DE3307269C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrich­ tung für eine motorisch angetriebene Wärmepumpe gemäß dem Ober­ begriff des Hauptanspruchs.

Eine solche Regeleinrichtung ist bereits aus der US-PS 41 42 375 bekanntgeworden. Hierbei ist ein Zeitglied vorgesehen, das einen Wiederanlauf des Kompressormotors innerhalb einer be­ stimmten Zeitspanne nach einer Regelausschaltung verhindert. Die Regeleinrichtung sperrt hierbei den Start der Wärmepumpe (oder Kühlmaschine) nach jedem Ausschaltvorgang für eine fest­ gesetzte Zeit, bis die Druckunterschiede im Kältemittelkreis­ lauf abgebaut sind. Das Zeitglied wird mit dem Ausschaltimpuls gestartet. Die Regeleinrichtung berücksichtigt nicht die voraus­ gegangene Laufzeit des Kompressors und erfüllt bei kurzen Lauf­ zeiten nicht die Forderungen der Energieversorgungsunternehmen nach einer begrenzten Anzahl von Schaltspielen, zum Beispiel drei Schaltspiele pro Stunde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zahl der Schaltspiele für den Antriebsmotor einer Kompressions­ wärmepumpe zu begrenzen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Hauptanspruchs.

Hieraus ergibt sich als Vorteil, daß der Start der Wärmepumpe nach dem Ausschalten sofort wieder erfolgen kann, wenn die vorausgegangene Laufzeit länger war als die vorgewählte Zeit des Zeitgliedes. Die Berücksichtigung der Laufzeit ist durch die Kombination des Speichers mit dem Zeitglied und dem NAND-Glied möglich. Das Zeitglied wird hierbei mit dem Einschaltimpuls gestartet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Spieldauer-Überwachungs­ einrichtung und

Fig. 2 zwei Kurvendiagramme, um die Arbeitsweise der Schal­ tung nach Fig. 1 zu verdeutlichen.

Eine Wärmepumpe besteht aus einem kompakten Aggregat mit einem Elektromotor als Antriebsmotor für einen Verdichter, einem Kondensator, Verdampfer, Expansionsventil, gegebenen­ falls einem Speicher und Leitungen, die ein innerhalb der Wärmepumpe aufgeheiztes Fluid zu einem Verbraucher führen. Gleichermaßen kann in die Wärmepumpe ein Betriebsregler integriert sein. Die Wärmepumpe wird von einem Regler 2 be­ herrscht, dem ein Außentemperaturfühler 3 zugeordnet ist. Ein Ausgang 4 des Reglers ist mittels einer Leitung 5 auf einen Eingang 6 eines NAND-Gliedes 7 geschaltet, dessen Aus­ gang 8 über eine Leitung 9 mit einem Eingang 10 einer bista­ bilen Kippstufe verbunden ist, die einen bistabilen Spei­ cher 11 darstellt. Der eine Ausgang 12 der bistabilen Kippstu­ fe ist über eine Leitung 13 mit einem Eingang 14 eines Zeit­ gliedes 15 verbunden, das eine Handhabe 16 zur Einstellung einer bestimmten Zeit aufweist.

Ein Ausgang 17 des Zeitgliedes ist über eine Leitung 18 mit einem weiteren Eingang 19 des NAND-Gliedes 7 verbunden, von der Leitung 18 zweigt eine Leitung 20 ab, die zu dem anderen Eingang 21 der bistabilen Kippstufe führt.

Ein zweiter Ausgang 22 der bistabilen Kippstufe ist über eine Leitung 23 mit einem Eingang 24 einer weiteren bista­ bilen Kippstufe (Speicher 25) verbunden, die in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise identisch ist mit der bistabilen Kippstufe (Speicher 11).

Der zweite Eingang 26 der bistabilen Kippstufe (Speicher 25) steht über eine Leitung 27 mit der Leitung 5 in Verbindung.

Ein Ausgang 28 der bistabilen Kippstufe steht über eine Lei­ tung mit dem Eingang 29 des in die Wärmepumpe integrierten Reglers Wärmepumpen-Ansteuerglied 1 in Verbindung, der mindestens ein Schaltrelais für die Wärme­ pumpe aufweist.

Eingang 29 zweigt eine Leitung 30 ab, die einen drit­ ten Eingang 31 für das NAND-Glied 7 darstellt. Aus der Fig. 2 sind Kurven 40, 41 und 42 ersichtlich, die sich im un­ teren Teil der Fig. 2 wiederholen. Die Kurve 40 stellt die Spannungszustände am Ausgang 4 dar, die Kurve 41 die Spannungszustände am Ausgang 17 und die Kurve 42 Span­ nungszustände am Eingang 29. Es ist ersichtlich, daß die Kurven 40 bis 42 Funktionszustände beschreiben, die ent­ weder einem H-Potential oder einem L-Potential entsprechen.

Als Abszisse gilt für alle drei Kurven jeweils die Zeit T, beginnend mit T 0. Die Schaltung gemäß Fig. 1 wird nun anhand der Kurven 40 bis 42 beschrieben.

Erfolgt im Abstand von T 0 zu einem Zeitpunkt 51 ein Einschalt­ befehl aufgrund einer ausreichend großen Regelabweichung vom Regler 2 auf der Leitung 5, so springt die Kurve 40 in den Einschaltzustand. Das bedeutet, daß die Einschalt­ impulsflanke vom NAND-Glied 7 durchgeschaltet wird und über die Leitung 9 am Eingang 10 der bistabilen Kippstufe (Speicher 11) ne­ giert ansteht. Die bistabile Kippstufe springt hierdurch in den Zustand, daß am Ausgang 12 H-Potential ansteht, wo­ durch das Zeitglied 15 gesetzt wird. Am Ausgang 17 des Zeit­ gliedes 15 steht somit L-Potential an, so daß die Kurve 41 zum Zeitpunkt 51 in den Sperrzustand geht. Die Kurve 41 ver­ bleibt im Sperrzustand für den Wert, der mittels der Hand­ habe 16 am Zeitglied eingestellt ist, zum Beispiel für zwan­ zig Minuten. L-Potential am Ausgang 17 bedeutet, daß der Ein­ gang 6 des NAND-Gliedes für die Zeitdauer des Ablaufs des Zeitgliedes gesperrt ist. Der andere Ausgang 22 der bista­ bilen Kippstufe (Speicher 11) gibt ein Signal auf den Eingang 24 der zweiten bistabilen Kippstufe (Speicher 25), die gesetzt wird und auf ihrem einen Ausgang 28 einen Einschaltbefehl für das inner­ halb der Wärmepumpe befindliche Wärmepumpenrelais gibt. Die­ ses Potential beziehungsweise das Potential auf dem Eingang 29 springt daher auf L-Potential, die entsprechende Kurve 42 zeigt den Einschaltzustand. L-Potential auf dem Eingang 29 bedeutet, daß die Wärmepumpe in Betrieb geht.

Als nächstes sei angenommen, daß das Arbeiten der Wärmepumpe die Regelabweichung zu null bringt, so daß am Ausgang 4 des Reglers 2 ein Abschaltbefehl resultiert. Dieser Abschaltbefehl wird zum Zeitpunkt 52 gegeben, so daß die Kur­ ve 40 wieder in den Ausschaltzustand zurückgeht. Dieser Impuls wird über die Leitung 27 zur Kippstufe (Speicher 25) durchgeschaltet, so daß auch der Eingang 29 auf H-Potential zurückgeht, dies wird in der Kurve 42 durch den Ausschaltzustand verdeutlicht. Die am Zeitglied 15 eingestellte Zeitdauer ist noch nicht abgelaufen, der Ausgang 17 bleibt im Sperrzustand, die Kur­ ve 41 verdeutlicht dies. Ergibt sich nun für den Ausgang 4 des Reglers 2 ein weiterer Einschaltimpuls zu einem Zeitpunkt 53, der, bezogen auf den Zeitpunkt 51, kürzer als die am Zeit­ glied 15 eingestellte Zeitdauer ist, so bleiben Ein- und Aus­ schaltbefehle des Reglers wirkungslos, vergleiche auch Zeit­ punkt 54. Auch ein weiterer Einschaltbefehl zum Zeitpunkt 55 ist wirkungslos. Zum Zeitpunkt 56 sei die Zeitdauer des Zeitgliedes 15 abgelaufen, so daß der Ausgang 17 wieder in den Freigabezustand zurückgeht, vergleiche Kurve 41. Unmit­ telbar nach dem Zurückgehen des Ausgangs auf H-Potential wird das vom Regler auf die Leitung 5 gegebene Signal durch das H-Potential am Eingang 19 des NAND-Gliedes 7 durchgeschal­ tet, was zu einem erneuten Einschalten des Wärmepumpenrelais führt, da der Eingang 29 L-Potential führt, was durch einen entsprechenden Kurvensprung in den Einschaltzustand der Kur­ ve 42 verdeutlicht wird. Zum Zeitpunkt 57 wird der Regler­ ausgang (Ausgang 4) spannungslos, so daß die Kurven 40 und 42 den Aus­ schaltzustand annehmen, die Kurve 41 springt im Abstand vom Punkt 56 wieder in den Sperrzustand und verhindert während einer erneuten Laufzeit des Zeitgliedes 15 ein weiteres Ein­ schalten der Wärmepumpe. Es sei nun angenommen, daß als näch­ stes zum Zeitpunkt 58 die Zeit des Zeitgliedes wiederum ab­ läuft, so daß die Leitung 18 H-Potential annimmt, was durch einen entsprechenden Sprung der Kurve 41 verdeutlicht wird.

Zum Zeitpunkt 59 resultiert wieder ein Einschaltbefehl am Ausgang 4 des Reglers 2, der Vorgang entspricht dem des Zeit­ punktes 51. Es wird aber nunmehr davon ausgegangen, daß der Einschaltbefehl auf der Leitung 5 bis zum Zeitpunkt 61 län­ ger dauert als der Ablaufzeitpunkt 60 für das Zeitglied 15. Somit ist zwischen den Zeitpunkten 60 und 61 am Ausgang 4 H-Potential, der Ausgang im Freigabezustand und auf dem Eingang 29 wiederum L-Potential. Im Zeitpunkt 61 resultiert ein Abschaltbefehl vom Regler 2, so daß die Kurven 40 und 42 in den Ausschaltzustand gehen. Gleichermaßen geht der Eingang 29 auf H-Potential. Da die Mindestzeitdauer für das Einschal­ ten der Wärmepumpe im Zeitpunkt 60 bereits abgelaufen war, kann ein erneuter Einschaltbefehl des Reglers zum Zeitpunkt 62 ein sofortiges Arbeiten der Wärmepumpe zur Folge haben.

Claims (6)

1. Regeleinrichtung für eine motorisch angetriebene Wärmepumpe mit einem Meßfühler, einem Sollwert­ geber und einem Stellglied, zur Erfassung einer Re­ gelabweichung und zur Abgabe einer Stellgröße unter Verwendung wenigstens eines Zeitgliedes zur Erzeu­ gung einer Sperrzeit, wobei das Zeitglied mit sei­ nem Ausgang zusammen mit dem Reglerausgang auf ein logisches Schaltelement geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das logische Schaltelement als NAND-Glied (7) ausgebildet ist und daß in dessen Ausgang (8) ein als bistabile Kippstufe ausgebil­ deter Speicher (11) für den Schaltzustand des Motors der Wärmepumpe vorgesehen ist, dessen einer Ausgang (12) den Eingang (14) des Zeitgliedes (15) für die zulässigen Schaltspiele des Motors pro Zeiteinheit und dessen anderer Ausgang (22) den Eingang (24, 29) des Wärmepumpen-Ansteuergliedes (1) bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (22) und dem Eingang (29) ein weiterer Speicher (25) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ausgang (28) des Speichers (25) sowohl den Eingang (29) des Wärmepumpen-Ansteuergliedes (1 ) als auch einen Eingang (31) des NAND-Gliedes (7) bildet.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das NAND-Glied (7) als Nennglied mit drei Eingängen (6, 19, 31 ) ausgestaltet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ausgang (17) des Zeit­ gliedes (15) auf den mit einem zweiten Eingang (21) versehenen Speicher ( 11) verbunden ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (26) des Speichers (25) über eine Leitung (27) auf den Eingang des NAND-Gliedes (7) gelegt ist.