JP3178149B2 - 圧縮機の制御装置 - Google Patents

圧縮機の制御装置

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JP3178149B2 JP04372293A JP4372293A JP3178149B2 JP 3178149 B2 JP3178149 B2 JP 3178149B2 JP 04372293 A JP04372293 A JP 04372293A JP 4372293 A JP4372293 A JP 4372293A JP 3178149 B2 JP3178149 B2 JP 3178149B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍回路の圧縮機の回
転数を熱負荷に応じて迅速に制御できる圧縮機の制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の圧縮機の制御装置とし
て、例えば図4に示すようなものが知られている。同図
において、冷凍回路は、ヒートポンプ式のもので、圧縮
機11,四路切換弁12,ファン14をもつ室外熱交換器
13,電動式の膨張弁15及び互いに並列な室内熱交換
器16a〜16eを順次管路17a〜17fで接続する一
方、各室内に目標室温を設定する室温設定器18a〜1
8e(18aのみ図示)および実際の室温を検出する室温セ
ンサ19a〜19e(19aのみ図示)を設けて、設定室温
と検出室温の差ΔDを熱負荷信号として出力するように
している。
【0003】一方、制御装置20は、比例制御要素と積
分制御要素を有するマイクロコンピュータからなり、各
室からの上記熱負荷信号を比例,積分演算し、演算結果
に基づいて圧縮機11の回転数を制御する。すなわち、
制御装置20は、比例制御要素を有して、運転室数と各
運転室の熱負荷合計に基づいて圧縮機11の初期運転周
波数fを設定した後、一定時間ごとに熱負荷信号をサン
プリングし、今回サンプリングの熱負荷合計ΣΔDi
前回サンプリングのそれΣΔDi-1との差が所定値以上
のとき、その差に定数Kpを乗じて、乗じた値Δf=Kp
Δi−ΣΔi-1)だけ圧縮機11の運転周波数f(以
下、単に 「周波数」 という。)を増減する(f←f+Δf)。
また、制御装置20は、積分制御要素を有して、所定回
数(N)のサンプリングで周波数fの増減が全くない場
合、上記熱負荷合計ΣΔDiに定数Kiを乗じて、乗じた
値Δf=KiΣΔDiだけ圧縮機11の周波数fを増減する
(f←f+Δf)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
圧縮機の制御装置は、周波数の増減分Δfを求めるのに
熱負荷合計ΣΔDi等に乗ずる定数Ki,Kpが一定である
うえ、周波数の急激な増減で保護装置が働いて運転停止
にならぬように、Δfの上限値が低く抑えられているた
め、運転室数が多く,熱負荷も大きいような場合、周波
数fの増加が緩慢になって、熱負荷に対する応答性が悪
化し、空気調和の快適性が損なわれるという欠点があ
る。
【0005】そこで、本発明の目的は、圧縮機の余裕能
力を検知し、その大小に応じて周波数の増減速度を加減
することによって、保護装置による運転停止を回避しつ
つ、迅速な冷暖房を可能にし、快適性を向上させること
ができる圧縮機の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の圧縮機の第1の制御装置は、図1,図3に
例示するように、圧縮機11,室外熱交換器13,膨張弁
15及び室内熱交換器16a〜16eを順次管路17a〜
17fで接続した冷凍回路と、上記室内熱交換器16a〜
16eが設けられた室内の熱負荷を検出する熱負荷検出
手段18a,19a,…と、この熱負荷検出手段18a,19
a,…の検出信号ΔDの時間に関する所定値以上の変化率
(ΣΔDi−ΣΔDi-1)を定数Kp倍した信号Δfに応じ
て、上記圧縮機11の回転数fを増減させる比例制御要
素S2を備えたものにおいて、上記圧縮機11の吐出管
路17aに設けられ、吐出冷媒の温度Doを検出する吐出
温度センサ2と、上記比例制御要素S2が上記熱負荷検
出手段18a,19a,…の検出信号の時間に関する変化率
│ΣΔDi−ΣΔDi-1│が所定値α以上と判断した場
合、上記吐出温度センサ2の検出する冷媒温度Doが所
定値βよりも高いか否かを判断し、肯と判断したとき、
上記変化率に乗ずる定数Kpを小さく(Kpl)する一方、
否と判断したとき、上記定数Kpを大きく(Kph)する比
例定数変更手段S4〜S6を設けたことを特徴とする。
【0007】本発明の第2の制御装置として、上記第1
の制御装置の吐出温度センサ2に代えて、吐出圧力セン
サ3を設け、上記比例定数変更手段S4〜S6が、熱負
荷検出手段18a,19a,…の検出信号の時間に関する変
化率│ΣΔDi−ΣΔDi-1│が所定値α以上と判断した
場合、吐出冷媒温度Doに代えて、吐出冷媒圧力Poが所
定値βよりも高いか否かを判断し、判断結果に応じて上
述と同様に動作するようにしてもよい。本発明の第3の
制御装置として、図2に例示するように、上記第1また
は第2の制御装置に、上記比例制御要素S2による圧縮
機11の回転数の増減Δfが所定時間ない場合に、所定
値以上の上記検出信号ΣΔDiを定数Ki倍した信号Δf
に応じて、上記圧縮機11の回転数fを増減させる積分
制御要素S8と、積分定数変更手段S10〜S12とを
さらに設け、この手段S10〜S12によって、積分制
御要素S8の動作時に熱負荷検出手段18a,19a,…の
検出信号│ΣΔDi│が所定値γ以上の場合、上記吐出
冷媒温度Doまたは吐出冷媒圧力Poが、所定値δよりも
高いか否かを判断し、肯と判断したとき、上記検出信号
ΣΔDiに乗ずる定数Kiを小さく(Kil)する一方、否と
判断したとき、上記定数Kiを大きく(Kih)するように
してもよい。
【0008】
【作用】請求項1の制御装置において、圧縮機11の起
動直後は、室温が外気温度に近いため、熱負荷検出手段
18a,19a,…からの検出信号ΔDの時間に関する変化
率│ΣΔDi−ΣΔDi-1│が所定値α以上なので、まず
比例制御要素S2がこれを判断する。すると、比例定数
変更手段S4〜S6は、吐出温度センサ2の検出する冷
媒温度Doが所定値βよりも高いか否かを判断する。酷
暑,厳寒期や運転室数が多い場合は、大きな冷暖房能力
が必要な為に吐出冷媒温度Doが所定値βよりも高くな
って、圧縮機11に能力の余裕がなくなる。そこで、比
例定数変更手段S4〜S6は、上記変化率(ΣΔDi−Σ
ΔDi-1)に乗ずる定数Kpを小さく(Kpl)し、これによ
り圧縮機の運転周波数fの増分Δf(変化率×Kpl)が小さ
く抑えられるから、高出力時の周波数の急増で保護装置
が働いて運転が停止するということがない。春秋期や運
転室数が少ない場合は、冷暖房能力を余り要しない為吐
出冷媒温度Doが所定値βよりも低くなって、圧縮機1
1の能力に余裕ができる。そこで、比例定数変更手段S
4〜S6は、上記変化率に乗ずる定数Kpを大きく(Kp
h)し、これにより圧縮機の周波数fの増分Δfが大きくな
るから、保護装置による運転停止の虞なく迅速な冷暖房
ができ、使用者の快適性を向上させることができる。
【0009】請求項2の制御装置では、圧縮機11の能
力の余裕を、請求項1の吐出冷媒温度Doに代えて、吐
出圧力センサ3が検出する吐出冷媒圧力Poで判断する
点のみが異なり、制御動作は上述の請求項1の場合と同
じである。従って、この制御装置でも、高熱負荷のとき
は、保護装置による運転停止を回避しつつ冷暖房能力を
増減でき、低熱負荷のときは、応答性のよい迅速な冷暖
房により、使用者の快適性を向上させることができる。
請求項3の制御装置では、圧縮機の周波数fの増減Δfが
所定時間ない場合は、比例制御要素S2に代わって積分
制御要素S8が制御を行ない、熱負荷検出手段18a,1
9a,…の検出信号│ΣΔDi│が所定値γ以上か否かを
判断し、肯と判断すれば、上記検出信号ΣΔDiを定数
Ki倍した増分Δfだけ圧縮機11の周波数fを増やす。
このとき、積分定数変更手段S10〜S12は、吐出温
度センサ2の検出する冷媒温度Doまたは吐出圧力セン
サ3の検出する冷媒圧力Poが、所定値δよりも高いか
否かを判断し、肯と判断したときは、圧縮機の能力に余
裕がないとして、上記定数Kiを小さく(Kil)し(Δf=
KilΣΔDi)、否と判断したときは、逆に余裕があると
して、上記定数Kiを大きく(Kih)する(Δf=KihΣΔ
Di)。従って、圧縮機の周波数fの変動は少ないがその
値が大きく、圧縮機が高出力運転されている酷暑,厳寒
期や多室運転時にも、保護装置による運転停止の虞なく
可及的に迅速な冷暖房ができ、使用者の快適性を向上さ
せることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図1は、請求項3に記載の制御装置の一例を含
む冷凍回路を示しており、吐出管路17aに吐出冷媒の
温度を検出する吐出温度センサ2を設け、制御装置1に
後述する比例定数変更手段と積分定数変更手段を兼ねさ
せた点を除いて、図4で述べたものと同じ構成であり、
同じ部材には同一番号を付して説明を省略する。
【0011】制御装置1は、比例定数変更手段として、
室温設定器18a〜18eの設定室温と室温センサ19a
〜19eの検出室温との差として出力される熱負荷検出
信号ΔDの時間に関する変化率、つまり今回サンプリン
グの運転室を通じての熱負荷合計ΣΔDiと前回サンプ
リングの同様の熱負荷合計ΣΔDi-1との差│ΣΔDi−
ΣΔDi-1│が、所定値α以上と判断した場合(図2の
S3参照)、吐出温度センサ2の検出する冷媒温度Doが
所定値βよりも高いか否かを判断し(同S4参照)、肯と
判断した時、上記変化率に乗ずる定数Kpを小さい値Kp
lにする一方(同S5参照)、否と判断した時、上記定数
Kpを大きい値Kphにする(同S6参照)。また、制御装
置1は、積分制御要素として動作中(図2のS8参照)
に、上記熱負荷合計│ΣΔDi│が所定値γ以上の場合
(同S9参照)、積分定数変更手段として、吐出温度セン
サ2の検出する冷媒温度Doが所定値δよりも高いか否
かを判断し(同S10参照)、肯と判断すれば、熱負荷合
計ΣΔDiに乗ずる定数Kiを小さい値Kilにする一方
(同S11参照)、否と判断すれば、上記定数Kiを大き
い値Kihにする(同S12参照)。
【0012】上記構成の制御装置1は、図2のフローチ
ャートに従って、次のように動作する。制御装置1は、
ステップS1で、運転室数と各運転室の熱負荷合計ΣΔ
Dに基づいて圧縮機11の初期運転周波数fを設定し、
この周波数fで圧縮機11を運転し、ステップS2で、
比例制御を開始する。即ち、一定時間ごとに熱負荷信号
をサンプリングし、今回サンプリングの熱負荷合計ΣΔ
Diと前回サンプリングの熱負荷合計ΣΔDi-1との差│
ΣΔDi−ΣΔDi-1│、つまり熱負荷合計の時間に関す
る変化率が所定値α以上か否かを、ステップS3で判断
する。上記変化率は、室温が外気温度に近い圧縮機の起
動直後等に所定値αを超え、室温が設定温度に近づく長
時間運転後に所定値α未満になる。そして、ステップS
3で、肯と判断すると、ステップS4に進んで、吐出温
度センサ2の検出する冷媒温度Doが所定値βよりも高
いか否かを判断する。
【0013】酷暑,厳寒期や運転室数が多い場合は、大
きな冷暖房能力を要する為に冷媒温度Doが所定値β以
上になって、肯と判断されるので、ステップS5に進ん
で、定数Kpを小さい値Kplにして、ステップS2で、
この値Kplを上記変化率(ΣΔDi−ΣΔDi-1)に乗じ、
乗じた値を増分Δfとして新たな周波数f(←f+Δf)を求
め、この周波数fで圧縮機11を運転する。一方、春秋
期や運転室数が少ない場合は冷暖房能力を余り要しない
ために冷媒温度Doが所定値βよりも低くなって、否と
判断されるので、ステップS6に進んで、定数Kpを大
きな値Kphにして、ステップS2で、上述と同様に新た
な周波数fを求め、この周波数fで圧縮機11を運転す
る。したがって、吐出冷媒温度Doが高くて圧縮機11
が高出力運転されている場合は、圧縮機の周波数fの増
分Δfが小さく抑えられるから、保護装置が働いて、圧
縮機の運転が停止することがない。また、吐出冷媒温度
Doが低くて圧縮機11が低出力運転されている場合
は、逆に増分Δfが大きくなるから、保護装置による運
転停止の虞なく、迅速な冷暖房ができ、使用者の快適性
を向上させることができる。
【0014】さて、室温が設定温度に近づいて定常状態
になると、上記熱負荷合計の時間に関する変化率が所定
値α未満になるから、制御装置1は、ステップS7で、
所定値α未満になったサンプリングの累積回数がN回に
達したか否かを判断し、肯と判断すれば、ステップS8
に進んで積分制御を開始する。即ち、ステップS9で、
熱負荷合計│ΣΔDi│が所定値γ以上か否かを判断
し、肯と判断すれば、ステップS10に進んで、吐出温
度センサ2の検出する冷媒温度Doが、所定値δよりも
高いか否かを判断する。定常状態下でも、酷暑,厳寒期
や運転室数が多い場合は、上述と同様に冷媒温度Doが
所定値δ以上になって、肯と判断されるので、ステップ
S11に進んで、定数Kiを小さい値Kilにして、ステ
ップS8で、この値Kilを上記熱負荷合計ΣΔDiに乗
じ、乗じた値を増分Δfとして新たな周波数f(←f+Δ
f)を求め、この周波数fで圧縮機11を運転する。一
方、春秋期や運転室数が少ない場合は、上述と同様に冷
媒温度Doが所定値δよりも低くなって、否と判断され
るので、ステップS12に進んで、定数Kiを大きな値
Kihにして、ステップS8で、上述と同様に新たな周波
数fを求め、この周波数fで圧縮機11を運転する。従っ
て、圧縮機11の周波数fの変動は定常状態で少ない
が、周波数fが高くて高出力運転されている酷暑,厳寒期
や多室運転時にも、保護装置による運転停止の虞なく、
可及的に迅速な冷暖房ができ、使用者の快適性を向上さ
せることができる。
【0015】請求項1に記載の制御装置は、一例として
図3に示すように、図2のS9〜S12に相当する積分
定数変更手段がない点を除いて、上述の請求項3に係る
ものと同じ構成である。従って、この制御装置は、図2
のS1〜S8で述べたと同じ動作をし、圧縮機11の起
動直後から定常状態に至るまでの,周波数の急増に起因
する保護装置による運転停止の虞の高い比例制御期間に
おいて、高熱負荷のときには定数Kpを低い値Kplにし
て、周波数fの増分Δfを確実に抑えて、運転停止を回避
しつつ迅速な冷暖房を実現でき、快適性を向上させるこ
とができる。
【0016】更に、請求項2に記載の制御装置は、上述
の請求項1の吐出温度センサ2に代えて、冷媒圧力Po
を検出する図1中の()付きで示す吐出圧力センサ3を設
け、比例定数変更手段としての制御装置1が、図3のS
4に()付きで示すように、吐出冷媒温度Doに代えて、
吐出冷媒圧力Poが所定値βよりも高いか否かを判断
し、判断結果に応じて上述と同様に動作するようになっ
ている(図3参照)。従って、この制御装置は、圧縮機1
1の能力の余裕を、請求項2の吐出冷媒温度Doに代え
て、吐出圧力センサ3が検出する吐出冷媒圧力Poで判
断する点のみが異なるだけだから、比例制御期間におい
て、高熱負荷のときは、保護装置による運転停止を回避
しつつ冷暖房能力を増減でき、低熱負荷のときは、応答
性のよい迅速な冷暖房により、快適性を向上させること
ができる。なお、本発明の熱負荷検出手段は、実施例の
室温設定器と室温センサに限られない。また、本発明
が、実施例の冷暖房兼用の冷凍回路のみならず、冷房ま
たは暖房専用の冷凍回路にも適用できるのは勿論であ
る。
【0017】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
圧縮機の制御装置は、圧縮機,室内熱交換器等を含む冷
凍回路と、室内の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、
この検出信号の時間に関する所定値以上の変化率を定数
倍した信号に応じて圧縮機の回転数を増減させる比例制
御要素を備えたものにおいて、吐出温度センサで吐出冷
媒の温度を検出し、比例制御要素が上記変化率が所定値
以上と判断した場合、比例定数変更手段により、上記吐
出温度センサの検出する冷媒温度が所定値よりも高いか
否かを判断し、肯と判断したとき,上記変化率に乗ずる
定数を小さく、否と判断したとき,上記定数を大きくす
るようにしているので、圧縮機の起動直後などに回転数
の急増に起因する保護装置による運転停止を確実に防止
しつつ、応答性のよい迅速な冷暖房が実現でき、快適性
を向上することができる。
【0018】また、上記制御装置の吐出温度センサに代
えて吐出圧力センサを設け、上記比例定数変更手段が、
上記変化率が所定値以上と判断したとき、吐出冷媒温度
に代えて吐出冷媒圧力が所定値よりも高いか否かを判断
し、判断結果に応じて上述と同様に動作するようにすれ
ば、圧縮機の能力余裕度を吐出冷媒圧力で判断して、同
様に応答性のよい迅速な冷暖房と快適性の向上を図るこ
とができる。さらに、上記いずれかの制御装置に、上記
比例制御要素による圧縮機回転数の増減が所定時間ない
場合に、所定値以上の上記検出信号を定数倍した信号に
応じて圧縮機の回転数を増減させる積分制御要素と、積
分定数変更手段とを設け、この変更手段によって、積分
制御要素の動作時に熱負荷検出手段の検出信号が所定値
以上の場合、吐出冷媒温度や圧力が所定値よりも高いか
否かを判断し、肯と判断したとき,上記検出信号に乗ず
る定数を小さく、否と判断したとき,上記定数を大きく
するようにすれば、酷暑,厳寒期や多室運転での定常運
転状態においても、保護装置により生じうる運転停止を
防止でき、可及的に応答性のよい迅速な冷暖房と快適性
の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の圧縮機の制御装置の一実施例を含む
冷凍回路を示す図である。
【図2】 上記実施例の制御動作の流れを示すフローチ
ャートである。
【図3】 本発明の圧縮機の制御装置の他の実施例の制
御動作の流れを示すフローチャートである。
【図4】 従来の圧縮機の制御装置を含む冷凍回路を示
す図である。
【符号の説明】
1…制御装置、2…吐出温度センサ、3…吐出圧力セン
サ、11…圧縮機、13…室外熱交換器、15…膨張
弁、16a〜16e…室内熱交換器、17a〜17f…管
路、18a(〜18e)…室温設定器、19a(〜19e)…室
温センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 F25B 13/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機(11),室外熱交換器(13),膨張
    弁(15)および室内熱交換器(16a〜16e)を順次管路
    (17a〜17f)で接続した冷凍回路と、上記室内熱交換
    器(16a〜16e)が設けられた室内の熱負荷を検出する
    熱負荷検出手段(18a,19a,…)と、この熱負荷検出手
    段(18a,19a,…)の検出信号(ΔD)の時間に関する所
    定値以上の変化率(ΣΔDi−ΣΔDi-1)を定数(Kp)倍
    した信号(Δf)に応じて、上記圧縮機(11)の回転数(f)
    を増減させる比例制御要素(S2)を備えた圧縮機の制御
    装置(1)において、 上記圧縮機(11)の吐出管路(17a)に設けられ、吐出
    冷媒の温度(Do)を検出する吐出温度センサ(2)と、 上記比例制御要素(S2)が上記熱負荷検出手段(18a,
    19a,…)の検出信号の時間に関する変化率(│ΣΔDi
    −ΣΔDi-1│)が所定値(α)以上と判断した場合、上記
    吐出温度センサ(2)の検出する冷媒温度(Do)が所定値
    (β)よりも高いか否かを判断し、肯と判断したとき、上
    記変化率に乗ずる定数(Kp)を小さく(Kpl)する一方、
    否と判断したとき、上記定数(Kp)を大きく(Kph)する
    比例定数変更手段(S4〜S6)を設けたことを特徴とす
    る圧縮機の制御装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機(11),室外熱交換器(13),膨張
    弁(15)および室内熱交換器(16a〜16e)を順次管路
    (17a〜17f)で接続した冷凍回路と、上記室内熱交換
    器(16a〜16e)が設けられた室内の熱負荷を検出する
    熱負荷検出手段(18a,19a,…)と、この熱負荷検出手
    段(18a,19a,…)の検出信号(ΔD)の時間に関する所
    定値以上の変化率(ΣΔDi−ΣΔDi-1)を定数(Kp)倍
    した信号(Δf)に応じて、上記圧縮機(11)の回転数(f)
    を増減させる比例制御要素(S2)を備えた圧縮機の制御
    装置(1)において、 上記圧縮機(11)の吐出管路(17a)に設けられ、吐出
    冷媒の圧力(Po)を検出する吐出圧力センサ(3)と、 上記比例制御要素(S2)が上記熱負荷検出手段(18a,
    19a,…)の検出信号の時間に関する変化率(│ΣΔDi
    −ΣΔDi-1│)が所定値(α)以上と判断した場合、上記
    吐出圧力センサ(3)の検出する冷媒圧力(Po)が所定値
    (β)よりも高いか否かを判断し、肯と判断したとき、上
    記変化率に乗ずる定数(Kp)を小さく(Kpl)する一方、
    否と判断したとき、上記定数(Kp)を大きく(Kph)する
    比例定数変更手段(S4〜S6)を設けたことを特徴とす
    る圧縮機の制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の圧縮機の制御
    装置において、 上記比例制御要素(S2)による圧縮機(11)の回転数
    (f)の増減(Δf)が所定時間ない場合に、所定値以上の上
    記検出信号(ΣΔDi)を定数(Ki)倍した信号(Δf)に応
    じて、上記圧縮機(11)の回転数(f)を増減させる積分
    制御要素(S8)と、 上記積分制御要素(S8)の動作時に、熱負荷検出手段
    (18a,19a,…)の検出信号(│ΣΔDi│)が所定値
    (γ)以上の場合、上記吐出温度センサ(2)または吐出圧
    力センサ(3)の検出する冷媒温度(Do)または冷媒圧力
    (Po)が、所定値(δ)よりも高いか否かを判断し、肯と
    判断した時、上記検出信号(ΣΔDi)に乗ずる定数(Ki)
    を小さく(Kil)する一方、否と判断した時、上記定数
    (Ki)を大きく(Kih)する積分定数変更手段(S10〜S
    12)とをさらに設けた圧縮機の制御装置。
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