JP6628527B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
特許文献1には、電気系統の異常によって遮断器が遮断した後の再起動時に、予め設定された対象の冷凍機器を順次起動させる順次起動手段と、該順次起動手段による順次起動時に電気系統の異常によって遮断器が遮断すると、異常直前に電力供給した冷凍機器を上記順次起動手段の対象外とする異常処理手段とを備える冷凍装置が記載されている。
このため、近年、空気調和機単独で漏洩電流を検出し保護することが検討されている。空気調和機自体が漏洩電流を検出し電源を遮断する構成では、前記漏電ブレーカの場合と同様に、漏電検出時に電源を遮断してしまうため、空気調和機が継続運転できない問題がある。
そのため、空気調和機が漏電を検出した際、故障部位を特定し正常な機器のみで運転再開するものがある(例えば、特許文献1)。
図1は、本発明の実施形態に係る空気調和機の全体構成図である。空気調和機は、室外機と室内機が、冷媒配管により接続されて冷凍サイクルを構成し、空気調和を行うものである。
図1に示すように、空気調和機1は、親子接続された複数台の室外機10-1,…,10-mと、複数台接続された室内機20-1,…,20-nと、各室外機10-1,…,10-mとを電気的に接続する室外機−室外機伝送路16(室外機−室外機伝送手段)と、室外機10-1,…,10-mと室内機20-1,…,20-nとを電気的に接続する室内機−室外機伝送路17と、を備える。
室外機10-1,…,10-mには、電源2-1,…,2-mから3相交流電源電流がそれぞれ供給される。電源2-1,…,2-mの電源供給経路には、漏電ブレーカ3-1,…,3-mが設置され、漏洩電流に対する室外機10-1,…,10-mの保護が図られる。室外機10-1,…,10-mは、室外機ユニット10を構成する。室内機20-1,…,20-nは、室内機ユニット20を構成する。
室外機10-1,…,10-mと室内機20-1,…,20-nとは、冷媒配管(図示せず)により接続され、周知の冷媒サイクル(図示せず)によって空調運転を行う。
室外機10-1,…,10-mは、それぞれが同一のハード的構成を採る。室外機10-1,…,10-mは、同一構成を採るものの、後記する設定スイッチにより、親機または子機に設定される。ただし、設定スイッチにより子機に設定されていても所定の場合には、親機として動作する。
図1の例では、正常時には、室外機10-1は親機、室外機10-2は子機<1>、室外機10-mは子機<2>となっている。すなわち、室外機10-1は、子機<1>(室外機10-2)、子機<2>(室外機10-m)の親機であり、子機<1>、子機<2>に対して運転を統括制御する。
室外機10-1,…,10-mが室内機20-1,…,20-nに対して暖気または冷気のいずれを供給するかは、親機の運転制御による。
室外機10-1,…,10-mが室内機20-1,…,20-nを制御するのは、親機の運転制御による。
室外機制御基板12-1,…,12-mは、制御部100-1,…,100-mと、記憶部101-1,…,101-mと、室外機−室外機伝送部102-1,…,102-m(室外機−室外機伝送手段)と、室内機−室外機伝送部103-1,…,103-mと、を備える。
圧縮機11-1,…,11-mは、空気調和機1の室外機10-1,…,10-mの冷媒を圧縮する。
圧縮機電源遮断部15-1,…,15-mは、圧縮機11-1,…,11-mの動力線に配置され、圧縮機11-1,…,11-mの漏洩電流を検出した場合に圧縮機11-1,…,11-mへの電源供給を遮断する。
主電源遮断部14-1,…,14-mは、電源遮断部15-1,…,15-mによる電源供給の遮断にも拘わらず漏洩電流を検出した場合に、電源2-1,…,2-mから室外機制御基板12-1,…,12-mへの電源供給を遮断する。
制御部100-1,…,100-mは、CPU(Central Processing Unit)から構成され、室外機10-1,…,10-m全体を制御するとともに、記憶部201-1,…,201-nに記憶されている運転プログラムを読み出して実行し、圧縮機11-1,…,11-mを駆動させる。
また、制御部100-1,…,100-mは、漏洩電流検出部13-1,…,13-mの検出結果に基づいて、経時変化による漏洩電流の増加傾向にある部位を判定する。
室外機−室外機伝送部102-1,…,102-mは、室外機−室外機伝送路16を介して親子接続された室外機10-1,…,10-mと相互に通信する通信部である。
室内機−室外機伝送部103-1,…,103-mは、室内機−室外機伝送路17を介して複数台接続された室内機20-1,…,20-nと相互に通信する通信部である。
室内機20-1,…,20-nは、室内機制御基板21-1,…,21-nと、送風機,膨張弁,ルーバーなどの駆動装置22-1,…,22-nと、リモコン操作部23-1,…,23-n(報知手段)と、を備える。
室内機制御基板21-1,…,21-nは、制御部200-1,…,200-n(報知手段)と、記憶部201-1,…,201-nと、室内機−室外機伝送部202-1,…,202-nと、を備える。
制御部200-1,…,200-nは、室外機10-1,…,10-mの親機によって、運転能力が制限された場合、その旨をリモコン操作部23-1,…,23-nの表示部24-1,…,24-nに表示する。なお、この運転能力制限の報知は、リモコン操作部23-1,…,23-nへの表示に限らず、音声メッセージやランプ等の点灯でもよい。
記憶部201-1,…,201-nは、EEPROM等の書き換え可能な不揮発性メモリを備え、各種設定状態を記憶する。
リモコン操作部23-1,…,23-nは、各種データの入力を受け付ける操作部(入力部)である。リモコン操作部22-1,…,22-nは、室内機20-1,…,20-nの運転能力が制限された場合、その旨を表示部24-1,…,24-nに表示する。
上述したように、空気調和機1は、親子接続された複数台の室外機10-1,…,10-mと、複数台接続された室内機20-1,…,20-nと、を備える。
空気調和機1の空調運転等に際して駆動される各機器、および、冷媒配管(図示せず)を介して室外機10-1,…,10-mと室内機20-1,…,20-nとの間で形成される冷媒サイクルは周知のものが使用されるので、その詳細な説明を省略する。
ここで「出力」とは、室内機20-1,…,20-nの制御部200-1,…,200-n、または、室外機10-1,…,10-mの制御部100-1,…,100-mによってその動作が直接的に制御されるものを指す。
また、上記の空気調和機1の出力に対する入力として、運転電流値、冷媒サイクル(図示せず)各部の冷媒圧力および冷媒温度、室内機20-1,…,20-nから吹出される空気の温度、圧縮機11-1,…,11-mの吸入側および吐出側の圧力等がある。
一般に、漏洩電流を検出した際は、空気調和機1の構成部品の何処かに漏洩電流が発生している部位があるとして、空気調和機1の本体への電源供給を遮断することを主目的としている。例えば、外付け漏電ブレーカ漏電ブレーカ3-1,…,3-mの作動による室外機10-1,…,10-mへの電源供給を遮断する方式や、室外機10-1,…,10-m内部に設置されている主電源遮断機14-1,…,14-mで室外機10-1,…,10-mへの電源供給を遮断する方式がある。
図1に示すように、正常時、室外機10-1は親機、室外機10-2は子機<1>、室外機10-mは子機<2>である場合を例に採る。
親機に設定された室外機10-1が電源遮断すると、子機<1>(室外機10-2)および子機<2>(室外機10-m)に通電があっても親機(室外機10-1)が制御信号(指令)を送り出さない。このため、親機(室外機10-1)は、子機<1>(室外機10-2)および子機<2>(室外機10-m)を制御できず、空気調和機1は継続運転ができない。
また、漏洩電流が発生した親機(室外機10-1)を除いて、正常な子機(室外機10-2,10-m)で運転継続させるには、親機(室外機10-1)分の能力が不足する。このため、室内機10-1,…,10-mの運転を制限することで、空気調和機1の継続運転を可能とする。
[正常時]
図1に示すように、空気調和機1の室外機10-1,…,10-mは、通常運転中には、主電源遮断部14-1,…,14-mおよび、圧縮機電源遮断部15-1,…,15-mはONしている。制御部100-1,…,100-mは、漏洩電流検出部13-1,…,13-mのセンサ情報を基に、漏洩電流が発生していないことを常時監視している。
<圧縮機11-1が漏洩電流の発生部位の場合>
図1に示すように、親機に設定された室外機10-1の圧縮機11-1が漏洩電流の発生部位であるとする。
圧縮機11-1に異常が生じ漏洩電流が発生した場合は、漏洩電流検出部13-1の値に変化があるため、制御部100-1が異常と判断する。制御部100-1は、圧縮機の動力線に配置されている圧縮機電源遮断部15-1をOFFし、漏洩電流している圧縮機11-1には電源を供給しない制御に切り替える。圧縮機電源遮断部15-1は、漏洩電流が発生している圧縮機11-1が修理されるまではOFFのままとなる。
しかし、圧縮機11-1が1台減る分の空調能力は低下するので、親機に設定された室外機10-1の制御部100-1が、切り離した圧縮機11-1の能力低下分を考慮し、室内機20-1,…,20-nの運転を制限しながら空気調和機1の継続運転を行う。
以下の説明では、室外機10-1の圧縮機11-1以外の部品が漏洩電流の発生部位とする。
室外機10-1の圧縮機11-1以外の部品で漏洩電流が発生すると、上述したように、漏洩電流検出部13-1の値の変化により制御部100-1が異常を検出し、圧縮機電源遮断部15-1を遮断する。しかし、圧縮機11-1以外の部品が漏洩電流の発生部位であるため、圧縮機電源遮断部15-1の遮断では、漏洩電流を止められない。漏洩電流を止められないので、漏洩電流検出部13-1による異常状態は変わらない。そこで、制御部100-1は、主電源遮断装置14-1を遮断し、室外機10-1を室外機ユニット10から切り離す。
そのため、本実施形態の空気調和機1は、親機に設定されている室外機10-1の制御部100-1の権限を、例えば子機<1>(室外機10-2)に与え、子機<1>(室外機10-2)が子機<2>(室外機10-m)を動作させる制御信号を送ることで、空気調和機1を継続運転させる。子機が親機として動作する具体的方法については、図4により後記する。
親機、子機の設定は、通常、スイッチ設定により設定されている。親機は、子機の設定では必要ない容量設定や冷媒系統設定、および施工条件設定やオプション設定などさまざまな設定がされている。
これらの設定は通常時、親機が認識していれば子機が認識する必要はない。本実施形態では、親機の権限を子機が代用して継続運転することを可能とするため、親機の制御部100-1が認識しているスイッチ設定を室外機−室外機伝送路16を経由し、子機(室外機10-2,10-m)の制御部100-2,100-mが読み出す記憶部101-2,101-mに常時記憶させておく。これにより、親機(室外機10-1)の制御部100-1が、漏洩電流検出により突然切り離されても、子機が親機の権限を代用して他の子機を制御することができ、空気調和機1の継続運転が可能となる。
室内機20-1,…,20-nの運転を制限して空気調和機1の継続運転を行うことについて説明する。
漏洩電流検出時、漏洩電流が発生した圧縮機を切り離すと、空気調和機1は切り離した圧縮機分の能力が低下するので、室内機20-1,…,20-nは100%能力を維持できなくなる。そこで、室内機20-1,…,20-nの運転を制限する必要がある。
室内機20-1,…,20-nの運転を制限し能力を落とす手段としては、デマンド同様、室内機20-1,…,20-n全体の能力を50%、70%といったように低下させて運転したり、使用頻度に応じて優先順位をつけ、優先順位の低い順に室内機を停止させる手段がある。
漏洩電流を検出し室外機10-1または圧縮機11-1を切り離し、室内機20-1,…,20-nの運転制限を実施して空気調和機1を継続運転している場合は、室内機20-1,…,20-nのリモコン操作部23-1,…,23-nの表示部24-1,…,24-nへ、室外機10-1または圧縮機11-1に漏洩電流が発生し、運転制限している室内機を知らせる。使用者に空気調和機1の異常を知らせることが可能である。
漏洩電流発生の原因の一つに、部品の寿命、絶縁劣化による漏洩電流の増加がある。この場合、徐々に漏洩電流が増加してくる特徴がある。室外機10-1,…,10-mの制御部100-1,…,100-mは、漏洩電流検出部13-1,…,13-mの電流値を記憶部101-1,…,101-mに随時記憶し、測定毎にデータを比較判断する。これにより、漏洩電流が増加傾向にある部位を、今後不良の可能性が高い部位として特定することが可能となる。
特定した部位は今後故障の可能性が高い部品であるとし、室外機10-1,…,10-mの中で最も使用優先順位を低くし、使用率を下げる。故障の可能性が高い部品の使用率を下げることで寿命を延命させる効果がある。
また、故障の可能性のある部位を室内機20-1,…,20-nのリモコン操作部23-1,…,23-nの表示部24-1,…,24-nに表示する。故障する前の事前修理が可能となり、故障発生して室内機の運転制限を掛けることを未然に防止することができ、空気調和機1の継続運転を実現することができる。
図2および図3は、モジュール接続された空気調和機1の動作シーケンス図であり、図2は正常時の動作シーケンス、図3は異常時の動作シーケンスを示す。
<室外機−室外機伝送>
スイッチ設定により、親機、子機<1>、子機<2>が決定されている。
図2に示すように、室外機−室外機伝送では、室外機の親子間通信を行う。
親機と子機間通信は、例えば1秒毎に実行し、30秒間通信遮断で伝達エラーとする。
親機が子機に圧縮機運転指令を送信することで子機の運転能力を制御する。図2では、親機が子機<1>に圧縮機運転指令を送信する(符号S1-1参照)。子機<1>は、親機に圧縮機および膨張弁開度状態情報を送信する(符号S2-1参照)。なお、子機の膨張弁開度は、親機からの圧縮機運転指令に基づき子機毎の単独制御である。
室外機−室外機伝送の通信線は、親機と子機とが全て同一伝送路で接続されているので、親機と子機<2>の通信中データを子機<1>も認識可能である(図2の破線矢印参照)。これにより、親機が子機<2>に圧縮機運転指令を送信し(符号S1-2参照)、子機<2>は、親機に圧縮機および膨張弁開度状態情報を送信する(符号S2-2参照)。
図2に示すように、室内機−室外機伝送では、室内機−室外機間通信を行う。
室内機−室外機伝送は、センサ値や運転モードなどの状態変化時に通信する。例えば、室内機−室外機伝送では、3分間通信遮断で伝達エラーとする。ただし、状態変化なくても30秒毎に通信する。
室外機の親機は、室内機の運転モード、室内センサ情報に基づいて、室内機の膨張弁開度を制御する。図2では、室内機<1><2>が、室外機の親機に室内機の運転モード、室内機センサ情報を送信し(符号S11参照)、親機が室内機<1><2>に膨張弁開度指令を送信する(符号S12参照)。
室内機−室外機伝送では、全ての室内機と室外機の親機が通信する。また、室内機−室外機伝送では、室外機の子機全ても同一伝送路で接続されているため、親機と室内機の通信中は、通信中のデータを子機も認識可能である。
<室外機−室外機伝送>
スイッチ設定により、親機、子機<1>、子機<2>が決定されている。
図3の×印に示すように、親機の電源遮断により親機との通信が一定時間遮断されると、子機は、親機が異常停止したと判断。
図3の白抜き矢印に示すように、あらかじめ設定された子機<1>が親機となる(図4のフローチャート参照)。
そして、室外機の子機<1>が親機動作を開始する。図3では、親機となった子機<1>が子機<2>に膨張弁開度運転指令を送信する(符号S1-1参照)。子機<2>は、親機となった子機<1>に圧縮機および膨張弁開度状態情報を送信する(符号S2-1参照)。
室外機の子機<1>が親機として動作する場合を例に採る。
スイッチ設定により、親機,子機<1>,子機<2>が決定しているが、親機の通信が一定時間遮断されると本フローチャートに従い子機<1>が親機動作を開始する。
まず、ステップS101で親機設定されているか否かを判別する。
親機設定されている場合(ステップS101→YES)、ステップS102で親機として子機に運転指令を送信する。
上記ステップS103で自身の子機アドレスが一番若いものではない場合(ステップS103→NO)、ステップS107で親機の通信に対して子機として返信する。
親機と定期的に通信している場合(ステップS104→YES)、ステップS105で親機の設定(容量・オプション等)を室外機制御基板12-1,…,12-mの記憶部101-1,…,101-m(図1参照)に記憶する。親機の設定情報を事前に取得して記憶しておくことで、自身が親機になる場合に対応することができる。
次いで、ステップS106で親機と他の子機の通信情報や室内機情報を室外機制御基板12-1,…,12-mの記憶部101-1,…,101-m(図1参照)に記憶する。親機と他の子機の通信情報や室内機情報を事前に取得して記憶しておくことで、制御部100-1,…,100-mは、これらの情報を記憶部101-1,…,101-mから読み出して自身が親機になる場合に対応することができる。
ステップS107では、親機の通信に対して子機として返信する。
通信が遮断して一定時間が経過していない場合(ステップS108→NO)、ステップS109で親機からの通信を待つ。
ステップS111では、制御部100-1,…,100-mは、記憶部101-1,…,101-mに記憶していた親機情報を読み込み、親機となる。
ステップS112で子機<1>は、親機として他の子機<1>に送信する。
そして、子機の制御部100-1,…,100-mは、親機と子機間の通信が所定時間途絶えた場合、記憶部101-1,…,101-mから親機情報を読み出して親機として設定され、親機として設定された場合に、他の子機を制御する制御信号を送信する。
従来は、親機に設定された室外機が漏洩電流を検出した場合、親機の電源を遮断してしまうため、接続されている子機を制御できなくなりシステム全体の運転が停止していた。これに対して、本実施形態では、漏電発生時に親機を切り離しても空気調和機1の継続運転が可能となるので、故障発生時直後から修理するまでの期間も、室内機設置場所の温度快適性の維持が実現できる。
2-1,…,2-m 電源
3-1,…,3-m 漏電ブレーカ
10 室外機ユニット
10-1,…,10-m 室外機
11-1,…,11-m 圧縮機
12-1,…,12-m 室外機制御基板
13-1,…,13-m 漏洩電流検出部
14-1,…,14-m 主電源遮断部
15-1,…,15-m 圧縮機電源遮断部
16 室外機−室外機伝送路(室外機−室外機伝送手段)
17 室内機−室外機伝送路
20 室内機ユニット
20-1,…,20-n 室内機
21-1,…,21-n 室内機制御基板
22-1,…,22-n 駆動装置
23-1,…,23-n リモコン操作部(報知手段)
24-1,…,24-n 表示部
100-1,…,100-m 制御部
101-1,…,101-m 記憶部
102-1,…,102-m 室外機−室外機伝送部(室外機−室外機伝送手段)
103-1,…,103-m 室内機−室外機伝送部
200-1,…,200-n 制御部(報知手段)
201-1,…,201-n 記憶部
202-1,…,202-n 室内機−室外機伝送部
Claims (6)
- 少なくとも1台の室内機と、
電源により電源供給され、親子接続された複数台の室外機と、を備え、
前記室外機は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機を制御する制御部と、
親機の設定情報を親機情報として記憶する記憶部と、
漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
前記圧縮機の動力線に配置され、OFF時には当該圧縮機への電源供給を遮断する圧縮機電源遮断部と、
外部から前記室外機に供給される電源のうち、前記制御部への電源供給以外の電源供給を遮断する主電源遮断部と、を備え、
前記複数台の室外機のうち親機に設定されている前記室外機の前記制御部は、
前記圧縮機が漏洩電流の発生部位の場合、前記圧縮機電源遮断部をOFFし、漏洩電流している前記圧縮機には電源を供給しない制御に切り替えるとともに、切り離した前記圧縮機の能力低下分を考慮し、前記室内機の運転を制限しながら継続運転を行い、
前記圧縮機以外の部品が漏洩電流の発生部位の場合、親機としての権限を、あらかじめ設定しておいた子機である別の室外機に与え、当該子機を親機として運転継続させた上で、前記主電源遮断部を遮断し、当該室外機を切り離し、
子機の前記制御部は、
親機と子機間の通信が所定時間途絶えた場合、前記記憶部から前記親機情報を読み出して親機として設定され、
親機として設定された場合に、他の子機を制御する制御信号を送信する
ことを特徴とする空気調和機。 - 親機と子機との間で制御信号を送受信する室外機−室外機伝送手段を備え、
子機の前記制御部は、
前記室外機−室外機伝送手段による制御信号の通信を検出し、当該通信が所定時間途絶えた場合、親機として設定され、他の子機を制御する制御信号を送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記室外機が親機または子機であることを設定する設定スイッチを備え、
子機の前記制御部は、
親機と子機間の通信が所定時間途絶えた場合、前記設定スイッチの設定にも拘わらず、前記記憶部から前記親機情報を読み出して親機として設定される
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、親機として設定された場合に、前記室内機の運転能力を制限する
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記漏洩電流検出部の検出結果に基づいて、経時変化による前記漏洩電流の増加傾向にある部位を判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記室内機は、前記運転能力を制限した場合、その旨を報知する報知手段を備える
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和機。
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