DE4330924C1

DE4330924C1 - Kühleinrichtung für einen Schaltschrank oder ein Elektronikgehäuse

Info

Publication number: DE4330924C1
Application number: DE4330924A
Authority: DE
Inventors: Markus Hain; Guenter Ciliox
Original assignee: Rittal Werk Rudolf Loh GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2013-09-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung in Form eines Luft/Wasser-Wärmetauschers oder eines Kühlgerätes mit einem einen Verdichter, einen Verflüssiger, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweisenden Kältekreislauf, die an einem Schaltschrank oder einem Elektronikgehäuse angebaut ist und eine Kondensatwanne aufweist.

Solche Kühleinrichtungen sind bekannt, wozu beispielsweise auf die DE 38 15 619 A1 hingewiesen sei. Üblicherweise wird hierbei entstehendes Kondensat in einer Kondensatwanne aufgefangen, um Schädigungen durch Feuchtigkeit zu vermeiden. Jedoch ist durch die bisher üblichen Maßnahmen die Gefahr, daß ein Schaden auftreten könnte, nicht vollkommen auszuschließen.

Eine weitere Kühleinrichtung der angegebenen Art ist in der DE 37 14 727 A1 beschrieben, bei der ebenfalls eine Kondensatwanne zur Aufnahme von Kondensat vorgesehen ist. Diese Kühleinrichtung besitzt u. a. einen Verdichter, einen Verflüssiger und einen Verdampfer aufweisenden Kältekreislauf und ist beispielsweise an einen Schaltschrank angebaut. In der DE 39 18 721 C2 ist ein Luft-/Wasserwärmetauscher mit Flüssigkeitssammelräumen zum Auffangen von an Luftumlenkeinrichtungen abgeführter Flüssigkeit beschrieben.

Eine weitere Kühleinrichtung ist in der DE 41 25 528 A1 angegeben, bei der ein Kühlmittelverlust beispielsweise mittels einer Schwimmer-Potentiometer-Einheit und einer nachgeschalteten Auswerteschaltung überwacht wird.

Die DE 37 02 952 A1 gibt eine Gebläseregelung für mit einem Gebläse zu kühlende Einrichtungen, insbesondere elektronische Einrichtungen, an, bei der die Temperatur im Abluftstrom mittels eines PTC-Widerstandes erfaßt und der Gebläsemotor entsprechend gesteuert wird. Ähnlich wird gemäß der DE 40 24 046 A1 die Drehzahl eines Ventilators durch einen sich im Luftstrom befindlichen temperaturabhängigen Widerstand gesteuert.

Die DE 93 10 253 U1 zeigt eine Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur von Bauelementen und Geräten mit Hilfe von Widerstands-Temperatursensoren und einer nachgeschalteten Auswerteeinheit. In der DE 18 81 201 U1 ist ein Thermostat zur Temperaturstabilisierung von Halbleiterbauelementen angegeben, der als Temperaturfühler einen Heißleiter aufweist.

Eine weitere Kühleinrichtung mit einem einen Verdichter, einen Verflüssiger, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweisenden Kältekreislauf zeigt die DE 33 26 977 C2, in der ebenfalls Temperatur-Detektionseinrichtungen angegeben sind, die jedoch einerseits zur Überwachung der Schaltschrankinnentemperatur und andererseits zur Luftfilterüberwachung vorgesehen sind.

Schließlich ist in der EP 0 008 508 B1 allgemein ein Flüssigkeitsstandmesser mit einer Widerstandssonde angegeben, deren Meßwert einer Auswerteschaltung zugeführt ist. Als Beispiel für die Flüssigkeitsmessung ist hierbei der Ölstand in einem Verbrennungsmotor angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß die Gefahr eines Schadens durch aus der Kühleinrichtung austretende Flüssigkeit weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hiernach ist also die Kühleinrichtung dadurch weitergebildet, daß eine Leckageüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, bei der in der Kondensatwanne ein Widerstands-Temperaturfühler derart angeordnet ist, daß er bei Ansammlung von Kondensat in der Kondensatwanne in dieses eingetaucht ist, und daß der Temperaturfühler an eine Auswerteschaltung angeschlossen ist, mit der eine Widerstandsänderung des Temperaturfühlers erfaßbar und ein Meldesignal abgebbar ist.

Mit diesen Maßnahmen kann eine Undichtigkeit, durch die aus der Kühleinrichtung Flüssigkeit austritt, frühzeitig erkannt und angezeigt werden. Mit dem Meldesignal kann beispielsweise auch ein Ventil, über das der Kühleinrichtung Flüssigkeit zugeführt wird, geschlossen werden, so daß einem Schaden vorgebeugt wird.

Die Messung eines Flüssigkeitsstandes mit einem Widerstands-Temperaturfühler ist an sich beispielsweise aus der EP 0 008 508 B1 bekannt, jedoch ergibt sich hieraus kein Hinweis auf eine Leckageüberwachung in einer Kühleinrichtung und die Meßschaltung ist zudem verhältnismäßig aufwendig.

Insbesondere ist gemäß Patentanspruch 2 die Leckageüberwachungseinrichtung derart ausgebildet, daß der Temperaturfühler ein PTC- oder NTC-Widerstand ist, der in Reihe mit einem Vorwiderstand der Auswerteschaltung an einer konstanten Versorgungsspannung liegt, und daß die zwischen dem Temperaturfühler und dem Vorwiderstand abfallende temperaturabhängige Teilspannung einer Vergleicherschaltung mit einem vorgegebenen Bezugswert zugeführt ist, über deren Ausgang das Meldesignal abgebbar ist.

Diese Ausgestaltung der Auswerteschaltung bietet die Möglichkeit, eine Leckage mit relativ wenig Aufwand zu erfassen und ein geeignetes Meldesignal abzugeben.

Die Registrierung der Leckage kann genauer erfaßt werden, wenn vorgesehen ist, daß die Auswerteschaltung eine Verstärkerstufe mit einer Verstärkereinheit aufweist, deren nichtinvertierendem, über einen Widerstand an Masse liegenden Eingang die temperaturabhängige Teilspannung über einen Widerstand zugeführt ist und deren invertierender Eingang über einen Widerstand an einem Abgriff zwischen zwei in Reihe geschalteten, an einer konstanten Versorgungsspannung liegenden Widerständen angeschlossen ist und deren Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand mit ihrem invertierenden Eingang verbunden ist, und daß der Ausgang der Verstärkerstufe an einen nichtinvertierenden Eingang der Vergleicherschaltung angeschlossen ist, deren Ausgang über einen Widerstand auf ihren invertierenden Eingang zurückgekoppelt ist und deren nichtinvertierender Eingang zur Bildung des Bezugswertes über einen mit einer konstanten Spannung versorgten Widerstand auf Masse liegt.

Hierbei wird vor dem Vergleich mit dem Bezugswert das erfaßte Temperatursignal verstärkt und ist daher exakter auswertbar. Ist dabei die Auswerteschaltung so ausgelegt, daß der Widerstand für den Bezugswert einstellbar ist, und daß der nichtinvertierende Eingang der Vergleicherschaltung über den Abgriff des Widerstandes an Masse liegt, so kann der Bezugswert an der Vergleicherschaltung auf die Eigenschaften der jeweiligen Kühleinrichtung genau abgestimmt werden.

Die Auswerteschaltung kann zur einfachen Anpassung an bestimmte Eigenschaften des Kühlgerätes und zur Einbeziehung anderer Steuergrößen einen Mikrocontroller aufweisen.

Bereits geringe Mengen von in der Kondensatwanne anfallender Flüssigkeit können dadurch registriert werden, daß der Boden der Kondensatwanne eine vertiefte Stelle aufweist, in der der Temperaturfühler positioniert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Kühleinrichtung mit einer Leckageüberwachungseinrichtung und

Fig. 2 eine Auswerteschaltung der Leckageüberwachungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Teile vorliegender Kühleinrichtung, nämlich eine Kühleinheit 1, in deren unterem Bereich eine Kondensatwanne 2 zur Aufnahme eines abtropfenden oder abfließenden Kondensats angeordnet ist, und eine Leckageüberwachungseinrichtung mit einem Temperaturfühler R1 und einer daran angeschlossenen Auswerteschaltung 3. Der Temperaturfühler R1 ist an einer vertieften Stelle im zu dieser abfallenden Bodenbereich der Kondensatwanne 2 angeordnet, wo sich bereits geringe Mengen des aufgefangenen Kondensats sammeln und gegebenenfalls zu einem schnellen Anstieg des Kondensatpegels führen, so daß der Temperaturfühler benetzt wird. Oberhalb eines gewissen Pegels kann die Kondensatwanne 2 einen Ablauf besitzen. Die Auswerteschaltung 3 erzeugt bei anfallendem Kondensat ein Meldesignal K1, das für eine Störungsmeldung und/oder zur Abschaltung wichtiger Komponenten, wie z. B. eines Magnetventils, herangezogen werden kann.

Fig. 2 zeigt die Auswerteschaltung 3 im einzelnen, wobei entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind. Der Temperaturfühler R1 ist als Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC-Widerstand) ausgebildet und liegt in Reihe mit einem festen Vorwiderstand R2 an einer konstanten Versorgungsspannung Vcc, wobei der Vorwiderstand R2 auf der einen Seite auf Masse GND liegt. An der Verbindungsstelle zwischen diesen beiden Widerständen wird das von dem Temperaturfühler erzeugte Signal abgegriffen und über einen Widerstand R6 an den nichtinvertierenden Eingang einer Verstärkereinheit UA, z. B. eines Operationsverstärkers, geführt, der über einen Widerstand R8 auf Masse liegt. Der invertierende Eingang der Verstärkereinheit UA liegt über einen Widerstand R5 an der Verbindung zweier Widerstände R3, R4, die einen von einer konstanten Versorgungsspannung Vcc gespeisten Spannungsteiler bilden, der einseitig auf Masse GND liegt. Der Ausgang der Verstärkereinheit UA ist über einen Rückkopplungswiderstand R7 mit ihrem invertierenden Eingang verbunden.

Der Ausgang der Verstärkereinheit UA ist an den invertierenden Eingang einer Vergleicherschaltung angeschlossen. Die Vergleicherschaltung besitzt eine Vergleichereinheit UB, einen Rückkopplungswiderstand R9, mit dem der Ausgang der Vergleichereinheit UB auf ihren invertierenden Eingang rückgekoppelt ist, und einen verstellbaren Widerstand P1, der einerseits an Masse GND liegt und mit seinem Abgriff an den nichtinvertierenden Eingang der Vergleichereinheit UA angeschlossen ist und an seinen festen Anschlüssen von einer konstanten Spannung Vcc gespeist wird, wodurch sich ein fest einstellbarer vorgegebener Bezugswert ergibt, mit dem das von dem Temperaturfühler R1 abgeleitete, verstärkte Meßsignal vergleichbar ist. An dem Ausgang der Vergleicherschaltung wird das Meldesignal K1 gebildet.

Beim Betrieb wird der Temperaturfühler R1 in Form des PTC-Widerstandes durch den wegen der konstanten Versorgungsspannung Vcc fließenden Strom aufgeheizt und bei Ansammlung von Kondensat in Form von Wasser oder anderer Flüssigkeit in der Kondensatwanne 2 abgekühlt, wodurch sich sein Widerstandswert verringert und somit die zwischen dem Temperaturfühler R1 und dem Vorwiderstand R2 abgegriffene Teilspannung verändert wird. Dieses Temperaturerfassungssignal wird über die beschriebene Verstärkerstufe verstärkt und der Vergleicherschaltung zugeführt, an deren Ausgang das Meldesignal K1 bereitgestellt wird, das z. B. über ein Relais S weitergegeben werden kann.

Anstelle des PTC-Widerstandes als Temperaturfühler kann auch ein NTC-Widerstand bzw. anderer temperaturempfindlicher Widerstand 1 eingesetzt werden. Auch sind andere Temperaturfühler einsetzbar, deren Spannungs- oder Stromänderungen ausgewertet werden.

Die Auswerteschaltung kann auch als Mikrocontroller ausgeführt sein oder einen solchen beinhalten, so daß durch entsprechende Programmierung verschiedene Eigenschaften der Kühleinrichtung einbezogen und andere Steuergrößen mit einbezogen werden können.

Auch andere elektronische Auswerteschaltungen sind denkbar. Die Kühleinrichtung ist an einem Schaltschrank oder an einem Elektronikgehäuse angebaut und ist als Luft-/Wasser-Wärmetauscher ausgebildet oder als Kühlgerät, bei dem in einem Kältekreislauf ein Verdichter, ein Verflüssiger, ein Expansionsventil und ein Verdampfer angeordnet sind. Mit solchen Kühleinrichtungen ist eine Abkühlung unter die Umgebungstemperatur möglich. Eventuell anfallendes Kondenswasser, das nicht auf eine Leckage zurückzuführen ist, kann gegebenenfalls mit entsprechenden mechanischen Vorkehrungen und/oder Ausbildung der das Temperaturerfassungssignal bzw. das Meldesignal K1 weiterverarbeitenden elektronischen Schaltung von durch eine Leckage verursachtem Flüssigkeitsanfall unterschieden werden.

Claims

1. Kühleinrichtung in Form eines Luft/Wasser-Wärmetauschers oder eines Kühlgerätes mit einem einen Verdichter, einen Verflüssiger, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweisenden Kältekreislauf, die an einem Schaltschrank oder einem Elektronikgehäuse angebaut ist und eine Kondensatwanne aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Leckageüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, bei der in der Kondensatwanne (2) ein Temperaturfühler (R1) derart angeordnet ist, daß er bei Ansammlung von Kondensat in der Kondensatwanne (2) in dieses eingetaucht ist, und
daß der Temperaturfühler (R1) an eine Auswerteschaltung (3) angeschlossen ist, mit der eine Spannungs- oder Stromänderung des Temperaturfühlers (R1) erfaßbar und ein Meldesignal (K1) abgebbar ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturfühler (R1) ein PTC- oder NTC-Widerstand oder ein anderer Widerstands-Temperaturfühler ist, der in Reihe mit einem Vorwiderstand (R2) der Auswerteschaltung (3) an einer konstanten Versorgungsspannung (Vcc) liegt, und
daß die zwischen dem Temperaturfühler (R1) und dem Vorwiderstand (R2) abfallende temperaturabhängige Teilspannung einer Vergleicherschaltung (UB, R9, P1) mit einem vorgegebenen Bezugswert zugeführt ist, über deren Ausgang das Meldesignal (K1) abgebbar ist.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung (3) eine Verstärkerstufe mit einer Verstärkereinheit (UA) aufweist, deren nichtinvertierendem, über einen Widerstand (R8) an Masse liegenden Eingang die temperaturabhängige Teilspannung über einen Widerstand (R6) zugeführt ist und deren invertierender Eingang über einen Widerstand (R5) an einem Abgriff zwischen zwei in Reihe geschalteten, an einer konstanten Versorgungsspannung (Vcc) liegenden Widerständen (R3, R4) angeschlossen ist und deren Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand (R7) mit ihrem invertierenden Eingang verbunden ist, und
daß der Ausgang der Verstärkerstufe an einen nichtinvertierenden Eingang der Vergleicherschaltung (UB, R9, P1) angeschlossen ist, deren Ausgang über einen Widerstand (R9) auf ihren invertierenden Eingang zurückgekoppelt ist und deren nichtinvertierender Eingang zur Bildung des Bezugswertes über einen mit einer konstanten Spannung versorgten Widerstand (P1) auf Masse (GND) liegt.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstand (P1) für den Bezugswert einstellbar ist, und
daß der nichtinvertierende Eingang der Vergleicherschaltung (UB, R9, P1) über den Abgriff des Widerstandes (P1) an Masse liegt.

5. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (3) einen Mikrocontroller aufweist.

6. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kondensatwanne (2) eine vertiefte Stelle (2.1) aufweist, in der der Temperaturfühler (R1) positioniert ist.