FI67622B - Anordning vid vaerme- eller kylaggregat - Google Patents

Description

MäT·) [El ni)KUULUTUSJULICAISU

jgBTÄ u 11 ' utlAggningsskrift 6/622 C (45) ratonlli ?.y:: . ’ \y 10 34 1935 P-i t C * < b .LUC li i» ^ (51) lt»Jt/lnt-CL3 F 25 B i»5/00 SUO M S—FINLAND pi) p^tte«k«nu._pmmiu., 792620 (22) HiV»WHfM -Ai^Btaihifd», 22.08.79 ' ' (23) ANmpetv·—GlMgfcetsdag 22.08.79 (41) TbMik JalklMksI—BtMt offantftg 25.02.80 ja reki»terlh>lllti«$ (44) NiMMUp»» J. pm.-

Fetmt» och reghterstyrelsen ' ’ AmNcm «h*!od» «Uki*·* p*Mc«rad 31.12.84 (32)(33)(31) Pjnf4«*r ·ι»β«ΜΜ·—e*|IH prtortuc 24.08.78

Ruotsi-Sverige(SE) 7808937"2 (71) Sixten Länggärd, Box 75, 736 00 Kungsör, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Sixten Langgard, Kungsör, Lennart Larsson, Eskilstuna, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Berggren Oy Ab (54) Lämmitys- tai jäähdytyskoneikossa käytettävä laite -Anordning vid värme- eller kylaggregat Tämän keksinnön kohteena on lämmitys- tai jäähdytyskoneikossa käytettävä laite. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on esimerkiksi lämpöpumpussa käytettävä laite, jossa lämmönsiir-täjänä on aine, esimerkiksi freoni, jonka tilavuus vaihtelee huomattavasti lämpötilan mukana, joka koneisto käsittää kompressorin, lauhduttimen, paisuntaventtiilin ja sitä seuraavan höyrystimen, mainitun lauhduttimen toimiessa höyrystimenä ja mainitun höyrystimen toimiessa lauhduttimena muutettaessa freonin virtaussuuntaa vastakkaiseksi, ja johdot tässä järjestelmässä kuljetettavaa ainetta varten, jolloin kompressori, jota käyttää sähkömoottori, on imupuolellaan ja vastaavasti painepuolel-laan yhdistetty säiliöön, joka sisältää tätä ainetta, kahden johdon kautta, jotka kumpikin ovat varustetut sähköisesti ohjattavalla venttiilillä k.o. johdon sulkemiseksi tai avaamiseksi, sekä ohjauspiirin, joka on sovitettu tunnustelemaan moottorin kuormitusta.

Tunnetuissa laitteissa, kuten lämpöpumpuissa tai sentapaisissa laitteissa, on suljettu järjestelmä, joka sisältää määrätyn mää- 2 67622 rän freonia. Freonikaasulla on se ominaisuus, että sen paine voimakkaasti pienenee lämpötilan laskiessa.

Esim. talon lämmitykseen käytetyssä lämpöpumpussa on ulkona höyrystin ja sisällä lauhdutin, jolloin freonikaasu pakotetaan höyrystymään ulkona voimakkaan paineen laskun vaikutuksesta kaasun tullessa höyrystimeen. Kun lämpötila ulkona on alhainen, freonin paine laskee ja samoin sen tilavuus pienenee, jolloin seurauksena on alempi freonin paine koko järjestelmässä. Järjestelmä on yleensä varustettu kompressorilla, joka antaa määrätyn paineen lisäyksen. Niinpä saadaan alempi freonin paine myös kompressorin jälkeen, jolloin kaasuttimen sisääntulossa ei voida kehittää riittävän suurta paineen laskua, jotta laitoksessa saataisiin hyvä hyötysuhde.

Tunnetut laitokset on tästä syystä rakennettu toimimaan määrätyllä lämpötilavälillä, jonka puitteissa hyötysuhde on niin alhainen, ettei sitä voida hyväksyä.

Patenttijulkaisusta US-2 938 362 tunnetaan järjestelmä, jossa kahta eri jäähdytysainetta käytetään tietyssä sekoitussuhteessa ja jossa kokonaismäärä jäähdytysainetta toimivassa piirissä on vakio. Tarkoituksena on vaihtaa kahden aineen välistä suhdetta suhteessa koneesta otettavaan tehoon. Ohjaamalla yhtä ainoata venttiiliä voidaan systeemiin joko johtaa korkean paineen jäähdytysainetta toimivaan systeemiin tai sulkea sen johtaminen siihen ja täten vaihdella korkean paineen jäähdytysaineen osuutta jäähdytysainemäärässä. Tässä ei tunnustella koneen työvirtaa eikä sen perusteella avata toista kahdesta venttiilistä jäähdy-tysainemäärän lisäämiseksi tai vähentämiseksi toimivassa systeemissä.

Patenttijulkaisusta US-2 915 350 tunnetaan laite, jolla vaihdetaan lämmön siirtäjän koostumusta ja sen mukaan sen lämmönsiir-tokykyä. Lämmön siirtäjänä käytetään kahden freonin seosta, joilla freonityypeillä on eri lämmönsiirtokyky. Kun seoksen lämmön-siirtokyky on haluttua suurempi avataan venttiili, jolloin seos siirtyy säiliöön, jossa toista freonityyppiä absorboituu ja poistuu seoksesta.

3 67622

Patenttijulkaisusta US-3 237 422 tunnetaan systeemi, jolla lämpöä siirtävän aineen määrä systeemissä tunnustellaan kahdella paineanturilla, jotka kumpikin on säädetty tietylle painear-volle ja jotka tunnustelevat aineen painetta kompressorin pai-nepuolella. Kun venttiili saa signaalin paineen alarajasta, johdetaan lisää lämpöä siirtävää ainetta systeemiin ja päinvastoin. Tunnusteleminen tapahtuu siten kompressorista tai sen moottorista erillään ja tapahtuu ainoastaan kompressorin paine-puolella .

Tämä keksintö on ratkaissut säätöongelman toisella tavalla ja siten, että saavutetaan hyvä hyötysuhde.

Keksintö on tunnettu siitä, että ohjauspiiri sinänsä tunnetulla tavalla on sovitettu tunnustelemaan moottorin työvirtaa yhdessä tai useissa vaiheissa ja mainitusta työvirrasta riippuen antamaan signaali sille mainituista venttiileistä, joka on sovitettu kompressorin imupuolelle tämän venttiilin avaamiseksi kun työ-virta on laskenut tietyn ennalta määrätyn arvon alapuolelle suhteessa järjestelmässä vallitsevaan tiettyyn paineeseen, jolloin tapahtuu mainitun aineen täyttö säiliöstä järjestelmään, ja että ohjauspiiri on sovitettu antamaan signaali kompressorin paine-puolella sijaitsevaan mainittuun venttiiliin tämän avaamiseksi kun työvirta on noussut tietyn ennalta määrätyn arvon yläpuolelle suhteessa järjestelmässä vallitsevaan tiettyyn paineeseen, jolloin mainittua ainetta lasketaan järjestelmästä pois säiliöön paineen ylläpitämiseksi järjestelmässä aineen mahdollisen laajenemisen tapahtuessa lämpötilavaihtelujen takia.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti lämpöpumppulaitosta esimerkkinä keksinnön sovellutuksesta, ja kuvio 2 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista säätölaitetta .

Seuraavassa selitetään ensin tunnettua laitosta ja myöhemmin esillä olevaa keksintöä siinä käytettynä.

67622

Kuviossa 1 esitetään höyrystin 1, 2, lauhdutin 1, 2 sekä kompressori 3 freonin kuljettamiseksi putkijohdoissa 4, 5 kaasuttimen ja lauhdut-timen välillä. Lisäksi on kaasuttimen 1 ja vastaavasti lauhdutti-men 2 kohdalla paisuntaventtiili 6, 7. Kummankin paisuntaventtii-lin 6, 7 suuntaisesti on takaiskuventtiili 8, 9. Lisäksi on olemassa edullisesti lämmönvaihdin 10 mahdollisen nestemäisen freonin höyrystämiseksi ennen tämän imemistä kompressoriin lauhduttimesta tulevan lauhtuneen freonikaasun avulla.

Kuviossa 1 yksinkertaiset nuolet 11 osoittavat virtauksen suuntaa, kun laitos on tarkoitettu esim. talon lämmitykseen. Tällöin lauhdutin 2 on sijoitettu sisälle ja höyrystin 1 ulos. Puhaltimet 12, 13, jotka esitetään kaaviollisesti, kuljettavat ilmavirtoja lauhduttimen ja höyrystimen läpi. Kaksoisnuolin 14 esitetään virtauksen suunta päinvastaisen suhteen vallitessa, nimittäin kun laitos on tarkoitettu jäähdyttämään taloa ympäristön suhteen, jolloin numerolla 1 merkitty osa on lauhdutin ja numerolla 2 merkitty osa on höyrystin. Monitieventtiili 15 ohjaa virtausta kahteen mainittuun suuntaan. Kuviossa 1 on ehjin viivoin 16 esitetty venttiilin 15 tiet, jotka liittyvät yksinkertaisella nuolella 1 esitettyyn virtaussuuntaan, ja katkoviivoin 17 tiet, jotka liittyvät kaksoisnuolella 14 merkittyyn virtaussuuntaan.

Tähän asti kuvattu järjestelmä toimii kaaviollisesti kuten seuraa-vassa selitetään.

Kompressoria 3 käyttää moottori 18. Moottorin 18 käydessä kompressori 3 imee sisään freonikaasua imupuolellaan 19, puristaa kaasun ja pumppaa sen ulos painepuolellaan 20. Tämän jälkeen kaasu kulkee lauhduttimen 2 läpi, jossa se lauhtuu luovuttaen lämpöä ympäröivään ilmaan. Lauhtunut kaasu menee lauhduttimen 2 kohdalla olevan taka-iskuventtiilin 9 läpi. Lauhtunut kaasu puristetaan sen jälkeen kompressorin 3 antaman paineen alaisena paisuntaventtiilin 6 läpi, jossa paineen laskun on oltava suhteellisen suuri, höyrystimen 1 sisään. Höyrystimen kohdalla oleva takaiskuventtiili 8 ei tällöin salli lauhtuneen kaasun läpikulkua. Höyrystimessä 1 kaasu höyrystyy, jolloin se absorboi lämpöenergiaa höyrystimestä ja sen ympäristöstä. Höyrystynyt kaasu johdetaan sitten lämmönvaihtimen 10 kautta kompressorin 3 imupuolelle 19, niin että se puristetaan ja jälleen luovuttaa lämpöä lauhduttimessa 2.

5 67622

Paisuntaventtiilit 6, 7 ovat edullisesti tunnetulla tavalla ohjattavissa lämpötilaa tunnustelevilla elimillä 34, 35.

Tähän asti kuvattu laitos, joka on tunnettu, on esillä olevan keksinnön mukaisesti varustettu suljetulla säiliöllä 21 tai sentapaisella, joka sisältää freonia 22. Säiliöön 21 on yhdistetty toisaalta johto 23 kompressorin 3 impuolelta ja toisaalta johto 24 kompressorin 3 painepuolelta. Paine- ja imupuolen välisenä rajana on tällöin pidetty ao. paisuntaventtiiliä 6, 7. j i

Kompressorin imupuolelta tulevassa johdossa 23 on sähkömagneettisesti ohjattava venttiili 25 johdon sulkemiseksi ja avaamiseksi. Tällainen venttiili 26 on myös kompressorin painepuolelta tulevassa johdossa 24.

Esimerkiksi kylmällä säällä ulkona freonikaasu jäähdytetään,-jolloin sen tilavuus ja niin ollen paine koko järjestelmässä laskevat. Tässä esitetyissä järjestelmissä käytetty kompressori on eri syistä rakenteeltaan ja käytöltään sellainen, että se yleensä antaa määrätyn paineen nousun. Näin saatu alempi paine antaa, kuten alussa mainittiin, alemman hyötysuhteen paisuntaventtiilin pienemmästä paineen alenemisesta johtuen ja niin ollen pienemmän höyrystysasteen, josta on seurauksena pienempi lämpöenergian absorptio.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti tunnustellaan ohjauspiirillä 27, esim. induktiivisesta tai resistiivisesti, katso kuvio 2, moottorin 18 työvirtaa yhdessä tai useissa vaiheissa. Numero 28 merkitsee moottorin virransyöttöjohtoa tai -johtoja. Piiri 27 on tällöin sovitettu antamaan signaalin edullisesti tasavirtasignaalin johdon 29 kautta toiselle 25 mainituista sähkömagneettisista venttiileistä 25, 26, kun moottorin työvirta alittaa määrätyn arvon, ja antamaan signaalin johdon 30 kautta toiselle mainituista sähkömagneettisista venttiileistä, kun moottorin työvirta ylittää määrätyn arvon. Piirin 27 virtahuoltoa merkitään numerolla 31. Piiri 27 voi olla sopivaa tunnettua rakennetta. Piiri 27 on edelleen sovitettu edullisesti ainoastaan antamaan mainitut signaalit moottorin käytön aikana.

Mainitulla piirillä 27 yhdessä venttiilien 25, 26 kanssa on seuraava toiminta. Kun freonin paine järjestelmässä laskee tämä johtuu, kuten mainittiin, siitä että järjestelmä jäähtyy. Tällöin moottorin 67622 työvirta alenee moottorin pienemmän kuormituksen takia. Työvirran laskettua ennalta määrätyn arvon alle, joka on suhteessa määrättyyn freonin paineeseen, piiri 27 antaa signaalin venttiilille 25 kompressorin imupuolella 19, jolloin venttiili 25 avautuu. Tällöin kompressori imee freonia säiliöstä järjestelmään. Kun työvirta ja siihen suhteessa oleva freonin paine on noussut ennalta määrätylle tasolle, joka vastaa haluttua käyttöä, piiri 27 keskeyttää signaalin venttiiliin 25, jolloin tämä sulkeutuu.

Molemmat venttiilit 25, 26 ovat siis normaalitapauksessa kiinni.

Kun paine toisaalta nousee järjestelmässä järjestelmän lämpiämisen takia, kasvaa myös moottorin työvirta. Työvirran noustua ennalta määrättyyn arvoon, joka on suhteessa määrättyyn freonin paineeseen, piiri 27 antaa signaalin venttiilille 26 kompressorin painepuolella 20, jolloin venttiili 26 avautuu ja freonia päästetään järjestelmästä säiliöön 21. Kun moottorin työvirta on laskenut mainitulle määrätylle tasolle, joka vastaa haluttua käyttöä, piiri 27 keskeyttää signaalin venttilille 26, jolloin tämä sulkeutuu. Esimerkkinä voidaan mainita, että alempi työvirta, joka on suhteessa alempaan painetasoon, ja korkeampi työvirta, joka on suhteessa korkeampaan painetasoon, voi olla n. 1-20 % alempi tai korkeampi kuin haluttu työvirta, joka on suhteessa haluttuun käyttöpaineeseen, edullisesti n. 5-10 %.

Kun käytetään vastakkaista virtaussuuntaa, joka on esitetty kaksois-nuolin 14, asetellaan vain monitieventtiili 15 uudelleen edellä esitetyllä tavalla, minkä jälkeen laitoksen toiminta freonin täytön ja poiston suhteen on sama.

Varmuussyistä varustetaan laitos, jossa esillä olevaa keksintöä käytetään, sopivasti kahdella paineanturilla 32,33 kompressorin painepuolella, jossa paineanturi 32 on sovitettu antamaan signaalin järjestelmän paineen ylittäessä korkeimman halutun paineen ja jossa toinen on sovitettu antamaan signaalin vastaavan alhaisen paineen kohdalla. Mainitut paineanturit 32, 33 voidaan erään suoritusmuodon mukaisesti liittää sähköisesti ohjauspiiriin 27, jolloin paine-anturien signaaleja käytetään ylä- ja vastaavasti alarajana, kun freonia käytetään järjestelmään ja vastaavasti poistetaan siitä venttiilien 25, 26 avulla.

7 67622

Esimerkkinä mainittakoon, että kokeet ovat osoittaneet, että vakio-laitoksella ,jossa keksintöä ei käytetty, oli +5°C:n ulkolämpöti-lassa ns. lämpökerroin yhtä kuin 1, ts. ei lainkaan lämmönvaihtoa. Samalla laitoksella, jossa keksintöä käytettiin, oli lämpökerroin yhtä kuin 2,5 lämpötilassa -10°C. Esitetyt arvot osoittavat, että esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan suuri hyötysuhteen nousu.

On siis aivan selvää, että keksinnön avulla saavutetaan se erittäin suuri etu, että tässä kuvattu laitos voi toimia halutulla käyttö-paineella riippumatta järjestelmän lämpötilasta ja näin ollen aina saada hyvän hyötysuhteen.

Edellä on käsitelty vain freonia käyttäviä laitoksia. Keksintö on tietysti kuitenkin sovellettavissa kaikkiin tässä käsiteltyä tyyppiä oleviin laitoksiin, kuten lämpöpumppuihin, jäähdytyskoneikkoihin jne., joissa energiaa kantavana väliaineena on aine, jonka tilavuus muuttuu lämpötilan mukaan siinä määrin, että järjestelmää olisi ryhdyttävä täyttämään tai tyhjentämään, jotta laitoksen hyötysuhde vallitsevissa olosuhteissa olisi tyydyttävä.

Esillä olevan keksinnön ei katsota rajoittuvan yllä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella patenttivaatimusten esittämissä puitteissa. Esimerkiksi moottorin kuormituksen tunnustelu voi tapahtua toisella tavalla.

Claims (2)

8 67622

1. Laite lämmitys- tai jäähdytyskoneistossa, esimerkiksi lämpö-pumpussa, jossa lämmönsiirtäjänä on aine, esimerkiksi freoni, jonka tilavuus vaihtelee huomattavasti lämpötilan mukana, joka koneisto käsittää kompressorin (3), lauhduttimen (1), paisunta-venttiilin (6, 7) ja sitä seuraavan höyrystimen (2), mainitun lauhduttimen (1) toimiessa höyrystimenä ja mainitun höyrystimen (2) toimiessa lauhduttimena muutettaessa freonin virtaussuuntaa vastakkaiseksi, ja johdot (4, 5) tässä järjestelmässä kuljetettavaa ainetta varten, jolloin kompressori (3), jota käyttää sähkömoottori (18), on imupuolellaan (19) ja vastaavasti painepuo-lellaan (20) yhdistetty säiliöön (21), joka sisältää tätä ainetta (22), kahden johdon (23) ja vastaavasti (24) kautta, jotka kumpikin ovat varustetut sähköisesti ohjattavalla venttiilillä (25, 26) k.o. johdon sulkemiseksi tai avaamiseksi, sekä ohjaus-piirin (27), joka on sovitettu tunnustelemaan moottorin kuormitusta, tunnettu siitä, että ohjauspiiri (27) sinänsä tunnetulla tavalla on sovitettu tunnustelemaan moottorin (18) työvirtaa yhdessä tai useissa vaiheissa ja mainitusta työvir-rasta riippuen antamaan signaali sille (25) mainituista venttiileistä (25, 26), joka on sovitettu kompressorin imupuolelle (19) tämän venttiilin avaamiseksi kun työvirta on laskenut tietyn ennalta määrätyn arvon alapuolelle suhteessa järjestelmässä vallitsevaan tiettyyn paineeseen, jolloin tapahtuu mainitun aineen (22) täyttö säiliöstä (21) järjestelmään, ja että ohjauspiiri (27) on sovitettu antamaan signaali kompressorin (3) painepuo-lella sijaitsevaan mainittuiin venttiiliin (26) tämän avaamiseksi kun työvirta on noussut tietyn ennalta määrätyn arvon yläpuolelle suhteessa järjestelmässä vallitsevaan tiettyyn paineeseen, jolloin mainittua ainetta (22) lasketaan järjestelmästä pois säiliöön (21), paineen ylläpitämiseksi järjestelmässä aineen mahdollisen laajenemisen tapahtuessa lämpötilavaihtelujen takia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauspiiri (27) on sovitettu antamaan signaali kompressorin imupuolella (19) olevalle venttiilille (25) kun työvirta on laskenut tiettyyn ennalta määrättyyn arvoon 1-20 %, edullisesti 5-10 %, normaalityövirran alle ja että ohjauspiiri on sovitettu antamaan signaali kompressorin (3) painepuolella (20) olevalle venttiilille (26) työvirran noustua tiettyyn ennalta määrättyyn arvoon 1-20 %, edullisesti 5-10 %, normaalityövirran yläpuolelle.