JPH11153366A - 冷凍装置の起動制御装置 - Google Patents

冷凍装置の起動制御装置

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JPH11153366A
JPH11153366A JP9323378A JP32337897A JPH11153366A JP H11153366 A JPH11153366 A JP H11153366A JP 9323378 A JP9323378 A JP 9323378A JP 32337897 A JP32337897 A JP 32337897A JP H11153366 A JPH11153366 A JP H11153366A
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JP
Japan
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expansion valve
electronic expansion
compressor
discharge pipe
learning
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JP9323378A
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Seiya Kira
誠也 吉良
Takashi Benno
岳志 辨野
Hisashi Takechi
久史 武市
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機等冷凍装置の現地設置条件の相違
に対応した最適電子膨張弁開度を学習させ、無理のない
圧縮機運転状態を実現することによって機器の信頼性を
向上させる。 【解決手段】 圧縮機1、四路切換弁2、凝縮器3、レ
シーバ4、電子膨張弁5、蒸発器6を順次接続してなる
冷媒回路を備え、上記圧縮機1の吐出管温度をパラメー
タとして上記電子膨張弁5の目標開度を演算し、該目標
開度に対応して上記電子膨張弁5を開弁制御するようし
た冷凍装置において、当該冷凍装置起動時には起動時よ
り所定時間内上記圧縮機1の吐出管温度の変化を監視
し、該吐出管温度の変化に基いて次回起動時の最適起動
電子膨張弁開度を学習補正するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、装置起動時にお
ける最適な電子膨張弁開度の学習制御が可能な冷凍装置
の起動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に空気調和機等の冷凍装置には、冷
媒回路高圧側圧力の異常上昇又は低圧側圧力の異常低下
による不具合の発生を防止するための保護制御手段(吐
出管保護制御手段)が設けられている。
【0003】例えば冷凍装置の高圧側回路に連結され、
該高圧側回路の圧力が所定の設定値以上又は低圧側回路
に連結され、該低圧側回路の圧力が設定値以下になる
と、それぞれ制御ユニットを介して圧縮機の電源回路を
遮断したり、警報回路を作動させたりする高圧スイッチ
(HPS)又は低圧スイッチ(LPS)や、凝縮器サー
モセンサにより凝縮器の温度を検出して該検出温度が所
定の設定温度を超えると制御ユニットを介して同様に圧
縮機の電源回路を遮断したり、また警報回路を作動させ
る高圧保護制御手段などがそれである。
【0004】そして、従来の冷凍装置の場合、該保護制
御(上記何れかの条件)により冷凍装置が異常停止した
場合にのみ、例えば図10に示すように、目標とする電
子膨張弁の開度を1回につき所定パルス数(図示の例で
は70パルス)増大させることにより、当該電子膨張弁
を大きく開いて再起動させる学習機能を有した起動制御
システム構成が採られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な保護制御手段および電子膨張弁開度学習機能を有する
空気調和機等の冷凍装置の場合、例えば室内機に対する
室外機の設置高さ位置の相違や設置環境による室内機と
室外機間の冷媒配管長さの相違、またビル間の間隔や日
照条件等の室外機設置部周辺の外気温環境の相違など、
現地における実際の冷凍装置設置状況によっては、上述
のような異常停止は生じないものの装置全体が過度な過
熱運転又は湿り運転を行っている場合がある。しかる
に、上記従来の起動制御システムでは、そのような状態
における起動時には上記電子膨張弁開度の学習機能は働
らかないことから、起動時における電子膨張弁開度が小
さく、圧縮機にストレスを与えている場合が考えられ
る。
【0006】本願発明は、このような問題を解決するた
めになされたもので、上記のような空気調和機等冷凍装
置の現地設置条件の相違に対応した起動後所定時間内の
吐出管温度の変化を監視し、その結果を次回の起動開度
の演算値に反映させることにより最適起動電子膨張弁開
度を学習させ、無理のない圧縮機運転状態を実現するこ
とによって機器の信頼性を向上させた冷凍装置の起動制
御装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の目的
を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構
成されている。
【0008】すなわち、本願発明の冷凍装置の起動制御
装置は、圧縮機1、四路切換弁2、凝縮器3、レシーバ
4、電子膨張弁5、蒸発器6を順次接続してなる冷媒回
路を備え、上記圧縮機1の吐出管温度をパラメータとし
て上記電子膨張弁5の目標開度を演算し、該目標開度に
対応して上記電子膨張弁5を開弁制御するようした冷凍
装置において、当該冷凍装置起動時には過熱起動状態又
は湿り起動状態何れの場合にも該起動時から所定時間内
上記圧縮機1の吐出管温度の変化を監視し、該吐出管温
度の変化に対応して次回起動時の最適起動電子膨張弁開
度を学習させるようになっているしたがって、該構成に
よると、前述のような異常停止時以外の起動時であって
も、1回目の起動時における圧縮機吐出管温度の変化か
ら当該冷凍装置の設置条件を反映した2回目の起動時に
おける最適電子膨張弁開度を演算設定することができる
ようになるので、従来のような圧縮機のストレス運転状
態を回避することができ、機器の信頼性を向上させるこ
とができる。
【0009】
【発明の効果】したがって、本願発明の冷凍装置の起動
制御装置によると、異常停止による起動時以外の起動時
の現地での据え付け状況等に応じた最適な起動電子膨張
弁開度の学習制御が可能となり、冷凍機器の信頼性を向
上させることができるようになる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付の図1〜図10を参照
して、本願発明を冷凍装置の一例である冷暖房型の空気
調和機に適用して構成した場合の好適な実施の形態につ
いて詳述する。
【0011】この実施の形態に係る空気調和機は、例え
ば図1に示すように、圧縮機1、四路切換弁2、冷房運
転時には凝縮器として作用する一方、暖房運転時には蒸
発器として作用する室外熱交換器3、レシーバ4、例え
ばパルスモータにより駆動され、減圧機構として作用す
る電子制御型の膨張弁(以下、単に電子膨張弁という)
5、冷房運転時には蒸発器として作用する一方、暖房運
転時には凝縮器として作用する室内熱交換器6等をそれ
ぞれ冷媒配管を介して図示の如く接続した冷媒回路Aを
備えており、上記四路切換弁2の切換作動により、冷房
運転時には実線の矢印で示す方向に、暖房運転時には破
線の矢印で示す方向に、各々冷媒を可逆的に流通させる
ようになってている。なお、符号7は上記室外熱交換器
3に外気を送風する室外ファン、また8は上記室内熱交
換器6を介して熱交換した風を室内に送風する室内ファ
ンである。
【0012】上記冷媒回路Aには、第1〜第4の4組の
逆止弁9A〜9Dからなる冷媒流通制御機構9が付設さ
れており、該冷媒流通制御機構9により、冷房運転時に
は室外熱交換器3からの液冷媒が上記レシーバ4および
上記電子膨張弁5を経て上記室内熱交換器6へ流れる一
方、暖房運転時には上記室内熱交換器6からの液冷媒が
上記レシーバ4および上記電子膨張弁5を経て上記室外
熱交換器3へ流れるように冷媒流通方向が制御されるよ
うになっている。また、上記レシーバ4の上部と上記電
子膨張弁5の下流側とは、キャピラリチューブ20を介
設したガス抜き通路19により連通されている。該ガス
抜き通路19により上記レシーバ4内のガスを抜き取る
ことによって上記レシーバ4への液冷媒の溜め込み量を
最大とすることができるようになっている。
【0013】また、上記冷媒回路Aには、上記圧縮機1
の吸入圧力(低圧回路側圧力)が所定値以下となった時
にON動作する低圧スイッチ(LPS)10と、上記圧
縮機1の吸入管冷媒の温度を検出する吸入管温度センサ
ー24と、上記圧縮機1の吐出圧力(高圧回路側圧力)
が所定値以上となった時にON動作する高圧スイッチ
(HPS)11と、上記圧縮機1の吐出管内の冷媒の温
度T2を検出する吐出管温度センサー12と、外気温度
を検出する外気温センサー13と、上記室外熱交換器3
の冷媒温度を検出する室外熱交換器温度センサー14
(以下、これを後述する図2の冷房時の高圧保護サーモ
制御においては、単にTcサーモセンサーと呼ぶことに
する)と、上記室内熱交換器6の冷媒温度を検出する室
内熱交換器温度センサー15と、室内空気温度を検出す
る室温センサー16とが付設されている。
【0014】上記圧縮機1、四路切換弁2、室外熱交換
器3、レシーバ4、電子膨張弁5および室外ファン7
は、それぞれ室外ユニットXを構成し、また上記室内熱
交換器6および室内ファン8は、それぞれ室内ユニット
Yを構成している。なお、符号17は液側閉鎖弁、18
はガス側閉鎖弁である。
【0015】上記室外ユニットXには、上記低圧スイッ
チ(LPS)10、高圧スイッチ(HPS)11、吐出
管温度センサー12、外気温センサー13、室外熱交換
器温度センサー(Tcサーモセンサー)14からの各信
号入力により各種の演算処理を行い、上記圧縮機1、四
路切換弁2、室外ファン7、電子膨張弁5へ各々制御信
号を出力する室外制御ユニット21が設けられている。
該室外制御ユニット21は、電子膨張弁開度の学習制御
機能を有したマイクロコンピュータを備えて構成されて
いる。
【0016】一方、上記室内ユニットYには、上記室内
熱交換器温度センサー15および上記室温センサー16
からの信号入力により、各種の演算処理を行い、上記室
内ファン8へ制御信号を出力する室内制御ユニット23
が設けられている。この室内制御ユニット23も上記同
様のマイクロコンピュータを備えて構成されている。な
お、該室内制御ユニット23は、図示のように、例えば
ワイヤレスリモコン22との間で各種信号の授受が行わ
れるようになっている。
【0017】また、上記室外制御ユニット21と室内制
御ユニット23との間でも各々相互にワイヤード状態で
信号の授受が行われるようになっている。
【0018】そして、上記室内制御ユニット23は、冷
房運転時、上記圧縮機1の吐出側である高圧側圧力の異
常な上昇時には上記高圧スイッチ(HPS)のON作動
により同圧力の所定値以上の上昇を検知して所定時間内
上記圧縮機1および室外ファン7の運転を停止させて同
圧力を低下させることによりガス漏れを防止する一方、
上記室外熱交換器温度センサー(Tcサーモセンサー)
14により室外熱交換器温度を検出し、上記高圧スイッ
チ(HPS)が作動する所定値手前の圧力に対応した温
度で所定時間内上記圧縮機1および室外ファン7を停止
させることにより可能な限り上記高圧スイッチ(HP
S)の複数回(例えば6回)作動によるシステム異常停
止を回避して圧縮機1および室外ファン7の自動運転復
帰を容易ならしめるような高圧保護制御機能を有してい
る。
【0019】そして、高圧スイッチ(HPS)11が例
えば6回以上ON作動した時には、上記室内制御ユニッ
ト23がシステム異常と確定して室内機本体内制御基板
上の警告ランプが点灯するとともに図1のリモコン22
の液晶表示部22aに異常確定によるシステム停止マー
クが点滅表示される。また、低圧スイツチ(LPS)1
0が作動した時にも、同様の制御がなされる。
【0020】ところで、すでに述べたように上記のよう
な高圧又は低圧保護制御手段(吐出管保護手段)を有す
る空気調和機等の冷凍装置の場合、例えば室内機に対す
る室外機の設置高さ位置の相違や設置環境による室内機
と室外機間の冷媒配管長さの相違、またビル間の間隔や
日照条件等の室外機設置部周辺の外気温環境の相違な
ど、実際の冷凍装置設置条件の相違によっては上記のよ
うな保護制御手段の作動による異常停止こそ発生しない
ものの、装置全体が過度な過熱運転又は湿り運転を行っ
ている場合が想定され、そのような状況下で停止後再起
動されると、圧縮機1には相当なストレスが生じる。
【0021】それにもかかわらず、すでに述べたように
従来は上記保護制御によって冷凍装置が異常停止した場
合にのみ、学習機能を発揮させて上記電子膨張弁を大き
く開いて起動させていたにすぎない。したがって、上述
のような現地の設置条件如何によっては、異常停止はし
ないものの、冷凍装置が過度な過熱又は湿り運転を行な
い、圧縮機にストレスを与える起動制御時には場合には
対応できなかった。
【0022】そこで、該問題を解決するために、本実施
の形態では、1回目の冷凍装置起動時(サーモON確定
後、均圧時間を経過した時点)から数分間(例えば3
分)、過熱又は湿り起動時における上述した吐出管温度
2の変化を監視し、それらに対応した最適な電子膨張
弁開度を学習記憶させることによって、その値を次回起
動時の電子膨張弁開度の制御目標値に反映させて補正す
ることにより、異常停止時以外の起動時にも圧縮機にス
トレスを生じさせることがないように電子膨張弁の開度
を大きくして、冷凍装置の信頼性を向上させるようにし
ている。
【0023】なお、本実施の形態における起動制御は、
次のような基本システムを前提として構成されている。
【0024】(起動前半制御) 1.ここでいう起動制御とは当該冷凍システムが急激な
過渡状態から定常状態に移行するまでの制御である。し
たがって、定常時のようなセンサーに基ずく制御では追
従できないので、基本的に電子膨張弁アクチュエーター
であるパルスモータは固定のパターンで制御するように
なっている。
【0025】また、起動前半制御は、圧縮機1がONす
るまでの制御である(図6参照)。
【0026】2.外気温度条件、過負荷条件、寝込み起
動条件等により起動方法を変えて信頼性を向上するよう
にしている。
【0027】そして、上記過負荷は、内外の温度条件
で、寝込みは起動時の吐出管温度T2で決定するように
している。
【0028】3.起動時は、図6に示すように電子膨張
弁5を開いて均圧を行うようにしている。
【0029】4.所定時間経過後に、室外ファン8と圧
縮機をONさせるようにしている(図6参照)。
【0030】5.電子膨張弁5の開度、均圧等時間はガ
ス欠気味のときや高圧カット、低圧カットが生じた際
は、学習機能を働かせて次回起動時にそれを回避するよ
うに制御するようにしている。
【0031】(冷房起動制御) 1.過渡時(起動後)以後の低圧低下、吐出ガス温度上
昇により、図5に示すように、冷房運転エリアを7分割
する。
【0032】また、同じく図5に示すように、同エリア
を起動時の吐出管温度により2分割している。
【0033】そして、高温側から温度エリア1〜7とし
ている。
【0034】2.外気温度が高い時にはHHタップ起動
を行ない、高圧圧力の異常上昇を回避するようになっい
てる。
【0035】3.外気温度が低い時にはOFFタップ起
動を行い、低圧圧力の異常低下を回避するようになっい
てる。
【0036】以下、そのようなシステムを前提として構
成された本実施の形態の冷凍装置の冷房起動時における
最適電子膨張弁開度の学習制御の内容について、図2〜
図4のフローチャートおよび図5〜図10のタイムチャ
ート等を参照して詳細に説明する。
【0037】すなわち、先ずメインルーチンである図2
のフローチャートのステップS1において、上記凝縮器
温度Tc、圧縮器吐出管温度T2その他の各種データを
読み込む。
【0038】そして、次にステップS2に進んで、図6
に示すように、当該冷房起動時における凝縮器サーモセ
ンサTcのON確定タイミングにより、先ず起動学習カ
ウントのカウント値Ckidoの値を過熱起動学習カウ
ンタのカウント値Ckidoの値を過熱起動学習フラグ
Fkと湿り起動学習フラグFsの値との差に前回の起動
学習カウントのカウント値Ckido(n−1)を加算
することにより演算する(Ckido=(Fk−Fs)
+Ckido(n−1))。
【0039】但し、Fk:過熱起動学習フラグ Fs:湿り起動学習フラグ なお、この場合、上記起動学習カウンタのカウント値C
kidoは、−2≦Ckido≦5の範囲に設定され
る。
【0040】次に、ステップS3に進み、上記起動学習
カウントCkidoの演算値を従来の起動膨張弁開度E
Vkidoの演算式EVkido=EVks+70(C
ghps+Cglpg+CgT2の基本起動電子膨張弁
開度EVksに加算(反映)して演算することによって
最終的に当該冷房起動時の最適起動電子膨張弁開度EV
kido=EVks+Ckido×10+70(Cgh
ps+Cglpg+CgT2)を演算する。
【0041】但し、EVkido:最適起動電子膨張弁
開度(パルス) EVkS :基本起動電子膨張弁開度(パルス) T2 :吐出管温度(℃) Ckido :起動学習カウンタ Cghps :高圧スイッチ(HPS)作動学習カウン
タ Cglps :低圧スイッチ(LPS)作動学習カウン
タ CgT2 :吐出管温度(T2)学習カウンタ そして、続くステップS4で上述の電子膨張弁5を該最
適起動電子膨張弁開度EVkidoに開度設定した上
で、上述の冷凍装置を起動する。
【0042】次に、このようにして一旦冷凍装置が起動
されると、ステップS5で上記過熱起動学習フラグF
k、湿り起動学習フラグFsのフラグ値を、それぞれF
k=0、Fs=0にリセットした後、次回(2回目)の
起動に備えてステップS6,S7でそれぞれ同時に再びセ
ツトする。
【0043】この過熱起動学習フラグFk、湿り起動学
習フラグFsのセツトは、それぞれ例えば図3、図4の
ようなサブルーチンによって行われる。
【0044】すなわち、先ず過熱起動学習フラグFk
は、例えば図3に示すように、先ずステップS61で上述
の吐出管温度T2℃が過熱起動学習時の所定の基準温度
A=105℃よりも高いか否かを判定する。
【0045】そして、その判定結果がNOの起動開始直
後であって上記基準温度105℃以上になっていない場
合は、さらにステップS62で上記吐出管温度T2℃の変
化を監視するための時間t=3分の経過を判定し、該監
視時間(サーモON確定後、均圧時間経過時からの監視
時間・・・図6参照)t=3分の間の吐出管温度T2
変化を監視する。そして、その結果、該監視時間t=3
分が経過するまでの間に上記吐出管温度T2が上記基準
温度A=105℃よりも高くなった時には、ステップS
63に進んで過熱起動学習フラグFkの値をFk=1に設
定して次回の最適起動膨張弁開度EVkidoの演算に
学習補正をかけるための起動学習カウンタのカウント値
をアツプする。つまり、3分以内に圧縮機停止した場合
でも、その時までにT2>105℃の条件が成立してい
ればフラグを立てる(図7参照)。そして、それと同時
に通常の制御に移行する(図6参照)。
【0046】次に、湿り起動学習フラグFsは、例えば
図4に示すように、先ずステップS71で上述の吐出管温
度T2℃が湿り学習時の所定の基準温度B=60℃以上
に高いか否かを判定する(図7参照)。
【0047】そして、その判定結果がNOの起動開始直
後であって、基準温度60℃以上になっていない場合
は、さらにステップS72で上記同様の吐出管温度T2
の変化を監視するための時間t=3分の経過を判定し、
該監視時間t=3分の間の吐出管温度T2の変化を監視
する。そして、その結果、該監視時間t=3分が経過す
るまでの間に上記吐出管温度T2が上記基準温度B=6
0℃以上に高くなっているYESの時は、湿り起動学習
フラグFsの値をFs=0のままとし、例えば監視時間
3分以内に圧縮機が停止したような時は、例えばその時
までずっとT2<60℃であってもフラグは立てない
(図8参照)。一方、吐出管温度T2が上記基準温度6
0℃より低いまま3分が経過したステップS72でYES
の時は、次にステップS73に進んで湿り起動学習フラグ
Fsの値をFs=1に設定して次回の最適起動膨張弁開
度EVkidoの演算に学習補正をかけるための起動学
習カウンタのカウント値をアツプする。
【0048】そして、それと同時に通常の制御に移行す
る(図6参照)。
【0049】以上のように、本実施の形態に係る冷凍装
置の起動制御装置は、圧縮機1、四路切換弁2、凝縮器
3、レシーバ4、電子膨張弁5、蒸発器6を順次接続し
てなる冷媒回路を備え、上記圧縮機1の吐出管温度T2
をパラメータとして上記電子膨張弁5の目標開度を演算
し、該目標開度に対応して上記電子膨張弁5を開弁制御
するようした冷凍装置において、例えば図9に示すよう
に、当該冷凍装置の1回目の起動時には過熱起動状態又
は湿り起動状態何れの場合にも該起動時より所定時間内
上記圧縮機1の吐出管温度T2の変化を監視し、該吐出
管温度の変化に対応して次回2回目以降の起動時の最適
起動電子膨張弁開度EVkidoを学習補正するように
なっている。
【0050】したがって、該構成によると、前述のよう
な保護制御による異常停止時以外の起動時であっても、
前回の起動時における圧縮機吐出管温度T2の変化から
当該冷凍装置の設置条件を反映した起動時における最適
電子膨張弁開度EVkidoを順次適切に演算設定する
ことができるようになるので、図10のようにパルス数
の増大が可能になり、従来のような圧縮機のストレス運
転状態を回避することができ、機器の信頼性を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態に係る冷凍装置の冷媒回
路図である。
【図2】同冷凍装置の起動制御装置の学習制御内容を示
すメインルーチンのフローチャートである。
【図3】同学習制御における過熱起動学習フラグセツト
動作の内容を示すサブルーチンのフローチャートであ
る。
【図4】同学習制御における湿り起動学習フラグのセッ
ト動作の内容を示すサブルーチンのフローチャートであ
る。
【図5】上記起動制御装置の起動パターンの分類を示す
図である。
【図6】同起動制御装置の起動制御のタイムチャートで
ある。
【図7】上記起動制御における過熱起動学習機能の過熱
起動学習フラグの成立条件を示す図である。
【図8】上記起動制御における湿り起動学習機能の湿り
起動学習フラグの成立条件を示す図である。
【図9】上記起動制御における過熱、湿り起動学習制御
の内容を示すタイムチャートである。
【図10】上記起動制御の電子膨張弁駆動パルスを示す
図である。
【符号の説明】
1は圧縮機、2は室外熱交換器、5は電子膨張弁、6は
室内熱交換器、10は低圧スイッチ、11は高圧スイッ
チ、12は吐出管温度センサー、14は室外熱交換器温
度センサー(Tcサーモセンサー)、19は室外制御ユ
ニット、21は室内制御ユニットである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機(1)、四路切換弁(2)、凝縮
    器(3)、レシーバ(4)、電子膨張弁(5)、蒸発器
    (6)を順次接続してなる冷媒回路を備え、上記圧縮機
    (1)の吐出管温度をパラメータとして上記電子膨張弁
    (5)の目標開度を演算し、該目標開度に対応して上記
    電子膨張弁(5)を開弁制御するようした冷凍装置にお
    いて、当該冷凍装置起動時には該起動時から所定時間内
    上記圧縮機(1)の吐出管温度の変化を監視し、該吐出
    管温度の変化に対応して次回起動時の最適起動電子膨張
    弁開度を学習させるようにしたことを特徴とする冷凍装
    置の起動制御装置。
  2. 【請求項2】 起動学習は、過熱起動学習と湿り起動学
    習であることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置の起
    動制御装置。
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