NO144754B - Luftbehandlingsapparat. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et luftbehandlingsapparat av den type som er angitt i innledningen til det etterfølgende krav 1.

I slike apparater utgjøres kjøleelementet vanligvis av fordamperen i et kjølesystem hvis varmeutviklende kondensator er anbragt i luftstrømmen etter kjøleelementet. Den luft som passerer kjøleren, avkjøles herved til under duggpunktet hvorved fuktigheten i luften kondenserer på kjøleren og

dreneres bort som vann, hvoretter den avkjølte luft tjener

til den nødvendige kjøling av kondensatoren, hvorved luften gjennomvarmes av denne. Resultatet er at luftstrømmen forlater apparatet i tørket tilstand ved hovedsakelig uendret temperatur.

Spesielt hvis man skal tørke forholdsvis kald luft eller luft med lav fuktighetsgrad med rimelig god kapasitet og effektivitet, må man la kjøleren arbeide ved en temperatur under 0°C, og det er derfor i praksis uunngåelig at det dannes rim på kjøleelementet. Dette gjør kjøleren mindre effektiv fordi et rimlag virker varmeisolerende, og det er derfor nødvendig å avrime kjøleren fra tid til annen. I de vanlige apparater er en slik avriming ganske lett å utføre, idet man som bekjent kan benytte en omskifterventil ved hvis hjelp forbindelsene og dermed funksjonene av henholdsvis kondensatoren og fordamperen, dvs. kjøleelementet, kan skiftes om midlertidig, hvorved kjøleelementet vil virke som kondensator og motta varmt kjølemiddel fra kompressoren slik at det derved kan skje en hurtig oppvarming og dermed avriming av kjøleelementet førnevnte forbindelser atter byttes orn .1

Avrimingen kan utføres etter behov ved manuell om-stilling av nevnte omskifterventil, men en automatisk styring av avrimingen vil selvsagt være attraktiv, og det er kjent å utøve- en' slik styring på ren tidsbasis slik at avrimingen finner sted gjennom bestemte tidsrom med bestemte inn-byrdes tidsintervaller. Dette er imidlertid ikke en tilfreds-stillende styremåte, fordi både frekvensen og lengden av av-rimingsperiodene kan variere ganske betraktelig, spesielt ut

fra endringer i temperaturen og fuktigheten av den luft som behandles, og en ikke-ideell styring av avrimingen gir seg utslag i enten en utilstrekkelig eller en overtilstrekkelig avriming, hvilket i begge tilfeller innebærer en nedsatt effektivitet eller kapasitet av tørkeapparatet. Hertil kommer at de kjente apparater i de normale driftsperioder kun virker med optimal kapasitet i de heldige situasjoner hvor kjøle-kapasiteten av kjøleelementet nettopp svarer således til fuktighetsgraden, gjennomstrømningsgraden og temperaturen av den behandlede luft, at denne stort sett befris for sin

fuktighet; hvis dette i en gitt situasjon er tilfelle, vil apparatets avfuktingskapasitet kunne falle drastisk hvis det skjer en stigning i lufttemperaturen, da kjøleren kanskje i et slikt tilfelle slett ikke kan nedkjøle luften til duggpunktet. Kjølesystemet vil imidlertid forbruke like meget energi enten det fremkaller en mer eller mindre effektiv av^ fukting av luften.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat av den nevnte art som kan styres automatisk for oppnåelse av en god kapasitet eller virkningsgrad.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at apparatet er innrettet som angitt i den karakteriserende del av krav 1.

Under normal funksjon av apparatet vil en avfølt stigning i kjøleelementets temperatur være ensbetydende med at den i forhold til kjøleren relativt varme luftstrøm, inne-holder for meget varme til at luften kan nedkjøles effektivt, og dette forhold vil motvirkes når temperaturføleren fremkaller en nedsettelse av vifteeffekten da luftstrømmen herved svekkes tilstrekkelig til at kjøleren igjen kan makte å kjøle ned luften til dennes duggpunkt.. Herved gjøres apparatet mer effektivt samtidig med at viftens energiforbruk holdes på et rimelig minimum. Hvis omvendt, kjølertemperaturen faller til under den for avfuktingen effektive temperatur, vil dette være tegn på at kjøleelementets luftkjølingskapasitet ikke utnyttes fullt ut, hvorfor det i såfall vil gi en kapasitetsfor-bedring å la temperaturføleren fremkalle en økt vifteeffekt. Hvis følertemperaturen blir ennå lavere og eventuelt er merk-bart fallende, vil dette være betinget av dannelsen av et isolerende rimlag på kjøleelementet, hvorved føleren i denne situasjon kan utnyttes til å fremkalle den nevnte avrimingsoperasjon som hensiktsmessig også kan avsluttes ved hjelp av føleren, nemlig når denne registrerer en så høy følertempera-tur at rimlaget med sikkerhet vil være fjernet. Det oppnås på denne måte en egentlig behovstyrt avriming med tilhørende maksimal kapasitet av apparatet, idet det hverken vil forekomme utilstrekkelig eller overtilstrekkelig avriming,

Det ideelle temperaturområde for utøvelse av den omtalte styring av vifteeffekten vil normalt variere en smule alt etter inngangstemperaturen av den behandlede luft, hvilket også vil gjelde for den kjølertemperatur ved hvilken avrimingsoperasjonen optimalt bør innledes. Det er derfor et vesentlig trekk ved oppfinnelsen at man kan be-

nytte en lufttemperaturføler til automatisk regulering av de angjelde temperaturverdier ved hvilke kjøleelementets tempe-raturf øler utøver sine styrefunksjoner.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende

med henvisning til tegningen hvor

fig, 1 er et skjematisk perspektivriss av et apparat ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et skjematisk sideriss derav, og

fig. 3 et diagram av vifteeffekten som funksjon av kj øleelementets overflatetemperatur,

Det i fig. 1 og 2 viste apparat omfatter en kjøle-kompressor 2 av den vanlige kapslede type, hvis ytelse" normalt ikke er regulerbar, en kondensator 4, en fordamper 6 'Og en vifte 8 drevet av en motor 10 anbragt mellom kondenstoren og fordamperen, slik at den trekker en luftstrøm gjennom fordamperen 6. og trykker luftstrømmen videre ut gjennom kondensatoren 4. Disse deler er anbragt i et rørformet hus 12 som har et luftinnløp 14 og et luftutløp 16 samt et vannoppsam-lingstrau 18 anbragt under fordamperen 6. Det således be-skrevne apparat er helt konvensjonelt. Under driften tjener fordamperen eller kjøleelementet 6 til å avkjøle luftstrømm-en tilstrekkelig til at dens fuktighet kondenseres på kjøle-elementet og samles opp i trauet 8 hvorfra vannet kan dreneres vekk på passende måte. Den avkjølte luft passerer deretter kondensatoren 4 og tjener derved til den nødvendige kjøling av denne hvorved luften gjenoppvarmes og forlater apparatet gjennom utløpsenden 16. Luften i det rom hvori apparatet er plassert, vil således etter hånden bli tørket uten å undergå noen vesentlig temperaturendring selv om en viss temperaturstigning normalt vil forekomme på grunn av den effekt som apparatet avgir.

For å være effektiv bør kjøleren 6 drives ved en temperatur på omkring frysepunktet hvorved det under bruk vil fremkomme rimdannelse på kjøleelementet, hvilket vil ned-sette dets effektivitet. Imidlertid er en avriming ganske lett å utføre-ved at man på kjent måte kan bytte om forbindelsene mellom kompressoren 2 og de respektive kondensator-og kjøleelementer 4,6 ved hjelp av en omskifterventil 20, hvorved kjøleelementet 6 vil oppvarmes meget hurtig for smelting av rimlaget, hvoretter det igjen kan skiftes tilbake til den normale funksjon.

Det er i direkte varmeledende

forbindelse med en overflatedel av kjøleelementet 6 anbragt en temperaturføler 22 (fig. 2) som gjennom en ledning 24 er forbundet med en styreenhet 26 som tjener til å styre effekten til viftemotoren 10 og til å styre omskifterventilen 20. Føleren 22 er anbragt ved den i luftstrømningsretningen bakerste ende av kjøleelementet, dvs. på et sted hvor den kjølte luft vil oppvise sin laveste temperatur, og hvor det derfor først vil finne sted rimdannelse; videre er føleren

anbragt nær kjøleelementets nedre ende hvor det vil forekomme mest vann slik at dannelsen av rim eller is vil be-gynne nettopp i monteringsområdet for føleren 22.

Så lenge følerens 22 temperatur er forholdsvis høy, f.eks. over 3°C, vil dette i et gitt apparat bety at det i luftstrømmen er for meget varme til at kjøleren greier å

kjøle ned luften til den ønskede lavere temperatur, og med henblikk på å imøtegå dette er styreenheten 26 slik innrettet at den regulerer ned effekten til viftemotoren når føleren 22 registrerer en kjøleroverflatetemperatur som er høyere enn en nedre grense på f. eks', nevnte 3°C slik at viften 8 arbeider med konstant lavt omdreiningstall når følertemperaturen er over den nevnte grenseverdi. Hvis temperaturen faller under denne grenseverdi, f.eks, ned til 1°C, vil dette bety at kjøleren har kapasitet til å ned-kjøle en større luftmengde og i overensstemmelse hermed er styreenheten 26 slik utført at den gradvis øker vifteeffekten, etter hånden som temperaturen faller til en enda lavere terskelverdi, f.eks. nevnte 1°C, hvoretter viften arbeider for full effekt ved ennå lavere temperaturer. Hvis følertemperaturen fortsetter med å falle etter at viften er oppregulert til full effekt eller i alminnelighet faller til en forutbestemt, temmelig lav verdi, vil dette, være uttrykk for rimdannelse ved føleren 22, hvorved luftstrømmen ikke vil være i stand til å oppvarme kjøleroverflaten til over frysepunktet på grunn av rimlagets varmeisolerende virkning, og styreenheten 26 er innrettet til å registrere et slikt temperaturfall og til derved å aktivere omskifterventilen 20 for påbegynnelse av den omtalte avrimingsopera-sj on.

Selv.om avrimingen normalt vil være avsluttet når

det ved føleren 22 registreres en temperaturstigning til noe over frysepunktet, foretrekkes det dog å la styreenheten 26 fastholde omskifterventilen 20 i den omskiftede stilling inntil følertemperaturen når en noe høyere verdi, f.eks.

12°C eller mer, da det herved vil sikres at det meste av det vann som stammer fra det smeltede rimlag vil være dryppet av elementet 6 slik at det ikke vil dannes nytt rim eller is når kjøleelementet 6 deretter igjen skiftes om til bruk som

kjøleelement. Føleren 22 kan således også nyttes til å styre både igangsettelsen og avslutningen av avrimingsoperasjonen skjønt det vil ligge innenfor oppfinnelsens ramme å la avslutningen av operasjonen være styrt tidsbe-stemt i forhold til dens påbegynnelse. Det vil sees at avriming således' normalt kun vil finne sted når dette faktisk er påkrevet slik at apparatet totalkapasitet ikke nedsettes ved unødvendige avrimingsoperasjoner.

Det omtalte forhold mellom temperaturen T av føleren 22 og vifteeffekten P er vist grafisk i fig. 3 basert på de nevnte temperatureksempler, og det vil bemerkes at styreenheten 26 er innrettet til helt å stanse viften 8 under hele avrimingsforløpet. Dette er i seg selv et vesentlig trekk da stansing av viften vil fremme avrimingen når det ikke er tale om meget varm luft; fortsatt drift av viften ville nemlig fremkalle økt fordamping av smeltevannet på kjølerflåtene hvilket ville resultere i en merkbar av-kjøling som er uønsket under avrimingen. Når viften står stille, vil det videre ikke skje noen luftavkjøling av kondensatoren 4 som under avrimingen virker som fordamper, og en høy fordampertemperatur vil bevirke en ytterligere forøkelse av temperaturen idet nå som kondensator virkende element 6, -hvorved en effektiv avriming kan foregå hurtig.

Hvis den luft som skal tørkes er forholdsvis kald på forhånd, vil dens oppvarmingsvirkning på kjøleelementet 6 og dermed på føleren 22 være tilsvarende liten, og videre vil dens absolutte fuktighetsinnhold være forholdsvis liten. Tilbøyeligheten til rimdannelse på kjøleelementet 6 vil derfor i dette tilfellet oppstå ved en temperatur som er noe lavere enn i tilfelle av luft med vanlig romtemperatur, og på tilsvarende måte vil den rimindikerende temperatur ligge noe høyere når lufttemperaturen er over normal romtemperatur. For å muliggjøre universell bruk av apparatet ved forskjellige lufttemperaturer, kan det derfor være ønskelig å la styreenheten 26 være forbundet med en tempera-turvelger som kan innstilles på forskjellige temperaturområder som refererer til romluftens temperatur og som ved innstillingen kan" påvirke styreenheten 26 til å endre be-liggenhet av den i fig. 3 viste karakteristikk på en slik måte at denne generelt forskyves mot høyre ved innstillinger svarende til høyere temperaturområder og mot venstre ved innstillinger svarende til lavere temperaturområder.

Det er imidlertid et vesentlig trekk ved oppfinnelsen at denne innstilling kan foregå automatisk idet man kan benytte en lufttemperaturføler 28 anbragt f.eks.

som vist i luftinnløpet 14 og således styreforbundet med styreenheten 26, at den nevnte forskyving av styrekarakteri-stikken vil foregå trinnløs på optimal måte i avhengighet av den av føleren 28 registrerte lufttemperatur.

Por oppnåelse av god avfuktingkapasitet, bør en avrimingsoperasjon ikke påbegynnes før rimlaget har oppnådd en rimelig, skjønt ikke alt for stor lagtykkelse, dvs. temperaturen av føleren 22 bør falle til betydelig under frysepunktet før avrimingen igangsettes. I et praktisk eksempel påbegynnes avrimingsoperasjonen når følertempera-turen er falt til ca. -14°C ved en romlufttemperatur på ca. 12-l4°C. Hvis romlufttemperaturen kun er ca. 5°C, ville en kjølertemperatur på -14°C inne under rimlaget ikke. svare til samme tykkelse av rimlaget som ovenfor, da luften i så fall vil ha bidratt mindre til fjernelse av kulde fra kjøleren, og hvis i dette tilfellet avrimingen innledes ved de nevnte -14°C, ville apparatets effektivitet nedsettes da en stor del av operasjonstiden ville gå med til en unødvendig avriming av kjøleelementet.

Ved bruk av lufttemperaturføleren 28 kan man lett bevirke en automatisk regulering av den kjente kjøler-temperatur ved hvilken avrimingen bør innledes i avhengighet av det faktiske avrimingsbehov, og i ovennevnte eksempel kan denne temperatur være ca. -21°C for en lufttemperatur på

5°C og tilsvarende høyere enn i nevnte -14°C hvis romlufttemperaturen ligger over nevnte 12-l4°C. Por et gitt av-fuktingsapparat er det mulig å fastlegge en praktisk talt optimal sammenheng mellom den av føleren 20 avfølte lufttemperatur og den.av føleren 22 avfølte avrimingstemperatur, samt å utforme styreenheten 26 for oppnåelse av en tilsvarende optimal, trinnløs ' styring av avrimingens igangsettelse i avhengighet av temperaturforholdene. Det skal dog under-

strekes at de absolutte verdier av de angjeldende temperaturer kan være meget forskjellige fra apparat til apparat, alt etter den detaljerte utførelse derav.

Det skal understrekes at oppfinnelsen ikke er be-grenset til bruk i forbindelse med det primære formål å frembringe en luftuttørking ved kondenseringsmetoden, da de oppnådde fordéler ved den automatiske styring av viften og av avrimingsfunksjonen vil være utpregede også når formålet kun er å avkjøle luft eller annen fuktig gass.

En annen parameter som vil variere med overflate-temperaturen til kjøleren 6, er trykket av kjølemiddelet inne i kjøleren, og i noen sammenheng vil man eventuelt kunne benytte en trykkføler til avgivelse av et tilsvarende styre-signal til styreenheten 26, dvs.i slike tilfeller vil trykk-føleren være en enkel ekvivalent til temperaturføleren 22. ■

Det vil forstås at bruk av temperaturføleren 22 på kjøleelementet 6 vil være fordelaktig både til styring av vifteeffekten under normal avfuktingsfunksjon og til styring av avrimingsoperasjonene,og apparatet ifølge oppfinnelsen vil derfor være fordelaktig selv om den angjeldende temperatur-føler kun benyttes til å berike den ene av disse styrefunksjoner. Under ekstreme betingelser kan det skje at luftfuktigheten fremkaller oppbygging av klar is i stedet for rim på overflatedelene av kjøleelementet 6, og når luften er forholdsvis varm, vil denne is på grunn av smeltevarmen på dens overflate ha tendens til å anta en temperatur omkring frysepunktet og derved forhindre et ytterligere og hurtig temperaturfall ved føleren 22, hvilket ellers ville til-kjennegi det.aktuelle behov for avriming eller avising av kjøleren, dvs. det kan derved oppstå en situasjon ved hvilken det foreliggende avrimingsbehov ikke registreres automatisk. For å sikre apparatet mot en slik feilfunksjon under

ekstreme betingelser, kan styreenheten 26 omfatte et tids-giverelement ved hvis hjelp styreenheten 26 aktiverer om-stillingsventilen 20 til oppvarming og avriming av kjøle-elementet hver gang det må ha forløpt et bestemt tidsrom på f.eks. 1-2 timer etter den siste avrimingsoperasjon, hvorved en nødvendig avriming vil iverksettes selv' om de foran drøftede temperaturbetingelser derfor ikke er tilstede. Dette

vil naturligvis kunne innebære at en avrimingsoperasjon påbegynnes uten å være påkrevet under normale driftsbe-tingelser, men hvis en iverksatt avrimingsoperasjon ikke er nødvendig, vil den kun resultere i en meget hurtig oppvarming av kjøleelementet 6 og dermed av temperaturføleren 22 hvorved den vil resultere i en tilsvarende hurtig til-bakeskifting til normal avfuktingsfunksjon av apparatet, f.eks. i løpet av mindre enn et halvt minutt, og ved alminnelig drift av apparatet vil det således være uten vesentlig betydning om den angjeldende sikkerhetsavriming skulle finne sted på ikke påkrevet måte med så store tidsintervaller som 1-2 timer.

Claims (7)

1 • Luftbehandlingsapparat bestående av et kjøleelement (6), en vifte (10) for frambringelse av en luftstrøm imot eller igjennom kjøleelementet (6) samt styreorganer (26,20) for styring av avriming av kjøleelementet ved midlertidig oppvarming av dette ved hjelp av oppvarmingsorganer, hvilke styreorganer (26,20) aktiveres ved hjelp av en temperaturføler (22) som er montert på overflaten av kjøleelementet (6), karakterisert ved at temperaturføleren (22) er således forbundet med både viften (10) og styreorganene (26,20) at den iverk-setter regulering av viftens effekt i overensstemmelse med kjøleelementets temperatur henholdsvis aktivering av styreorganene (26,20) for avriming av kjøleelementet (6) når kjøle-elementtemperaturen er falt til en forutbestemt temperatur, og at det foran kjøleelementet er anbragt en lufttemperatur-føler (28) som er styreforbundet med kjøleelementets temperatur-føler (22) slik at en eller flere av de temperaturverdier ved hvilke sistnevnte føler utøver sin styrevirkning, automatisk forøkes i en forutbestemt stigningstakt. jo høyere temperaturen av den på kjøleelementet påblåste luft er.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at kjøleelementets temperaturføler (22) er styreforbundet med viftemotoren, slik at dennes hastighet økes gradvis proporsjonalt med et avfølt temperaturfall i et temperaturområde umiddelbart over eller ved 0°C.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kjøleelementets temperaturføler (22) er styreforbundet med viftemotoren og nevnte styreorganer (26,20) slik at styreorganene aktiveres til midlertidig oppvarming av kjøleelementet (6) når kjøleelementets temperaturføler (22) registrerer et videregående temperaturfall etter allerede å ha bevirket maksimal effekt av viften (10).

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at styreorganene (26,20) er innrettet til ved nevnte aktivering, å utkople viftens (10) motor og til å gjeninnkople denne når kjøleelementets (6) temperaturføler (22) etter den midlertidige oppvarming av kjøleelementet, registrerer et temperaturfall under en forutbestemt verdi.

5. Apparat ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kjøleelementets (6) temperaturføler (22) er styreforbundet med nevnte styreorganer (26,20), slik at disse påvirkes for avbrytelse av kjøleelementets (6) midlertidige oppvarming når temperaturføleren (22) registrerer en forutbestemt maksimumtemperatur på f.eks. 12°C.

6. Apparat ifølge krav 2, 4 og 5, karakterisert ved at kjøleelementets (6) temperaturføler (22) er styreforbundet med viften (10) på en slik måte at den gjeninn-kopler viften med liten effekt ved stansingen av kjølerens (6) oppvarming og deretter holder viften (10) i drift med denne lille effekt under det påfølgende temperaturfall av kjøleren (6) inntil temperaturen herved når den øvre ende av det i krav 2 angitte temperaturområde.

7. Apparat ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at styreorganene (26,20) omfatter en tidskrets innrettet til å aktivere avrimings operasjonen i tilfelle av at det er forløpt en bestemt, forholdsvis lang tid siden siste avriming.