JP5646303B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、単一の筐体内に複数の冷媒回路が形成された複回路型室内ユニットを備える空気調和装置に関する。
近年、大空間の冷暖房に供されるダクト形やプレナム形の空気調和装置では、室内ユニットの大容量化を図るべく、単一の筐体内に複数の冷媒回路が形成された複回路形室内ユニットが用いられることがある(例えば、特許文献1参照)。この種の空気調和装置では、室内ユニットの各冷媒回路に室外ユニットが個々に接続されるため、例えば、30馬力の室外ユニットが2台接続されるものでは、室内ユニットの総容量を60馬力とすることができる。また、各室外ユニットには、それぞれ独立した制御装置(コントロールユニット)が設けられ、当該室外ユニットは個別に制御可能となっている。
特許第3754168号公報
ところで、この種の空気調和装置は、大店舗や大規模オフィスビル等の大空間に設置されるものであるため、各室外ユニットの運転は連動させることが望ましい。
この場合、室外ユニットの制御装置を、当該空気調和装置用に特別に改造し、室外ユニット同士を連動させることも可能であるが、この構成では、構成が煩雑となるとともに当該制御装置を備える室外ユニットを他の空気調和装置に転用することができず、生産コストが増加するといった問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で複回路形室内ユニットに接続される複数の室外ユニットの動作を連動させることができる空気調和装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、単一の筐体内に複数の冷媒回路を有する複回路形室内ユニットと、この複回路形室内ユニットの各冷媒回路にそれぞれ接続される複数の室外ユニットとを備える空気調和装置において、前記室外ユニットは、それぞれ室外制御基板を備え、当該室外制御基板は、自ユニットが接続された前記冷媒回路のアドレスを取得し、このアドレスに従って、当該自ユニットが主ユニットもしくは従ユニットのいずれであるかを判別する判別プログラムと、前記自ユニットが従ユニットと判別された場合に、当該自ユニットの動作を前記主ユニットの動作と連動制御させるための制御プログラムとが格納された記憶部と、前記判別プログラム及び制御プログラムをそれぞれ実行可能な制御部とを備え、前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットの動作を判別し、当該従ユニットの前記記憶部に記憶された前記制御プログラムによりこの主ユニットの動作と連動制御することを特徴とする。
この構成によれば、制御部が判別プログラムを実行することにより、室外ユニットの主従関係が自動的に判別・設定されるため、この設定作業を容易に行うことができる。また、従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部が制御プログラムを実行することにより、自ユニットが従ユニットと判別された場合に、当該自ユニットの動作を前記主ユニットの動作と連動制御させることができ、簡単な構成で複回路形室内ユニットに接続される複数の室外ユニットの動作を連動させることができる。
この構成において、前記記憶部は、書き換え可能な不揮発性記憶部としても良い。また、前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットがサーモオフした場合に、これに連動して前記自ユニットをサーモオフし、前記主ユニットがサーモオンした場合に、これに連動して前記自ユニットをサーモオンさせても良い。
また、前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットが除霜運転に移行した場合に、これに連動して前記自ユニットを除霜運転させても良い。また、前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットが異常警報により空調運転を停止した場合に、これに連動して前記自ユニットの空調運転を停止させても良い。また、前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットが外部から受信した電力デマンド情報に基づいて、空調運転を停止した場合に、これに連動して前記自ユニットの空調運転を停止させても良い。
本発明によれば、室外ユニットの主従関係が自動的に判別・設定されるため、この設定作業を容易に行うことができる。また、自ユニットが従ユニットと判別された場合に、当該自ユニットの動作を前記主ユニットの動作と連動制御させることができ、簡単な構成で複回路形室内ユニットに接続される複数の室外ユニットの動作を連動させることができる。
空気調和装置の具体的構成を示す概略図である。 室外側ECUの構成を示すブロック図である。 室外ユニットの主従を判別する動作手順を示すフローチャートである。 サーモオンを連動させる動作手順を示すフローチャートである。 サーモオフを連動させる動作手順を示すフローチャートである。 除霜運転を連動させる動作手順を示すフローチャートである。 警報による運転停止を連動させる動作手順を示すフローチャートである。 集中コントローラから受信された電力デマンド情報による運転停止を連動させる動作手順を示すフローチャートである。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、空気調和装置10の具体的構成を示す概略図である。尚、図1中には、実線で冷媒回路を示し、一点鎖線で通信・電気回路を示してある。
図1に示したように、空気調和装置10は、単一の室内ユニット11と、この室内ユニット11に接続される2台の室外ユニット12A,12Bとを備えて構成されている。室内ユニット11は、筐体1内に2つの冷媒回路11a,11bを有する複回路形室内ユニットであり、各冷媒回路11a,11bは、それぞれ室内熱交換器6と電動膨張弁9とを冷媒配管35で接続して構成され、当該冷媒回路11a,11bにそれぞれ室外ユニット12A,12Bが接続される。各冷媒回路11a,11bには、室内熱交換器6に隣接して電動ファン7が配置されている。
また、室内ユニット11内には、CPUを始め、入出力インタフェースやROM、RAM、EEPROM等から構成された、室内側コントロールユニット(以下、室内側ECUと記す)41が設置されている。この室内側ECU41は、各冷媒回路11a,11bに対応して2台設置され、それぞれ電動ファン7、電動膨張弁9、室温を検出する室温センサ43、室内熱交換器6からの吹出温度を検出する吹出温センサ45等が接続されている。
また、室外ユニット12A,12Bは、それぞれ圧縮機13、電磁式の四方弁15、室外熱交換器17、電動ファン19、アキュムレータ21、レシーバタンク23等が設置されている。これら冷媒回路を構成する各機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管31〜38により接続されている。また、室外ユニット12A,12B内には、それぞれ室外ユニット12A,12Bの動作を制御する室外側コントロールユニット(以下、室外側ECUと記す:室外制御基板)51が設置されている。これら室外側ECU51は、同一の構成を有して共通化されるものであり、各室外側ECU51には、圧縮機13、四方弁15、電動ファン19、外気温を検出する外気温センサ85等が接続されている。
室内ユニット11の室内側ECU41,41と、各室外ユニット12A,12Bの室外側ECU51,51とは、室内外通信バスライン2により接続されており、シリアル通信により信号の授受を行う。この室内外通信バスライン2には、集中コントローラ(図示略)が接続されており、この集中コントローラから電力デマンド情報が送信される。
また、冷媒回路11aに対応する室内側ECU41にはリモコン5が接続しており、ユーザによる運転/停止や温度調節等の運転指令の入力が行われる。また、室内ユニット11内の冷媒回路11a,11bには、予めアドレス番号が付与されており、本実施形態では、リモコン5が接続されている一方の冷媒回路11aのアドレス番号を1とし、他方の冷媒回路11bのアドレス番号を2と設定されている。このアドレス番号は、室外ユニット12A,12Bの主従関係を設定する際に用いられる。
次に、空調運転時における冷媒の流れを説明する。
冷房運転時には、室外ユニット12A,12B内では、冷媒配管38から圧縮機13に吸引されたガス冷媒が、断熱圧縮により高温高圧となって圧縮機13から吐出され、冷媒配管31、四方弁15、冷媒配管32を経由して室外熱交換器17に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器17内を通過する間に外気により冷却され、凝縮することにより液冷媒となった後、冷媒配管33、レシーバタンク23、冷媒配管34を経由して室内ユニット11の各冷媒回路11a,11bの電動膨張弁9に流入する。
液冷媒は、電動膨張弁9で流量を調整された後、冷媒配管35を経由して室内熱交換器6に流入する。液冷媒は、室内熱交換器6内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン7が送風した室内空気を冷却する。室内熱交換器6内で気化したガス冷媒は、冷媒配管36から室外ユニット12A,12B内の四方弁15、冷媒配管37を経由してアキュムレータ21に流入し、冷媒配管38から再び圧縮機13に吸引される。
一方、暖房運転時には、室外ユニット12A,12B内では、冷媒配管38から圧縮機13に吸引されたガス冷媒が、断熱圧縮により高温高圧となって圧縮機13から吐出され、冷媒配管31、四方弁15、冷媒配管36を経由して、室内ユニット11の各冷媒回路11a,11bの室内熱交換器6に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器17内を通過する間に電動ファン7からの送風により冷却され、凝縮することにより液冷媒となる。また、電動ファン7から送風された空気は、高温高圧のガス冷媒の温熱により加熱され、この空気が室内に吹き出されることで室内を暖房する。
液冷媒は、電動膨張弁9で流量を調整された後、冷媒配管34、レシーバタンク23、冷媒配管33を経由して室外熱交換器17に流入する。液冷媒は、室外熱交換器17内を通過する間に気化してガス冷媒となり、冷媒配管32、四方弁15、冷媒配管37を経由してアキュムレータ21に流入し、冷媒配管38から再び圧縮機13に吸引される。
次に、室外側ECU51は、図2に示すように、CPU(制御部)52を始め、RAM53、ROM54、EEPROM(記憶部、不揮発性記憶部)55、入出力インタフェース56及び通信インタフェース57を備えて構成されている。CPUは、ROM54に記憶された空調動作の動作プログラム等の各種データを読み出し、リモコン5を介して入力されたユーザ指示に応じて、空気調和装置10の各部の制御処理を行う。RAM53は、CPU30のワークエリアに使用されるメモリであり、EEPROM55は、不揮発性メモリであり、室外ユニット12A,12Bの電源がオフの間も、電池等でバックアップされてメモリ内容を保持する。
本実施形態では、EEPROM55には、室外ユニット12A,12Bの主従を判別するための判別プログラム60及び従ユニットとして判別された室外ユニットを主ユニットとして判別された室外ユニットの動作に連動制御させるための制御プログラム61とが格納されている。これら判別プログラム60及び制御プログラム61は、書き換え自在なEEPROM55に格納されているため、このEEPROM55に格納されるプログラムを変更することで、室外側ECU51を共通化しつつ、多様な室外ユニットの動作に対応することができ、室外ユニットの汎用性を高めることができる。
また、入出力インタフェース56は、室外側ECU51に接続される各機器(例えば、圧縮機13、四方弁15、電動ファン19、外気温センサ85等)に対して信号の入出力を行う。通信インタフェース57は、室内外通信バスライン2を介して、他の室外側ECU51及び室内側ECU41,41とシリアル通信により信号の授受を行う。本実施形態では、室外側ECU51,51間で所定時間(例えば1秒)ごとに定期的に通信を行い、その通信のタイミングに合わせて上記制御プログラム61がCPU52により実行される。
次に、室外ユニット12A,12Bの主従を判別する判別動作について説明する。この動作は、空気調和装置10の設置時等のように、主電源の投入時に実行される。図3は、この判別動作の手順を示すフローチャートである。
まず、主電源が投入される(ステップS1)と、室外側ECU51のCPU52は、EEPROM55から判別プログラム60を読み出し(ステップS2)、この判別プログラム60に基づいて、自ユニットが接続されている冷媒回路のアドレス番号を取得する(ステップS3)。上述のように、冷媒回路11a,11bには、予めアドレス番号が付与されており、CPU52は、室内外通信バスライン2を通じて室内側ECU41と通信し、当該室内側ECU41に対応する冷媒回路のアドレス番号を取得する。
続いて、CPU52は、取得したアドレス番号が1であるか否かを判別する(ステップS4)。この判別において、取得したアドレス番号が1である場合(ステップS4;Yes)には、CPU52は、自ユニットを主ユニットとして設定し(ステップS5)、取得したアドレス番号が1でない、すなわち2である場合(ステップS4;No)には、自ユニットを従ユニットとして設定(ステップS6)して処理を終了する。本実施形態では、上述のように、リモコン5が接続されている室内側ECU41に対応する冷媒回路11aのアドレス番号を1として設定しているため、図1に示すように、一方の室外ユニット12Aが主ユニットとなり、他方の室外ユニット12Bが従ユニットとして動作する。
この構成では、主電源を投入した際に、室外ユニット12A,12Bの主従関係が自動的に判別・設定されるため、この設定作業を容易に行うことができる。
次に、従ユニットとして判別された室外ユニット12Bを主ユニットとして判別された室外ユニット12Aの動作に連動制御させる動作について説明する。この動作は、空調運転時に室外ユニット12A,12B間で定期的に通信が行われるタイミングに合わせて、室外ユニット12Bの室外側ECU51が行う。また、この動作の制御プログラム61は、図4〜図8に示す複数のサブルーチンとして構成され、各サブルーチンが並列して実行される。
図4は、サーモオンを連動させる動作手順を示すフローチャートである。
まず、従ユニットである室外側ECU51のCPU52は、自ユニット(室外ユニット12B)が空調運転中であるか否かを判別する(ステップS11)。この判別において、自ユニットが空調運転中である場合(ステップS11;Yes)には、処理を終了する。一方、自ユニットが空調運転中でない、すなわちサーモオフによる運転停止中である場合(ステップS11;No)には、CPU52は、定期通信の際に主ユニットである室外ユニット12Aの情報を取得し(ステップS12)、この室外ユニット12Aがサーモオンしたか否かを判別する(ステップS13)。この判別において、室外ユニット12Aがサーモオンしていなければ(ステップS13;No)、CPU52は、そのまま処理を終了する。一方、室外ユニット12Aがサーモオンした場合(ステップS13;Yes)には、CPU52は、室外ユニット12Bを強制的にサーモオン(ステップS14)させて処理を終了する。
図5は、サーモオフを連動させる動作手順を示すフローチャートである。
まず、従ユニットである室外側ECU51のCPU52は、自ユニット(室外ユニット12B)が空調運転中であるか否かを判別する(ステップS21)。この判別において、自ユニットが空調運転中でない、すなわちサーモオフによる運転停止中である場合(ステップS21;No)には、処理を終了する。一方、自ユニットが空調運転中である場合(ステップS21;Yes)には、CPU52は、定期通信の際に主ユニットである室外ユニット12Aの情報を取得し(ステップS22)、この室外ユニット12Aがサーモオフしたか否かを判別する(ステップS23)。この判別において、室外ユニット12Aがサーモオフしていなければ(ステップS23;No)、CPU52は、そのまま処理を終了する。一方、室外ユニット12Aがサーモオフした場合(ステップS23;Yes)には、CPU52は、室外ユニット12Bを強制的にサーモオフ(ステップS24)させて処理を終了する。
図6は、除霜運転を連動させる動作手順を示すフローチャートである。
まず、従ユニットである室外側ECU51のCPU52は、自ユニット(室外ユニット12B)が除霜運転中であるか否かを判別する(ステップS31)。この判別において、自ユニットが除霜運転中である場合(ステップS31;Yes)には、処理を終了する。一方、自ユニットが除霜運転中でない、すなわち空調運転中である場合(ステップS31;No)には、CPU52は、定期通信の際に主ユニットである室外ユニット12Aの情報を取得し(ステップS32)、この室外ユニット12Aが除霜運転を開始したか否かを判別する(ステップS33)。この判別において、室外ユニット12Aが除霜運転を開始していない、すなわち空調運転を実行している場合(ステップS33;No)には、CPU52は、そのまま処理を終了する。一方、室外ユニット12Aが除霜運転を開始した場合(ステップS33;Yes)には、CPU52は、室外ユニット12Bの除霜運転を強制的に開始して(ステップS34)処理を終了する。
図7は、警報による運転停止を連動させる動作手順を示すフローチャートである。
まず、従ユニットである室外側ECU51のCPU52は、自ユニット(室外ユニット12B)が空調運転中であるか否かを判別する(ステップS41)。この判別において、自ユニットが空調運転中でない、すなわちサーモオフによる運転停止中である場合(ステップS41;No)には、処理を終了する。一方、自ユニットが空調運転中である場合(ステップS41;Yes)には、CPU52は、定期通信の際に主ユニットである室外ユニット12Aの情報を取得し(ステップS42)、この室外ユニット12Aが異常警報により空調運転を停止したか否かを判別する(ステップS43)。この場合、異常警報は、室外ユニット12A内の機器のみならず、この室外ユニット12Aに接続される冷媒回路11aの構成機器及び周辺機器の異常警報を含むものとする。この判別において、室外ユニット12Aが異常警報により空調運転を停止していなければ(ステップS43;No)、CPU52は、そのまま処理を終了する。一方、室外ユニット12Aが異常警報により空調運転を停止した場合(ステップS43;Yes)には、CPU52は、室外ユニット12Bの空調運転を強制的に停止させて(ステップS44)処理を終了する。
図8は、集中コントローラから受信された電力デマンド情報による運転停止を連動させる動作手順を示すフローチャートである。
まず、従ユニットである室外側ECU51のCPU52は、自ユニット(室外ユニット12B)が空調運転中であるか否かを判別する(ステップS51)。この判別において、自ユニットが空調運転中でない、すなわちサーモオフによる運転停止中である場合(ステップS51;No)には、処理を終了する。一方、自ユニットが空調運転中である場合(ステップS51;Yes)には、CPU52は、定期通信の際に主ユニットである室外ユニット12Aの情報を取得し(ステップS52)、この室外ユニット12Aが電力デマンド情報により空調運転を停止したか否かを判別する(ステップS53)。ここで、電力デマンド情報により空調運転を停止するとは、受信した電力デマンドが所定の閾値を超えているために、電力消費量を削減するために空調運転を停止することをいう。この判別において、室外ユニット12Aが電力デマンド情報により空調運転を停止していなければ(ステップS53;No)、CPU52は、そのまま処理を終了する。一方、室外ユニット12Aが電力デマンド情報により空調運転を停止した場合(ステップS53;Yes)には、CPU52は、室外ユニット12Bの空調運転を強制的に停止させて(ステップS54)処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、単一の筐体1内に複数の冷媒回路11a,11bを有する複回路形の空気調和装置10と、この空気調和装置10の各冷媒回路11a,11bにそれぞれ接続される室外ユニット12A,12Bとを備え、これら室外ユニット12A,12Bは、それぞれ共通の室外側ECU51,51を備え、当該室外側ECU51,51は、自ユニットが接続された冷媒回路のアドレスを取得し、このアドレスに従って、当該自ユニットが主ユニットもしくは従ユニットのいずれであるかを判別する判別プログラム60と、自ユニットが従ユニットと判別された場合に、当該自ユニットの動作を主ユニットの動作と連動制御させるための制御プログラム61とが格納されたEEPROM55と、判別プログラム60及び制御プログラム61をそれぞれ実行可能なCPU52とを備えるため、CPU52が判別プログラム60を実行することにより、室外ユニット12A,12Bの主従関係が自動的に判別・設定され、この設定作業を容易に行うことができる。また、CPU52が制御プログラム61を実行することにより、自ユニットが従ユニットと判別された場合に、当該自ユニットの動作を主ユニットの動作と連動制御させることができ、簡単な構成で複回路形の空気調和装置10に接続される室外ユニット12A,12Bの動作を連動させることができる。
更に、これら判別プログラム60及び制御プログラム61は、書き換え可能なEEPROM55に格納されているため、これら判別プログラム60及び制御プログラム61が格納されていない状態では、室外側ECU51を他の空気調和装置の室外ユニットのものに転用することができ、室外側ECU51及び室外ユニットの汎用性を高めることができる。
また、本実施形態では、室外ユニット12A,12B同士を定期的に通信させ、この通信させた際に、従ユニットの動作を主ユニットの動作に連動させるようにしているため、主ユニット側から都度、指令信号を送信するように構成する必要はなく、従ユニット側の制御プログラムだけで室外ユニット12A,12B同士を連動させることができる。
また、本実施形態では、従ユニットの動作を主ユニットの動作に連動させることで、主ユニットと従ユニットとが同時に運転または停止されるため、両室外ユニット間で運転時間に相違が生じなくなり、メインテナンス作業が適切に行えると共に、一方の室外ユニットの圧縮機のみ寿命が短くなることもなくなる。
以上、本発明を本実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、主ユニットが異常警報で空調運転を停止した場合には、これに連動して従ユニットの空調運転を停止しているが、従ユニットが異常警報により空調運転を停止した場合には、これに連動して主ユニットの空調運転を停止するように構成しても良い。
また、本実施形態では、2つの冷媒回路11a,11bを有する複回路形の空気調和装置10を有する空気調和装置について説明したが、3つ以上の冷媒回路を有する複回路形の室内ユニットを有するものに適用してもよい。
1 筐体
2 室内外通信バスライン
5 リモコン
10 空気調和装置
11 室内ユニット(複回路形室内ユニット)
11a 冷媒回路
11b 冷媒回路
12A 室外ユニット(主ユニット)
12B 室外ユニット(従ユニット、自ユニット)
41 室内側ECU
51 室外側ECU(室外制御基板)
52 CPU(制御部)
53 RAM
54 ROM
55 EEPROM(記憶部、不揮発性記憶部)
60 判別プログラム
61 制御プログラム

Claims (6)

  1. 単一の筐体内に複数の冷媒回路を有する複回路形室内ユニットと、この複回路形室内ユニットの各冷媒回路にそれぞれ接続される複数の室外ユニットとを備える空気調和装置において、
    前記室外ユニットは、それぞれ室外制御基板を備え、当該室外制御基板は、自ユニットが接続された前記冷媒回路のアドレスを取得し、このアドレスに従って、当該自ユニットが主ユニットもしくは従ユニットのいずれであるかを判別する判別プログラムと、前記自ユニットが従ユニットと判別された場合に、当該自ユニットの動作を前記主ユニットの動作と連動制御させるための制御プログラムとが格納された記憶部と、
    前記判別プログラム及び制御プログラムをそれぞれ実行可能な制御部とを備え、
    前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットの動作を判別し、当該従ユニットの前記記憶部に記憶された前記制御プログラムによりこの主ユニットの動作と連動制御することを特徴とする空気調和装置。
  2. 前記記憶部は、書き換え可能な不揮発性記憶部であることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットがサーモオフした場合に、これに連動して前記自ユニットをサーモオフし、前記主ユニットがサーモオンした場合に、これに連動して前記自ユニットをサーモオンさせることを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和装置。
  4. 前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットが除霜運転に移行した場合に、これに連動して前記自ユニットを除霜運転させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の空気調和装置。
  5. 前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットが異常警報により空調運転を停止した場合に、これに連動して前記自ユニットの空調運転を停止させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の空気調和装置。
  6. 前記従ユニットと判別された前記室外ユニットの制御部は、前記主ユニットが外部から受信した電力デマンド情報に基づいて、空調運転を停止した場合に、これに連動して前記自ユニットの空調運転を停止させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の空気調和装置。
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