JP4242979B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【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、四方切換弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を有し、前記四方切換弁を切り換えることにより室内熱交換器を蒸発器、または凝縮器として作用させる冷凍サイクルと、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室内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室内ユニットを複数台備え、最初に運転する室内ユニットに対し凝縮器を用いる暖房運転を選択し、次いで運転する室内ユニットに対し蒸発器を用いる除湿運転または冷房運転を選択した場合、前記四方切換弁を室内熱交換器が蒸発器として作用するように切り換えることを特徴とする空気調和機である。
【0006】
また、前記最初に暖房運転が選択された室内ユニットは室内熱交換器を用いずに、温水熱交換器のみを用いる暖房運転のモードに変更し運転されるものである。
【0007】
また、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を有し、前記四方切換弁を切り換えることにより室内熱交換器を蒸発器として作用させ、または凝縮器として作用させる冷凍サイクルと、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室内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室内ユニットを複数台備え、最初に運転する室内ユニットに対し凝縮器を用いる暖房運転を選択し、次いで運転する室内ユニットに対し蒸発器を用いる除湿または冷房運転を選択した場合、前記四方切換弁を室内熱交換器を蒸発器として作用するように切り換えることを特徴とする空気調和機である。
【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12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20、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13b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14 a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100V)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27a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29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▲3▼端子、信号線(▲2▼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▲3▼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14 a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14 a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5a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17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(1)〜(6 )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】
(1)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可変弁14aの開度を変えて暖房能力の制御を行う。
【0048】
(2)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】
(3)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】
(4)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】
(5)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】
(6)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」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
Claims (3)
- 圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を有し、前記四方切換弁を切り換えることにより室内熱交換器を蒸発器、または凝縮器として作用させる冷凍サイクルと、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室内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室内ユニットを複数台備え、最初に運転する室内ユニットに対し凝縮器を用いる暖房運転を選択し、次いで運転する室内ユニットに対し蒸発器を用いる除湿運転または冷房運転を選択した場合、前記四方切換弁を室内熱交換器が蒸発器として作用するように切り換えることを特徴とする空気調和機。
- 前記最初に暖房運転が選択された室内ユニットは室内熱交換器を用いずに、温水熱交換器のみを用いる暖房運転のモードに変更し運転されることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
- 圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器を有し、前記四方切換弁を切り換えることにより室内熱交換器を蒸発器、または凝縮器として作用させる冷凍サイクルと、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室内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室内ユニットを複数台備え、最初に運転する室内ユニットに対し、蒸発器を用いる除湿または冷房運転を選択し、次いで運転する室内ユニットに対し凝縮器を用いる暖房運転を選択した場合、前記次いで運転される室内ユニットは室内熱交換器を用いずに、温水熱交換器のみを用いる暖房運転のモードに変更し運転されることを特徴とする空気調和機。
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