DE3220358A1

DE3220358A1 - Kuehl- und luftkontitioniervorrichtung

Info

Publication number: DE3220358A1
Application number: DE19823220358
Authority: DE
Inventors: William Jones McCarty; Russel Lee Jeffersonville Ind. McCreary; Walter John Louisville Ky. Pohl
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-06-04
Filing date: 1982-05-29
Publication date: 1982-12-23
Also published as: JPS5837455A; IT8221583A0; FR2507295A1; IT1152224B; US4346566A

Description

Kühl- und Luftkonditioniervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kühl- und eine Luftkonditioniervorrichtung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 4 angegebenen Art.

Eine solche Vorrichtung wird in einer Wärmepumpe verwendet,die nach dem Umkehrluftzyklusprinzip, d.h. mit umkehrbarer Luftströmungsrichtung_/betreibbar ist und bei der ein Kältemittelströmung in nur einer Richtung benutzt wird, wobei der Kondensator und der Verdampfer ihre Funktionen behalten, wobei aber die über sie hinweggeleitete Luft für unterschiedliche Betriebsarten umgeleitet wird. Während die Wärmepumpe im Kühlbetrieb arbeitet, wird Außenluft in Wärmeaustauschbeziehung über den Kondensator geleitet, um das Kältemittel zu verflüssigen, und wieder nach außen geleitet; Innenluft wird in Wärmeaustauschbeziehung über den Verdampfer geleitet,um diese Luft zu kühlen, und wie-

der umgewälzt. Dagegen geht im Heizbetrieb Außenluft in Wärmeaustauschbeziehung über den Verdampfer hinweg, um das Kältemittel zu verdampfen, und dann wieder nach außen; Innenluft wird in Wärmeaustauschbeziehung über den Kondensator geleitet, um diese Luft zu erwärmen, und wieder umgewälzt.

Die US-PS 2 878 657 beschreibt eine Wärmepumpe, bei der die Luf tkonditioniervorrichtung mehrere Luftsteuerschieber aufweist, die jeweils einander gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßöffnungen der Vorrichtung zugeordnet sind. Die Schieber gestatten das wahlweise Steuern der in die Vorrichtung strömenden und aus der Vorrichtung abgegebenen Luft, um die Luft entweder von außerhalb oder von innerhalb des umschlossenen Raums her über die Wärmeaustauscher zu leiten, die in gesonderten Abteilen der Vorrichtung angeordnet sind.

Unter gewissen Betriebsbedingungen im Heizzyklus kann der Verdampfer bei derart niedrigen Außenumgebungstemperaturen arbeiten, daß es zur Ansammlung einer Schicht oder eines Überzugs aus Reif auf seiner Oberfläche kommt. Da der Reif, wenn er sich ansammelt, die Wärmeübertragung zwischen dem Verdampfer und der über diesen hinweggeleiteten Luft behindert, wird der Wirkungsgrad der Vorrichtung merklich verringert. Wenn keine Maßnahmen getroffen werden, um die Ansammlung von Reif zu beseitigen, kann der Verdampfer vollständig mit einer Reifschicht bedeckt werden, die den Luftdurchtritt durch den Verdampfer effektiv blockieren kann. Diese Luftblockierung führt zu der Verringerung des Wärmeaustausches, und, wenn gestattet wird, daß dieser Zustand andauert, können die Kühlvorrichtungskomponenten versagen und es kann außerdem zum Fressen des Kompressors kommen, sofern dieser nicht abgeschaltet wird.

Gemäß der US-PS 3 555 842 verbindet eine Abtauleitung den oberen Einlaß des Kondensators mit dem oberen Einlaß des Verdampfers und enthält ein Abtauventil, welches geschlossen ist, während der Kompressor in Betrieb ist, welches aber öffnet, wenn der Kompressor abschaltet. Eine Rückleitung verbindet den Verdampfersammler mit dem unteren Teil des Kondensators und enthält ein Ventil, das auf dieselbe Weise wie das Abtauventil arbeitet.

in der US-PS 4 158 950 ist eine Abtauanordnung für eine mit umkehrbarer Luftströmungsrichtung betreibbare Kühlvorrichtung beschrieben. Ein sekundärer Abtaukreis ist vorgesehen, der dem Kältemittelstrom gestattet, den Kompressor zu umgehen, wenn der Kompressor abschaltet.

Ein älterer Vorschlag der Anmelderin beschreibt eine Abtauanordnung für eine Kühlvorrichtung, die in einer mit umkehrbarer Luftströmungsrichtung betreibbaren Wärmepumpe des bei der Erfindung benutzten Typs verwendet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abtausystem mit drucklos fließendem Kältemittel für eine mit umkehrbarer Luftströmung sr ichtung betreibbare Wärmepumpe zu schaffen, das Reif von der Verdampferoberfläche während des Heizzyklus wirksam und schnell entfernt.

Weiter soll durch die Erfindung eine Einrichtung in dem Abtausystem geschaffen werden, die gewährleistet, daß die Temperatur des drucklos fließenden Kältemittels auf einem Wert gehalten wird, bei dem das Kältemittel drucklos, d.h. nur unter Schwerkrafteinfluß fließt, wenn der Kühlvorrichtungskompressor zu arbeiten aufhört.

Die Erfindung schafft eine Abtauanordnung mit drucklos

fließendem Kältemittel in einer Kühlvorrichtung, die ein Kältemittel enthält, das in der Lage ist, bei relativ niedrigem Druck zu sieden, um Wärme aufzunehmen, und bei relativ hohem Druck zu kondensieren, um Wärme abzugeben. Die Kühlvorrichtung enthält ein luftdichtes Gehäuse, in welchem ein Kompressor zum Komprimieren eines sich in der Gasphase befindlichen Kältemittels und ein Kondensator angeordnet sind, dessen Einlaß mit dem Kompressorauslaß und dessen Auslaß mit dem Verdampfere in laß über die Flüssigkeitsleitung verbunden ist, wobei der Auslaß des Verdampfers mit dem Kompressoreinlaß über eine Saugleitung verbunden ist. Der Kältemittelstrom wird zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer durch eine Durchflußsteuereinrichtung in der Flüssigkeitsleitung reguliert.

Die Abtaueinrichtung enthält einen ersten Abtaukanal, der zu der Flüssigkeitsleitung parallel geschaltet ist, und einen zweiten Abtaukanal, der über das Kompressorgehäuse zwischen den Kondensator und den Verdampfer geschaltet ist. Ventile, die in dem ersten und in dem zweiten Abtaukanal vorgesehen sind, sind in eine geschlossene Stellung verstellbar, wenn eine Kältemitteldruckdifferenz in der Vorrichtung vorhanden ist, und in eine offene Stellung, wenn die Druckdifferenz nach dem Abschalten des Kompressors über die Durchflußsteuereinrichtung abgebaut wird.Diese Anordnung von Ventilen und Abtaukanälen ergibt einen unbehinderten Kältemittelabtauströmungswegkreis, der die Durchflußsteuereinrichtung über den ersten Abtaukanal zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer und über den zweiten Abtaukanal zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer über das Kompressorgehäuse umgeht. Demgemäß fließt flüssiges Kältemittel, wenn es in den unteren Teilen des Verdampfers vorhanden ist, über den ersten Abtaukanal in den unteren Teil des Kondensators,

während das wärmere gasförmige Kältemittel in dem Kondensator über den zweiten Abtaukanal aus dem Kondensator über das Kompressorgehäuse in den oberen Teil des Verdampfers strömen wird, um die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen und vorhandenen Reif zum Schmelzen zu bringen. Es sind Steuereinrichtungen vorgesehen, zu denen Heizeinrichtungen gehören, die dazu dienen, die Temperatur des Kältemittels in dem Kompressorgehäuse auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen, um den Strom von Kältemittel durch das Kompressorgehäuse zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer unabhängig von Umgebungstemperaturbedingungen zu gewährleisten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Luftkondi-

tioniervorrichtung, die ein Schema der Kühlvorrichtung nach der Erfindung zeigt, und

Fig. 2 ein Schaltbild der Steuerschaltung,

die bei der Ausführung der Erfindung benutzt wird.

Fig. 1 zeigt eine Luftkonditioniervorrichtung (Klimagerät) 10, die mit umkehrbarer Luftströmungsrichtung betreibbar ist.

Die Luftkonditioniervorrichtung 10 hat ein Gehäuse 12, das in einer Öffnung 14 in der Wand 16 eines zu konditionierenden oder zu klimatisierenden umschlossenen Raums anbringbar ist. Das Gehäuse 12 hat eine vorderer Öffnung 26, die auf der dem umschlossenen Raum zugewandten Seite der Wand 16 an-

geordnet ist, und eine hintere öffnung 28, die auf der nach außen gewandten Seite der Wand 16 angeordnet ist. Das Gehäuse 12 wird durch eine zentrale Maschinenkammer 30 unterteilt, so daß es ein oberes Verdampferabteil 32 und ein unteres Kondensatorabteil 34 aufweist. Durch einen Gebläsemantel 36 wird das Verdampferabteil 32 im wesentlichen in einen Einlaßbereich 38 und einen Auslaßbereich 40 unterteilt. Ein Gebläsemantel 42 unterteilt das Kondensatorabteil 34 im wesentlichen in einen Einlaßbereich 44 und einen Auslaßbereich 46. Befestigt sind in dem Gehäuse 12 ein in dem Einlaßbereich 38 des Abteils 32 angeordneter Verdampfer 48, ein in dem Einlaßbereich 44 des Abteils 34 angeordneter Kondensator 50 und ein in der Kammer 30 angeordneter Kompressor 52. Luft wird durch ein Gebläse 54 in dem Gebläsemantel 36 von dem Verdampfereinlaßbereich 38 zu dem Auslaßbereich 40 geleitet, und ebenso wird Luft durch ein Gebläse 56 in dem Gebläsemantel 42 von dem Kondensatoreinlaßbereich 44 zu dem Auslaßbereich 46 geleitet. Der Kompressor 52 hat ein hermetisch verschlossenes Gehäuse 61, in welchem der durch einen Elektromotor 55 angetriebene Kompressor 53 untergebracht ist.

In der verschlossenen, als geschlossener Kreislauf ausgebildeten Kühlvorrichtung ist der Kompressorauslaß über eine Auslaßleitung 51 mit dem Kondensatoreinlaß verbunden, der in dem oberen Teil des Kondensators angeordnet ist. Eine Flüssigkeitsleitung 57, die die Durchflußsteuer-· oder Expansionseinrichtung 58 enthält, ist zwischen den Auslaß des Kondensators, der an dessen unterem Ende angeordnet ist, und den Einlaß des Verdampfers, der an dessen unterem Ende angeordnet ist, geschaltet. Eine Saugleitung 59 ist zwischen den Kompressor und den Verdampferauslaß geschaltet, der am oberen Ende desselben angeordnet ist.

Die Luftströmungseinlaß- und -auslaßbereiche des Verdampfer-

und des Kondensatorabteils sind in dem Gehäuse 12 angeordnet, wobei jeder Bereich zwei öffnungen aufweist, von denen eine mit der nach außen weisenden öffnung 28 und die andere mit der dem umschlossenen Raum zugewandten öffnung 26 in Verbindung steht, wodurch Luft in zwei unterschiedlichen Richtungen sowohl in das Verdampfer- und das Kondensatorabteil eingeleitet als auch aus denselben abgegeben werden kann. Der Verdampfereinlaßbereich 38 hat öffnungen 60 und 62, und der Verdampferauslaßbereich 40 hat öffnungen 64 und 66 in der Innen- bzw. Außenseite des Gehäuses 12. Ebenso ist der Kondensatorabteileinlaßbereich 44 mit Öffnungen 68 und 70 und der Kondensatorabteilauslaßbereich 46 mit öffnungen 72 und 74 in der Innen- bzw. Außenseite des Gehäuses 12 versehen.

Zwei Luftschieber 78 und 80 sind zum Steuern des Luftstroms durch die Abteile 32 und 34 vorgesehen und in den öffnungen 26 bzw. 28 vertikalbeweglich angeordnet. Die Luftschieber 78 und 80 sind durch Seile (nicht dargestellt) miteinander verbunden, um die richtige Lage eines Luftschiebers über einem Abteileinlaß und -auslaß auf einer Seite des Gehäuses durch Bewegung des auf der anderen Seite des Gehäuses angeordneten Luftschiebers zu gewährleisten.

In der Heizbetriebsart sind die Luftschieber 78 und 80 in der gezeigten Stellung angeordnet, in der die durch das Kondensatorabteil 34 hindurchgehende Luftströmung benutzt wird, um die umgewälzte Luft aus dem umschlossenen Raum zu erwärmen. Das heißt, in der Heizbetriebsart verschließt der Luftschieber 78 die Verdampferabteileinlaßöffnung 60 und die -auslaßöffnung 64 an der dem umschlossenen Raum zugewandten öffnung 26 des Gehäuses 12, so daß Außenluft durch das Verdampferabteil 32 hindurchgeleitet wird, und der Luftschieber 80 verschließt die Kondensatorabteileinlaßöffnung

28 des Gehäuses 12, so daß Luft aus dem umschlossenen Raum durch das Kondensatorabteil 34 hindurchgeleitet wird, um
diese umgewälzte Raumluft zu erwärmen. In der Kühlbetriebsart ist der innere Luftschieber 78 über den dem umschlossenen Raum zugewandten Öffnungen 68 und 72 des Kondensatoreinlaß- bzw. -auslaßbereiches angeordnet, und der äußere
Luftschieber 80 ist über den nach außen gewandten Öffnungen 62 und 66 des Verdampfereinlaß- bzw. -auslaßbereiches angeordnet, so daß Außenluft durch das Kondensatorabteil und Luft aus dem umschlossenen Raum durch das Verdampferabteil 40 geleitet wird, um die Raumluft zu kühlen.

über der vorderen oder inneren Öffnung 26 des Gehäuses 12 ist ein Prontgitter 100 angeordnet, das einen mit Luftschlitzen versehenen Teil 104 aufweist, der über dem Einlaß 60 und dem Auslaß 64 des Verdampferabteils 32 angeordnet ist, und einen mit Luftschlltzen versehenen Teil 102, der über dem Einlaß 68 und dem Auslaß 72 des Kondensatorabteils angeordnet ist. Eine zentrale Steuertafel 106, die die geeigneten Steuereinrichtungen für den Luftkonditionierer aufweist, ist zwischen den mit Luftschlitzen versehenen Teilen 102 und 104 und insgesamt in dem Bereich der Kammer 30 zwischen den Abteilen 32 und 34 angeordnet.

Im Verlauf des Heizbetriebes der Luftkonditioniervorrichtung kondensiert Wasserdampf unter gewissen Umgebungsbedingungen auf dem Verdampfer, über den, wie oben erläutert, Außenluft hinweggeht. In einigen Fällen ist die in der
äußeren Umgebung verfügbare Menge an Wasserdampf groß genug, um zu erstarren und eine Reif- oder Eisschicht zu
bilden, die die Luftdurchströmung des Wärmeaustauschers
blockiert. Diese Reif- oder Eisschicht muß beseitigt werden, wenn sie eine Dicke hat, die die erwünschte Übertragung von Wärme aus dem Wärmeaustauscher blockiert. Gemäß

der Erfindung sind deshalb Einrichtungen vorgesehen, die das Abtauen und das Beseitigen von vorhandenem Reif oder Eis auf dem Verdampfer jedes Mal dann gestatten, wenn der Betrieb des Kompressors beendet ist. In ihrem bevorzugten Anwendungsfall soll die hier beschriebene Ausführungsform des Abtausystems benutzt werden, um den Verdampfer so abzutauen, daß der Prozeß des Erwärmens der Raumluft nicht vollständig unterbrochen wird.

Zu den Einrichtungen zum Abtauen des Verdampfers gehört, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Umgehungsleitung 108, die zwischen die unteren Teile des Verdampfers 48 und des Kondensators 50 geschaltet ist. Die Umgehungsleitung 108 liegt parallel zu der Expansionseinrichtung 58 in der Flüssigkeitsleitung 57. Eine Abtauleitung 110 ist zwischen den oberen Teil des Verdampfers 48 oder der benachbarten Saugleitung 59 und den oberen Teil des Kompressorgehäuses geschaltet. Ein Strömungskreis, der über die Leitung 110 gebildet wird, wird gasförmiges Kältemittel aus dem oberen Teil des Kondensators über die Leitung 51 und das Kompressorgehäuse 61 absaugen und in den oberen Teil des Verdampfers leiten, was weiter unten noch ausführlicher erläutert ist. Der durch die Erfindung gebildete Abtaukreis ist ein geschlossener Kreis, der über die Leitungen 108, 110 und die Wärmeaustauscher 48 und 50 führt, wobei Kältemittelgas durch den Kompressor strömt. Die Flüssigkeitsleitung 57 und die Expansionseinrichtung 58 werden umgangen. Einrichtungen sind vorgesehen, um zu verhindern, daß Kältemittel entweder durch die Leitung 108 oder durch die Leitung 110 strömt, wenn der Kompressor 52 Kältemittel während des normalen Betriebes der Kühlvorrichtung umwälzt. Zu diesem Zweck sind Ventile 107 bzw. 109 in den Leitungen 108 und 110 vorge-

sehen.

Die Ventile 107 und 109 sind so ausgebildet, daß sie schließen, wenn in der Kühlvorrichtung eine Druckdifferenz vorhanden ist. Da diese Druckdifferenz durch den Kompressorbetrieb erzeugt wird, werden die Ventile 107 und 109 geschlossen bleiben, wenn die Kühlvorrichtung in Betrieb ist. Deshalb haben die zusätzlichen Umgehungsleitungen 108 und 110 und ihre Ventile 107 bzw. 109 auf die Kühlvorrichtung während des normalen Betriebs derselben keinen Einfluß. Weiter sind die Ventile so ausgelegt, daß sie geschlossen bleiben, bis der Kompressorbetrieb aufgehört hat und die Druckdifferenz, die durch den arbeitenden Kompressor erzeugt worden ist, über die normale Expansionseinrichtung 58 der Kühlvorrichtung abgebaut worden ist. In diesem Zeitpunkt werden die Ventile 107 und 109 öffnen, und der oben beschriebene Umgehungsabtaukreis wird hergestellt.

Wenn die Luftkonditioniervorrichtung im Heizbetrieb arbeitet und ein Reifzustand durch einen Reiffühler 132 auf dem Verdampfer 48 festgestellt wird, wird der Kompressorbetrieb beendet. Zu dieser Zeit wird, wie oben erwähnt, wenn der Kompressor 52 nicht mehr arbeitet, die in der Kühlvorrichtung vorhandene Druckdifferenz über die Expansionseinrichtung 58 abgebaut. Die Ventile 107 und 109, die nun nicht mehr unter dem Einfluß des gepumpten KältemitteIstroms stehen, werden sich in eine neutrale oder offene Stellung bewegen, und es wird ein ungehinderter AbtauStrömungsweg zwischen den unteren Teilen der Wärmeaustauscher über die Leitung 108 und zwischen den oberen Teilen der Wärmeaustauscher über die Auslaßleitung 51, das Kompressorgehäuse 61 und die Umgehungsleitung 110 hergestellt. Das gasförmige Kältemittel aus dem oberen Teil des Kondensators, das in das

Kompressorgehäuse 61 über die Leitung 51 eintritt, wird durch die Kompressorkomponenten erhitzt, die auf relativ hoher Betriebstemperatur sind. Heißes gasförmiges Kältemittel mit ungefähr 21 ⁰C (70⁰F) wird aus dem oberen Teil des Kondensators in das Kompressorgehäuse 61 und von diesem aus über die Leitung 110 in den oberen Teil des Reif aufweisenden Verdampfers 48 strömen. Das flüssige Kältemittel in dem unteren Teil des Verdampfers 48, das relativ kühl ist, strömt über die Leitung 108 in den unteren Teil des wärmeren Kondensators 50, wo es erwärmt und wieder in Gas verwandelt wird.

Das flüssige Kältemittel, das sich in dem Reif aufweisenden Verdampfer 48 angesammelt hat, wird in den Kondensator 50 abfließen, der Gas enthält, und zwar aufgrund des Schweregefälles, das durch die Höhe der angesammelten Flüssigkeit und die Lage des Verdampfers über dem Kondensator erzeugt wird. Die kalte Flüssigkeit mit ungefähr 0 ⁰C (32 ⁰F) aus dem Verdampfer wird Wärme aus dem warmen Kondensator aufnehmen und sich in Gas verwandeln. Wenn die Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Verdampfers abfließt, wird warmes Gas oben über die Leitung 110 eintreten. Diese Strömung von kalter Flüssigkeit von dem unteren Teil des Verdampfers über die Leitung 108 zu dem wärmeren Kondensator und die Strömung von warmem Gas von dem oberen Teil des Kondensators in das warme Kompressorgehäuse und über die Leitung 110 zu dem oberen Teil des kalten Verdampfers erzeugt einen wirksamen Abtauzyklus, der andauern wird, bis sich die Temperatur des Verdampfers der Temperatur des Kondensators und des Kompressorgehäuses nähert. An diesem Punkt wird das drucklose Strömen (d.h. der Kreislauf des Kältemittels infolge des unterschiedlichen spezifischen Gewichts zwischen erwärmtem und abgekühltem Kältemittel)

aufhören, weil sich in beiden Wärmeaustauschern Flüssigkeit ansammeln kann.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß während des Abtauens etwas Wärme von dem warmen Kondensator, der sich in einer relativ warmen inneren Umgebung in der Heizbetriebsart befindet, und von den Kompressorkomponenten in dem Gehäuse 61 an das Kältemittel abgegeben wird. Um sicherzustellen, daß das Kältemittel in dem Kondensator in den gasförmigen Zustand zurückkehrt, kann eine Zusatzheizeinrichtung 140 zusammen mit dem Gebläse 56 benutzt werden, um einen warmen Luftstrom über den Kondensator zu leiten.

Bei einigen schlechten äußeren Umgebungsbedingungen, beispielsweise bei Wind und extrem niedrigen Außentemperaturen, kann das drucklose Abtauen langer als erwünscht dauern, selbst wenn das heiße gasförmige Kältemittel auf oben beschriebene Weise auf einer normalen Temperatur von 21 ⁰C (70 ⁰F) gehalten wird. Um sicherzustellen, daß die Temperatur des zu dem oberen Teil des Verdampfers strömenden Kältemittels ausreicht, um das Abtauen unter im wesentlichen sämtlichen äußeren Umgebungsbedingungen zu bewirken, sind gemäß der Erfindung Einrichtungen vorgesehen, um die Temperatur des heißen gasförmigen Kältemittels in dem Kompressorgehäuse 61 auf ungefähr 66 ⁰C (150 ⁰F) zu erhöhen.

Wärme, die dem Kältemittel während des Abtauens zugeführt wird, stammt aus dem Kompressormotor 55, der gemäß der Erfindung erwärmt wird, um sicherzustellen, daß relativ warmes Kältemittelgas über die Leitung 110 dem Verdampfer während des Abtaubetriebes zugeführt wird.

Eine ständige Zufuhr von gasförmigem Kältemittel mit einer Temperatur von ungefähr 66 ⁰C (150 ⁰F) wird erreicht, indem

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dem Kältemittel in dem Kompressorgehäuse 61 Wärme zugeführt wird, was dadurch erreicht wird, daß durch den zum Stillstand gebrachen Motor 55 Strom hindurchgeleitet wird. Es sei angemerkt, daß es zwar wichtig ist, daß das Kältemittel auf eine Temperatur erwärmt wird, die das Abtauen unter im wesentlichen sämtlichen äußeren Umgebungsbedingungen gewährleistet, daß jedoch die Wärme dem Kältemittel in dem Gehäuse auf verschiedenerlei Weise zugeführt werden kann, beispielsweise mittels einer Widerstandsheizeinrichtung, die an dem Gehäuse entweder außen oder innen angebracht wird, ähnlich wie in dem Fall, wo eine solche Heizeinrichtung benutzt wird, um zu verhindern, daß die Flüssigkeit in dem Kompressor erstarrt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird das gasförmige Kältemittel in dem Kompressorgehäuse auf der gewählten Temperatur gehalten, indem durch den zum Stillstand gebrachten Kompressormotor elektrischer Strom hindurchgeleitet wird.

Fig. 2 zeigt eine Steuerschaltung für die Luftkonditioniervorrichtung, welche Einrichtungen enthält zum Abgeben von Wärme an das Kompressorgehäuse, wenn die Kühlvorrichtung in der Abtaubetriebsart ist. Die dargestellte Schaltung dient lediglich zum Veranschaulichen einer Steuereinrichtung zum Ausführen der Erfindung, und jede Anzahl von Schaltungen oder Komponenten kann benutzt werden, um Wärme an das Gehäuse abzugeben. Zum besseren Verständnis der Steuerschaltungsanordnung und der Art und Weise, auf die die Wärme dem Kompressorgehäuse bei der hier beschriebenen Erfindung zugeführt wird, wird auf das in Fig. 2 gezeigte Schaltbild Bezug genommen. Die Luftkonditioniervorrichtung wird über einen Ein/Aus-Hauptschalter 111, einen Raumthermostat 112 und einen Wählschalter 114 gespeist, der für die Luftkonditioniervorrichtung entweder die Heiz- oder die Kühlbetriebsart wählt. Der Schalter 114 enthält einen Kühlschal-

ter 116 und einen Heizschalter 118, durch die die Kühl- oder die Heizbetriebsart gewählt wird. Der Raumthermostat 112
enthält einen Schalter 120, der zwischen einem Kühlkontakt 122 und einem Heizkontakt 124 umschaltbar ist. Im normalen Heiz- oder Kühlbetrieb der Luftkonditioniervorrichtung wird der Kompressor an Leitungen L₁ und L₂ betrieben, an die er über die Schalter 111, 112, 114 und über eine Abtausteuereinrichtung 126 sowie eine zu dem Kompressor 52 führende
Leitung 130 angeschlossen ist. Das Verdampfergebläse 54 wird durch den Schalter 114 über den Verdampferreifabfühltermostat 132 betätigt. Der Außenreifabfühlthermostat 132 enthält einen temperaturempfindlichen Schalter 134, der zwischen einem Ruhekontakt 136 und einem Kontakt 138 bewegbar ist. Ein Stromkreis wird über den Kontakt 138 nur dann geschlossen, wenn auf dem Verdampfer Reif abgefühlt wird, während er den äußeren Umgebungstemperaturen während des Betriebes der Luftkonditioniervorrichtung in der Heizbetriebsart ausgesetzt ist.

Das Abfühlen von Reif auf dem Verdampfer 48 durch den Verdampferthermostaten 132 bewirkt, daß das Schalterteil 134
den Kontakt 138 berührt, wodurch ein Stromkreis zu einem
Abtaurelais 141 der Abtausteuereinrichtung 126 geschlossen wird. Das Abtaurelais 141 enthält eine erste Relaisschalteinrichtung 142, die relativ zu ihrem Kontakt 144 bewegbar ist, um die Heizeinrichtung 140 während des Abtaubetriebes mit Strom zu versorgen, wie oben erwähnt, und eine zweite
Relaisschalteinrichtung 146, die zwischen einem Ruhekontakt 148, um einen Stromkreis über die Leitung 130 zum Speisen
des Kompressors während des normalen Betriebes entweder in der Kühl- oder in der Heizbetriebsart herzustellen,und einem Kontakt 150 bewegbar ist, der einen Stromkreis von dem Schalter 114 über eine Heizeinrichtung 152 in Reihe mit dem Kompressor 52 zu der Leitung L₂ schließt.

Der Widerstand der Heizeinrichtung 152 ist so gewählt, daß bei einer Netzspannung von 120 V nur 30 V an dem Kompressormotor anliegen. Diese Anordnung eines Widerstands in Reihe mit dem Kompressor bewirkt, daß durch den stillstehenden Kompressormotor ein Strom fließt, der die Erzeugung von Wärme verursacht, welche ausreicht, um die Temperatur des gasförmigen Kältemittels in dem Gehäuse auf ungefähr 66 ⁰C (150 ⁰F) zu erhöhen und zu halten.

Bei den meisten äußeren Umgebungsbedingungen ist die normale Wärme, die durch das bereits warme Kältemittel in dem Kondensator erzeugt wird, zusammen mit der zusätzlich durch die Heizeinrichtung 140 zugeführten Warme und mit der Wärme der relativ warmen Kompressorkomponenten ausreichend, um ein wirksames Abtausystem mit druckloser Kältemittelströmung für einen großen Bereich von Außenumgebungsbedingungen zu schaffen. Unter einigen extremen Umgebungsbedingungen kann jedoch der Abtauprozeß so lange dauern, daß sich das Kältemittel bis zu einem Punkt abkühlen kann, wo es nicht mehr in der Lage ist, das vollständige Abtauen zu bewirken. Durch das Erwärmen des Kältemittels in dem Kompressorgehäuse wird die Temperatur des Kältemittels auf einem Wert gehalten, der das Abtauen während sämtlichen äußeren Umgebungsbedingungen gewährleistet.

Die Heizeinrichtung 140 wird normalerweise über einen Relaisschalter 142 während jedes Abtauzyklus gespeist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In einer anderen Steuerschaltung kann die Heizeinrichtung 140 über den Relaisschalter mit dem Motor 55 in Reihe geschaltet und die Heizeinrichtung 152 kann beseitigt sein. Die Heizeinrichtung 140 würde in diesem Fall weiterhin als Heizeinheit der Luftkonditioniervorrichtung dienen, während durch den stillstehenden Kompressormotor elektrischer Strom hindurchgeleitet wird, um

die Wärme zu erzeugen, die notwendig ist, um das Kältemittel auf der gewählten Temperatur zu halten.

Claims

Ansprüche:

/1 J Kühlvorrichtung mit einem Kältemittel, das in der Lage ist, unter relativ niedrigem Druck zu sieden, um Wärme aufzunehmen, und unter relativ hohem Druck zu kondensieren, um Wärme abzugeben, gekennzeichnet durch:

einen Motor (55) mit hermetisch verschlossenem Gehäuse (61), das einen durch den Motor (55) angetriebenen Kompressor (53) zum Komprimieren eines sich in der Gasphase befindlichen Kältemittels mit einer Auslaßöffnung und einer Einlaßöffnung enthält;

einen Kondensator (50), der eine erste öffnung in seinem oberen Teil und eine zweite öffnung in seinem unteren Teil hat;

eine Auslaßleitung (51), die die erste öffnung des Kondensators mit der Kompressorauslaßöffnung verbindet; einen Verdampfer (48) , der oberhalb des Kondensators (50) und des Kompressors (52) angeordnet ist und eine erste Öffnung in seinem oberen Teil und eine zweite öffnung in seinem unteren Teil hat;

eine Flüssigkeitsleitung (57), die die zweiten öffnungen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) miteinander

verbindet;

eine Saugleitung (59) , die die erste Öffnung des Verdampfers mit der Einlaßöffnung des Kompressors verbindet; eine Durchflußsteuereinrichtung (58) in der Flüssigkeitsleitung (57);

eine Abtaueinrichtung mit einem ersten Abtaukanal (108), die zu der Flüssigkeitsleitung (57) zwischen den zweiten Öffnungen des Verdampfers (48) und des Kondensators (50) parallel geschaltet ist, und mit einem zweiten Abtaukanal (110), der die erste Öffnung des Verdampfers (48) mit dem Kompressorgehäuse (61) verbindet, um einen Reihenströmungskältemittelweg in Reihe über die Auslaßleitung (51), das Kompressorgehäuse (61) und den zweiten Abtaukanal (110) zu bilden, wobei ein erstes Ventil (107) in dem ersten Abtaukanal (108) und ein zweites Ventil (109) in dem zweiten Abtaukanal (110) angeordnet ist;

wobei die beiden Ventile (107, 109) in eine geschlossene Stellung bringbar sind, wenn eine Kältemitteldruckdifferenz in der Vorrichtung vorhanden ist, und in eine offene Stellung bringbar sind, wenn die Druckdifferenz über die Durchflußsteuereinrichtung (58) nach Beendigung des Kompressorbetriebes abgebaut worden ist, so daß ein unbehinderter Kältemittelabtauströmungswegkreis vorhanden ist, der die Durchflußsteuereinrichtung (58) über den ersten Abtaukanal (108) zwischen den zweiten Öffnungen in den unteren Teilen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) und über den zweiten Abtaukanal (110) zwischen den ersten Öffnungen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) über das Kompressorgehäuse (61) umgeht, wodurch flüssigem Kältemittel, wenn solches in dem unteren Teil des Verdampfers vorhanden ist, gestattet wird, über den ersten Abtaukanal (108) in den unteren Teil des Kondensators (50) zu strömen, während das wärmere,gasförmige Kältemittel über den zweiten Abtau-

kanal (110) von der ersten öffnung des Kondensators in dem oberen Teil desselben über das Kompressorgehäuse (61) in die erste öffnung des Verdampfers in dessen oberem Teil strömen wird, um die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen und Reif, wenn solcher vorhanden ist, abzutauen; und eine Steuereinrichtung mit einer Widerstandseinrichtung (140, 152) zum Erhöhen der Temperatur des Kältemittels in dem Kompressorgehäuse (61) auf einen vorbestimmten Wert, um sicherzustellen, daß das Kältemittel, das zwischen der ersten öffnung des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) durch das Kompressorgehäuse strömt, unabhängig von Umgebungstemperaturbedingungen auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Reiffühler (132) und eine durch diesen betätigbare Schalteinrichtung (146) enthält, wobei die Widerstandseinrichtung (152) durch die Schalteinrichtung (146) in Reihe mit dem Kompressormotor (55) gespeist wird, um einen elektrischen Strom durch den stillstehenden Motor hindurchzuleiten, damit durch den stillstehenden Motor Wärme erzeugt wird, die ausreicht, um die Temperatur des gasförmigen Kältemittels in dem Gehäuse (61) auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (126) eine Reifschalteinrichtung (141) enthält, die durch den Abtaufühler (132) betätigbar ist und eine Schalteinrichtung (146) enthält, die aus einer ersten Stellung (148), in der sie einen Stromkreis (130) zum Speisen des Kompressors (52) während des normalen Betriebes der Kühlvorrichtung schließt, in eine zweite Stellung (150) verstellbar ist, in der sie einen

Stromkreis über die Widerstandseinrichtung (152) in Reihe mit dem Kompressormotor (55) schließt, um einen elektrischen Strom durch den stillstehenden Motor hindurchzuleiten, damit durch den stillstehenden Motor Wärme erzeugt wird, die ausreicht, um die Temperatur des gasförmigen Kältemittels in dem Gehäuse (61) auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen.
4. Luftkonditioniervorrichtung zum Konditionieren von Luft in einem umschlossenen Raum, der eine Wandöffnung hat, gekennzeichnet durch:

ein Gehäuse (12), das öffnungen (26, 28) auf seinen gegenüberliegenden Seiten hat und in der Wandöffnung (14) anbringbar ist, so daß die öffnung (28) auf einer Seite des Gehäuses nach außen weist und die öffnung (26) auf der anderen Seite des Gehäuses dem umschlossenen Raum zugewandt ist;

eine zentrale Kammer (30), die durch gegenseitigen Abstand aufweisende Trennwände begrenzt wird und das Gehäuse (12) in ein Verdampferabteil (32) und ein Kondensatorabteil (34) unterteilt;

einen Gebläsemantel (36, 42) in jedem Abteil, die die Abteile in Einlaß- und Auslaßabschnitte (38, 44 bzw. 40, 46) unterteilen, von denen jeder eine öffnung (60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74) sowohl in der nach innen als auch in der nach außen weisenden Seite des Gehäuses (12) hat, wobei ein Gebläse (54, 56) innerhalb jedes Gebläsemantels (36, 42) angeordnet ist, um Luft durch jedes Abteil (32, 34) in Richtung von dem Einlaßabschnitt zu dem Auslaßabschnitt umzuwälzen;

einen ersten Luftschieber (78) , der auf der nach innen weisenden Seite des Gehäuses (12) verschiebbar angeordnet und den nach innen weisenden öffnungen der Abteile (32, 34) zu-

geordnet ist, und einen zweiten Luftschieber (80), der auf der nach außen weisenden Seite des Gehäuses (12) verschiebbar angeordnet und den nach außen weisenden öffnungen der Abteile (32, 34) zugeordnet ist; eine Kühlvorrichtung mit einem Kältemittel, das in der Lage ist, unter relativ niedrigem Druck zu sieden, um Wärme aufzunehmen, und unter relativ hohem Druck zu kondensieren, um Wärme abzugeben, mit:

einem Motor (55) mit einem hermetisch verschlossenen Gehäuse (61), das einen durch den Motor (55) angetriebenen Kompressor (53) zum Komprimieren eines sich in der Gasphase befindlichen Kältemittels mit einer Auslaßöffnung und einer Einlaßöffnung enthält;

einem Kondensator (50) mit einer ersten Öffnung in seinem oberen Teil und einer zweiten Öffnung in seinem unteren Teil;

einer Auslaßleitung (51), die die erste Öffnung des Kondensators mit der Kompressorauslaßöffnung verbindet; einem Verdampfer (48), der oberhalb des Kondensators (50) und des Kompressors (53) angeordnet ist und eine erste Öffnung in seinem oberen Teil und eine zweite Öffnung in seinem unteren Teil hat;

einer Flüssigkeitsleitung (57) , die die zweiten Öffnungen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48 ) miteinander verbindet;

eJner Saugleitung (59), die die erste Öffnung des Verdampfers mit der Kompressoreinlaßöffnung verbindet; · einer DurchflußSteuereinrichtung (58) in der Flüssigkeitsleitung (57);

einer Abtaueinrichtung mit einem ersten Abtaukanal (108), der zu der Flüssigkeitsleitung (57) zwischen den zweiten Öffnungen des Verdampfers (48) und des Kondensators (50) parallel geschaltet ist, und mit einem zweiten Abtaukanal

(110), der die erste öffnung des Verdampfers (48) und das Kompressorgehäuse (61) miteinander verbindet, um einen Reihenströmungskältemittelweg über die Auslaßleitung (51), das Kompressorgehäuse (61) und den zweiten Abtaukanal (110) herzustellen, wobei ein erstes Ventil (107) in dem ersten Abtaukanal (108) und ein zweites Ventil (109) in dem zweiten Abtaukanal (110) vorgesehen ist; wobei die beiden Ventile (107, 109) in eine geschlossene Stellung bringbar sind, wenn eine Kältemitteldruckdifferenz in der Vorrichtung vorhanden ist, und in eine offene Stellung bringbar sind, wenn die Druckdifferenz über die Durchflußsteuereinrichtung (58) nach Beendigung des Kompressorbetriebes abgebaut worden ist, so daß ein unbehinderter Kältemittelabtauströmungswegkreis vorhanden ist, der die Durchflußsteuereinrichtung (58) über den ersten Abtaukanal (108) zwischen den zweiten öffnungen in den unteren Teilen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) und über den zweiten Abtaukanal (110) zwischen den ersten öffnungen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) über das Kompressorgehäuse (61) umgeht, wodurch flüssigem Kältemittel, wenn solches in dem unteren Teil des Verdampfers vorhanden ist, gestattet wird, über den ersten Abtaukanal (108) in den unteren Teil des Kondensators (50) zu strömen, während das wärmere gasförmige Kältemittel über den zweiten Abtaukanal (110) von der ersten öffnung des Kondensators in dem oberen Teil desselben über das Kompressorgehäuse (61) in die erste öffnung des Verdampfers in dessen oberem Teil strömen wird, um die Temperatur des Verdampfers zu erhöhen und Reif, wenn solcher vorhanden ist, abzutauen; und einer Steuereinrichtung mit einer Widerstandseinrichtung (140, 152) zum Erhöhen der Temperatur des Kältemittels in dem Kompressorgehäuse (61) auf einen vorbestimmten Wert, um sicherzustellen, daß das Kältemittel, das zwischen den

ersten Öffnungen des Kondensators (50) und des Verdampfers (48) durch das Kompressorgehäuse strömt, unabhängig von Umgebungstemperaturbedingungen auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Reiffühler (132) und eine durch diesen betätigbare Schalteinrichtung (146) enthält, wobei die Widerstandseinrichtung (152) durch die Schalteinrichtung (146) in Reihe mit dem Kompressormotor (55) gespeist wird, um einen elektrischen Strom durch den stillstehenden Motor hindurchzuleiten, damit durch den stillstehenden Motor Wärme erzeugt wird, die ausreicht, um die Temperatur von gasförmigem Kältemittel in dem Gehäuse (61) auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (126) eine Reifschalteinrichtung (141) enthält, die durch den Reiffühler (132) betätigbar ist und eine Schalteinrichtung (146), die aus einer ersten Stellung (148), in der sie einen Stromkreis (130) zum Speisen des Kompressors (52) während des normalen Betriebes der Kühlvorrichtung schließt, in eine zweite Stellung (150) verstellbar ist, in der sie einen Stromkreis über die Widerstandseinrichtung (152) in Reihe mit dem Kompressormotor (55) schließt, um einen elektrischen Strom durch den stillstehenden Motor hindurchzuleiten, damit durch den stillstehenden Motor Wärme erzeugt wird, die ausreicht, um die Temperatur von gasförmigem Kältemittel in dem Gehäuse (61) auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen.