NO128698B - - Google Patents

Description

Kontrollinnretning for kjølemaskin.

Foreliggende oppfinnelse angår kjø-lesystemer og mer spesielt styremekanisme for start av avrimingsperioder i slike systemer hvor effekter av varmeutvekslingen mellom kjøle-enheten og luften som be-skytter denne reduseres ved dannelse av is og rim på kjøle-enheten.

Oppfinnelsen er særlig brukbar i så-kalte varmepumpesystemer som omfattes av en kjølemiddelkompressor forbundet med to varmeutvekslere som hver er istand til å virke som en kondensator eller fordamper beroende på strømningsretningen av kjølemidlet som går igjennom, en utveksler, nedenfor benevnt som den «indre» utveksler påvirket av lufttemperaturen i et avlukket område som et rom, og den andre utveksler nedenfor benevnt som den «ytre» utveksler som er i varmeutveksling med den ytre luft. Srømningsretningen av kjølemidlet gjennom de to utvekslere styres av en reverseringsventil som i en innstilling gir en kjøleperiode hvor den ytre utveksler virker som kondensator og avgir varme til den ytre luft mens den indre utveksler virker som fordamper og absorberer varme fra luften som bestryker den. Ved å bruke den motsatte innstilling er fryseperioden omvendt og den indre utveksler virker som kondensator og avgir varme til luften i rommet mens den ytre utveksler virker som fordamper og absorberer varme fra den ytre luft.

I varmeperioden hvor den ytre utveksler virker som fordamper er is tilbøyelig til å dannes på overflaten av denne når lufttemperaturen faller til omtrent 4,4° C eller lavere, og denne isdannelse er tilbøye-lig til å isolere overflaten av utveksleren fra luften og vesentlig redusere varmeut-vekslingsgraden, og derved redusere effek-tiviteten av systemet. Med mindre slik isdannelse automatisk kan påvises og fjer-nes, er varmepumpesystemer av den beskrevne type upraktiske for å oppvarme boliger og andre begrensede rom.

I overensstemmelse med oppfinnelsen tilveiebringes et kjølesystem omfattende en varmeutveksler for å bevirke varmeutveksling med luft og som har et temperaturområde over og under 0° C, avrimningsanord-ninger for å heve temperaturen i utveksleren over 0° C og som samvirker med en kontrollmekanisme som omfatter en styreinnretning som er bevegelig mellom to sty-restillinger, idet systemet innbefatter var-mefølsomme innretninger som omfatter to varmefølsomme elementer, av hvilke det ene utsettes for temperaturen til luften som er i et varmeutvekslende forhold til utveksleren, og det annet utsettes for temperaturen i utvekslerens vegger, samt en sammenknytting mellom varmefølsomme innretninger og nevnte styreinnretning for å bevege styreinnretningen mellom to kon-trollposisjoner, og oppfinnelsen karakteri-seres ved inretninger for å begrense den motvirkende effekt til hvert av nevnte var-mefølsomme elementer ved temperaturer over ca. 4,5° C for derved å gjøre de varme-følsomme elementer ute av stand til å igangsette styreinnretningen når lufttemperaturen er over ca. 4,5° C.

Andre hensikter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende be-skrivelse av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen med henvisning til de med-følgende tegninger: Fig. 1 er en skjematisk oversikt av et varmepumpesystem ifølge oppfinnelsen, og i fig. 2 og 3 er vist skjematisk et tverrsnitt av en styremekanisme som viser visse deler i forskjellige operasjonsstillinger.

Som vist i fig. 1 består kjølesystemet av en kompressor 10, drevet av en elektrisk motor og som har sitt utløp forbundet med den ene ende av en ytre varmeutveksler 11 ved et rør 12, en reserveringsventil 13 og et rør 14. Den annen ende av utveksleren 11 er forbundet med en ende av den indre varmeutveksler 16 ved hjelp av passende rør og en kapillær motstands-ledning 17 (capillary restrictor coil). Den andre ende av den indre utveksler 16 er forbundet med sugesiden av kompressoren 10 over et rør 18, reserveringsventil 13 og røret 19. Dette system og dets bestanddeler er av velkjent art, og utvekslerne 11 og 16 er av vanlig konstruksjon med bølgeformet anbrakte kobberrør med tettsittende paral-lelle kjøleplater for å danne et stort antall luftpassasjer og som har en utstrakt var-meutvekseloverflate således at luft som passerer gjennom den hurtig absorberer eller avgir varme til væsken i utveksleren.

Ytre luft blir ledet gjennom den ytre utveksler 11 av en vifte 21 drevet av en elektromotor, og luft blir ledet gjennom den indre utveksler 16 av en elektrisk drevet vifte 22, denne luft kan være tilbake-ført romluft, frisk luft utenfra, eller en blanding av begge. Huset og kanalen for å frembringe de nevnte luftpassasjer er for enkelthets skyld ikke vist.

Reserveringsventilen 13 kan være av enhver passende type påvirket av et sole-noid 23 og når solenoidet er gjort strøm-løst, funksjonerer ventilen til å lede kjø-lemidlet fra røret 12 til den ytre utveksler 11 gjennom røret 14, og til å lede kjøle-middel fra den indre utveksler 16 tilbake gjennom rør 18 til røret 19 som er kompressorens inntakside. Denne arbeidsperio-de benevnt kjøleperioden bevirker at den ytre utveksler funksjonerer som konsensa-tor som avgir varme til den ytre luft og det kondenserte kjølemiddel fordamper i den indre utveksler 16 som absorberer varme fra luften som ledes gjennom for å frembringe kjøling av rommet.

Når solenoidet 23 er strømførende, er ventilmekanismen 13 skiftet over til å lede kjølemiddel fra kompressorens utløpsrør 12 gjennom røret 18 til den indre utveksler 16 og til å lede kjølemiddel fra den ytre utveksler 11 tilbake gjennom røret 14 til sugerøret 19 således at den indre utveksler

16 funksjonerer som kondensator og den

ytre utveksler 11 funksjonerer som fordamper. Således avgir den indre utveksler 16 varme til luften som ledes gjennom den for å oppvarme rommet, og utveksleren 11 absorberer varme fra den ytre luft som bestryker den. I den periode som nevnes

«varmeperioden» vil hvis den ytre lufttem-peratur faller under 4,5° C og den ytre var-meutvekslers overflate faller under 0° C, resultere i at vann som er kondensert på overflaten, vil fryse.

Motoren for kompressoren 10 styres av en passende kjent type, og som består av

et termisk element som reagerer ved rom-temperatur for å påvirke bryteranordnin-ger til å åpne og slutte kompressormotorens strømkrets, som på den ene side består av

en forsyningsledning LI og på den annen side av en ledning 25 mellom den ene pol på termostaten 24, og den annen pol på motoren. En ledning 26 forbinder den annen pol på termostaten til den andre strøm-tilførselsledning L2. Den beskrevne krets er sluttet ved termostaten 24 når romtemperaturen når en forutbestemt størrelse f. eks. 26,5° C og er brutt når temperaturen faller f. eks. til 24,5° C. Denne krets er også sluttet av termostaten for å sette igang en varmeperiode når romtemperaturen faller til 22,2° C og er brutt når temperaturen stiger f. eks. til 24° C.

En ende av induksjonspolen 23 er forbundet med strømtilførselsledningen L2 ved en hånddrevet «vender 72» som har et kontaktstykke 28 som kan flyttes til og fra kontakten 29 for å slutte eller bryte strømmen til solenoidet som vist i fig. 1. I den utførelse av oppfinnelsen som er vist er solenoidet 23 strømløst når kontakten 28 er flyttet fra kontakt 29 og reverserings-ventilen er satt for å gi en kjøleperiode, og når det er ønsket å frembringe en varmeperiode, bringes kontakten 28 til kontakt 29 hvilket betinger magnetisering av solenoid-kretsen for derved å sette varmepumpe-systemet i stand til å gi en varmeperiode. Det vil forståes at termostaten 24 styrer driften av kompressoren 10 for å opprett-holde jevne kjøle- og varmeperioder. Hånd-bryteren 27 kunne erstattes med en termo-statdrevet bryter, som reagerer ved rom-temperaturer for automatisk å endre kret-sen for å frembringe kjøling eller opp-varming, beroende på temperaturen i rommet.

Den annen ende av solenoidet 23 er forbundet med en polklemme på en styremekanisme 30 som omfatter en normalt innkoblet brytermekanisme som komplet-terer strømkretsen gjennom ledning 31 til ledning LI.

Som før nevnt dannes det lett is på £ den ytre utveksler i løpet av varmeperio- i den og for å forhindre en merkbar sam- i ling av isen, funksjonerer styremekanismen 30 for å bryte solenoidstrømkretsen når isen samles på den ytre utveksler for mid-lertidig å reversere varmepumpevirkningen i og hurtig heve temperaturen på den ytre i utveksler over 0° C, og etter at isen er i smeltet blir solenoidstrømkretsen igjen innkoblet for å gjeninnsette varmeperioden i henhold til stillingen av bryteren 27.

Som vist i fig. 2 og 3 består styrerne-kanismen 30 av en åpen ramme 32 som har en almindelig koblet elektrisk bryter som er anbrakt på en isolasjonsblokk 33 festet på rammen. Bryteren kan være av enhver passende konstruksjon og formen som er vist består av et klemmestykke 34 innstøpt i isolatoren og som har en ende av en kon-taktbærende arm 35 svingende festet til seg. Den fri ende av kontaktarmen 35 blir beveget med en vippebevegelse mellom en kontakt på en polklemme 36, innstøpt i isolasjonsstykket og en stoppeanordning 37 også innstøpt i isolasjonsstykket.

Et ledd 38 svingbart festet i sin venstre ende på armen 35 som vist, er forbundet med en drivarm 39 svingbar på polklemmen 34 ved en fjær 40 således at skiftning av drivarmen til den ene eller annen side av det døde punkt av fjærstillingen med hensyn til leddet 38 får dette til å vippe fra en side av armen 35 til den annen og derved å vippe armen mellom kontakten 36 og stopperen 37 for å slutte og bryte strømmen mellom polene 34 og 36. Leddet 38 har haker 41 som griper inn i en del av polklemmen 34 for å begrense svingningen.

Drivarmen 39 er stadig spent oppover av fjæren 40 og et fremspring 42 griper mot undersiden av en hevarm 44 som er svingbart festet til rammen 32 ved en bolt 45.

I den viste utførelse er en isolator 46 anbrakt på undersiden av hevarmen 44 for å isolere armen fra bryterelementene.

Bevegelse av hevarmen 44 utføres av to varmefølsomme elementer, et element 47 som omfatter et vanlig ekspansjonslegeme 48 anbrakt i et hus 49 festet til undersiden av rammen. Ekspansjonslegemet 48 er i forbindelse med et rør og føler 50,

51 som delvis er fylt med en passende var-mefølsom væske i den utstrekning at fø-leren alltid inneholder noe væske og damp og føleren er festet til en del av rørsyste-met som danner den ytre utveksler 11, således at temperaturen i føleren nær følger

temperaturvekslingene i veggene på utveksleren. Enhver passende fastspennings-anordning (ikke vist) kan brukes til å feste føleren til utveksleren. Ved å fylle føleren, røret og ekspansjonslegemet med væske, således at væske fyller alt bortsett fra en del av føleren, vil trykket i ekspansjonslegemet hele tiden tilsvare temperaturen i føleren. Legemet 48 har en stang 52 som støter mot en knapp 53 festet til hevarmen 44.

Det annet varmefølsomme element består av et dampfylt ekspansjonslegeme av metall 54 som støter mot knappen 53 på hevarmen 44 på den motsatte side av ele-• mentet 48 og påvirker denne med en kraft l tilsvarende temperaturen av luften som er ; i varmeutvekslende forhold til utveksleren

■ og gjennom rammen 32, som fortrinsvis

• holdes i en stilling med endene stillet mot ; luftstrømmen fra den ytre utveksler. Ele-• mentet 54 er justerbart festet til øverste l del av rammen med en skrue 55 som går : i en skrueholder 56 som vist, således at i elementet 54 kan holdes i stilling relativt i til hevarmen 44. Ekspansjonslegemet 54 ; inneholder en passende gass som begynner

å kondensere ved tilnærmelsesvis 4,5° C, ; således at over denne temperatur er for-t økelsen av det indre trykk uten betydning sammenlignet med forøkelsen i trykk ved r forøkelse i temperaturer under 4,5° C.

3 Hevarmen 44 er påvirket av en fjær 1 57 festet til en skrue 58 som er festet på 5 toppen av rammen og som kan innstilles l for å justere draget av fjæren 57 på hev-l armen 44. i Motvirkning mot bevegelsen av hev-t armen 44 fåes med en kompresjonsfjær 60 / som står mot en fjærbolt med en plate 61 . som har en tapp 62 som strekker seg gjen-r nom en åpning i en bøssing 63 festet til et r feste 64, festet mellom sideveggene i ram-r men 32. Den øverste ende av fjæren 60 t holdes justerbart av en stoppskive 66 på en skrue 67 som er anbrakt i den øverste 5 rammevegg som vist. Dreining av skruen r 67 forskyver platen 66 for å forøke eller forminske fjærspenningen som ønsket. Pla-v ten 61 begrenser den nedgående bevegelse t av tappen 62, og den kan strekke seg ne-- denfor den nedre ende av bøssingen 63 - således at den påvirker hevarmen 44 når t bryteren slutter strømmen ved hevarm- ), bevegelsen, men påvirker ikke hevarmen - når denne bryter strømmen. Videre danner - bøssingen 63 en stopper for å begrense be-p vegelsen av armen 44 når temperaturen - i føleren 51 er relativt høy, som når den - ytre utveksler 11 funksjonerer som konden-r sator.

Som tidligere nevnt er styreanordnin-

gen 30 montert i forhold til den ytre ut-

veksler 11 således at luften som er i varmeutvekslende forhold til denne gjennom rammen 32 og omgir ekspansjonslegemet 54 således at dette i varmeperioden har et indre trykk som varierer tilsvarende en-

dringer i temperaturen på luften som for-

later den ytre utveksler, men bare under 4,5° C. Som tidligere nevnt er legemet 48,

røret 50 og bare en del av føleren 51 fylt med væske således at damptrykket i føle-

ren bestemmer trykket i ekspansjonslege-

met og temperaturen av væsken i legemet har ingen virkning på dette trykk.

Forskjellen mellom temperaturen på

luften som forlater den ytre utveksler 11

og temperaturen på veggene i denne ut-

veksler, vil normalt være relativt lav og ligge i området 4,5—5,5° og trykket av fjæ-

ren 57 justeres således at når trykket i de motvirkende ekspansjonslegemer 48, 54 til-

svarer ikke mer enn 5° C forskjell i tem-

peratur, vil f. eks. hevarmen 44 bli tilnærmelsesvis i den stilling som er vist i fig. 2,

dvs. med bryterkontaktene 35 og 36 i for-

bindelse. Hvis det dannes is på utveksleren,

vil denne isolere og redusere varmeutveks-

lingen mellom utveksleren og luften, der-

ved faller temperaturen på veggene av utveksleren mens temperaturen på luften som bestryker disse vil stige. Resultatet er at det varmefølsomme element 48 vil trek-

ke seg sammen, men trykket i element 54

vil stige. Trykket av fjæren 57 er således at en forandring i det indre trykk i lege-

mene 48, 54 resulterer i en bevegelse av armen 44 som bevirker at bryterarmen 35

beveges fra kontakt 36 og derved brytes strømmen gjennom reverseringsventilsole-

noidet 23. Dette bevirker omvending i var-mepumpeperioden således at varm gass fra kompressoren strømmer inn i den ytre ut-

veksler 11 og hurtig forhøyer temperaturen i denne og smelter isen. Spenningen i fjæ-

ren 57 bestemmer forskjellen i temperatu-

ren som må være mellom føleren 51 og ekspansjonslegemet 54 før bryteren bryter strømmen og denne forskjell kan være av forskjellige grader i forskjellige anlegg.

Når temperaturen i utveksleren 11 sti-

ger, øker trykket i legemet 48 og hever armen 44 mot trykket av ekspansjonslege-

met 54, men ikke vesentlig før ved temperaturer på 4,5° C, og setter armen i for-

bindelse med tappen 62 hvorved videre bevegelse av armen 44 motvirkes av fjæren 60 således at et høyere trykk eller tempera-

tur er nødvendig i varmeutveksleren 11 for å få elementet 48 til å bevege armen 44 og bevirke at armen 35 kommer i forbindelse

med polen 36 og slutter solenoidstrømmen for å bevirke en varmeperiode i systemet.

Det forståes at temperaturen ved hvilken

bryteren slutter strømmen beror på spen-

ningen i fjæren 60. Når systemet arbeider i en kjøleperiode kan temperaturen på den ytre utveksler 11 være i området 60—

65° C, således at trykket i elementet 48 vil holde armen 44 i strømsluttende stilling og mot bøssingen 63, og selv om temperatu-

ren på luften som bestryker ekspansjons-

legemet 54 kan være vesentlig den samme eller innenfor 5,5° C av denne vil, på grunn av at ekspansjonslegemet 54 har en begren-

set fylling av varmefølsom væske, ikke for-

øke mottrykket mot legemet 48 i vesentlig grad når lufttemperaturen stiger over 4,5°

C. Således er styremekanismen 30 i stand

til å foreta sine vippebevegelser bare ved betingelser hvor is kan dannes på den ytre utveksler.

Det vil forstås at oppfinnelsen kan be-

nyttes til å påvise is på varmeutvekslere på

andre systemer enn reverseringsperiodesy-

stemer og kan styre andre avrimningsme-kanismer enn det som er vist.

Claims (3)

1. Kjølesystem omfattende en varme-

utveksler for å bevirke varmeutveksling med luft og som har et temperaturområde over og under 0° C, avrimningsanordnin-ger for å heve temperaturen i utveksleren over 0° C og som samvirker med en kontrollmekanisme som omfatter en styreinnretning som er bevegelig mellom to styre-stillinger, idet systemet innbefatter var-mefølsomme innretninger som omfatter to varmefølsomme elementer, av hvilke det ene utsettes for temperaturen til luften som er i et varmeutvekslende forhold til utveksleren, og det annet utsettes for temperaturen i utvekslerens vegger, samt en sammenknytting mellom varmefølsomme innretninger og nevnte styreinnretning for å bevege styreinnretningen mellom to kon-trollposisjoner, karakterisert ved innretninger for å begrense den motvirkende effekt til hvert av nevnte varmefølsomme elementer ved temperaturer over ca. 4,5° C for derved å gjøre de varmefølsomme elementer ute av stand til å igangsette styreinnretningen når lufttemperaturen er over ca. 4,5° C.

2. System i henhold til påstand 1, karakterisert ved at de varmefølsomme elementer omfatter ekspansjonslegemer, hvorved det ene av elementene som påvirkes av den over utveksleren strømmende luft har en dampfylling begrenset til en meng-de som er fullstendig fordampet ved ca. 4,5° C.

3. System ifølge påstand 2, karakterisert ved at det annet element har en væske og dampfylling ved alle driftstemperaturer og særlig over 4,5° C.