DE2750165C3

DE2750165C3 - Vorrichtung zur Feststellung einer Reifbildung auf einer Fläche eines Körpers

Info

Publication number: DE2750165C3
Application number: DE2750165A
Authority: DE
Inventors: Kunito Hirakata Miyamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-11-10
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1981-08-06
Also published as: DE2750165A1; DE2750165B2; CA1090441A; US4176524A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Metallmembran (1; 56) mit der Grundplatte (4; 41; 4'; 59) über einen Wandbereich des Gehäuses in Form eines federnden, wärmeleitenden Balgs(3;40;58) verbunden ist, und

f) die wärmeleitend ausgebildete Grundplatte (4; 4!; 4'; 59) an dem Körper befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (41) eine elektrische Heizung (42; 46) zum Trocknen der Metallmembran (1) aufweist, und daß die Heizung in einer Ausnehmung {4ia)der Grundplatte (41) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung aus einem Thermistor (46) mit positiver Charakteristik besteht.

4 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Metallmenibran (1) einen Überzug in Form eines wasserabweisenden Filmes (47) hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundplatte (4') eine wärmeleitende Montageeinrichtung (49, 51) vorgesehen ist, die an der Abtauheizung (12) eines Wärmeaustauschers anbringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Platte (52, 55) aus wärmeleitfähigem Material vorgesehen ist, die in wärmeleitendem Kontakt an der Grundplatte (4) derart befestigt ist, daß die Platte (52, 55) der Metallmembran (1) mit einem Zwischenspalt gegenüberliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspalt einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (55) Löcher (55a,}aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (58) mit der Metallmembran (56) an einem Knotenpunktkreis (57) verbunden ist, der in einem vorgegebenen Abstand innerhalb des Umfangsrandes der Metallmembran (56) liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundplatte (4; 59) eine Klammer (6) vorgesehen ist, um die Grundplatte (4; 59) auf einer Kühlrippe (10) eines Wärmeaustauschers zu montieren.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die an den Kühlrippen von Kühlschränken auftretende Reifbildung oder Vereisung vermindert den Wirkungsgrad dieser Geräte beim Kühlen. Daher muß von Zeit zu Zeit abgetaut werden, wobei es am günstigsten ist, unmittelbar bei Feststellen einer Reifbildung abzuiauen. Bei Kühlschränken und Gefriergeräten hat man bisher die Reifbildung durch die Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten des Wärmeaustauschers oder mit optischen Mitteln festgestellt. Bei der

in Temperaturdifferenzmessung ergeben sich Meßfehler bei Einfluß von Feuchtigkeit. Bei der optischen Messung führen Verschmutzungen des optischen Systems zu Fehlern.

Aus der US-PS 32 40 054 ist ein Eisdetektor bekannt

υ geworden, der u. a. dazu bestimmt ist, die Eisbildung an Gefriergeräten festzustellen. Bei diesem Detektor wird eine Membran beispielsweise mit Hilfe eines in einer Schwingschaltung eingebauten piezoelektrischen Elements in Schwingungen versetzt, und die Änderung der Resonanzfrequenz dieser Membran durch die sich auf der Membran ausbildende Eisschicht wird gemessen. Die Membran bildet dabei eine Wand eines das piezoelektrische Element luftdicht einschließenden Gehäuses. Eine wesentliche Voraussetzung für die

2Ί Funktionsfähigkeit dieses Detektors liegt darin, daß die Eisschicht auf der Membran eine bestimmte Dichte und einen bestimmten Elastizitätsmodul hat. Die Dichte und in diesem Zusammenhang auch die Masse sowie die Steifigkeit des Eises wird dazu ausgenutzt, die

in Eisbildung von der Ablagerung anderer Substanzen zu unterscheiden, die zwar mit ihrer Masse die Membran beeinflussen, nicht jedoch durch ihre Steifigkeit. Für den angestrebten Zweck ist dieser bekannte Detektor ausreichend, denn es müssen nur massive Eisschichten

" festgestellt werden.

Da die die Membran tragenden Gehäusewände bei der bekannten Anordnung starr ausgebildet sind, können Erschütterungen von der Einbauhalterung des Gehäuses auf die Membran übertragen werden und

■"ι damit die Funktion der bekannten Anordnung stören. Störungen können auch aus einer Verformung der Membran bei Änderung des Innendmcks aufgrund z. B. von Temperaturschwankungen der Atmosphäre resultieren.

■" Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Überwachen der Reifbildung auf einer Fläche eines Körpers zu schaffen, welche eine hohe Empfindlichkeit hat, so daß sie bereiis bei einer Reifbildung und nicht erst bei einer Eisbildung

■so anspricht und weiche außerdem von äußeren Störungen nicht beeinflußt wird.

Dazu ist der erfindungsgemäße Detektor in der in dem Hauptanspruch angegebenen Weise gekennzeichnet, während die Unteransprüche vorteilhafte Ausge-

5^r> staltungen der Erfindung charakterisieren.

Der erfindungsgemäße Detektor ist hinreichend empfindlich, um bereits die Bildung von Reif festzustellen, der bekanntlich viel leichter und weicher ist als Eis in einer geschlossenen Schicht. Wegen der Lagerung der Membran auf einem federnden Balg ergibt sich der Vorteil, daß Spannungen an der Membran vermieden werden, wenn Druckänderungen innerhalb des Gehäuses auftreten, und daß Erschütterungen der Lagerung des Gehäuses nicht auf die Membran übertragen

fa5 werden können.

Da der Detektor die Reifbildung durch Mersung der tmpedanzänderung eines piezoelektrischen Elementes beim Wachsen der Reifschicht feststellt, kann eine

präzise arbeitende Abtaueinrichtung gebaut werden, so daß die Zahl der Abtauvorgänge auf ein Minimum herabgesetzt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeij;t -">

F i g. 1 eine grafische Darstellung der Frequenz-Impedanz-Charakteristik eines elektromechanischen Schwingers, beispielsweise eines Quarzes oder eines anderen piezoelektrischen Schwingers;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbei- κι

^sP'^el;

Fig. 3 eine Seitenansicht, die die Installation der

Vorrichtung von Fig.2 an einem Wärmeaustauscher eines Kühlschrankes ze5gt;

Fig.4 ein Beispiel für eine Schaltung zur Verwen- v> dung mit der Vorrichtung;

Fi g. 5 einen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel;

F i g. 6 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die zugehörige Schaltung sjhematisch -'o dargestellt ist;

F i g. 7 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

F i g. 8 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel; 2^r>

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels;

F i g. 10 eine perspektivische Darstellung der Installation der Vorrichtung von Fig.9 in einem Wärmetauscher J«

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels;

F i g. 12 eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels von F i g. 11 in einem Wärmeaustauscher;

Fig. 13 eine perspektvische Darstellung eines ande- i-3 ren Ausführungsbeispiels, und

Fig. 14 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Ein elektromechanischer Schwinger, beispielsweise ein Quarz oder ein anderer piezoelektrischer Schwin- 'to ger, hat eine Frequenz-Impedanz-Charakteristik, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Insbesondere zeigt die Impedanz des piezoelektrischen Schwingers eine scharfe Änderung bei der Resonanzfrequenz fr. Wenn daher ein physikalischer Effekt, beispielsweise eine Massenänderung des Schwingungssystems, eine Änderung der Resonanzfrequenz des Schwingers verursacht, ändert sich auch die Impedanz der Einrichtung scharf. Bei der hier beschriebenen Vorrichtung wird diese scharfe Änderung in der Impedanz ausgenutzt.

Fig.2 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel für einen Detektor, bei dem ein piezoelektrisches Element 2 an einer Metallmembran 1 befestigt ist. Die Metallmembran 1 dient als Membran, die «on dem piezoelektrischen Element in Schwingungen versetzt wird, als Eisplatte, auf der der Reif oder das Eis wächst, und als Elektrode, um dem piezoelektrischen Element 2 Strom zuzuführen. Daher ist die Membran vorzugsweise hart und ein guter Leiter für Wärme und Strom. Phosphorbronze oder Berylliumbronze eignet sich eo besonders als Material für die Metallmembran 1. Ein Balg 3 verbindet die Membran 1 federnd mit einer Grundplatte 4, so daß zwischen diesen Teilen ein luftdicht verschlossener Raum 5 gebildet wird. Der Balg 3 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Membran I₁ und die Grundplatte 4 sollte ein guter Wärmeleiter sein, um die Wärme von einer Kühlrippe zu dem Balg 3 und der Membran 1 zu leiten. Der luftdichte Raum, der von der Membran 1, dem Balg 3 und der Grundplatte 4 gebildet wird, schließt das piezoelektrische Element 2 luftdicht ein. Die Unterseite der Grundplatte 4 weist eine Klammer 6 auf, um den Detektor an einer Kühlrippe anzuklammern. Einer von zwei Zuieitungsdrähten 7 ist an einem Ende mit einer Elektrode 2' an dem piezoelektrischen Element 2 angeschlossen, während der andere Zuleitungsdraht 7 an seinem vorderen Ende mit der Innenwand des Baigs 3 verbunden ist. Die anderen Enden der Zuleitungsdrahte sind mit den Ausgangsanschlüssen einer Schwingungsschaltung 8 verbunden. Eine Detektorschaltung 9, die eine Änderung der Schwingungen in Abhängigkeit von der Impedanz des piezoelektrischen Elementes 2 feststellt, ist mit der Schwingungsschaltung 8 verbunden.

Der Detektor von F i g. 2 wird durch eine Klammer 6 an einer Kühlrippe 10 eines Wärmetauschers in einem Kühlschrank oder Gefrierschrank installiert, wobei die Kühlrippen 10 an einem Rohr 11 montiert sind, durch welches das Kühlmittel fließt. Eine Abtauheizung 12 ist auf den Kühlrippen 10 vorgesehen.

Wenn der Kompressormotor eingeschaltet ist. und wenn das Kühlmittel in dem Rohr U fließt, um die Kühlrippen 10 zu kühlen, bildet sich Reif auf den Kühlrippen 10. Gleichzeitig wird die Membran 1 von der Kühlrippe 10 über die Grundplatte 4 und den Balg i gekühlt, so daß sich auch auf der Oberfläche der Membran 1 Keif bilcet. Mit zunehmender Reifmenge auf der Membran erhöht sich die effektive Masse des Sehwingungssystems, so daß die Resonanzfrequenz fr geringfügig geändert wird. Da der Gradient der Frequenz-Impedanz-Kurve in dem Frequnezbereich nahe bei der Resonanzfrequenz sehr steil ist. wächst die Impedanz in Abhängigkeit von der Zunahme der Reifbildung sehr s'.ark. Wenn die Reifbildung zunimmt, wird der Spalt zwischen der Membran 1 und der Oberfläche der Kühlrippe 10, die der Membran gegenüberliegt, mit Reif gefüllt, so daß ein mechanischer Widerstand erzeugt wird, bzw. eine Dämpfung der Membran 1 gegen Schwingungen erfolgt. Die genannte, große Änderung in der Impedanz und/oder die Ausbildung des Dämpfungseffektes behindert die Schwingung der Schwingungsschaltung 8, so daß die Detektorschaltung 9 ein Ausgangssignal erzeugt.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für einen tatsächlichen Schaltungsaufbau mit dem piezoelektrischen Element 2, der Schwingungsschaltung 8 und der Detektorschaltung 9. Die Schwingungsschaltung 8 ist eine an sich bekannte sogenannte Sabaroff-Schaltung mit einem piezoelektrischen Element 2 als Schwinger und einem Transistor 14 als Schwingungstransistor. Die Detektorschaltung weist eine Gleichrichterschaltung 26 mit Spannungsverdoppelung auf, die aus zwei Dioden 22 und 23 und Kapazitäten 24 und 25 sowie Widerständen besteht. Die Gleichrichterschaltung 26 nimmt die Ausgangsschwingungen der Sabaroff-Schaltung 8 auf, verdoppelt diese Signale und gibt sie über einen Widerstand an die Basis des Transistors 27 ab. Der Kollektor des Transistors 27 ist mit der Basis des Ausgangstransistors 33 verbunden, und eine Spule des Ausgangsrelais 32 ist in Reihe mit dem Kollektor des Ausgangstransistors 33 geschaltet. Das Relais hat einen selbsthaltenden Kontakt 321, der in Reihe mit einem normalerweise geschlossenen Thermoschalter 36 geschaltet ist, und die Reihenschaltung des Haltekontaktes 321 und des Thermoschalter 36 ist zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 33 angeschlossen. Eine Diode 37 ist zum Schlitz des Transistors 33 gegen einen Überspannungs-

impuls vorgesehen, der von der Relaiswicklung erzeugt wird. Das Relais 32 hat Umschaltkontakte, die bei Erregung des Relais den Kompressormotor 34 von der Stromquelle 35 abschalten und die Abtauheizung 12 an die Stromquelle 35 anschließen. Eine Gleichspannungsquelle 301 ist so angeschlossen, daß sie von der Wechselstromquelle 35 gespeist wird. Die positive Anschlußleitung 30 und die negative Anschlußleitung 31 sind mit dem positiven Anschluß und dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle 301 respektive verbunden. Wenn das piezoelektrische Element 2 schwingt, wird der Schwingungsausgang auf die Gleichrichterschaltung 26 gegeben, so daß der Transistor 27 leitend ist. Dadurch ist der Ausgangstransistor 33 nicht leitend, so daß das Relais 32 entregt gehalten wird, wie in Fig.4 gezeigt ist. In diesem Zustand dreht sich der Kompressormotor, und die Abiauheizung 12 ibt ausgeschaltet.

Wenn der Reif auf der Membran bis zu einer bestimmten Dicke gewachsen ist, hält die Schwingung der Schwingungsschahung 8 an, so daß die Gleichrichterschaltung 26 kein Ausgangssignal mehr an den Transistor 27 abgibt. Daher wird der Transistor 27 ausgeschaltet, und der Ausgangstransistor 33 wird eingeschaltet. Folglich wird das Relais 32 erregt, und wird in diesem Zustand durch den Haltekontakl 321 gehallen. Dadurch hält der Kompressormotor 34 an, und die Abtauheizung wird entregt. Wenn der Wärmeaustauscher aufgrund der Aufheizung durch die Abtauheizung 12 warm wird, wird der Thermoschalter 36. der an dem Wärmeaustauscher befestigt ist. ausgeschaltet und unterbricht den Haltestrom für das Relais 32, so daß das Relais 32 in seinen Ruhezustand zurückkehrt, wodurch der Kompressormotor wieder erregt und die Heizung 12 abgeschaltet wird. Die Kapazität 25 der Gleichrichterschaltung 26 dient dazu, eine bestimmte Zeilkonstante zu verwirklichen, damit das Abtauen nicht durch einen zufälligen, momentanen Stromausfall in unerwünschter Weise eingeleitet wird.

Da das piezoelektrische Element in einem luftdichten Raum 5 eingeschlossen ist. ist das piezoelektrische Element gegen Feuchtigkeit und kalte Atmosphäre gut geschützt. Da die Membran auf einem federnden Balg gelagert ist. wird die Schwingung der Membran und des piezoelektrischen Elementes nicht behindert, so daß die Meßgenauigkeit sehr hoch ist. Da der hier beschriebene Detektor sehr einfach aufgebaut ist, kann der Detektor sehr klein und kompakt ausgeführt werden, eignet sich für die Massenproduktion und kann mit geringen Kosten hergestellt werden. Da der Detektor kleine Abmessungen hat, eignet er sich auch zur Befestigung an einem beliebigen Teil der Kühlrippen eines Vci dämpfer·..

F i g. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei ein Balg 40, der die Membran 1 und die Grundplatte 4 verbindet, so geformt ist, daß er einen größeren Durchmesser an dem mit der Grundplatte 4 in Verbindung stehenden Teil hat als an dem oberen Teil, an dem er mit der Membran 1 in Verbindung steht. Durch diese Form des Balges kann die Membran 1 und der Balg 40 leicht durch einen einzigen Preßvorgang aus Metallblech hergestellt werden.

Fig.6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei die Grundplatte 41 eine elektrische Heizung 42 aufweist die in einem Kunslharzgußkörper 43 untergebracht ist der in einer Ausnehmung 41a auf der Unterseite der Grundplatte 41 ausgebildet isL Diese Heizung wird gleichzeitig mit oder nach dem Abtauen durch die Heizung 12 mit Strom versorgt. Dadurch werden Wassertropfen, die möglicherweise durch das Abtauen erzeugt worden sind, und die auf der Membran 1 zurückgeblieben sind, ausgetrocknet. Es bestellt daher ι keine Gefahr, daß dieses Wasser auf der Membran einfriert und ein unerwünschtes Detektorsignal erzeugt. Die Vorrichtung von F i g. 6 ist durch die Anschlußdrähte 7, die zu dem piezoelektrischen Element bzw. zu dessen Elektrode 2' und dem Balg 3 führen, mit der

in Schwingungsschahung 8 und durch die Anschußdrähte 44 der Heizung 42 mit der Steuerschaltung 45 verbunden, die die Stromzufuhr zu der Heizung 42 während einer vorgegebenen Zeitdauer nach oder gleichzeitig mit der Erregung der Abtauhei/.ung 12

ι > steuert. Durch die Aufheizung mit der Heizung 42 wird die Membran vollständig getrocknet, bevor der nächste Tielkühl- oder Kühlvorgang startet, so daß keine Fehlersignale aufgrund von auf der Membran verbleibendem Wasser erzeugt werden. Wenn die Membran 1

.'ο und der Balg 3 als einstückiger Körper aus dem gleichen Metall hergestellt sind, ist eine gute Wärmeleitung von der Grundplatte /u der Membran gegeben. Geeignete Materialien für den Kunstharzgußkörper 43 sind wärmebeständige, gut klebende Kunstharze, beispiels-

i"> weise eine Kunstharzzusammensetzung, die hauptsächlich aus Epoxyharz besteht.

Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, bei dem die Grundplatte 41 eine Heizung zum Trocknen der Membran aufweist, die aus einem

i» Thermistor mit positiver Charakteristik aufgebaut ist. Der Thermistor mit positiver Charakteristik erhöht seinen Widerstand oberhalb einer spezifischen Temperatur sehr stark, daher wird die Temperatur der Heizung automatisch bei einer konstanten Temperatur geregelt.

! > Indem man die Charakteristik des Thermistors geeignet wählt, wird eine Überheizung der Vorrichtung verhindert, so daß eine unerwünschte Beschädigung des piezoelektrischen Elementes durch eine unerwünscht hohe Temperatur verhindert wird.

·"> Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei ein wasserabweisender Film 47. der beispielsweise hauptsächlich aus Tetrahydrofuran-Kunststoff bestehen kann, die Oberfläche der Membran 1 abdeckt. Diese Maßnahme kann anstelle einer Heizung für die

■»"· Grundplatte 4 vorgesehen sein. Wenn die Anforderungen an die Genauigkeit der Vorrichtung nicht sehr hoch sind, kann das Abweisen des durch das Entfrosten erzeugten Wassers im wesentlichen durch den wasserabweisenden Film 47 übernommen werden. Die

'" abgewiesenen Wassertropfen auf dem wasserabweisenden Film 47 sammeln sich automatisch und bilden größere Tropfen, die von der Membran herunterlaufen. Daher besieht bei der nächsten Kühlperiode keine Gefahr, daß verbleibende Wassertropfen auf der

■>■"· Membranoberfläche einfrieren.

Fig.9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei die Grundplatte keine eingebaute Abtauheizung aufweist jedoch einen gekrümmten Teil 49 hat der auf einem Ansatz 48 einer Grundplatte 4' ausgebildet ist.

^w| mit der ein Balg 3 verbunden ist. Ein Kontaklblock 51 ist durch Bolzen 50 unter dem gebogenen Teil 49 befestigt so daß eine zylindrische Öffnung 49' durch den gebogenen Abschnitt 49 und den Kontaktblock 51 gebildet wird. Die anderen Teile der Vorrichtung sind

^h=> ähnlich wie bei dem Beispiel von Fig.2. Die Vorrichtung nach Fig. 9 wird an einer Abtauheizung 12 dadurch befestigt daß die Abtauheizung 12 in der zylindrischen Öffnung 49' eingeschlossen wird, wobei

die Membran 1 so angeordnet ist, daß sie einer Kühlrippe 10 mit einem bestimmten, engen Zwischenspalt gegenüberliegt (F i g. 10). Wenn die Abtauheizung 12 zum Abtauen aufgeheizt wird, wird daher die Wärme an die Grundplatte 4' und von dort an die Membran 1 übertragen. Daher wird der Reif auf der Membran geschmolzen und verdampft, so daß eine genaue Erfassung der nächsten Reifbildung sichergestellt ist. Die Form des Ansatzes 48 und des gebogenen Abschnittes 49 und des Kontaktblocks 51 wird entsprechend gewählt, so daß sie zu dem Aufbau des Wärmeaustauschers paßt.

F i g. 11 zeigt ein anderes Beispiel der Vorrichtung, wobei nahezu alle Teile ähnlich wie bei den Beispielen der F i g. 2, 5, 6, 7 und 8 ausgebildet sind. Es sind jedoch eine L-förmige Platte 52 vorgesehen, die über der Membran 1 mit einem einstellbaren, kleinen Zwischenspalt angeordnet ist, der Spalt zwischen der Membran 1 und der gegenüberliegenden Fläche der Platte 52 ist einstellbar, indem man eine Schraube 54 löst und die Platte 52 verschiebt, wobei die Schraube 54 in einem Langloch 53 verschoben wird, und indem man dann die Schraube 54 wieder festzieht. Durch Vergrößerung des Spalts wird die Empfindlichkeit beim Feststellen der Reifbildung herabgesetzt, und durch Verringerung des Spaltes wird die Empfindlichkeit erhöht. Fig. 12 zeigt die Art und Weise, wie die Vorrichtng von F i g. 11 an einer Kühlrippe 10 durch die Klammer 6 befestigt ist. Wenn die Kühlrippe 10 gekühlt wird, wird die mit der Kühlrippe 10 in Kontakt stehende Grundplatte 4 gekühlt, und die Platte 52 sowie die Membran 1 werden ebenfalls gekühlt Daher wächst Reif sowohl auf der Membran 1 als auch auf der Platte 52. Wenn die Reifbildung an diesen Teilen über ein bestimmtes Maß geht, kommen der Reif auf der Membranoberfläche und der Reif auf der gegenüberliegenden Fläche der Platte 53 miteinander in Kontakt und bewirken eine große Änderung des mechanischen Widerstandes gegen die Schwingung des piezoelektrischen Elementes 2. Daher wird der Schwingungsausgang der Schwingungsschaltung gestoppt, so daß ein Meßsignal erzeugt wird. Das Ausführungsbeispiel aus den Fig. 11 und 12 hat den Vorteil, daß es bei richtiger Einstellung des Spaltes möglich ist, die Vorrichtung ohne Rücksicht auf den Abstand zwischen der Membranoberfläche und der Kühlrippenoberfläche zu installieren.
F i g. 13 zeigt eine Verbesserung des Ausführungsbeispiels von Fig. 11. In dem Ausführungsbeispiel von F i g. 13 sind eine Reihe von Löchern 55a auf der Platte 55 ausgebildet, so daß Luftschwingungen nahe bei oder vor der Membran 1 durch die nahe dabei angeordnete Platte 55 nicht behindert werden, die im übrigen der Platte 52 des vorstehenden Ausführungsbeispiels entspricht. Wenn der Spalt daher sehr eng eingestellt ist, um eine Messung mit hoher Empfindlichkeit durchführen zu können, wird die Resonanzfrequenz der Vorrichtung nicht durch die geringe Breite des Luftspaltes beeinflußt, und der Q-Wert der Schwingungsschaltung kann auf einem genügend hohen Wert gehalten werden, so daß ein stabiler Betrieb aufrecht erhalten werden kann.

Fig. 14 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei die Verbindung zwischen der Membran 56 und dem von der Grundplatte 59 getragenen Balg 58 verbessert ist, um die Empfindlichkeit zu vergrößern. Die Membran 56 wird von dem Balg 58 an einem Knotenpunktkreis 57 der Schwingung gehalten, wobei der Knotenpunktkreis um einen bestimmten Abstand innerhalb des Umfangsrandes der Membran liegt. Daher liegt der Unfangsrand der Membran 56 an einem Schwingungsbauch der Schwingung. Da der Reif sich von Natur aus mehr an dem Umfangsrand einer Scheibe als in den mittleren Teilen der Scheibe bildet, wird durch den an dem Umfang dichter wachsenden Reif die Empfindlichkeit der Messung erhöht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung einer Reifbildung auf einer Fläche eines Körpers mit

a) einem luftdichten Gehäuse, das einen der Atmosphäre ausgesetzten Wandbereich in Form einer schwingfähigen Metallmembran sowie eine Grundplatte aufweist,

b) einem mit der Metallmembran gekoppelten piezoelektrischen Element,

c) einer Oszillatorschaltung zur Erzeugung einer das piezoelektrische Element zu mechanischen Schwingungen anregenden Wechselspannung,

d) einer Detektorschaltung zum Nachweis einer Änderung des Schwingverhaltens,