DE3303054C2 - Signalgeber zur Steuerung des Abtauvorgangs des Verdampfers einer Wärmepumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Signalgeber zur Steuerung des Abtauvorgangs des Verdampfers einer Wärmepumpe mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrie­ benen Merkmalen.

Aus der DE 30 01 019 A1 ist eine Abtaueinrichtung bekannt, bei der ein Sensorblock direkt auf die Verdampferober­ fläche aufgesetzt ist und zwei Temperatursensoren ent­ hält, von denen ein Temperatursensor an der Verdampfer­ oberfläche anliegt und deren Temperatur mißt und der an­ dere Temperatursensor in einem Abstand von der Ver­ dampferoberfläche die bei zunehmender Vereisung sinkende Temperatur der Umgebungsluft in der Nähe des Verdampfers mißt. In Abhängigkeit von der Differenz dieser beiden gemessenen Temperaturen wird der Abtauvorgang einge­ leitet. Bei der aus der DE 24 53 140 A1 bekannten Abtau­ einrichtung ist eine bei stärkerer Lichtreflexion ein Signal abgebende, optische Reflexsensoreinheit direkt auf die Verdampferoberfläche ausgerichtet und es wird allein mit dem von der optischen Reflexsensoreinheit abgegebenen Signal auf das Vorhandensein einer Reifschicht auf der Verdampfer­ oberfläche geschlossen und der Abtauvorgang eingeleitet. Mit einem Thermostaten, der ein im Kühlrohrsystem der Kältemaschine angebrachtes Fühlglied hat und der die Normalfunktion der Kältemaschine zwischen den Abtau­ vorgängen steuert, wird der von der optischen Reflexsen­ soreinheit eingeleitete Abtauvorgang abgeschlossen. Aus der DD 152 404 ist eine Abtaueinrichtung bekannt, bei der die Einleitung des Abtauvorgangs durch ein Auslösesignal erfolgt, welches allein das Signal einer optischen Reflexsensoreinheit ist.

Die Einleitung des Abtauvorganges nur mit Temperatursen­ soren und in Abhängigkeit allein davon, welche Oberflä­ chentemperatur oder Umgebungstemperatur der Verdampfer hat und ob ein eingestellter Temperaturschwellenwert, bei dem eine Vereisung vorkommen könnte, unterschritten wird, ist nicht genügend befriedigend und zuverlässig. Wenn auf der Luftseite des Verdampfers der Taupunkt und ein dazu angepaßter Temperaturschwellenwert unterschrit­ ten wird, muß nicht sogleich schon eine den Wärmeüber­ gang an der Verdampferoberfläche verschlechternde Reif­ schicht beziehungsweise Vereisung entstehen, sondern kann zunächst nur eine Kondenswasserschicht entstehen, die von selbst abfließt und keinen Abtauvorgang erfor­ dert, der den Wärmepumpenbetrieb unnötig unterbrechen würde. Andererseits könnte bei zu niedrig eingestelltem Temperaturschwellenwert vor dessen Unterschreitung be­ reits eine Reifschicht entstanden sein, die den Wärme­ übergang schon erheblich verschlechtert, und könnte der notwendige Abtauvorgang zu spät einsetzen. Ebenfalls ist die Einleitung des Abtauvorganges mit einer optischen Reflexsensoreinheit auch bei Verknüpfung mit einem anderen gänzlich temperaturunabhängigen Signal nicht genügend befriedigend und zuverlässig. Die optische Reflexsensoreinheit kann bereits aufgrund von milchig trübem Kondenswasser, das bei einem noch nicht zu einer Vereisung führenden Unterschreiten der Taupunktsgrenze auftreten kann, ein Signal abgeben und dadurch einen nicht erforderlichen, den Normalbetrieb der Kältemaschine unnötig störenden und unterbrechenden Abtauvorgang einleiten.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, die Auslösung und Beendigung von Abtauvorgängen zuverlässiger zu gestalten. Ausgehend von einem Signalgeber der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale ge­ löst. Mit diesem Signalgeber werden dem Signalempfänger zur UND-Verknüpfung für die Einleitung und Beendigung des Abtauvorgangs das Temperatursignal des die Verdamp­ feroberflächentemperatur messenden Temperatursensors und das optische Reflexsignal der die Reflexfläche über­ wachenden optischen Reflexsensoreinheit zugeführt. Dadurch erfolgt eine Einleitung des Abtauvorganges erst dann, wenn zusätzlich zu der Signalgabe des Temperatursensors über eine Verdampfertemperatur mit der Möglichkeit einer Vereisung auch noch eine Signalgabe der optischen Reflex­ sensoreinheit über das Vorhandensein einer Reif- oder Eisschicht vorliegt, oder wenn zusätzlich zu einem Signal der optischen Reflexsensoreinheit, welches anstatt durch eine reflektierende weiße Vereisungsschicht auf der Re­ flexfläche auch durch eine trübe Kondenswasser­ schicht hervorgerufen sein kann, auch noch ein Signal des Temperatursensors über eine zu einer Vereisung füh­ rende niedrige Verdampfertemperatur vorliegt. Analog wird der Abtauvorgang erst beendet, wenn in der Abtauphase das Temperatursignal des Temperatursensors und das Reflex­ signal der optischen Reflexsensoreinheit aufgehoben sind, das heißt wenn die Reifschicht abgetaut ist und die Ver­ dampferoberflächentemperatur so weit angestiegen ist, daß kein Eis oder Reif mehr vorhanden sein kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Signal­ gebers nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 den Signalgeber in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 den in einen Verdampfer eingesetzten Signalgeber der Fig. 1 in der Ansicht von unten.

Der dargestellte Signalgeber enthält eine am Verdampfer befestigbare Konsole 1 aus wärmeleitendem Material, zum Beispiel Kupfer, und einen an der Konsole angebrachten Sensorblock 2 vorzugsweise aus Kunststoff. Der Sensor­ block 2 enthält eingebettet einen Temperatursensor 3, der wärmeleitend die Konsole berührt, und eine optische Reflexsensoreinheit 4, die Licht aussendet und auf die Lichtreflexion durch eine entstehende Reifschicht an­ spricht.

Die Signalleitungen 5 beider Sensoren sind feuchtigkeits­ dicht aus dem Sensorblock 2 herausgeführt und mit einem Signalempfänger verbindbar. Die Konsole 1 besteht aus einer Platte und kann in einen Luftspalt 6 zwischen zwei Verdampferlamellen 7 eingeführt werden. Zur einfachen Befestigung des Signalgebers an dem Verdampfer ist die Konsole 1 trapezförmig ausgebildet, so daß sie mit ihren beiden keilförmig zueinander verlaufenden Plattenrändern 9 zwischen zwei Verdampferröhren 10 klemmend eingesteckt werden kann. Längs wenigstens eines dieser Plattenränder 9 besitzt die Konsole 1 eine Abbrechperforation 11 in einer Reihe oder in mehreren Reihen, so daß sich die Breite der Konsole zwischen den beiden keilförmig zueinan­ der verlaufenden Plattenrändern 9 durch Abbrechen von Randstreifen an größere Unterschiede des Abstandes zwi­ schen den Verdampferröhren 10 anpassen läßt. Über die Konsole 1 wird vom Temperatursensor 3 sowohl die Tempe­ ratur der den Verdampfer durchströmenden Luft als auch die Oberflächentemperatur des Verdampfers gemessen. Die Konsole 1 enthält eine Reflexfläche 12, auf der sich bei einer Vereisung des Verdampfers ebenfalls eine Reif­ schicht bildet. Auf diese Reflexfläche 12 ist die Reflex­ sensoreinheit 4 mit ihrer optischen Achse ausgerichtet. Die Reflexfläche 12 ist auf ihrer der Reflexsensoreinheit 4 zugekehrten Oberfläche mattschwarz ausgebildet, damit keine Lichtreflexion und somit auch kein Ausgangssignal der Reflexsensoreinheit auftritt, wenn noch keine weiße, stark reflektierende Reifbildung eingetreten ist oder wenn erst auf dem mattschwarzen Untergrund ein durchsich­ tiger flüssiger Kondensniederschlag vorliegt, der von selbst von der Reflexfläche 12 abfließt und keine Abtau­ einleitung erfordert. Um das Abtropfen von Wasser von der im Einbauzustand vertikal verlaufenden Reflex­ fläche 12 zu fördern, hat die Reflexfläche 12 eine im Einbauzustand an ihrer Unterkante abwärts gerichtete Wasserablaufspitze 13. Eine zusätzlich vorgesehene, hori­ zontal gerichtete weitere Wasserablaufspitze verbessert das Abtropfen, wenn der Signalgeber in einer um 90 Grad verdrehten Position angewendet wird. Ferner besitzt die Reflexfläche 12 einen zum Sensorblock 2 hin gewölbt aus­ gebildeten Reflexionsbereich 14, um den herum das Wasser zur Wasserablaufspitze 13 fließt, so daß der Reflexions­ bereich 14 weitgehend ohne Wasserfilm bleibt und möglichst wenig Licht reflektiert.

Die Ausbildung der Konsole 1 als Platte hat den Vorzug, daß der Signalgeber durch Einführen der Konsole zwischen Verdampferlamellen und Einklemmen zwischen Verdampferröh­ ren bequem an denjenigen Stellen, zum Beispiel an der Ansaugseite des Verdampfers, angeordnet werden kann, an denen je nach Art und Durchströmung des Verdampfers er­ fahrungsgemäß am ehesten eine den Kältekreislauf stören­ de Vereisung beziehungsweise Reifbildung auftritt. Sinkt die vom Temperatursensor 3 über die Konsole 1 festgestell­ te Oberflächentemperatur des Verdampfers unter einen eingestellten Temperaturschwellenwert ab, bei dem eine Vereisungsgefahr beginnen kann, entsteht in der Abtausteu­ erungseinrichtung durch den Temperatursensor ein erstes Signal. Erst wenn die Reflexsensoreinheit 4 auf eine an der Reflexfläche 12 entstehende, reflektierende Reif­ schicht anspricht und ein zweites Signal erzeugt, wird der Abtauvorgang eingeleitet. Hierbei kann vorzugsweise eine Schaltverzögerung der Abtausteuereinrichtung vorgese­ hen sein, damit eine kurzfristige Unterschreitung des Temperaturschwellenwertes und Überschreitung des Lichtre­ flexionsschwellenwertes noch nicht zu einer Einleitung des Abtauvorganges führen. Gleichartig kann auch für die Beendigung des Abtauvorganges nach Aufhebung des Tempera­ tur- und des Reflexionssignals eine Schaltverzögerung vorgesehen werden. Die Überwachung einer Reifschichtbil­ dung mittels der Reflexsensoreinheit 4 kann auch im Im­ pulsbetrieb stattfinden, falls ein Dauerbetrieb der Licht­ sendediode der Reflexsensoreinheit nicht gewünscht wird.

Claims (3)

1. Signalgeber zur Steuerung des Abtauvorgangs des Verdampfers einer Wärmepumpe, bestehend aus einem Sensorblock mit einem Temperatursensor zur Messung der Verdampferoberflächentemperatur und einem zwei­ ten, auf eine Reif- oder Eisbildung reagierenden Sensor, die beide durch Signalleitungen mit einem Signalempfänger verbunden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß der Signalgeber eine an dem Verdampfer befestigbare Konsole (1) aus wärmeleitendem Material aufweist, an welcher der Sensorblock (2) angebracht ist und mit welcher der Temperatursensor (3) des Sensorblockes (2) wärmeleitend verbunden ist, und daß der Sensorblock (2) als zweiten Sensor eine optische Reflexsensoreinheit (4) enthält, die mit ihrer optischen Achse auf eine an der Konsole (1) ausgebildete, vertikal verlaufende und mattschwarze Reflexfläche (12) ausgerichtet ist, welche mit einem zum Sensorblock (2) hin gewölbt ausgebildeten Re­ flexionsbereich (14) versehen ist, wobei die Reflex­ sensoreinheit (4) Licht zu dem Reflexionsbereich (14) aussendet und das von dort reflektierte Licht registriert.

2. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexfläche (12) eine im Einbauzustand an ihrer Unterkante abwärts gerichtete Wasserablauf­ spitze (13) aufweist.

3. Signalgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konsole (1) trapezförmig ausgebil­ det ist und ihre beiden keilförmig zueinander ver­ laufenden Plattenränder (9) längs wenigstens eines dieser Plattenränder (9) eine Abbrechperforation (11) aufweisen.