FR2486217A1

FR2486217A1 - Defrosting cycle controller for heat pump - uses timer circuits to control power to compressor when evaporator temperature is low

Info

Publication number: FR2486217A1
Application number: FR8014952A
Authority: FR
Inventors: Dominique Bahuaud; Pierre Metais
Original assignee: ANECTRON
Current assignee: ANECTRON
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1982-01-08

Abstract

A temp. probe in the evaporator of the refrigerator is connected to an amplifier followed by a comparator. A reference value set on a potentiometer enables the temp. of operation to be set. An OR gate at the comparator output applies a signal to a power control circuit to stop the motors driving the compressor and the condenser fan. A timer connected to the comparator also provides a signal for the OR gate to control the time the compressor is switched on. A second timer operates when the temp. falls below the set level to block a clock circuit and initiate new defrosting cycles.

Description

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur. The present invention relates to a device for controlling a defrost cycle of a heat pump.

Une pompe à chaleur comprend un circuit fermé dans lequel circule, à l'état liquide ou gazeux, un "Fréon". Dans ce circuit sont disposés successivement un compresseur entrainé par un moteur électrique, pour comprimer; le "Fréon" à l'état gazeux, puis un condenseur dans lequel le "Fréon" passe de l'état gazeux à l'état liquide en dégageant ainsi de la chaleur, pus un détendeur pour faire chuter la pression du liquide, puis un évaporateur dans lequel le liquide à basse pression passe de nouveau à l'état gazeux pour être réintroduit dans le compresseur. A heat pump comprises a closed circuit in which circulates, in the liquid or gaseous state, a "Freon". In this circuit are successively arranged a compressor driven by an electric motor, to compress; the "Freon" in the gaseous state, then a condenser in which the "Freon" passes from the gaseous state to the liquid state thereby giving off heat, then a pressure reducer to drop the pressure of the liquid, then a evaporator in which the low pressure liquid returns to the gaseous state to be reintroduced into the compressor.

La présente invention concerne un dispositif permettant de commander un cycle de dégivrage d'une telle pompe à chaleur c'est-à-dire l'arrêt du compresseur, le maintien de la grande vitesse du ventilateur de l'évaporateur et l'arrêt du ventilateur du condenseur. Le dispositif suivant l'invention permet de minimiser dans le temps le cycle de dégivrage et de rattraper la perte de rendement en découlant par une marche forcée du compresseur. The present invention relates to a device for controlling a defrosting cycle of such a heat pump, that is to say stopping the compressor, maintaining the high speed of the evaporator fan and stopping the condenser fan. The device according to the invention makes it possible to minimize the defrosting cycle over time and to make up for the loss of efficiency resulting therefrom by forced operation of the compressor.

A cet effet ce dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur laquelle comprend,en circuit fermé parcouru par un "Fréon" à l'état liquide ou gazeux, un compresseur entrainé par un moteur électrique, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, est caractérisé en ce qu'il comporte une sonde thermique logée dans l'évaporateur pour détecter la température de ce dernier, un circuit à seuils auquel est connectée la sonde thermique et déterminant des seuil de température inférieur et supérieur, pour déclencher un cycle de dégivrage, par arrêt du compresseur, dès que la température dans llévapora- teur tombe en-dessous du seuil inférieur, une horloge reliée au circuit à seuils pour maintenir active la sonde thermique pendant une période d'interrogation prédéterminée de manière à arrêter le cycle de dégivrage dès que la température dépasse le seuil supérieur, et pour déterminer, à la suite du cycle de dégivrage, une marche forcée du compresseur pendant une autre période de temps prédéterminée. To this end, this device for controlling a defrosting cycle of a heat pump which comprises, in a closed circuit traversed by a "Freon" in the liquid or gaseous state, a compressor driven by an electric motor, a condenser, a regulator and an evaporator, is characterized in that it comprises a thermal probe housed in the evaporator to detect the temperature of the latter, a threshold circuit to which the thermal probe is connected and determining lower and upper temperature thresholds, to start a defrosting cycle, by stopping the compressor, as soon as the temperature in the evaporator falls below the lower threshold, a clock connected to the threshold circuit to keep the thermal probe active for a predetermined interrogation period so to stop the defrosting cycle as soon as the temperature exceeds the upper threshold, and to determine, following the defrosting cycle, a forced operation of the compressor for another period predetermined time.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur suivant l'invention.An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawing in which
Figure 1 is a block diagram of a device for controlling a defrost cycle of a heat pump according to the invention.

Les figures- 2 et 3 sont des diagrammes illustrant le fonctionnement du dispositif suivant l'invention. Figures 2 and 3 are diagrams illustrating the operation of the device according to the invention.

Sur la figure 1 sont représentés schématiquement les éléments constitutifs essentiels d'une pompe à chaleur qui comprend un circuit fermé pour un liquide caloporteur tel que du "Fréon". Ce circuit fermé comprend un compresseur 1 entraîné par un moteur électrique 2, un condenseur 3, un détendeur 4 et un évaporateur 5. Le compresseur 1 comprime le "Fréon"qui se trouve à l'état gazeux à son entrée et le transmet au condenseur 3 dans lequel le "Fréon" passe de l'état gazeux à l'état liquide en dégageant ainsi de la chaleur. Ensuite le détendeur 3 fait chuter la pression du "Fréon" liquide qui revient à l'état gazeux dans l'évaporateur 5 et retourne ainsi au compresseur 1.Des ventilateurs 6 et 7 entraînés respectivement par des moteurs électriques 8 et 9 sont associés au condenseur 3 et à l'évaporateur 5 pour créer une circulation d'air forcé au contact de ceux-ci. In Figure 1 are shown schematically the essential components of a heat pump which comprises a closed circuit for a heat transfer liquid such as "Freon". This closed circuit includes a compressor 1 driven by an electric motor 2, a condenser 3, a regulator 4 and an evaporator 5. The compressor 1 compresses the "Freon" which is in the gaseous state at its inlet and transmits it to the condenser 3 in which the "Freon" passes from the gaseous state to the liquid state thereby giving off heat. Then the regulator 3 drops the pressure of the liquid "Freon" which returns to the gaseous state in the evaporator 5 and thus returns to the compressor 1. Fans 6 and 7 driven respectively by electric motors 8 and 9 are associated with the condenser 3 and to the evaporator 5 to create a forced air circulation in contact with them.

Les moteurs électriques 2, 8 et 9 sont alimentés à partir d'un circuit de commande 10 qui est lui-même relié au dispositif de commande d'un cycle de dégivrage suivant l'invention désigné dans son ensemble par 11. The electric motors 2, 8 and 9 are supplied from a control circuit 10 which is itself connected to the control device for a defrosting cycle according to the invention designated as a whole by 11.

Le dispositif de commande du cycle de dégivrage 11 reçoit une information d'entrée qui est fournie par une sonde thermique
CTN étanche 12 qui est placée dans l'évaporateur 5 et qui transmet une information permanente relative à la température régnant dans cet évaporateur. La sonde thermique 12 est connectée à l'entrée d'un amplificateur 13 dont la sortie est reliée à une première entrée d'un comparateur 14. La seconde entrée de ce comparateur reçoit une tension de consigne qui est fournie à partir d'un potentiomètre réglable 15. Le comparateur 14 fonctionne comme circuit à seuils réglables dont les seuils sont ajustés au moyen d'un potentiomètre 15. Dès que la température dans l'évaporateur 5 tombe en dessous d'une valeur prescrite, par exemple - 3"C, la sortie du comparateur 14 change d'état ce qui provoque l'enclenchement d'un cycle de dégivrage.The defrost cycle control device 11 receives input information which is supplied by a thermal probe
Sealed CTN 12 which is placed in the evaporator 5 and which transmits permanent information relating to the temperature prevailing in this evaporator. The thermal probe 12 is connected to the input of an amplifier 13, the output of which is connected to a first input of a comparator 14. The second input of this comparator receives a reference voltage which is supplied from a potentiometer adjustable 15. The comparator 14 operates as a circuit with adjustable thresholds, the thresholds of which are adjusted by means of a potentiometer 15. As soon as the temperature in the evaporator 5 falls below a prescribed value, for example - 3 "C, the output of comparator 14 changes state which causes the initiation of a defrost cycle.

La sortie du comparateur 14 est reliée, par l'inter médiaire d'un inverseur 16,à une première entrée d'une porte OU 18
délivrant un signal de sortie appliqué au dispositif 10 de commande de l'alimentation. Dans l'exemple particulier du montage considéré la sortie du comparateur 14 est normalement à l'état 1 et elle passe à l'état zéro dès que la sonde thermique 12 détecte un abaissement de la température en dessous de - 3"C. Le signal zéro qui apparaît à la sortie de l'amplificateur 14, après être passé à travers 1'inverseur 16 et la
le
porte OU 18,cormande dans dispositif 10, l'arrêt du moteur 2 entraînant le compresseur 1 ainsi que l'arrêt du moteur 8 entraînant le ventilateur 6 du condenseur 3.The output of comparator 14 is connected, via an inverter 16, to a first input of an OR gate 18
delivering an output signal applied to the power control device 10. In the particular example of the assembly considered, the output of the comparator 14 is normally in state 1 and it goes to state zero as soon as the thermal probe 12 detects a lowering of the temperature below - 3 "C. The signal zero which appears at the output of the amplifier 14, after having passed through the inverter 16 and the
the
OR gate 18, cormande in device 10, stopping the motor 2 driving the compressor 1 as well as stopping the motor 8 driving the fan 6 of the condenser 3.

Ceci est illustré sur les diagrammes des figures 2 et 3 sur lesquel le temps est indiqué en abscisse.En oonnéesont.tidiqués, à la partie supérieure de ces diagrammes, la variation de la température, et en dessous des signaux apparaissant en différents points du circuit de la figure 1. Les lettres M et A indiquent respectivement, en ce qui concerne le fonctionnement du compresseur 2, la marche et l'arrêt. On voit sur ces diagrammes que dès que la température T s'abaisse en dessous de - 3"C, le compresseur 2 est arrêté. This is illustrated in the diagrams of FIGS. 2 and 3 in which the time is indicated on the abscissa. In the data are shown, at the top of these diagrams, the variation in temperature, and below the signals appearing at different points of the circuit in Figure 1. The letters M and A respectively indicate, with regard to the operation of compressor 2, on and off. We can see in these diagrams that as soon as the temperature T drops below - 3 "C, the compressor 2 is stopped.

Le dispositif 11 de commande du cycle de dégivrage comprend un premier "timer" ou disjoncteur 22 dont l'entrée E est reliée à la sortie du comparateur 14 par l'intermédiaire d'une résistance 20. La sortie S de ce "timer" 22 est reliée à la seconde entrée de la porte OU 18. The device 11 for controlling the defrosting cycle comprises a first "timer" or circuit breaker 22, the input E of which is connected to the output of the comparator 14 by means of a resistor 20. The output S of this "timer" 22 is connected to the second input of OR gate 18.

Le dispositif 11 comporte également un autre "timer" 19 dont l'entrée E est reliée à la sortie de l'inverseur 16 et la sor tie S est connectée, par l'intermédiaire d'un inverseur 23 et d'une résistance 24, à l'entrée E du premier timer 22. The device 11 also includes another "timer" 19 whose input E is connected to the output of the inverter 16 and the output S is connected, by means of an inverter 23 and a resistor 24, at input E of the first timer 22.

Le dispositif 11 comporte par ailleurs une horloge constituée par une succession de compteurs fonctionnant en diviseurs et qui est alimentée à partir du secteur. Le signal redressé à 50Hz du secteur est appliqué à une entrée d'un circuit 25 de mise en forme et d'intégration qui délivre à sa sortie un signal périodique rectangulaire appliqué à l'entrée d'un"diviseur par 128"26. La sortie S de ce diviseur est reliée à l'entrée CL & un autre diviseur 27 assurant une division par 512. La sortie OS de ce diviseur 27 est reliée à l'entrée
CL d'un autre diviseur 28 assurant une division par 3. La sortie Q de
O ce diviseur 28 est reliée à la troisième entrée de la porte OU 18. The device 11 also comprises a clock constituted by a succession of counters operating as dividers and which is supplied from the mains. The signal rectified at 50Hz from the sector is applied to an input of a circuit 25 for shaping and integration which delivers at its output a rectangular periodic signal applied to the input of a "divider by 128" 26. The output S of this divider is connected to the input CL & another divider 27 ensuring a division by 512. The OS output of this divider 27 is connected to the input
CL of another divider 28 ensuring a division by 3. The output Q of
O this divider 28 is connected to the third input of the OR gate 18.

Le dispositif 11 comporte par ailleurs un dispositif de remise à zéro automatique 31 dont la sortie est connectée, par l'intermédiaire d'une diode 32, aux entrées de remise à zéro Rudes deux "timers" 19 et 22, à un inverseur 33 dont la sortie est connectée à l'entrée de remise à zéro R du diviseur 28. Par ailleurs la sortie Q8 du diviseur 27 est connectée, par l'intermédiaire d'un inverseur 34, à une entrée d'une porte NON-ET 35 dont l'autre entrée est reliée à la sortie Q3 du diviseur 28. La sortie de la porte NON-ET 35 est connectée, par l'intermédiaire d'une diode 36, aux deux entrées de remise à zéro R des deux "timers" 19 et 22 et à l'entrée de l'inverseur 33. The device 11 also includes an automatic reset device 31, the output of which is connected, via a diode 32, to the Rudes reset inputs, two "timers" 19 and 22, to an inverter 33, of which the output is connected to the reset input R of the divider 28. Furthermore, the output Q8 of the divider 27 is connected, via an inverter 34, to an input of a NAND gate 35 whose the other input is connected to the output Q3 of the divider 28. The output of the NAND gate 35 is connected, by means of a diode 36, to the two reset inputs R of the two "timers" 19 and 22 and at the input of the inverter 33.

Le fonctionnement du dispositif-de commande d'un cycle de dégivrage suivant l'invention ressort des diagrammes des figures 2 et 3. The operation of the device for controlling a defrosting cycle according to the invention is shown in the diagrams of Figures 2 and 3.

Le diagramme de la figure 2 illustre le cas où après s'être abaissée en dessous de - 30C la température T remonte et dépasse le seuil supérieur + 80C avant l'écoulement d'un intervalle de 11 minutes qui est déterminé par le diviseur 27. Quand la température T s'abaisse en dessous de - 30C le signal à la sortie du comparateur 14, qui est normalement à l'étatl,)passe à l'état zéro si bien que la tension à l'entrée E du premier "timer" 19 s'élève à l'état 1. L'entrée de remise à zéro R du diviseur 27 est libérée si bien qu'à partir de ce moment le diviseur 27 peut totaliser les impulsions appliquées à son entrée à raison d'une toutes les 2,56". La sortie Q8 du diviseur 27 change d'état au bout d'une période de temps de 11 minutes. The diagram in FIG. 2 illustrates the case where after having dropped below -30C the temperature T rises and exceeds the upper threshold + 80C before the expiration of an interval of 11 minutes which is determined by the divider 27. When the temperature T drops below - 30C the signal at the output of comparator 14, which is normally in state l,) goes to zero state so that the voltage at input E of the first "timer "19 amounts to state 1. The reset input R of the divider 27 is released so that from this moment the divider 27 can totalize the pulses applied to its input at the rate of one all 2.56 ". The output Q8 of the divider 27 changes state after a period of 11 minutes.

te diagramme de la figure 2 illustre le cas où la température T remonte à la valeur + 80C avant l'écoulement de cette période de 11 minutes. Au moment où la température T atteint ce seuil supérieur la sonde 12 agit sur le comparateur 14 pour ramener sa sortie à l'état 1. The diagram in FIG. 2 illustrates the case where the temperature T rises to the value + 80C before the end of this period of 11 minutes. When the temperature T reaches this upper threshold, the probe 12 acts on the comparator 14 to bring its output back to state 1.

De ce fait le compresseur 2 est remis en marche. A ce moment également
tat I'état 1 l'entrée E du second "timer" 22 change d'état et passe de ltétat V/2 ttandis que sa sortie passe à l'état zéro. De ce fait, même si la température T après avoir dépassé le seuil supérieur + 8"C s'abaisse de nouveau, comme il est indiqué par la courbe en tirets sur la figure 2, le compresseur 2 est maintenu en marche pendant la première période de 11 minutes, sous la commande du second "timer" 22.
Therefore compressor 2 is restarted. At this time also
state 1 the input E of the second "timer" 22 changes state and goes from state V / 2 while its output goes to zero state. Therefore, even if the temperature T after exceeding the upper threshold + 8 "C drops again, as indicated by the dashed curve in Figure 2, the compressor 2 is kept running for the first period 11 minutes, under the control of the second "timer" 22.

Au bout de 33 minutes après la premièrepériode d'intexrogation de minutes la sortie Qgdu diviseur 27 passe à ltétat O ce qui donne un état 1 sur une entrée de la porte NON-ET 35à travers l'inverseur 34. After 33 minutes after the first interrogation period of minutes, the output Qg of the divider 27 changes to state O which gives a state 1 on an input of the NAND gate 35 through the inverter 34.

La seconde entrée de la porte NON
ET 35 étantàl'état l,le signal de sortie de la porte NON-ET 35 passe donc de l'état 1 à l'état 0, ce qui se traduit par un signal de remise à zéro appliqu à travers la diode 36 aux entrées de remise à zéro R du "timer" 19, 22 et à travers l'inverseur 33 à l'entrée de remise à zéro R du diviseur 28. A cet instant le signal apparaissant à la sortie S du second "timer"l9 passe à l'état 1, ce qui entraîne le blocage du diviseur 27.The second door entrance NO
AND 35 being in state l, the output signal of the NAND gate 35 therefore passes from state 1 to state 0, which results in a reset signal applied through diode 36 to the inputs reset R of the "timer" 19, 22 and through the inverter 33 to the reset reset R input of the divider 28. At this instant the signal appearing at the output S of the second "timer" 19 goes to state 1, which causes blocking of the divider 27.

Le diagramme de la figure 3 illustre le cas où pendant la première période d'interrogation de 11 minutes la température n'est pas suffisamment remontée pour atteindre et dépasser le seuil supérieur + 80C. Dans ces conditions le compresseur 2 qui est arrêté pendant la totalité de la période de 11 minutes, est remis en marche par le signal de la scdie QO du diviseur28.Le signal apparaissant à la sortie QO du diviseur est transmis par la porte OU au dispositif de commande 10 qui assure la remise en marche du compresseur. The diagram in FIG. 3 illustrates the case where during the first interrogation period of 11 minutes the temperature has not risen sufficiently to reach and exceed the upper threshold + 80C. Under these conditions, compressor 2, which is stopped for the entire 11-minute period, is restarted by the signal from the QO saw of the divider. 28 The signal appearing at the QO output of the divider is transmitted by the OR gate to the device. 10 which ensures restarting of the compressor.

Au bout de la période de 33 minutes, le signal à la sortie Q0 du diviseur 28 repasse à l'état 1. A ce moment la température T se trouve inférieure au seuil inférieur - 30C. Le compresseur 2 est de nouveau arrêté de manière à enclencher un nouveau cycle de dégivrage. Ceci est rendu possible du fait que la sortie S du premier "timer" 19 est restée à l'état zéro et par conséquent le diviseur 27 ne se trouve pas alors bloqué. At the end of the 33 minute period, the signal at the output Q0 of the divider 28 returns to state 1. At this time the temperature T is below the lower threshold - 30C. Compressor 2 is again stopped so as to start a new defrost cycle. This is made possible by the fact that the output S of the first "timer" 19 has remained in the zero state and consequently the divider 27 is not then blocked.

Claims

1. Device for controlling a defrost cycle of a heat pump

which includes, in closed circuit crossed by a "Freon" in the state

liquid or gaseous, a compressor driven by an electric motor,

a condenser, an expansion valve and an evaporator, characterized in that

that it includes a thermal probe (12) housed in the evaporator

to detect the temperature of the latter, a threshold circuit (14)

to which the thermal probe (12) is connected and determining

lower and upper temperature thresholds, for trigger one

defrost cycle, by stopping the compressor (1), as soon as the temperature

erasure in the evaporator (5) falls below the lower threshold,

a clock (25-28) connected to the threshold circuit to keep active

the thermal probe during a predetermined interrogation period

so as to stop the defrosting cycle as soon as the temperature

exceeds the upper threshold, and to determine, following the cycle

defrost, forced compressor operation for another

specified period of time.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sound

thermal (12) is connected to the input of an amplifier (13)

the output of which is connected to a first input of a comparator (14),

the second input of this comparator receiving a set voltage

supplied from an adjustable potentiometer (15), the output of the

comparator (14) is connected, via a first inver

sor (16), at a first entry of an "OR" circuit (18), delivering

an output signal applied to a device (10) controlling the power supply

the motor (2) of the compressor (1), as well as that of the

motor (8) driving the fan (6) of the capacitor (3).

3. Device according to claim 2, characterized in that it com

takes a first "timer" or circuit breaker (22). whose entry (E) is

is connected to the output of the comparator (14) via a

resistance (20) and whose output (S) is connected to the second input

from the "OR" circuit (18), a second "timer" or circuit breaker (19),

the input (E) is connected to the output of the inverter (16) and whose

output (S) is connected, via a second inver

sor (23) and a second resistance (24), at the entrance (E) of the pre

mier "timer" (22).

the reset input (R) of the second divider (27) being known at the output (S) of the second timer (l9).

third input of the "OR" circuit 18,

4 Device according to claim 3, characterized in that the clock includes a circuit (25) for shaping and integration at the input of which is applied the signal rectified at 50Hz from the sector and which delivers at its output a rectangular periodic signal, a first divider (26) at the input of which is applied the output signal of the shaping and integration circuit (25), a second divider (27) whose input is connected to the output of the first divider (26) and a third divider (28), the input of which is connected to an output (Qg of the second divider (27) and of which a first output (Q0) is connected to the

5. Device according to claim 4, characterized in that a second output (Q3) of the third divider (28) is connected to a first input of a NAND gate (35) whose second input is connected to the output a third inverter (34) whose input is itself connected to the output (Q8) of the second divider (27), the output of the NAND gate (35) is connected, by means of a first diode (36) on the one hand at the input of a fourth inverter (33) whose output is connected to a reset input (R) of the third divider (28) and, on the other hand, to the reset inputs (R) of the first and second timers or circuit breakers (19, 22), these inputs also being connected, via a second diode (32), to an automatic reset circuit (31).