JP2016031209A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転情報の検出結果を冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定するために利用して、冷媒漏れを精度良く判定する冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷媒漏れ判定手段は、モータが通常周波数帯域に比べて高い高周波数で運転されている状態でのモータの運転情報の検出結果に応じて、冷凍サイクルでの冷媒漏れが判定される。
【選択図】図10

Description

実施例は冷凍サイクル装置に関する。
冷凍サイクル装置には圧縮機の運転情報を検出するものがある。圧縮機は冷凍サイクル内で冷媒を循環させるものであり、冷凍サイクルで生成された冷気は冷却室内に供給される。運転情報は圧縮機のモータの電気的な状態に関する情報であり、当該モータの運転状態で検出される。
特開2005−90925号公報 特開2004−162978号公報
上記冷凍サイクル装置の場合には運転情報の検出結果を冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定するために利用しており、冷媒漏れは精度良く判定されることが好ましい。
実施例の冷凍サイクル装置は、モータを駆動源とする圧縮機を有するものであって冷却室を冷却するための冷気を生成する冷凍サイクルと、前記冷却室内の温度に応じた温度信号を出力する温度検出器と、前記温度検出器からの温度信号に応じて前記モータを制御するモータ制御手段と、前記モータの運転状態での電気的な状態に関する情報である運転情報を検出する情報検出手段と、前記情報検出手段の運転情報の検出結果に応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定する漏れ判定手段を備え、前記漏れ判定手段は前記モータが通常周波数帯域に比べて高い高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果に応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定する。
実施例1を示す図(冷蔵庫の内部構成を示す断面図) 冷蔵庫の電気的な構成を示す図 冷凍サイクルを示す図 コンプモータの駆動回路を示す図 冷凍サイクルの冷媒量およびコンプモータの電力間の関係をコンプモータの駆動周波数毎に示す図 コンプモータのトルクおよび瞬時電力値間の関係を示す図 制御回路のタイマ割込み処理を示す図 制御回路のR冷却モード処理を示す図 制御回路のF冷却モード処理を示す図 制御回路の異常判定処理を示す図 コンプモータの駆動周波数と冷蔵室温度と冷凍室温度との関係を冷凍サイクルの冷媒量毎に示す図 コンプモータの駆動周波数の分布を冷凍サイクルの冷媒量毎に示す図 コンプモータの入力電力を外気温度毎に示す図 実施例2を示す図3相当図
図1のキャビネット1は前面が開口するものであり、前から見て縦長な長方形状をなしている。このキャビネット1は外箱2および内箱3間に断熱材4を収納してなるものであり、キャビネット1内の空間は冷却室に相当する。このキャビネット1内には水平な上仕切板5が固定されており、上仕切板5の上に位置して冷蔵室6が形成されている。この冷蔵室6内にはR温度センサ7(図2参照)が固定されており、R温度センサ7は冷蔵室6内の温度に応じたR温度信号を出力する。この冷蔵室6は貯蔵室に相当し、R温度センサ7は温度センサに相当し、R温度信号は温度信号に相当する。
キャビネット1内には、図1に示すように、水平な断熱仕切板8が固定されている。この断熱仕切板8は上仕切板5の下に配置されたものであり、キャビネット1内には上仕切板5および断熱仕切板8間に位置して野菜室9が形成されている。この野菜室9内は冷蔵室6内に熱的に接続されたものであり、冷蔵室6内の温度および野菜室9内の温度は冷蔵温度帯域に収束するようにコントロールされる。
キャビネット1内には、図1に示すように、水平な下仕切板10が固定されている。この下仕切板10は断熱仕切板8の下に配置されたものであり、キャビネット1内には断熱仕切板8および下仕切板10間に位置して製氷室11が形成されている。この製氷室11内は冷蔵室6内および野菜室9内に対して熱的に遮断されたものであり、キャビネット1内には下仕切板10の下に位置して冷凍室12が形成されている。
冷凍室12内にはF温度センサ13(図2参照)が固定されており、F温度センサ13は冷凍室12内の温度に応じたF温度信号を出力する。この冷凍室12内は製氷室11内に熱的に接続されたものであり、製氷室11内の温度および冷凍室12内の温度は冷凍温度帯域に収束するようにコントロールされる。この冷凍室12は貯蔵室に相当し、F温度センサ13は温度センサに相当し、F温度信号は温度信号に相当する。このF温度センサ13はR温度センサ7と共に温度検出器を構成するものである。
キャビネット1には、図1に示すように、冷蔵室6の前方に位置してR扉14が開閉可能に装着されている。このR扉14にはガスケット15が固定されており、冷蔵室6の前面はR扉14の閉鎖状態でガスケット15がキャビネット1の前端面に前から密着することで気密状態に閉鎖される。このキャビネット1には野菜室9の前方に位置してV扉16が開閉可能に装着されている。このV扉16にはガスケット17が固定されており、野菜室9の前面はV扉16の閉鎖状態でガスケット17がキャビネット1の前端面に前から密着することで気密状態に閉鎖される。
キャビネット1には、図1に示すように、製氷室11の前方に位置してI扉18が開閉可能に装着されている。このI扉18にはガスケット19が固定されており、製氷室11の前面はI扉18の閉鎖状態でガスケット19がキャビネット1の前端面に前から密着することで気密状態に閉鎖される。このキャビネット1には冷凍室12の前方に位置してF扉20が開閉可能に装着されている。このF扉20にはガスケット21が固定されており、冷凍室12の前面はF扉20の閉鎖状態でガスケット21がキャビネット1の前端面に前から密着することで気密状態に閉鎖される。
キャビネット1には、図1に示すように、機械室22が形成されており、機械室22内には冷凍サイクルのコンプレッサ23が固定されている。このコンプレッサ23はレシプロ形のものであり、三相DCブラシレスモータからなるコンプモータ24(図2参照)を有している。このコンプレッサ23は圧縮機に相当し、コンプモータ24はモータに相当する。
コンプレッサ23の吐出口には、図3に示すように、冷媒管を介してコンデンサ25が接続されている。このコンデンサ25は機械室22内に配置されたものであり、コンデンサ25には冷媒管を介して切換弁26の入口が接続されている。この切換弁26はバルブモータ27(図2参照)を駆動源とするものであり、入口に加えてR出口およびF出口を有している。この切換弁26はバルブモータ27が回転することに応じてR冷却モードおよびF冷却モード間で切換えられるものであり、R冷却モードではF出口の閉鎖状態でR出口が開放状態となり、F冷却モードではR出口の閉鎖状態でF出口が開放状態となる。これらR冷却モードおよびF冷却モードのそれぞれは冷却モードに相当する。
切換弁26のR出口には、図3に示すように、冷媒管を介してRキャピラリーチューブ28およびRエバポレータ29が接続されている。このRエバポレータ29は、図1に示すように、冷蔵室6の後に配置されたものであり、切換弁26のR冷却モードではコンプレッサ23の吐出口からコンデンサ25を通してRキャピラリーチューブ28およびRエバポレータ29に冷媒が順に供給される。
切換弁26のF出口には、図3に示すように、冷媒管を介してFキャピラリーチューブ31およびFエバポレータ30が接続されている。このFエバポレータ30は冷凍室12の後に配置されたものであり、切換弁26のF冷却モードではコンプレッサ23の吐出口からコンデンサ25を通してFキャピラリーチューブ31およびFエバポレータ30に冷媒が順に供給される。これらFエバポレータ30およびRエバポレータ29はアキュームレータ32を介してコンプレッサ23の吸込口に接続されており、切換弁26のR冷却モードおよびF冷却モードのそれぞれでは冷媒がアキュームレータ32を通してコンプレッサ23の吸込口に戻される。
野菜室9の後には、図1に示すように、Rファン装置33が固定され、製氷室12の後にはFファン装置34が固定されている。Rファン装置33はRファンモータ35の回転軸にRファン36を連結したものであり、冷蔵室6内にはRファン装置33からRエバポレータ29を通して冷気が供給され、野菜室9内には冷蔵室6内を経由して冷気が供給される。Fファン装置34はFファンモータ37の回転軸にFファン38を連結したものであり、製氷室11内および冷凍室12内のそれぞれにはFファン装置34からFエバポレータ30を通して冷気が供給される。
図4のインバータ回路39はコンプモータ24のU相コイルとV相コイルとW相コイルに三相交流電源を供給するものであり、キャビネット1内に収納されている。このインバータ回路39は6つのトランジスタTr1〜Tr6を三相ブリッジ接続することから構成されたものであり、3つの電流検出抵抗R1〜R3を有している。整流回路40は商用交流電源41を直流電源に変換するものである。この整流回路40はキャビネット1内に収納されたものであり、インバータ回路39は整流回路40からの直流電源を三相交流電源に変換する。
図2の制御回路42はキャビネット1内に収納されたものであり、CPUとROMとRAMを有している。この制御回路42はR温度センサ7からのR温度信号およびF温度センサ13からのF温度信号を検出し、コンプモータ24とバルブモータ27とRファンモータ35とFファンモータ37を駆動制御するものである。この制御回路42はバルブモータ27を一定時間毎に回転操作することで切換弁26をR冷却モードおよびF冷却モード間で切換えるものであり、R冷却モードではR温度センサ7からのR温度信号が冷蔵用の設定温度となるようにコンプモータ24を制御し、F冷却モードではF温度センサ13からのF温度信号が冷凍用の設定温度となるようにコンプモータ24を制御する。この制御回路42はモータ制御手段と情報検出手段と漏れ判定手段に相当する。
図5はコンプモータ24の駆動周波数であり、コンプモータ24の駆動周波数は最低周波数(19.2Hz)から最高周波数(69Hz)までの間で段階的に設定される。このコンプモータ24の駆動周波数はR冷却モードではR温度センサ7からのR温度信号が冷蔵用の設定温度に比べて高い程に高く設定され、F冷却モードではF温度センサ13からのF温度信号が冷凍用の設定温度に比べて高い程に高く設定されるものであり、R冷却モードでは最高周波数Hrが(63Hz)に決められ、F冷却モードでは最高周波数Hfが(69Hz)に決められている。
制御回路42は、図4に示すように、A/D変換部43とdq変換部44と速度検出部45とモータ制御部46と速度指令出力部47と速度PI制御部48とq軸電流PI制御部49とd軸電流PI制御部50と三相変換部51とPWM形成部52を有している。これらA/D変換部43〜PWM形成部52はコンプモータ24をトルク制御するものであり、制御回路42のROMに記録されたプログラムから構成されている。このトルク制御はコンプモータ24の回転速度が目標速度に対して変動することを抑制するものである。この回転速度はコンプモータ24の機械的な位相角の違いに応じて負荷変動が生じることで変動するものであり、コンプモータ24の負荷変動はコンプレッサ23がレシプロ形である構造に起因して生じる。
A/D変換部43はインバータ回路39の電流検出抵抗R1〜R3からの検出電圧に応じてU相電流IuとV相電流IvとW相電流Iwをデジタル値として出力する。dq変換部44はA/D変換部43からのU相電流Iu〜W相電流Iwを二相の電流IαおよびIβに変換し、電流IαおよびIβをd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換するものであり、下記(1)式はU相電流Iu〜W相電流Iwを電流IαおよびIβに変換するための演算式であり、下記(2)式は電流IαおよびIβをd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換するための演算式である。
Figure 2016031209
速度検出部45はdq変換部44からのd軸電流Idおよびq軸電流Iqに応じてコンプモータ24の回転位相角θを演算し、回転位相角θの演算結果を微分することでコンプモータ24の回転速度ωを演算する。モータ制御部46はdq変換部44からのq軸電流Iqに応じてコンプモータ24の速度指令Sを設定し、速度指令出力部47はモータ制御部46からの速度指令Sおよび速度検出部45からの回転速度ωに応じて基準回転速度ωrefを設定する。この速度指令SはR冷却モードではR温度センサ7からのR温度信号の検出結果が冷蔵用の設定温度となるように設定され、F冷却モードではF温度センサ13からのF温度信号の検出結果が冷凍用の設定温度となるように設定されるものであり、コンプモータ24はR温度センサ7からのR温度信号およびF温度センサ13からのF温度信号に応じて制御される。
速度PI制御部48は速度指令出力部47からの基準回転速度ωrefおよび速度検出部45からの回転速度ω間の差分に応じてPI制御を行い、PI制御を行うことで基準q軸電流Iqrefおよび基準d軸電流Idrefを設定する。q軸電流PI制御部49はPI制御および電流/電圧変換を行うことで速度PI制御部48からの基準q軸電流Iqrefを基準q軸電圧Vqrefに変換し、d軸電流PI制御部50はPI制御および電流/電圧変換を行うことで速度PI制御部48からの基準d軸電流Idrefを基準d軸電圧Vdrefに変換する。
三相変換部51はq軸電流PI制御部49からの基準q軸電圧Vqrefおよびd軸電流PI制御部50からの基準d軸電圧Vdrefを二相の電圧VαおよびVβに変換し、二相の電圧VαおよびVβを三相の電圧VuとVvとVwに変換するものであり、下記(3)式は基準q軸電圧Vqrefおよび基準d軸電圧Vdrefを電圧VαおよびVβに変換するための演算式であり、下記(4)式は電圧VαおよびVβを電圧Vu〜Vwに変換するための演算式である。
Figure 2016031209
PWM形成部52は三相変換部51からの電圧Vu〜Vwに応じてPWM信号を設定するものであり、インバータ回路39はPWM形成部52からのPWM信号に応じてスイッチング制御されることでコンプモータ24に三相交流電源を供給する。即ち、A/D変換部43〜PWM形成部52はコンプモータ24のd軸電流Idおよびq軸電流Iqに応じてコンプモータ24の回転速度ωを検出し、回転速度ωの検出結果および速度指令Sの設定結果間の差分に応じてフィードバック制御を行うものであり、コンプモータ24が回転速度ωrefの設定結果で回転するようにPWM信号をインバータ回路39に出力する。
コンプモータ24の駆動周波数(PWM形成部52がインバータ回路39をスイッチング制御する周波数)はPID制御で算出されるものであり、R冷却モードではR温度センサ7からのR温度信号が設定温度となるように決められ、F冷却モードではF温度センサ13からのF温度信号が設定温度となるように決められる。従って、R冷却モードおよびF冷却モードのいずれであっても冷凍サイクルで冷媒漏れが生じた場合にはコンプモータ24のトルクが小さくなるので、瞬時電力値Wiが冷媒漏れの発生前に比べて低下する。図6はコンプモータ24を駆動周波数69Hzで運転した場合のトルク(Nm)および瞬時電力値(Wi)間の関係である。
図7のタイマ割込み処理は一定時間(1sec)が経過する毎に起動するものであり、制御回路42のCPUはタイマ割込み処理が起動した場合にはステップS1で切換弁26がR冷却モードおよびF冷却モードのいずれにあるかを判断する。ここで切換弁26がR冷却モードにあると判断した場合にはステップS2のR冷却モード処理へ移行し、F冷却モードにあると判断した場合にはステップS3のF冷却モード処理へ移行する。
図8はステップS2のR冷却モード処理であり、CPUはステップS11でR温度センサ7からのR温度信号を検出し、ステップS12でR温度信号の検出結果をR温度基準値(10℃)と比較する。ここでR温度信号の検出結果がR温度基準値に比べて低いと判断した場合にはステップS24でRAMのタイマTrの値を(0)にリセットし、ステップS25でRAMの瞬時電力エリアErをクリアする。このタイマTrの値は初回に電源が投入された場合に(0)にリセットされるものであり、CPUはステップS25で瞬時電力エリアErをクリアした場合には今回のR冷却モード処理を終える。
CPUはステップS12でR温度信号の検出結果がR温度基準値以上であると判断すると、ステップS13でコンプモータ24の駆動周波数が冷蔵用の最高周波数Hr(63Hz)であるか否かを判断する。ここでの駆動周波数は速度指令出力部47での基準回転速度ωrefを称するものであり、CPUはステップS13でコンプモータ24の駆動周波数が最高周波数Hrに比べて低いと判断した場合にはステップS24およびS25を経て今回のR冷却モード処理を終え、コンプモータ24の駆動周波数が最高周波数Hrであると判断した場合にはステップS14へ移行する。
CPUはステップS14へ移行すると、速度PI制御部48での基準q軸電流Iqrefおよびq軸電流PI制御部49での基準q軸電圧Vqrefを検出する。そして、基準q軸電流Iqrefおよび基準q軸電圧Vqrefのそれぞれの検出結果を下記(5)式に投入することで瞬時電力値Wiを演算し、ステップS15で瞬時電力値Wiの演算結果を瞬時電力エリアErに記録する。この瞬時電力値Wiは運転情報および入力電力に相当する。
Wi=Iqref×Vqref ・・・・・(5)
CPUはステップS15で瞬時電力エリアErを設定すると、ステップS16でタイマTrの値に一定値(1)を加算し、ステップS17でタイマTrの値の加算結果を限度値(3600=60min)と比較する。ここでタイマTrの値の加算結果が限度値に到達していないと判断した場合には今回のR冷却モード処理を終え、タイマTrの値の加算結果が限度値に到達していると判断した場合にはステップS18へ移行する。
CPUはステップS18へ移行すると、平均電力値ΣWiを演算する。このステップS18では瞬時電力エリアErに(3600)の瞬時電力値Wiが記録されており、ステップS18では瞬時電力エリアErの(3600)の瞬時電力値Wiの累積値が(3600)で除算されることで平均電力値ΣWiが演算される。
CPUはステップS18で平均電力値ΣWiを演算すると、ステップS19でRAMのフラグFrがオフ状態に設定されているか否かを判断する。このフラグFrは初回に電源が投入された場合にオフ状態に初期設定されるものであり、CPUはステップS19でフラグFrがオフ状態に設定されていると判断した場合にはステップS20で平均電力値ΣWiの演算結果を基準電力値Wbrに設定する。そして、ステップS21でフラグFrをオン状態に設定し、ステップS24およびステップS25を経て今回のR冷却モード処理を終える。
即ち、基準電力値WbrはR冷却モードで60分の間に1秒毎に検出された3600の瞬時電力値Wiの平均値ΣWiが設定されるものであり、3600のそれぞれの瞬時電力値Wiとしては電源が初回に投入されてから冷蔵室6内の温度がR温度基準値以上でコンプモータ24の駆動周波数が最高周波数Hrである場合のものが使用される。
CPUはステップS19でフラグFrがオン状態に設定されていると判断すると、ステップS22で平均電力値ΣWiの演算結果を電力値Wirに設定し、ステップS23の異常判定処理へ移行する。このステップS23の異常判定処理を終えた場合にはステップS24およびS25を経由し、今回のR冷却モード処理を終える。
図9はステップS3のF冷却モード処理であり、CPUはステップS31でF温度センサ13からのF温度信号を検出し、ステップS32でF温度信号の検出結果をF温度基準値(−10℃)と比較する。ここでF温度信号の検出結果がF温度基準値に比べて低いと判断した場合にはステップS44でRAMのタイマTfの値を(0)にリセットし、ステップS45でRAMの瞬時電力エリアEfをクリアする。このタイマTfの値は初回に電源が投入された場合に(0)にリセットされるものであり、CPUはステップS45で瞬時電力エリアEfをクリアした場合には今回のF冷却モード処理を終える。
CPUはステップS32でF温度信号の検出結果がF温度基準値以上であると判断すると、ステップS33でコンプモータ24の駆動周波数が冷凍用の最高周波数Hf(69Hz)であるか否かを判断する。ここでの駆動周波数は速度指令出力部47での基準回転速度ωrefであり、CPUはステップS33でコンプモータ24の駆動周波数が最高周波数Hfに比べて低いと判断した場合にはステップS44およびS45を経て今回のF冷却モード処理を終え、コンプモータ24の駆動周波数が最高周波数Hfであると判断した場合にはステップS34へ移行する。
CPUはステップS34へ移行すると、速度PI制御部48での基準q軸電流Iqrefおよびq軸電流PI制御部49での基準q軸電圧Vqrefを検出する。そして、基準q軸電流Iqrefおよび基準q軸電圧Vqrefのそれぞれの検出結果を上記(5)式に投入することで瞬時電力値Wiを演算し、ステップS35で瞬時電力値Wiの演算結果を瞬時電力エリアEfに記録する。
CPUはステップS35で瞬時電力エリアEfを設定すると、ステップS36でタイマTfの値に一定値(1)を加算し、ステップS37でタイマTfの値の加算結果を限度値(3600)と比較する。ここでタイマTfの値の加算結果が限度値に到達していないと判断した場合には今回のF冷却モード処理を終え、タイマTfの値の加算結果が限度値に到達していると判断した場合にはステップS38へ移行する。
CPUはステップS38へ移行すると、平均電力値ΣWiを演算する。このステップS38ではF冷却モード用の瞬時電力エリアEfに(3600)の瞬時電力値Wiが記録されており、ステップS38では瞬時電力エリアEfの(3600)の瞬時電力値Wiの累積値が(3600)で除算されることで平均電力値ΣWiが演算される。
CPUはステップS38で平均電力値ΣWiを演算すると、ステップS39でRAMのフラグFfがオフ状態に設定されているか否かを判断する。このフラグFfは初回に電源が投入された場合にオフ状態に初期設定されるものであり、CPUはステップS39でフラグFfがオフ状態に設定されていると判断した場合にはステップS40で平均電力値ΣWiの演算結果を基準電力値Wbfに設定する。そして、ステップS41でフラグFfをオン状態に設定し、ステップS44およびステップS45を経て今回のF冷却モード処理を終える。
即ち、基準電力値WbfはF冷却モードで60分の間に1秒毎に検出された3600の瞬時電力値Wiの平均値ΣWiが設定されるものであり、3600のそれぞれの瞬時電力値Wiとしては電源が初回に投入されてから冷凍室12内の温度がF温度基準値以上でコンプモータ24の駆動周波数が最高周波数Hfである場合のものが使用される。
CPUはステップS39でフラグFfがオン状態に設定されていると判断すると、ステップS42で平均電力値ΣWiの演算結果を電力値Wifに設定し、ステップS43の異常判定処理へ移行する。このステップS43の異常判定処理を終えた場合にはステップS44およびS45を経由し、今回のF冷却モード処理を終える。
図10はステップS23およびS43の異常判定処理であり、CPUはステップS51でR冷却モードおよびF冷却モードのいずれであるかを判断する。ここでR冷却モードであると判断した場合にはステップS52へ移行し、下記(6)式を演算することで差分電力値ΔWiを算出する。このCPUはF冷却モードであると判断した場合にはステップS53へ移行し、下記(7)式を演算することで差分電力値ΔWiを算出する。
ΔWi=Wbr−Wir ・・・・・(6)
ΔWi=Wbf−Wif ・・・・・(7)
CPUはステップS52またはS53で差分電力値ΔWiを演算すると、ステップS54で差分電力値ΔWiの演算結果をROMに予め記録された判定値Wと比較する。ここで差分電力値ΔWiの演算結果が判定値W未満であると判断した場合には異常判定処理を終え、差分電力値ΔWiの演算結果が判定値W以上であると判断した場合にはステップS55へ移行する。
CPUはステップS55へ移行すると、表示器53(図2参照)に異常メッセージ「冷媒漏れです」を表示する。この表示器53は液晶表示器からなるものであり、R扉14にR扉14の閉鎖状態での前面に位置して装着されている。この表示器53は使用者が視認可能なものであり、使用者は表示器53の異常メッセージから冷凍サイクルで冷媒漏れが生じていることを知ることができる。この表示器53は報知器に相当する。
CPUはステップS55で異常メッセージを表示すると、ステップS56でインターネット網を介して情報端末54(図2参照)に異常コマンドを送信して異常判定処理を終える。この情報端末54は冷蔵庫の所有者が携帯するものであり、情報端末54は異常コマンドを受信した場合に自身の液晶表示器に異常メッセージ「冷媒漏れです」を表示する。
上記実施例1によれば次の効果を奏する。
冷凍サイクルで冷媒漏れが生じた場合には冷凍サイクルから冷媒が抜けて行くので、コンプモータ24の負荷が小さくなることに応じて瞬時電力値Wiの検出結果がコンプモータ24の負荷に応じた小値となる。図5は冷凍サイクルの冷媒量およびコンプモータ24の電力間の関係をコンプモータ24の駆動周波数毎に示すものである。
R温度センサ7からのR温度信号が冷蔵温度帯域内にある場合にはコンプモータ24の駆動周波数が通常周波数帯域(20Hz〜40Hz)に設定される。この通常運転状態ではコンプモータ24の負荷が小さく、冷凍サイクルでの冷媒漏れが無い場合であっても瞬時電力値Wiの検出結果がコンプモータ24の負荷に応じた小値となるので、冷凍サイクルでの冷媒漏れが無い場合および有る場合間で瞬時電力値Wiの検出結果の差異が小さくなる。従って、冷凍サイクルで冷媒漏れが生じていることを瞬時電力値Wiから識別し難く、冷凍サイクルからの冷媒漏れが誤判定される虞がある。
コンプモータ24が最高周波数HrまたはHfで運転されている状態での瞬時電力値Wiの検出結果に応じて冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定した。このコンプモータ24が最高周波数HrまたはHfで運転されている状態ではコンプモータ24の負荷が大きく、冷凍サイクルでの冷媒漏れが無い場合に瞬時電力値Wiの検出結果がコンプモータ24の負荷に応じた大値となるので、冷凍サイクルでの冷媒漏れが無い場合および有る場合間で瞬時電力値Wiの検出結果の差異が大きくなる。従って、冷凍サイクルで冷媒漏れが生じていることを瞬時電力値Wiから識別し易くなるので、冷凍サイクルからの冷媒漏れが正確に判定される。
コンプモータ24の駆動周波数はPID制御されるものであり、R扉14とV扉16とI扉18とF扉20のそれぞれが開閉される毎に変動し、冷蔵室6内と野菜室9内と製氷室11内と冷凍室12内のそれぞれの食品の収納状況に応じても変動する。しかしながら、コンプモータ24の最大周波数HrおよびHfでの瞬時電力値Wiを検出したので、瞬時電力値Wiが一定の駆動周波数で安定的に検出される。
図11はコンプモータ24の駆動周波数と冷蔵室6内の冷蔵室温度と冷凍室12内の冷凍室温度との関係を冷凍サイクルの冷媒量毎に示すものであり、冷蔵室6内および冷凍室12内のそれぞれには食品に換えて水が収納されている(水加熱)。図12はコンプモータ24の駆動周波数の分布を冷凍サイクルの冷媒量毎に示すものであり、(a)〜(d)はR扉14とV扉16とI扉18とF扉20が全て閉鎖された庫内安定時であり、(e)〜(h)は庫内に食品として水が収納された水加熱時である。これら図11および図12によれば、冷媒量が少ない場合には多い場合に比べて冷蔵室温度および冷凍室温度のそれぞれが上昇し易く、コンプモータ24が最大周波数HrおよびHfで運転される期間が継続することが分かる。
コンプモータ24の通常運転状態での瞬時電力値Wiに応じて冷媒漏れを判定することは冷却能力に余裕がある状態で冷媒漏れと判定することとなる。従って、冷媒漏れがスローリークである場合には冷媒漏れの判定から実際に冷えなくなるまでに長時間を要するので、使用者に冷媒漏れが本当に生じているのかといった疑問を感じさせることとなる。これに対してコンプモータ24の最大周波数HrおよびHfでの瞬時電力値Wiに応じて冷媒漏れを判定することは冷却能力が上限に設定された状態で冷媒漏れを判定することとなるので、実際に冷えなくなる状態に達しているレベルの冷媒漏れが判定される。
図13はコンプモータ24の入力電力を一定の冷媒量で外気温度毎に示すものであり、外気温度に拘らずR冷却モードではF冷却モードに比べて入力電力が高くなる。従って、R冷却モードおよびF冷却モードのいずれであるかを認識することなく冷媒漏れを判定した場合には冷媒漏れが誤判定される虞があるものの、R冷却モードおよびF冷却モード毎に冷媒漏れを判定したので、この点からも冷媒漏れが正確に判定される。
冷蔵室6内の温度が冷蔵温度帯域に比べて高くて冷凍室12内の温度が冷凍温度帯域内にある状態でコンプモータ24が最大周波数Hfで運転された場合にはF冷却モードでの瞬時電力値Wiが小さな値となり、冷蔵室6内の温度が冷蔵温度帯域内にあって冷凍室12内の温度が冷凍温度帯域に比べて高い状態でコンプモータ24が最大周波数Hrで運転された場合にはR冷却モードでの瞬時電力値Wiが小さな値となる。前者の場合にはF冷却モードで冷媒漏れが誤判定される虞があり、後者の場合にはR冷却モードで冷媒漏れが誤判定される虞があるものの、R冷却モードおよびF冷却モードのうち庫内温度が閾値に比べて高い一方の貯蔵室を冷却するための冷却モードで冷媒漏れを判定したので、この点からも冷媒漏れが正確に判定される。
R冷却モードおよびF冷却モードのそれぞれで60分間に検出した3600の瞬時電力値Wiの平均電力値ΣWiに応じて冷媒漏れを判定したので、瞬時電力値Wiがばらつく影響で冷媒漏れが誤判定されることを防止できる。
基準q軸電流Iqrefおよび基準q軸電圧Vqrefのそれぞれの検出結果に応じて瞬時電力値Wiを演算し、瞬時電力値Wiの演算結果に応じて冷媒漏れを判定したので、特別な計測器を付加することなく冷媒漏れを判定することができる。
基準電力値Wbrおよび電力値Wir間の差分電力値ΔWiの大きさに応じて冷媒漏れを判定したので、複雑な演算処理を行うことなく冷媒漏れを簡単に判定できる。
電源が投入されたことを基準に最初にR温度センサ7からのR温度信号がR温度基準値(10℃)に下降するまでの間にコンプモータ24が最高周波数Hrで運転されている状態での瞬時電力値Wiに応じてR冷却モード用の基準電力値Wbrを設定した。従って、冷媒漏れが生じていない状態での瞬時電力値Wiに応じて基準電力値Wbrが設定されるので、電力値Wirおよび基準電力値Wbrに応じて冷媒漏れが正確に判定される。これはF冷却モード用の基準電力値Wbfについても同様である。
冷媒漏れが判定された場合に表示器53および情報端末54に異常メッセージを表示した。従って、使用者が異常メッセージから冷凍サイクルで冷媒漏れが生じていることを知ることができるので、冷凍サイクルでの冷媒漏れに迅速に対応することができる。
図14のR除霜ヒータ61はRエバポレータ29を加熱することでRエバポレータ29を除霜するものであり、F除霜ヒータ62はFエバポレータ30を加熱することでFエバポレータ30を除霜するものである。これらR除霜ヒータ61およびF除霜ヒータ62は制御回路42が制御するものであり、制御回路42は冷媒漏れが判定されていない状態ではR除霜ヒータ61およびF除霜ヒータ62のそれぞれを通常周期(1回/1日)でオン状態とし、冷媒漏れが判定された場合には通常周期に比べて時間的に長い冷却優先周期(1回/3日)でオン状態とする。これらR除霜ヒータ61およびF除霜ヒータ62の除霜を冷却優先周期で行うモードは冷却優先モードに相当する。
上記実施例2によれば次の効果を奏する。
冷凍サイクルでの冷媒漏れが判定された場合にはR除霜ヒータ61およびF除霜ヒータ62を冷却優先周期でオン状態としたので、Rエバポレータ29の温度がR除霜ヒータ61の影響で低下することが抑制され、Fエバポレータ30の温度がF除霜ヒータ62の影響で低下することが抑制される。従って、冷蔵室6内および冷凍室12内のそれぞれに供給される冷気の温度が下がるので、冷凍サイクルで冷媒漏れが生じているにも拘らず食品の鮮度の低下が抑制される。
図2の切換弁26はR出口の開口度およびF出口の開口度のそれぞれを通常値および通常値に比べて小さな小値で切換える絞り機能を有するものである。この切換弁26は絞りモータを内蔵するものであり、R出口の開口度およびF出口の開口度は絞りモータが回転操作されることに応じて通常値および小値間で切換えられる。これらR出口およびF出口のそれぞれの開口度は冷媒漏れが判定されていない状態で通常値に初期設定されるものであり、制御回路42は冷媒漏れが判定された場合に絞りモータを回転操作することに応じてR出口の開口度およびF出口の開口度のそれぞれを通常値から小値に切換える。これらR出口の開口度およびF出口の開口度を小値に切換えるモードは冷却優先モードに相当する。
上記実施例3によれば次の効果を奏する。
冷凍サイクルでの冷媒漏れが判定された場合には切換弁26のR出口およびF出口のそれぞれの開口度が小値に切換えられるので、冷媒の流れが絞られることに応じて冷媒の温度が低下する。従って、冷蔵室6内および冷凍室12内のそれぞれに供給される冷気の温度が下がるので、食品の鮮度の低下が抑制される。
図1のR扉14には外気温センサが装着されている。この外気温センサは外気の温度に応じた外気温度信号を出力するものであり、制御回路42のCPUは図8のステップS20で基準電力値Wbrを設定する時と図8のステップS22で電力値Wirを設定する時と図9のステップS40で基準電力値Wbfを設定する時と図9のステップS42で電力値Wifを設定する時のそれぞれに外気温センサからの外気温度信号を検出し、外気温度信号の検出結果をRAMに記録する。
CPUは図10のステップS52で基準電力値Wbrを設定した時の外気温度信号Tbrおよび電力値Wirを設定したときの外気温度信号TirをRAMから検出し、外気温度信号Tbrの検出結果から外気温度信号Tirの検出結果を減算することで差分外気温ΔTを演算する。そして、差分外気温ΔTの演算結果に定数K(3)を乗算することで補正値を演算し、差分電力値ΔWiの演算結果に補正値の演算結果を加算することで差分電力値ΔWiの演算結果を補正する。
CPUは図10のステップS53で基準電力値Wbfを設定した時の外気温度信号Tbfおよび電力値Wifを設定したときの外気温度信号TifをRAMから検出し、外気温度信号Tbfの検出結果から外気温度信号Tifの検出結果を減算することで差分外気温ΔTを演算する。そして、差分外気温ΔTの演算結果に定数K(3)を乗算することで補正値を演算し、差分電力値ΔWiの演算結果に補正値の演算結果を加算することで差分電力値ΔWiの演算結果を補正する。
上記実施例4によれば次の効果を奏する。
差分電力値ΔWiの演算結果に補正値の演算結果を加算することで差分電力値ΔWiの演算結果を外気温に応じて補正したので、コンプモータ24の入力電力が外気温の影響を受けて変動するものの(図13参照)、差分電力値ΔWiの演算結果から外気温の影響が排除される。従って、図10のステップS54で外気温の影響が排除された差分電力値ΔWiの補正結果が判定値Wと比較されるので、外気温の影響を受けることなく冷媒漏れが正確に判定される。
キャビネット1内には給水口ヒータと野菜室底面ヒータと縦仕切ヒータが収納されている。給水口ヒータは製氷室11内の製氷皿に水道水を給水するための給水口に設けられたものであり、給水口を加熱する。野菜室底面ヒータは野菜室9内の底面に設けられたものであり、野菜室9内を加熱する。縦仕切ヒータはキャビネット1内の縦仕切板に設けられたものであり、縦仕切板を加熱する。
制御回路42は冷媒漏れが判定されていない状態で給水口ヒータと野菜室底面ヒータと縦仕切ヒータのそれぞれを通常通電率で運転するものであり、冷媒漏れが判定された場合には給水口ヒータ〜縦仕切ヒータのそれぞれを通常通電率に比べて低い冷却優先通電率で運転する。これら給水口ヒータ〜縦仕切ヒータを冷却優先通電率で運転するモードは冷却優先モードに相当する。
上記実施例5によれば次の効果を奏する。
冷凍サイクルでの冷媒漏れが判定された場合には給水口ヒータ〜縦仕切ヒータが冷却優先通電率で運転される。従って、冷蔵室6内および冷凍室12内の昇温が抑えられるので、冷凍サイクルで冷媒漏れが生じているにも拘らず食品の鮮度の低下が抑制される。
上記実施例1〜5においては、コンプモータ24が通常周波数帯域(20Hz〜40Hz)に比べて高い高周波数(50Hz以上)で運転されている状態での瞬時電力値Wiの検出結果に応じて冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定しても良い。この場合にも冷凍サイクルでの冷媒漏れがない場合および有る場合間で瞬時電力値Wiの検出結果が差異が大きくなるので、冷凍サイクルで冷媒漏れが生じていることを瞬時電力値Wiから識別し易くなり、冷凍サイクルからの冷媒漏れが正確に判定される。
上記実施例1〜5においては、R温度センサ7からのR温度信号が所定値以上となった場合にR強制冷却機能をオンし、F温度センサ13からのF温度信号が所定値以上となった場合にF強制冷却機能をオンしても良い。R強制冷却機能はR冷却モードでコンプモータ24の駆動周波数を最大周波数Hrに設定する機能であり、F強制冷却機能はF冷却モードでコンプモータ24の駆動周波数を最大周波数Hfに設定する機能であり、冷媒漏れはR強制冷却機能のオン状態でR冷却モードとなった場合およびF強制冷却機能のオン状態でF冷却モードとなった場合のそれぞれに判定することが好ましい。
上記実施例1〜5においては、図10の異常判定処理で電力値Wirおよび基準電力値Wbr間の比率(Wir/WbrまたはWbr/Wir)を演算し、比率の演算結果を定数と比較することで冷媒漏れを判定しても良い。これは電力値Wifおよび基準電力値Wbfについても同様である。
上記実施例1〜5においては、図8のステップS12を廃止しても良い。即ち、電源が投入されたことを基準に最初にコンプモータ24がR冷却モードで最高周波数Hrで運転されている状態で瞬時電力値Wiを検出し、瞬時電力値Wiの検出結果に応じて基準電力値Wbrを設定しても良い。この場合にも冷媒漏れが生じていない状態での瞬時電力値Wiに応じて基準電力値Wbrが設定されるので、電力値Wirおよび基準電力値Wbrに応じて冷媒漏れが正確に判定される。これはF冷却モード用の基準電力値Wbfについても同様である。
上記実施例1〜5においては、冷凍サイクルでの冷媒漏れをR冷却モードおよびF冷却モードのいずれであるか無関係に判定しても良い。
上記実施例1〜5においては、冷凍サイクルでの冷媒漏れが判定された場合にこれを音で使用者に報知しても良い。
上記実施例1〜5においては、図8のステップS13で速度指令出力部47の基準回転速度ωrefに換えてモータ制御部46の速度指令Sまたは速度検出部45の回転速度ωを冷蔵用の最高周波数Hrと比較しても良い。これは図9のステップS33についても同様である。
上記実施例1〜5においては、図8のステップS14で速度PI制御部48の基準q軸電流Iqrefに換えてdq変換部44のq軸電流Iqを使用しても良い。これは図9のステップS34についても同様である。
上記実施例1〜5においては、本発明を空気調和機に適用しても良い。
以上、本発明の実施例を説明したが、この実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は発明の範囲や要旨に含まれると共に特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
23はコンプレッサ(圧縮機)、24はコンプモータ(モータ)、42は制御回路(モータ制御手段,情報検出手段,漏れ判定手段)である。

Claims (12)

  1. モータを駆動源とする圧縮機を有するものであって、冷却室を冷却するための冷気を生成する冷凍サイクルと、
    前記冷却室内の温度に応じた温度信号を出力する温度検出器と、
    前記温度検出器からの温度信号に応じて前記モータを制御するモータ制御手段と、
    前記モータの運転状態での電気的な状態に関する情報である運転情報を検出する情報検出手段と、
    前記情報検出手段の運転情報の検出結果に応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定する漏れ判定手段を備え、
    前記漏れ判定手段は、前記モータが通常周波数帯域に比べて高い高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果に応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。
  2. 前記漏れ判定手段は、前記モータが最高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果に応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 前記冷凍サイクルは、相互に異なる温度帯域の冷気を生成するための複数の冷却モードを有し、
    前記漏れ判定手段は、前記冷凍サイクルの複数の冷却モード毎に前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする請求項1および2のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  4. 前記冷凍サイクルは、前記冷却室内の相互に異なる複数の領域のそれぞれを相互に異なる温度帯域で冷却するための複数の冷却モードを有し、
    前記温度検出器は、前記複数の領域のそれぞれでの温度に応じた複数の温度信号を出力し、
    前記漏れ判定手段は、前記複数の温度信号のうち閾値に比べて高い温度信号に対応する領域を冷却するための冷却モードにおいて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  5. 前記情報検出手段は、前記モータが前記高周波数で運転されている状態で運転情報を時間的に断続して検出し、
    前記漏れ判定手段は、前記情報検出手段の複数の運転情報の検出結果を平均化することで前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  6. 前記情報検出手段は、前記運転情報として前記モータの入力電力を検出することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  7. 前記情報検出手段は、電源が投入されたことを基準に最初に前記モータが前記高周波数で運転されている状態で運転情報を検出するものであって当該運転情報の検出結果に応じて基準値を設定し、
    前記漏れ判定手段は、前記モータが前記高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果および基準値の設定結果に応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  8. 前記情報検出手段は、電源が投入されたことを基準に前記温度検出器からの温度信号が最初に閾値に下降するまでの間に前記モータが前記高周波数で運転されている状態で運転情報を検出するものであって当該運転情報の検出結果に応じて基準値を設定することを特徴とする請求項7に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 前記漏れ判定手段は、前記モータが前記高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果を外気温に応じて補正することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  10. 前記情報検出手段は、前記モータが前記高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果に応じて基準値を設定し、
    前記漏れ判定手段は、前記モータが前記高周波数で運転されている状態での運転情報の検出結果および基準値の設定結果間の差分の大きさに応じて前記冷凍サイクルでの冷媒漏れを判定することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  11. 前記漏れ判定手段が冷媒漏れを判定した場合にこれが使用者に報知されることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
  12. 前記漏れ判定手段が冷媒漏れを判定した場合に前記冷却室を冷却することを優先する冷却優先モードが開始されることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
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