JP2001091025A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2001091025A JP26742899A JP26742899A JP2001091025A JP 2001091025 A JP2001091025 A JP 2001091025A JP 26742899 A JP26742899 A JP 26742899A JP 26742899 A JP26742899 A JP 26742899A JP 2001091025 A JP2001091025 A JP 2001091025A
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幸生 鳶
Takumasa Satou
拓正 佐藤
Atsushi Yamauchi
淳 山内
Fujio Maeda
富士雄 前田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる運転モードの混在を可能にする空気調
和機を提供する。 【手段】 冷凍サイクルと、温水回路とを備え、ユニッ
ト内に風上から順に蒸発器及び温水熱交換器を配置し、
少なくとも蒸発器及び温水熱交換器を用いる除湿運転の
モード、蒸発器用いる冷房運転のモード、凝縮器を用い
る暖房運転のモード、温水熱交換器を用いる暖房運転の
モード、凝縮器と温水熱交換器とを併用する暖房運転の
モードを選択可能に構成したユニットを複数台備え、そ
れぞれのユニットで選択される運転モードの組み合わせ
に対して、それぞれのユニットに予め定められた運転モ
ードを再選択させる変換テーブルを備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】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と、温水供給源と温水
熱交換器との間で温水が循環する温水回路とを備え、被
調和室の空気が循環する単一のユニット内に風上から順
に前記蒸発器及び前記温水熱交換器を配置し、複数の運
転モードを選択可能に構成したユニットを複数台接続し
た空気調和機に関し、ユニット毎に選択される運転モー
ドの不一致の補正に関するものである。
【0002】
【従来の技術】冷房運転、暖房運転、除湿運転など複数
の運転モードが選択可能なユニットを単一の熱源側ユニ
ットに接続してなる通称マルチ型と称する空気調和機で
は、熱源側ユニットに設定された運転モードで全てのユ
ニットが同一運転モードになるものであり、異なる運転
モードが選択された場合にはそのユニットの運転が行わ
れないものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の空気調和機では、単一の熱源側ユニットに接続さ
れる全てのユニットが同じ運転モードになるためユニッ
ト毎に任意の運転モードを選択することができないもの
であった。
【0004】本願発明はこのような問題点に対して、ユ
ニット間で異なる運転モードを選択可能にした空気調和
機を提供するものである。
【0005】
【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と、温水供
給源と温水熱交換器との間で温水が循環する温水回路と
を備え、被調和室の空気が循環する単一のユニット内に
風上から順に蒸発器及び温水熱交換器を配置し、少なく
とも蒸発器及び温水熱交換器を用いる除湿運転のモー
ド、蒸発器を用いる冷房運転のモード、凝縮器を用いる
暖房運転のモード、温水熱交換器を用いる暖房運転のモ
ード、凝縮器と温水熱交換器とを併用する暖房運転のモ
ードを選択可能に構成した前記ユニットを複数台備え、
それぞれのユニットで選択される運転モードの組み合わ
せに対して、それぞれのユニットに予め定められた運転
モードを再選択させる変換テーブルを備えるものであ
る。
【0006】また、変換テーブルは最初に運転を開始し
たユニットが選択している運転モードに対して、次いで
運転を開始するユニットが選択している運転モードを変
更するように構成されているものである。
【0007】また、変換テーブルは運転モードを空調効
果が類似する運転モードへ変更するものである。
【0008】また、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器
を有する冷凍サイクルを有し、少なくとも蒸発器を用い
る除湿運転のモード、蒸発器用いる冷房運転のモード、
凝縮器を用いる暖房運転のモードを選択可能に構成した
ユニットを複数台備え、それぞれのユニットで選択され
る運転モードの組み合わせに対して、それぞれのユニッ
トに予め定められた運転モードを再選択させる変換テー
ブルを備えるものである。
【0009】また、蒸発器へ送風する送風量を周期的に
増減させて除湿効果を得るドライ運転のモードを備える
ものである。
【0010】
【発明の実施形態】以下本発明の実施例を図面に基づい
て説明する。図1は本発明の温水回路及び冷凍サイクル
を示す概略図である。この図において、5a、5bは被
調和室に設けられた室内ユニットであり、8は屋外に設
けられた室外ユニットである。
【0011】3は温水を供給するボイラー等からなる熱
源側ユニットであり、信号に応答して温水暖房用に温水
を循環させる機能を備える汎用のものを用いることがで
きる。
【0012】熱源側ユニット3からの出湯は温水管12
と戻り管11とで温水の循環回路が構成され、温水管1
2と戻り管11との間には流量可変弁14aと温水熱交
換器(放熱器)13aとが室内ユニット5aの中で直列
に接続され、流量可変弁14bと温水熱交換器13bと
が室内ユニット5bの中で直列に接続されている。
【0013】これら流量可変弁14a、14bの開度を
調節することによって温水熱交換器13a、13bに流
れる温水の流量を調節することができる。すなわち暖房
(加熱)能力を負荷に基づいて任意に能力制御すること
ができるものである。
【0014】尚、温水熱交換器13a、13bで加熱さ
れた調和空気は送風機(図示せず)で実線矢印に示すよ
うに被調和室に供給されるものである。
【0015】室外ユニット8には圧縮機17(第1の設
定値とこの設定値より小さい第2の設定値との間で任意
に運転能力を設定することができる運転能力可変型の圧
縮機)、四方弁18、室外熱交換器19、電動膨張弁2
0、ストレーナー21、アキュムレーター23が搭載さ
れ、室内ユニット5aには室内熱交換器22aが温水熱
交換器13aの風上になるように配置されている。室内
ユニット5bには室内熱交換器22bが温水熱交換器1
3bの風上になるように配置されている。
【0016】これらの機器は圧縮機17から吐出される
冷媒が循環する冷凍サイクルを構成するように冷媒配管
で環状に接続されている。四方弁18を切り換えること
により室内熱交換器22a、22bを蒸発器(冷房運転
時)として作用させ、または凝縮器(暖房運転時)とし
て作用させるものである。
【0017】従って、室内ユニット5aで冷房運転を行
うときは流量可変弁14aを閉じ、圧縮機17を運転し
四方弁18を図1の実線に示す状態にすることによっ
て、室内熱交換器22aで冷媒が蒸発して被調和室の冷
房運転が可能になる。
【0018】暖房運転時は流量可変弁14aを開いて温
水熱交換器13aに温水を供給することによって暖房運
転が行われる。このとき、圧縮機17を運転し、四方弁
18を図1に示す点線の状態に切り換えれば、室内熱交
換器22aで冷媒が凝縮し暖房能力の増加が行えるもの
である。
【0019】尚、冷媒熱交換器22aを蒸発器として作
用させ、同時に温水熱交換器13aに温水を供給するこ
とによって被調和室の除湿運転が可能になる。すなわち
蒸発器で冷却されかつ水分が凝縮して除去された空気を
温水熱交換器13aで再加熱する事によって除湿された
空気が得られるものである。
【0020】このとき流量可変弁16の開度を調節して
温水の流量を調節すれば再加熱時の加熱量を調整でき、
除湿運転時に被調和室に吹き出される調和空気の温度を
調節することができるものである。
【0021】室内ユニット5aの運転を制御する制御回
路(図2で説明)は信号線を介して室外ユニットの制御
回路10へつながると共に温水供給源3へも信号線を介
してつながっている。
【0022】尚、24a、24bはそれぞれ利用側熱交
換器22a、22bへ流れる冷媒を制御する開閉弁であ
る。
【0023】尚、室内ユニット5bについても室内ユニ
ット5aと同様に動作するので説明は省略する。
【0024】図2は室内ユニット5aの制御回路を示す
ブロック図である(尚、室内ユニット5bも同様な制御
回路を備える)。この図において、25はプラグであ
り、屋内配線に接続され商用の交流電力(例えば100
V)の供給を受けるものである。この交流電力はスイッ
チ26を介して制御回路内に供給されると共に、パワー
リレー27の常開接片27aと端子28を介して室外ユ
ニット8へ電力が供給されるものである。常開接片27
aは空気調和機の運転中に閉じて室外ユニットの運転を
可能にするもである。
【0025】29は送風用のDCファンであり、温水熱
交換器15a、室内熱交換器22へ室内(被調和室)の
空気を循環させるものである。このDCファン29は、
モーター電源30から出力される直流の定電圧を駆動回
路31で回転子の回転角度に応じてスイッチングして所
定の固定子巻き線に通電させ回転子の連続回転を得るブ
ラシレスモーターである。
【0026】駆動回路31でのスイッチングをマイコン
32(制御部)が制御し、またモーター電源30から出
力される定電圧の電圧を変えることによってDCファン
29の回転数を変えることができる。この電圧はマイコ
ン32で制御するようにしても良い。
【0027】33は制御回路電源であり、DCファン2
9以外の駆動素子(マイコン、リレー及び各種センサな
ど)へ電力を供給するものであり、モーター電源30に
ヒューズ34と共に直列に接続されている。
【0028】35、36はそれぞれシリアル電源、シリ
アル回路であり、端子28の端子、信号線(端子を
電源と共通線としている)を介して室外ユニット8のマ
イコンと信号の送受を可能にするものであって、シリア
ル電源35で生成された定電圧にシリアル回路36でマ
イコン32からの信号を重畳させて端子から出力し、
また受信した信号をマイコン32に出力するものであ
る。送受信する信号方式としては汎用のPCM方式など
が可能であるが、これに限るものではない。
【0029】37は熱源側ユニット(給湯器)3と信号
線7を介して信号の送受を行うインターフェース回路で
あり、マイコン32と熱源側ユニット3との間での信号
の送受を可能にしている。
【0030】40は記憶部であり、マイコンの初期定数
を格納し、マイコン32のイニシル時にこれらの定数が
読み込まれるものである。
【0031】42はスピーカーであり信号の受信音や警
報音などを必要に応じて出力するものであり、マイコン
32からの出力によって制御されている。
【0032】44、45はフラップモータ、流量可変弁
16の駆動用ステップモータであり、マイコン32から
の信号で駆動回路43を介して制御される。フラップモ
ータ(ステップモータ)44を駆動させることによって
室内ユニット5から被調和室へ吐出される調和空気の角
度を変えることができるものである。また、ステップモ
ータ45を駆動させることによって流量可変弁16の開
度が変わり温水の流量を変えることができるものであ
る。
【0033】46は表示部であり、マイコン32からの
信号で点灯が制御されるLEDやリモートコントローラ
からのワイヤレス信号(赤外線信号)を受信する受信用
ICを含む受信回路であり、リモートコントローラから
の信号を復調後マイコン32に出力するものである。
【0034】47は室温センサであり、室内ユニット5
aの空気の吸い込み側に設けられ室内の空気の温度を検
出するものであり、このセンサの出力はマイコン32が
A/D変換した後取り込み温度制御に用いられる。
【0035】尚、室温はセンサをリモートコントローラ
に設け、このセンサで検出した温度を表示部46の受信
回路で受信して運転制御に用いるようにしてもよい。
【0036】48は室内熱交換器22に取り付けられる
冷媒熱交換器温度センサであり、室内熱交換器22の温
度を検出し、マイコン32はこの温度に基づいて、過負
荷状態や温度異常に対する制御を行うものである。
【0037】49は温水熱交換器温度センサであり、温
水熱交換器15の温度を検出し、マイコン32はこの温
度に基づいて、過負荷状態や温度異常(凍結)に対する
制御を行うものである。
【0038】50は吐出温度センサであり、空気調和機
から被調和室へ吐出される調和空気の温度を検出し温度
異常に対する制御を行うものである。
【0039】51はスイッチ基板であり、試運転/通常
運転/停止等の運転時のモードを切り換えるスイッチで
あり、近くには異常発生時の原因を特定するための表示
LEDが複数設けられている。
【0040】このように構成された室内ユニット5a
は、リモートコントローラ(図示せず)の操作に基づく
信号を受信して空調運転が行われると共に、最適な空調
運転が行えるように圧縮機の運転能力を第1の設定値と
第2の設定値との間で自動的に制御するものである。こ
のような運転能力の制御はマイコン32内にプログラム
で構成された運転能力制御部によって行われる。
【0041】また流量可変弁14aの開度も暖房運転/
除湿運転などの時に室内の負荷に応じて最適な空調運転
が行えるように制御するものである。同時に熱源ユニッ
ト3を制御する信号(給湯の開始、出湯温度の変更な
ど)をインターフェース回路37を介して送信するもの
である。
【0042】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61の端子番号
を同じくして図2に示す端子板28に接続されるもので
ある。
【0043】この図において、62は電源回路であり、
端子板61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62から出力される直流
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63へ出力されて、3相交流(圧縮機1
7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
17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17へ供給される。
【0044】64はマイコンであり、端子板61の3番
端子及びシリアル回路65を介して室内ユニットのマイ
コン32から制御信号を受信し主に圧縮機17の回転
数、四方切換弁18の切換やファンモータ66の運転な
どの制御を行うものである。
【0045】従って室外ユニット8は室内ユニット5a
から送られて来る運転能力を示す信号に対応する運転能
力で第1の設定値と第2の設定値(<第1の設定値)と
の間で圧縮機17の運転を行うものであり、室外ユニッ
ト8において異常が起きたときは室内ユニット5aが自
動的に保護動作を行うものである。
【0046】このように構成された空気調和機は、マイ
コン32がそれぞれの機器を制御することによって以下
の〜の運転モードから選択された運転モードで運転
することができる。
【0047】通常暖房の運転モード:温水供給源3を
作動させ温水熱交換器13aへ温水を供給して行う暖房
運転であり、空調負荷の大きさに応じて流量制御弁14
aの開度を変えて暖房能力の制御を行う。
【0048】単独ヒートポンプの運転モード:圧縮機
17を作動させて利用側熱交換器22aを凝縮器として
作用させて行うヒートポンプによる暖房運転であり空調
負荷の大きさに応じて圧縮機17の運転能力を変える。
【0049】連動暖房の運転モード:温水供給源3を
作動させ温水熱交換器13aへ温水を供給して行う暖房
運転に、所定の条件を満たした際に圧縮機17を作動さ
せて利用側熱交換器22aを凝縮器として作用させて行
うヒートポンプによる暖房運転を組み合わせる運転モー
ド。所定の条件としては暖房運転開始時や特定のスイッ
チを操作したときなど急速な暖房が必要になった時など
である。
【0050】冷房の運転モード:圧縮機17を作動さ
せて利用側熱交換器22aを蒸発器として作用させる。
尚、利用側熱交換器22aは四方弁18の切換によって
凝縮器/蒸発器の切換が行える。圧縮機の17の運転能
力は空調負荷に応じて制御される。
【0051】ドライの運転モード:温水供給源3を作
動させ温水熱交換器13aへ温水を供給すると共に圧縮
機17を作動させて利用側熱交換器22aを蒸発器とし
て作用させる。蒸発器が風上に配置されているので、こ
のような動作によって蒸発器で冷却され水分が凝縮除去
された後温水熱交換器22aでほぼ室温まで加熱され
る。この加熱量(流量制御弁14aの開度)を調節する
ことによって被調和室(室内)に戻す空気の温度を調節
することができるものである。
【0052】送風の運転モード:流量可変弁14aを
全閉状態にすると共に圧縮機17の運転を停止し、DC
ファンモータ29のみを運転して送風を行うものであ
る。
【0053】これらの運転モードの選択はリモコンなど
の設定スイッチにより選択され、マイコン32によって
いずれかの運転モードで運転が制御されるものである。
【0054】尚、室内ユニット5bも同様の動作を行う
ものであり、説明は省略する。
【0055】室内ユニット5a、5bが同じ運転モード
を選択していれば、冷凍サイクル及び温水回路もこの運
転モードに合わせた運転状態(以下システム運転モード
と称する)になるが、異なる運転モードが選択された状
態(異モード)では、通常システム運転モードと異なる
運転モードが選択された室内ユニットは停止状態に設定
され空調運転が行われないが本発明では図4に示す変換
テーブルを用いて異モード運転を可能にしている。
【0056】室内ユニット5a、5bのいずれもが停止
の状態でどちらか一方(例えば室内ユニット5a)が運
転を開始するとシステム運転モードは室内ユニット5a
の選択状態に応じてA〜Fのいずれかの状態になり、室
内ユニット5aはシステム運転モードで運転が行われ
る。
【0057】次いでもう一方の室内ユニット5bが運転
を開始する際、すなわち起動時運転モードに基づいて図
4に示すような関係で運転モードの再選択(異モードコ
ントロール)が行われ、室内ユニット5bは再選択され
た運転モードで運転が開始される。
【0058】図4において異モードコントロール前でシ
ステム運転モード(室内ユニット5a)が「A」(連動
暖房)の時に室内ユニット5bが「連動暖房」を選択す
ると、システム運転モードがそのまま「連動暖房」にな
り、室内ユニット5bは「連動暖房」でそのまま運転が
開始される。
【0059】次に異モードコントロール前でシステム運
転モードが「A」の時に室内ユニット5bが「通常暖
房」を選択すると、システム運転モードがそのまま「連
動暖房」になり、室内ユニット5bは「通常暖房」でそ
のまま運転が開始される。
【0060】すなわち、システム運転モードで冷凍サイ
クル及び温水回路が作動しているので室内ユニット5b
は開閉弁24bを閉じて冷媒の循環を停止し温水のみで
暖房運転を行うものである。
【0061】次に異モードコントロール前でシステム運
転モードが「A」(連動暖房)の時に室内ユニット5b
が「単独ヒートポンプ」を選択すると、システム運転モ
ードがそのまま「連動暖房」になり、室内ユニット5b
は「通常暖房」で運転が開始される。
【0062】すなわち、圧縮機17の運転はシステム運
転モードにより室内ユニット5aで制御され、室内ユニ
ット5bは圧縮機17の運転による暖房運転が制御でき
ないので、流量制御弁14aの制御による暖房運転が行
われるものであるが、単独ヒートポンプ運転による暖房
と温水による暖房とは空調効果が類似しているのでこの
置き換えを行っても利用者には同等の空調効果が得られ
るものである。
【0063】異モードコントロール前でシステム運転モ
ードが「A」(連動暖房)の時に室内ユニット5bが
「ドライ」を選択すると、システム運転モードは「通常
暖房」になり、室内ユニット5bは「ドライ」でそのま
ま運転が開始される。
【0064】すなわち、室内ユニット5bがドライを行
うためには冷凍サイクルによる冷房運転と温水回路によ
る暖房運転が必要になる。連動暖房と通常暖房とは空調
効果が類似し置き換えが可能なので、室内ユニット5b
の運転を優先して冷凍サイクルによる冷房運転と温水回
路による暖房運転とによるドライの運転モードを設定
し、室内ユニット5aを「通常暖房」に置き換えて同等
の空調効果を維持するものである。
【0065】異モードコントロール前でシステム運転モ
ードが「A」(連動暖房)の時に室内ユニット5bが
「冷房」を選択すると、システム運転モードは空調効果
が類似する「通常暖房」になり、室内ユニット5bは冷
凍サイクル冷房運転に切り換えて「冷房房」を開始す
る。
【0066】すなわち、「連動暖房」を「通常暖房」に
かえて、冷凍サイクルの運転を暖房から冷房に切り換え
ることを可能にして、室内ユニット5bの冷房運転を可
能にする。異モードコントロール前でシステム運転モー
ドが「A」(連動暖房)の時に室内ユニット5bが「送
風」を選択すると、システム運転モードがそのまま「連
動暖房」になり、室内ユニット5bは開閉弁24bを閉
じ流量可変弁14bを閉じ「送風」でそのまま運転が開
始される。
【0067】また、システム運転モードが図4に示す
「B」、「C」、「D」、[E]、「F」であっても、
図4に示す変換テーブルに基づいて室内ユニットの運転
モードが再選択されるものである。
【0068】また、除湿の空調効果が得られる運転モー
ドには、冷凍サイクルによる蒸発器を作動させ、この蒸
発器を介して室内に送風する空気の送風量を周期的に増
減させることによって行う方法もあり、このような運転
モードを加えても良い。
【0069】送風量が少ないときは蒸発器での結露が多
くなって除湿主体の運転となり、送風量が多いときは冷
房主体の運転となり、冷房運転の時間が短くなる分室温
が下がらなくなり除湿効果が得られるものである。
【0070】このような運転モードの再選択はマイコン
32が図4に示す変換テーブルに基づいて判断して行う
ものである。室内ユニット5bが先に運転を開始してい
ても同様に動作するものであり、また、本実施例では室
内ユニット5a、5bの2台を用いたが3台以上の室内
ユニットに対しても同様な変換テーブルを用いて運転モ
ードの再選択を行うことができるものである。
【0071】
【発明の効果】以上のように本発明の空気調和機では、
複数の室内ユニットがそれぞれ異なる運転モードを選択
しても、変換テーブルを用いて同等の空調効果が得られ
る運転モードに変えることによって異なるの運転モード
組み合わせを可能にすることができるものである。
【0072】
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】 本発明の冷凍サイクル及び温水回路を示す説
明図である。
【0074】
【図2】 図1に示した室内ユニットの制御を示すブロ
ック図である。
【0075】
【図3】 図1に示した室外ユニットの制御を示すブロ
ック図である。
【0076】
【図4】 本発明の動作を示す変換テーブルである。
【0077】
【符号の説明】
5a 室内ユニット 8 室外ユニット 13a 温水熱交換器 22 室内熱交換器 32 マイコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 淳 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 前田 富士雄 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) 3L050 BB07 BB12 3L060 DD07 EE01 EE33 3L070 AA06 BB01 BC02 DD07 DG06

Claims (5)

    【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
    する冷凍サイクルと、温水供給源と温水熱交換器との間
    で温水が循環する温水回路とを備え、被調和室の空気が
    循環する単一のユニット内に風上から順に前記蒸発器及
    び前記温水熱交換器を配置し、少なくとも前記蒸発器及
    び前記温水熱交換器を用いる除湿運転のモード、蒸発器
    を用いる冷房運転のモード、凝縮器を用いる暖房運転の
    モード、温水熱交換器を用いる暖房運転のモード、凝縮
    器と温水熱交換器とを併用する暖房運転のモードを選択
    可能に構成した前記ユニットを複数台備え、それぞれの
    ユニットで選択される運転モードの組み合わせに対し
    て、それぞれのユニットに予め定められた運転モードを
    再選択させる変換テーブルを備えることを特徴とする空
    気調和機。
  2. 【請求項2】 前記変換テーブルは最初に運転を開始し
    たユニットが選択している運転モードに対して、次いで
    運転を開始するユニットが選択している運転モードを変
    更するように構成されていることを特徴とする請求項1
    に記載の空気調和機。
  3. 【請求項3】 前記変換テーブルは運転モードを空調効
    果が類似する運転モードへ変更することを特徴とする請
    求項2に記載の空気調和機。
  4. 【請求項4】 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有
    する冷凍サイクルを有し、少なくとも前記蒸発器を用い
    る除湿運転のモード、蒸発器用いる冷房運転のモード、
    凝縮器を用いる暖房運転のモードを選択可能に構成した
    前記ユニットを複数台備え、それぞれのユニットで選択
    される運転モードの組み合わせに対して、それぞれのユ
    ニットに予め定められた運転モードを再選択させる変換
    テーブルを備えることを特徴とする空気調和機。
  5. 【請求項5】 蒸発器へ送風する送風量を周期的に増減
    させて除湿効果を得るドライ運転のモードを備えること
    を特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の空気調和
    機。
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