JP3646401B2 - 空気調和機 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、除湿運転が可能な空気調和機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記のような空気調和機の従来例としては、例えば特開平3−177755号公報記載のものを挙げることができる。そして図10は、その冷媒回路図である。同図において31は圧縮機、41は吐出管、42は吸入管、40は四路切換弁、32は室外熱交換器、39は暖房用絞り、38は逆止弁、33及び34は空気の上流側及び下流側の室内熱交換器、35は除湿用絞り、36は逆止弁、43は室外機、そして44は室内機である。
【0003】
上記のような冷媒回路において、除湿運転時には、圧縮機31から吐出された冷媒は吐出管41、四路切換弁40を経て室外熱交換器32に流入する。このときこの室外熱交換器32への送風量を減少させて熱交換量を制限しておく。すると冷媒はガス成分の多い飽和状態のまま逆止弁38を経て室内熱交換器34へ送られる。そしてこの室内熱交換器34で、冷媒は周囲の空気へ放熱して自らは凝縮し、除湿用絞り35で減圧されて室内熱交換器33に流入する。この室内熱交換器33で冷媒は空気から熱を奪って蒸発し、空気は除湿冷却される。そして蒸発した冷媒は、四路切換弁40、吸入管42を経て圧縮機31へ返流する。
【0004】
上記のように構成されて作用する従来例の空気調和機では、室内空気は上流側熱交換器33で除湿冷却された後、下流側熱交換器34で再熱され、再び室内へと戻る。従ってその温度変化は少なく、湿度のみ低下した空気とすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の空気調和機では、常に室外熱交換器32を含めた全冷媒回路を機能させ、これによって室内空気の温度を変化させない除湿運転を行い、利用快適性の向上が図られていた。しかしながらその一方で、除湿運転時にも常に室外との熱の授受を行うため、そのエネルギ効率を効果的に向上させることができないという問題があった。
【0006】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、利用快適性を損なうことなく、除湿運転時のエネルギ効率を効果的に向上させることが可能な空気調和機を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項1の空気調和機は、圧縮機1の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に室外熱交換器2と、第1減圧機構(EV)と、第1室内熱交換器3とを接続して第1冷媒経路を環状に構成する一方、上記圧縮機1の吐出側と第1室内熱交換器3の入口側との間に、その吐出側から順に第2室内熱交換器4と第2減圧機構(EV)とを接続し、圧縮機1、第2室内熱交換器4、第2減圧機構(EV)、第1室内熱交換器3を冷媒が順次に流通する第2冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第1室内熱交換器3と第2室内熱交換器4とを同一の室内に配置して、上記第1冷媒経路に冷媒を流通させることにより、室外熱交換器2を凝縮器として機能させると共に第1室内熱交換器3を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器2を停止させ、上記第2冷媒経路に冷媒を流通させて上記第1室内熱交換器3を蒸発器として機能させると共に上記第2室内熱交換器4を凝縮器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、上記第1室内熱交換器3を蒸発器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第2冷媒経路に冷媒を流通させて上記第2室内熱交換器4を凝縮器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器3、4をそれぞれ機能させた状態で室外熱交換器2を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴としている。
【0008】
上記請求項1の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器2を凝縮器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に夏季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器2を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第2室内熱交換器4を凝縮器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【0011】
さらに請求項の空気調和機は、圧縮機1の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に第1室内熱交換器3と、第1減圧機構(EV)と、室外熱交換器2とを接続して第1冷媒経路を環状に構成する一方、上記第1室内熱交換器3の出口側と圧縮機1の吸入側との間に、その出口側から順に第2減圧機構(EV)と第2室内熱交換器4とを接続し、圧縮機1、第1室内熱交換器3、第2減圧機構(EV)、第2室内熱交換器4を冷媒が順次に流通する第2冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第1室内熱交換器3と第2室内熱交換器4とを同一の室内に配置して、上記第1冷媒経路に冷媒を流通させることにより、第1室内熱交換器3を凝縮器として機能させると共に室外熱交換器2を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器2を停止させ、上記第2冷媒流通経路に冷媒を流通させて上記第1室内熱交換器3を凝縮器として機能させると共に上記第2室内熱交換器4を蒸発器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、第1室内熱交換器3を凝縮器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第2冷媒経路に冷媒を流通させて第2室内熱交換器4を蒸発器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器3、4を機能させた状態で室外熱交換器2を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴としている。
【0012】
上記請求項の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器2を蒸発器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に冬季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器2を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第2室内熱交換器4を蒸発器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【0015】
請求項の空気調和機は、室外熱交換器2を停止させて行う上記除湿運転時には、停止させた室外熱交換器2に余剰冷媒を貯溜させるようにしたことを特徴としている。
【0016】
上記請求項の空気調和機では、室外熱交換器2と第2室内熱交換器4との熱交換容量の差から生じる余剰冷媒を、停止させた室外熱交換器2に貯溜するようにしている。従って熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることを回避し、エネルギ効率をさらに向上させることが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の空気調和機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0018】
図1は、上記空気調和機の冷媒回路図である。同図に示す1は圧縮機であり、その吐出管16と吸入管17とが四路切換弁10の2つのポートに接続されている。そしてこの四路切換弁10の第3のポートから、第1ガス管19a、室外熱交換器2、第1液管19b、室外電動膨張弁EV、第2液管19cが順次に接続されている。またこの第2液管19cからは第1液支管23a、第2液支管23bが分岐し、これらにはそれぞれ第1電動膨張弁EV、第2電動膨張弁EVが介設されている。さらに上記四路切換弁10の第4のポートには第2ガス管19dが接続され、この第2ガス管19dと上記第1液支管23aとの間に第1室内熱交換器3が設けられている。一方同図において24bは、上記吸入管17から分岐した第2ガス支管であり、この第2ガス支管24bと上記第2液支管23bとの間に第2室内熱交換器4が設けられると共に、第2ガス支管24bと上記吐出管16とがバイパス管18で接続されている。また同図においてSVは、上記吐出管16においてバイパス管18の分岐よりも下流側を開閉する第1開閉弁であり、またSVは、上記バイパス管18の連通と非連通とを切り替える第2開閉弁であり、さらにSVは、上記第2ガス支管24bにおいてバイパス管18の分岐よりも下流側を開閉する第3開閉弁である。なお同図において14はアキュームレータである。また上記第1室内熱交換器3は室内機Aに備えられ、第2室内熱交換器4は室内機Bに備えられている。
【0019】
次に、夏季等における除湿運転について、上記冷媒回路図、図8に示す制御フローチャート及び図9に示す制御タイムチャートを用いて説明する。ここで上記室内機Aと室内機Bとは、ともに同一の室内に配置されている。夏季等において除湿運転を開始するには、まず図8に示すステップS1において要求室温Xを設定する。ここでは図9に示すように、初期室温が28℃であり、要求室温Xは25℃に設定されているとして説明を行う。要求室温Xが設定されたら、次にステップS2において、四路切換弁10を図1に示す実線方向に切り替え、第1開閉弁SVを開成すると共に第2開閉弁SVと第3開閉弁SVとを閉成し、室外電動膨張弁EVを全開、第2電動膨張弁EVを全閉にして圧縮機1を駆動する(図1)。すると室内機Aが冷房モードで運転されるので、ステップS3において冷却されていく室温Dを監視する。このような室温Dの監視は、略1分おきになされている。ここで室温Dが要求室温Xよりも未だ2℃以上高ければ(27℃以上)、上記室内機Aの冷房能力が不足していると考えられるから、ステップS4に進んで圧縮機1の運転周波数を上昇させ、またこれに従って、ここでは第1減圧機構として機能する第1電動膨張弁EVの開度を大とする(経過時間1分)。そしてこのように運転周波数を上昇させた後、室温Dが27℃未満となれば、次にステップS5に進み、室温Dが下がり過ぎてオーバーシュートを生じるのを防止するため、圧縮機1の運転周波数を低下させる。そしてステップS6で室温Dが要求室温X未満となるまで、これを繰り返す(経過時間2分、3分)。
【0020】
そして上記ステップS6で室温DAが要求室温X未満となれば、次にステップS7へと進み、室内機Bの運転を暖房モードで開始する(図2)。すなわち第2開閉弁SVを開成し、第2減圧機構として機能する第2電動膨張弁EVを所定開度に開弁するのである(経過時間4分)。そしてステップS8では、室内機Bの運転開始によって室温Dが上昇し始めたか否かを判断する。ここで室温Dが上昇すれば第2電動膨張弁EVの開度が過大ということであるから、このような場合はステップS9へと進んで第2電動膨張弁EVの開度を小とする。図9に示す場合には室温Dは上昇していないから(経過時間4分から5分)、つぎにステップS10へと進む。このステップS10では、室温Dが要求室温Xよりも1℃以上低いか否かを判定する。このような場合は室内機Bの暖房能力が不足しているものと考えられるから、次にステップS11で第2電動膨張弁EVの開度を大とし、室温Dが要求室温Xよりも1℃低い温度、すなわち24℃よりも高くなるまでこれを繰り返す(経過時間5分、6分)。
【0021】
上記ステップS10において室温Dが24℃よりも高くなったと判断されると、次にステップS12へと進み、第1開閉弁SVを閉成すると共に室外電動膨張弁EVを全閉として室外熱交換器2を停止させる(図3)。すると室内機Aで吸熱した室内の熱を室内機Bから放熱し、室外との間の熱の授受を行わない除湿運転が開始する(経過時間7分)。そこでステップS13では、再び室温Dが上昇していないかどうかを判断する。ここで室温Dが上昇傾向にあれば、ステップS14で第2電動膨張弁EVの開度を小とし、室温Dが要求室温Xを超えるまでこれを繰り返して(経過時間8分〜10分)、上記除湿運転を維持する。一方、ステップS15で室温Dが要求室温Xを超えたと判断すると、次にステップS16へ進み、圧縮機1の仕事分による熱の付加を抑制すべく、その運転周波数を低下させ、これに従って第1電動膨張弁EVの開度を小とする(経過時間10分〜12分)。そして再びステップS15で室温Dを監視するが(経過時間13分以降)、ステップS17において室温Dが要求室温Xよりも1℃以上高温となったと判断したときは、圧縮機1の駆動によってさらに室温Dが上昇して利用快適性を損なうのを回避するため、ステップS18にて圧縮機1を停止し、除湿運転を中止する。なお、この後室温Dが所定温度(例えば要求室温Xよりも2℃高い温度)以上になった場合に、再びステップS2から上記動作を繰り返すようにしてもよい。
【0022】
以上のような夏季等における除湿運転では、ステップS12で室外熱交換器2を停止させている。従って室外との熱の授受を行わないので、そのエネルギ効率を向上させることができる。そして室外熱交換器2と第2室内熱交換器4との熱交換容量の差によって生じる冷媒回路中の余剰冷媒は、停止させた上記室外熱交換器2に貯溜させることになるから、熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることがなく、これによって除湿運転のエネルギ効率をさらに向上させることができる。またこのような除湿運転を開始する前に、第1室内熱交換器3を備えた室内機Aを冷房モードで作動させ、室温Dを快適な温度にまで低下させるようにしている。室外との熱の授受を行わない除湿運転だけでは室温Dをこのように低下させることは困難であるが、上記のように予め室内機Aを作動させることによって、除湿運転時の利用快適性を確保できるようになっている。さらに、ステップS12で室外熱交換器2を停止させる前に、ステップS7以降で室内機Bを暖房モードで作動させるようにしている。従って第2室内熱交換器4が凝縮器として機能している状態で室外熱交換器2を停止させることとなり、これによって冷媒回路中における急激な圧力の変化を防止し、衝撃音の発生等の不具合を回避している。
【0023】
以上では、夏季等における除湿運転について説明したが、この空気調和機によれば冬季等においても同様の除湿運転が可能であるので次にこれについて説明する。この場合には、要求室温Xを設定した後、まず四路切換弁10を図4に示す破線側に切り替え、第1開閉弁SVを開成すると共に第2開閉弁SVと第3開閉弁SVとを閉成し、第1電動膨張弁EVを全開、第2電動膨張弁EVを全閉にして圧縮機1を駆動する。すると室内機Aが暖房モードで運転され、ここでは室外電動膨張弁EVが第1減圧機構として機能する。次に、室外電動膨張弁EVの開度を全開とし、室外熱交換器2に冷媒を貯溜させる。このとき第2開閉弁SVと第3開閉弁SVとを共に開成し、吐出冷媒の一部をそのまま圧縮機1の吸入側に返流させて、室外熱交換器2から液冷媒が圧縮機1に流入するのを確実に防止している(図5)。そして図6に示すように、第2開閉弁SVを閉成すると共に第2減圧機構として機能する第2電動膨張弁EVを所定開度で開弁し、第2室内熱交換器4を蒸発器として機能させて室内機Bを冷房モードで作動させる。そしてこのような運転によって調整された室温Dに基づいて、次に室外電動膨張弁EVを全閉にして室外熱交換器2を停止させる(図7)。
【0024】
以上のような冬季等における除湿運転においても、図7に示すように室外熱交換器2を停止させている。従って室外との間の熱の授受を行わないので、そのエネルギ効率を向上させることができる。そして室外熱交換器2と第2室内熱交換器4との熱交換容量の差によって生じる冷媒回路中の余剰冷媒は、停止させた上記室外熱交換器2に貯溜させることになるから、熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることがなく、これによって除湿運転のエネルギ効率をさらに向上させることができる。またこのような除湿運転を開始する前に、第1室内熱交換器3を備えた室内機Aを暖房モードで作動させ、室温Dを快適な温度にまで上昇させるようにしている。室外との熱の授受を行わない除湿運転だけでは室温Dをこのように上昇させることは困難であるが、上記のように室内機Aを作動させることによって、除湿運転時の利用快適性を確保できるようになっている。さらに、室外熱交換器2を停止させる前に、室内機Bを冷房モードで作動させるようにしている。従って第2室内熱交換器4が蒸発器として機能している状態で室外熱交換器2を停止させることとなり、これによって冷媒回路中における急激な圧力の変化を防止し、衝撃音の発生等の不具合を回避している。
【0025】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば図1〜図7において示す冷媒回路は一例であって、室外機を機能させて行う運転と、室外機を停止させて複数の室内機間で冷凍サイクルを構成する運転とを切り替えて行えるようにしたものであれば、上記に限るものではない。また図8及び図9に示す制御手順も一例であって、この発明の範囲内で変更することができる。
【0026】
【発明の効果】
上記請求項1の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器を凝縮器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に夏季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第2室内熱交換器を凝縮器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【0028】
さらに請求項の空気調和機では、室外との間で熱の授受がない除湿運転を行うことにより、そのエネルギ効率を効果的に向上させ、省エネルギを図ることが可能となる。しかも予め室外熱交換器を蒸発器として機能させて室外との間で熱の授受を伴う温調運転をしているから、特に冬季等において快適な室温の設定が可能であり、利用快適性を維持することが可能となる。また、室外熱交換器を停止させて除湿運転を開始する際には、予め第2室内熱交換器を蒸発器として機能させている。従って冷媒回路中における急激な圧力変化等による不具合の発生を回避することが可能となる。
【0030】
請求項の空気調和機では、室外熱交換器と第2室内熱交換器との熱交換容量の差から生じる余剰冷媒を、停止させた室外熱交換器に貯溜するようにしている。従って熱の搬送に寄与しない冷媒を冷媒回路中に循環させることを回避し、エネルギ効率をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態の空気調和機の冷媒回路図である。
【図2】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図3】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図4】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図5】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図6】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図7】上記空気調和機の冷媒回路図である。
【図8】上記空気調和機の除湿運転時の制御フローチャートである。
【図9】上記空気調和機の除湿運転時の制御タイムチャートである。
【図10】従来例の空気調和機の冷媒回路図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 室外熱交換器
3 第1室内熱交換器
4 第2室内熱交換器
EV 室外電動膨張弁
EV 第1電動膨張弁
EV 第2電動膨張弁

Claims (3)

  1. 圧縮機(1)の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に室外熱交換器(2)と、第1減圧機構(EV)と、第1室内熱交換器(3)とを接続して第1冷媒経路を環状に構成する一方、上記圧縮機(1)の吐出側と第1室内熱交換器(3)の入口側との間に、その吐出側から順に第2室内熱交換器(4)と第2減圧機構(EV)とを接続し、圧縮機(1)、第2室内熱交換器(4)、第2減圧機構(EV)、第1室内熱交換器(3)を冷媒が順次に流通する第2冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第1室内熱交換器(3)と第2室内熱交換器(4)とを同一の室内に配置して、上記第1冷媒経路に冷媒を流通させることにより、室外熱交換器(2)を凝縮器として機能させると共に第1室内熱交換器(3)を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器(2)を停止させ、上記第2冷媒経路に冷媒を流通させて上記第1室内熱交換器(3)を蒸発器として機能させると共に上記第2室内熱交換器(4)を凝縮器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、上記第1室内熱交換器(3)を蒸発器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第2冷媒経路に冷媒を流通させて上記第2室内熱交換器(4)を凝縮器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器(3)(4)をそれぞれ機能させた状態で室外熱交換器(2)を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴とする空気調和機。
  2. 圧縮機(1)の吐出側と吸入側との間に、その吐出側から順に第1室内熱交換器(3)と、第1減圧機構(EV)と、室外熱交換器(2)とを接続して第1冷媒経路を環状に構成する一方、上記第1室内熱交換器(3)の出口側と圧縮機(1)の吸入側との間に、その出口側から順に第2減圧機構(EV)と第2室内熱交換器(4)とを接続し、圧縮機(1)、第1室内熱交換器(3)、第2減圧機構(EV)、第2室内熱交換器(4)を冷媒が順次に流通する第2冷媒経路を環状に構成した冷媒回路を有する空気調和機において、上記第1室内熱交換器(3)と第2室内熱交換器(4)とを同一の室内に配置して、上記第1冷媒経路に冷媒を流通させることにより、第1室内熱交換器(3)を凝縮器として機能させると共に室外熱交換器(2)を蒸発器として機能させて温調運転を行い、この温調運転によって調整された室温に基づいて上記室外熱交換器(2)を停止させ、上記第2冷媒流通経路に冷媒を流通させて上記第1室内熱交換器(3)を凝縮器として機能させると共に上記第2室内熱交換器(4)を蒸発器として機能させる除湿運転を行うようにし、上記温調運転は、第1室内熱交換器(3)を凝縮器として機能させることによって調整された室温に基づいて、さらに第2冷媒経路に冷媒を流通させて第2室内熱交換器(4)を蒸発器として機能させることによって行い、その後、両室内熱交換器(3)(4)を機能させた状態で室外熱交換器(2)を停止させ、上記除湿運転を行うようにしたことを特徴とする空気調和機。
  3. 室外熱交換器(2)を停止させて行う上記除湿運転時には、停止させた室外熱交換器(2)に余剰冷媒を貯溜させるようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2の空気調和機。
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