DE29521065U1

DE29521065U1 - Device for defrosting evaporators for cold rooms

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Publication number: DE29521065U1
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Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2005-07-07

Description

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EINRICHTUNG ZUM ABTAUEN VON VERDAMPFERN FÜR KÜHLRÄUMEDEVICE FOR DEFROSTING EVAPORATORS FOR COLD ROOMS

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abtauen von Verdampfern für Kühlräume, bei der mit Hilfe einer Steuerung die am Verdampfer gebildete Vereisung durch zeitweilige Erhöhung der Temperatur des Verdampfers beseitigt wird.The invention relates to a device for defrosting evaporators for cold storage rooms, in which the ice formed on the evaporator is removed by temporarily increasing the temperature of the evaporator with the aid of a control system.

Zum Abtauen von Verdampfern in Kühlräumen sind zahlreiche verschiedene Verfahren vorgeschlagen und auch in die Praxis umgesetzt worden, die jedoch insgesamt unbefriedigend sind. Zum einen besteht die Möglichkeit, den Verdampfer in vorgegebenen Zeitintervallen abzutauen. Naturgemäß können die festgelegten Intervalle dem tatsächlichen Bedarf nur angenähert werden, so daJ3 in der Regel zu häufig abgetaut wird und damit Kälteverluste in Kauf genommen werden müssen oder andererseits das Abtauen nur unzureichend erfolgt und damit die Kälteabgabe durch den Verdampfer eingeschränkt wird. In beiden Fällen kommt es zu einem unnötig hohen Energieverbrauch und zu einem Verlust an Effektivität. Es hat daher verschiedene Bemühungen gegeben, die Abtauvorgänge genauer an den Bedarf, also die tatsächlich vorhandene Vereisung anzupassen.Numerous different methods have been proposed and put into practice for defrosting evaporators in cold rooms, but they are generally unsatisfactory. On the one hand, there is the option of defrosting the evaporator at specified intervals. Naturally, the specified intervals can only approximate the actual requirement, so that defrosting usually takes place too frequently and cold losses have to be accepted, or on the other hand, defrosting is insufficient and the cold release by the evaporator is limited. In both cases, energy consumption is unnecessarily high and there is a loss of effectiveness. Various efforts have therefore been made to adapt the defrosting processes more precisely to the requirement, i.e. the actual icing.

In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise bekannt, einen Zwischenraum zwischen zwei Rippen des Verdampfers optisch abzutasten, so daß ein Signal gegeben werden kann, wenn der Zwischenraum sich im Zuge zunehmender Vereisung schließt. Die Vereisung kann jedoch örtlich stark unterschiedlich sein, so dajS es schwierig ist, einen für die Vereisung insgesamt repräsentativen Bereich für diese Art der Überwachung zu ermitteln. Bei den ebenfalls bekannten Sensoren zur Ermittlung der Luftströmung durch die Rippen eines Verdampfers besteht die Gefahr, daß die entsprechenden Sensoren ihrerseits vereisen. Verfahren, die mit einer Temperaturüberwachung in der Umgebung des Verdampfers arbeiten, sind noch ungenauer.In this context, it is known, for example, to optically scan a gap between two fins of the evaporator so that a signal can be given when the gap closes as icing increases. However, icing can vary greatly from place to place, making it difficult to determine an area that is representative of the icing as a whole for this type of monitoring. With the sensors that are also known for determining the air flow through the fins of an evaporator, there is a risk that the corresponding sensors themselves will freeze up. Methods that work with temperature monitoring in the area around the evaporator are even less accurate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die es gestattet, den Grad der Vereisung des Verdampfers zuverlässig und genau zu überwachen und die Abtauvorgänge jeweils bedarfsgerecht einzuleiten.The invention is therefore based on the object of creating a device of the generic type which allows the degree of icing of the evaporator to be reliably and precisely monitored and the defrosting processes to be initiated as required.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäJ3 bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daj3 die Steuerung das mit der Vereisung zunehmende Gewicht des Verdampfers erfajSt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes einen Abtauvorgang auslöst.This object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the outset in that the control detects the weight of the evaporator which increases with icing and triggers a defrosting process when a predetermined limit value is exceeded.

Die erfindungsgemäj3e Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Aufhängung oder Stützeinrichtung des Verdampfers ein zug- oder druckempfindlicher Sensor integriert ist, der mit der Steuerung zum Abtauen des Verdampfers verbunden ist und an diese ein vom Gewicht abhängiges Signal abgibt, und daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daj3 sie bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes des Signals einen Abtauvorgang einleitet.The device according to the invention is characterized in that a tension or pressure-sensitive sensor is integrated into the suspension or support device of the evaporator, which sensor is connected to the control for defrosting the evaporator and sends a weight-dependent signal to it, and that the control is designed in such a way that it initiates a defrosting process when a predetermined limit value of the signal is exceeded.

Zum einen besteht die Möglichkeit, einen Verdampfer, der in der Regel die Form einer rechteckigen Platte haben wird, an beiden oberen Ecken im Sinne der vorliegenden Erfindung über Zug- oder Druckkraftsensoren aufzuhängen. Der Verdampfer kann aber auch an einer oberen Ecke gelenkig gelagert und nur an der anderen oberen Ecke an einem Zug- oder Druckkraftsensor aufgehängt sein. Im übrigen kommt auch jede andere Art der Ermittlung der Gewichtskraft des Verdampfers in Frage.On the one hand, there is the possibility of suspending an evaporator, which will usually have the shape of a rectangular plate, at both upper corners using tension or compression force sensors in the sense of the present invention. However, the evaporator can also be hinged at one upper corner and suspended from a tension or compression force sensor only at the other upper corner. Any other way of determining the weight of the evaporator is also possible.

Ferner kann an der erwähnten aufgehängten Ecke die Torsionskraft gemessen werden. Entsprechende Lösungen sind bei einer seitlichen Aufhängung an einer senkrechten Wand vorstellbar. Schließlich kann der Verdampfer auch auf einer Stützeinrichtung abgestützt sein, in der eine Druckmessung stattfindet.Furthermore, the torsional force can be measured on the suspended corner mentioned above. Similar solutions are possible with a side suspension on a vertical wall. Finally, the evaporator can also be supported on a support device in which a pressure measurement takes place.

Als Sensoren für die Gewichtsveränderung kommen in erster Linie sogenannte Dehnungsmeßstreifen in Betracht. Ebenso wie Sensoren, die den Piezo-Effekt ausnutzen, benötigen moderne Dehnungsmeßstreifen für die Kraftmessung nur noch eine vernachlässigbar geringe Dehnungsstrecke. Es ist jedoch auch möglich, den Verdampfer an elastischen Aufhängungen zu befestigen und Sensoren zu verwenden, die die Absenkung des Verdampfers bei Gewichtszunahme messen.So-called strain gauges are primarily considered as sensors for weight changes. Just like sensors that use the piezo effect, modern strain gauges only require a negligible stretch to measure force. However, it is also possible to attach the evaporator to elastic suspensions and use sensors that measure the lowering of the evaporator when the weight increases.

Die Erfindung ist in erster Linie anwendbar auf Verdampfer für Kühlräume oder Kühlzonen, wie sie etwa in der Fleischindustrie oder im Lebensmittelbereich insgesamt eingesetzt werden. Dabei ist nicht nur ein Einsatz für statio-The invention is primarily applicable to evaporators for cold rooms or cooling zones, such as those used in the meat industry or in the food sector as a whole. It is not only intended for use in stationary

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näre Kühlräume oder Kühlkammern, sondern auch eine Verwendung für ent-, sprechende Räume auf Schiffen, Lastkraftwagen etc. möglich. Auch die Anwendung auf gewerbliche oder private Kühlmöbel ist nicht ausgeschlossen.Not only is it possible to use it for cold rooms or refrigeration chambers, but it can also be used for corresponding rooms on ships, trucks, etc. The use on commercial or private refrigeration units is also not excluded.

Das im vorliegenden Zusammenhang verwendete Wort "Kühlräume" soll daher in einem sehr allgemeinen Sinne verstanden werden und alle zu kühlenden Bereiche einschließen.The term "cold storage rooms" used in this context should therefore be understood in a very general sense and include all areas to be cooled.

In der Regel wird es ausreichen, nur die Überschreitung eines bestimmten Gewichts der Gesamtheit aus Verdampfer und Vereisung zu erfassen und sodann einen Abtauvorgang durchzuführen, der sich über eine empirisch zu ermittelnde Zeitdauer erstreckt. Es ist aber auch möglich, während des Abtau-. Vorgangs auch die Rückkehr zu dem um die Vereisung verringerten Eigengewicht des Verdampfers zu erfassen und dementsprechend den Abtauvorgang abzubrechen.As a rule, it will be sufficient to simply detect when the total weight of the evaporator and icing exceeds a certain limit and then to carry out a defrosting process that lasts for an empirically determined period of time. However, it is also possible to detect the return of the evaporator's own weight, reduced by the icing, during the defrosting process and to abort the defrosting process accordingly.

Zum Abtauen werden im allgemeinen elektrische Heizeinrichtungen verwendet. Electric heaters are generally used for defrosting.

Die vorliegende Erfindung wird hier anhand eines Verdampfers eines Kältekreislaufs beschrieben. Das Wort 'Verdampfer" steht jedoch für jeden möglicherweise der Vereisung ausgesetzten Kühlkörper. Es schließt daher auch Kühler von Kühlsystemen ein, die mit anderen Kühlmitteln oder Energieträgern arbeiten, die Kühltemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser erzeugen können. So gibt es beispielsweise Kühleinrichtungen, in denen flüssiger Stickstoff oder ein anderes geeignetes Kühlmittel umgewälzt wird.The present invention is described here using an evaporator of a refrigeration cycle. However, the word 'evaporator' stands for any cooling body that may be subject to icing. It therefore also includes coolers of cooling systems that work with other coolants or energy sources that can generate cooling temperatures below the freezing point of water. For example, there are cooling devices in which liquid nitrogen or another suitable coolant is circulated.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
30In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
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Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in der Form eines rechteckigen, an beiden oberen Ecken über Zugkraftsensoren aufgehängten Verdampfers;Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in the form of a rectangular evaporator suspended at both upper corners via draft sensors;

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einer anderenFig. 2 shows an embodiment of the invention with a different

Art der Aufhängung des Verdampfers;Type of suspension of the evaporator;

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Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform mit seitlicher Aufhängung eines Verdampfers;Fig. 3 illustrates an embodiment with side suspension of an evaporator;

Fig. 4 zeigt in einer weiteren Ausführungsform die Abstützung eines Verdampfers von unten.Fig. 4 shows a further embodiment of the support of an evaporator from below.

In Fig.- 1 und auch in den übrigen Figuren ist ein Verdampfer 10 durchgehend als rechteckige, flache Platte dargestellt.- Eine derartige Verdampferform ist in der Praxis weithin gebräuchlich. Andere Verdampferformen sind naturgemäß möglich.In Fig. 1 and also in the other figures, an evaporator 10 is shown throughout as a rectangular, flat plate. Such an evaporator shape is widely used in practice. Other evaporator shapes are of course possible.

Wie bereits erwähnt wurde, steht der Verdampfer hier als gebräuchliches, jedoch keineswegs ausschließliches Beispiel für Kühlkörper oder Kälteerzeuger verschiedenster Art.As already mentioned, the evaporator is a common, but by no means exclusive, example of various types of cooling elements or refrigeration units.

Wie bei Kühlanlagen üblich, tritt in den Verdampfer über eine unten angebrachte Leitung 12 ein flüssiges Kältemittel ein, das im Verdampfer expandiert wird und verdampft und als Gas im oberen Bereich über eine weitere Leitung 14 austritt und zu dem hier nicht insgesamt dargestellten Kältekreislauf zurückgeführt wird. Die Verdampfungswärme des Kältemittels wird der Umgebung des Verdampfers 10 entzogen, so daß die gewünschte Kühlwirkung eintritt.As is usual with cooling systems, a liquid coolant enters the evaporator via a line 12 located at the bottom, which is expanded and evaporated in the evaporator and exits as a gas in the upper area via another line 14 and is returned to the refrigeration circuit (not shown in full here). The evaporation heat of the coolant is extracted from the environment of the evaporator 10, so that the desired cooling effect occurs.

Im Falle der Fig. 1 ist der Verdampfer an beiden oberen Ecken über elastisehe Aufhängungsglieder 16 und 18 aufgehängt. Dabei kann es sich um Zugmeßeinrichtungen unterschiedlicher Bauweise mit mehr oder weniger großem Bewegungshub handeln. Es können jedoch auch einfache Zugfedern vorgesehen sein, während die gewichtsproportionale Dehnung der Zugfedern über einen geeigneten, in der Nähe des Verdampfers 10 angeordneten Sensor 20 erfaßt werden kann. Auch für diesen Sensor gibt es zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten. Es kann sich um einen optischen Sensor, einen mechanischen Fühler, z.B. Endschalter, oder auch einen berührungslosen kapazitiven oder induktiven Sensor handeln.In the case of Fig. 1, the evaporator is suspended at both upper corners via elastic suspension elements 16 and 18. These can be tension measuring devices of different designs with a greater or lesser range of motion. However, simple tension springs can also be provided, while the weight-proportional extension of the tension springs can be detected by a suitable sensor 20 arranged near the evaporator 10. There are also numerous possible designs for this sensor. It can be an optical sensor, a mechanical sensor, e.g. limit switch, or a contactless capacitive or inductive sensor.

Fig. 2 zeigt eine Lösung, die sich von derjenigen der Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß anstelle des linken oberen, elastischen Aufhängungsgliedes 16 gemäß Fig. 1 eine feste Aufhängung 22 vorgesehen ist, an der der Ver-Fig. 2 shows a solution that differs from that of Fig. 1 only in that instead of the upper left elastic suspension member 16 according to Fig. 1, a fixed suspension 22 is provided, to which the

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dämpfer 10 über einer Achse 24 schwenkbar aufgehängt ist. Bei zunehmender Vereisung führt der Verdampfer 10 daher eine Drehung um diese Achse 24 entsprechend dem Pfeil 26 durch, die wiederum mit Hilfe des rechten ■oberen Aufhängungsgliedes 18 oder des Sensors 20 erfaßt werden kann.damper 10 is pivotably suspended above an axis 24. As the icing increases, the evaporator 10 therefore rotates around this axis 24 in accordance with the arrow 26, which in turn can be detected with the help of the right upper suspension member 18 or the sensor 20.

' Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Verdampfer 10 mit einer seitlichen Kante über obere und untere Befestigungsglieder 28,30 an einer senkrechten Wand 32 befestigt ist. Hier kann der Zug im oberen Aufhängungsglied 28 oder der Druck im unteren Aufhängungsglied 30 gemessen werden, oder es können beide Kräfte ermittelt werden. Im übrigen ist es auch möglich, daß eines der beiden Befestigungsglieder 28 oder 30 oder auch beide ein einfaches elastisches Aufhängungsglied ist, während die Absenkung des Verdampfers 10 wiederum über den Sensor 20 ermittelt wird.' Fig. 3 shows an embodiment in which the evaporator 10 is attached to a vertical wall 32 with a lateral edge via upper and lower fastening members 28, 30. Here, the tension in the upper suspension member 28 or the pressure in the lower suspension member 30 can be measured, or both forces can be determined. It is also possible for one of the two fastening members 28 or 30 or even both to be a simple elastic suspension member, while the lowering of the evaporator 10 is again determined via the sensor 20.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Anordnung des Verdampfers 10 auf zwei Stützen 34,36, die Druckmej3dosen oder dergleichen enthalten können. Auch insoweit ist eine Kombination oder Abwandlung analog zu Fig. 1 und 2 möglich.Finally, Fig. 4 shows an arrangement of the evaporator 10 on two supports 34,36, which can contain pressure sensors or the like. In this respect, too, a combination or modification analogous to Fig. 1 and 2 is possible.

Bei der Aufhängung und Inbetriebnahme eines Verdampfers ist es lediglich erforderlich, dessen Gewicht im Ausgangszustand mit der in der Praxis auftretenden Kältemittelfüllung zu ermitteln und in .der Steuerungselektronik dieses Gewicht und die als maximal zulässig angesehene Gewichtszunahme durch Vereisung einzustellen.When suspending and commissioning an evaporator, it is only necessary to determine its weight in the initial state with the refrigerant charge that occurs in practice and to set this weight and the maximum permissible weight increase due to icing in the control electronics.

Zweckmäßigerweise wird das Gewicht des Verdampfers mit anhaftender Vereisung erst dann zur Bildung des Abtausignals herangezogen, wenn das vorgegebene, als Grenzwert angesetzte Gewicht über einen gewissen Zeitraum von beispielsweise 15 Minuten ermittelt wird. Auf diese Weise wird eine Fehlsteuerung aufgrund von gelegentlichen Berührungen des Verdampfers durch das Personal etc. vermieden.It is advisable to use the weight of the evaporator with ice on it to generate the defrost signal only when the specified weight, which is set as a limit value, is determined over a certain period of time, for example 15 minutes. In this way, incorrect control due to occasional contact with the evaporator by staff, etc. is avoided.

Claims

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1. Device for defrosting evaporators for cold rooms, with a control for temporarily defrosting the ice formed on the evaporator by increasing the evaporator temperature, characterized in that a tension and/or pressure-sensitive sensor is integrated into the suspension or support device (16,18,22,28,30,34,36) of the evaporator (10), which is connected to the control for defrosting the evaporator and emits a signal to it which is dependent on the total weight of the evaporator, and that the control is designed in such a way that it initiates a defrosting process when a predetermined limit value of the signal is exceeded.

2. Device according to claim 1, characterized in that at least one load cell is integrated into the suspension or support device (16,18,22,28,30,34,36).

3. Device according to claim 1, characterized in that the suspension or support device (16, 18, 22, 28, 30, 34, 36) contains elastic elements, and that the evaporator is assigned at least one sensor (20) which senses the lowering movement of the evaporator in the event of icing.