DE3001019A1

DE3001019A1 - Abtauvorrichtung fuer den verdampfer einer kaelteanlage

Info

Publication number: DE3001019A1
Application number: DE19803001019
Authority: DE
Inventors: Boerge Soenderborg Meltzer Hansen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1980-01-12
Filing date: 1980-01-12
Publication date: 1981-07-23
Also published as: ES8200760A1; US4345441A; ES498398A0; FR2473691A1; JPS56149568A; GB2068100A; NO810056L; IT8167015A0; SE8008981L; DK546480A; NL8100042A

Description

Patentanwalt ⁶ Frankfurt/main ι, den 11. Januar 1980

DRESDNER BANK. FRANKFURT/M 2300308 » TELEFON: 561078

TELEGRAMM KNOPAT TELEX 4 11 877 KNOPA D

DA 537

DANFOSS A/S, lxfordborg (Dänemark)

Abtauvorrichtung für den Verdampfer einer Kälteanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtauvorrichtung für den Verdampfer einer Kälteanlage, mit einer den Abtauvorgang auslösenden Steuervorrichtung, die einen auf das Vorhandensein einer Reifschicht ansprechenden Reiffühler aufweist.

Bei einer bekannten Abtauvorrichtung dieser Art ist ein optisches System vorgesehen, bei dem ein als Reiffühler dienendes lichtempfindliches Element von einer Lichtquelle bestrahlt wird. Eine Lichteinfallfläche des optischen Systems ist derart wärmeleitend mit dem Verdampfer verbunden, daß sie sich etwa gleichlaufend mit der Verdampferoberfläche mit einer Reifschicht überzieht. Hierdurch wird die den Reiffühler treffende Strahlung reduziert. Dies wird zur Auslösung des Abtauvorganges ausgenutzt. Diese Abtauvorrichtung arbeitet ungenau und ist störanfällig: Unvermeidbare Verschmutzungen simulieren eine Reifschicht; die Wärme der Lichtquelle läßt den Reif schmelzen.

In der Praxis wird daher der Abtauvorgang nicht mit Hilfe eines Fühlers ausgelöst, welcher auf das Vorhandensein einer Reifschicht anspricht, sondern aufgrund irgendwelcher Daten, welche das Vorhandensein einer Reifschicht vermuten lassen. So arbeiten Abtauvorrichtungen in Abhängigkeit von einer Zeit- oder Programmsteuerung, in Abhängigkeit von der Zahl der Türbewegungen, der Zahl der Verdichterstarts oder einer bestimmten Betriebszeit des Verdichters.

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Derartige Auslösungen sind notwendigerweise ungenau, so daß entweder zu viel oder zu wenig Abtauvorgänge eingeleitet werden.

Zum Typ der indirekten Auslösung gehört auch eine Abtauvorrichtung, bei der die Verdampfertemperatur und die Kühlraumtemperatur gemessen und in einer Auswerteschaltung geprüft wird, ob das Meßergebnis diesseits oder jenseits einer bestimmten Kennlinie liegt. Es wird angenommen, daß bei Meßpunkten auf der einen Seite der Kennlinie eine Reifschicht vorhanden ist» Als Temperaturfühler dienen hierbei Thermistoren„

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtauvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben,, die genauer arbeitet und weniger störanfällig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reiffühler ein Temperaturfühler ist, der in einem der zulässigen Dicke einer Reifschicht entsprechenden Abstand neben einer Fläche des Verdampfers angeordnet ist, und daß die Steuervorrichtung eine Vergleichschaltung aufweist, die den Abtauvorgang auslöst, wenn die Reiffühlertemperatur eine Vergleichstemperatur unte rs ehre i te t.

Bei dieser Konstruktion wächst die Reifschicht in Richtung des Reiffühlers, der von der Umgebungsluft umspült ist. Bei jedem Arbeitszyklus mißt daher der Reiffühler zunächst eine Temperatur, welche der Umgebungstemperatur angenähert ist. Mit fortschreitender Reifbildung nimmt diese Temperatur ab, weil mit der dicker werdenden Reifschicht die Luftzirkulation im Bereich des Reiffühlers immer mehr beeinträchtigt wird« Im Extremfall kann der Reiffühler sogar von der Reifschicht berührt werden» Je nach Wahl der Vergleichstemperatur kann daher der Abtauvorgang eingeleitet werden, wenn die Reifschicht den Reiffühler in einem vorbestimmten Maß von der Umgebungsluft abgeschirmt -oder ihn erreicht hat.

Zweckmäßigerweise verläuft die Fläche des Verdampfers vertikal»

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Der Reiffühler liegt dann auch bei Verdampfern ohne zwangsx^eise Luftumwälzung in einer kontinuierlichen Luftströmung.

Besonders günstig ist es, zur Bildung der Vergjeichstemperatur einen die Verdampfertemperatur messenden zweiten Fühler vorzusehen. Die Vergleichstemperatur hat dann keinen konstanten Wert, sondern ändert sich mit der Verdampfertemperatur, die ihrerseits in jedem Arbeitszyklus Schwankungen unterworfen ist und auch in Abhängigkeit von der eingestellten Kühlraumtemperatur unterschiedliche Werte annimmt. In allen Fällen ist aber sichergestellt, daß die Vergleichsschaltung anspricht, wenn sich die Reifschicht, welche etwa Verdampfertemperatur hat, dem Reifschichtfühler nähert.

Der Reiffühler und der zweite Fühler können dicht benachbart angeordnet sein, was einen platzsparenden Aufbau ergibt.

Insbesondere kann der zweite Fühler ein Anlagefühler sein und beide Fühler können in einem gemeinsamen Fühlerhalter aus ther·* misch isolierendem Material angeordnet sein. Durch einen Montagevorgang wird daher der Reiffühler im richtigen Abstand vom Verdampfer und der zweite Fühler in Anlage an die Verdampferoberfläche montiert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reiffühler in einer Vertiefung einer mit Abstand zur Fläche des Verdampfers verlaufenden Leitfläche angeordnet. Die Leitfläche bildet zusammen mit der Verdampferwand einen Kanal, durch den Umgebungsluft strömen kann. Der Querschnitt dieses Kanals verringert sich mit zunehmender Reifschicht. Infolgedessen sinkt die Temperatur des Reiffühlers nicht nur, weil er durch die sich nähernde Reifschicht stärker gekühlt wird, sondern auch deshalb, weil er in immer geringerem Maße von der Umgebungsluft erwärmt wird. Dies ergibt einen sehr steilen Temperatürabfall des Reiffühlers, wenn sich die Reifschicht ihm nähert.

Eine besonders einfache Konstruktion erhält man, wenn der Fühler-

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halter eine zur Anlage an der Fläche des Verdampfers bestimmten Anlagefläche mit einer Vertiefung zur Aufnahme des zweiten Fühlers und, über eine Stufe hieran anschließend, die Leitfläche aufweist. Hierbei sollte die Stufe eine in Richtung der Luftströmung verlaufende Längserstreckung haben^ damit die Umwälzung der Umgebungsluft längs des Reiffühlers durch nichts anderes als die Reifschicht behindert werden kann»

Diesem Ziel dient es auch₉ wenn der Raum ober- und unterhalb des Reiffühlers von Einbauten frei ist₀

Ferner können dem Halter Aussparungen zur Aufnahme von zu den Fühlern führenden Leitungsverbindungen vorgesehen sein» Dies er= gibt eine kompakte Einheit, die leicht montiert werden kann»

Ein ähnlicher Erfolg ergibt sich, wenn die zu den Fühlern führenden Leitungsverbindungen als gedruckte Schaltung ausgebildet sind.

Zweckmäßigerweise verlaufen die zu den Fühlern führenden Leitungsverbindungen nahe am Verdampfer., Die Leitungsverbindungen werden daher vor Erreichen der Temperaturfühler gekühlt; sie können daher nicht als Wärmeleiter wirken,, welche Wärme von einem außerhalb des Kühlraums befindlichen Bereichs, wo beispielsweise die elektrische Schaltanordnung untergebracht ist, zu den Fühlern transportiert wird und deren Temperatur beeinflußt«

Als Fühler kommen beispielsweise Thermistoren oder Thenaopaare in Betracht.

Günstig ist ferner eine Auswerteschaltung, welche die Fühlertemperaturen jeweils beim Ein= oder Ausschalten des Verdichters der Kälteanlage auswertet Auf dies© Weise können Schwankungen der Verdampfertemperatur, welche während eines Arbeitszyklus auftreten, unberücksichtigt bleiben» Hierbei kann die Auswerteschaltung im Fühlerhalter angeordnet sein_o Dies ist platzsparende

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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kälteanlage mit Abtauvorrichtung in schematischer DarsieLlung,

Fig. 2 ein stark vereinfachtes Schaltbild einer Vergleichsschaltung,

Fig. 3 in räumlicher Darstellung die Anbringung einer ersten Ausführungsform eines Fühlerhalters am Verdampfer,

Fig. 4 die Rückansicht einer zweiten Ausführungsform eines Fühlerhalters,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4,

Fig. 6 eine Ansicht des Fühlerhalters von der am Verdampfer anliegenden Seite her und

Fig. 7 in einem Diagramm über der Dicke der Reifschicht die Temperatur des Reiffühlers und des zweiten Fühlers.

Die Kälteanlage 1 der Fig. 1 weist einen Verdichter 2 auf, welcher Kältemittel in einen Kondensator 3 fördert. Dieser ist über eine Drossel 4 mit einem Verdampfer 5 verbunden. Dessen Ausgang führt zur Saugseite des Verdichters 2. Der Verdampfer ist in einem Kühlraum 6, beispielsweise eines Kühl- oder Gefrierschrankes, angeordnet . In diesem Kühlraum ist ein Thermostat 7 angeordnet, welcher über eine Leitung 8 mit dem Verdichter 2 verbunden ist und diesen einschaltet, wenn eine eingestellte Kühlraumtemperatur überschritten wird, und ausschaltet, wenn eine zweite, darunterliegende Temperatur unterschritten wird.

Am Verdichter ist ein Fühlerhalter 9 befestigt, welcher über Leitungen 10 und 11 mit einer Abtauschaltung 12 verbunden ist.

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Diese ist über Leitungen 13 mit einer Abtauvorrichtung 14 im Kühlraum 6 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abtauvorrichtung durch einen elektrischen Heizwiderstand gebildet. Sie kann aber auch jede beliebige andere bekannte Form haben, beispielsweise dadurch gebildet sein, daß warmes Kältemittel durch den Verdampfer 5 geleitet wird_o Ferner ist ersichtlich, daß die Leitung 8 über einen Abzweig 15 mit der Abtauschaltung 12 verbunden ist«

Der Fühlerhalter 9 enthält zwei Fühler, nämlich einen Reiffühler 16 und einen zweiten, die Verdampfertemperatur messenden Fühler 17, wie später noch erläutert wird_o Über die Leitung wird der Abtauschaltung 12 ein Signal zugeleitet, welches der Reiffühlertemperatur Tr entspricht, über die Leitung 11 ein Signal, welches der Verdampfertemperatur Te entspricht<, Diese Signale werden über je ein UJND-Glied 18 beziehungsweise 19 an die Eingänge eines Vergleichers 20 gelegt_o Den UlMD-Schaltungen 18 und 19 wird außerdem über ein Diffennzierglied 21 ein Signal von der Leitung 15 zugeführt. Dieses Signal tritt immer dann auf, wenn der Verdichter 2 vom Thermostaten 7 her ein Startsignal erhält. Infolgedessen findet im Vergleicher 20 jeweils zu Beginn eines Arbeitszyklus des Verdichters 2 ein Temperaturvergleich statt. Unterschreitet die Reiffühlertemperatur Tr eine von der Verdampfertemperatur Te abhängige Vergleichstemperatur, so steu= ert der Vergleicher 20 eine Schaltvorrichtung 22 an, mit der die Abtauvorrichtung 14 solange in Betrieb gesetzt wird, bis die Verdampfertemperatur Te über den Schmelzpunkt des Eises angestiegen ist. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Vergleicher 23 vorgesehen, der das der Verdampfertemperatur Te entsprechende Signal mit einer Schmelzpunkttemperatur To vergleicht und beim Ansprechen die Schaltvorrichtung 22 ausschaltet« Ein Einstellwiderstand 24 dient dazu, einen Vergleichswert festzulegen, der um einen vorbestimmten Wert über der Verdampfertemperatur Te liegt.

In Fig. 3 ist der Verdampfer 5 als Plattenverdampfer veranschaulicht, an dessen vertikaler vorderer Fläche 25 der Fühlerhalter

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9 mittels einer Schraube 32a festgehalten ist. Der Aufbau dieses Fühlerhalters entspricht demjenigen der Fig. 4 bis 6 mit dem Unterschied, daß Verbindungsleitungen an der Rückseite in Form einer gedruckten Schaltung 26 vorliegen.

In den Fig. 4 bis 6 ist ein Fühlerhalter 2? veranschaulicht. Er besitzt eine Anlagefläche 28 und eine damit über eine Stufe 29 verbundene Leitfläche 30, welche mit der vertikalen Fläche 25 des Verdampfers 5 einen Kanal 31 bildet. Eine Bohrung 32 dient zum Durchführen der Schraube 32a. In einer Bohrung 33 ist der Reiffühler 16 und einer Bohrung 34 der Anlagefühler 17, beide in der Form eines Temperaturfühlers, angeordnet. In der Anlagefläche 28 ist eine Rinne 35 vorgesehen, über welche die Leitungen 10 und 11 zum Temperaturfühler 17 geführt sind. An dieser Stelle werden die Leitungen 10 und 11 derart gekühlt, daß keine Wärme von außerhalb des Kühlraums 6 zum Temperaturfühler 17 gelangt. Stattdessen genügt es vielfach auch, das zum Fühlerhalter führende Zuleitungskabel dicht an der Verdampferfläche 25 zu verlegen. Die Rückseiten der beiden Bohrungen 34 und 33 sind über eine Rinne 36 miteinander verbunden, über welche Verbindungsleitungen 10 zum Reif füller 16 geführt sind.

In Fig. 7 ist veranschaulicht, wie sich die Verdampfertemperatur Te und die Relffühlertemperatur Tr in Abhängigkeit von der Dicke d der Reifschicht verändert, welche sich auf der Fläche 25 außerhalb des Fühlerhalters 27 ansetzt, und dadurch die Luftzirkulation durch den Kanal 31 beeinträchtigt. Die Messungen sind jeweils beim Einschalten des Verdichters 2 vorgenommen worden. Man erkennt, daß die Differenz zwischen diesen beiden Temperaturen bis zu einer Reifschichtdicke von 2 mm allmählich und anschließend stärker abnimmt, während sie ab 3 mm einander gleich sind. Dies gilt für eine Tiefe des Kanals 31 von 2 mm. Die entsprechenden Temperaturen Te¹ und Tr' für den AusschaltZeitpunkt des Verdichters 2 sind gestrichelt veranschaulicht. Sie liegen demnach auf einem etwas geringeren Temperaturniveau und nähern sich bis auf eine Differenz von 2⁰C. In beiden Fällen ist es möglich, insbesondere im Bereich zwischen 2 und 3 mm Schicht-

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eine Differenz zwischen der Verdampfertemperatur Te und der Reiffühlertemperatur Tr festzulegen, bei deren Unterschreiten die Abtauvorrichtung ausgelöst wird, welcher Zeitpunkt einer genau definierten Reifschichtdicke entspricht» Sollen andere Reifschichtdicken als 2 bis 3 mm überwacht werden, genügt es, die Kanaltiefe entsprechend zu wählen«

Aus den Kurven ist darüber hinaus erkennbar, daß die Reiffühlertemperatur zunächst nur geringfügig schwankt, weil sie überwiegend von der Umgebungsluft abhängte Wenn die Reifschicht jedoch den Reiffühler immer mehr von der Luftzirkulation abschirmt, folgt die Reiffühlertemperatur in immer stärkerem Maße den Temperaturschwankungen des Verdampfers während der Einschalt- und Ausschaltperiode,,

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Claims

Patentansprüche

Abtauvorrichtung -fürj-tlen^rerdampfer einer Kälteanlage, mit einer den Abtauvorgang auslösenden Steuervorrichtung, die einen auf das. Vorhandensein einer Reif schicht ansprechenden^Refffühler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der """Reiffühler (16) ein Temperaturfühler ist, der in einem der zulässigen Dicke (d) einer Reifschicht entsprechenden Abstand von einer Fläche (25) des Verdampfers (5) angeordnet ist, und daß die Steuervorrichtung (12) eine Vergleichsschaltung aufweist, die den Abtauvorgang auslöst, wenn die Reiff ühlertemperatur eine Vergleichstemperatur unterschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (25) des Verdampfers (5) vertikal verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Vergleichstemperatur ein die Verdampfertemperatur (T ) messender zweiter Fühler (17) vorgese-

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hen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Reiffühler (16) und der zweite Fühler (17) dicht benachbart angeordnet sind,
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (17) ein Anlagefühler ist und beide Fühler (16, 17) in einem gemeinsamen Fühlerhalter (9; 27) aus thermisch isolierendem Material angeordnet sind«

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Keiffühler (16) in einer Vertiefung (33) einer mit Abstand zur Fläche (25) des Verdampfers (5) verlaufenden Leitfläche (30) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerhalter (9; 27) eine zur Anlage an der vertikalen Fläche (25) des Verdampfers (5) bestimmte Anlagefläche (28) mit einer Vertiefung (34) zur Aufnahme des zweiten Fühlers (17) und, über eine Stufe (29) hieran anschließend^ die Leitfläche (30) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (29) eine in Richtung der Luftströmung verlaufende LängsStreckung hat.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum ober- und unterhalb des Reiffühlers (16) von Einbauten frei ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Halter (27) Aussparungen (35, 36) zur Aufnahme von zu den Fühlern (16, 17) führenden Leitungsverbindungen vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Fühlern (16, 17) führenden Leitungsverbindungen als gedruckte Schaltung (26) ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Fühlern (16, 17) führenden Leitungsverbindungen nahe am Verdampfer verlaufen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler durch Thermistoren gebildet sind.

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler durch Thermopaare gebildet sind»
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Auswerteschaltung, welche die Fühlertemperaturen (T , T) jeweils beim Ein-oder Ausschalten des Verdichters

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung im Fühlerhalter (9 5 27) angeordnet ist»

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