JP2005134082A - 空気調和システム - Google Patents

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Koki Masui
弘毅 増井
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Abstract

【課題】 冷房要求と暖房要求が混在した場合でも、各利用者に快適性を与える。
【解決手段】 室外機1に、複数の室内機2a,2bからの運転要求のうち、冷房要求を優先して室外機1の運転モードを決定する運転モード決定手段102を備え、各室内機2a,2bに、運転モード決定手段102により決定された運転モードとリモコン3a,3bから与えられた運転要求とが一致する場合に、運転モード決定手段102により決定された運転モードに基づき各室内機2a,2bの運転モードを設定すると共に、運転モード決定手段102により決定された運転モードが冷房運転モードで、リモコン3a,3bから与えられた運転要求が暖房要求である場合に、各室内機2a,2bの電気ヒータによる運転モードを設定する運転モード設定手段202を備えている。
【選択図】 図3

Description

この発明は空気調和システムに関するものである。
従来の空気調和システムにおいては、複数の室内機から冷房と暖房の異なる要求があった場合の冷房・暖房同時運転をするために、例えば、特許文献1に示すように、室内機と室外機を3本の冷媒配管(液接続主配管、高圧ガス接続主配管、低圧ガス接続主配管)で接続し、室内機側及び室外機側それぞれに制御弁を備えた構成にしている。
特開2003−130492号公報(段落0018、図1)
従来の空気調和システムは以上のように構成されているので、複数の室内機からの冷房要求と暖房要求が混在した場合に、個別に冷房運転と暖房運転に対応できる冷房・暖房同時運転型の空気調和システムにおけるフロン冷媒方式においては、例えば特許文献1に示すように、3本の冷媒配管が必要になると共に室内機及び室外機それぞれに制御弁が必要となり、機器費用や工事費用が増加するという課題があった。
また、冷房・暖房同時運転型の空気調和システムにおける水冷媒方式においては、冷水及び温水の4水配管式となり、制御弁、冷水発生機、温水発生機の設置に伴って、機器費用や工事費用が増加するという課題があった。
さらに、冷房・暖房切り替え運転型の空気調和システムにおいては、複数の室内機からの冷房要求と暖房要求が混在した場合に、どちらかの運転要求が満たされず、利用者に不快感を与えるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、機器費用や工事費用の増加を抑制することができると共に、冷房要求と暖房要求が混在した場合でも、各利用者に快適性を与えることができる空気調和システムを得ることを目的としている。
この発明における空気調和システムは、室外機及び複数の室内機により構成されるものにおいて、上記室外機に、上記複数の室内機からの運転要求のうち、冷房要求を優先して上記室外機の運転モードを決定する運転モード決定手段を備え、上記各室内機に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードと与えられた運転要求とが一致する場合に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードに基づき上記各室内機の運転モードを設定すると共に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードが冷房運転モードで、与えられた運転要求が暖房要求である場合に、上記各室内機の電気ヒータによる運転モードを設定する運転モード設定手段を備えたものである。
この発明は、室外機が複数の室内機からの運転要求のうち冷房要求を優先して室外機の運転モードを決定し、暖房要求を行った室内機は電気ヒータによる暖房運転を行うことにより、冷房・暖房同時運転型の空気調和システムに比べて機器費用や工事費用の増加を抑制することができると共に、冷房要求と暖房要求が混在した場合でも、各利用者に快適性を与えることができるという効果がある。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の空気調和システムの構成を示すブロック図である。この空気調和システムは、冷房・暖房切り替え運転型であり、室外機1、室内機2a,2b、リモコン3a,3b、冷媒配管4、伝送線5、室内熱交換器6a,6b、冷媒流量制御手段7a,7b、送風機8a,8b、ダクト9a,9b、電気ヒータ10a,10bを備えている。ここでは、室内機2aを1号機、室内機2bを2号機とする。
図2はこの発明の実施の形態1の空気調和システムにおける冷媒回路の構成を示す図である。室外機1は、圧縮機11、四方弁12、室外熱交換器13を備え、室内機2a,2bは、室内熱交換器6a,6b、冷媒流量制御手段7a,7bを備えている。
図3はこの発明の実施の形態1の空気調和システムにおける室外機及び室内機の構成を示すブロック図である。室外機1は室内機2a,2bとの情報を送受信する送受信手段101と、室内機2a,2bからの運転要求に基づき室外機1の運転モードを決定する運転モード決定手段102と、運転モード決定手段102が決定した運転モードに基づき圧縮機11、四方弁12、室外熱交換器13を制御する運転制御手段103を備えている。
また、図3において、室内機2a,2bは室外機1及びリモコン3a,3bからの情報を送受信する送受信手段201と、リモコン3a,3bから与えられた運転要求と室外機1により決定された運転モードに基づき室内機2a,2bの運転モードを設定する運転モード設定手段202と、運転モード設定手段202が設定した運転モードに基づき室内熱交換器6a,6b、冷媒流量制御手段7a,7bを制御する運転制御手段203と、運転モード設定手段202の指示に基づき電気ヒータ10a,10bを制御する電気ヒータ制御手段204を備えている。
次に動作について説明する。
図2の冷媒回路において、冷房時は、矢印で図示したように、室外機1において、運転制御手段103の指示に基づき圧縮機11で圧縮された冷媒は四方弁12、室外交換器13、冷媒配管4を経由して室内機2a,2bにそれぞれ送られる。室内機2a,2bにおいて、運転制御手段203の指示に基づき冷媒は冷媒流量制御手段7a,7b及び室内熱交換器6a,6b、冷媒配管4を経由して室外機1に戻される。室外機1では四方弁12を経由して圧縮機11へ戻される。一方、暖房時は、運転制御手段103の指示に基づき四方弁12が冷媒の方向を変え、図2の矢印とは逆の方向へ冷媒が流れる。また、送風運転の場合は運転制御手段103の指示に基づき圧縮機11は停止し冷媒も流れない。
図4は室外機の運転モード決定の動作を示すフローチャートである。ステップST11において、室外機1の運転モード決定手段102は送受信手段101が1号機(室内機2a)から冷房要求を受信したかをチェックする。冷房要求を受信した場合には、ステップST15において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを冷房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の冷房運転を行い、図2の圧縮機11、室外熱交換機13を動作させ、四方弁12を冷媒が図2の矢印の方向に流れるように制御する。ステップST18において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された運転モード、ここでは冷房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST11で1号機から冷房要求を受信していない場合には、ステップST12において、運転モード決定手段102は送受信手段101が2号機(室内機2b)から冷房要求を受信したかをチェックする。冷房要求を受信した場合には、ステップST15において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを冷房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の冷房運転を行う。ステップST18において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された冷房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
また、ステップST12で2号機から冷房要求を受信していない場合には、ステップST13において、運転モード決定手段102は送受信手段101が1号機から暖房要求を受信したかをチェックする。暖房要求を受信した場合には、ステップST17において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを暖房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の暖房運転を行い、図2の圧縮機11を動作させ、四方弁12を冷媒が図2の矢印と反対方向に流れるように制御する。ステップST18において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された暖房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST13で1号機から暖房要求を受信していない場合には、ステップST14において、運転モード決定手段102は送受信手段101が2号機から暖房要求を受信したかをチェックする。暖房要求を受信した場合には、ステップST17において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを暖房運転と決定し、運転制御手段103は室外機1の暖房運転を行う。ステップST18において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された暖房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
また、ステップST14で2号機から暖房要求を受信していない場合には、すなわち、1号機及び2号機からの要求が冷房要求でもなく暖房要求でもない場合には、ステップST16において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを送風運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の圧縮機11を停止させて送風運転を行う。ステップST18において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された送風運転モードを1号機及び2号機に送信する。
このように、図4のフローチャートでは、室外機1の運転モード決定手段102は室内機2a,2bからの運転要求に対して、冷房要求、暖房要求、送風要求の順位で室外機1の運転モードを決定する。すなわち、運転モード決定手段102は、1号機及び2号機からの冷房要求を最優先して室外機1の運転モードを決定し、1号機又は2号機から冷房要求があった場合には冷房運転と決定し、2号機又は1号機から暖房要求や送風要求があっても無視する。また、運転モード決定手段102は、1号機又は2号機から冷房要求がなく暖房要求があった場合には暖房運転と決定し、2号機又は1号機から送風要求があっても無視する。
図5は1号機(室内機2a)の運転動作を示すフローチャートである。ステップST21において、1号機の送受信手段201がリモコン3aから与えられた運転要求を受信すると、ステップST22において、送受信手段201は受信したリモコン3aから与えられた運転要求を室外機1へ送信する。ステップST23において、送受信手段201は室外機1により決定された運転モードを受信する。
ステップST24において、1号機の運転モード設定手段202はステップST21で受信したリモコン3aから与えられた運転要求が冷房要求であるか否かを確認する。冷房要求である場合には、ステップST26において、運転モード設定手段202はステップST23で受信した室外機1により決定された運転モードが冷房運転モードであるか否かを確認する。冷房運転モードである場合には、ステップST28において、運転モード設定手段202は1号機の運転モードを冷房運転に設定し、運転制御手段203は運転モード設定手段202の指示に基づき1号機の冷房運転を行い、図2の冷媒流量制御手段7aを動作させて室外機1からの冷媒の流量を制御させる。
ステップST24で冷房要求でない場合には、ステップST25において、運転モード設定手段202はステップST21で受信したリモコン3aから与えられた運転要求が暖房要求であるか否かを確認する。暖房要求でない場合には、ステップST29において、運転モード設定手段202は1号機の運転モードを送風運転に設定し、運転制御手段203は運転モード設定手段202の指示に基づき1号機の送風運転を行う。
ステップST25で暖房要求である場合には、ステップST27において、運転モード設定手段202はステップST23で受信した室外機1により決定された運転モードが暖房運転モードであるか否かを確認する。暖房運転モードである場合には、ステップST30において、運転モード設定手段202は1号機の運転モードを暖房運転に設定し、運転制御手段203は運転モード設定手段202の指示に基づき1号機の暖房運転を行い、図2の冷媒流量制御手段7aを動作させて室外機1からの冷媒の流量を制御させると共に、室内熱交換器6aを動作させる。
一方、ステップST27において、ステップST23で受信した室外機1により決定された運転モードが暖房運転モードでない場合には、ステップST31において、運転モード設定手段202は1号機の運転モードを電気ヒータ運転に設定し、運転制御手段203は運転モード設定手段202の指示に基づき図2の冷媒流量制御手段7aを閉じて室外機1からの冷媒の流れを止め、電気ヒータ制御手段204は運転モード設定手段202の指示に基づき電気ヒータ10aを動作させて1号機の電気ヒータ運転を行う。このとき、室外機1の運転制御手段103は圧縮機11を制御して冷媒流量を制限する。
このように、図5のフローチャートでは、室内機2aの運転モード設定手段202は、室外機1により決定された運転モードとリモコン3aから与えられた運転要求とが一致する場合には、室外機1により決定された運転モードにより室内機2aの運転モードの設定を行い、室外機1により決定された運転モードが冷房運転モードで、リモコン3aから与えられた運転要求が暖房要求である場合には、室内機2aの運転モードを電気ヒータ運転に設定を行う。なお、図5のフローチャートでは1号機(室内機2a)の運転動作を示しているが、2号機(室内機2b)の動作についても同様である。
以上のように、この実施の形態1によれば、冷房・暖房切り替え運転型の空気調和システムにおいて、室外機1が複数の室内機2a,2bからの運転要求のうち冷房要求を優先して運転モードを決定し、暖房要求を行った室内機2aは電気ヒータによる暖房運転を行うことにより、冷房・暖房同時運転型の空気調和システムに比べて機器費用や工事費用の増加を抑制することができると共に、冷房要求と暖房要求が混在した場合でも、各利用者に快適性を与えることができるという効果が得られる。
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2の空気調和システムの構成を示すブロック図である。この空気調和システムは、冷房・暖房切り替え運転型で、実施の形態1の図1に示す空気調和システムから電気ヒータ10a,10bを削除したものであり、その他の同一符号の構成は図1と同じである。
また、図7はこの発明の実施の形態2の空気調和システムにおける室外機及び室内機の構成を示すブロック図であり、実施の形態1の室内機2a,2bの電気ヒータ制御手段204を削除したもので、その他の同一符号の構成は図3と同じである。なお、冷媒回路の構成は実施の形態1の図2に示す構成と同じである。
次に動作について説明する。
冷媒回路の動作は実施の形態1と同じである。また、室外機1の運転モード決定の動作は、実施の形態1の図4に示すフローチャートと同じであり、室外機1は冷房要求、暖房要求、送風要求の順位で運転モードを決定する。
図8は1号機(室内機2a)の運転動作を示すフローチャートである。このフローチャートでは、実施の形態1の図5に示すフローチャートからステップST31を削除したものである。実施の形態1の図5に示すフローチャートでは、ステップST27において、室外機1により決定された運転モードが暖房の場合には、ステップST30において暖房運転し、室外機1により決定された運転モードが暖房でない場合には、ステップST31において電気ヒータ運転を行っているが、実施の形態2の図8に示すフローチャートでは、ステップST27において、室外機1により決定された運転モードが暖房の場合には、ステップST30において暖房運転し、室外機1により決定された運転モードが暖房でない場合には、ステップST29において送風運転を行う。
このように、この実施の形態2では、リモコン3aからの要求が暖房であっても、室外機1により決定された運転モードが暖房でない場合には送風運転を行うことにより、実施の形態1よりは利用者の快適性が損なわれるが、電気ヒータ10aを設置する必要がなく、機器費用や工事費用の増加をさらに抑制することができる。
一般に、冷房要求と暖房要求が混在する状況は例えば次のような場合である。冬の朝方は建物全体が冷え切っているので全館暖房運転しているが、昼頃になり外気の温度が上昇すると共に機器や人の発熱により暖かくなってくると、部屋によっては冷房要求があり、このとき室外機1は冷房運転を始める。一方、引き続いて暖房要求の部屋もあり、この部屋の室内機2aから暖房要求を出しても、この実施の形態2では送風運転となる。しかし、冷房要求が発生してきた昼頃は建物全体が暖まっており、暖房要求に対して送風運転となっても比較的不快度が低い場合が多い。
以上のように、この実施の形態2によれば、実施の形態1と比較して、利用者の快適性はある程度損なわれるが、冷房・暖房同時運転型の空気調和システムに比べて機器費用や工事費用の増加をさらに抑制することができるという効果が得られる。
実施の形態3.
この発明の実施の形態3の空気調和システムの構成を示すブロック図は、実施の形態1の図1、又は実施の形態2の図6と同じである。また、冷媒回路の構成も、実施の形態1の図2に示す構成と同じである。
図9はこの発明の実施の形態3の空気調和システムにおける室外機及び室内機の構成を示すブロック図であり、実施の形態1の図3に対して、室外機1に冷房要求を優先して運転モードを決定するよう指示する冷房運転優先指示手段104を備えている点が異なっており、その他の同一符号の構成は図3と同じである。この実施の形態3では、利用者がこの冷房運転優先指示手段104をオンとすることにより、室外機1を冷房運転優先とすることができ、冷房運転優先指示手段104をオフとすることにより、運転中のモードを優先することができる。なお、図9では、実施の形態1の図3に冷房運転優先指示手段104を追加しているが、実施の形態2の図7に冷房運転優先指示手段104を追加しても良い。
次に動作について説明する。
室内機の運転動作を示すフローチャートは、実施の形態1の図5又は実施の形態2の図8と同じである。
図10は室外機の運転モード決定の動作を示すフローチャートである。ステップST41において、室外機1の運転モード決定手段102は冷房運転優先指示手段104がオンで冷房運転優先となっているかを確認し、冷房運転優先となっている場合にはステップST43からの冷房運転優先の処理に移行し、冷房運転優先指示手段104がオフで冷房運転優先となっていない場合にはステップST42に移行する。
ステップST42において、運転モード決定手段102は冷房運転中であるか否かを確認し、冷房運転中である場合には、ステップST43からの冷房運転優先の処理に移行し、冷房運転中でない場合には、ステップST45からの暖房運転優先の処理に移行する。
ステップST43において、運転モード決定手段102は送受信手段101が1号機(室内機2a)から冷房要求を受信したかをチェックする。冷房要求を受信した場合には、ステップST49において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを冷房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の冷房運転を行う。ステップST52において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された運転モード、ここでは冷房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST43で1号機から冷房要求を受信していない場合には、ステップST44において、運転モード決定手段102は送受信手段101が2号機(室内機2b)から冷房要求を受信したかをチェックする。冷房要求を受信した場合には、ステップST49において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを冷房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の冷房運転を行う。ステップST52において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された冷房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST44で2号機から冷房要求を受信していない場合、又はステップST42で冷房運転中でない場合には、ステップST45において、運転モード決定手段102は送受信手段101が1号機から暖房要求を受信したかをチェックする。暖房要求を受信した場合には、ステップST51において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを暖房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の暖房運転を行う。ステップST52において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された暖房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST45で1号機から暖房要求を受信していない場合には、ステップST46において、運転モード決定手段102は送受信手段101が2号機から暖房要求を受信したかをチェックする。暖房要求を受信した場合には、ステップST51において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを暖房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の暖房運転を行う。ステップST52において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された暖房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST46で2号機から暖房要求を受信していない場合には、ステップST47において、運転モード決定手段102は送受信手段101が1号機から冷房要求を受信したかをチェックする。冷房要求を受信した場合には、ステップST49において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを冷房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の冷房運転を行う。ステップST52において、室外機1は決定した冷房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
ステップST47で1号機から冷房要求を受信していない場合には、ステップST48において、運転モード決定手段102は送受信手段101が2号機から冷房要求を受信したかをチェックする。冷房要求を受信した場合には、ステップST49において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを冷房運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の冷房運転を行う。ステップST52において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された冷房運転モードを1号機及び2号機に送信する。
また、ステップST48で2号機から冷房要求を受信していない場合には、すなわち、1号機及び2号機からの要求が冷房要求でもなく暖房要求でもない場合には、ステップST50において、運転モード決定手段102は室外機1の運転モードを送風運転に決定し、運転制御手段103は室外機1の送風運転を行う。ステップST52において、送受信手段101は運転モード決定手段102により決定された送風運転モードを1号機及び2号機に送信する。
このように、図10のフローチャートでは、冷房運転優先指示手段104がオンになっている場合には、実施の形態1と同様に、室外機1は冷房要求、暖房要求、送風要求の順位で運転モードを決定し、冷房運転優先指示手段104がオフになっている場合には、運転中のモードを優先し、すなわち、冷房運転中であれば、室外機1は冷房要求、暖房要求、送風要求の順位で運転モードを決定し、暖房運転中であれば、室外機1は暖房要求、冷房要求、送風要求の順位で運転モードを決定する。
以上のように、この実施の形態3によれば、実施の形態1又は実施の形態2と同様の効果が得られると共に、冷房・暖房切り替え運転型の空気調和システムにおいて、利用者は冷房を優先にするか、運転中のモードを優先にするかを、状況に応じて選択することができるという効果が得られる。
この発明の実施の形態1の空気調和システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1の空気調和システムにおける冷媒回路の構成を示す図である。 この発明の実施の形態1の空気調和システムにおける室外機と室内機の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1の空気調和システムにおける室外機の運転モード決定の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態1の空気調和システムにおける室内機の運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2の空気調和システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態2の空気調和システムにおける室外機と室内機の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態2の空気調和システムにおける室内機の運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態3の空気調和システムにおける室外機と室内機の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態3の空気調和システムにおける室外機の運転モード決定の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1 室外機、2a,2b 室内機、3a,3b リモコン、4 冷媒配管、5 伝送線、6a,6b 室内熱交換器、7a,7b 冷媒流量制御手段、8a,8b 送風機、9a,9b ダクト、10a,10b 電気ヒータ、11 圧縮機、12 四方弁、13 室外熱交換器、101 送受信手段、102 運転モード決定手段、103 運転制御手段、104 冷房運転優先指示手段、201 送受信手段、202 運転モード設定手段、203 運転制御手段、204 電気ヒータ制御手段。

Claims (4)

  1. 室外機及び複数の室内機により構成される空気調和システムにおいて、
    上記室外機に、上記複数の室内機からの運転要求のうち、冷房要求を優先して上記室外機の運転モードを決定する運転モード決定手段を備え、
    上記各室内機に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードと与えられた運転要求とが一致する場合に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードに基づき上記各室内機の運転モードを設定すると共に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードが冷房運転モードで、与えられた運転要求が暖房要求である場合に、上記各室内機の電気ヒータによる運転モードを設定する運転モード設定手段を備えたことを特徴とする空気調和システム。
  2. 室外機及び複数の室内機により構成される空気調和システムにおいて、
    上記室外機に、上記複数の室内機からの運転要求のうち、冷房要求を優先して運転モードを決定する運転モード決定手段を備え、
    上記各室内機に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードと与えられた運転要求とが一致する場合に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードに基づき上記各室内機の運転モードを設定すると共に、上記運転モード決定手段により決定された運転モードが冷房運転モードで、与えられた運転要求が暖房要求である場合に、上記各室内機の送風運転モードを設定する運転モード設定手段を備えたことを特徴とする空気調和システム。
  3. 室外機に冷房要求を優先して運転モードを決定するよう指示する冷房運転優先指示手段を備え、運転モード決定手段は、上記冷房運転優先指示手段からの指示がある場合に、複数の室内機からの運転要求のうち、冷房要求を優先して上記室外機の運転モードを決定すると共に、上記冷房運転優先指示手段からの指示がない場合に、上記複数の室内機からの運転要求のうち、上記室外機の運転中の運転モードを優先して上記室外機の運転モードを決定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の空気調和システム。
  4. 運転モード決定手段は、複数の室内機からの運転要求に対して、冷房要求、暖房要求、送風要求の順位で運転モードを決定することを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3のうちのいずれか1項記載の空気調和システム。
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