JP3525021B2 - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JP3525021B2
JP3525021B2 JP34404196A JP34404196A JP3525021B2 JP 3525021 B2 JP3525021 B2 JP 3525021B2 JP 34404196 A JP34404196 A JP 34404196A JP 34404196 A JP34404196 A JP 34404196A JP 3525021 B2 JP3525021 B2 JP 3525021B2
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幸伸 高橋
健治 山崎
康弘 新井
哲也 小井戸
毅睦 三島
愛 空井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上下に吹出口を有
し、床面近傍に配置されて使用されるのに適した室内機
を備えた空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、家庭用の空気調和装置で
は、暖房と冷房とを兼用できるヒートポンプ式のものが
主流を占めつつある。このような空気調和装置におい
て、その室内機は、設置スペースの問題から天井に近い
壁に取り付けられる、いわゆる壁掛けタイプのものが多
い。この壁掛けタイプの室内機は、前面部に室内空気を
吸込む吸込口を有し、この吸込口から吸い込んだ室内空
気を熱交換器に接触させた後に吸込口より下方に形成さ
れた吹出口から斜め下前方へ向けて吹き出す構成となっ
ている。
【0003】しかし、壁掛け方式で、前面吸込み・斜め
下方吹出し構成の室内機にあっては次のような問題があ
った。すなわち、このタイプの室内機では、冷房運転時
においては冷気が下方に降りてくるため、部屋全体を均
一に冷却でき、快適感をほぼ満たすことができるが、暖
房運転時においては暖気が床面に届き難いため足元の床
面が暖まり難く、暖房時の快適感に欠ける問題があっ
た。
【0004】なお、暖房時の快適感を向上させるため
に、室内機を床面あるいは床面近傍に設置し、暖気を床
面に這わせる方式も考えられが、このような設置形態で
は、冷房運転時に冷気が床面近傍に集中して供給される
ため、部屋全体を均一な温度に冷房し難く、冷房時の快
適感に欠けるばかりか、効率の低下を招くことになる。
【0005】そこで、最近では、上述した不具合を解消
するために、前面に設けられた吸込口位置を基準にして
上方および下方にそれぞれ上側吹出口と下側吹出口とを
備え、床面近傍に配置されて使用される室内機を備えて
なる空気調和装置が考えられている。
【0006】この1吸込み・2吹出し方式で、床面近傍
に配置されて使用される室内機では、床面方向および部
屋の高さ方向中間部へ向けて気流を吹出すことができる
ので、冷房時は勿論のこと、暖房時においても部屋全体
の温度をほぼ均一化させることができる。
【0007】しかしながら、快適性の面から考察する
と、運転開始時点から安定運転に至るまでの、いわゆる
立上げ期間および安定運転に移行した後においても常に
快適感を満たすことが望まれる。1吸込み・2吹出し方
式で、床面近傍に配置されて使用される室内機を備えた
従来の空気調和装置では、安定運転時を対象にして部屋
全体の温度をほぼ均一化させることに主力を注いでお
り、立上げ期間を含む全運転期間に亙って居住者が真に
望む快適感を考慮に入れると改善する余地が残されてい
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、1吸込み
・2吹出し方式で、床面近傍に配置されて使用される室
内機を備えた従来の空気調和装置では、運転開始時点か
ら安定運転に移行した後までの全運転期間に亙って、居
住者が真に望む快適感を考慮に入れると改善する余地が
残されていた。そこで本発明は、全運転期間について、
快適感の向上に寄与できる空気調和装置を提供すること
を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、室内空気を吸込むための吸込口と、上方
へ向けて吹出し可能に設けられた上側吹出口と、下方に
向けて吹出し可能に設けられた下側吹出口と、この下側
吹出口および前記上側吹出口と前記吸込口との間に設け
られた少なくとも1つの熱交換器と、この熱交換器を通
過した空気を前記上側吹出口から吹出させる上側ファン
と、前記熱交換器を通過した空気を前記下側吸込口から
吹出させる下側ファンとを含む室内機を備えてなる空気
調和装置において前記上側吹出口からの吹出空気量と
前記下側吹出口からの吹出空気量とを制御する吹出制御
手段を備え、この吹出制御手段は、冷房運転時、運転開
始時には前記上側吹出口と前記下側吹出口とからほぼ同
時に吹出しを開始させ、運転開始時点から一定時間経過
したとき、室温が設定温度まで低下したとき、前記熱交
換器の温度が一定レベル以下となったとき、ユーザから
の指示があったときを含む複数の条件のうちの1条件を
満たした時点で上記上側吹出口からの吹出空気量が上記
下側吹出口からの吹出空気量より多い形態に移行する制
御を実行することを特徴としている。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図1には本発明の一実施形態に係
る空気調和装置の冷凍サイクルを含む構成図が示されて
いる。
【0017】同図において、1は室内機を示している。
この室内機1は、図2にも示すように断面形状がたとえ
ば台形で、図1の紙面と直交する方向に細長く形成され
た筐体2を備えている。
【0018】筐体2の前面壁には、室内空気を図1中太
矢印3で示すように吸込むための吸込口4が形成されて
いる。吸込口4を境にして上側に位置している前面壁に
は吸込口4を介して吸込まれた室内空気の一部を図1中
太矢印5で示すように斜め上前方に向けて吹出す上側吹
出口6が形成されている。この上側吹出口6はファンノ
ーズ7と背面ケーシング8とで形成された上側吹出路9
を介して吸込口4に通じている。なお、上側吹出口6に
は、図2に示すように吹出し方向を可変可能とする方向
調整板10が取り付けられている。
【0019】また、吸込口4を境にして下側に位置して
いる前面壁には吸込口4を介して吸込まれた室内空気の
うちの残りを図1中太矢印11で示すように斜め下前方
に向けて吹出す下側吹出口12が形成されている。この
下側吹出口12はファンノーズ13と背面ケーシング1
4とで形成された下側吹出路15介して吸込口4に通じ
ている。なお、下側吹出口12にも、図2に示すように
吹出し方向を可変可能とする方向調整板16が取り付け
られている。
【0020】上側吹出路9内および下側吹出路15内に
は、図1中太矢印3で示す方向の吸込み力および図1中
太矢印5,11で示す方向の吹出力を与えるための横流
式の上側ファン17と下側ファン18とが配置されてお
り、これら上側ファン17および下側ファン18と吸込
口4との間には上側熱交換器19と下側熱交換器20と
が配置されている。上側熱交換器19および下側熱交換
器20は、フィン付の冷媒管を図1の紙面と直交する方
向に蛇行させて形成されている。そして、上側熱交換器
19を構成している冷媒管の下端と下側熱交換器20を
構成している冷媒管の上端との間には電動制御式あるい
は電子制御式の副絞り機構21が設けられている。すな
わち、上側熱交換器19と下側熱交換器20とは副絞り
機構21を介して直列に接続された直列回路を構成して
いる。
【0021】上記のように構成された室内機1は、図3
に示すように、部屋22を仕切っている壁23の内面に
床面24との間に数10cmの間隔を設けて取り付けられ
ている。
【0022】上側熱交換器19を構成している冷媒管の
上端は、配管25、電動制御式あるいは電子制御式の主
絞り機構26、室外熱交換器27、電動切換式の四方弁
28を介して圧縮機29の吸込口に接続されている。そ
して、圧縮機29の吐出口は、四方弁28、配管30を
介して下側熱交換器20を構成している冷媒管の下端に
接続されている。すなわち、これらは副絞り機構21を
介して直列に接続された上側熱交換器19と下側熱交換
器20とで冷凍サイクルを構成している。なお、室外熱
交換器27には、ファン31が付設されている。
【0023】上述した圧縮機29の運転停止制御、四方
弁28の切換制御、上側ファン17および下側ファン1
8の運転停止ならびに速度制御、副絞り機構21の絞り
量制御、主絞り機構26の絞り量制御、ファン31の運
転停止制御は、制御装置32からの指令に基づいて行わ
れる。
【0024】すなわち、制御装置32は、各部要所に配
置された温度センサによって検出された室内温度T、上
側熱交換器19を構成している冷媒管の温度T1 、下側
熱交換器20を構成している冷媒管の温度T2 、外気温
度T3 、設定温度T0 を導入し、外部から与えられる暖
房運転指令S1 、暖房運転のみに適用される第1モード
指令M1 、第2モード指令M2 、冷房運転指令S2 、冷
房運転に適用される第1モード指令M3 、第2モード指
令M4 等に応じて前述した冷凍サイクルを構成している
各要素を後述する関係に制御する。なお、室内温度Tの
制御は、圧縮機29のオン、オフ制御あるいは圧縮機2
9の回転数制御で行われる。
【0025】次に、上記のように構成された空気調和装
置の運転形態を図4乃至図8を適宜参照しながら説明す
る。
【0026】(暖房運転)今、設定温度T0 を設定し、
暖房運転指令S1 を与えるとともに第1モード指令M1
を与えたとする。
【0027】この指令が与えられると、制御装置32
は、四方弁28を図に示す接続形態、つまり圧縮機29
の吐出ガスが四方弁28〜室内機1の下側熱交換器20
〜副絞り機構21〜室内機1の上側熱交換器19〜主絞
り機構26〜室外熱交換器27〜四方弁28〜圧縮機2
9の吸込口の経路で流れるように切換える。
【0028】次に、副絞り機構21を全開に制御し、主
絞り機構26を所定の絞り量に制御し、さらに圧縮機2
9を回転開始させるとともにファン31を回転開始させ
る(図4参照、ステップf1 )。
【0029】圧縮機29から吐出した高温、高圧の冷媒
ガスは、四方弁28を通過後、下側交換器20、副絞り
機構21、上側熱交換器19を通り、この間に室内空気
と熱交換して凝縮する。この冷媒は、主絞り機構26で
絞られて低圧の気液2相状態となり、その後に室外熱交
換器27で室外空気と熱交換して蒸発し、低温、低圧の
ガスとなって圧縮機29に吸込まれて再び高温、高圧の
ガスとなる。
【0030】この期間、制御装置32は下側熱交換器2
0における冷媒管の温度T2 を監視する。そして、温度
2 がたとえば40℃に達すると(ステップf2 )、下
側ファン18の回転を開始させる(ステップf3 )。な
お、制御装置32は、下側ファン18の回転開始によっ
て温度T2 が大きく低下しないように下側ファン18の
回転数を制御する。すなわち、下側吹出口12からほぼ
一定温度の温風が吹出されるように風量を制御する。こ
のような、下側吹出口12からの温風吹出しによって、
まず床面近傍(足元)の暖房が開始される。
【0031】次に、第1の条件が満たされたとき、すな
わちこの例では、運転開始時点から一定時間が経過した
とき(ステップf4 )、室内温度Tが設定温度T0 に達
したとき(ステップf5 )、下側熱交換器20の温度が
所定レベル(たとえば45℃)を越えたとき(ステップ
6 )、ユーザから指示があったとき(ステップf7
のいずれかの条件が満たされたとき、上側ファン17の
回転を開始させる(図5参照、ステップf8 )。上側フ
ァン17の回転開始によって、今度は上側吹出口6から
も温風が吹出し、部屋22の全体に亙って暖房が行われ
ることになる。なお、制御装置32は、上側ファン17
の回転開始によって上側熱交換器19の温度T1 が低下
し過ぎないように上側ファン18の回転数を制御する。
すなわち、上側吹出口6からほぼ一定温度の温風が吹出
されるように風量を制御する。
【0032】下側吹出口12および上側吹出口6からの
温風吹出しは、第2の条件、この例では設定温度T0
対して室内温度Tがたとえば3℃以内に近付く時点まで
継続される。 設定温度T0 と室内温度Tとの差が3℃
以内になると(ステップf9)、第1および第2モード
1 ,M2 のいずれが選択されているか判定される。
【0033】先に説明したように、ここでは運転開始時
に第1モードM1 が選択されているので、ステップf11
に進んで、上側ファン17の回転数を大幅に低下させて
上側吹出口6からの吹出し量をほぼ零にする。したがっ
て、今度は下側吹出口12からのみで温風を吹出す状態
に切換わる。
【0034】次に、圧縮機29の回転数を制御して暖房
能力を1ランク下げる(ステップf12)。次に、たとえ
ばΔTをo.2 ℃として室内温度Tが(T0 −ΔT)より
低いか否かを判定する(ステップf13)。そして、低い
場合には設定温度T0 、室内温度T、外気温度T3 から
必要投入エネルギを推定し、この推定結果に基づいて暖
房能力を上げる(ステップf14)。一方、高い場合には
ステップf15に進んで室内温度Tが(T0 +ΔT)より
高いか否かを判定する。そして、高い場合にはステップ
12に戻る。また、低い場合にはステップf13に戻る。
【0035】この制御が運転停止指令が与えられるまで
続行される(ステップf16)。したがって、第1モード
1 が選択されたときには、立上げが終了すると、下側
吹出口12からのみ温風を吹出して室内温度Tをほぼ設
定温度T0 に維持する運転が行われることになる。
【0036】一方、ステップf10において第2モードM
2 が選択されていると判定された場合には、ステップf
17(図6参照)に進んで下側ファン18の回転数を大幅
に低下させて下側吹出口12からの吹出し量をほぼ零に
する。したがって、この場合には上側吹出口6からのみ
温風を吹出す状態に切換わる。
【0037】次に、圧縮機29の回転数を制御して暖房
能力を1ランク下げる(ステップf18)。次に、室内温
度Tが(T0 −ΔT)より低いか否かを判定する(ステ
ップf19)。そして、低い場合には設定温度T0 、室内
温度T、外気温度T3 から必要投入エネルギを推定し、
この推定結果に基づいて暖房能力を上げる(ステップf
20)。一方、高い場合にはステップf21に進んで室内温
度Tが(T0 +ΔT)より高いか否かを判定する。そし
て、高い場合にはステップf18に戻る。また、低い場合
にはステップf19に戻る。
【0038】この制御が運転停止指令が与えられるまで
続行される(ステップf22)。したがって、第2モード
2 が選択されたときには、立上げが終了すると、上側
吹出口6からのみ温風を吹出して室内温度Tをほぼ設定
温度T0 に維持する運転が行われることになる。
【0039】このような暖房運転制御系であると、運転
開始時には、まず足元を暖かくするための温風吹出しを
行うことができ、次に室内全体を暖かくするための温風
吹出しを行うことができ、次に居住者の好みに応じた温
風吹出しを行うことができる。したがって、運転開始初
期は勿論のこと、安定運転に移行した後も居住者の快適
性向上に寄与できる暖房運転を行うことが可能となる。
【0040】(冷房運転1)設定温度T0 を設定し、冷
房運転指令S2 を与えるとともに第1モード指令M3
与えたとする。
【0041】この指令が与えられると、制御装置32
は、四方弁28を図1に示す接続形態とは逆の接続形
態、つまり圧縮機29の吐出ガスが四方弁28〜室外熱
交換器27〜主絞り機構26〜室内機1の上側熱交換器
19〜副絞り機構21〜室内機1の下側熱交換器20〜
四方弁28〜圧縮機29の吸込口の経路で流れるように
切換える。
【0042】次に、副絞り機構21を全開に制御し、圧
縮機29を回転開始させる(図7参照、ステップf31
とともにファン31を回転開始させる。次に、上側ファ
ン17、下側ファン18を所定の回転数で回転開始させ
る(ステップf32)。上側ファン17、下側ファン18
の回転開始によって上側吹出口6および下側吹出口12
から空気が吹出される。この時点では、上側熱交換器1
9および下側熱交換器20の温度は高いが、暖房の場合
とは異なり、送風のみでも多少の冷房感が得られる(扇
風機と同じ)。時間の経過にしたがって、上側吹出口6
および下側吹出口12から冷風が吹出される。
【0043】このようにして運転が開始されると、やが
て室内温度Tも低下してくる。そして、起動時点から一
定時間(たとえば30分)経過すると(ステップ
33)、下側吹出口12からの吹出量を低下させるよう
に下側ファン18の回転数を低下させる(ステップ
34)。これは、下側吹出口12から吹出される気流が
居住者に直接当たる可能性を回避するとともに吹き付け
られた気流によって床等の表面温度が低下して結露する
現象が発生するのを防止するためである。
【0044】次に、室内温度Tが設定温度T0 に達した
か否かを判定し(ステップf35) 、もし室内温度Tが設
定温度T0 に達しているときには圧縮機29の速度を制
御して冷房能力を1ランク下げる(ステップf36)。
【0045】そして、上側ファン17および下側ファン
18の回転数を制御し、これによって風量を制御して室
内温度を制御する。この制御が運転停止指令が与えられ
るまで続行される(ステップf38)。したがって、第3
モードM3 が選択されたときには、主として上側吹出口
6からの冷風吹出しによって室内温度Tをほぼ設定温度
0 に維持する運転が行われることになる。
【0046】(冷房運転2)設定温度T0 を設定し、冷
房運転指令S2 を与えるとともに第2モード指令M4
与えたとする。
【0047】この指令が与えられると、制御装置32
は、四方弁28を図1に示す接続形態とは逆の接続形
態、つまり圧縮機29の吐出ガスが四方弁28〜室外熱
交換器27〜主絞り機構26〜室内機1の上側熱交換器
19〜副絞り機構21〜室内機1の下側熱交換器20〜
四方弁28〜圧縮機29の吸込口の経路で流れるように
切換える。
【0048】次に、副絞り機構21を全開に制御し、圧
縮機29を回転開始させる(図8参照、ステップf41
とともにファン31を回転開始させる。次に、上側ファ
ン17、下側ファン18を所定の回転数で回転開始させ
る(ステップf42)。上側ファン17、下側ファン18
の回転開始によって上側吹出口6および下側吹出口12
から空気が吹出される。時間の経過にしたがって、上側
吹出口6および下側吹出口12から冷風が吹出される。
【0049】このようにして運転が開始されると、やが
て室内温度Tも低下してくる。そして、起動時点から一
定時間(たとえば30分)経過すると(ステップ
43)、主絞り機構26の絞り度を調整して下側熱交換
器20の温度を所定だけ上げる(ステップf44)。この
制御によって、居住者に冷たい気流が直接当たるのを防
止し、また吹き付けられた気流によって床等の表面温度
が低下して結露する現象を防止する。
【0050】次に、室内温度Tが設定温度T0 に達した
か否かを判定し(ステップf45)、もし室内温度Tが設
定温度T0 に達しているときには圧縮機29の速度を制
御して冷房能力を1ランク下げる(ステップf46)。
【0051】そして、上側ファン17の回転数を制御
し、これによって上側の風量を制御して室内温度を制御
する(ステップf47)。この制御が運転停止指令が与え
られるまで続行される(ステップf48)。したがって、
第4モードM4 が選択されたときにも、主として上側吹
出口6からの冷風吹出しによって室内温度Tをほぼ設定
温度T0 に維持する運転が行われることになる。
【0052】なお、上記説明は、暖房運転と冷房運転と
の場合であるが、副絞り機構21を設けているので、室
内の温度を低下させることなく除湿運転を行うことも可
能である。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
運転の立ち上げ期間は勿論のこと、安定運転に入った後
においても居住者の快適性向上に寄与できる運転を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成
【図2】同装置における室内機を一部切欠して示す斜視
【図3】同室内機の設置形態を説明するための図
【図4】同装置の暖房運転時における制御動作を説明す
るための流れ線図
【図5】同装置の暖房運転時における制御動作を説明す
るための流れ線図
【図6】同装置の暖房運転時における制御動作を説明す
るための流れ線図
【図7】同装置の冷房運転時における制御動作を説明す
るための流れ線図
【図8】同装置の冷房運転時における制御動作を説明す
るための流れ線図
【符号の説明】
1…室内機 2…筐体 4…吸込口 6…上側吹出口 12…下側吹出口 17…上側ファン 18…下側ファン 19…上側熱交換器 20…下側熱交換器 21…副絞り機構 26…主絞り機構 27…室外機 28…四方弁 29…圧縮機 31…ファン 32…制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 康弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝住空間システム技術研究所 内 (72)発明者 小井戸 哲也 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝住空間システム技術研究所 内 (72)発明者 三島 毅睦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝住空間システム技術研究所 内 (72)発明者 空井 愛 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝住空間システム技術研究所 内 (72)発明者 石田 秀士 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝住空間システム技術研究所 内 (56)参考文献 特開 昭63−267856(JP,A) 特開 昭63−226554(JP,A) 特開 昭63−161343(JP,A) 特開 昭63−123943(JP,A) 特開 昭61−79933(JP,A) 特開 昭56−46938(JP,A) 特開 昭55−105130(JP,A) 特開 平6−109312(JP,A) 特開 平5−133584(JP,A) 特開 平2−57850(JP,A) 特開 平1−90942(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内空気を吸込むための吸込口と、上方
    へ向けて吹出し可能に設けられた上側吹出口と、下方に
    向けて吹出し可能に設けられた下側吹出口と、この下側
    吹出口および前記上側吹出口と前記吸込口との間に設け
    られた少なくとも1つの熱交換器と、この熱交換器を通
    過した空気を前記上側吹出口から吹出させる上側ファン
    と、前記熱交換器を通過した空気を前記下側吹出口から
    吹出させる下側ファンとを含む室内機を備えてなる空気
    調和装置において前記上側吹出口からの吹出空気量と
    前記下側吹出口からの吹出空気量とを制御する吹出制御
    手段を備え、この吹出制御手段は、冷房運転時、運転開
    始時には前記上側吹出口と前記下側吹出口とからほぼ同
    時に吹出しを開始させ、運転開始時点から一定時間経過
    したとき、室温が設定温度まで低下したとき、前記熱交
    換器の温度が一定レベル以下となったとき、ユーザから
    の指示があったときを含む複数の条件のうちの1条件を
    満たした時点で上記上側吹出口からの吹出空気量が上記
    下側吹出口からの吹出空気量より多い形態に移行する制
    御を実行することを特徴とする空気調和装置。
  2. 【請求項2】 室内空気を吸込むための吸込口と、上方
    へ向けて吹出し可能に設けられた上側吹出口と、下方に
    向けて吹出し可能に設けられた下側吹出口と、この下側
    吹出口と前記吸込口との間に設けられた下側熱交換器
    と、前記上側吹出口と前記吸込口との間に設けられた上
    側熱交換器と、この上側熱交換器を通過した空気を前記
    上側吹出口から吹出させる上側ファンと、前記下側熱交
    換器を通過した空気を前記下側吹出口から吹出させる下
    側ファンとを含む室内機を備えるとともに、前記上側熱
    交換器、前記下側熱交換器、圧縮機、室外熱交換器およ
    び前記上側熱交換器と室外熱交換器間に設けられた主絞
    り機構を順次接続し、冷房運転時に前記上側熱交換器か
    ら下側熱交換器に冷媒が流れる冷凍サイクルを有する空
    気調和機において、上記上側吹出口からの吹出空気量と
    前記下側吹出口からの吹出空気量とを制御するととも
    に、冷房運転時、運転開始から所定時間経過後に主絞り
    機構の絞り量を調整して前記下側熱交換器の温度を上げ
    る制御手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
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