JP3708405B2 - Home appliances using flammable refrigerants - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫等の家電機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、オゾン層保護および地球温暖化防止の観点から、冷媒に可燃性のHC系を使用し始めている。この可燃性冷媒が冷媒回路から漏洩すると家電機器設置室内に滞留し、出火や爆発などの危険をもたらす恐れがあった。以下、家電機器の代表として、冷蔵庫を例にとり説明する。
【0003】
特に設置室内への冷媒漏洩における爆発危険は、実験等により冷媒漏洩速度に大きく影響することが分かってきた。それによると、漏洩速度の小さい緩やかな漏れでは室内空気との拡散が進むためガス濃度が薄められ、通常考慮される設置室内の容積と冷媒漏洩量の関係では爆発濃度範囲内には入らない。しかし、プロパンやブタンなどの比重の重い可燃性冷媒が、ある漏洩速度(以下、爆発危険漏洩速度と言う)を超えて短時間内に多量に漏洩した場合、冷媒は室内の床面近くに爆発濃度範囲内の状態で滞留し、拡散により爆発下限界以下の濃度になるまでの間、そこに着火源が存在すると爆発などの危険が生じる。
【0004】
上記説明を図8の実験データで示す。実験は冷蔵庫設置室を模擬した実験室内に冷蔵庫を設置し、その冷蔵庫から漏洩速度を変えて冷媒を漏洩させ、冷蔵庫設置室内に濃度を精度よく測定できるように多数個設置したのガス濃度測定センサーにより濃度を測定した。
【0005】
図8は冷蔵庫から漏洩速度を変えて冷媒を漏洩させた実験において、ガス濃度センサーの測定値のうち、室内最高濃度を時間経過に従って表したものである。通常、比重の重い冷媒の場合は床に近い位置が最もガス濃度が高くなる。
【0006】
図中、縦軸はガス濃度、横軸は漏洩が発生した時からの経過時間である。図において、1は爆発下限界のガス濃度を示し、このライン以上が爆発の危険が生じる。2は室内の最高濃度到達点が爆発下限界と同じになる場合の漏洩速度を有す漏洩のデータを示しており、この時の漏洩冷媒量を、図中のT1で示される漏洩時間で除した値が、平均爆発危険漏洩速度となる。
【0007】
3は漏洩速度が平均爆発危険漏洩速度(漏洩のデータ2)よりも大きい場合の漏洩のデータであり、さらに、4は漏洩速度が平均爆発危険漏洩速度(漏洩のデータ2)よりも小さい場合の漏洩のデータである。漏洩速度の大きい漏洩のデータ3の場合は、爆発下限界のガス濃度1以上にある時間(図中T2で示す)が爆発危険時間となる。なお、漏洩速度の小さい漏洩のデータ4の場合はすべて爆発下限界以下であり、爆発の危険はない。
【0008】
このように、室内への漏洩冷媒が爆発の危険性を有する濃度に達するかどうかは漏洩速度に係わり、その爆発濃度に達した場合の爆発危険容積及びその時間は、漏洩した冷媒量に比例し、設置室内の床面積または容積に反比例する。
【0009】
一方、冷媒が漏洩する原因の一つは冷凍サイクル中の接続部の製造時におけるロウ付け不良等であるが、爆発危険漏洩速度以上の大きな漏れでは、製造場所から使用する場所に設置する間に完全に漏れきってしまうため、設置室内への漏洩による爆発の危険は考えられない。
【0010】
冷媒が漏洩するもう一つの原因は、使用中における冷凍サイクルの腐食による孔開きや振動による応力亀裂などの発生による場合であり、これにより爆発危険漏洩速度を超えた急激な漏れが生じると危険になる。
【0011】
さて、使用中における冷媒漏洩の発生は圧縮機の運転中と停止中がある。冷媒の漏洩速度は漏洩個所の圧力に依存することから、冷凍サイクル高圧側からの圧縮機停止中の漏洩は、圧力が運転中より低いため漏洩速度が小さくなる。それと共に停止中であっても、爆発危険のある急激な漏洩を生じるような時間内であれば、庫内の冷却器周囲雰囲気及び冷却器は低温のため、その飽和圧力は大気圧よりも低くなり、冷却器への冷媒の凝縮も同時に生じることで、室内への冷媒の漏洩量は少なくなる。これらによって圧縮機停止中の設置室内への冷媒漏洩による爆発の危険性は問題のない程度になる。
【0012】
これに対し、運転中に高圧側から漏洩した場合は、特に漏洩初期は圧力も高いため漏洩速度が大きく、また圧縮機によって低圧側の冷媒が高圧側に供給されるため、封入されているほとんどの冷媒が漏れることになり、爆発の危険が生じる可能性を有する。
【0013】
また更に、冷蔵庫内への冷媒漏洩について述べる。製造時に漏れが発生している場合には、冷却器のドレンを庫外へ排出するドレン穴を介して庫外へ排出される。その排出速度はドレン穴の位置や形状によって異なるが、製造後から使用場所への据付けの期間を数日とした場合、どのような漏洩であってもその間に庫内を爆発下限界以下の濃度にできる排出能力を、従来使用の冷蔵庫は有している。
【0014】
また更に、使用中の庫内漏洩については、運転中においては庫内に設けた冷凍サイクルは低圧であり、例えば冷媒にイソブタンを使用すれば運転中は負圧となり、冷媒は漏れない。また、停止中は仕切り弁などによって高圧側と冷凍サイクルを仕切りし、負圧を保つことで冷媒漏洩を防ぐことができる。
また、庫内であれば、仮に冷媒漏洩で爆発危険が生じても使用電気品を防爆型にするなどの従来技術で爆発などを防止できる。
【0015】
以上説明したように、可燃性冷媒使用冷蔵庫の冷媒漏洩による爆発などの危険は、実際の使用条件や推定される冷媒封入量等から、圧縮機運転中における高圧側からの爆発危険漏洩速度を超えた急激な冷媒漏洩のみが対象であると言える。
【0016】
この冷媒漏洩に対し、従来の代表的検知方法はガス濃度センサーを使用したものであるが、これは長期間の検知精度を保つためにはメンテナンスなどが必要となること、また、センサーが高価であることなどの欠点があった。
【0017】
図9は従来の冷媒漏洩検知方法を示す電気回路図である。図9において、5は交流電源、6は制御回路、7は圧縮機用開閉器、8は圧縮機、9は電流の検出器である。
このように構成された従来の電気回路は、交流電源5に接続し、制御回路6により、圧縮機用開閉器7をONし、圧縮機8を運転するが、電流検出器9によって圧縮機運転電流を検出し、その電流が基準値以下となったことで冷媒漏洩と判断し、圧縮機を異常停止させるものである。
【0018】
この場合の制御回路の制御フローを、例えば特開平3−59371号公報に示されたものを図10に示す。図10において、運転開始の指令(ステップS1)により、ステップS2で異常停止の回数が3回以下(C<3)の場合は、圧縮機を起動する(ステップS3)。電流の安定をみるためのT時間(通常3分間)の経過を確認後(ステップS4)、運転電流iが基準電流I以上かを判断し(ステップS5)、YESであれば定常運転を継続するが(ステップS6)、NOの場合は圧縮機を停止し(ステップS7)、停止回数を加算(C=C+1)し(ステップS8)、停止後3分経過を確認後(ステップS9)、ステップS2の前に戻り圧縮機の再起動を行う。以上の制御フローによる圧縮機の停止を3回繰り返すと、ステップS2がNOとなり、異常停止する(ステップS10)。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような検出方法は、冷媒漏洩による圧縮機等の損傷を防止することを目的としており、冷媒漏洩を検出した後、異常停止するまでに少なくとも12分という長い時間が必要となり、爆発などの緊急を要す事態に対し、適正な防止処置をとれない問題点があった。
【0020】
これら可燃性冷媒の漏洩による爆発などの危険を防止するためには、従来の技術では有していなかった、爆発を生じる可能性のある漏洩速度の大きい冷媒漏洩を長期間に渡って精度よく検出する安価な検出機能や、特に室内への漏洩に対して有効な爆発防止手段を得る必要がある。
【0021】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫等の家電機器から冷媒が漏れた場合に、出火さらには爆発等の危険性を回避することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る可燃性冷媒使用の家電機器は、圧縮機等から構成され、可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、この冷凍サイクルの運転電流を検出する電流検出器と、圧縮機の運転を制御する制御回路と、この制御回路に設けられ、家電機器設置室内が爆発等の危険を生じる可能性を有す一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を、検出した時間当たりの運転電流減少量を実験等から得られた基準値と比較することにより検知する冷媒漏洩検知手段と、を備えたものである。
【0023】
また、冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、圧縮機を停止し異常報知を行うものである。
【0024】
また、圧縮機の停止から再起動までの停止時間を、実験等から得られた室内爆発危険時間を基にした所定時間としたものである。
【0025】
また、時間当たりの運転電流減少量の検出を、一定運転電流低下量に対する経過時間を測定することにより行うものである。
【0026】
また、電流検出器を、圧縮機電流回路に設けたものである。
【0027】
また、電流検出器を、家電機器の全電流回路に設けたものである。
【0028】
また、音や光による異常報知を行う異常報知装置を備えたものである。
【0029】
また、通常運転機能とそれより風量の多い緊急運転機能を有し、圧縮機等が設置された家電機器の機械室に置かれた機械室ファンを備え、冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、圧縮機を停止し機械室ファンの緊急運転機能を作動させるものである。
【0030】
また、家電機器の外郭部に設けられたアウトレット用コンセントと、このアウトレット用コンセントへの通電を入り切りする手動スイッチと、この手動スイッチと並列に設けられ、アウトレット用コンセントへの通電を入り切りする開閉器と、を備え、冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、圧縮機を停止し開閉器を作動させるものである。
【0031】
また、アウトレット用コンセントに、室内換気装置を接続したものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図面により詳細に説明する。
図1〜3は実施の形態1を示す図で、図1は冷蔵庫の電気回路図、図2は可燃性冷媒使用冷蔵庫の冷媒漏洩実験における圧縮機運転電流の時間経過を示すグラフ、図3は冷蔵庫制御フローチャートである。
図1において、符号5〜9は従来技術で示したものと同様である。10は異常報知装置であり、冷媒漏洩の検知により、光や音により異常を報知する機能を有す。
【0033】
図2において、縦軸は運転電流を、横軸は漏洩開始後の経過時間を示している。図中、11は運転電流の時間経過を示す線である。圧縮機運転中に冷凍サイクルの高圧側から冷媒漏洩が始まると高圧が大気圧と同一になるまで漏洩は続き(図中T1が漏洩時間となる)、冷凍サイクル内の冷媒封入量が減少することで運転圧力が時間経過と共に低下し、運転圧力の低下に従って運転電流が低下する。
【0034】
図中、12は従来の冷媒漏洩を判定するための基準値を示し、運転時の冷蔵庫周囲雰囲気温度などを考慮し、誤判定しない値に設定してある。かかる冷媒漏洩速度では、図中T3がその1回目の検出時間であり、特開平3−59371号公報を例とした図10における従来の制御フローチャートによれば異常停止までにはこれより最短で12分(漏洩開始からT3+12分)が必要となる。
【0035】
ここで、タイマー機能と電流検出器9による時間当たり(ΔT)の運転電流減少量(Δi=ia−ib)、つまりΔi/ΔTを検知し、予め実験等から求めた室内爆発危険の生じる冷媒漏洩速度のΔi/ΔTの許容値と比較することで、従来の基準値による検出時間より大幅に早く、確実に冷媒漏洩を検知できる。
【0036】
図3において、運転開始の指令(ステップS11)により、ステップS12で異常停止の回数が2回以下(C<2)で、異常報知が作動している場合は異常報知解除し(ステップS13)、圧縮機を起動する。電流の安定をみるためのT4時間(通常3分間以下)の経過を確認後(ステップS15)、時間当たりの電流低下量Δi/ΔTが爆発危険漏洩速度から求めた基準値Kより大きいか、又は運転電流iが基準電流I以上かを判断し(ステップS16)、YESであれば定常運転を継続するが(ステップS17)、NOの場合は圧縮機を停止し(ステップS18)、同時に異常報知を行う(ステップS19)。更に、停止回数を加算(C=C+1)し(ステップS20)、所定停止時間T5経過を確認後(ステップS21)、ステップS12の前に戻り圧縮機の再起動を行う。以上の制御フローによる圧縮機の停止を2回繰り返すと、ステップS12がNOとなり、異常停止し(ステップS22)、自動的に復帰が出来なくなる。
【0037】
なお、所定停止時間T5は、かかる冷蔵庫の冷媒封入量、設置室内容積、冷媒漏洩速度や機械室ファンの攪拌効果などから予測される最も悪い条件下での爆発可能時間を基準に設定した値である。
【0038】
通常、運転電流はその時の冷蔵庫周囲雰囲気温度や減圧装置の詰まりなどの影響を常に受けるため、従来基準値はそれらのバラツキも含め、誤検知しないよう十分小さい値をとっておく必要があり、検知までには時間がかかる。
【0039】
しかしながら、このように構成された本発明の冷媒漏洩検出機能によれば、従来から有する電流検出器をそのまま利用し、タイマー機能と電流検出器9による時間当たり(ΔT)の運転電流減少量(Δi=ia−ib)、つまりΔi/ΔTを検出し、予め実験等から求めた室内爆発危険の生じる冷媒漏洩速度のΔi/ΔTの許容値と比較すると言う検知方法の変更のみで、従来の基準値による検知時間より大幅に早く、安価で確実に冷媒漏洩を検知できる。
【0040】
また、前記の検知しないよう十分小さい値を基準とした従来の冷媒漏洩検出に対し本発明の冷媒漏洩検出機能は、常に時間当たりの運転電流低下量を確認していくため、冷蔵庫周囲雰囲気温度や減圧装置詰まりなどの使用条件の影響が相殺でき、運転電流に与える冷媒漏洩の影響のみが確認でき、より精度の高い、より早い検知が可能になる。
【0041】
また、更にΔi/ΔTの検出を一定運転電流低下量に対する経過時間を測定する方法にすると、より爆発危険の高い漏洩速度の大きい冷媒漏洩ほど、早い時間で検知が可能になると言う特徴がある。
【0042】
更に、1回目の検知で異常報知作動による爆発危険への警報を行うことで、早い時期での換気などの爆発危険への回避処置や避難等が出来るとともに、室内ガス濃度が爆発下限界以下に低下する所定停止時間T5後に圧縮機を再起動させることで運転による爆発危険を避け、なおかつ、万一の誤検知による運転停止を避けることが可能になる。
【0043】
なお、上記実施の形態では、運転電流の検出器を圧縮機電流回路に設置したが、圧縮機運転電流を含む冷蔵庫の全電流回路に検出器を設置しても同様の効果が期待できる。
【0044】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を図面により詳細に説明する。
図4,5は実施の形態2を示す図で、図4は冷蔵庫の電気回路図、図5は冷蔵庫の制御フローチャート図である。
図4において、交流電源5、制御回路6、圧縮機用開閉器7、圧縮機8、電流検出器9は図9における従来冷蔵庫と同様である。13は機械室ファン、14は機械室ファンの通常運転用開閉器の接点、15は機械室ファンの通常運転用開閉器14の接点と並列に構成された緊急運転用開閉器の接点であり、共に制御回路の指令で動作を行う。また、機械室ファン13は圧縮機等が設置された冷蔵庫機械室に置かれ、緊急運転時においては通常運転時よりも大きな風量で運転するように設定されている。
【0045】
図5において、ステップS11,S12,S14〜S18,S20〜S22は実施の形態1の図3と同様である。
図において、ステップS24は機械室ファン13の緊急運転への切替であり、上記図3で示したステップS16までの爆発危険のある冷媒漏洩の検知後、圧縮機停止(ステップS18)と同時に行うものである。
【0046】
また、ステップS23は、圧縮機停止(ステップS18)及び機械室ファン緊急運転切替(ステップS24)し、所定停止時間T5経過(ステップS21)後に圧縮機を再起動(ステップS14)する時に前もって機械室ファン13を通常運転に切替えるものである。
【0047】
このように構成された本実施の形態では、爆発危険のある冷媒漏洩の検知により、機械室ファン13を通常運転時よりも大きな風量の緊急運転モードで運転することにより、冷蔵庫設置室内雰囲気の攪拌が促進され、漏洩冷媒の爆発危険濃度への到達防止、あるいは短時間での爆発危険濃度以下への拡散が可能になることで爆発の危険を大幅に減少させることが出来る。
【0048】
また、冷蔵庫設置室内雰囲気の攪拌が促進され、圧縮機異常停止後の再起動までの所定停止時間T5をより短縮できることで、圧縮機停止時の庫内温度上昇を最小限に食い止めることが可能になる。
【0049】
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を図面により詳細に説明する。
図6,7は実施の形態3を示す図で、図6は冷蔵庫の電気回路図、図7は冷蔵庫の制御フローチャート図である。
図6において、交流電源5、制御回路6、圧縮機用開閉器7、圧縮機8、電流検知器9は図9における従来冷蔵庫と同様である。16は冷蔵庫外郭部に設置されたアウトレット用コンセント、17はアウトレット用コンセントへの通電を入り切りするための手動スイッチ、18はアウトレット回路用手動スイッチ17と並列に構成され、同様にアウトレット用コンセント16への通電を入り切りするための開閉器の接点である。このアウトレット回路用開閉器18は制御回路の指令で入り切り動作を行う。
【0050】
図7において、ステップS11,S12,S14〜S18,S20〜S22は実施の形態1の図3と同様である。ステップS26はアウトレット回路用開閉器ONであり、図3で示したステップS16までの爆発危険のある冷媒漏洩の検知後、圧縮機停止(ステップS18)と同時に行うものである。また、ステップS25はアウトレット用開閉器OFFであり、所定停止時間T5経過(ステップS21)後に圧縮機を再起動(ステップS14)する時に前もってアウトレット回路用開閉器18をOFFするものである。
【0051】
このように構成された本実施形態では、冷蔵庫外郭部に設置されたアウトレット用コンセント16に通常、台所などの冷蔵庫設置室内に置かれた換気扇などの室内雰囲気を換気できるような機器を接続することで、通常は冷蔵庫の外郭部に設置した手動スイッチで入り切りしている換気扇などを、爆発危険のある冷媒漏洩を検知した場合にはアウトレット回路用開閉器18をONし、自動的に運転させることにより、冷蔵庫設置室内雰囲気の換気がなされ、爆発の危険を大幅に減少させることが可能になる。
【0052】
上述の実施の形態では、冷蔵庫を例に説明したが、可燃性冷媒を使用する空気調和機、除湿機等の家電機器においても全く同様である。
【0053】
【発明の効果】
この発明に係る可燃性冷媒使用の家電機器は、家電機器設置室内が爆発等の危険を生じる可能性を有す一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を、検出した時間当たりの運転電流減少量を実験等から得られた基準値と比較することにより検知することにより、安価で検知精度の高い方法で冷媒漏洩検知を行い、危険をより早く検知することが可能になる。
【0054】
また、冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、圧縮機を停止し異常報知を行うので、危険をすばやく認識させ、爆発等の危険を回避する処置を施させることができる。
【0055】
また、圧縮機の停止から再起動までの停止時間を、実験等から得られた室内爆発危険時間を基にした所定時間としたことにより、再起動による爆発の危険を避けると共に、誤検知によるトラブルを避けることができる。
【0056】
また、時間当たりの運転電流減少量の検出を、一定運転電流低下量に対する経過時間を測定することにより行うことにより、より爆発危険の高い漏洩速度の大きい冷媒漏洩ほど、早い時間で検知が可能になる。
【0057】
また、電流検出器を圧縮機電流回路に設けたことにより、圧縮機の電流を直接検出することができる。
【0058】
また、電流検出器を家電機器の全電流回路に設けても、圧縮機の電流を検出することができる。
【0059】
また、音や光による異常報知を行う異常報知装置を備えたことにより、危険をすばやく認識させ、爆発等の危険を回避する処置を施させることができる。
【0060】
また、通常運転機能とそれより風量の多い緊急運転機能を有し、圧縮機等が設置された家電機器の機械室に置かれた機械室ファンを備え、冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、圧縮機を停止し機械室ファンの緊急運転機能を作動させることにより、室内雰囲気の拡散を推進し、爆発等の危険をより早く回避することができる。
【0061】
また、冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、圧縮機を停止しアウトレット用コンセントへの通電を入り切りする開閉器を作動させることにより、爆発等の危険をより早く回避することができる。
【0062】
また、アウトレット用コンセントに、室内換気装置を接続したことにより、室内換気装置を自動的に運転させることができ、これによって室内雰囲気の換気を行い、爆発等の危険をより早く回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1を示す図で、冷蔵庫の電気回路図である。
【図2】 実施の形態1を示す図で、可燃性冷媒使用冷蔵庫の冷媒漏洩実験における圧縮機運転電流の時間経過を示す図である。
【図3】 実施の形態1を示す図で、冷蔵庫の制御フローチャート図である。
【図4】 実施の形態2を示す図で、冷蔵庫の電気回路図である。
【図5】 実施の形態2を示す図で、冷蔵庫の制御フローチャート図である。
【図6】 実施の形態3を示す図で、冷蔵庫の電気回路図である。
【図7】 実施の形態3を示す図で、冷蔵庫の制御フローチャート図である。
【図8】 冷蔵庫から漏洩速度を変えて冷媒を漏洩させた実験において、ガス濃度センサーの測定値のうち、室内最高濃度を時間経過に従って表した図である。
【図9】 従来の冷蔵庫の電気回路図である。
【図10】 従来の冷蔵庫の制御フローチャート図である。
【符号の説明】
5 交流電源、6 制御回路、8 圧縮機、9 電流検出器、10 異常報知装置、13 機械室ファン、14 機械室ファンの通常運転用開閉器、15 機械室ファンの緊急運転用開閉器、16 アウトレット用コンセント、17 アウトレット回路用手動スイッチ、18 アウトレット回路用開閉器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to home appliances such as a refrigerator using a flammable refrigerant.
[0002]
[Prior art]
In recent years, from the viewpoint of protecting the ozone layer and preventing global warming, flammable HC systems have begun to be used as refrigerants. If this flammable refrigerant leaks from the refrigerant circuit, it may stay in the home appliance installation room, causing a risk of fire or explosion. Hereinafter, a refrigerator will be described as an example of a home appliance.
[0003]
In particular, it has been found that the explosion risk due to refrigerant leakage into the installation room greatly affects the refrigerant leakage speed through experiments and the like. According to this, in the case of a gradual leak with a low leak rate, the diffusion with the room air proceeds and the gas concentration is diminished, and the relationship between the volume in the installation room and the amount of refrigerant leakage that is normally considered does not fall within the explosion concentration range. However, if a large amount of flammable refrigerant, such as propane or butane, leaks in a short period of time exceeding a certain leak rate (hereinafter referred to as explosion hazard leak rate), the refrigerant will explode near the floor of the room. If an ignition source is present in the concentration range until it reaches the concentration below the lower explosion limit due to diffusion, there is a risk of explosion.
[0004]
The above description is shown by the experimental data in FIG. In the experiment, a gas concentration measuring sensor was installed in a large number so that the refrigerator was installed in the laboratory simulating the refrigerator installation room, the refrigerant was leaked from the refrigerator by changing the leakage rate, and the concentration could be measured accurately in the refrigerator installation room. The concentration was measured by
[0005]
FIG. 8 shows the indoor maximum concentration of the measured values of the gas concentration sensor as time elapses in an experiment in which the refrigerant was leaked by changing the leakage rate from the refrigerator. Usually, in the case of a refrigerant having a high specific gravity, the gas concentration is highest at a position close to the floor.
[0006]
In the figure, the vertical axis represents the gas concentration, and the horizontal axis represents the elapsed time from when the leak occurred. In the figure, 1 indicates the gas concentration at the lower limit of explosion, and the danger of explosion occurs above this line. 2 shows leakage data having a leakage rate when the maximum concentration point in the room is the same as the lower explosion limit. The leakage refrigerant amount at this time is divided by the leakage time indicated by T1 in the figure. The value obtained is the average explosion hazard leak rate.
[0007]
3 is the leak data when the leak rate is higher than the average explosion risk leak rate (leakage data 2), and 4 is the leak rate when the leak rate is lower than the average explosion risk leak rate (leakage data 2). This is leaked data. In the case of
[0008]
In this way, whether or not the refrigerant leaking into the room reaches a concentration having a risk of explosion is related to the leakage speed, and the explosion dangerous volume and the time when the refrigerant reaches the explosion concentration are proportional to the amount of refrigerant leaked. , Inversely proportional to the floor area or volume in the installation room.
[0009]
On the other hand, one of the causes of refrigerant leakage is poor brazing at the time of manufacturing the connection part in the refrigeration cycle. Because it leaks completely, there is no danger of explosion due to leakage into the installation room.
[0010]
Another cause of refrigerant leakage is due to the occurrence of punctures due to corrosion of the refrigeration cycle during use or stress cracks due to vibrations. Become.
[0011]
Now, the occurrence of refrigerant leakage during use is during operation and stoppage of the compressor. Since the leakage rate of the refrigerant depends on the pressure at the leakage point, the leakage rate when the compressor is stopped from the high-pressure side of the refrigeration cycle is lower than that during operation, so that the leakage rate becomes smaller. At the same time, even if it is stopped, the saturation pressure is lower than the atmospheric pressure because the atmosphere around the cooler in the refrigerator and the cooler are at a low temperature if it is within a time period that causes a sudden leak with an explosion risk. Thus, condensation of the refrigerant to the cooler also occurs at the same time, so that the amount of refrigerant leaked into the room is reduced. As a result, the risk of explosion due to refrigerant leakage into the installation room when the compressor is stopped is not problematic.
[0012]
On the other hand, when leaking from the high-pressure side during operation, the pressure is high especially in the early stage of the leak, so the leak rate is large, and the refrigerant on the low-pressure side is supplied to the high-pressure side by the compressor. The refrigerant will leak and there is a risk of explosion.
[0013]
Furthermore, refrigerant leakage into the refrigerator will be described. When leakage occurs during production, the cooler drain is discharged out of the chamber through a drain hole that discharges the drain of the cooler out of the chamber. The discharge speed varies depending on the position and shape of the drain hole, but if the installation period from the production to the place of use is set to several days, any leakage will cause the concentration within the chamber to be below the lower explosion limit. Conventionally used refrigerators have a discharge capacity that can be reduced.
[0014]
Furthermore, regarding in-compartment leakage during use, during operation, the refrigeration cycle provided in the interior is at a low pressure. For example, if isobutane is used as the refrigerant, the refrigerant will have a negative pressure and the refrigerant will not leak. In addition, during stoppage, refrigerant leakage can be prevented by partitioning the high pressure side and the refrigeration cycle by a partition valve or the like and maintaining a negative pressure.
Moreover, if it is in a store | warehouse | chamber, even if explosion danger arises by refrigerant | coolant leakage, explosion etc. can be prevented with conventional techniques, such as using an electric appliance used as an explosion-proof type.
[0015]
As explained above, the danger of an explosion due to refrigerant leakage in a refrigerator using a combustible refrigerant exceeds the explosion danger leakage rate from the high pressure side during compressor operation from the actual usage conditions and the estimated amount of refrigerant filling. It can be said that only sudden refrigerant leakage is the target.
[0016]
A conventional typical detection method for this refrigerant leakage uses a gas concentration sensor, but this requires maintenance to maintain long-term detection accuracy, and the sensor is expensive. There were some drawbacks.
[0017]
FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a conventional refrigerant leakage detection method. In FIG. 9, 5 is an AC power source, 6 is a control circuit, 7 is a compressor switch, 8 is a compressor, and 9 is a current detector.
The conventional electric circuit configured as described above is connected to the
[0018]
FIG. 10 shows a control flow of the control circuit in this case as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-59371. In FIG. 10, when the operation stop command (step S1) indicates that the number of abnormal stops is 3 or less (C <3) in step S2, the compressor is started (step S3). After confirming the elapse of T time (usually 3 minutes) for checking the current stability (step S4), it is determined whether the operating current i is equal to or higher than the reference current I (step S5). If YES, the steady operation is continued. (Step S6), if NO, the compressor is stopped (Step S7), the number of stops is added (C = C + 1) (Step S8), 3 minutes after the stop is confirmed (Step S9), Step S2 Return to before restarting the compressor. If the stop of the compressor by the above control flow is repeated three times, step S2 becomes NO and abnormally stops (step S10).
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a detection method is intended to prevent damage to the compressor or the like due to refrigerant leakage, and after detecting refrigerant leakage, it takes a long time of at least 12 minutes to abnormally stop, such as explosion There was a problem that proper preventive measures could not be taken for situations requiring emergency.
[0020]
In order to prevent dangers such as explosions due to leakage of these flammable refrigerants, refrigerant leaks with high leakage speed that may cause explosions, which were not possible with conventional technology, are detected accurately over a long period of time. Therefore, it is necessary to obtain an inexpensive explosive prevention means that is effective against an inexpensive detection function and particularly leakage into the room.
[0021]
The present invention has been made to solve such a problem, and in the event of refrigerant leaking from a household appliance such as a refrigerator using a flammable refrigerant, it avoids the risk of fire or explosion. is there.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
A home appliance using a combustible refrigerant according to the present invention is composed of a compressor and the like, and controls a refrigeration cycle in which a flammable refrigerant is enclosed, a current detector for detecting an operating current of the refrigeration cycle, and a compressor operation. A control circuit that detects the leakage of a flammable refrigerant with a leak rate above a certain level that may cause an explosion or other hazard in the home appliance installation room. And refrigerant leakage detection means for detecting the amount by comparing the amount with a reference value obtained from an experiment or the like.
[0023]
Further, when the refrigerant leakage detection means detects the leakage of the combustible refrigerant having a leakage rate of a certain level or more, the compressor is stopped and an abnormality is notified.
[0024]
In addition, the stop time from the stop to the restart of the compressor is set to a predetermined time based on the indoor explosion danger time obtained from experiments or the like.
[0025]
Further, the amount of decrease in operating current per hour is detected by measuring the elapsed time with respect to the constant amount of decrease in operating current.
[0026]
The current detector is provided in the compressor current circuit.
[0027]
Further, the current detector is provided in all current circuits of the home appliance.
[0028]
In addition, an abnormality notification device that performs abnormality notification by sound or light is provided.
[0029]
In addition, it has a normal operation function and an emergency operation function with a larger air volume, and has a machine room fan placed in the machine room of home appliances where a compressor etc. is installed, and the refrigerant leak detection means has a leak rate above a certain level When the leakage of the flammable refrigerant having is detected, the compressor is stopped and the emergency operation function of the machine room fan is activated.
[0030]
Moreover, the outlet outlet provided in the outer part of the home appliance, the manual switch for turning on / off the power to the outlet outlet, and the switch provided in parallel with the manual switch for turning on / off the power to the outlet outlet And the refrigerant leakage detection means detects the leakage of the flammable refrigerant having a leakage rate higher than a certain level, and stops the compressor and activates the switch.
[0031]
Moreover, the indoor ventilator is connected to the outlet outlet.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 are
In FIG. 1,
[0033]
In FIG. 2, the vertical axis indicates the operating current, and the horizontal axis indicates the elapsed time after the start of leakage. In the figure,
[0034]
In the figure,
[0035]
Here, a refrigerant leakage that causes an indoor explosion risk obtained in advance through experiments or the like is detected by detecting a decrease in operating current per unit time (ΔT) (Δi = ia−ib), that is, Δi / ΔT by the timer function and the
[0036]
In FIG. 3, according to the operation start command (step S11), if the number of abnormal stops in step S12 is 2 or less (C <2) and the abnormality notification is activated, the abnormality notification is canceled (step S13), Start the compressor. After confirming the elapse of T4 time (usually 3 minutes or less) for checking the current stability (step S15), the current decrease amount Δi / ΔT per time is larger than the reference value K obtained from the explosion dangerous leakage speed, or It is determined whether the operating current i is greater than or equal to the reference current I (step S16). If YES, the steady operation is continued (step S17). If NO, the compressor is stopped (step S18), and at the same time, an abnormality is notified. Perform (step S19). Further, the number of stops is added (C = C + 1) (step S20). After confirming that the predetermined stop time T5 has elapsed (step S21), the process returns to step S12 and restarts the compressor. If the stop of the compressor by the above control flow is repeated twice, step S12 becomes NO, abnormally stops (step S22), and cannot be automatically restored.
[0037]
The predetermined stop time T5 is a value set on the basis of the explosion possible time under the worst condition predicted from the refrigerant filling amount of the refrigerator, the volume of the installation room, the refrigerant leakage speed, the stirring effect of the machine room fan, and the like. is there.
[0038]
Normally, the operating current is always affected by the ambient temperature of the refrigerator and the clogging of the decompression device at that time, so it is necessary to take a sufficiently small value to prevent erroneous detection, so that the conventional reference value includes such variations. It takes time.
[0039]
However, according to the refrigerant leakage detection function of the present invention configured as described above, the conventional current detector is used as it is, and the operating current reduction amount (Δi) per hour (ΔT) by the timer function and the
[0040]
In addition, the refrigerant leakage detection function of the present invention always checks the amount of decrease in operating current per hour in contrast to the conventional refrigerant leakage detection based on a sufficiently small value so as not to detect the above. The influence of use conditions such as clogging of the decompression device can be offset, and only the influence of refrigerant leakage on the operating current can be confirmed, so that more accurate and faster detection is possible.
[0041]
Further, if the detection of Δi / ΔT is made a method of measuring the elapsed time with respect to a constant operating current reduction amount, there is a feature that a refrigerant leak with a higher leakage rate with a higher explosion risk can be detected in an earlier time.
[0042]
In addition, the first detection alerts you to an explosion hazard due to an abnormal alarm, enabling you to avoid or evacuate explosion hazards such as ventilation at an early stage, and keep the indoor gas concentration below the lower explosion limit. By restarting the compressor after the decreasing predetermined stop time T5, it is possible to avoid an explosion danger due to operation and to avoid operation stop due to an erroneous detection.
[0043]
In the above embodiment, the operating current detector is installed in the compressor current circuit. However, the same effect can be expected even if the detector is installed in all the current circuits of the refrigerator including the compressor operating current.
[0044]
The second embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
4 and 5 are
In FIG. 4, the
[0045]
5, steps S11, S12, S14 to S18, and S20 to S22 are the same as those in FIG. 3 of the first embodiment.
In the figure, step S24 is a switch to the emergency operation of the
[0046]
In step S23, when the compressor is stopped (step S18) and the machine room fan emergency operation is switched (step S24), and the compressor is restarted (step S14) after a predetermined stop time T5 has elapsed (step S21), the machine room is in advance. The
[0047]
In the present embodiment thus configured, the atmosphere in the refrigerator installation room is agitated by operating the
[0048]
In addition, the stirring of the atmosphere in the refrigerator installation room is promoted, and the predetermined stop time T5 until the restart after the abnormal stop of the compressor can be further shortened, so that the rise in the internal temperature when the compressor is stopped can be minimized. Become.
[0049]
6 and 7 are
In FIG. 6, the
[0050]
In FIG. 7, steps S11, S12, S14 to S18, and S20 to S22 are the same as those in FIG. Step S26 is an outlet circuit switch ON, which is performed simultaneously with the compressor stop (step S18) after detection of the refrigerant leakage with danger of explosion up to step S16 shown in FIG. In step S25, the
[0051]
In this embodiment configured as described above, a device that can ventilate an indoor atmosphere such as a ventilating fan placed in a refrigerator installation room such as a kitchen is normally connected to the
[0052]
In the above-described embodiment, the refrigerator has been described as an example, but the same applies to household appliances such as an air conditioner and a dehumidifier that use a flammable refrigerant.
[0053]
【The invention's effect】
The household electric appliance using the flammable refrigerant according to the present invention has an operating current per hour in which leakage of the flammable refrigerant having a leakage rate of a certain level or more that has a possibility of causing an explosion or the like in the electric appliance installation chamber is detected. By detecting the amount of decrease by comparing it with a reference value obtained from an experiment or the like, it is possible to detect the refrigerant leakage by an inexpensive and highly accurate detection method, and to detect the danger earlier.
[0054]
In addition, if the refrigerant leak detection means detects a leak of flammable refrigerant with a leak rate above a certain level, the compressor will be stopped and an abnormality will be notified. Can be applied.
[0055]
In addition, by setting the stop time from the compressor stop to restart as a predetermined time based on the indoor explosion danger time obtained from experiments etc., the risk of explosion due to restart is avoided and trouble due to false detection Can be avoided.
[0056]
In addition, by detecting the amount of decrease in operating current per hour by measuring the elapsed time for a certain amount of decrease in operating current, it is possible to detect refrigerant leaks with a higher explosion risk and a greater leak rate in a shorter time. Become.
[0057]
Further, the current of the compressor can be directly detected by providing the current detector in the compressor current circuit.
[0058]
Moreover, the current of the compressor can be detected even if the current detector is provided in all current circuits of the home appliance.
[0059]
In addition, by providing an abnormality notification device that performs abnormality notification by sound or light, it is possible to quickly recognize the danger and take measures to avoid danger such as explosion.
[0060]
In addition, it has a normal operation function and an emergency operation function with a larger air volume, and has a machine room fan placed in the machine room of home appliances where a compressor etc. is installed, and the refrigerant leak detection means has a leak rate above a certain level If a leak of flammable refrigerant with a detected value is detected, the compressor is stopped and the emergency operation function of the machine room fan is activated to promote the diffusion of the indoor atmosphere and to avoid dangers such as explosions earlier. it can.
[0061]
In addition, when the refrigerant leak detection means detects the leakage of a flammable refrigerant having a leak rate higher than a certain level, the compressor is stopped and a switch that turns on / off the outlet outlet is operated to Risk can be avoided earlier.
[0062]
In addition, by connecting the indoor ventilator to the outlet outlet, the indoor ventilator can be automatically operated, thereby ventilating the indoor atmosphere and avoiding dangers such as explosions more quickly. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment and is an electric circuit diagram of a refrigerator.
FIG. 2 is a diagram showing the first embodiment, and is a diagram showing a time course of compressor operating current in a refrigerant leakage experiment of a refrigerator using a combustible refrigerant.
FIG. 3 shows the first embodiment and is a control flowchart of the refrigerator.
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment and is an electric circuit diagram of a refrigerator.
FIG. 5 is a diagram showing the second embodiment and is a control flowchart of the refrigerator.
FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment and is an electric circuit diagram of a refrigerator.
FIG. 7 is a diagram showing the third embodiment and is a control flowchart of the refrigerator.
FIG. 8 is a diagram showing the indoor maximum concentration as a function of time among the measured values of the gas concentration sensor in an experiment in which the refrigerant was leaked from the refrigerator by changing the leakage rate.
FIG. 9 is an electric circuit diagram of a conventional refrigerator.
FIG. 10 is a control flowchart of a conventional refrigerator.
[Explanation of symbols]
5 AC power supply, 6 Control circuit, 8 Compressor, 9 Current detector, 10 Abnormality alarm device, 13 Machine room fan, 14 Switch for normal operation of machine room fan, 15 Switch for emergency operation of machine room fan, 16 Outlet outlet, 17 outlet circuit manual switch, 18 outlet circuit switch.
Claims (10)
この冷凍サイクルの運転電流を検出する電流検出器と、
前記圧縮機の運転を制御する制御回路と、
この制御回路に設けられ、家電機器設置室内が爆発等の危険を生じる可能性を有す一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を、検出した時間当たりの運転電流減少量を実験等から得られた基準値と比較することにより検知する冷媒漏洩検知手段と、
を備えたことを特徴とする可燃性冷媒使用の家電機器。A refrigeration cycle composed of a compressor and the like, and enclosing a combustible refrigerant
A current detector for detecting the operating current of the refrigeration cycle;
A control circuit for controlling the operation of the compressor;
Based on experiments, the amount of decrease in operating current per hour when leakage of flammable refrigerant with a leak rate above a certain level that could cause danger such as explosion in the interior of home appliances was detected in this control circuit. Refrigerant leakage detection means for detecting by comparing with the obtained reference value,
A home appliance that uses a flammable refrigerant.
このアウトレット用コンセントへの通電を入り切りする手動スイッチと、
この手動スイッチと並列に設けられ、前記アウトレット用コンセントへの通電を入り切りする開閉器と、
を備え、前記冷媒漏洩検知手段が一定以上の漏洩速度を持つ可燃性冷媒の漏洩を検知した場合は、前記圧縮機を停止し前記開閉器を作動させることを特徴とする請求項1記載の可燃性冷媒使用の家電機器。Outlet outlets provided in the outer part of home appliances,
A manual switch that turns on and off the power to the outlet outlet,
A switch that is provided in parallel with the manual switch, and that turns on and off the outlet outlet;
2. The combustible according to claim 1, wherein the compressor is stopped and the switch is operated when the refrigerant leakage detection means detects leakage of a flammable refrigerant having a leakage rate of a certain level or more. Appliances that use a functional refrigerant.
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