CN100513941C - 制冷冰箱的控制装置和冷媒泄漏判断方法 - Google Patents

制冷冰箱的控制装置和冷媒泄漏判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种能可靠地检测出冷冻循环单元的冷媒泄漏的制冷冰箱。该制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,冷媒检测装置中设置测量蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,并且在压缩机停止期间温度传感器检测的温度升高到规定值以上时,判断为从冷冻循环单元的低压侧泄漏可燃性冷媒。

Description

制冷冰箱的控制装置和冷媒泄漏判断方法
技术领域
本发明涉及具有冷媒泄漏检测装置的制冷冰箱、制冷冰箱的控制装置和制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法。
背景技术
近年来,世界性地提高对臭氧层保护和地球暖化问题的关心,要求改善制冷冰箱和空调等冷冻循环中使用的冷媒。目前市售的制冷冰箱大多数使用HFC(碳化氟氢)冷媒,但HFC冷媒的地球暖化系数比自然冷媒的大。因此,作为将来的冷媒,正在研究使用不会对臭氧层产生破坏,地球暖化系数小的HC(碳化氢)冷媒。
然而,HC冷媒具有可燃性,所以也考虑冷媒泄漏时发展成火灾的可能性。因此,使用HC冷媒时,需要确保在搬运时的冲击和制造欠佳的情况下,即使发生冷媒泄漏,也没有火灾等问题。例如,特开平9—14811号日本专利中揭示的结构在蒸发器的入口和出口配置温度传感器或压力传感器,根据温度差或压力差与预先设定并存储的值比较,判断是否有冷媒泄漏;特开平9—329386号日本专利中考虑的结构在蒸发器周边设置冷媒泄漏检测器,并且在检测出冷媒泄漏时,通过兼作排出除霜水的连通孔,强制性地将泄漏的冷媒和空气一起排放到外部等。
此外,日本专利公开2000—146429号公报中记载的技术,其方式为:设想产生冷媒泄漏并滞留在冰箱内的状态,在安装时即使插入电源插头,制冷冰箱也不运转,通过接通冰箱内设置的电源开关,才开始对制冷冰箱通电。其目的在于,即使冷媒滞留在冰箱内,也通过接通电源开关时打开冰箱门,将比重大于空气的HC冷媒排出到冰箱外,从而防止意外事故于未然。
作为本申请人的专利申请的日本专利申请2001—228283号中,所提供的技术使用气体传感器进行冷媒泄漏判断,在证实电信号为零,即没有可燃性冷媒泄漏后,才开始运转。
然而,在蒸发器的入口侧和出口侧两处配置传感器导致成本增大,同时安装作业烦杂,而且已有技术中不能识别冷媒泄漏部位为冷冻循环单元的低压侧或高压侧,维修需要许多时间。在冰箱门开关频繁和大量投入温度较高的食品等情况下,蒸发器温度和冷媒压力变化,而且判断要素为温度或压力的任意一个,所以往往误判冷媒泄漏。
又由于用冷媒泄漏检测器进行冷媒泄漏判断,即使是冷媒泄漏,如果没有达到规定浓度,就不能检测出冷媒泄漏。换句话说,为了用冷媒检测器检测冷媒泄漏,需要某种程度的泄漏速度。
作为冷媒泄漏事故的状况,一般有因搬运等的冲击中发生的冷媒管道龟裂引起的急剧泄漏或针孔造成的缓慢泄漏,作为实际发生的数量,几乎都是后者。也就是说,缓慢泄漏中,即使冰箱内存在泄漏的冷媒,也会在开关冰箱门时流出冰箱外,因此多数情况下也达不到可检测出的浓度。结果是,可认为其问题是:不能检测出冷媒泄漏,且继续运转,则导致压缩机故障。此外,还存在冷媒检测器昂贵,使成本提高的课题。
发明内容
根据本发明的一种状态,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,并且在所述压缩机停止的期间所述温度传感器检测的温度升高到规定值以上时,判断为从冷冻循环单元的低压侧泄漏可燃性冷媒。
根据本发明另一状态,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,并且在所述压缩机运转时所述温度传感器检测的温度降低到规定值以下时,判断为从冷冻循环单元的高压侧泄漏可燃性冷媒。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,如果所述温度传感器检测的温度为规定值以上并且所述压缩机的输入值有减小的趋势,则判断为所述可燃性冷媒从高压侧泄漏,如果所述温度传感器检测的温度为规定值以下并且所述压缩机的输入值有增加的趋势,则判断为所述可燃性冷媒从低压侧泄漏。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的入口侧和出口侧的冷媒管道各自的温度的温度传感器,如果所述各温度传感器检测的温度差为规定值以上并且所述压缩机的输入值有减小的趋势,则判断为所述可燃性冷媒从高压侧泄漏,如果所述压缩机的输入值有增加的趋势,则判断为所述可燃性冷媒从低压侧泄漏。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、检测流到所述蒸发器的所述可燃性冷媒的温度的温度传感器、以及监视所述温度传感器所得的所述可燃性冷媒的温度变化并且参照该温度变化和所述制冷冰箱的状态变迁判断所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱具有内部划成冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷冻的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室蒸发器的入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷藏室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为制冷冰箱的冷冻循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的两条冷却路径的冷却循环路径并压缩可燃性冷媒的压缩机,检测出流到所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器的至少一方的所述可燃性冷媒的温度的温度传感器、以及监视所述温度传感器所得的所述可燃性冷媒的温度变化并且参照该温度变化和所述制冷冰箱的状态变迁判断所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱控制装置具有内部划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷藏室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为所述制冷冰箱的冷冻循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的两条冷却路径的冷却循环路径并压缩可燃性冷媒的压缩机、以及控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室各室的内部温度,通过PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率驱动所述压缩机运行,并且控制所述压缩机和冷媒切换结构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;还具有根据所述压缩机的能率(duty)变化率判断冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱冷媒泄漏判断方法中,制冷冰箱该制冷冰箱具有内部划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为制冷冰箱的冷冻循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的两条冷却路径的冷却循环路径并压缩可燃性冷媒的压缩机、以及控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室各室的内部温度,通过PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率运转所述压缩机,并且控制所述压缩机和冷媒切换机构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;所述判断方法将压缩所述可燃性冷媒的压缩机的本次能率与上次相同冷却模式时的能率加以比较,判断是否有冷媒泄漏。
又,根据本发明另一状态,制冷冰箱冷媒泄漏判断方法中,制冷冰箱具有内部划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷藏室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发器供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为制冷冰箱的冷冻循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的两条冷却路径的冷却循环路径并压缩可燃性冷媒的压缩机、以及控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室各室的内部温度,由PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率运转所述压缩机,并且控制所述压缩机和冷媒切换机构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;所述判断方法将压缩所述可燃性冷媒的压缩机的能率与上次相同冷却模式时的能率加以比较,同时测量冷冻室蒸发器出入口的冷媒温度差,在所述能率的上升率为规定值以上,而且所述出入口的冷媒温度为规定值以上时,判断为低压侧泄漏冷媒。
附图说明
在权利要求书的范围内记载本发明的特征。然而,通过参照附图阅读具体实施例的详细说明,会容易理解发明的这些特征以及其它特征和效果。
图1所示为本发明实施方式1的制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法的流程图。
图2所示为本发明实施方式1的制冷冰箱的另一冷媒泄漏判断方法的流程图。
图3是本发明实施方式1的制冷冰箱的纵截面图。
图4是本发明实施方式1的制冷冰箱的冷冻循环单元的概略图。
图5是本发明实施方式1的制冷冰箱的概略控制框图。
图6所示为本发明实施方式1的制冷冰箱中从无冷媒泄漏的正常运转状态至冷冻循环单元低压侧发生冷媒泄漏时蒸发器温度变化和冷媒压力变化的曲线。
图7所示为本发明实施方式1的制冷冰箱中从无冷媒泄漏的正常运转状态至冷冻循环单元高压侧发生冷媒泄漏时蒸发器温度变化和冷媒压力变化的曲线。
图8所示为本发明实施方式1的制冷冰箱中冷媒泄漏时压缩机输入值(W)的变化的曲线。
图9是本发明实施方式2的制冷冰箱的纵截面图。
图10是本发明实施方式2的制冷冰箱的冷冻循环单元的概略图。
图11所示为本发明实施方式2的制冷冰箱的运转模式,图11(a)示出冷冻室冷却模式,图11(b)示出冷藏室冷却模式,图11(c)示出全闭模式,图11(d)示出全开模式。
图12所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器各自的入口侧、出口侧的冷媒温度随时间变化的曲线。
图13(A)所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器各自的入口侧、出口侧的冷媒温度随时间变化的曲线。
图13(B)所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器各自的入口侧、出口侧的冷媒温度随时间变化的曲线。
图14(A)所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器各自的入口侧、出口侧的冷媒温度随时间变化的放大曲线。
图14(B)所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器各自的入口侧、出口侧的冷媒温度随时间变化的放大曲线。
图15所示为本发明实施方式2的制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法的流程图。
图16所示为本发明实施方式2的制冷冰箱的另一冷媒泄漏判断方法的流程图。
图17所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器侧的冷媒管道上安装温度传感器的方法的立体图。
图18所示为本发明实施方式2的制冷冰箱中冷藏室蒸发器侧的冷媒管道上安装温度传感器的另一方法的立体图。
图19所示为本发明实施方式2的制冷冰箱的控制器功能组成图。
图20所示为本发明实施方式2的制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法的流程图。
图21是本发明实施方式2的制冷冰箱的概略控制框图。
图22所示为本发明实施方式2的另一制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法的流程图。
图23是本发明实施方式2的制冷冰箱的概略控制框图。
图24所示为本发明实施方式2的又一制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法的流程图。
图25是本发明实施方式2的又一制冷冰箱的概略控制框图。
图26所示为本发明实施方式2的又一制冷冰箱的冷媒泄漏判断方法的流程图。
图27是本发明实施方式3的制冷冰箱的纵截面图。
图28是本发明实施方式3的制冷冰箱的冷冻循环单元的概略图。
图29是本发明实施方式3的制冷冰箱的概略控制框图。
图30所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中压缩机能率校验时判决处理步骤的流程图。
图31所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中负载取样处理步骤的流程图。
图32所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中冷冻室侧的蒸发器的出入口温度差校验处理步骤的流程图。
图33是能率增加判断处理的流程图。
图34所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中低压侧冷媒泄漏判决处理步骤的流程图。
图35所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中能率减小判决处理和高压侧冷媒泄漏判决处理的流程图。
图36所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中低压侧发生冷媒泄漏时的能率变化的曲线。
图37所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中低压侧发生冷媒泄漏时的能率变化的曲线。
图38所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中高压侧发生冷媒泄漏时的能率变化的曲线。
图39所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中低压侧发生冷媒泄漏时的能率和温度变化的曲线。
图40所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中低压侧发生冷媒泄漏时的能率和温度变化的曲线。
图41所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中低压侧发生冷媒泄漏时的能率、温度和PID值变化的曲线。
最佳实施方式
下面根据附图说明本发明的若干实施方式。图3是本发明实施方式1的制冷冰箱的纵截面图,图4是该制冷冰箱的冷冻循环单元的概略图。
1001表示制冷冰箱主体,由绝热箱体1002和内胆1003构成,将内部划分成冷藏室1004、蔬菜室1005和冷冻室1006,分别具有独立的开关门1020~1022。蔬菜室1005的背面配置蒸发器1007和冷却扇1008,与压缩机1011同步运转。而且冷藏室1004的背面具有对冷藏室1004和蔬菜室1005内部供给冷气用的冷气循环管道1009,并且设置调节冷气的量用的气门1025。
在位于制冷冰箱主体1001的背壁下部的机械室1010分别配置构成图4所示的冷冻循环单元的压缩机1011、冷凝器1012,并且在该冷冻循环单元充入异丁烷等可燃性HC冷媒,作为冷媒。另外,在蒸发器1007的入口侧管道上设置温度传感器1016。结构上做成使压缩机1011排出的冷媒通过冷凝器1012、毛细管1013、蒸发器1007和储液器1014后,再次回到压缩机1011,并利用冷却扇1008的运转,供给在蒸发器1007中冷却的冷气,使冷藏室1004、蔬菜室1005和冷冻室1006冷却。
如图5的控制框图所示,冷藏室1004和冷冻室1006分别设置检测冷冻室内的温度的冷冻室用传感器(下文称为“F传感器”)1050和检测冷藏室、蔬菜室的温度用的冷藏室、蔬菜室用的传感器(下文称为“R传感器”)1051。根据R传感器1051的输出值,判断为高于微计算机1060中预定的温度时,驱动压缩机1011,对冷藏室1004和蔬菜室1005进行冷却。
由冷却扇1008将冷气送到冷冻室1006,并开放气门1025,从冷气循环管道1009供给冷藏室1004和蔬菜室1005。冷藏室1004和蔬菜室1005的箱内温度低于设定温度时,关闭气门1025,停止对箱内供给冷气,进行箱内温度调节。然后,冷冻室1006在F传感器1050的输出值低于预定的设定温度时,使压缩机1011停止,其后因温度升高而高于设定温度时,起动压缩机1011。最好能利用外部气温传感器1052和操作面板等的温度调节装置1055调节设定温度。
这样,根据各传感器的输出值和设定温度,反复使压缩机1011运转和停止,从而调节蔬菜室等的箱内温度。
蒸发器1007根据对压缩机1011的运转累计时间和各门开闭次数的计数,在达到规定的时间和开闭次数时,使设置在蒸发器1007下方的除霜加热器1023通电,进入除霜运转。除霜运转中,使压缩机1011和冷却扇1008停止,并且将设置在储液器1014分解的除霜传感器(下文称为D传感器)1053的输出值送到微计算机1060。输出值高于预定的设定温度(例如3℃)时,判断为蒸发器1007的结霜完全融化,从而切断除霜加热器1023的通电,结束除霜运转。
接着,根据图6说明无冷媒泄漏的正常运转状态至冷冻循环单元低压侧发生冷媒泄漏时的蒸发器温度变化和冷媒压力变化。
充入上述冷冻循环单元的冷媒使用可燃性异丁烷(R1600a),并且控制压缩机1011,正常的情况下,使其在蒸发器1007的温度降低到—28℃时停止运转,在升高到—10℃时起动。
这时,压缩机1011运转停止前的冷媒排放压力(Pd)为约0.45Mpa,停止时为0.11Mpa。压缩机的冷媒吸入压力(Ps)在运转时为0.05Mpa左右,停止时为0.11Mpa,与Pd均衡。而且大气压为约0.1Mpa,异丁烷的沸点为—11℃。
因此,压缩机1011运转中的包含蒸发器1007的冷冻循环单元的低压侧的压力为大气压以下,此低压侧的冷媒管道产生针孔、龟裂时,冷媒不漏出,反而吸入外部空气,因而此过程不发生冷媒漏出。然后,在反复吸入空气的过程中,冷冻循环单元内的压力渐渐升高,在管道内的压力变成大气压以上的时刻,冷媒外漏。
图6中,在A的时刻冷冻循环单元低压侧???产生相当于0.1mm的针孔的冷媒泄漏源的情况下,泄漏后压缩机停止时,冷媒压力没有特别变化,但蒸发器1007的入口侧温度升高约5K。压缩机起动时,排放侧的冷媒压力升高约0.07Mpa,吸入侧压力也升高若干。压缩机1011运转中的蒸发器1007出口侧温度升高约3K,但入口侧温度降低1K。
此后,每次重复压缩机1011的运转、停止,运转时的冷冻循环单元的排放侧冷媒压力显著升高,吸入侧的压力也升高若干。蒸发器1007的出口侧温度随每次压缩机的运转、停止,升高上去,入口侧温度随压缩机通断变化的幅度变大,压缩机停止时显著升高,运转时大幅度降低。
接着,根据图7说明无冷媒泄漏正常运转时至冷冻循环单元高压侧发生冷媒泄漏时蒸发器温度和冷媒压力的变化。
压缩机1011运转中和停止时蒸发器1007的入口、出口温度和冷媒压力Pd。Ps如上文所述,与低压侧相反,由于压缩机1011运转中的高压侧管道的压力为大气压以上,这部分发生针孔或龟裂时,冷媒立即泄漏。
图7中,在A的时刻冷冻循环单元低压侧产生相当于φ0.1mm的针孔的冷媒泄漏源的情况下,泄漏后压缩机停止时,冷媒压力没有变化,但如果使压缩机1011运转,则由于发生冷媒泄漏,冷冻循环单元的负载减小,排放侧的压力降低到大约0.42MPa,吸入侧压力也降低到0.05MPa。而且,蒸发器1007出口侧温度升高约3K,同时入口侧温度降低1K。
此后,每次重复压缩机1011的运转、停止,排放侧压力渐渐下降,吸入侧的压力也下降若干。蒸发器1007的出口侧温度随每次压缩机的反复运转、停止,升高上去,入口侧温度因冷媒不足现象而大幅度降低。
根据图8说明冷媒泄漏中的压缩机1011的输入值(W)的变化。在冷冻循环单元的低压侧发生冷媒泄漏时,压缩机的输入值渐渐增加。其原因在于,冷媒管道吸入空气,使压缩机1011的负载变大。反之,高压侧发生冷媒泄漏时,输入值减小下去。其原因在于,循环单元内的冷媒量因泄漏而减少,使加在压缩机1011上的负载减小。
安装例1
现说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例1。其中,压缩机1011停止期间通过温度传感器1016检测出的蒸发器1007的入口温度升高到预先在微计算机1060设定的上限值以上时,判断为从冷冻循环单元低压侧发生冷媒泄漏。
压缩机1011停止时,冷媒从高压侧的冷凝器流入冷冻循环单元低压侧的蒸发器1007中,并且蒸发器入口温度升高到—10℃左右。然而,低压侧在例如蒸发器出口部发生冷媒泄漏,从泄漏部位吸入空气,使冷冻循环单元的压力升高时,从高压侧流入的冷媒量增加,从而压力进一步升高。
结果,压缩机1011停止时的蒸发器1007的入口温度渐渐升高,因而如果蒸发器1007的入口温度上限值设定为5℃,并且升高到5℃以上,则判断为低压侧存在冷媒泄漏的部位。
利用上述结构,在箱内侧管道产生针孔和龟裂等冷媒泄漏处时,根据压缩机停止中蒸发器入口温度的升高,能探测出冷媒泄漏发生部位是低压侧,同时能在漏出的冷媒达到爆炸下限浓度前测出,因而能迅速采取安全对策。
此外,冷媒泄漏检测装置可仅在一处设置温度传感器,有利于制造商制造,同时可将成本增大抑制到最小。
安装例2
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例2。其中,压缩机1011运转期间在温度传感器1016检测出的蒸发器1007的入口温度降低到预先在微计算机1060设定的下限值以下时,判断为从冷冻循环单元高压侧发生冷媒泄漏。
高压侧发生冷媒泄漏时,不是上述安装例1那样吸入空气,而是往大气中排出管道内的冷媒,因而冷冻循环单元成为冷媒不足的状态,压缩机1011运转中蒸发器1007的入口温度降低,出口温度呈现升高的趋势。
因此,例如在把蒸发器1007的入口温度设定为—40℃(通常为约—30℃),并且检测出该值以下的温度时,判断为高压侧存在冷媒泄漏处。这种情况下,进一步添加压缩机1011停止时蒸发器1007的入口温度为上限值(例如低于5℃)的条件,则能更可靠地判断在高压侧泄漏。
利用此结构,压缩机运转时的蒸发器温度降低到规定值以下,就能检测出冷媒泄漏,因而能迅速进行安全对策。又由于能探测出泄漏发生处在高压侧,能减少维修时识别泄漏发生处所需的时间。
此外,冷媒泄漏检测装置可仅在一处设置温度传感器,有利于制造商制造,同时可将成本增大抑制到最小。
安装例3
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例3。其中,压缩机1011继续连续运转时,每一规定时间使压缩机停止。即,根据蒸发器1007的入口温度上限值判断低压侧冷媒泄漏时,其条件为压缩机1011停止。
然而,在冰箱内负载增大,冰箱内的冷却达不到压缩机停止条件时,由于持续进行冷却运转,故不能测出作为蒸发器入口温度上限值的接通点。
因此,例如冷却运转连续进行10小时的情况下,强制停止压缩机1011,形成确认冷媒泄漏的运转模式。于是,利用在停止中检测升高的蒸发器1007的入口温度,能可靠地探测出冷媒泄漏。
安装例4
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例4。其中,根据压缩机1011运转期间的蒸发器入口温度和压缩机1011的输入值,进行冷媒泄漏判断,如果蒸发器1007的入口温度为设定值(例如停止时为5℃以上,或冷却时为—40℃以下),并且压缩机1011的输入值存在减小的趋势,则判断为从冷冻循环单元的高压侧泄漏冷媒,如果输入值存在增加趋势,则判断为从低压侧泄漏。
压缩机1011运转时,在低压侧或高压侧的任一侧有冷媒泄漏,则蒸发器入口温度都降低。低压侧存在冷媒泄漏处时,将空气吸入管道内,使压力升高,压缩机的输入随着增加,但如上文所述,压力加大达规定值以上时,冷媒开始漏出,并且冷媒某种程度地漏出时,压缩机1011的作功量减小,输入也减小。
因此,蒸发器入口温度为下限值以下时,判断为存在冷媒泄漏,并检测输入的变迁。通过比较过去2~3循环的输入和当前的输入,能判断此输入变迁。因此,如果输入有增加的趋势,从图8所示的图形能判断在低压侧发生冷媒泄漏。
另一方面,高压侧存在冷媒泄漏处时,往大气中排放冷媒,使压力降低,输入也随着减小。因此,在蒸发器入口温度超过下限值时,判断为存在冷媒泄漏,并且检测输入端变迁,如果输入有减小的趋势,则判断为在高压侧发生冷媒泄漏。
安装例5
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例5。其中,不是按蒸发器1007的入口温度下限值,而是按蒸发器入口与出口的温度差,判断冷媒泄漏。即,也在蒸发器1007的出口设置温度传感器1016’,并且根据入口侧的温度传感器1016与温度传感器1016’的输出差,判断发生冷媒泄漏。
利用此结构,在投入温度高的大量食品时,通过检测冰箱内温度的升高,压缩机进行强制冷却运转,即使有时蒸发器入口温度比正常时低,这时的蒸发器出口温度也呈现降低的趋势,因而与冷媒泄漏时蒸发器出口温度升高的波形不同。据此,按蒸发器入口与出口的温度差检测冷媒泄漏,则能进一步提高检测精度,可防止误判冷媒泄漏。
安装例6
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例6。其中,将蒸发器1007的出口侧设置的温度传感器1016’与储液器1014中设置的D传感器1053合用。根据上述结构,为冷媒泄漏检测而另行增添的温度传感器可为1个,因而能防止成本提高,并能高精度检测冷媒泄漏。
安装例7
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例7。其中,在配置蒸发器1007的冷却室的底部设置与冰箱外侧连通的连通孔1017,并且检测冷媒泄漏时,使冷却扇1008停止运转。
冰箱内发生冷媒泄漏时,比空气重的泄漏冷媒滞留在箱内的底部。这时,使冷却扇1008运转,则该泄漏冷媒与空气混合,扩散到各冷却室。
冷冻循环单元内填充的冷媒量减少时,由于扩散到冷藏室1004、冷冻室1006和蔬菜室1005,即使全部冷媒填充量泄漏到冰箱内,其浓度也达不到爆炸的下限。然而,在本实施方式那样蒸发器为1个的冷冻循环单元的情况下,冷媒填充量较多,因而运转冷却扇1008,使泄漏冷媒扩散到各冷却室时,有时全部冷却室的浓度达到爆炸范围内。
因此,如果证实冷媒泄漏,就使冷却扇1008停止,避免与空气混合,并使其从连通孔1017自然流出到外部。
安装例8
接着,说明本发明实施方式1的制冷冰箱的安装例8。其中,检测出冷媒泄漏时,从测到冷媒泄漏开始,在规定时间后,进行告警等通知。
泄漏后的制冷冰箱周围的泄漏冷媒浓度高,有时该浓度达到爆炸范围内。这时考虑到使用者对告警通知的可靠性有疑问,再次接通电源插座和开关门的情况。因此,测到冷媒泄漏时,延迟到制冷冰箱周围的泄漏冷媒自然扩散且浓度降低为止,才进行通知,能作出较安全的处理。
根据图1说明具体动作。检测出冷冻循环单元低压侧泄漏时,压缩机1011必须停止,因而判断是运转还是停止(步骤S1011)。但是,即使处于停止期间,紧接停止后也有波动,不能正确检测,因而判断是否规定时间(例如4分钟以上)(步骤S1012)。
接着,蒸发器入口温度高于上限值(例如高于5℃)时,判断为低压侧发生泄漏(步骤S1013)。而且,判断为低压侧冷媒泄漏时,存储到微计算机1060等中,使其可读出(步骤S1014)。压缩机1011有时因冰箱内温度不是设定温度以下等而不停止。压缩机1011不停止就不能检测低压侧泄漏,因而强制性地检测压缩机1011的运转累计时间是否为规定时间(例如10小时)以上(步骤S1015),如果为10小时以上,则使压缩机停止4分钟以上(步骤S1016),并证实低压侧是否没有泄漏(步骤S1013)。
检测高压侧泄漏时,压缩机1011起动后不能立即检测正确的温度,因而判断是否经过温度稳定的规定的时间(例如10分钟)(步骤S1017)后,进至下一步骤。检测蒸发器1007的入口温度是否为下限值(例如—40℃)(步骤S1018),是下限值,则判断为在高压侧泄漏(步骤S1019)。
即使冷冻循环单元的低压侧发生冷媒泄漏时,有时也会超过蒸发器入口温度的下限值,但从图6、图7可知,超过上限值比超过下限值快,因而如果步骤S1013中不超过上限值,步骤S1018中却超过下限值,则能判断为在高压侧发生泄漏。
然后,判断为低压侧或高压侧上泄漏时,在步骤S1020使包含压缩机1011和冷却扇1008的电气部件停止,并且经过规定时间后,利用告警和显示等通知用户发生冷媒泄漏。这时,可在压缩机1011与蒸发器1007之间设置阀,并且在检测低压侧泄漏时,立即关闭阀,使压缩机1011运转规定的时间,以回收低压侧的冷媒。
接着,根据图2说明上述实施方式的使用压缩机1011的输入值的冷媒泄漏检测方法。在正常运转中,判断温度传感器1016的输出值是否为下限值(例如—40℃)以下或温度传感器1016与温度传感器1016’的温度差(即蒸发器1007的入口侧与出口侧的温度差)是否为规定值(例如5K)以上(步骤S1021)。
由此,能可靠地进行泄漏判断(步骤S1022)。存在泄漏时,接着判断压缩机1011的当前输入值WO是否小于过去的输入值WN(步骤S1023)。即,当前输入值WO小,则表示压缩机1011的负载小,判断为高压侧发生泄漏(步骤S1025);反之,该值大,则输入值存在增大的趋势,判断为泄漏的是低压侧(步骤S1024)。
然后,为了增加可靠性,重复上述判断规定次数、例如3次进行判断,如果为规定次数以下,就进行计数(步骤S1028),并且在微计算机1060预先记录当前输入值等。重复规定次数后,则在步骤S1027使包含压缩机1011和冷却扇1008的电部件停止,并且经过规定时间后,利用告警和显示通知用户发生冷媒泄漏。
这时,可在冷凝器1012与蒸发器1007之间设置阀,并且在测到低压侧泄漏时,立即关闭此阀,使压缩机1011运转规定时间,以回收低压侧的冷媒。
本实施例主要利用检测蒸发器1007的入口温度,检测出冷媒泄漏,但如图6、图7所示,冷媒泄漏时,可当作蒸发器出口侧上温度也有意变动,因而可通过检测出口侧的温度变动,检测出冷媒泄漏的结构。此外,本实施例的冷冻循环单元的蒸发器为1个,但当然也可以是具有分别在冷冻室和冷藏室设置专用蒸发器并且交互流通冷媒的冷冻循环单元的制冷冰箱,或者适应空调等各种冷冻循环单元。
本发明能根据检测压缩机停止时的蒸发器入口温度输出值或压缩机运转时蒸发器入口温度和输出温度的变动,判断在冷冻循环单元的高压侧或低压侧发生冷媒泄漏,因而能以低成本检测冷媒泄漏,同时可防止误测泄漏。
即,本发明实施方式1的制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,并且在所述压缩机停止的期间所述温度传感器检测的温度升高到规定值以上时,判断为从冷冻循环单元的低压侧泄漏可燃性冷媒。
利用此结构,冰箱内侧管道发生针孔、龟裂等冷媒泄漏处时,根据压缩机停止期间蒸发器入口温度的升高,能检测出冷媒泄漏部位为冷冻循环单元的低压侧,同时可在漏出的冷媒达到爆炸下限浓度前测出,因而能迅速采取安全对策。
此外,检测手段可仅在一处设置温度传感器,因而有利于制造商制造,同时能将成本增大抑制到最小。
又,本发明实施方式1的另一状态中,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,并且在所述压缩机运转时所述温度传感器检测的温度降低到规定值以下时,判断为从冷冻循环单元的高压侧泄漏可燃性冷媒。
利用此结构,压缩机运转时的蒸发器温度为规定值以下,就能测出冷媒泄漏,因而可迅速进行安全处理;同时又能检测出泄漏发生部位为高压侧,因而能迅速进行发生部位等的识别,缩短维修时间。此外,检测手段可仅在一处设置温度传感器,因而有利于制造商制造,同时能将成本增大抑制到最小。
最好所述冷媒管道在所述蒸发器入口侧,从而能正确进行以冷媒管道温度变化为依据的冷媒泄漏判断。
而且,最好在每一规定时间继续上述连续运转时,在每一规定时间使所述压缩机停止。
利用此结构,能在每一定时间证实压缩机停止中的蒸发器入口温度是否升高,从而可迅速且正确地判断冷媒泄漏。
又,本发明实施方式1的另一状态中,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的冷媒管道的温度的温度传感器,如果所述温度传感器检测的温度为规定值以下并且所述压缩机的输入值有减小的趋势,则判断为从高压侧泄漏所述可燃性冷媒,如果所述温度传感器检测的温度为规定值以下并且所述压缩机的输入值有增加的趋势,则判断为从低压侧泄漏所述可燃性冷媒。
利用此结构,根据蒸发器温度和压缩机输入值这两个要素判断冷媒泄漏,因而能防止冷媒泄漏和泄漏部位的误诊。
又,本发明实施方式1的另一状态中,制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、以及检测所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置,所述冷媒泄漏检测装置设置测量所述蒸发器的入口侧和出口侧冷媒管道各自的温度的温度传感器,如果所述各温度传感器检测的温度差为规定值以上并且所述压缩机的输入值有减小的趋势,则判断为从高压侧泄漏所述可燃性冷媒,如果所述压缩机的输入值有增加的趋势,则判断为从低压侧泄漏所述可燃性冷媒。
利用此结构,冰箱内侧管道发生针孔、龟裂等的冷媒泄漏处时,在其早期阶段就能检测出,并能可靠地判断冷媒泄漏,防止误判。
最好将设置在所述蒸发器出口侧管道或其附近的温度传感器设置在储液器上,与除霜探测用的温度传感器合用,从而为冷媒泄漏检测而添加的温度传感器仅为蒸发器入口侧,可抑制成本提高。
最好在配置蒸发器的冷却室的底部设置与冰箱外侧连通的连通口,并且在冷媒泄漏检测手段判断为所述可燃性冷媒泄漏时,使所述冷却扇处于停止状态。
利用此结构,即使冰箱内存在泄漏的冷媒,也根据冷媒泄漏检测,使冰箱内的风扇停止,让比空气重的泄漏冷媒从连通口流出。因此,能抑制开闭门时爆炸浓度范围内的冷媒流到室内,可抑制由外部因素引起火烧等产生的危险。
最好在冷媒泄漏检测手段判断为可燃性冷媒泄漏时,停止驱动压缩机和规定的电部件。利用此结构,由于停止驱动冰箱内和机械室中可能成为起火源的压缩机或机电部件,使安全性提高。
最好冷媒泄漏检测手段判断为可燃性冷媒泄漏时,在规定时间后进行告警等的通知。利用此结构,由于在冷媒自然扩散、使冰箱周围的浓度降低后告警,即使告警时用户惊慌地再接通电源插座或开关门,也能减少起火的危险。
图9是本发明实施方式2的制冷冰箱的纵截面图,图10是该制冷冰箱的冷冻循环单元的概略图。
本实施方式的制冷冰箱是双蒸发器并行循环制冷冰箱,箱内从上方开始,划分成冷藏室2001、蔬菜室2002、替换室2003和冷冻室2004。而且,通过在蔬菜室2002用的底面与替换室2003的顶部之间设置绝热壁2005,将箱内划分成温度带不同的上下2个室。蔬菜室2002的背面设置冷藏室蒸发器2006,冷冻室2004的背面设置冷冻室蒸发器2007。冷藏室2001的冷气与冷冻室2004的冷气完全独立,各冷气不混合。将冷藏室冷却扇2011与冷藏室蒸发器2006一起配置在蔬菜室2002的背面。又将冷冻室冷却扇2012与冷冻室蒸发器2007一起配置在冷冻室2004的背面。制冷冰箱背壁下部的机械室2013中设置构成图10所示那样的冷冻循环单元的压缩机2014和冷凝器2015(图9中未示出)。
图10示出本实施方式的制冷冰箱的双蒸发器并行冷冻循环单元。此冷冻循环单元中,HC冷媒被压缩机2014压缩并排出后,通过冷凝器2015、净化管2016之后,在由作为冷媒分流手段的3通阀2017的冷媒切换机构切换的流道上流通。
3通阀2017的一个出口依次连接冷藏室毛细管(R毛细管)2018和冷藏室蒸发器(R蒸发器)2006,3通阀2017的另一出口依次连接冷冻室毛细管(F毛细管)2019、冷冻室蒸发器(F蒸发器)2007和储液器2020。储液器2020的出口管道在机械室2013内连接单向阀2021,该单向阀2021的出口侧与R蒸发器2006的出口管道接合,进而连接压缩机2014的吸入侧。图10中,2100、2101是为后面阐述冷媒泄漏试验时为设定冷媒泄漏量而设置的阀。实际设备不设置这些阀。
上述冷冻循环单元的制冷冰箱中,控制器2030利用冷藏室2001和2002、替换室2003和2004、的温度传感器监视冰箱内的温度,并控制3通阀2017,使HC冷媒并行流通于R蒸发器2006和F蒸发器2007,控制各室的温度。
可通过切换3通阀2017,交互切换冷藏室冷却系统R和冷冻室冷却系统F之间的流道,并且可切换同时切断两流道的全闭模式和同时释放两流道的全开模式。即,可切换图11(a)所示的冷冻室冷却模式、图11(b)所示的冷藏室冷却模式、图11(c)所示的全闭模式和图11(d)所示的全开模式。作为冷媒分流手段,可将此3通阀2018代之以分别在冷藏室冷却系统R、冷冻室冷却系统F设置单独的开关阀,并控制这些阀的切换,将其同时释放、同时关闭、一个释放/另一个关闭。
由控制器2030控制压缩机2014、冷却扇2011和2012、3通阀2017等机械系统。该控制器2030输入设置于各部位的冷媒温度传感器、压力传感器、压缩机转速传感器的信号,根据这些信号进行需要的控制。说明此控制器2030的冷却控制动作。
在图11(a)所示的冷冻室冷却模式的情况下,冷媒在F毛细管2019中减压,并输入到F蒸发器2007,对冷冻室2004进行冷却后,返回压缩机2014。即,冷媒依次流过F毛细管2019、F蒸发器2007、储液器2020、单向阀2021,并且利用冷冻室冷却扇2012的运转,使冷气在替换室2003和冷冻室2004内循环,进行冷却。
另一方面,在3通阀2017切换成图11(b)所示的冷藏室冷却模式时,冷媒在R毛细管2018中减压,并输入到R蒸发器2006,对冷藏室2001和蔬菜室2002进行冷却后,返回压缩机2014。即,冷媒依次流过R毛细管2018、R蒸发器2006,并且利用冷藏室冷却扇2011的运转,对冷藏室2001和蔬菜室2002进行冷却。
此冷藏室冷却模式中,冷媒的压力,冷藏室冷却系统R高于冷冻室冷却系统F,利用该压力差δp使单向阀2021关闭,在冷冻室冷却系统F积存低温冷媒。而且,由此状态切换到冷冻室冷却模式时,可用低温冷媒使冷冻室立即冷却,从而冷冻室冷却模式能高效冷却,不发生冷媒迟后。
另一方面。冷冻室冷却模式中,F蒸发器2007的压力和温度为约0.1Mpa、—26℃,这时R蒸发器2006的温度为约0℃~2℃,压力与F蒸发器2007相同,为0.1Mpa。因此,在冷冻室冷却模式中的R蒸发器2006内,为了成为压力饱和状态,冷媒蒸发,变成蒸干(dry up)状态。于是,从该状态,3通阀2017再进行切换,由冷冻室冷却模式直接变迁到冷藏室冷却模式时,发生冷媒迟后,从3通阀2017送入冷藏室冷却系统R的冷媒经R蒸发器2006到达该冷藏室冷却系统R的出口,需要几分钟。这时,产生用相对于R蒸发器2006的入口侧和出口侧的温度差δT表示的冷媒迟后。此状态下,R蒸发器2006不能有效利用。因此,从变迁到冷藏室冷却模式的始端,预先在冷藏室冷却系统R以某种程度积存低温冷媒,因而3通阀2017的切换控制中,通过在变迁到冷冻室冷却模式前,只在预先设定的规定时间τ(例如1~5分钟)形成图11(d)所示的全开模式,必然在冷藏室冷却系统R积存规定量的低温冷媒。即,将控制器2030控制成:一面重复冷冻室冷却模式的冷冻室冷却→全开模式的同时冷却→冷藏室冷却模式的冷藏室冷却→冷冻室冷却模式的冷冻室冷却的进程,一面使整个制冷冰箱的各部为适当的温度。
对上述HC冷媒的制冷冰箱利用图10所示的冷媒泄漏试验用阀2100、2101测量冷媒泄漏时冷藏室蒸发器2006、冷冻室蒸发器2007各自的管道入口侧温度、出口侧温度,在表1~表3示出测量冷媒泄漏试验用阀2100、2101开放后的冰箱内的冷媒浓度所得的数据,图12~图14是画出时间上的变化的曲线。
表1
Figure C02822918D00241
表2
Figure C02822918D00251
表3
Figure C02822918D00252
正常运转时
正常运转时,各模式中的温度特性如下。
冷冻室冷却(F冷却)运转时,R蒸发器2006和F蒸发器2007都几乎没有入口、出口温度差。
冷藏室冷却(R冷却)运转前的抽气(蒸发器2007的冷媒回收)中,F蒸发器2007的出口温度急剧下降,温度差约差开8K。R蒸发器2006的入口温度急剧跌落,温度差约差开30K。
R冷却运转中,R蒸发器2006的入口、出口温度差在整个区域差别约5K。F蒸发器2007侧在抽气时开放后约经过7分钟后没有温度差。
压缩机2014停止期间,R蒸发器2006的入口、出口几乎无温度差。F蒸发器2007侧的入口温度略为升高,入口、出口温度差约差开5K。
压缩机停止后、紧接F冷却模式开始后,F蒸发器2007的入口温度先行降低,因而入口、出口温度差为约7K。然而,从F冷却模式开始起,约20分钟后,没有温度差。
冷媒泄漏试验I
图10所示的管道系统中,将R蒸发器2006入口侧管道上设置的试验阀2100打开相当于φ0.1mm的针孔的开度,测量设置在R蒸发器2006附近的气体状冷媒泄漏检测传感器得到的气体浓度。又利用R蒸发器2006、F蒸发器2007各自对应的管道R、F的入口侧和出口侧设置的温度传感器,测量冷媒温度。冷媒浓度和温度的测量数据示于表1和表2,时间上的变化曲线示于图12和图13。
R蒸发器2006的冷媒泄漏试验在R冷却运转开始后约5分钟起动。
与泄漏试验的起动同步,R蒸发器2006的出口温度急剧升高,与入口温度之间产生约16K的温度差。其原因在于,管道上开出0.1mm的针孔时,其口径极小,因而最初管道内为负压,将外部气体吸入管道内。
F蒸发器2007在泄漏试验开始后,即产生微小的出口温度下降,与入口温度之间产生约2K的温度差,但无显著变动。
如图13(A)所示,此阶段没有发生冷媒实际泄漏。
接着,迁移到F冷却模式,则R蒸发器2006几乎没有入口、出口温度差,但F蒸发器2007的入口、出口温度差在其整个运转范围(约30分钟),出口温度升高,入口温度降低(外气流入循环单元内造成的冷媒不足现象),因而此异常举动产生约10K的温度差。此阶段也没有产生冷媒实质泄漏。
试验开始后的第2次R冷却模式中,在整个运转范围(约21分钟),R蒸发器出口温度升高,入口温度降低(冷媒不足现象的举动),因而此异常举动产生约21K的温度差。此阶段检测出冷媒实际泄漏,达到最高50%(LEL)的浓度。这里,浓度%(LEL)是指相对于冷媒爆炸下限浓度(LEL)=1.8%(V/V)的百分比。因此,50%(LEL)实质上相当于0.9%(V/V)。
第2次F冷却模式中的温度举动与第1次大致相同。
虽然图中未示出,第3次R冷却模式开始后,外气即大量流入冷冻循环单元,使压缩机电流值加大,异常电流控制功能起动,压缩机成为停止状态,压力升高,泄漏的冷媒的浓度超过100%(LEL)。
根据以上的温度变化情况和冷媒的泄漏行为,在R蒸发器管道R中产生微小裂口(针孔)的初始阶段,冷媒不从R蒸发器2006的周边泄漏到蔬菜室2002、冷藏室2001内。因此,此阶段中如果检测出管道内的冷媒温度的变化情况与正常运转时不同,就能在发生实际冷媒泄漏前的阶段发现管道有孔,以可靠地防止冷媒泄漏。
R蒸发器2006的入口侧管道发生裂口,则从图12和图13的曲线可知,如果在R冷却运作中,裂口后就使R蒸发器入口温度比正常值降低5℃~10℃,并且R蒸发器入口温度与出口温度之差偏离正常值(约5℃)约10℃以上。此外,还可知异常温度或温度差在时间上延续。
冷媒泄漏试验II
图10所示的管道系统中,将F蒸发器2007入口侧管道上设置的试验阀2101打开相当于φ0.1mm的针孔的开度,测量设置在F蒸发器2007附近的冷媒泄漏检测传感器得到的气体浓度。又利用R蒸发器2006、F蒸发器2007各自对应的管道R、F的入口侧和出口侧设置的温度传感器,测量冷媒温度。冷媒浓度和温度的测量数据示于表1和表3,时间上的变化曲线示于图12和图14。
在F冷却模式的运转开始之后约23分钟,强制性地将F冷却系统泄漏试验阀2101只打开相当于φ0.1mm的针孔的开度,进行F冷却系统的泄漏试验。
试验阀2101开放后,F蒸发器2007的入口温度立即开始下降,入口、出口温度最大相差10K。从图14上侧的曲线可知,此阶段没有发生冷媒实际泄漏。
第1次R冷却模式中,在整个运转范围内(约16分钟)蒸发器2006的出口温度升高,而且入口温度降低(冷媒不足的情况),因而此异常情况产生约16K的温度差。此阶段没有产生实际冷媒泄漏。
第2次F冷却模式中,与第1次R冷却模式相同的举动产生约10K的F蒸发器2007入口、出口温度差。此阶段也没有产生冷媒实际泄漏。
第2次R冷却模式中,由F蒸发器2007的试验阀2101使冷媒开始泄漏到替换室2003、冷冻室2004,冷媒浓度达到约20%(LEL)。
虽然图中未示出,但与试验I相同,冷媒浓度达到100%(LEL)是在第3次R冷却模式前瞬间压缩机2014停止时。
从上文可知,F蒸发器2007对应的管道F发生裂口,则从图12和图14的曲线可知,如果在F冷却运作中,裂口瞬间之后就使F蒸发器入口温度比正常值降低5℃~10℃,并且F蒸发器入口温度与出口温度之差偏离正常值(约5℃)约10℃以上。此外,还可知异常温度或温度差在时间上延续。
因此,如图15、图16所示,能在泄漏发生前根据下面的判断基准发现产生有可能泄漏冷媒的管道裂口。
(I-1)监视R蒸发器2006的入口温度,在检测出比通常值偏离规定值以上的异常值时,判断为有冷媒泄漏。
(I-2)监视R蒸发器2006的入口温度和出口温度,如果这些温度的差偏离通常值,判断为有冷媒泄漏。
(I-3)在以上的(I-1)、(I-2)的判断中添加时间要素进行判断。
(II-1)监视F蒸发器2006的入口温度,在检测出比通常值偏离规定值以上的异常值时,判断为有冷媒泄漏。
(II-2)监视F蒸发器2007的入口温度和出口温度,如果这些温度的差偏离通常值,判断为有冷媒泄漏。
(II-3)在以上的(I-1)、(II-2)的判断中添加时间要素进行判断。
根据以上的泄漏试验的结果和考察,一本发明实施方式的制冷冰箱如图17、图18所示,R蒸发器2006、F蒸发器2007的入口侧中,分别利用传感器固定件2024FR、2025FR,在冷藏室管道R上安装温度传感器2022FR,在冷冻室管道F上安装温度传感器2023FR;或者另一实施方式中,在R蒸发器2006、F蒸发器2007的入口侧和出口侧双方,分别利用传感器固定件2024FR、2024RR(与2024FR相同)、2025FR、2025RR将温度传感器2022FR、2022RR(与2022FR相同)、安装在冷藏室管道R上,将温度传感器2023FR、2023RR安装于冷冻室管道F上,制冷冰箱具有在控制器2030中监视该温度信号,以判断冷媒泄漏的功能。
安装例1
图19中示出本发明实施方式2的制冷冰箱的安装例1的控制器2030的功能组成。由用于监视冷媒泄漏的温度监视部2032、泄漏判断部2033、告警部2034与上述进行冷冻冷藏控制的冷却控制部2031一起组成控制器2030。
本实施方式的泄漏监视用的温度传感器2022FR设置在冷藏室管道R的R蒸发器2006的入口侧,温度传感器2023FR设置在冷冻室管道F的F蒸发器2007的入口侧。
温度监视部2032按规定的周期输入这些R蒸发器入口侧温度传感器2022FR、F蒸发器入口侧温度传感器2023FR的温度检测信号,将其数字化后按时间序列存储,同时每一运转模式按周期计算过去一定时间的温度数据平均变动,并加以保持。
泄漏判断部2033比较温度监视部2032的当前数据和先前的平均变动温度,进行泄漏发生判断(实际上,如上文所述,是“发生裂口的判断”,在这里,也将其包含在内称为“泄漏发生判断”),并且在判断为发生泄漏时,将信号输出到告警部2034,同时输出到冷却控制部2031。
告警部2034具有蜂鸣器或蜂鸣器和告警灯,在泄漏判断部2033输出发生泄漏的判断时,使蜂鸣器叫响,或在叫响的同时点亮告警灯,进行发生泄漏的告警。
冷却控制部2031在泄漏判断部2033判断为有泄漏时,关闭3通阀2017,使压缩机2014运转,将管道R、F内的冷媒回收到高压侧,封存在压缩机2014的阀与3通阀2017之间,并且利用使例如光等离子杀菌器、自动制冰器、除霜加热器等停止,切断门开关、箱内灯的电源等,禁止有可能引火的电部件工作。
接着,用图20的流程图说明上述控制器2030的冷媒泄漏判断动作。图9所示的制冷冰箱必须在R冷却系统和F冷却系统双方监视冷媒泄漏。因此,在R蒸发器2006的入口侧管道上设置温度传感器2022FR,在F蒸发器2007的入口侧管道上设置温度传感器2023FR,把它们的温度信号输入到温度监视部2032,观测温度随时间的变化。然后,泄漏判断部2033根据温度监视部2032求得的R蒸发器2006的入口侧温度、F蒸发器2007的入口侧温度,按照下面的判断基准判断是否有冷媒泄漏(步骤S2001~S2003)。
·关于R蒸发器2006的入口温度,在R冷却模式中,比上次该模式中的平均温度降低7℃以上时,判断为发生泄漏。
·关于F蒸发器2007的入口温度,在F冷却模式中,比上次该模式中的平均温度降低7℃时,判断为发生泄漏。
这样,泄漏判断部2033判断为“有冷媒泄漏”时,对告警部2034输出告警指令,对冷却控制部2031输出引火防护指令(步骤S2004、S2005)。
由此,本实施方式的制冷冰箱中,能在实际发生冷媒泄漏前的阶段,即冷媒管道产生针孔,并仅发生将外气吸入管道内的冷媒不足现象的阶段,发现该裂口,进行防泄漏控制。而且,由于根据告警冷媒管道上的R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的入口侧上设置温度传感器2022FR、2023FR的检测信号进行泄漏判断,能制成成本上也有利的设备。
安装例2
接着,用图21和图22说明本发明实施方式2的制冷冰箱的安装例2。安装例2的特征在于,控制器2030在安装例1的泄漏判断功能中增添时间方面的要素,进行泄漏判断,从而进行可靠性更高的泄漏判断。
即,温度监视部2032中,输入R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的R、F入口侧上设置的温度传感器2022FR、2023FR的温度信号,取得当前的温度数据,同时运算每次R冷却模式、F冷却模式中各自的平均温度,并加以保持(步骤S2011)。然后,泄漏判断部2033在R冷却模式中的R蒸发器2006的入口侧的冷媒温度比上次的平均温度降低5℃以上时,使定时器2035起动,测量其连续时间(步骤S2012~S2014)。如果入口侧的温度连续20分钟以上比正常温度降低5℃以上,则判断为发生泄漏(步骤S2015)。
泄漏判断部2033又在F冷却模式中的F蒸发器2007的入口侧冷媒温度比上次的平均温度降低5℃以上时,使定时器2035起动,测量其连续时间(步骤S2012~S2014)。如果入口侧的温度连续20分钟以上比正常温度降低5℃以上,则判断为发生泄漏(步骤S2015)。
然后,如果判断为有泄漏,与安装例1时相同,对告警部2034输出告警指令,对冷却控制部2031输出引火防护指令(步骤S2017)。
步骤S2012中即使判断为当前温度比平均温度降低5℃以上时,一旦起动定时器2035,如果经过规定时间前当前的温度降低程度收缩到5℃以内,就使定时器复原,使温度监视从头重新进行(步骤S2018)。
由此,安装例2中,具有与实施方式1相同的效果,并且由于考虑时间要素,能使冷媒泄漏判断的可靠性进一步提高。
安装例3
接着,用图23和图24说明本发明实施方式2的制冷冰箱的安装例3。安装例3的特征在于,控制器2030中,监视R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的入口侧、出口侧的温度差,以判断冷媒泄漏,
因此,由求出入口、出口温度差的温度比较器2036、泄漏判断部2037、与安装例1相同的告警部2034,和上述进行冷冻、冷藏控制的冷却控制部2031一起,构成控制器2030。
本实施方式的泄漏监视用的温度传感器2022FR设置在冷藏室管道R的R蒸发器2006的入口侧,温度传感器2022RR设置在出口侧。温度传感器2023FR设置在冷冻室管道F的F蒸发器2007的入口侧,温度传感器2023RR设置在出口侧。
温度比较部2036按规定周期输入这些R蒸发器入口侧温度传感器2022FR、出口侧温度传感器2022RR的温度检测信号,求出温度差,又按规定周期输入F蒸发器入口侧传感器2023FR、出口侧温度传感器2023RR的温度检测信号,求出温度差。
泄漏判断部2037将温度比较部2036的R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的入口、出口温度差与规定值比较,进行泄漏发生判断(这里,实际上也是“裂口发生判断”),并且在判断为有泄漏时,将该判断输出到告警部2034,同时也输出到冷却控制部2031。
告警部2034与安装例1、2相同,也具有蜂鸣器或蜂鸣器和告警灯,在泄漏判断部2037判断为有泄漏时,使蜂鸣器叫响,或在叫响的同时点亮告警灯,对发生泄漏进行告警。
冷却控制部2031与安装例1、2相同,在泄漏判断部2037判断为有泄漏时,关闭3通阀2017,使压缩机2014运转,从而将管道R、F内的冷媒回收到高压侧,封存在压缩机2014的阀与3通阀2017之间,并且利用使例如光等离子杀菌器、自动制冰器、除霜加热器等停止,切断门开关、箱内灯的电源等,禁止有可能引火的电部件工作。
接着,用图24的流程图说明上述功能性结构的控制器2030的冷媒泄漏判断动作。图9所示的制冷冰箱在R冷却系统和F冷却系统双方监视冷媒泄漏,因而观测R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的入口、出口温度差随时间的变化。然后,泄漏判断部2037根据温度比较部2036求得的R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的入口、出口温度差,按照下面的判断基准判断是否有冷媒泄漏(步骤S2021~S2023)。
关于R蒸发器2006的入口、出口温度差,在R冷却模式中,产生15℃以上的温度差,则判断为发生泄漏(步骤S2023、S2024)。
关于F蒸发器2007的入口、出口温度差,在F冷却模式中,产生10℃以上的温度差,则判断为发生泄漏(步骤S2023、S2024)。
这样,泄漏判断部2037判断为“有冷媒泄漏”时,对告警部2034输出告警指令,对冷却控制部2031输出引火防护指令(步骤S2025、S2026)。
由此,本实施方式的制冷冰箱中,也能在实际发生冷媒泄漏前的阶段,即冷媒管道产生针孔,并发生将外气吸入管道内的冷媒不足现象的阶段,发现该裂口,进行防泄漏控制。而且,由于根据冷媒管道上的R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的入口侧、出口侧上设置温度传感器2022FR、2022RR;2023FR、2023R的温度差进行泄漏判断,能制成成本上也有利的设备。而且,由于根据温度差判断泄漏,能比仅在入口侧设置温度传感器、仅按其检测的温度判断泄漏时,提高判断的可靠性。
安装例4
接着,用图25和图26说明本发明实施方式2的制冷冰箱的安装例4。安装例4的特征在于,图5所示的控制器2030通过在安装例3状态的泄漏判断功能中增添时间方面的要素并进行记录判断,从而进行可靠性更高的冷媒泄漏判断。
即,温度比较部2036中,输入R蒸发器2006、F蒸发器2007各自的管道R、F入口侧、出口侧上设置的温度传感器2022FR、2022RR、2023FR、2023RR的温度信号,检测出入口、出口温度差(步骤S2031、S2032)。
然后,泄漏判断部2037在R冷却模式中的R蒸发器2006的入口、出口温度差大于规定值(例如10℃以上)时,使定时器2035起动,测量其连续时间(步骤S2033、S2034)。如果入口、出口的温度差连续5分钟高于规定值,则判断为发生泄漏(步骤S2035、S2036)。
泄漏判断部2037又在F冷却模式中的F蒸发器2007的入口、出口温度差大于规定值(例如5℃以上)时,使定时器2035起动,测量其连续时间(步骤S2033~S2034)。如果入口、出口的温度差连续5分钟高于规定值,则判断为发生泄漏(步骤S2035、S2036)。这时,压缩机2017停止后起动的F冷却模式中,在该F冷却模式重新起动后瞬间,平时也有约7、8K左右的温度差,因而最好设定成正常时经过此温度差消除的时间(例如只经过20分钟)后进行泄漏判断。
然后,如果泄漏判断部2037判断为有泄漏,与安装例1时相同,使告警部2034起动,同时由冷却控制部2031进行防护控制(步骤S2038)。
步骤S2033中即使判断为温度差大于规定值并暂时起动定时器2035,如果时间递增前该温度差收缩到规定值内,就使定时器复原,使温度监视从头重新进行(步骤S2039)。
由此,安装例4中,具有与安装例3相同的效果,并且由于考虑时间要素,能使冷媒泄漏判断的可靠性进一步提高。
上述各安装例中用的温度基准、时间基准为示例,根据制冷冰箱的容量、等级,每一型号的产品分别由实验设定,因而不限于示例的值。
上述各安装例中,说明了双蒸发器并行循环的制冷冰箱,但即使是诸如仅有冷藏室蒸发器的制冷冰箱、仅有冷冻室蒸发器的制冷冰箱、甚至具有与上述安装例不同的冷冻循环单元的制冷冰箱,本发明的思想也能广泛用于利用HC冷媒的制冷冰箱。
上述各安装例中,是在R冷却系统、F冷却系统双方设置等同的温度传感器,各系统中分别进行冷媒泄漏判断,但不限于此,也可仅对R冷却系统和F冷却系统的某一方,只在其蒸发器的入口侧或入口侧和出口侧双方设置温度传感器,并根据上述各安装例的判决条件进行泄漏判断。例如,可仅在F冷却系统设置温度传感器,R冷却模式时,也沿用上述F冷却模式时所用的判决条件判断泄漏。
即,本发明实施方式2的制冷冰箱具有依次连接压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器和储液器并且充入可燃性冷媒的冷冻循环单元、将所述蒸发器冷却的冷气送到冰箱内的冷却扇、检测流到所述蒸发器的所述可燃性冷媒的温度的温度传感器、以及监视所述温度传感器所得的所述可燃性冷媒的温度变化并且参照该温度变化和所述制冷冰箱的状态变迁判断所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
利用此结构,根据蒸发器中流通的冷媒所对应的温度传感器的检测温度的变化,能在冷媒实际开始泄漏前的阶段,可靠地检测出冷媒管道上产生针孔。又由于利用温度传感器判断冷媒泄漏,可在成本上抑制得比气体泄漏检测传感器低。
又,本发明实施方式2的另一状态中,制冷冰箱具有内部划成冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室蒸入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和冷冻室供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和冷媒切换机构一起作为所述制冷冰箱的冷却循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的2条冷却路径的冷却循环路径以压缩所述可燃性冷媒的压缩机、检测出流到所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器的至少一方的所述可燃性冷媒的温度的温度传感器、以及监视所述温度传感器所得的所述可燃性冷媒的温度变化并且参照该温度变化和所述制冷冰箱的状态变迁判断所述可燃性冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。利用此结构,制冷冰箱中,能在冷媒实际开始泄漏前的阶段,可靠地检测出冷媒管道上产生针孔。又由于利用温度传感器判断冷媒泄漏,可在成本上抑制得比气体泄漏检测传感器低。
最好具有冷媒封存手段,在所述冷媒泄漏检测装置判断为可燃性冷媒泄漏时,将所述可燃性冷媒封存在冷媒管道上不会泄漏到冷冻室和冷藏室的部位。
利用此结构,冷媒泄漏监视手段判断为有冷媒泄漏时,在冷媒实际泄漏前,将冷媒封存在不会泄漏到冰箱内的部位,从而能可靠地预防冷媒实际泄漏。
最好所述可燃性冷媒是碳化氢类可燃性冷媒(HC冷媒)。利用此结构,可提供无氟制冷冰箱。
下面说明本发明实施方式3的制冷冰箱。图27是使用本发明实施方式3的控制装置的制冷冰箱的截面图,图28是其冷冻循环单元的说明图。
制冷冰箱3001由绝热箱体3009和内胆3008形成,用绝热隔壁3002划分成冷藏温度带3030和冷冻温度带3040,冷藏温度带3030和冷冻温度带3040的冷气完全独立,成为各冷气不混合的结构。
冷藏温度带3030的箱内,用冷藏隔板3003分隔成冷藏室3004和蔬菜室3005,冷冻温度带3040分隔成第1冷冻室3006和第2冷冻室3007,各室分别设置开关门3051~3054。
在蔬菜室3005的背面,配置作为冷却器的冷藏蒸发器(R蒸发器)3010和冷藏室冷却扇3011,可根据箱内温度变动和门的开闭,使冷藏室冷却扇3011任意运转。冷藏室3004的背面,形成向冷藏温度带3030内提供冷气的冷气循环通路3018。
第1和第2冷冻室3006、3007的背壁,同样配置作为冷却器的冷冻室蒸发器(F蒸发器)3012和冷冻室冷却扇3013,通过冷气循环,使第1和第2冷冻室3006、3007冷却。
制冷冰箱3001的背壁下部的机械室3014中分别配置构成图28所示的冷冻循环单元的压缩机3015、冷凝器3021,并且在该冷冻循环单元充入异丁烷等可燃性HC冷媒,作为冷媒。在冷凝器3021的下行侧设置作为冷媒切换结构的3通阀3022。此3通阀3022的一个出口依次连接冷藏毛细管3023和R蒸发器3010,3通阀3022的另一出口依次连接冷冻毛细管3024、F蒸发器3012和储液器3016。储液器3016出口管道在机械室3014内连接单向阀3017,单向阀3017的出口侧与R蒸发器3010的出口管道汇合后,连接压缩机3015的吸入侧。
这样组成的制冷冰箱中,构成以下冷冻循环:用3通阀3022切换冷媒流道,在冷冻温度带3040进行冷却时,冷媒在冷冻毛细管3024中受到减压,并流入F蒸发器3012,对冷冻温度带3040进行冷却后,再次返回压缩机3015;另一方面,在冷藏温度带3030进行冷却时,冷媒在冷冻毛细管3023中受到减压,并流入R蒸发器3010,对冷藏温度带3030进行冷却后,再次返回压缩机3015。
即,冷冻室冷却时的冷媒依次流过冷冻毛细管3024、F蒸发器3012、储液器3016、单向阀3017,并利用冷冻室冷却扇3013的运转,使冷气在冰箱内循环,对第1和第2冷冻室3006、3007进行冷却。然后,切换3通阀3022,将冷媒流道从冷冻温度带3040方切换到冷藏温度带3030方时,冷媒流过R蒸发器3010,利用冷藏室冷却扇3011的运转,对冷藏室3004和蔬菜室3005进行冷却。此冷冻循环单元中使用的冷媒是例如丙烷、异丁烷或它们的混合物等碳化氢类可燃性冷媒。
这里,说明将异丁烷(R600a)用作可燃性冷媒的情况。图28的冷冻循环单元中进行冷藏温度带3030的冷却期间,R蒸发器3010的压力和温度为约0.11MPa、—10℃,F蒸发器3012的压力和温度为约0.055MPa、—26℃。
图36示出压缩机的负载对应于交替冷却中的R蒸发器3010和F蒸发器3012压力状态和蒸发器的温度变化进行变化的典型曲线。冷藏温度带3030的冷却中,蒸发器内的压力在冷藏温度带3030一侧比在冷冻温度带3040一侧高时,此压力差使单向阀3017关闭,在F蒸发器3012内积存低温冷媒(R冷却①、②)。冷冻循环单元从该状态切换到冷冻温度带3040的冷却模式时,可用此低温冷媒进行冷却。
在冷却温度带3040的冷却模式中,F蒸发器3012的压力和温度为约0.055MPa、—26℃,这时的R蒸发器3010的温度为0℃~2℃,但压力与F蒸发器3012相同,为0.055MPa(F冷却①)。大气压为约0.1MPa,因而冷冻温度带3040的冷却模式(F冷却)中,F蒸发器3012和R蒸发器3010的压力为大气压以下。
如上文所述,通过切换3通阀3022,切换冷媒流道,使冷藏温度带3030和冷冻温度带3040交替冷却,并且在冷冻温度带冷却时,使冷藏室冷却扇3011运转,在冷冻室冷却时,使冷冻室冷却扇3013运转,供给冷气,对各室进行冷却。即使是在在冷冻温度带3040的冷却时,冷藏室冷却扇3011也会由于冷藏室蒸发器3010除霜,运转到一定的温度。
泄漏冷媒的情况下,其位置在冷冻循环单元的高压侧时和在低压侧时,状况大为不同。即,冰箱内冷却到正常温度时,F蒸发器3012为—18℃~—26℃,处在异丁烷的沸点—11℃(1atm)以下。冷藏温度带3030的冷却中,R蒸发器3010也接近沸点温度。因此,如上文所述,压缩机运作中,包含蒸发器的冷冻循环单元的低压侧的压力为大气压以下,此低压侧的冷媒管道上产生针孔、龟裂时,不泄漏冷媒,反而吸入外部空气,此过程不发生冷媒泄漏。另一方面,高压侧发生冷媒泄漏时,所泄漏冷媒的压力高于大气压,因而如上文所述,立即漏出,使冷媒流道内的冷媒压力降低。图29中示出本实施方式3的制冷冰箱的控制装置的功能组成。
图29所示的制冷冰箱的控制装置,其组成部分包括检测冷藏室内的温度TH3的冷藏室内温度传感器3035、检测冷冻室内的温度TH4的冷冻室内温度传感器3036、设定箱内温度的箱内温度设定部3101、计算压缩机3015的运转频率的频率计算部3102、根据检测F蒸发器3012的入口温度TH1的蒸发器入口传感器3031和根据同样检测出口温度TH2的蒸发器出口传感器3032各自的检测温度检测出温度差的温度差检测部3103、控制压缩机3015的运转以进行箱内温度控制并且同时进行冷媒泄漏判断的主控制部3104、根据来自主控制器3104的指令频率和能率驱动压缩机3015的压缩机驱动部3106、以及测量压缩机3015的能率、频率的参数测量部3105。图28所示的控制器3034的组成部分包括箱内温度设定部3101、频率计算部3102、温度差检测部3103、主控制部3104、参数测量部3105、以及压缩机驱动部3106。压缩机驱动部3106根据主控制部3104计算PID而求出的指令频率而求出的指令频率,驱动压缩机3015。
安装例1
接着,说明本发明实施方式3的制冷冰箱的安装例1。首先,说明作为制冷冰箱的基本功能的冷藏室和冷冻室的温度控制。根据冷藏室和冷冻室内分别设置的箱内传感器3035和3036检测出箱内温度和来自箱内温度设定部3101的指令值,调整压缩机3105的运转频率和能率,从而进行温度控制。由下面的式1算出压缩机3015的运转频率。
指令频率=当前频率+0.06(et-et-1)+0.016(et-et-1-et-2)+…+
     et=(冷冻室设定温度与箱内测量温度的差) x 2
        +(冷藏室设定温度与箱内测量温度的差) x 2
式中,et-1是上次计算时的et。
由频率计算部3102进行此频率运算,主控制部3104将算出的运转频率值化整为预定的多个频率,并按照该频率(指令频率)使压缩机3015运转。参数测量部3105测量当前压缩机3015的能率,并将其输入主控制部3104。利用蒸发器入口传感器3031和出口传感器3032分别检测F蒸发器3012的入口和出口的温度TH1、TH2,温度差检测部3103求出它们的温度差,将其输入到主控制部3104。主控制部3104根据压缩机3015的能率,进行冷媒泄漏判断。现说明该冷媒泄漏判断原理。
压缩机3015的能率(PWM控制中的毫秒级功率供给周期与(功率供给周期+停供周期)的比率:100%为全功率,50%为半功率,0%为停供)取决于压缩机3015的频率(对应于转速)和负载。因此,即使负载固定,能率也随频率变化,并且能率相对于负载的变化程度根据频率变化。然而,通过将任意的能率取为基准,并由以下的式2算出对该基准能率的能率变化率,能与频率变动无关地观测负载变动。
变化率=(基准能率与当前能率的差)/基准能率
这样,压缩机负载与能率的变化率存在一定的关系,因而算出的能率变化率偏离预先决定的规定范围时,可判断为有冷媒泄漏。
基准能率可为例如“1或100%”,这样最简单。然而,根据检测冷媒泄漏的观点,设定基准能率较佳。
这里,冷冻循环单元切换后或压缩机3015的运转频率切换后等,测定能率变化与冷媒泄漏无关的定时的能率,将其作为基准能率。然后,根据式2计算每一规定时间在该时间点(当前)的能率对基准能率的变化率,并且根据该变化率判断冷媒流道的高压侧或低压侧的冷媒泄漏。这时,将压缩机3015的当前能率与上次相同冷却时的能率(基准能率)比较,以判断冷媒泄漏。
从图36中比较发生冷媒泄漏的定时T0的前后可知,在作为箱内侧(低压侧)的F蒸发器3012和R蒸发器3010上发生龟裂等泄漏处时,冷冻循环单元因与大气的压力差而吸入空气,使冷冻循环单元内的压力升高上去。而且,随着压力升高,压缩机3015的能率也升高。通常,冷藏室冷却(R冷)的能率比冷冻室冷却(F冷却)期间的能率高。图36中,在F冷却中途T0上发生泄漏处,冷冻室冷却中,能率升高,R冷却切换后也升高。
可按F冷却②能率升高判断泄漏,则能在早期确保安全,但存在进入冷却切换和压缩机停止时,不能判断的情况。因此,主控制部3104连续监视来自参数测量部3105的能率测量值,并且比较这时的R③冷却与泄漏前(正常时)的R②冷却的压缩机3015的能率,如果能率升高率例如按任意时间的平均达到10%以上,则判断为箱内(低压侧)泄漏。即,参数测量部3105例如每一分钟对主控制部3104输出能率测量值。另一方面,主控制部3104将接收的能率测量值与上次R冷却循环所对应的值作比较,进行冷媒泄漏判断,同时预先保持该测量值,以便在下一R冷却循环中冷冻冷媒泄漏。然后,判断为泄漏时,使箱内电部件停止工作,并利用告警和显示通知用户发生冷媒泄漏。
由此,本实施方式的制冷冰箱能在实际发生冷媒泄漏前的阶段,发现制冷冰箱冷媒流道低压侧上导致冷媒泄漏的针孔、龟裂等裂口,并进行防泄漏控制。
安装例2
将冷却模式切换后或压缩机3015起动后的规定定时上的能率与上次冷却时相同定时的能率加以比较,以判断冷媒泄漏。
图37对F①冷却周期中发生泄漏后,控制运转的冷却模式切换后或从压缩机起动开始、经过一定时间后的同一定时T1的能率进行比较。冷却模式切换后瞬间或压缩机3015起动后瞬间,通常出现瞬时峰值,因而能率不稳定。因此,对冷却模式切换后瞬间或从压缩机3015起动开始、经过例如2分钟的稳定状态下的上次能率(基准能率)与这次的能率进行比较。该比较中,根据基准能率,当前的能率升高率为规定值以上,则认为存在吸入外气所造成的压缩机3015的负载加大,并判断为低压侧发生冷媒泄漏。
这时,压缩机3015的能率的比较最好在压缩机3015的频率一定的条件下进行。正常状态的压缩机3015的能率随压缩机频率的高低变化。因此,在进行冷媒泄漏判断的任意时间中,即使要求改变压缩机的频率,也使压缩机频率固定一段时间,直到泄漏判断结束为止,从而能较正确地进行冷媒泄漏判断。
安装例3
接着,说明本发明实施方式3的制冷冰箱的安装例3的冷媒泄漏判断方法。安装例3的冷媒泄漏判断方法为:压缩机3015的能率降低率的大小超过规定值时,判断为来自冷媒流道高压侧的冷媒泄漏。图38示出制冷冰箱高压侧发生冷媒泄漏时的能率减小过程。
如上文所述,如果冷媒流道的高压侧中发生针孔、龟裂等裂口,则冷媒压力大于大气压,立即发生冷媒泄漏,从而冷媒流道内的冷媒量减少,压缩机3015的负载减小。因此,压缩机3015的能率从上次相同时间点上的能率下降规定值以上时,判断为高压侧发生冷媒泄漏。然后,如果判断为冷媒泄漏,就发出箱外告警,同时进行图28所示的安全应对控制,使机械室风扇3025运转,以扩散冷媒。
进行此高压侧冷媒泄漏判断时,也使压缩机频率固定一段时间,直到泄漏判断结束为止,从而能使判断较可靠。为了提高能率的比较精度,需要使压缩机频率等条件相同,在主控制部3104的泄漏判断处理中证实能率变化规定值以上,并判断为有泄漏嫌疑时,即使要求切换或要求改变压缩机频率,也在冷媒泄漏判断结束前,使压缩机频率固定一段时间。
安装例4
接着,说明本发明实施方式3的制冷冰箱的安装例4的冷媒泄漏判断方法。安装例4的冷媒泄漏判断方法的特征在于,压缩机3015的能率的比较中,在能率为规定值以上,且蒸发器3012的出入口温度差为规定值以上时,判断为低压侧泄漏。发生冷媒泄漏时,判明能率变化的同时,蒸发器的出入口温度差变大。因此,通过在检测出这两项时,作低压侧泄漏的判断,与单独按能率判断相比,能以更高的精度判断泄漏。
安装例5
接着,说明本发明实施方式3的制冷冰箱的安装例5的冷媒泄漏判断方法。图40示出在高压侧发生较大的冷媒泄漏时制冷冰箱的状态迁移。如图中所示,在高压侧泄漏冷媒,使冷媒急剧减少时,压缩机3015的负载变轻。因此,能率减小下去,从而根据由式2算出的变化率,在当前的能率相对于基准能率呈现规定值以上大幅度的降低率(定时T3012)时,可判断为高压侧中的冷媒泄漏。
由此,即使压缩机3015的频率不同时,也能按相同的条件检测出冷媒泄漏。
安装例6
接着,用图41说明本发明实施方式3的制冷冰箱的安装例6中的冷媒泄漏判断方法。安装例6的特征在于,与能率一起,参照压缩机3015的频率的PID计算结果,判断高压侧的冷媒泄漏。
图41示出在冷媒流道的高压侧发生较小冷媒泄漏时的制冷冰箱的状态迁移。通常在冰箱内从高温充分冷却,从而负载变轻时,压缩机3015的能率减小。然而,泄漏冷媒时,如图41所示,由于压缩机3015的负载一直变轻,冷媒的减少使冷却能力降低,要通过提高压缩机3015的运转频率,补偿该冷却能力的不足,并且主控制部3104提高PID计算结果。即,发生能率减小且继续进行冷却而压缩机3015的运转速率提高的不一致状态。因此,通过检测出此状态,可判断高压侧中发生的较小冷媒泄漏。
为此,频率计算部3102根据箱内传感器3035、3036的箱内温度TH3、TH4与设定温度的差,求出压缩机3102的指令频率,主控制部3104根据参数测量部3105测量的频率与指令频率的差,计算PID,并利用脉宽调制控制压缩机3015的旋转频率、能率。
作为基准能率,可取与冷媒泄漏无关地设定一定的能率的定时的能率,还预先将用相同的定时驱动压缩机3015的频率的PID计算结果作为PID值的基准。然后,从式2求出每一规定定时相对于基准能率的该时间点上的能率变化率,并取得所述PID的计算结果。
而且,在能率降低率的大小为规定值以上,而且频率的PID计算结果的提高大到规定值以上时,判断为高压侧中的冷媒泄漏。这时,成为能率降低率的比较基准的规定值设定得小于安装例5的该值。即,安装例5的冷媒泄漏判断方法在高压侧发生较大的冷媒泄漏,并且能率变化大时有效;本实施方式的冷媒泄漏判断方法即使在高压侧发生较小的冷媒泄漏、能率变化小时,也能可靠地判断冷媒泄漏。
<安装例7>
接着,用图39说明本发明实施方式3的制冷冰箱的安装例7中的冷媒泄漏判断方法。图39示出在低压侧发生冷媒泄漏时(更准确地说,在实际发生泄漏前的阶段,冷媒流道中发生针孔、龟裂等裂口时)的制冷冰箱的状态迁移。
如用39所示,低压侧冷媒流道中裂口后不久,就吸入外气,使负载加重,能率一直加大,同时冷却过程中蒸发器3012的出入口温度差比正常时大。因此,如已说明那样,算出当前能率相对于基准能率的变化率,并且在能率升高率为规定值以上、当前F蒸发器3013的出入口温度差为规定值以上的状态持续规定时间以上时,判断为在低压侧发生冷媒泄漏。
仅用能率升高率,有可能误检测出仅存在频繁开闭门和大量装入较高温度的食品等情况下的负载加重所造成的变动。然而,该升高率与蒸发器出入口温度差合在一起,判断冷媒泄漏,能使低压侧冷媒泄漏的判断进一步可靠。
上面说明了冷媒泄漏判断方法,现用图30~图35的流程图说明图29所示的制冷冰箱的控制装置的实际冷媒泄漏判断处理动作。
图30所示为本发明实施方式3的制冷冰箱中压缩机能率校验定时判决处理步骤的流程图。在接通电源时,降温、除霜、强制冷却等期间负载暂时变轻,能率变动大的情况下,执行此能率校验定时判决处理,以免把这些变化误为冷媒泄漏检测出来。每一固定的控制周期,执行该处理。
首先,处理开始时,判断是否接通电源(步骤S3001),其中在电源接通时(步骤S3001:“是”)时,将冷冻室冷却次数清零(步骤S3012),接着禁止冷媒泄漏检测动作(步骤S3013)。此后,清除能率数据的存储(步骤S3015),不进行能率校验,结束处理(步骤S3016)。步骤S3001中,不是在接通电源时而是在运转期间(步骤S3001:“否”),而且不是正在降温(步骤S3002:“否”)、也不是正在除霜(步骤S3003:“否”)、不是正在强制冷却(步骤S3004:“否”)时,判断冷冻冷藏次数是否完成2次(步骤S3005)。
此步骤S3005的判断中,如果未完成2次冷冻室冷却(步骤S3005:“否”),则冷冻室温度未稳定,因而禁止冷媒泄漏检测动作(步骤S3031)。另一方面,步骤S3005中判断为冷冻室冷却次数完成2次时(步骤S3005:“是”),就实施泄漏检测(步骤S3006)。
为了上述该泄漏检测,首先,判断是否正在进行冷藏室冷却(步骤S3007),不是正在进行冷藏室冷却(步骤S3007:“否”),就判断是否正在进行冷冻室冷却(步骤S3014)。
正在进行冷藏室冷却(步骤S3007:“是”)时,或正在进行冷冻室冷却(步骤S3014:“是”)时,接着判断压缩机3015是否起动(步骤S3008)。其中,压缩机3015不是处于起动中而是在稳定的运转状态下(步骤S3008:“否”),接着判断3通阀3022是否切换冷冻循环单元(步骤S3009)。
不是处在冷冻循环单元切换后(步骤S3009:“否”),判断是否处在更改压缩机3015的驱动频率后(步骤S3010),不是处在更改压缩机3015的驱动频率后(步骤S3010:“否”),立即实施能率校验(步骤S3011)。
利用上面的处理,在制冷冰箱的开闭和制冷冰箱内的负载增加时,根据压缩机3015的频率计算,切换频率,但这种变动大时,暂时中断能率校验。在压缩机3015起动期间,更改指令频率而使频率变化时以及切换冷冻循环单元后瞬间,能率也发生变化,与冷媒泄漏无关,所以这些定时中不进行能率校验。因此,能消除这些情况下的冷媒泄漏误测。
图31所示为能率取样处理步骤的流程图。
为了消除测量误差等,能率每16秒进行取样(步骤S3021~S3024),并总共约每1分钟算出平均值。然后,如果在算出此平均值的时间点上是进行能率校验的条件,就输出能率的校验定时命令(步骤S3025、S3026)。
图32所示为冷冻室侧的F蒸发器3012的出入口温度差校验处理步骤的流程图。此处理与上述能率取样处理分开,每一规定周期反复进行。
首先,判断是否正在进行冷冻室冷却(步骤S3031)。其中,如果不是正在进行该冷却(步骤S3031:“否”),则当作没有规定值以上的出入口温度差,(步骤S3037),结束处理。
另一方面,正在进行冷冻室冷却时(步骤S3031:“是”),温度差检测部3103根据蒸发器入口传感器3031和出口传感器3032的温度测量结果TH1、TH2,求出出入口温度差。然后,判断出入口温度差是否超过6℃(步骤S3032),在温度差超过6℃时(步骤S3032:“是”),判断此状态是否连续20分钟以上(步骤S3033),在此状态连续20分钟以上时,输出有规定值以上的温度差的判断(步骤S3034)。又,在出入口温度差为6℃以上,但不连续20分钟以上时(步骤S3033:“否”),由于有可能在20分钟时间的判断中冷冻室冷却结束,所以如果冷冻室冷却结束的时间点上温度差超过6℃的状态连续5分钟
(步骤S3035:“是”,步骤S3036:“是”),则当作此前也是相同的连续状态,并判断为存在规定值以上的温度差(步骤S3034)。然后,在上述以外的条件下,判断为没有超过规定值以上的出入口温度差(步骤S3037)。
利用此处理,原则上在温度差超过6℃的状态连续20分钟以上时,判断为有裂口,冷媒实际上泄漏。
图33是能率增加判断处理的流程图。此处理也在每一规定周期反复执行。限于根据上述步骤S3011能率校验的条件成立的情况下,进行能率增加判断(步骤S3041:“是”),并判断是否清除能率数据后的第2分钟(复原后的第2分钟)(步骤S3042)。此判断的结果是第2分钟(步骤S3042:“是”),就把该时间点的能率作为基准能率加以存储,这时不进行能率增加判断,并结束(步骤S3046、S3047)。
另一方面,步骤S3042的判断中,如果不是复原后的第2分钟(步骤S3042:“否”),判断是否复原后的第3分钟及其后(步骤S3043)。是第3分钟及其后(步骤S3043:“是”),则判断当前能率相对于基准能率的增加率是否超过10%(步骤S3044)。其中,能率增加率超过10%时(步骤S3044:“是”),输出存在能率增加的判断(步骤S3045)。
此能率增加判断中,将能率校验开始后的第2分钟的能率作为基准。这里不取第1分钟,其原因在于,能率稳定需要几十秒,有可能不会正确算出平均值。然后,从第3分钟开始,将第2分钟的能率作为基准能率,并且把当前的能率与基准能率加以比较,在根据式2算出的变化率超过10%时,判断为能率增加。
通常在制冷冰箱门的开闭和制冷冰箱以及冷冻室内的负载变动等造成的能率变化率为10%以下而负载变动大时,按频率计算的指令频率计算,使能率校验复原。
图34是低压侧冷媒泄漏判断处理的流程图。此处理中,首先,判断是否出现上述步骤S3013中的禁止泄漏检测(步骤S3051)。其中,在出现禁止泄漏检测时(步骤S3051:“是”),不需要进行此判断,因而仍旧结束处理。
另一方面,在不呈现禁止泄漏检测时(步骤S3051:“否”),判断上述步骤S3034中是否发出F蒸发器3012的出入口冷媒温度存在规定值以上差别的判断(步骤S3052)。其中,如果发出存在出入口温度差的判断(步骤S3052:“是”),接着判断上述步骤S3045中是否发出存在能率增加的判断(步骤S3053)。其中,如果发出存在能率增加的判断(步骤S3053:“是”),就当作低压侧存在冷媒泄漏,进行低压侧泄漏判断(步骤S3054)。
这样判断为在低压侧有冷媒泄漏,存在F蒸发器3012的出入口温度差为规定值以上,并且发出压缩机3015的能率增加的判断的情况。据此,能在因裂口比较小而在发生冷媒泄漏前产生外气吸入的状态下,判断冷媒泄漏于未然。
再者,此低压侧泄漏判决处理流程图中,可进行简化,跳过步骤S3052的蒸发器温度差判断步骤,在步骤S3053中判断为当前能率相对于基准能率的升高率是规定值以上,则判断为低压侧发生泄漏。但是,把这时比较能率升高率的规定值设定成大于与温度差判断一起进行时的值。
图35所示为能率减少判定和高压侧泄漏判决处理的流程图。该处理中,首先进行能率进行判定。为此,判断上述步骤S3012中能率校验条件是否成立(步骤S3061)。其中,如果能率校验条件不成立(步骤S3061:“否”),不进行能率减小判断,使处理结束(步骤S3070)。
另一方面,在能率校验条件成立时(步骤S3061:“是”),接着存储该时间点的能率和压缩机3015的频率(步骤S3062)。接着,判断是否为上述步骤S3015中的清除能率数据后的第1分钟(步骤S3063)。此判断的结果是第1分钟(步骤S3063:“是”),则为没有能率减小判断(步骤S3070)。
如果步骤S3063中不是第1分钟(步骤S3063:“否”),接着复原后,判断是否第10分钟及其后(步骤S3064)。如果复原后没有经过10分钟以上(步骤S3064:“否”),则不判定为能率减小(步骤S3070)。
另一方面,经过10分钟以上(步骤S3064:“是”),则接着判断能率减小率是否超过15%(步骤S3065)。其中,能率减小率不超过15%时(步骤S3065:“否”),进而判断能率减小率是否超过10%(步骤S3068)。
该判断中,如果能率减小率不超过10%(步骤S3066:“否”),不进行能率减小判断(步骤S3070)。
另一方面,复原后经过10分钟以上(步骤S3064:“是”),但能率减小率的范围为10%~15%(步骤S3065:“否”,步骤S3068:“是”),则与10分钟前的指令频率比较,如果当前的指令频率增加,就判断为高压侧发生冷媒泄漏(步骤S3069:“是”,步骤S3067)。
步骤S3065中能率减小率超过15%时(步骤S3065:“是”),不考虑频率变化,判断为高压侧发生冷媒泄漏(步骤S3067)。该处理中,不使用算出的能率变化率的第1分钟的平均值。而且,第2分钟以后,每一分钟记录能率,经过10分钟以上后,对当前与10分钟前进行比较,并且在根据式2算出的变化率超过15%时,判断为能率减小,接着判断为高压侧泄漏。
这里,能率变动率超过15%时,判断为能率减小,其原因在于,通常30~40分钟的冷冻室冷却中,能率有可能变动15%左右。
此外,能率存在10%~15%范围的减小时,与10分钟前的指令频率比较,如果当前的指令频率增加,则判断为高压侧发生冷媒泄漏。作为驱动压缩机3015的频率的计算源的设定温度并非没有误差,冰箱内温度并非总为相同的温度,但如果隔开某一定时间间隔,就作为超过测量误差的温度变化,因而指令频率增高判断中不需要专门设定门限值。
如以上所说明,根据本实施方式,能可靠地检测出来自冷冻循环单元的冷媒泄漏,因而将可燃性冷媒用作冷媒时,在检测出冷媒泄漏的时间点,使可能成为着火源的某个电气部件停止工作,从而能预防着火,并且可通过鸣响告警,对用户通知可燃性冷媒泄漏,以免不小心在制冷冰箱周边靠近着火源等。
因此,本发明实施方式3的一种状态中,制冷冰箱控制装置具有内部划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷藏室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为所述制冷冰箱的冷却循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的2条冷却路径的冷却循环路径以压缩所述可燃性冷媒的压缩机、以及控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室的各内部温度,从PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率运转所述压缩机,并且控制所述压缩机和冷媒切换结构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;还具有根据所述压缩机的能率变化率判断冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
利用此结构,沿制冷冰箱的冷冻循环单元流动的冷媒发生泄漏时,使冷媒在冷媒流道中流通的压缩机的负载大为变动,因而通过测量对该负载变动作PWM控制的压缩机能率,进行判断,在该能率的变化率变动到规定范围外时,判断为冷媒泄漏,因而不用气体传感器等,就能进行高可靠性的冷媒泄漏判断。
又,最好根据本次冷却模式的能率平均值相对于上次相同冷却模式的能率平均值的变化率,判断冷媒泄漏。利用此结构,能进行高可靠性的冷媒泄漏判断,不受能率瞬间变动影响。
又,最好根据本次冷却模式的能率平均值相对于上次相同冷却模式的能率平均值的变化率,判断冷媒泄漏。利用此结构,可准确捕获压缩机的能率变化,能进行高可靠性的冷媒泄漏判断。
又,最好所述基准能率为所述冷媒切换机构的上次冷媒流道切换点或上次压缩机频率变化时间点。利用此结构,可准确捕获压缩机的能率变化,能进行高可靠性的冷媒泄漏判断。
又,本发明实施方式3的另一状态中,制冷冰箱冷媒泄漏判断方法中,制冷冰箱具有内部划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为所述制冷冰箱的冷却循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的2条冷却路径的冷却循环路径以压缩所述可燃性冷媒的压缩机、以及控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室的各内部温度,从PID因素计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率运转所述压缩机,并且控制所述压缩机和冷媒切换结构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;所述判断方法将压缩所述可燃性冷媒的压缩机的本次能率与上次相同冷却模式时的能率加以比较,判断是否有冷媒泄漏。
利用此结构,不用气体传感器,就能进行高可靠性的冷媒泄漏判断。
又,最好通过将冷却模式切换后或压缩机起动后的规定定时的能率与上次相同冷却模式的相同定时的能率校验比较,判断冷媒泄漏。利用此结构,能以系统稳定状态下的能率为基准,与当前的能率进行比较,并判断冷媒泄漏,从而能进行高可靠性的冷媒泄漏判断。
又,本发明实施方式3的又一状态中,制冷冰箱冷媒泄漏判断方法中,制冷冰箱具有内部划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室蒸发器供给所述可燃性冷媒的冷媒切换机构、与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为制冷冰箱的冷却循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的2条冷却路径的冷却循环路径以压缩所述可燃性冷媒的压缩机、以及控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室的各内部温度,从PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率运转所述压缩机,并且控制所述压缩机和冷媒切换结构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;所述判断方法将压缩所述可燃性冷媒的压缩机的能率与上次相同冷却模式时的能率加以比较,同时测量冷冻室蒸发器出入口的冷媒温度差,在所述能率的上升率为规定值以上,而且所述出入口的冷媒温度差为规定值以上时,判断为低压侧泄漏冷媒。
利用此结构,不用气体传感器,并且在即使设定气体传感器也不能检测的状态下,即在低压侧管道产生裂口并吸入外气的极初始阶段,能可靠地判断发生冷媒泄漏。
至此,已利用实施例详细说明了本发明。对本领域的技术人员而言,本发明不限于本申请中说明的实施例。本发明的装置可作为修改或变换的方式加以实施,而不脱离权利要求书的记载所规定的本发明的主旨和范围。因此,本申请的记载以示例说明为目的,并非意味着有哪些限制。
例如,本发明在其技术思想范围内,不用说对制冷冰箱和冷冻冰箱等单功能设备可用,对空调等使用冷媒的所有冷却装置也可用。此外,即使热泵循环那样对内侧加温的温热循环单元中,其热移动原理也完全相同,因而本发明也可用于热泵循环单元。
工业应用性
综上所述,根据本发明,能可靠地检测出来自冷冻循环单元的冷媒泄漏,因而将可燃性冷媒用作冷媒时,在检测出冷媒泄漏的时间点,使可能成为着火源的某个电气部件停止工作,从而能预防着火,并且可通过鸣响告警,对用户通知可燃性冷媒泄漏,以免不小心在制冷冰箱周边靠近着火源等。

Claims (22)

1.一种制冷冰箱控制装置,内部具有
绝热箱体,
压缩可燃性冷媒的压缩机,以及
控制器,该控制器根据箱体内温度,由PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率使所述压缩机运行,并且控制所述压缩机,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒冷却箱体内,其特征在于,
所述控制装置具有根据所述压缩机的能率的变化率判断冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
2.如权利要求1中所述的控制装置,其特征在于,所述冷媒泄漏检测装置判断为所述可燃性冷媒泄漏时,在规定时间后发布告警通知。
3.如权利要求1中所述的控制装置,其特征在于,所述压缩机继续进行连续运转时,在每一规定时间使所述压缩机停止。
4.如权利要求1中所述的控制装置,其特征在于,具有冷媒封存手段,在所述冷媒检测装置判断为可燃性冷媒泄漏时,所述冷媒封存手段将所述可燃性冷媒封入冷媒管道的不漏到冷冻室和冷藏室的部位。
5.如权利要求4中所述的制冷冰箱的控制装置,其特征在于,所述冷媒封存手段在所述冷媒泄漏检测手段判断为可燃性冷媒泄漏时,闭合所述冷媒切换机构,使所述压缩机运转规定时间后,将所述可燃性冷媒封存在冷冻循环单元中从该压缩机排出口到所述冷媒切换机构的高压部。
6.如权利要求4中所述的制冷冰箱的控制装置,其特征在于,所述冷媒封存手段在所述冷媒泄漏检测装置判断为可燃性冷媒泄漏时,闭合设置在冷媒管道上所述冷凝器与毛细管之间的封存阀,使所述压缩机运转规定时间后,将所述可燃性冷媒封存在冷冻循环单元中从该压缩机排出口到所述封存阀的高压部。
7.一种制冷冰箱控制装置,内部具有
划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、
对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、
设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、
对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、
设置在所述冷冻室入口侧的冷冻室毛细管、
设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发器供给可燃性冷媒的冷媒切换机构、
与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为所述制冷冰箱的冷冻循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的两条冷却路径的冷媒循环路径以压缩所述可燃性冷媒的压缩机、以及
控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室各室的内部温度,由PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率使所述压缩机运行,并且控制所述压缩机和冷媒切换机构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;其特征在于,
还具有根据所述压缩机的能率的变化率判断冷媒泄漏的冷媒泄漏检测装置。
8.如权利要求7所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述冷媒泄漏检测装置将压缩所述可燃性冷媒的压缩机的能率与上次相同冷却模式时的能率加以比较,同时测量冷冻室蒸发器出入口的冷媒温度差,
在所述能率的上升率为规定值以上,而且所述蒸发器出入口的冷媒温度差为规定值以上时,判断为低压侧冷媒泄漏。
9.如权利要求7中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述能率的变化率是相对于上次相同冷却模式中的能率平均值的,本次冷却模式中的能率平均值的变化率。
10.如权利要求7中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述能率的变化率是将过去时间点上相同冷却模式的能率作为基准能率的当前能率的变化率。
11.如权利要求10中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述基准能率为所述冷媒切换机构在上次冷媒流道切换时间点的能率。
12.如权利要求10中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述基准能率为上次压缩机频率变化时间点的能率。
13如权利要求7中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述冷媒泄漏检测装置在所述能率降低率的大小超过规定值时,判断为来自冷冻循环单元的高压侧冷媒泄漏。
14.如权利要求7中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述冷媒泄漏检测装置在所述能率上升率超过规定值时,判断为来自冷冻循环单元的低压侧冷媒泄漏。
15.如权利要求7中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述冷冻室蒸发器的出入口分别具有温度传感器,
所述冷媒泄漏检测装置在所述能率的上升率超过规定值而且所述冷冻室出入口的冷媒温度差超过规定值时,判断为冷冻循环单元低压侧冷媒泄漏。
16.如权利要求7中所述的制冷冰箱控制装置,其特征在于,所述冷媒泄漏检测装置在所述能率的降低率的大小超过规定值而且所述PID计算的频率上升值超过规定值时,判断为冷冻循环单元高压侧冷媒泄漏。
17.一种制冷冰箱冷媒泄漏判断方法,
该制冷冰箱内部具有
划分冷藏室和冷冻室的绝热箱体、
对所述冷藏室进行冷却的冷藏室蒸发器、
设置在所述冷藏室蒸发器的入口侧的冷藏室毛细管、
对所述冷冻室进行冷却的冷冻室蒸发器、
设置在所述冷冻室的入口侧的冷冻室毛细管、
设置在所述冷藏室毛细管和所述冷冻室毛细管的上行侧,切换冷媒流道,有选择地对所述冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发器供给可燃性冷媒的冷媒切换机构、
与所述冷藏室蒸发器、所述冷冻室蒸发器、所述冷藏室毛细管、所述冷冻室和所述冷媒切换机构一起作为制冷冰箱的冷冻循环单元并且构成包含对所述冷藏室蒸发器和所述冷冻室进行冷却的2条冷却路径的冷媒循环路径以压缩所述可燃性冷媒的压缩机、以及
控制器,该控制器根据所述冷藏室、冷冻室各室的内部温度,由PID运算计算出所述压缩机的频率,同时根据算出的频率运转所述压缩机,并且控制所述压缩机和冷媒切换机构,使其用可燃性冷媒作为所述可燃性冷媒,交替冷却冷藏室和冷冻室;其特征在于,
所述判断方法将压缩所述可燃性冷媒的压缩机的本次能率与上次相同冷却模式时的能率加以比较,判断是否有冷媒泄漏。
18.如权利要求17中所述的制冷冰箱冷媒泄漏判断方法,其特征在于,将冷却模式切换后或压缩机起动后规定定时的能率与上次相同冷却模式中相同定时的能率进行比较,判断是否有冷媒泄漏。
19.如权利要求17中所述的制冷冰箱冷媒泄漏判断方法,其特征在于,在使压缩机频率固定的状态下,进行所述压缩机的能率的比较。
20.如权利要求17中所述的制冷冰箱冷媒泄漏判断方法,其特征在于,所述压缩机能率的比较中,能率降低率的大小超过规定值时,判断为高压侧冷媒泄漏。
21.如权利要求17中所述的制冷冰箱冷媒泄漏判断方法,其特征在于,所述压缩机能率的比较中,能率上升率超过规定值时,判断为低压侧冷媒泄漏。
22.如权利要求17中所述的制冷冰箱冷媒泄漏判断方法,其特征在于,所述压缩机能率的比较中,能率降低率的大小超过规定值,或能率上升率超过规定值时,使冷媒切换机构和压缩机的频率固定一定时间。
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