和機の制御装置。
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