JP3526393B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP3526393B2
JP3526393B2 JP14190097A JP14190097A JP3526393B2 JP 3526393 B2 JP3526393 B2 JP 3526393B2 JP 14190097 A JP14190097 A JP 14190097A JP 14190097 A JP14190097 A JP 14190097A JP 3526393 B2 JP3526393 B2 JP 3526393B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷房および暖房
が可能なヒートポンプ式冷凍サイクを備えた空気調和機
に関する。
【0002】
【従来の技術】冷房と暖房のいずれか一方の運転を自動
的に選択して実行する冷暖自動運転モード、および冷房
と暖房のいずれか一方の運転を外部からの要求に応じて
選択的に実行する通常運転モードの機能を備え、さら
に、室内温度と設定室内温度との差に応じて室内送風機
の風量を制御する自動風量制御の機能を備えた空気調和
機がある。風量制御については、室内温度が設定室内温
度に近付いてその温度差が小さくなっていくに従い、室
内送風機の風量が減らされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に冷暖自動運転モ
ードでは、通常運転モードの場合に比べ空調能力を小さ
くした省エネルギ運転が要求される。しかしながら、室
内送風機の風量制御は冷暖自動運転モードおよび通常運
転モードの違いにかかわらず同じであり、このため、冷
暖自動運転モード時の空調能力を単に小さくするだけで
は、適切な室内温度制御が困難となる。
【0004】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、適切な室内温度制御を可能と
しながら冷暖自動運転モード時の省エネルギ運転が可能
な空気調和機を提供することにある。また、この発明
は、暖房時の冷凍サイクルの高圧側圧力の異常上昇を確
実に回避できる空気調和機を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明(請求項1)
の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換
器、および風量可変の室内送風機を備え、冷房および暖
房が可能な空気調和機において、冷房および暖房のいず
れか一方の運転を自動的に選択して実行する冷暖自動運
転モードの運転手段と、冷房および暖房のいずれか一方
の運転を外部からの要求に応じて選択的に実行する通常
運転モードの運転手段と、室内空気の温度を検知する室
内温度センサと、この室内温度センサの検知温度と設定
室内温度との差に応じて室内送風機の風量を制御すると
ともに、この風量値を、冷暖自動運転モード時は通常運
転モード時より大きく設定する自動風量制御手段と、を
備える。
【0006】すなわち、第1の発明の空気調和機では、
室内空気の温度と設定室内温度との差に応じて室内送風
機の風量が制御される。ただし、風量値は、冷暖自動運
転モード時の方が通常運転モード時より大きく設定され
る。
【0007】第2の発明(請求項2)の空気調和機は、
第1の発明において、自動風量制御手段が、室内温度セ
ンサの検知温度と設定室内温度との差を複数のゾーンに
区切ってこれらゾーン毎に風量値を割当てる手段と、こ
れらゾーンのうち少なくとも一部のゾーンの風量値を冷
暖自動運転モード時は通常運転モード時より大きく設定
する手段とを備える。
【0008】第3の発明(請求項3)の空気調和機は、
第1または第2の発明において、自動風量制御手段が、
冷暖自動運転モード時の最小風量値を通常運転モード時
の最小風量値より大きく設定する。
【0009】第4の発明(請求項4)の空気調和機は、
第1または第2の発明において、自動風量制御手段が、
冷暖自動運転モード時の最大風量値を通常運転モード時
の最大風量値より大きく設定する。
【0010】第5の発明(請求項5)の空気調和機は、
第4の発明において、室内熱交換器の温度を検知する熱
交換器温度センサを備え、自動風量制御手段は、冷暖自
動運転モードの暖房時の最大風量値を熱交換器温度セン
サの検知温度に応じて可変設定する。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第1実施例につ
いて図面を参照して説明する。図2に示すように、室外
ユニットXおよび室内ユニットYにヒートポンプ式冷凍
サイクルが搭載される。
【0015】1は能力可変圧縮機で、この圧縮機1の吐
出口に四方弁2を介して室外熱交換器3が配管接続され
る。この室外熱交換器3に減圧器たとえば膨張弁4を介
して室内熱交換器5が配管接続され、その室内熱交換器
5は四方弁2を介して圧縮機1の吸込口に配管接続され
る。
【0016】室外熱交換器3の近傍に、室外送風機6が
設けられる。室外送風機6は、外気を室外熱交換器3を
通して循環させる。室内熱交換器5の近傍に、速度可変
の室内送風機7が設けられる。室内送風機7は、室内空
気を室内熱交換器5を通して循環させる。
【0017】室内熱交換器5に、その室内熱交換器5の
暖房時の温度(凝縮器温度)Tcを検知するための熱交
換器温度センサ12が取付けられる。室内送風機7によ
って形成される室内空気の吸込み風路に、室内空気温度
Taを検知するための室内温度センサ13が設けられ
る。
【0018】室内機Yの具体例を図3および図4に示
す。図3は室内機Yの筐体内部を側方から見たもの、図
4は室内機Yの筐体内部を上方から見たものである。す
なわち、室内機Yの筐体50が天井面Sの開口に埋設さ
れる。筐体50の下面部は天井面Sと同一面をなし、そ
の下面部において、略中央に空気吸込口51が設けら
れ、その空気吸込口51を囲む位置に複数の空気吹出口
52が配設される。筐体50内に、空気吸込口51から
各空気吸込口52にかけて通風空間が形成され、その通
風空間に上記室内送風機7(および室内送風機モータ7
M)が設けられる。また、通風空間において、室内送風
機7を囲む位置に上記室内熱交換器5が配設される。
【0019】室内送風機7が動作すると、室内空気が空
気吸込口51から筐体50内に吸込まれ、それが室内熱
交換器5を通って各空気吹出口52から室内に吹出され
る。空気吸込口51の内側にフィルタ53が設けられ、
このフィルタ53と室内送風機7との間の風路に室内温
度センサ13が取付けられている。また、室内熱交換器
5に熱交換器温度センサ12が取付けられている。
【0020】制御回路を図1に示す。室内機Yの室内制
御部20が、商用交流電源30に接続される。そして、
室内制御部20に電源ラインACLおよびシリアル信号
ラインSLを介して室外機Xの室外制御部40が接続さ
れる。
【0021】室内制御部20は、マイクロコンピュータ
およびその周辺回路からなる。この室内制御部20に、
受光部21、速度制御回路23、熱交換器温度センサ1
2、および室内温度センサ13が接続される。そして、
速度制御回路23に、室外送風機モータ7Mが接続され
る。
【0022】受光部21は、リモートコントロール装置
(以下、リモコンと略称する)22から送信される赤外
線光を受光する。速度制御回路23は、室内送風機モー
タ7Mの速度(つまり風量)を他段階に制御する。速度
制御の具体的な手段としては、ACモータの通電位相制
御、DCモータおよびインバータ回路の採用によるイン
バータ駆動制御、あるいはタップ切換制御など、いずれ
でもよい。
【0023】室外制御部40は、マイクロコンピュータ
およびその周辺回路からなる。この室外制御部40に、
四方弁2、インバータ回路41、および室外送風機モー
タ6Mが接続される。そして、インバータ回路41に、
圧縮機モータ1Mが接続される。
【0024】インバータ回路41は、電源ラインACL
の電圧を整流し、それを室外制御部40からの指令に応
じた周波数(およびレベル)の電圧に変換し、出力す
る。この出力が圧縮機モータ1Mに駆動電力として供給
される。
【0025】そして、室内制御部20および室外制御部
40は、シリアル信号ラインSLを通して相互に電源電
圧同期のデータ転送を行ないながら、当該空気調和機を
制御するもので、主要な機能手段として次の[1]〜
[9]を備える。
【0026】[1]圧縮機1の吐出冷媒を図2に示す実
線矢印の方向に流し、これにより冷房サイクルを形成し
て室外熱交換器3を凝縮器、室内熱交換器5を蒸発器と
して機能させ、冷房運転(およびドライ運転)を実行す
る手段。
【0027】[2]圧縮機1の吐出冷媒を四方弁2の切
換により図2に示す破線矢印の方向に流し、これにより
暖房サイクルを形成して室内熱交換器5を凝縮器、室外
熱交換器3を蒸発器として機能させ、暖房運転を実行す
る手段。
【0028】[3]冷房および暖房時、室内温度センサ
13の検知温度Taとリモコン設定温度Tsとの差ΔT
を空調負荷として求め、その温度差ΔTに応じてインバ
ータ回路41の出力周波数(圧縮機1の運転周波数)F
を制御する手段。
【0029】[4]冷房および暖房のいずれか一方の運
転を自動的に選択して実行する冷暖自動運転モードの運
転手段。 [5]冷房および暖房のいずれか一方の運転をリモコン
22の操作による外部からの要求に応じて選択的に実行
する通常運転モードの運転手段。
【0030】[6]室内温度センサ13の検知温度Ta
とリモコン22での設定室内温度Tsとの差ΔTに応じ
て室内送風機7の風量(つまり速度)を制御するととも
に、この風量値を、冷暖自動運転モード時は通常運転モ
ード時より大きく設定する自動風量制御手段。
【0031】[7]暖房時、室内温度センサ13の検知
温度Taが所定値(たとえば25℃)以上、熱交換器温度
センサ12の検知温度Tcが所定値(たとえば30℃)以
上になると、室内送風機7の最小風量を所定以上に制限
する制御手段。
【0032】[8]暖房時、熱交換器温度センサ12の
検知温度Tcが所定値(たとえば56℃または58℃のいず
れか)以上になると、冷凍サイクルの高圧側圧力を抑制
するための処置(圧縮機1の運転周波数低減や高圧側か
ら低圧側の冷媒バイパス等のレリース制御)を実行する
高圧保護手段。
【0033】[9]高圧保護手段の上記所定値を、熱交
換器温度センサ12の検知温度Tcが設定値(たとえば
40℃)以上のときは58℃と高く設定し、検知温度Tcが
同設定値(40℃)未満のときは56℃と低く設定する制御
手段。
【0034】つぎに、上記の構成の作用を図5および図
6のフローチャートを参照して説明する。通常運転モー
ドで(ステップ101 のNO)、かつ風量自動モードの非設
定時は(ステップ102 のNO)、リモコン22からの指令
に応じて室内送風機7の風量が設定される(ステップ10
3 )。
【0035】通常運転モードで(ステップ101 のNO)、
風量自動モードで(ステップ102 のYES )、かつ冷房時
(ステップ104 のNO)は、温度差ΔT(=Ta−Ts)
と図7の通常時の冷房用風量設定条件Bcとの対照によ
り、室内送風機7の風量が設定される(ステップ105
)。
【0036】たとえば、温度差ΔTが+1℃以上なら室
内送風機モータ7の高速度運転による大風量H、温度差
ΔTが+1℃未満かつ+0.5℃以上では室内送風機モ
ータ7の中(上)速度運転による中風量(高)M+、温
度差ΔTが+0.5℃未満かつ0℃以上では室内送風機
モータ7の中速度運転による中風量M、温度差ΔTが0
℃未満かつ−0.5℃以上では室内送風機モータ7の低
(上)速度運転による小風量(高)L+、温度ΔTが−
0.5℃未満では室内送風機モータ7の低速度運転によ
る小風量L、サーモオフ(運転中断)時は室内送風機モ
ータ7の超低速度運転による微風量ULが設定される。
【0037】通常運転モードで(ステップ101 のNO)、
風量自動モードで(ステップ102 のYES )、かつ暖房時
(ステップ104 のYES )は、温度差ΔTと図8の通常時
の暖房用風量設定条件Bhとの対照により、室内送風機
7の風量が設定される(ステップ106 )。
【0038】たとえば、温度差ΔTが−1℃未満なら室
内送風機モータ7の高速度運転による大風量H、温度差
ΔTが−1℃以上かつ−0.5℃未満では室内送風機モ
ータ7の中(上)速度運転による中風量(高)M+、温
度差ΔTが−0.5℃以上かつ0℃未満では室内送風機
モータ7の中速度運転による中風量M、温度差ΔTが0
℃以上かつ+0.5℃未満では室内送風機モータ7の低
(上)速度運転による小風量(高)L+、温度ΔTが+
0.5℃以上では室内送風機モータ7の低速度運転によ
る小風量L、サーモオフ(運転中断)時は室内送風機モ
ータ7の超低速度運転による微風量ULが設定される。
【0039】一方、冷暖自動運転モードで(ステップ10
1 のYES )、風量自動モードで(ステップ107 のYES
)、かつ冷房時(ステップ108 のNO)は、温度差ΔT
と図7の冷暖自動時の冷房用風量設定条件Acとの対照
により、室内送風機7の風量が設定される(ステップ10
9 )。
【0040】たとえば、温度差ΔTが+1℃以上なら室
内送風機モータ7の最高速度運転による大風量(高)H
+、温度差ΔTが+1℃未満かつ+0.5℃以上では室
内送風機モータ7の中(上)速度運転による中風量
(高)M+、温度差ΔTが+0.5℃未満かつ0℃以上
では室内送風機モータ7の中(上)速度運転による中風
量(高)M+、温度差ΔTが0℃未満かつ−0.5℃以
上では室内送風機モータ7の中速度運転による中風量
M、温度ΔTが−0.5℃未満では室内送風機モータ7
の低(上)速度運転による小風量(高)L+が設定され
る。
【0041】冷暖自動運転モードで(ステップ101 のYE
S )、風量自動モードで(ステップ107 のYES )、かつ
暖房時(ステップ108 のYES )は、温度差ΔTと図8の
冷暖自動時の暖房用風量設定条件Ahとの対照により、
さらに熱交換器温度センサ13の検知温度Tcと風量設
定条件Cとの対照により、室内送風機7の風量が設定さ
れる(ステップ110 )。
【0042】たとえば、温度差ΔTが−1℃未満なら室
内送風機モータ7の最高速度運転による大風量(高)H
+、温度差ΔTが−1℃以上かつ−0.5℃未満では室
内送風機モータ7の中(上)速度運転による中風量
(高)M+、温度差ΔTが−0.5℃以上かつ0℃未満
では室内送風機モータ7の中(上)速度運転による中風
量(高)M+、温度差ΔTが0℃以上かつ+0.5℃未
満では室内送風機モータ7の中速度運転による中風量
M、温度ΔTが+0.5℃以上では室内送風機モータ7
の低速度運転による小風量(高)L+が設定される。
【0043】ただし、この場合、最大風量値であるとこ
ろの大風量(高)H+については(温度差ΔTが−1℃
未満の場合)、図9に示すように、熱交換器温度センサ
13の検知温度Tcが47℃以上のQゾーンにあればその
まま設定されるが、検知温度Tcが47℃未満のPゾーン
にあるうちは1ランク下の大風量Hに変更設定される。
【0044】そして、冷房時は(ステップ111 のNO)、
上記設定された風量で室内送風機7が運転される(ステ
ップ117 のYES )。暖房時は(ステップ111 のYES )、
室内温度センサ13の検知温度Taが25℃以上で(ステ
ップ112 のYES )、熱交換器温度センサ13の検知温度
Tcが30℃以上となり(ステップ113 のYES )、かつ室
内送風機7に対する設定風量が所定未満たとえば[弱風
(高)L+]未満であれば(ステップ114 のYES )、室
内送風機7が強制的に[弱風(高)L+]で運転される
(ステップ115 のYES )。この風量制限は、所定時間だ
け、かつ運転開始ごとに1回だけ行なわれる。
【0045】室内送風機7に対する設定風量が[弱風
(高)L+]以上であれば(ステップ114 のNO)、その
設定風量にて室内送風機7が運転される(ステップ117
のYES)。
【0046】ただし、室内温度センサ13の検知温度T
aが25℃以上でも(ステップ112 のYES )、熱交換器温
度センサ13の検知温度Tcが30℃未満なら(ステップ
113のNO)、室内送風機7は設定風量で運転される(ス
テップ117 のYES )。
【0047】暖房開始時(サーモオフ後の運転再開時、
除霜後の運転復帰時を含む)のように、室内温度センサ
13の検知温度Taが25℃未満(ステップ112 のYES
)、熱交換器温度センサ13の検知温度Tcが30℃未
満の状況では(ステップ113 のNO)、熱交換器温度セ
ンサ13の検知温度Tcが30℃に達するまで、待機状
態となって室内送風機7の運転が保留される。
【0048】ところで、通常時の冷房用風量設定条件B
c、冷暖自動時の冷房用風量設定条件Ac、通常時の暖
房用風量設定条件Bh、冷暖自動時の暖房用風量設定条
件Ahは、室内温度Taと設定室内温度Tsとの差ΔT
を複数のゾーンに区切ってこれらゾーン毎に風量値を割
当てるととともに、これらゾーンのうち少なくとも一部
のゾーンの風量値を冷暖自動運転モード時は通常運転モ
ード時より大きく設定している。すなわち、冷暖自動運
転モード時の最小風量値は、通常運転モード時の最小風
量値より大きく設定されている。また、冷暖自動運転モ
ード時の最大風量値は、通常運転モード時の最大風量値
より大きく設定されている。
【0049】このように、空調負荷に相当する温度差Δ
Tに応じて室内送風機7の風量を制御しながら、その風
量値を、冷暖自動運転モード時は通常運転モード時より
大きく設定することにより、冷暖自動運転モード時の省
エネルギ運転を行なうべく空調能力(圧縮機1の運転周
波数)が小さく設定された場合でも、その空調能力の削
減分を室内送風機7の風量アップ分で補うことができ、
よって適切な室内温度制御が可能である。
【0050】また、冷暖自動運転モードの風量設定条件
では、室内温度Taが設定室内温度Tsに近付くに従っ
て風量値のダウン量を少なく設定しており、しかも、最
小風量値を通常運転モード時より大きく設定しているの
で、室内温度Taを設定室内温度Tsへと迅速に収束さ
せることができる。
【0051】さらに、冷暖自動運転モードの暖房時は、
最大風量値であるところの大風量(高)H+を、熱交換
器温度センサ13の検知温度Tcが47℃以上のQゾーン
にあればそのまま設定するが、検知温度Tcが47℃未満
のPゾーンにあるうちは1ランク下の大風量Hに変更設
定するので、室内への吹出空気温度を最適な所定温度以
上の状態に維持することができる。
【0052】暖房時、室内温度Taが25℃以上と高く、
しかも熱交換器温度Tcが30℃以上の条件では、室内送
風機7の風量が少ないと、冷凍サイクルの高圧側圧力が
異常上昇し、これに伴い熱交換器温度Tcが所定値(た
とえば56℃または58℃のいずれか)以上に上昇して高圧
保護手段(圧縮機1の運転周波数低減や高圧側から低圧
側の冷媒バイパス等のレリース制御)が作動し(ステッ
プ120 )、最悪の場合は高圧スイッチ(図示しない)が
作動して運転停止に至ることがあるが、そのような条件
の下では室内送風機7の最小風量を所定以上に制限する
ようにしているので、高圧保護機能が作動する前に高圧
側圧力の上昇を抑えることができる。高圧スイッチの作
動による不要な運転停止も避けることができるので、中
断のない効率的な空調が可能であり、省エネルギ効果の
向上に貢献できる。
【0053】しかも、室内送風機7の最小風量を所定以
上に制限することにより、高圧側圧力の上昇に対する熱
交換器温度Tcの上昇の追従性が良好となり、高圧保護
機能の適正な作動が可能である。
【0054】とくに、高圧保護手段の作動点である所定
値として、熱交換器温度Tcが40℃以上の場合は高い方
の58℃を選定(ステップ118 のYES 、ステップ119 )す
るが、検知温度Tcが40℃未満で、例えば暖房開始時
(サーモオフ後の運転再開時、除霜後の運転復帰時を含
む)のように高圧側圧力の上昇に熱交換器温度Tcの上
昇が追い付かなくなるような状況では、低い方の56℃を
選定(ステップ118 のYES 、ステップ120 )するように
しているので、たとえ追従が遅くても、高圧側圧力の異
常上昇に対し高圧保護機能を確実に作動させることがで
きる。なお、この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能であ
る。
【0055】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
室内空気の温度と設定室内温度との差に応じて室内送風
機の風量を制御するとともに、その風量値を、冷暖自動
運転モード時は通常運転モード時より大きく設定するよ
うにしたので、適切な室内温度制御を可能としながら冷
暖自動運転モード時の省エネルギ運転が可能な空気調和
機を提供できる。
【0056】
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の制御回路のブロック図。
【図2】同実施例の冷凍サイクルの構成図。
【図3】同実施例の室内機の構成を断面して側方から見
た図。
【図4】同実施例の室内機の構成を断面して上方から見
た図。
【図5】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。
【図6】図5に続くフローチャート。
【図7】同実施例における冷房時の風量設定条件を示す
図。
【図8】同実施例における暖房時の風量設定条件を示す
図。
【図9】同実施例における暖房時の風量設定条件を示す
図。
【符号の説明】
1…能力可変圧縮機 3…室外熱交換器 5…室内熱交換器 7…室内送風機 12…熱交換器温度センサ 13…室内温度センサ 20…室内制御部 23…速度制御回路 40…室外制御部 41…インバータ回路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−87391(JP,A) 特開 平4−55647(JP,A) 特開 昭62−288444(JP,A) 特開 平5−196290(JP,A) 特開 平4−106355(JP,A) 特開 平10−103739(JP,A) 特公 平2−20904(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 F24F 11/053

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、
    および風量可変の室内送風機を備え、冷房および暖房が
    可能な空気調和機において、 冷房および暖房のいずれか一方の運転を自動的に選択し
    て実行する冷暖自動運転モードの運転手段と、 冷房および暖房のいずれか一方の運転を外部からの要求
    に応じて選択的に実行する通常運転モードの運転手段
    と、 室内空気の温度を検知する室内温度センサと、 この室内温度センサの検知温度と設定室内温度との差に
    応じて前記室内送風機の風量を制御するとともに、この
    風量値を、前記冷暖自動運転モード時は前記通常運転モ
    ード時より大きく設定する自動風量制御手段と、 を具備したことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 請求項1において、自動風量制御手段
    は、室内温度センサの検知温度と設定室内温度との差を
    複数のゾーンに区切ってこれらゾーン毎に風量値を割当
    てる手段と、これらゾーンのうち少なくとも一部のゾー
    ンの風量値を冷暖自動運転モード時は通常運転モード時
    より大きく設定する手段と、を備えることを特徴とする
    空気調和機。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、自動
    風量制御手段は、冷暖自動運転モード時の最小風量値を
    通常運転モード時の最小風量値より大きく設定すること
    を特徴とする空気調和機。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2において、自動
    風量制御手段は、冷暖自動運転モード時の最大風量値を
    通常運転モード時の最大風量値より大きく設定すること
    を特徴とする空気調和機。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記室内熱交換器の
    温度を検知する熱交換器温度センサを備え、自動風量制
    御手段は、冷暖自動運転モードの暖房時の最大風量値を
    前記熱交換器温度センサの検知温度に応じて可変設定す
    ることを特徴とする空気調和機。
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