JPS5914694B2 - 空気調和装置の運転制御方法 - Google Patents

空気調和装置の運転制御方法

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JPS5914694B2
JPS5914694B2 JP54014702A JP1470279A JPS5914694B2 JP S5914694 B2 JPS5914694 B2 JP S5914694B2 JP 54014702 A JP54014702 A JP 54014702A JP 1470279 A JP1470279 A JP 1470279A JP S5914694 B2 JPS5914694 B2 JP S5914694B2
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heating
cooling
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一秋 久米
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷房運転と暖房運転とを自動的に切換えて室温
を調節する空気調和装置の運転制御方法に関するもので
ある。
従来、室内の温度(室温)を下げるように作動する冷房
運転と室温を上げるように作動する暖房運転との切換運
転が可能な空気調和装置としては、コンプレッサ、四方
弁、室外熱交換器、絞り装置および室内熱交換器を順次
連通ずるとともに送風装置を設けて可逆形の冷凍サイク
ルを構成し、上記四方弁によって冷媒の流れ方向を選択
的に切換えることによって、暖房および冷房運転の切換
を行なう様にしたヒートポンプ方式のものが一般的に知
られている。
そして、この種の空気調和装置において暖房と冷房を自
動的に切換える場合は、設定された目標温度と室温とを
熱応答スイッチ等にて比較し、この比較信号によって前
記四方弁を付勢または消勢することにより、目標温度に
比して室内温度が低い時に暖房運転を行ない、高い時に
冷房運転を行なう様に運転制御を行なう方法が知られて
いる。
このような運転制御においては、冷房運転および暖房運
転時にその冷、暖房能力を調節するためにコンプレッサ
の作動、停止をくり返すことカするが、コンプレッサが
停止してから暫くは室内熱交換器の余熱のために実質的
に冷、暖房運転が持続されることになるため、コンプレ
ッサが停止してからも室温の上昇、下降が続くオーバシ
ュート現象が生じる場合がある。
この現象は空気調和装置の冷、暖房能力と、被空気調和
室の形状、容量、外部との断熱、等の熱負荷とのつり合
いによって大きく変化するが、好ましくない条件下では
冷房運転と暖房運転とが交互にくり返され、室温がバン
チングすることも生じ得る。
このため従来の運転制御方法においては、冷房運転の目
標温度と暖房運転の目標温度とを別々に離して設定して
、冷房運転の作動開始温度と暖房運転の作動開始温度と
をオーバシュート分以上離すことにより、バンチングを
避けるようにしている。
しかしながら、冷房運転の目標温度と暖房運転の目標温
度とが異なるので、常に室温を一定に保つためには、目
標温度を冷房運転時と暖房運転時とでは予めて設定し直
さねばならないという欠点を有している。
本発明は上述の問題に鑑みて、冷房運転の目標温度と暖
房運転の目標温度とを離すことなく、しかもバンチング
を避けることができる空気調和装置の運転制御方法を提
供することを目的とするものである。
以下、本発明の一実施例について説明する。
第1図は、ヒートポンプ式空気調和装置を概略的に説明
するもので、1は商用電源による電動コンプレッサ、2
は電気制御四方弁、3は室外熱交換器、4は絞り装置、
5は室内熱交換器で冷媒配管によって連結されている。
6は室内送風用電動ファンで前記室内熱交換器5に近接
して設けられ、回転速度は数段階に調速可能である。
7は室外送風用電動ファンで前記室外熱交換器3に近接
して設けられている。
8は暖房補助用電気ヒータで、前記室内熱交換器5に近
接して設けられている。
前記四方弁2は通常実線方向に冷媒を循環させ冷房サイ
クルを形成し、電気的に付勢されると冷媒の流れ方向を
図示破線矢印方向に切換え暖房サイクルを形成する。
上記コンプレッサ1、四方弁2、室内送風ファン6、室
外送風ファン7、および電気ヒータ8等の機器は、第2
図に示す電気的制御装置および商用電源と接続され、電
気的制御装置より出力される動作指令信号によって電源
供給状態になりそれぞれの機能を果す。
第2図に示す電気的制御装置は、各種入力条件に応じて
上記コンプレッサ等の機器の動作指令信号を出力するた
めの主構成要素として、予め定めたソフトウェアの制御
プログラムに従って処理を実行するマイクロコンピュー
タを使用したものである。
10はCPU、RAM、ROM、および入出力ポート内
蔵の1チツプ・マイクロコンピュータ、Ilaは被制御
空間すなわち前記室内熱交換器5の置かれた室内の温度
に応じたアナログ電圧を発生する感熱抵抗器、11bは
制御の目標温度を設定する可変抵抗器、12は感熱抵抗
器11aおよび可変抵抗器11bで検出された室温に応
じたアナログ電圧、および目標温度に応じたアナログ電
圧を前記1チツプ、マイクロコンピュータ10に入力で
きる様に2進コードデータに変換するA−D変換器であ
る。
13は時計、および目標温度等を表示する表示器で7セ
グメントの発光ダイオードあるいは螢光表示管等で構成
される。
14は該表示器の各セグメントを前記コンピュータ10
0指令により駆動するデコーダ・ドライバである。
15はドライバで前記表示器の各桁をドライブする。
16は各種コントロールスイッチを設けたスイッチ部で
、前記ドライバ15の出力によりスキャンされ各種スイ
ッチ信号が前記コンピュータ10に順次入力される。
17.18.19゜20.21.22は、前記コンピュ
ータ10からの出力指令により第1図に示したコンプレ
ッサ1と室外ファン7、四方弁2、室内ファン6、およ
び補助電気ヒータ8に交流電源を供給するトランジスタ
リレー等からなるリレードライバである。
23は50又は60Hzの商用交流電源を整流し波形整
形し前記コンピュータ100割込み入力端子に入力する
シュミット回路で、前記コンピュータ10は、該シュミ
ット回路23の出力を計数して表示器13に表示する時
計機能を持つ。
24はコンピュータ10の動作の基準となる基準クロッ
ク信号を供給するクロック発生回路で、前記コンピュー
タ10のクロック入力端子に接続される。
25はリセット回路で、電源投入時に前記コンピュータ
10を初期状態にリセットする信号を供給するものであ
る。
26は、50 / 60 Hr切換え回路で前記シュミ
ット回路23に入力される商用交流周波数にあわせて切
換える。
以上のようにマイクロコンピュータを使用した電気的制
御装置のシステム構成は、マイクロコンピュータの普及
により公知となっている。
第3図乃至第5図は第2図に示す電気的制御装置の動作
指令信号、すなわち空気調和装置の各構成機器の自動運
転時の動作を示す制御図であり、第3図は運転開始時に
おいて冷房運転か暖房運転かを判別する始動用制御モー
ド、第4図は冷房運転時の動作を示す第1の制御モード
、第5図は暖房運転時の動作を示す第3の制御モードを
それぞれ表わしている。
これら第3図乃至第5図の制御図において、横軸のパラ
メータTaは室温の目標温度に対する温度差であり、こ
の温度差Taによって各機器の動作状態が決定される。
前記電気的制御装置は前記感熱抵抗器11aによって測
定される室温と前記可変抵抗器11bによって任意に設
定される目標温度との温度差Taを算出し、この温度差
Taの大きさを制御プログラムに設定される上記制御図
と比較することにより前記コンプレッサ1、四方弁2、
送風ファン6.7.および電気ヒータ8の動作状態を決
定し、この決定に従ってリレードライバ17.18.1
9.20,21.22を付勢し上記各機器を動作させる
運転開始時の始動用制御モードを示す第3図において、
Taの値が正のとき、すなわち室温が目標温度より高い
ときには、四方弁2は消勢され第1図の実線矢印方向に
冷媒が流れ冷房運転を行う。
Taの値が負のとき、すなわち室温が目標温度より低い
ときは、四方弁2は付勢され暖房運転を行う。
室内ファン6は弱風、中風、強風の切換えを回転速度の
切換えにて行い、Taの絶対値が大きいほど送風量を増
す。
コンプレッサ1は冷房運転および暖房運転のいずれの場
合も室外送風ファンIとともに動作する。
補助電気ヒータ8は暖房熱量を補足するために暖房運転
時に通電される。
Taの値に対する各構成機器の付勢と消勢の切換点には
正負各1℃程度のヒステリシスが与えてあり、運転動作
を安定的に行うようにしである。
この始動用制御モードは以下に述べる第1、第2の制御
モードを選定するための一時的な制御形態を図式化した
ものであり、Taの値が正で冷房運転に入った後、室温
が下がりTa=0となると、第4図に示す第1の制御モ
ードに移行する。
他方Taの値が負で暖房運転に入った後、室温が上がり
Ta=Oとなると、第5図に示す第2の制御モードに切
換わる。
第4図に示す第1の制御モードは空気調和装置の冷房側
運転の制御形態を表わしたもので、第3図の始動用制御
モードに対し、四方弁2のオン(付勢)、室内ファン6
の弱、中切換、コンプレッサ(暖房側)1のオン(作動
)および補助電気ヒータ8のオン(通電)となる温度な
Taの負の方向に3.5°C(負側ヒステリシス点T2
=−1℃から2.5℃)だけずらした点T3に定めてい
る。
すなわち、第1の制御モードで空気調和装置を運転して
いるときは、室温が目標温度に対してT3だけ低下しな
げれば暖房運転をすることはない。
第5図に示す第1の制御モードは空気調和装置の暖房側
運転の制御形態を表わしたもので、第3図の始動用制御
モードに対して、四方弁2のオフ(消勢)、コンプレッ
サ(冷房側)1のオン(作動)、および室内ファン6の
弱、中切換となる温度をTaの正の方向に3.5℃(正
側ヒステリシス点T1−1℃から2.5°C)だますら
した点T4 に定めている。
すなわち、第2の制御モードで空気調和装置を運転して
いるときは、室温が目標温度に対してT4だけ上昇しな
げれば冷房運転をすることはない。
上記第1の制御モードと第2の制御モードは、温度制御
が開始されるときに一方が選定され、選定された制御モ
ードで空気調和装置の冷房運転と暖房運転とを切換える
運転制御を行なうとともに相互に制御モードが移行して
運転制御を行なうこともある。
前にも述べたように、始動用制御モードは、第1の制御
モードと第2の制御モードの一方を選定するために使用
されるのであって、ヒステリシス点T1.T2を境とし
て冷房運転と暖房運転とをくり返すような運転制御をす
るものではない。
とくに、この実施例では、始動用制御モードにおける冷
房運転と第1の制御モードにおける冷房運転とを同一の
制御形態とし、また始動用制御モードにおける暖房運転
と第2の制御モードにおける暖房運転とも同一の制御形
態としたものであり、空気調和装置が冷房運転、暖房運
転の自動切換による温度制御を開始すると直ちに室温と
目標温度との差Taを算出して、この差Taが正か負か
によって第1、第2の制御モードを選定し、選定された
制御モードにて運転制御をすることになる。
第1の制御モードでの運転制御において、室温が低下し
、Ta=Oでコンプレッサ1(冷房側)をオフ(停止)
しだ後さらに室温がTa−T3まで低下すると、暖房運
転に切換わって室温を上昇させる。
これによって室温がTa=0まで上昇したとき、第1の
制御モードから第2の制御モードへ移行する。
また第2の制御モードでの運転制御において、室温が上
昇しTa=0でコンプレッサ1(暖房側)をオフ(停止
)しだ後さらに室温がT a =T3まで低下すると、
冷房運転に切換わって室温を上昇させる。
これによって室温がTa=0まで下降したとき、第2の
制御モードから第1の制御モードへ移行する。
なお、この実施例に示す電気的制御装置においては、上
述した冷房、暖房運転の自動切換を行なう自動運転のほ
か、室温および目標温度に関係なく強制的に冷房運転、
暖房運転を行なうことも可能にしており、この強制冷房
、暖房状態から上記自動運転に移行する場合において、
その移行を支障なく継続させる配慮をしている。
すなわち、強制冷房運転から自動運転に移行する場合は
、そのまま冷房運転を継続させるために前記第1の制御
モードを選定し、強制暖房運転から自動運転に移行する
場合には前記第2の制御モードを選定するように定めて
あり、その選定した制御モードで自動切換運転を開始す
るようにしである。
また、自動運転中に目標温度を変更することを可能にし
ており、この場合新たに自動運転を開始させるために、
それ以前に行われていた制御モードと関係なく前記始動
用制御モードに戻って、第1の制御モードか第2の制御
モードかを改めて選定し、運転制御を継続するようにし
である。
次に第6図乃至第9図は上述した電気的制御装置による
運転制御を表わすもので、前記1チツプマイクロコンピ
ユータ100制御プログラムの流れを示すフローチャー
トである。
以下、このフローチャートに基いて電気的制御装置の作
動を詳細に説明する。
制御プログラムの全体の流れを示す第6図において、マ
イクロコンピュータ10は電源投入により各種フラッグ
、入出力ポート等を初期状態にセットする初期設定ルー
チン100を実行し、次に第2図のコントロール・スイ
ッチ部16の各種スイッチをスキャンし、自動運転指令
スイッチ、強制冷房運転指令スイッチ、強制暖房運転指
令スイッチ、目標温度変更指令スイッチ等の各スイッチ
の作動に対応して各種フラッグのセット、リセットを行
なうスイッチ入カル−チン110を実行する。
次に前記第2図のA−D変換器12を駆動し感熱抵抗器
11aにより検出された室温TR1および可変抵抗器1
1bにより設定された目標温度Ts を温度検出ルーチ
ン120で入力する。
このトキ、目標温度T8はコントロールスイッチ部16
のうち、自動運転指令スイッチおよび目標温度変更後に
オンされる目標温度変更指令スイッチがオンされるごと
に入力するが、後述するルーチン200〜220で使用
するために、新しいデータTSOとその前回のデータT
S、の両方をメモリ(RAM)に保存する。
次に、前記スイッチ入カル−チン110により入力され
た各スイッチの状態を調べ、手動強制運転7!J第動運
転かを判別する判別ルーチン130を実行し、手動であ
れば強制運転ルーチン140へ、自動であれば150へ
移る。
ルーチン150は前記温度検出ルーチン120で検出さ
れた室温Trと目標温度TS1についてその差、すなわ
ちTa−TR−TSlを計算するルーチンである。
ルーチン160,170゜180.190は、ルーチン
150で計算されたTaの値に従い、前記始動用制御モ
ード、第1、第2の制御モードのいずれかに従って、四
方弁2、コンプレッサ1、ファン6.7、ヒータ8の動
作指令を出力する指令ルーチンである。
ルーチン200は始動用制御モードから第1、第2いず
れかの制御モードへ切換るための判別セットルーチンで
ある。
ルーチン210は目標温度が変更された場合に、始動用
制御モードに切換えるための判別ルーチンであり、ルー
チン220は前記ルーチン210によって目標温度が変
更されたと判別さ□ れた時に第1、第2の制御モード
をリセットするリセットルーチンである。
第7図は前記第6図中、始動の制御モードから第1、第
2の制御モードへ切換えるための判別、セットルーチン
200の詳細を示すものである。
このルーチンでは、ステップ201で目標温度TS1
と室内温度TRとを比較し、TSl〉TRであれば暖房
側の作動と判断し、次に202でコンプレッサ1がオン
(作動)しているかどうかを調べる。
もしオンであればステップ203で暖房; 運転中であ
ることを示すフラッグHEATをセット(「1」)する
コンプレッサがオンしていない時には、ステップ204
で以前に冷房運転が行なわれていたかどうかを示すフラ
ッグC00Lがセットされているかどうかを調べ、もし
セット(rlJ )であれば、第1の制御モードでの運
転を指示するために0PRT1のフラッグをセットし、
第2の制御モードでの運転を指示するHEATおよび0
PRT2のフラッグをリセット(「0」 )する。
ステップ201の比較結果、TS1≦TRであれば、冷
房側の作動と判断し、次にステップ208でコンプレッ
サがオンしているかどうかを調べる。
もしオンであれば、ステップ209で冷房運転中である
ことを示すフラッグC00Lをセット(「1」)する。
コンプレッサがオンしていないときには、ステップ20
9で以前に暖房運転が行なわれていたかどうかを示すフ
ラッグHEATがセットされているか否かを調べ、もし
セット「1」であれば第2の制御モードでの運転を指示
するためにフラッグ0PRT2をセットし、第1の制御
モードでの運転を指示するフラッグ0PRT1およびフ
ラッグC00Lをリセット(rOJ )する。
第8図は前記第6図中、四方弁の指令ルーチン160の
詳細を示すフローチャートであり、四方弁を例にとり前
記第3図の始動用制御モードと、第4図の第1の制御モ
ード、第5図の第2の制御モードの切替えについて説明
する。
ステップ161で第1の制御モードの運転指示フラッグ
である0PRT1がセットされているかを調べ、もしセ
ットされていればT3 (−3,5)≧Taであるかを
ステップ162で判別し、YESであれば四方弁2をオ
ン(付勢)する指令出力を163で行なう。
もしNOであればT1 (1,0)≦Taをステップ1
66で判別し、YESであればステップ168で四方弁
をオフ(消勢)する指令出力を行なう。
もし第1の制御モードの運転指示フラッグ0PRT1が
セットされていなげれば、ステップ164でT2 (−
1,0)≧Taを調べ、YESであれば163で四方弁
をオン(付勢)させNOであれば165で第2の制御モ
ードの運転指示フラッグである0PRT2を調べ、YE
SであればT4(3,5)≦Taを167で判別する。
この判別によりYESであればステップ168で四方弁
をオフ(消勢)させる。
このように四方弁2は、第8図のフローチャートに従っ
て、第1の制御モード(OPRT1=「1」 )ではT
3 (−3,5)≧Taでオンし、T1 (1,0)≦
Taでオフする、第4図に示す制御図の通り作動し、第
2の制御モード(OPRT2−11」ではT2(−1,
0)≦Taでオンし、T4≦Taでオフする、第5図に
示す制御図の通り作動する。
また、第1、第2の制御モードのいずれもセットされて
いないとき、すなわち始動用制御モードに相当する場合
は、第3図の制御図のようにT2(−1,0)≧Taで
オンしT1 (1,0)≦Taでオフする。
ただし、指令ルーチン160を一旦通過して判別、セッ
トルーチン200に進むと、第1、第2の制御モードの
一方が選定されるので、実質的にはじめから第1、第2
の制御モードの一方で四方弁2のオンオフが指令される
ことになる。
なお、四方弁20指令ルーチン160のみ詳細に説明し
たが、コンプレッサ1(ファン7も同時)ファン6、補
助電気ヒータ8についても同様に、ルーチン170,1
80.190において、第3図乃至第5図の制御図の通
り、作動指令がされる。
第9図は第6図中、判別ルーチン130および強制運転
ルーチン140の詳細を示すフローチャートであり、ス
テップ131.134で強制冷房運転スイッチ、強制暖
房運転スイッチが投入されているか否かを判別し、強制
冷房運転と判別した場合はステップ132で第1の制御
モードでの運転指示フラッグ0PRT1.C00Lをセ
ット(rlJ)L、133で第2の制御モードでの運転
指示フラッグ0PRT2.HEATをリセット(rlj
)L、ステップ141で強制冷房運転を行なうためにコ
ンプレッサ1のオン(付勢)、四方弁2のオフ(消勢)
、および室内ファン6の強力送風を指令する出力処理を
行なう。
一方、ステップ134で強制暖房運転と判別した場合は
、ステップ135で第2の制御モードの運転指示フラッ
グ0PRT2.HEATをセットし、136で第1の制
御モードの運転指示フラッグ0PRTICOOLをリセ
ットし、ステップ142で強制暖房運転を行なうために
コンプレッサ1をオン、四方弁2をオン、室内ファン6
の強力送風、および補助電気ヒータ8のオンを指刀する
出力処理を行なう。
従って、冷房または暖房の強制運転がされている場合、
自動運転への切換えを行なう(例えば強制冷房、暖房運
転スイッチをオフする)と、ステツブ132または13
5において第1、第2の制御モードでの運転指示フラッ
グをセットしたままルーチン150以下の処理を実行す
るため、前述の出力ルーチン160〜190ではそのセ
ットされている制御モードで各機器の動作指令をし、ま
た制御モード判別ルーチン200においても同様にセッ
トされている制御モードを前提としてその後制御モード
の判別、セットを行なう。
第6図中の目標温度変更に関するルーチン210.22
0について説明する。
まず、判別ルーチン210は前述の温度検出ルーチン1
20によって入力され、保存された新旧の目標温度を示
すデータTSO,TSIを比較して差があるか否かを判
別し、YESの場合のみリセットルーチン220に進む
リセットルーチン220では第1、第2の制御モードの
運転指示フラッグ0PRT1゜2、C00L、HEAT
をリセット(rOJ)して、装置が自動運転で始動する
ときと同様に出力ルーチン160〜190および制御モ
ード判別、セットルーチン200を初期状態から実行さ
せる。
また、古い目標温度を示すデータTs□を新しいデータ
’rsoに置換する。
第2図の電気的制御装置は以上フローチャートに基いて
説明したマイクロコンピュータ10の制御プログラムに
従って前述した空気調和装置の運転制御を行なう。
なお、上述した実施例は本発明の一実施態様を示すもの
であって、本発明の主旨に従う範囲で種種の変形を加え
ることができる。
例えば、上述の実施例では自動運転の開始時の室温の目
標値に対する高低によって第1、第2の制御モードを選
定しているが、いずれか一方の制御モードを他の方法に
よって選定、あるいは予め固定しておいてもよい。
この場合、最初の制御モードが適当でないときは暫く後
に他の制御モードに移行することになる。
また、第1、第2の制御モードの移行を行なう点を室温
が目標温度に一致する点に定めているが、必らずしも一
致させる必要はなく、室温が目標温度に近ずき室内ファ
ンを弱風運転または中風運転できる温度に定めてもよい
以上述べたように本発明においては、室温の目標値に対
する差の大きさによって冷房運転と目標運転とを切換え
るとともに、冷房運転の付勢される点と暖房運転の付勢
される点とを目標値の上下にずらして設定した第1、第
2の制御モードを有し、この第1、第2の制御モードの
うち、室温を目標値に近づけるのに適当な一方を自動的
に選択しつつ運転制御を行なうから、冷房運転の目標温
度と暖房運転の目標温度とをほぼ一致させることができ
、しかも第1、第2の制御モードの個々において冷房運
転と暖房運転とが付勢される温度を離しているのでオー
バシュートによるハンチングも防止することができると
いう優れた効果がある。
さらに、第1、第2の制御モードの移行点を室温の目標
値に対する差の小さい点に設定しているから、制御モー
ドの移行によって、突然強力送風運転が行なわれるとい
った不安定な作動がなく、常に快適な空気調和制御をな
し得るという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる運転制御方法の実施に供する空気
調和装置の一例を示す構成図、第2図は第1図の空気調
和装置の電気的制御装置を示す電気結線図、第3図、第
4図、第5図は第1図図示の空気調和装置の自動運転開
始時の制御モード、第1の制御モード、第2の制御モー
ドをそれぞれ示す制御図、第6図は第3図、第4図、第
5図に示す制御形態を切換えて行う本発明運転制御方法
の概略を示すフローチャート図、第7図、第8図、第9
図は第6図の要部詳細を示すフローチャート図である。 1・・・コンプレッサ、2・・・四方弁、6・・・室内
送風ファン、8・・・補助電気ヒータ、10・・・1チ
ツプマイクロコンピユータ、11a・・・温度測定用感
熱抵抗器、11b・・・目標温度設定用可変抵抗器、1
2・・・A −D変換器、 16・・・コントロールス
イッチ部、17.1B、19.20.21.22・・・
リレードライバ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 冷房運転と暖房運転とを自動的に切換えて室温を調
    節する空気調和装置の運転制御方法であって、 室温が目標温度より高いとき冷房運転を付勢し、室温が
    目標値より所定値以上低いとき暖房運転を付勢する第1
    の制御モードと、室温が目標値より低いとき暖房運転を
    付勢し、室温が目標値より所定値以上高いとき冷房運転
    を付勢する第2の制御モードとを有し、 運転制御の開始時点において室温と目標値との比較を行
    い、この開始時点の室温が目標値より高いときは前記第
    1の制御モード、室温が目標値より低いときは前記第2
    の制御モードを選定して運転制御を開始し、。 前記第1の制御モードの実行中に一旦暖房運転が付勢さ
    れた後室温が目標値近傍に戻ると前記第2の制御モード
    に移行し、前記第2の制御モードの実行中に一旦冷房運
    転が付勢された後室温が目標値近傍に戻ると前記第1の
    制御モードに移行して運転制御を行なう、 ことを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
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