JPH0498059A - 冷凍装置の蒸発器の凍結検知装置 - Google Patents

冷凍装置の蒸発器の凍結検知装置

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JPH0498059A
JPH0498059A JP2214200A JP21420090A JPH0498059A JP H0498059 A JPH0498059 A JP H0498059A JP 2214200 A JP2214200 A JP 2214200A JP 21420090 A JP21420090 A JP 21420090A JP H0498059 A JPH0498059 A JP H0498059A
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evaporator
degree
low pressure
decrease
temperature
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JP2214200A
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Moichi Kitano
北野 茂一
Masahiro Yoshida
昌弘 吉田
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は冷凍装置の蒸発器の凍結状態を検知するための
凍結検知装置に係り、特に検知精度の向上対策に関する
(従来の技術) 従来より、冷凍装置において、エアフィルタの目詰まり
による風量低下や、低温吸込空気の使用等により、蒸発
圧力(低圧側圧力)が低下し、蒸発器に着霜を生じるこ
とがあり、その場合、蒸発器の熱交換能力を著しく低下
させたり、着霜の進行により蒸発器が凍結して、圧縮機
の故障に至る等の問題があった。
したがって、蒸発器の凍結状態を検知又は予測すること
は冷凍装置にとって重要なことであり、かかる蒸発器の
凍結状態を検知するものとして、冷媒回路の低圧側圧力
又は冷媒の蒸発器出口温度が所定値以下になったときに
蒸発器の凍結を予測するものは一般的な技術である。
また、特開昭62−119368号公報に開示される如
く、冷媒回路の低圧側圧力又は冷媒の蒸発器出口温度が
一定時間の間一定値以下になったときに蒸発器の凍結状
態と判定するものも公知の技術である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来のもののように、低圧側圧力や
蒸発器出口温度の絶対値で蒸発器の凍結状態を検知する
場合、以下のような問題があった。
すなわち、上記前者の場合、第9図に示すように、運転
条件の変化により、低圧側圧力や蒸発器出口温度が瞬間
的に低下することかあるが、そのような場合にも、蒸発
器の凍結状態と誤検知する虞れがある。
また、上記後者のものでは、第10図に示すように、低
圧側圧力又は蒸発器出口温度か凍結判定レベルよりもや
や低く、実際の凍結温度よりも高いレベルで安定した場
合、蒸発器が凍結していないのに凍結と誤検知する虞れ
かあった。すなわち、これらはいずれも着霜の開始から
凍結を予測するに過ぎず、その後の変化によっては予測
か誤ることが当然ありうるからである。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、蒸発器が凍結状態に至ると、低圧側圧力等の冷媒
状態が急激に変化する点に着目し、その変化に基づき蒸
発器の凍結が開始したときを検知することにより、凍結
状態の検知精度の向上を図ることにある。
(3題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、一定時間
間隔毎の冷媒状態の変化量を算出し、その変化量に基づ
き、蒸発器の凍結が開始したときを検知する二とにある
具体的には、第1の解決手段は、第1A図に示すように
、圧縮機(11)、凝縮器(12)、膨張弁(14)及
び蒸発器(15)を順次接続してなる冷媒回路(1)を
備えた冷凍装置を前提とする。
そして、冷凍装置の蒸発器の凍結検知装置として、上記
冷媒回路(1)の低圧側圧力を検出する低圧検出手段(
4)と、該低圧検出手段(4)の出力を受け、一定時間
間隔ごとの低圧側圧力の低下度を算出する低圧低下度演
算手段(51)と、該低圧低下度演算手段(51)で算
出された低圧側圧力の低下度か所定値以上になったとき
に上記蒸発器(15)の凍結状態と判定する凍結料2手
段(52A)とを設ける構成としたものである。
第2の解決手段は、第1B図に示すように、上記第1の
解決手段と同様の冷凍装置を前提とし、冷凍装置の蒸発
器の凍結検知装置として、冷媒の上記蒸発器(15)出
口における温度を検出する出口温度検出手段(3)と、
該出口温度検出手段(3)の出力を受け、一定時間間隔
ごとの蒸発器(15)の出口温度の低下度を算出する出
口温度低下度演算手段(53)と、該出口温度低下度演
算手段(53)で算出された蒸発器(15)の出口温度
の低下度が所定値以上になったときに上記蒸発器(15
)の凍結状態と判定する凍結判定手段(52B)とを設
ける構成としたものである。
第3の解決手段は、第1C図に示すように、上記第1の
解決手段と同様の冷凍装置を前提とし、冷凍装置の蒸発
器の凍結検知装置として、上記圧縮機(11)の吐出冷
媒の温度を検出する吐出温度検出手段(3a)と、該吐
出温度検出手段(3a)の出力を受け、一定時間間隔ご
との吐出冷媒温度の低下度を算出する吐出温度低下度演
算手段(54)と、該吐出温度低下度演算手段(54)
で算出された吐出冷媒温度の低下度か所定値以上になっ
たときに上記蒸発器(15)の凍結状態と判定する凍結
判定手段(52C)とを設ける構成としたものである。
(作用) 以上の構成により、請求項(1)の発明では、冷凍装置
の運転中、蒸発器(15)に着霜か生しると、表面の熱
伝導率の低下により蒸発器(15)の熱交換能力か低下
するので、蒸発圧力相当飽和温度と等価である低圧側圧
力か低下し始め2その後着霜の進行に伴ない低圧側圧力
か急激に低下する。
そして、低圧低下度演算手段(51)で演算される冷媒
回路(1)の低圧側圧力の低下度か所定値以上となり、
凍結判定手段(52A)により、蒸発器(15)の凍結
状態か判定され、凍結状態か検知される。すなわち、熱
交換能力の低下を利用して蒸発器(15)の凍結状態が
検知される。
その場合、一定時間間隔での低圧側圧力の変化を見てお
り、凍結の予測でなく現実に凍結が開始したときが検知
されるので、瞬間的な低圧側圧力の低下等による誤検知
を招くことがなく、凍結状態の検知精度が向上すること
になる。
請求項(21の発明では、凍結判定手段(52B)によ
り、出口温度低下度演算手段(53)で一定時間間隔毎
に算出される蒸発器(15)の出口温度の低下度か所定
値以上になると、凍結状態と判定される。ここで、蒸発
器(15)に着霜が生じると、熱交換能力の低下に伴な
い、蒸発器(15)の出口温度は低圧側圧力と同様に急
激に低下する。
したがって、上記請求項(1)の発明と同様の作用によ
り、高い精度で蒸発器(15)の凍結状態か検知される
ことになる。
請求項(3)の発明では、吐出温度低下度演算手段(5
4)で演算される吐出冷媒の一定時間間隔毎の低下度か
所定値以上になると、凍結判定手段(52C)により、
蒸発器(15)の凍結状態と判定される。
ここで、蒸発器(15)の着霜が開始すると熱交換能力
か著しく低下するので、上述のごとく低圧側圧力か低下
し、それに応して吸入管温度も低下する。したかって、
吐出冷媒の温度も低下し、上記請求項(1)の発明と同
様の作用により、高い精度で蒸発器(15)の凍結状態
が検知されることになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。
まず、第1実施例について、第2図〜第5図に基づき説
明する。
第2図は空気調和装置の冷媒配管系統を示し、1台の室
外ユニット(IA)に対して1台の室内ユニット(IB
)か接続されたいわゆるベアタイプの冷房専用機である
上記室外ユニット(IA)において、(12)は室外フ
ァン(2a)を付設し、凝縮器として機能する室外熱交
換器、(13)は受液器である。
また、上記室内ユニット(IB)において、(11〕は
圧縮機、(14)は膨張弁である電動膨張弁、(15)
は室内ファン(2b)を付設し、蒸発器として機能する
室内熱交換器、(16)はアキュームレータであって、
上記各機器(11)〜(16)は冷媒配管(17)によ
って順次閉回路を形成するように接続され、冷媒の循環
により熱移動を行うようにした冷媒回路(1)が構成さ
れている。
なお、(21a)、  (21b)は上記各ファン(2
a)、  (2b)のモータである。
また、上記冷媒回路(1)には、蒸発器となる室内熱交
換器(15)の出口温度Toを検出する出口温度検出手
段としての温度センサ(3)が出口配管に取付けられて
設けられると共に、圧縮機(1)の吸入管には、冷媒回
路(1)の低圧側圧力Lpを検出する低圧検出手段とし
ての圧力センサ(4)か配設されている。
上記各センサ(3)、  (4)はコントローラ(5)
に接続されていて、各検出信号がコントローラ(5)に
入力されるように構成されている。
なお、上記圧力センサ(4)は予め検出範囲が設定され
ており、例えば、Okg / c−・G〜10kg/C
−・Gの検出範囲内で低圧冷媒圧力を検出するように構
成されている。
上記コントローラ(5)は、インバータ(6)を介して
上記圧縮機(11)のモータ(図示省略)に接続される
と共に、上記各ファン(2a)(2b)のモータ(21
a)、  (21b)及び電動膨張弁(14)に接続さ
れている。そして、該コントローラ(5)により、圧縮
機(1)の運転周波数、電動膨張弁(14)の開度、各
ファン(2a)、  (2b)の風量等を調節するよう
にしている。
次に、上記冷媒回路(1)の動作について説明するに、
上記圧縮機(11)で圧縮された高圧の冷媒が圧縮機(
11)より吐出され、該冷媒は室外熱交換器(12)で
熱交換して凝縮する。その後、この凝縮した冷媒は受液
器(13)を経て電動膨張弁(14)で減圧され、室内
熱交換器(15)で熱交換して蒸発する。そして、この
蒸発した冷媒はアキュームレータ(16)を経て圧縮機
(11)に戻るように循環する。
そのとき、上記コントローラ(5)により、温度センサ
(3)で検出される室内熱交換器(15)出口温度To
と圧力センサ(4)で検出される低圧側圧力(蒸発圧力
相当飽和温度)Lpとの温度差として検知される過熱度
shを一定にするよう電動膨張弁(14)の開度を調節
するようになされている。
また、本発明の特徴として、室内熱交換器(15)が凍
結に至ると、コントローラ(5)により、その凍結状態
が検知され、警報を出力し、或いは解凍運転制御を行う
ようになされている。この凍結状態検出制御の内容につ
いて、第3図のフローチャートに基づき説明する。
第3図において、まず、ステップS1て、起動インバー
タ(6)周波数の変更等の条件変動から所定時間か経過
するまで待って、所定時間が経過すると、ステップS:
に進み、上記圧力センサ(4)で検出される冷媒回路(
1)の低圧側圧力の初期値Lpoを入力し、ステップS
3て、ステップS2の低圧側圧力Lpoの検出時から一
定時間TS (例えば3分間程度の時間)か経過するま
で待って、一定時間Tsか経過するとステップSJに進
んで、ふたたび圧力センサ(4)で検出される一定時間
経過後の低圧側圧力LPIの値を入力し、ステップS5
で、低圧側圧力の初期値Lpoと上記一定時間Ts経過
後の低圧側圧力Lplとの差である低圧側圧力の低下度
ΔLpl (−Lpo−Lpl)を演算する。
そして、ステップS6で、Lpl≧Aか否か(ただし、
Aは正の値)、つまり、低圧側圧力の低下度ΔLplが
所定値A以上か否かを判別し、Lpl≧Aであれば、ス
テップS7で室内熱交換器(15)の凍結開始と判定し
て、ステップS8で、警報を出力する(或いは凍結防止
制御、解凍運転等を行う)。
一方、上記ステップS6の判別て、ΔLpl≧Aでなけ
れば、ステップS9に移行して、低圧側圧力値Lpoの
更新を行った後、上記ステップS3の制御に戻る。
上記制御のフローにおいて、ステップS5の制御により
、一定時間間隔ごとの低圧側圧力の低下度ΔLplを算
出する低圧低下度演算手段(51)が構成され、ステッ
プS6から87に進む制御により、該低圧低下度演算手
段(51)で算出された低圧側圧力の低下度ΔLplが
所定値A以上になったときに上記蒸発器の凍結状態と判
定する凍結判定手段(52A)が構成されている。
したがって、上記実施例では、空気調和装置の運転中、
蒸発器となる室内熱交換器(15)のフィルタの目詰ま
りによる風量低下や、低温吸込空気温度の吸込により蒸
発圧力相当飽和温度が低下し、着霜を生じると、低圧低
下度演算手段(51)で演算される冷媒回路(1)の低
圧側圧力の低下度ΔLplが所定値A以上となり、凍結
判定手段(52A)により、室内熱交換器(15)の凍
結状態が判定され、凍結状態が検知される。
すなわち、第4図に示すように、室内熱交換器(15)
で着霜が開始すると(同図の時刻tr)、表面の熱伝導
率の低下により室内熱交換器(15)の熱交換能力が低
下するので、蒸発圧力相当飽和温度と等価である低圧側
圧力Lpが低下し始め、その後着霜の進行に伴ない低圧
側圧力Lpが急激に低下して行く。
ここで、請求項(1)の発明では、第5図に示すように
、一定時間間Ta隔毎に演算される低圧の低下度ΔLp
は、着霜の開始するまでの値ΔLpl(同図の時刻1+
)から時刻t1間)に比べて、着霜が進行してからの値
Lp2(同図の時刻t1からtコまでの間)が大きい。
したがって、この低圧側圧力の低下度ΔLpの値を指標
として室内熱交換器(15)の凍結を検知することがで
きる。
その場合、一定時間Ts間隔での低圧側圧力Lpの変化
を見ているので、従来のもののような瞬間的な低圧側圧
力の低下や低圧側圧力が設定よりも少しだけ低い値で安
定するようにときに、室内熱交換器(15)が凍結して
いないのに凍結状態と判定するような誤検知を生じるこ
とがない。また、従来のもののような室内熱交換器(1
5)の着霜の開始時を検出して凍結をいわば予測するの
ではなく、室内熱交換器(15)の着霜か進行して凍結
するに至ったときを検知するものであるから、確実に室
内熱交換器(15)の凍結状態を検知することができる
よって、凍結状態の検知精度の向上を図ることができる
のである。
次に、請求項(2)の発明に係る第2実施例について、
第6図に基づき説明する。第2実施例においても、冷媒
配管系統の構成は上記第1実施例と同様である。
第6図は、コントローラ(5)の制御内容を示し、ステ
ップR1て、起動1周波数の変更等から所定時間か経過
するまで待って、ステップR2に進み、ステップR二で
、上記温度センサ(3)て検出される室内熱交換器(1
5)の出口温度の初期値Tooを入力し、ステップR3
で、一定時間TSか経過するまで待ってステップR4に
進み、ステップR4で、一定時間Ts経過後の室内熱交
換器(15)の出口温度ToLを入力し、ステップR5
で、出口温度の低下度ΔTol (−Too−Tol)
を演算する。そして、ステップR6で、出口温度の低下
度ΔTolが所定値B以上か否かを判別して、ΔTol
≧Bであれば、ステップR7て室内熱交換器(15)の
凍結開始と判定し、ステップR8で、警報を出力する一
方、上記ステップR6の判別でΔTol≧Bでないとき
には、ステップR9に進んで、出口温度TOの更新をし
た後ステップR3の制御に戻る。
上記フローにおいて、ステップR5の制御により、一定
時間Ts間隔ごとの室内熱交換器(15)の出口温度の
低下度ΔToを算出する出口温度低下度演算手段(53
)が構成され、ステップR7の制御により、該出口温度
低下度演算手段(53)で算出された室内熱交換器(1
5)の出口温度の低下度ΔToか所定値B以上になった
ときに上記室内熱交換器(15)の凍結状態と判定する
凍結判定手段(52B)か構成されている。
したかって、請求項はの発明では、凍結判定手段(52
B)により、出口温度低下度演算手段(53)で一定時
間Ts間隔毎に算出される室内熱交換器(15)の出口
温度の低下度ΔToが所定1i!B以上になると、室内
熱交換器(15)の凍結状態と判定される。ここで、室
内熱交換器(15)の出口温度Toは低圧側圧力Lpと
同様に、室内熱交換器(15)の着霜が生じると、室内
熱交換器(15)の熱交換能力の低下に伴ない急激に低
下する(第4図及び第5図参照)。
よって、上記請求項(1)の発明と同様の作用により、
室内熱交換器(15)の凍結状態の検知精度の向上を図
ることができる。
次に、請求項(3)の発明に係る第3実施例について、
第7図及び第8図に基づき説明する。
第7図は第3実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
を示し、本実施例では、上記第1実施例における温度セ
ンサ(3)に加え、第2の温度センサとして吐出管セン
サ(3a)が圧縮機(1)の吐出管に配置されており、
その他の構成は上記第1実施例と同様である。
そして、第8図はコントローラ(5)の制御内容を示し
、ステップQ1で、起動1周波数の変更等から所定時間
が経過するまで待って、ステップQ2に進み、ステップ
Q2て、上記温度センサ(3a)で検出される吐出管温
度の初期値Tdoを入力し、ステップQ3で、一定時間
Tsが経過するまで待って、ステップQ4に進み、ステ
ップQ4で、一定時間Ts経過後の吐出管温度Tdlを
入力し、ステップQ5て、吐出管温度の低下度ΔTdl
 (= Tdo −Tdl)を演算する。そして、ステ
ップQ6で、吐出管温度の低下度ΔTdlが所定値B以
上か否かを判別して、ΔTdl≧Cであれば、ステップ
Q7で室内熱交換器(15)の凍結開始と判定し、ステ
ップQ8で、警報を出力する一方、上記ステップQ6の
判別でΔTdl≧Cでないときには、ステップQ9に進
んで、吐出管温度の初期値Tdoの更新をした後ステッ
プQ3の制御に戻る。
上記フローにおいて、ステップQ5の制御により、一定
時間Ts間隔ごとの吐出冷媒温度の低下度ΔTdを算出
する吐出温度低下度演算手段(54)が構成され、ステ
ップQ7の制御により、該吐出温度低下度演算手段(5
4)で算出された吐出冷媒温度の低下度ΔTdが所定値
C以上になったときに室内熱交換器(15)の凍結状態
と判定する凍結判定手段(52C)か構成されている。
したがって、請求項(3)の発明では、吐出温度低下度
演算手段(54)で演算される吐出冷媒の一定時間Ts
間隔毎の低下度ΔTdが所定値C以上になると、凍結判
定手段(52C)により、室内熱交換器(15)の凍結
状態と判定される。ここで、室内熱交換器(15)の着
霜が開始すると、室内熱交換器(15)の熱交換能力が
著しく低下するので、上述のごとく低圧側圧力Lpは急
激に低下するが、それに応じて吸入管温度も低下する(
過熱度はほぼ一定に制御されるため)ので、それに伴な
い吐出冷媒の温度Tdが低下する。
したかって、上記請求項(1)の発明と同様の作用によ
り、室内熱交換器(15)の凍結状態を検知することか
でき、よって、凍結状態の検知精度の向上を図ることが
できる。
(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)の発明によれば、冷
凍装置の蒸発器の凍結検知装置として、冷媒回路の低圧
側圧力を検知し、一定時間間隔ごとの低圧側圧力の低下
度を算出し、この低圧側圧力の低下度が所定値以上にな
ると蒸発器の凍結状態と判定するようにしたので、蒸発
器の着霜の進行による熱交換能力の減少に起因する低圧
側圧力の低下から、蒸発器の凍結状態を確実に検知する
ことかでき、よって、蒸発器の凍結状態の検知精度の向
上を図ることかできる。
請求項(2)の発明によれば、冷凍装置の蒸発器の凍結
検知装置として、一定時間間隔毎の蒸発器出口温度の低
下度を算出し、この出口温度の低下度が所定値以上にな
ると蒸発器の凍結状態と判定するようにしたので、蒸発
器の着霜の進行による熱交換能力の減少に起因する低圧
側圧力の低下から、蒸発器の凍結状態を確実に検知する
ことができ、よって、蒸発器の凍結状態の検知精度の向
上を図ることができる。
請求項(3)の発明によれば、冷凍装置の蒸発器の凍結
検知装置として、一定時間間隔毎の吐出冷媒温度の低下
度を算出し、この吐出冷媒温度の低下度が所定値以上に
なると蒸発器の凍結状態と判定するようにしたので、蒸
発器の着霜の進行による低圧側圧力の低下に応じて生し
る吐出冷媒温度の低下から、蒸発器の凍結状態を確実に
検知することができ、よって、蒸発器の凍結状態の検知
精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図である。 第2図〜第5図は第1実施例を示し、第2図は空気調和
装置の構成を示す冷媒配管系統図、第3図はコントロー
ラの制御内容を示すフローチャート図、第4図は室内熱
交換器の凍結前後における低圧側圧力の時間変化を示す
特性図、第5図は室内熱交換器の凍結時における一定時
間間隔ごとの低圧側圧力の低下度の時間変化を示す特性
図、第6図は第2実施例におけるコントローラの制御内
容を示すフローチャート図、第7図及び第8図は第3実
施例を示し、第7図は空気調和装置の構成を示す冷媒配
管系統図、第8図はコントローラの制御内容を示すフロ
ーチャート図である。第9図及び第10図は従来技術の
問題点を示し、第9図は蒸発器出口温度の瞬間的な時間
変化を示す説明図、第10図は蒸発器出口温度の安定し
た状態を示す説明図である。 1  冷媒回路 11 圧縮機 12 室外熱交換器 (凝縮器) 14 電動膨張弁 (膨張弁) 15 室内熱交換器 (蒸発器) 3  温度センサ (出口温度検出手段) 3a 吐出管センサ (吐出温度検出手段) 4  圧力センサ (低圧検出手段) 51 低圧低下度演算手段 52 凍結判定手段 53 出口温度低下度演算手段 54 吐出温度低下度演算手段 第 図 2B 第 図 8!P!’] 第 図 日専ルH c10 図 廿 111M間 第4 図 開開 箪 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧縮機(11)、凝縮器(12)、膨張弁(14
    )及び蒸発器(15)を順次接続してなる冷媒回路(1
    )を備えた冷凍装置において、上記冷媒回路(1)の低
    圧側圧力を検出する低圧検出手段(4)と、該低圧検出
    手段(4)の出力を受け、一定時間間隔ごとの低圧側圧
    力の低下度を算出する低圧低下度演算手段(51)と、
    該低圧低下度演算手段(51)で算出された低圧側圧力
    の低下度が所定値以上になったときに上記蒸発器(15
    )の凍結状態と判定する凍結判定手段(52A)とを備
    えたことを特徴とする冷凍装置の蒸発器の凍結検知装置
  2. (2)圧縮機(11)、凝縮器(12)、膨張弁(14
    )及び蒸発器(15)を順次接続してなる冷媒回路(1
    )を備えた冷凍装置において、冷媒の上記蒸発器(15
    )出口における温度を検出する出口温度検出手段(3)
    と、該出口温度検出手段(3)の出力を受け、一定時間
    間隔ごとの蒸発器(15)の出口温度の低下度を算出す
    る出口温度低下度演算手段(53)と、該出口温度低下
    度演算手段(53)で算出された蒸発器(15)の出口
    温度の低下度が所定値以上になったときに上記蒸発器(
    15)の凍結状態と判定する凍結判定手段(52B)と
    を備えたことを特徴とする冷凍装置の蒸発器の凍結検知
    装置。
  3. (3)圧縮機(11)、凝縮器(12)、膨張弁(14
    )及び蒸発器(15)を順次接続してなる冷媒回路(1
    )を備えた冷凍装置において、上記圧縮機(11)の吐
    出冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段(3a)と、
    該吐出温度検出手段(3a)の出力を受け、一定時間間
    隔ごとの吐出冷媒温度の低下度を算出する吐出温度低下
    度演算手段(54)と、該吐出温度低下度演算手段(5
    4)で算出された吐出冷媒温度の低下度が所定値以上に
    なったときに上記蒸発器(15)の凍結状態と判定する
    凍結判定手段(52C)とを備えたことを特徴とする冷
    凍装置の蒸発器の凍結検知装置。
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