JP3330194B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP3330194B2
JP3330194B2 JP17653793A JP17653793A JP3330194B2 JP 3330194 B2 JP3330194 B2 JP 3330194B2 JP 17653793 A JP17653793 A JP 17653793A JP 17653793 A JP17653793 A JP 17653793A JP 3330194 B2 JP3330194 B2 JP 3330194B2
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  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、室外ユニットおよび
複数の室内ユニットからなるマルチタイプの空気調和機
に関する。
【0002】
【従来の技術】部屋数の多いビルディング等では、複数
の室内ユニットを有するマルチタイプの空気調和機が用
いられる。この空気調和機は、圧縮機および室外熱交換
器を有する室外ユニット、それぞれが流量調整弁および
室内熱交換器を有する複数の室内ユニットからなり、圧
縮機、室外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交換器を
接続して冷凍サイクルを構成している。
【0003】各室内ユニットには設置する場所や用途に
応じた複数種のものが用意されており、それぞれに固有
の容量(馬力)がある。室外ユニットにも固有の容量
(馬力)があり、これは発揮し得る最大能力に対応して
おり、その容量内に各室内ユニットの容量の合計値が収
まるよう、室内ユニットの接続バリエーションが選択さ
れる。たとえば、室外ユニットの容量が10馬力であれ
ば、接続される複数の室内ユニットの容量の合計値が10
馬力以内に収まるよう、選択がなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】室外ユニットの運転に
は必要とする最小限の冷媒循環量があり、その必要最小
冷媒循環量を満足し得る容量の室内ユニットしか接続で
きない。つまり、接続バリエーションに制約がある。
【0005】しかしながら、最近、個人を対象とするパ
ーソナル空調ユニットの使用が盛んになりつつある。こ
れは、机などに取付けるタイプの小容量の室内ユニット
であり、0.15馬力程度と小さいため接続対象から外れて
しまう。
【0006】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、室外ユニットに対してあらゆ
る容量の室内ユニットを接続することができ、接続バリ
エーションの拡大が図れる空気調和機を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の空気調和機
は、圧縮機および室外熱交換器を有する室外ユニット
と、それぞれが流量調整弁および室内熱交換器を有する
複数の室内ユニットと、圧縮機、室外熱交換器、各流量
調整弁、各室内熱交換器を接続した冷凍サイクルと、圧
縮機の能力を各室内ユニットの要求能力に応じて制御す
る手段と、各流量調整弁の開度を各室内ユニットの要求
能力に応じて制御する手段と、運転を要求する室内ユニ
ットの容量の合計値が室外ユニットの運転に必要な最小
限の冷媒循環量に対応する設定値以下のとき、その運転
を要求する室内ユニットに対応する流量調整弁をその要
求能力に応じた開度に開くとともに、運転を要求しない
停止モードの室内ユニットあるいは室内温度制御に基づ
くサーモオフの室内ユニットに対応する流量調整弁を所
定開度だけ開く手段とを備え、運転室内ユニットにその
要求能力に応じた冷媒を流すとともに、非運転室内ユニ
ットに少量の冷媒を流すことで、室外ユニットの運転に
必要な最小限の冷媒循環量を確保する
【0008】
【0009】
【作用】この発明の空気調和機では、運転を要求する室
内ユニットの容量の合計値が室外ユニットの運転に必要
な最小限の冷媒循環量に対応する設定値以下のとき、そ
の運転を要求する室内ユニットに対応する流量調整弁を
その要求能力に応じた開度に開くとともに、運転を要求
しない停止モードの室内ユニットあるいは室内温度制御
に基づくサーモオフの室内ユニットに対応する流量調整
弁を所定開度だけ開き、運転室内ユニットにその要求能
力に応じた冷媒を流すとともに、非運転室内ユニットに
少量の冷媒を流すことで、室外ユニットの運転に必要な
最小限の冷媒循環量を確保する。
【0010】
【0011】
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1において、Aは1台の室外ユニッ
トで、この室外ユニットAに複数の室内ユニットBを配
管および配線接続する。
【0013】室外ユニットAは、共通の密閉ケースに収
容した圧縮機1,2を備える。圧縮機1は、インバータ
駆動の能力可変圧縮機である。圧縮機2は、商用電源駆
動の能力固定圧縮機である。
【0014】圧縮機1の吐出口に高圧側配管4を接続す
る。圧縮機1の吐出口に、逆止弁3を介して高圧側配管
4を接続する。圧縮機1,2の吸込口に低圧側配管5を
接続する。
【0015】高圧側配管4にオイルセパレータ6および
四方弁7を介して室外熱交換器8を接続する。この室外
熱交換器8に逆止弁9およびリキッドタンク10を介し
てドライヤ11を接続する。逆止弁9に暖房用膨張弁1
2を並列に接続する。室外熱交換器8の近傍に室外ファ
ン13を設ける。
【0016】低圧側配管5にアキュームレータ14およ
び四方弁7を介してストレーナ15を接続する。上記オ
イルセパレータ6は、圧縮機1,2から吐出される冷媒
に含まれる潤滑油を抽出するものである。このオイルセ
パレータ6から低圧側配管5にかけて、油戻し用の配管
16を接続する。
【0017】逆止弁9とリキッドタンク10との間のガ
スラインの管に、クーリングバイパス17の一端を接続
する。このクーリングバイパス17の他端を四方弁7と
アキュームレータ14との間の低圧ラインの管に接続す
る。そして、クーリングバイパス17に開度可変弁18
を設ける。
【0018】圧縮機1の吐出口から高圧側配管4にかけ
ての管に、高圧スイッチ21および冷媒温度センサ25
を取付ける。圧縮機2の吐出口から逆止弁3にかけての
管に、高圧スイッチ22および冷媒温度センサ26を取
付ける。高圧スイッチ21,22は、冷媒の圧力が異常
上昇して所定値に達すると、作動する。
【0019】高圧側配管4に冷媒圧力センサ23を取付
ける。低圧側配管5に冷媒圧力センサ24および冷媒温
度センサ27を取付ける。室外熱交換器8に熱交換器温
度センサ28を取付ける。室外ユニットAの所定箇所に
外気温度センサ29を取付ける。
【0020】ドライヤ11とストレーナ15との間に、
室内ユニットBのストレーナ31および流量調整弁32
を介して室内熱交換器33を接続する。室内熱交換器3
3の近傍に室内ファン34を設ける。そして、PMV3
2と室内熱交換器33との間の液ラインの管に冷媒圧力
センサ35および冷媒温度センサ37を取付ける。室内
熱交換器33に接続のガスラインの管に冷媒圧力センサ
36および冷媒温度センサ38を取付ける。室内ファン
34の吸込み空気の通路に室内温度センサ39を設け
る。他の室内ユニットBについても、同じ構成および同
じ接続である。
【0021】このような配管接続により、室外ユニット
Aおよび各室内ユニットBにおいてヒートポンプ式冷凍
サイクルを構成している。冷房時は、四方弁7をニュー
トラル状態に設定し、これにより圧縮機1,2の吐出冷
媒を図示実線矢印の方向に冷媒を流して冷房サイクルを
形成し、室外熱交換器8を凝縮器、各室内熱交換器33
を蒸発器として機能させる。暖房時は、四方弁7を切換
え、これにより圧縮機1,2の吐出冷媒を図示破線矢印
の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、各室内熱
交換器33を凝縮器、室外熱交換器8を蒸発器として機
能させる。
【0022】上記開度可変弁18および各流量調整弁3
2は、入力される駆動パルスの数に応じて開度が連続的
に変化するパルスモータバルブである。以下、開度可変
弁および流量調整弁のことをPMVと略称する。
【0023】制御回路を図2に示す。室外ユニットAは
室外制御部50を備える。この室外制御部50に各室内
ユニットBの室内制御部60を配線接続する。
【0024】室外制御部50は、マイクロコンピュ―タ
およびその周辺回路からなる。この室外制御部50に、
四方弁7、室外ファンモータ13M、PMV18、高圧
スイッチ21,22、冷媒圧力センサ23,24、冷媒
温度センサ25,26,27、熱交換器温度センサ2
8、外気温度センサ29、商用交流電源51、インバ―
タ52、スイッチ53を接続する。
【0025】インバ―タ52は、室外制御部50内の交
流電源ラインの電圧を整流し、それを室外制御部50の
指令に応じたスイッチングにより所定周波数の電圧に変
換し、出力する。この出力は、圧縮機モ―タ1Mの駆動
電力となる。
【0026】スイッチ53は、たとえば電磁接触器の接
点である。室外制御部50内の交流電源ラインにスイッ
チ53を介して圧縮機モータ2Mを接続する。室内制御
部60は、マイクロコンピュ―タおよびその周辺回路か
らなる。この室内制御部60に、PMV32、室内ファ
ンモータ34M、冷媒圧力センサ35,36、冷媒温度
センサ37,38、室内温度センサ39、リモートコン
トロール式の操作器(以下、リモコンと略称する)61
を接続する。
【0027】室内制御部60は、次の機能手段を備え
る。 [1]リモコン61の操作に基づく運転モード指令、運
転開始指令、運転停止指令を室外ユニットAに送る手
段。
【0028】[2]室内温度センサ39の検知温度(吸
込空気温度)Taとリモコン61での設定温度Tsとの
差ΔTを求め、その温度差ΔTに対応する要求能力を室
外ユニットAに知らせる手段。
【0029】[3]PMV32の開度を、当該室内ユニ
ットの要求能力に応じて制御する手段。 [4]当該室内ユニットの容量(馬力)を室外ユニット
Aに知らせる手段。
【0030】[5]冷房時、ガスラインに取付けている
冷媒温度センサ38の検知温度(蒸発器出口温度)Tc2
および冷媒圧力センサ36の検知圧力(蒸発圧力)Pc2
から室内熱交換器33における冷媒の過熱度を検出する
手段。
【0031】[6]暖房時、液ラインに取付けている冷
媒温度センサ37の検知温度(凝縮器出口温度)Tc1
よび冷媒圧力センサ35の検知圧力(凝縮圧力)Pc1
ら冷室内熱交換器33における冷媒の過冷却度を検出す
る手段。
【0032】[7]検出した過熱度または過冷却度が一
定値となるよう、PMV32の開度を補正する手段。 室外制御部50は、次の機能手段を備える。
【0033】[1]圧縮機1,2の起動に際し、その運
転容量(圧縮機1,2の運転台数および圧縮機1の運転
周波数F)を、各室内ユニットBからの要求能力の合計
に応じて制御する手段。
【0034】[2]四方弁7をニュートラル状態に設定
し、圧縮機1,2の吐出冷媒を四方弁7、室外熱交換器
8、各流量調整弁32、各室内熱交換器33、四方弁7
に通して圧縮機1,2に戻し、冷房運転を実行する手
段。
【0035】[3]四方弁7を切換え、圧縮機1,2の
吐出冷媒を四方弁7、各室内熱交換器33、各流量調整
弁32、室外熱交換器8、四方弁7に通して圧縮機1,
2に戻し、暖房運転を実行する手段。
【0036】[4]暖房時、熱交換器温度センサ28の
検知温度Teに応じて室外熱交換器8に対する除霜運転
を実行する手段。 [5]冷媒圧力センサ23の検知圧力Pdが異常上昇し
て設定値(高圧スイッチ21,22の作動点より低い)
に達すると、圧縮機1の容量(運転周波数F)を所定値
低減する第1の高圧保護手段。
【0037】[6]高圧スイッチ21が作動すると圧縮
機1の運転を停止し、高圧スイッチ22が作動すると圧
縮機2の運転を停止する第2の高圧保護手段。 [7]冷媒温度センサ25の検知温度(吐出冷媒温度)
d1および冷媒温度センサ26の検知温度(吐出冷媒温
度)Td2のいずれか一方が設定値Tdxまで上昇すると、
クーリングバイパス17のPMV18を開き、その開度
をTd1およびTd2の高い方に応じて制御する手段。
【0038】[8]運転要求を出している室内ユニット
の容量の合計値が設定値以下のとき、その運転要求を出
している室内ユニットに対応するPMV32をその要求
能力に応じた開度に開くとともに、運転要求を出してい
ない停止モードの室内ユニットあるいは室内温度制御に
基づくサーモオフの室内ユニットに対応するPMV32
を所定開度だけ開く手段。設定値は、室外ユニットAの
運転に必要な最小限の冷媒循環量に対応する。
【0039】ここで、室外ユニットAおよび各室内ユニ
ットBの接続バリエーションの例を図3および図4に示
す。つぎに、上記の構成の作用を図5のフローチャート
を参照して説明する。
【0040】ユーザーが、任意の室内ユニットBにおい
て、リモコン61により所望の運転モードおよび室内温
度(以下、設定温度と称する)Tsを設定する。さら
に、運転開始操作を行なう。
【0041】すると、圧縮機1,2のうち少なくとも圧
縮機1が起動し、運転開始となる。冷房運転モードであ
れば、四方弁7がニュートラル状態に設定され、冷媒が
図1の実線矢印の方向に流れて冷房サイクルが形成され
る。これにより、室外熱交換器8が凝縮器、室内熱交換
器33が蒸発器として機能する。暖房運転モードであれ
ば、四方弁7が切換えられ、冷媒が図1の破線矢印の方
向に流れて暖房サイクルが形成される。これにより、室
内熱交換器33が凝縮器、室外熱交換器8が蒸発器とし
て機能する。
【0042】室内ユニットBは、室内温度センサ39の
検知温度(吸込空気温度)Taとリモコン61での設定
温度Tsとの差ΔTを求め、その温度差ΔTに対応する
要求能力を室外ユニットAに知らせる。さらに、PMV
32の開度を、温度差ΔTに応じた開度に設定する。
【0043】室外ユニットAは、圧縮機1,2の起動に
際し、その運転容量(圧縮機1,2の運転台数および圧
縮機1の運転周波数F)を、各室内ユニットBからの要
求能力の合計に応じた運転容量に設定する。
【0044】たとえば、要求能力の合計が小さいとき
は、インバータ52の出力周波数Fを制御して圧縮機1
の単独の能力可変運転を実行する。要求能力の合計が増
すと、インバータ52の出力周波数Fを制御するととも
に、スイッチ53をオンし、圧縮機1の能力可変運転お
よび圧縮機2の能力固定運転を実行する。
【0045】また、室内ユニットBは、冷房時、ガスラ
インにおける冷媒温度センサ38の検知温度(蒸発器出
口温度)Tc2および冷媒圧力センサ36の検知圧力(蒸
発圧力)Pc2から、室内熱交換器33における冷媒の過
熱度を検出する。暖房時は、液ラインにおける冷媒温度
センサ37の検知温度(凝縮器出口温度)Tc1および冷
媒圧力センサ35の検知圧力(凝縮圧力)Pc1から、冷
室内熱交換器33における冷媒の過冷却度を検出する。
そして、検出した過熱度または過冷却度が一定値となる
よう、PMV32の開度を補正する。
【0046】一方、室外ユニットAは、冷媒圧力センサ
23によって高圧側圧力Pdを検知しており、その高圧
側圧力Pd が異常上昇して設定値(高圧スイッチ21,
22の作動点より低い)に達すると、圧縮機1の容量
(運転周波数F)を所定値低減する。この容量低減によ
り、高圧側圧力Pd の異常上昇を防止して、圧縮機1,
2をはじめとする冷凍サイクル機器を保護する。
【0047】ただし、この容量低減にもかかわらず、高
圧側圧力の異常上昇が続いて高圧スイッチ21が作動す
ると、圧縮機1の運転を停止する。また、高圧スイッチ
22が作動すると、圧縮機2の運転を停止する。この運
転停止により、冷凍サイクル機器を確実に保護する。
【0048】低圧側に関しても、冷媒圧力センサ24に
よって低圧側圧力Psを検知しており、その低圧側圧力
Psが異常上昇して所定値以上になると、圧縮機1の容
量(運転周波数F)を所定値低減する。
【0049】また、室外ユニットAは、冷媒温度センサ
25によって圧縮機1の吐出冷媒温度Td1を検知してお
り、さらに冷媒温度センサ26によって圧縮機2の吐出
冷媒温度Td2を検知しており、その検知温度のいずれか
一方が設定値Tdxまで上昇すると、クーリングバイパス
17のPMV18を開く。そして、PMV18の開度
を、検知温度Td1およびTd2の高い方に比例して制御す
る。
【0050】こうしてPMV18が開くことにより、液
ラインを流れる液冷媒の一部がクーリングバイパス17
を通って圧縮機1,2の吸込側に流れ込む。この流れ込
む液冷媒の温度は低く、よって圧縮機1,2に対する冷
却作用が働き、吐出冷媒温度または吸込冷媒温度の異常
上昇が抑えられる。したがって、このクーリングバイパ
スの制御によっても、冷凍サイクル機器を保護する。
【0051】なお、暖房時は、運転が進むにしたがって
室外熱交換器8に徐々に霜が付くようになり、そのまま
では熱交換量が減少して暖房能力が不足してしまう。そ
こで、熱交換器温度センサ28によって室外熱交換器8
の温度Teを検知し、その検知温度Teが設定値たとえ
ば零℃以下に下がると、室外熱交換器8に対する除霜運
転を実行する。
【0052】この除霜運転では、四方弁7をニュートラ
ル状態に戻して冷房サイクルと同じ除霜サイクルを形成
し、圧縮機1,2の吐出冷媒(高温冷媒)を室外熱交換
器8に供給する。この高温冷媒の供給により、室外熱交
換器8に付着している霜が解ける。
【0053】除霜が進んで熱交換器温度センサ28の検
知温度Teが零℃より高いたとえば2℃以上になると、
四方弁7を切換えて暖房運転に復帰する。ところで、室
外ユニットAの容量が10馬力、室外ユニットAの運転に
必要な最小限の冷媒循環量が 2.0馬力相当(=設定
値)、各室内ユニットBの容量として図3の例のように
1.0馬力および0.15馬力が混在しているものとする。
【0054】この場合、 1.0馬力の室内ユニットBの2
台が運転要求を出したとすると、その容量の合計値は
2.0馬力であり、室外ユニットAの必要最小冷媒循環量
に基づく設定値である 2.0馬力を満足するので、通常の
運転を行なう。
【0055】すなわち、通常の運転では、運転要求を出
している室内ユニットBに対応するPMV32の開度
を、それぞれの室内ユニットBの要求能力に応じた開度
に設定する。運転要求を出していない室内ユニットBに
ついては、対応するPMV32を全閉する。また、運転
要求を出していて、実際に運転モードにある室内ユニッ
トBは、吸込空気温度Taが設定温度Tsに到達して要
求能力が零になると、対応するPMV32を全閉して室
内熱交換器33への冷媒の流入を止め、運転を中断す
る。つまり、室内温度制御に基づくサーモオフである。
【0056】運転モードの室内ユニットBは、リモコン
61でのユーザーの運転停止操作に応答してPMV32
を全閉し、停止モードとなる。また、運転要求を出して
いる室内ユニットBが1台で、その室内ユニットBの容
量が 1.0馬力または0.15馬力であるとする。この場合、
容量の合計値は 1.0馬力または0.15馬力であり、設定値
である 2.0馬力を満足しないので、停止モードの室内ユ
ニットBおよびサーモオフの室内ユニットBにそれぞれ
対応するPMV32を所定開度だけ開く。
【0057】こうして、PMV32が所定開度だけ開く
ことにより、停止モードの室内ユニットBおよびサーモ
オフの室内ユニットBにそれぞれ少量の冷媒が流れ、室
外ユニットAの運転に必要な最小限の冷媒循環量が確保
される。
【0058】したがって、個人を対象とするパーソナル
空調ユニットのように、室外ユニットAの必要最小冷媒
循環量を満足し得ない小容量の室内ユニットBであって
も、その接続が可能であり、接続バリエーションの拡大
が図れる。
【0059】なお、上記実施例では、停止モードおよび
サーモオフの室内ユニットBに対応するPMV32を所
定開度開く構成としたが、図6のフローチャートに示す
ように、停止モードの室内ユニットBのみに対応するP
MV32を所定開度開く構成としてもよい。また、図7
のフローチャートに示すように、サーモオフの室内ユニ
ットBのみに対応するPMV32を所定開度開く構成と
してもよい。
【0060】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の空気調和
機は、運転を要求する室内ユニットの容量の合計値が室
外ユニットの運転に必要な最小限の冷媒循環量に対応す
る設定値以下のとき、その運転を要求する室内ユニット
に対応する流量調整弁をその要求能力に応じた開度に開
くとともに、運転を要求しない停止モードの室内ユニッ
トあるいは室内温度制御に基づくサーモオフの室内ユニ
ットに対応する流量調整弁を所定開度だけ開き、運転室
内ユニットにその要求能力に応じた冷媒を流すととも
に、非運転室内ユニットに少量の冷媒を流すことで、室
外ユニットの運転に必要な最小限の冷媒循環量を確保す
る構成としたので、室外ユニットに対してあらゆる容量
の室内ユニットを接続することができ、接続バリエーシ
ョンの拡大が図れる。また、運転室内ユニットにその要
求能力に応じた量の冷媒を流すとともに、非運転室内ユ
ニットに少量の冷媒を流すことで、室外ユニットの運転
に必要な最小限の冷媒循環量を確保することができるの
で、非運転室内ユニットを強制運転することによって室
外ユニットに必要な冷媒循環量を確保するものに比べ
て、快適性を損なうこともなく、室外ユニットの運転に
必要な冷媒循環量を必要以上に大きくすることもなく、
省エネルギーになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図。
【図2】同実施例の制御回路の構成を示すブロック図。
【図3】同実施例に関わる接続バリエーションの例を示
す図。
【図4】同実施例に関わる接続バリエーションの例を示
す図。
【図5】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。
【図6】同実施例の変形例の作用を説明するためのフロ
ーチャート。
【図7】同実施例の変形例の作用を説明するためのフロ
ーチャート。
【符号の説明】
A…室外ユニット、B…室内ユニット、1…能力可変圧
縮機、2…能力固定圧縮機、8…室外熱交換器、32…
PMV(流量調整弁)、33…室内熱交換器、50…室
外制御部、60……室内制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 13/00 F24F 11/02 102 F25B 5/02 510

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機および室外熱交換器を有する室外
    ユニットと、 それぞれが流量調整弁および室内熱交換器を有する複数
    の室内ユニットと、 前記圧縮機、室外熱交換器、各流量調整弁、各室内熱交
    換器を接続した冷凍サイクルと、 前記圧縮機の能力を各室内ユニットの要求能力に応じて
    制御する手段と、 前記各流量調整弁の開度を各室内ユニットの要求能力に
    応じて制御する手段と、 運転を要求する室内ユニットの容量の合計値が室外ユニ
    ットの運転に必要な最小限の冷媒循環量に対応する設定
    値以下のとき、その運転を要求する室内ユニットに対応
    する流量調整弁をその要求能力に応じた開度に開くとと
    もに、運転を要求しない停止モードの室内ユニットある
    いは室内温度制御に基づくサーモオフの室内ユニットに
    対応する流量調整弁を所定開度だけ開く手段とを備え
    運転室内ユニットにその要求能力に応じた冷媒を流すと
    ともに、非運転室内ユニットに少量の冷媒を流すこと
    で、室外ユニットの運転に必要な最小限の冷媒循環量を
    確保することを特徴とする空気調和機。
JP17653793A 1993-07-16 1993-07-16 空気調和機 Expired - Fee Related JP3330194B2 (ja)

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