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公開番号2020145898
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200910
出願番号2019042814
出願日20190308
発明の名称制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラム
出願人三菱重工サーマルシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 5/46 20060101AFI20200814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータにおいて回生電力が発生した場合に、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させることができる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置であって、前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置であって、
前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御する制御部と、
を備える制御装置。
続きを表示(約 820 文字)【請求項2】
前記制御部は、
前記直流電圧が所定のしきい値以下であると前記判定部が判定した場合に、前記第2インバータが前記ファンモータを回転させる三相交流電圧を生成するように前記第2インバータを制御し、前記直流電圧が所定のしきい値を超えていると前記判定部が判定した場合に、前記ファンモータの3つの相のうちの1つの相に対応する巻線から前記1つの相とは異なる2つの相に対応する巻線へ直流電流が流れるように前記第2インバータを制御する、
請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の制御装置と、
前記ファンモータを駆動する第2インバータと、
を備えるモータシステム。
【請求項4】
コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置による制御方法であって、
前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定することと、
判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御することと、
を含む制御方法。
【請求項5】
コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置のコンピュータに、
前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定することと、
判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御することと、
を実行させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラムに関する。
続きを表示(約 10,000 文字)【背景技術】
【0002】
三相交流電力によってモータを動作させるモータシステムにおいて、その三相交流電力がモータに供給されなくなった場合、モータが空転して電力を発生させる可能性がある。
特許文献1には、関連する技術として、回生電力が発生したときに室外ファン用モータ、第1及び第2アクチュエータの負荷それぞれを現時点よりも上げることで、圧縮機用モータにて生じた回生電圧を、室外ファン用モータ、第1及び第2アクチュエータの駆動にて消費させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2012−135157号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、モータが空転して電力を発生させる場合、その電力がインバータで整流されコンバータを構成する電子部品(例えば、スイッチング素子、ダイオード、キャパシタ、リアクタなど)に不具合を生じさせる可能性がある。
そのため、モータにおいて回生電力が発生した場合に、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させる技術が求められている。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決することのできる制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様によれば、制御装置は、コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置であって、前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御する制御部と、を備える。
【0007】
本発明の第2の態様によれば、第1の態様における制御装置において、前記制御部は、前記直流電圧が所定のしきい値以下であると前記判定部が判定した場合に、前記第2インバータが前記ファンモータを回転させる三相交流電圧を生成するように前記第2インバータを制御し、前記直流電圧が所定のしきい値を超えていると前記判定部が判定した場合に、前記ファンモータの3つの相のうちの1つの相に対応する巻線から前記1つの相とは異なる2つの相に対応する巻線へ直流電流が流れるように前記第2インバータを制御するものであってもよい。
【0008】
本発明の第3の態様によれば、モータシステムは、第1の態様または第2の態様に記載の制御装置と、前記ファンモータを駆動する第2インバータと、を備える。
【0009】
本発明の第4の態様によれば、制御方法は、コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置による制御方法であって、前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定することと、判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御することと、を含む。
【0010】
本発明の第5の態様によれば、プログラムは、コンプレッサモータを駆動する第1インバータと、ファンモータを駆動する第2インバータと、前記第1インバータ及び前記第2インバータに直流電圧を供給するコンバータとを備えるモータシステムに設けられる制御装置のコンピュータに、前記直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、前記ファンモータを回転させるか前記ファンモータを停止させるかを判定することと、判定結果に基づいて、前記第2インバータを制御することと、を実行させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の実施形態による制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラムによれば、モータにおいて回生電力が発生した場合に、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の一実施形態によるモータシステムの構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態によるコンバータの構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態による第1インバータの構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態による第2インバータの構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態による制御装置の構成の一例を示す図である。
本発明の一実施形態によるモータシステムの処理フローを示す図である。
少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
<実施形態>
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるモータシステム1の構成について説明する。
モータシステム1は、図1に示すように、交流電源10、コンバータ20、第1インバータ30、第1モータ40、圧縮機50、第1電圧検出部60、第2電圧検出部70、第2インバータ80、第2モータ90、ファン100、制御装置110を備える。
モータシステム1は、第1モータ40が空転し、回生電力を発生させたときに、その回生電力を第2モータ90における巻線の抵抗によって熱として消費させることによって、電子部品における不具合の発生を低減させるシステムである。
モータシステム1は、例えば、空気調和機の圧縮機などで使用されるモータシステムである。
【0014】
交流電源10は、交流電力を出力する電源である。交流電源10は、交流電力をコンバータ20に出力する。
【0015】
コンバータ20は、制御装置110が行う制御に基づいて、交流電力から直流電力を生成する。コンバータ20は、生成した電圧を第1インバータ30及び第2インバータ80に出力する。
【0016】
例えば、コンバータ20は、図2に示すように、ブリッジ回路201、リアクタ202、キャパシタ203を備える。
ブリッジ回路201は、交流電力を直流電力に整流する回路である。例えば、ブリッジ回路201は、図2に示すように、ダイオード2011、2012、キャパシタ2013、2014、抵抗2015、2016、スイッチング素子2017、2018を備える。
【0017】
なお、スイッチング素子2017、2018のそれぞれは、例えば、スーパージャンクションMOSFET(Metal−Oxide Semiconductor Field−Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等である。図2は、スイッチング素子2017、2018のそれぞれがスーパージャンクションMOSFETである場合のスイッチング素子2017、2018の例を示している。スイッチング素子2017は、図2に示すように、トランジスタ部2017a、ソース−ドレイン間の寄生ダイオード2017bを有する。また、スイッチング素子2018は、図2に示すように、トランジスタ部2018a、ソース−ドレイン間の寄生ダイオード2018bを有する。
【0018】
リアクタ202は、昇圧動作を実現するために設けられるリアクタである。
キャパシタ203は、ブリッジ回路201が出力する直流電力を平滑化するキャパシタである。キャパシタ203によって、電圧値の変動の少ない直流電圧がコンバータ20から第1インバータ30及び第2インバータ80へ供給される。キャパシタ203は、例えば、電解コンデンサである。
【0019】
コンバータ20は、制御装置110が行う制御に基づいて、スイッチング素子2017、2018がオン状態(閉状態の一例)とオフ状態(開状態の一例)の間で切り替わることにより、交流電源10から供給される交流電力から直流電力を生成する。
例えば、コンバータ20は、制御装置110が出力する制御信号sig1に基づいてスイッチング素子2017、2018がオン状態とオフ状態の間で切り替わることにより、交流電源10から供給される交流電力から直流電力を生成する。なお、制御信号sig1は、例えば、スイッチング素子2017、2018をオン状態とオフ状態の間で切り替えるPWM(Pulse Width Modulation)信号である。
【0020】
第1インバータ30は、制御装置110が行う制御に基づいて、コンバータ20から受ける電力から第1モータ40を駆動する三相交流電力を生成する。
【0021】
例えば、第1インバータ30は、図3に示すように、6つのトランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306から成る回路である。6つのトランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306のそれぞれが、制御装置110が出力する制御信号sig2に基づいてオン状態とオフ状態とで切り替わることによって、第1インバータ30は、三相交流電圧を生成する。この場合の制御信号sig2は、例えば、6つのトランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306のそれぞれに応じたPWM信号である。
第1インバータ30は、生成した三相交流電力を第1モータ40に出力する。
【0022】
第1モータ40は、第1インバータ30が出力する三相交流電力によって動作するモータである。第1モータ40は、例えば、コンプレッサモータである。
【0023】
圧縮機50は、例えば、空気調和機において使用される圧縮機である。圧縮機50は、空気調和機における冷媒を圧縮する。
【0024】
第1電圧検出部60は、所定の短い時間間隔ごとに、交流電源10の出力電圧を検出する検出部である。第1電圧検出部60は、検出した交流電源10の出力電圧値を示す情報inf1を制御装置110に出力する。例えば、情報inf1は、交流電源10の出力電圧そのものである。
【0025】
第2電圧検出部70は、所定の短い時間間隔ごとに、コンバータ20の出力電圧を検出する検出部である。第2電圧検出部70は、検出したコンバータ20の出力電圧値を示す情報inf2を制御装置110に出力する。例えば、情報inf2は、コンバータ20の出力電圧そのものである。
【0026】
第2インバータ80は、制御装置110が行う制御に基づいて、コンバータ20から受ける電力から第2モータ90を駆動する三相交流電力を生成する。
【0027】
例えば、第2インバータ80は、図4に示すように、6つのトランジスタスイッチ801、802、803、804、805、806から成る回路である。6つのトランジスタスイッチ801、802、803、804、805、806のそれぞれが、制御装置110が出力する制御信号sig3に基づいてオン状態とオフ状態とで切り替わることによって、第2インバータ80は、三相交流電圧を生成する。この場合の制御信号sig3は、例えば、6つのトランジスタスイッチ801、802、803、804、805、806のそれぞれに応じたPWM信号である。
第2インバータ80は、生成した三相交流電力を第2モータ90に出力する。
【0028】
また、第2インバータ80は、制御装置110が行う制御に基づいて、第2モータ90を停止させる。そして、第2インバータ80は、第1モータ40が空転し、発生した回生電力を第2モータ90の巻線の抵抗によって熱として消費させる。
【0029】
第2モータ90は、第2インバータ80が出力する三相交流電力によって動作するモータである。第2モータ90は、例えば、ファンモータである。
【0030】
ファン100は、例えば、空気調和機において使用されるファンである。ファン100は、空気調和機における室外機内の空気と室外機の外気とを交換する。
【0031】
制御装置110は、図5示すように、第1制御部1101、第2制御部1102、第3制御部1103(判定部の一例、制御部の一例)、記憶部1104を備える。
記憶部1104は、制御装置110が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
【0032】
第1制御部1101は、第1電圧検出部60から受ける情報inf1に基づいて、コンバータ20に入力される電圧の波形を取得する。
第1制御部1101は、取得した電圧の波形に基づいて、コンバータ20が第1インバータ30へ供給する直流電圧を生成するための制御信号sig1を生成する。第1制御部1101は、生成した制御信号sig1をコンバータ20に出力する。
【0033】
第2制御部1102は、第2電圧検出部70から受ける情報inf2に基づいて、第1インバータ30に入力される電圧の値を取得する。
第2制御部1102は、取得した電圧の値に基づいて、第1インバータ30が第1モータ40へ供給する三相交流電圧を生成するための制御信号sig2を生成する。第2制御部1102は、生成した制御信号sig2を第1インバータ30に出力する。
【0034】
第3制御部1103は、第2電圧検出部70から受ける情報inf2に基づいて、第2インバータ80に入力される電圧の値を取得する。
例えば、第3制御部1103は、情報inf2が示す電圧の値を、第2インバータ80に入力される電圧の値として取得する。
【0035】
第3制御部1103は、取得した第2インバータ80に入力される電圧の値と、所定のしきい値とを比較する。
第3制御部1103は、比較結果と、取得した第2インバータ80に入力される電圧の値とに基づいて、第2インバータ80が第2モータ90へ供給する電圧を生成するための制御信号sig3を生成する。
【0036】
例えば、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値以下であると判定した場合、第2インバータ80に入力される電圧の値に基づいて、第2インバータ80が第2モータ90を回転させるために第2モータ90へ供給する三相交流電圧を生成する制御信号sig3を生成する。この制御信号sig3は、例えば、PWM信号である。第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する。
【0037】
また、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合、第2モータ90を停止させ、第2モータ90における巻線の抵抗によって第1モータ40で発生する回生電力を熱として消費させるように第2インバータ80を制御する。
例えば、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合、トランジスタスイッチ801、804、806をオン状態にし、トランジスタスイッチ802、803、805をオフ状態にする制御信号sig3(すなわち、トランジスタスイッチ801、804、806のゲート(バイポーラトランジスタの場合にはベース)にHighレベルの電圧を印加し、トランジスタスイッチ802、803、805のゲートにLowレベルの電圧を印加する制御信号sig3)を生成する。そして、第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する。
【0038】
なお、第3制御部1103が、第2モータ90を停止させ、第2モータ90における巻線の抵抗によって第1モータ40で発生する回生電力を熱として消費させるように第2インバータ80を制御する場合、第1モータ40で発生する回生電力が第1インバータ30によって整流されコンバータ20の出力側に供給される直流電力は、第2モータ90のU相の巻線からV相の巻線及びW相の巻線へ電流が流れることによって、第2モータ90の巻線の抵抗で熱として消費される。
このように、第3制御部1103が、第2モータ90を停止させ、第2モータ90における巻線の抵抗によって第1モータ40で発生する回生電力を熱として消費させるように第2インバータ80を制御することによって、第1モータ40で発生する回生電力は、コンバータ20の電子部品に供給される前に、第2モータ90の巻線の抵抗で熱として消費される。その結果、第1モータ40で発生する回生電力のうちコンバータ20へ供給される電力は低減されるため、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させることができる。
【0039】
次に、本発明の一実施形態によるモータシステム1の処理について説明する。
ここでは、図6に示すモータシステム1の処理フローについて説明する。
【0040】
第1電圧検出部60は、所定の短い時間間隔ごとに、検出した交流電源10の出力電圧値を示す情報inf1を制御装置110に出力する(ステップS1)。また、第2電圧検出部70は、所定の短い時間間隔ごとに、検出した第1インバータ30の出力電圧値を示す情報inf2を制御装置110に出力する(ステップS2)。
【0041】
第1制御部1101は、第1電圧検出部60から情報inf1を受ける。この情報inf1は、例えば、交流電源10の出力電圧そのものである。第1制御部1101は、受けた情報inf1に基づいて、コンバータ20に入力される電圧の波形を取得する(ステップS3)。
第1制御部1101は、取得した電圧の波形に応じて、コンバータ20が第1インバータ30へ供給する電圧を生成するための制御信号sig1を生成する(ステップS4)。第1制御部1101は、生成した制御信号sig1をコンバータ20に出力する(ステップS5)。
【0042】
コンバータ20は、制御装置110から制御信号sig1を受ける。コンバータ20は、受けた制御信号sig1に応じて、スイッチング素子2017、2018がオン状態とオフ状態の間で切り替わることにより、交流電源10から供給される交流電力から直流電力を生成する(ステップS6)。コンバータ20は、生成した直流電力を第1インバータ30及び第2インバータ80へ出力する。
【0043】
第2制御部1102は、第2電圧検出部70から情報inf2を受ける。この情報inf2は、例えば、コンバータ20の出力電圧そのものである。第2制御部1102は、受けた情報inf2に基づいて、第1インバータ30に入力される電圧の値を取得する(ステップS7)。
第2制御部1102は、取得した電圧の値に基づいて、制御信号sig2を生成する(ステップS8)。第2制御部1102は、生成した制御信号sig2を第1インバータ30に出力する(ステップS9)。
【0044】
第1インバータ30は、制御装置110から制御信号sig2を受ける。第1インバータ30は、受けた制御信号sig2に応じて、トランジスタスイッチ301、302、303、304、305、306のそれぞれがオン状態とオフ状態とで切り替わることによって、第1モータ40を駆動する三相交流電圧を生成する(ステップS10)。第1インバータ30は、生成した三相交流電力を第1モータ40に出力する(ステップS11)。
【0045】
上述のステップS1〜ステップS11の処理を行っている間、第3制御部1103は、以下に示す処理を行う。
第3制御部1103は、第2電圧検出部70から情報inf2を受ける。
第3制御部1103は、第2電圧検出部70から受ける情報inf2に基づいて、第2インバータ80に入力される電圧の値を取得する。
例えば、第3制御部1103は、情報inf2が示す電圧の値を、第2インバータ80に入力される電圧の値として取得する。
【0046】
第3制御部1103は、取得した第2インバータ80に入力される電圧の値と、所定のしきい値とを比較する。
【0047】
第3制御部1103は、比較結果と、取得した第2インバータ80に入力される電圧の値とに基づいて、第2インバータ80が第2モータ90へ供給する電圧を生成するための制御信号sig3を生成する。
【0048】
具体的には、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かを判定する(ステップS12)。
第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値以下であると判定した場合(ステップS12においてNO)、第2インバータ80に入力される電圧の値に基づいて、第2インバータ80が第2モータ90を回転させる三相交流電圧を生成するための制御信号sig3を生成する(ステップS13)。この制御信号sig3は、例えば、PWM信号である。第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する(ステップS14)。
【0049】
また、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合(ステップS12においてYES)、第2インバータ80が第2モータ90を停止させ、第2モータ90における巻線の抵抗によって第1モータ40で発生する回生電力を熱として消費させる制御信号sig3を生成する(ステップS15)。
例えば、第3制御部1103は、比較結果が、第2インバータ80に入力される電圧の値が所定のしきい値を超えていると判定した場合、トランジスタスイッチ801、804、806をオン状態にし、トランジスタスイッチ802、803、805をオフ状態にする制御信号sig3(すなわち、トランジスタスイッチ801、804、806のゲート(バイポーラトランジスタの場合にはベース)にHighレベルの電圧を印加し、トランジスタスイッチ802、803、805のゲートにLowレベルの電圧を印加する制御信号sig3)を生成する。
そして、第3制御部1103は、生成した制御信号sig3を第2インバータ80に出力する(ステップS16)。
【0050】
以上、本発明の一実施形態によるモータシステム1について説明した。
第1モータ40(コンプレッサモータの一例)を駆動する第1インバータ30と、第2モータ90(ファンモータの一例)を駆動する第2インバータ80と、第1インバータ30及び第2インバータ80に直流電圧を供給するコンバータ20とを備えるモータシステム1において、制御装置110が備える第3制御部1103(判定部の一例、制御部の一例)は、コンバータ20から第1インバータ30及び第2インバータ80に供給される直流電圧の値が所定のしきい値を超えているか否かに基づいて、第2モータ90を回転させるか第2モータ90を停止させるかを判定する。第3制御部1103は、判定結果に基づいて、第2インバータ80を制御する。
このように第3制御部1103が第2インバータ80を制御することによって、第1モータ40において回生電力が発生した場合に、その回生電力を第2モータ90における巻線の抵抗によって熱として消費させることができる。その結果、第1モータ40で発生する回生電力のうちコンバータ20へ供給される電力は低減されるため、その回生電力に起因する電子部品における不具合の発生を低減させることができる。
(【0051】以降は省略されています)

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コントロールボックス
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圧縮機及び輸送用冷凍機
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室内機ユニットおよび空気調和機
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室内機ユニットおよび空気調和機
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オイルセンサユニット、及び圧縮機
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オイルセンサユニット、及び圧縮機
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空調システム、空調システムの制御装置
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空気調和装置の排水ユニットおよび室内機
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コンバータ装置、処理方法及びプログラム
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制御装置、電動コンプレッサおよび制御方法
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温度管理装置、温度管理方法、及びプログラム
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制御装置、空気調和機、制御方法及びプログラム
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リモコン、空気調和機、制御方法及びプログラム
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制御装置、空気調和機、制御方法及びプログラム
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制御装置、空気調和機、制御方法及びプログラム
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制御装置、空気調和機、制御方法及びプログラム
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改善提案システム、改善提案方法及びプログラム
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故障防止システム、故障防止方法及びプログラム
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蒸発器及びこれを備えた室外機並びに空気調和装置
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空気調和機、空調システム、制御方法及びプログラム
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制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラム
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制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラム
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制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラム
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