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EP1957894B1 - Verfahren zum betreiben eines kühlschranks sowie kühlschrank mit einem zeitverzögerten einschalten des verdichters - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kühlschranks sowie kühlschrank mit einem zeitverzögerten einschalten des verdichters Download PDF

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Publication number
EP1957894B1
EP1957894B1 EP06819110A EP06819110A EP1957894B1 EP 1957894 B1 EP1957894 B1 EP 1957894B1 EP 06819110 A EP06819110 A EP 06819110A EP 06819110 A EP06819110 A EP 06819110A EP 1957894 B1 EP1957894 B1 EP 1957894B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressor
evaporator
temperature
time delay
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP06819110A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1957894A1 (de
Inventor
Thomas Guffler
Georg Hausmann
Hans Ihle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority to EP10163230.5A priority Critical patent/EP2211128B1/de
Publication of EP1957894A1 publication Critical patent/EP1957894A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1957894B1 publication Critical patent/EP1957894B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/23—Time delays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2519—On-off valves
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    • F25B2700/15—Power, e.g. by voltage or current
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    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/37—Capillary tubes

Definitions

  • the invention relates to a cooling device according to claim 1 and a method for operating a cooling device according to claim 8.
  • a cooling device which comprises a refrigerator and a heat-insulated housing in which an interconnected by refrigerant pipes evaporator system is arranged.
  • the evaporators are arranged individually in thermally separated compartments whose temperature can be influenced by a controller controlling the refrigerant supply to the respective evaporator via a valve unit. With the help of the valve unit, the refrigerant supply is allocated to the respective subjects associated evaporators.
  • a refrigerator having a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator operatively connected to each other by a refrigeration circuit sealingly enclosing a cooling medium, the evaporator being embedded in a heat insulating material covering an inside chamber of the refrigerator , Between the compressor and an expansion device a check valve is arranged which is opened by a controller when the compressor is driven.
  • valve between a compressor outlet and an evaporator inlet to prevent back-condensation of refrigerant from the compressor into the evaporator when the compressor is off and the line between the compressor and evaporator contains hot refrigerant.
  • the valve prevents the warm refrigerant from flowing into and heating the evaporator.
  • the cooling device comprises a compressor with a compressor inlet and a compressor outlet, an evaporator with an evaporator inlet and an evaporator outlet, at least one valve, connecting lines and a control unit, wherein the compressor and the evaporator are connected through the connecting lines fluidly to a coolant circuit and the valve in the coolant circuit is arranged between the compressor outlet and the compressor inlet, and wherein the compressor and the valve are controlled by the control unit, wherein the control unit has a delay unit, which causes the compressor with a time delay after opening the valve is turned on.
  • the refrigerator is preferably a refrigerator and / or freezer and may have one or more, optionally tempered at different temperature levels cooling compartments.
  • the cooling device in particular a heat-insulated housing and at least one heat insulated door on.
  • the cooling device may also be a refrigeration device, in particular an air conditioning system such as, for example, an air conditioning system for motor vehicles.
  • a coolant such as e.g. a hydrocarbon such as isobutane compressed.
  • the refrigerant may have a boiling point between -5 ° C and -40 ° C, preferably between -15 ° C and -30 ° C.
  • the compressor is designed in particular as a compressor, through which a gaseous refrigerant is compressed.
  • the compressed refrigerant is then added in particular to a heat exchanger, e.g. supplied to a condenser, through which the energy supplied due to the compression process to a heat exchange medium, such. Air, especially to the environment, is discharged.
  • the compressor usually works with a flow resistance, such as e.g. a throttle pipe together to build a higher pressure, usually between 4 and 10 bar, behind the compressor.
  • the compression process and the subsequent temperature compensation of the coolant with the environment provide a compressed coolant at ambient temperature.
  • the gaseous coolant can be converted into the liquid state of aggregation.
  • the coolant cools in a subsequent expansion due to the Joule-Thomson effect and / or the phase transition liquid-gaseous and thus provides the cooling capacity of the refrigerator.
  • the pressure conditions, the amount of coolant and the coolant are chosen so that the evaporator liquefied coolant is supplied, which evaporates in the subsequent expansion in the evaporator. After evaporation and absorption of heat, the coolant is returned to the compressor.
  • the connecting line between the compressor and the evaporator can be interrupted.
  • the interruption serves to prevent a back-condensation of coolant at the compressor.
  • the time delay between the opening of the shut-off valve and the start of the compressor serves to facilitate the start-up of the compressor and to ensure even under critical conditions.
  • premature opening of the valve the refrigerant trapped between the compressor and the valve, which is generally gaseous at a high pressure when the compressor has been off for a long time, can flow into the evaporator, thereby reducing the pressure at the compressor.
  • the reduced pressure on the pressure side of the compressor facilitates the starting process of the compressor considerably, so that a start-up of the compressor even under critical conditions, i. at high ambient temperatures and low power supply or low mains voltage.
  • This advantage can also be used to reduce the size of the electric motor in the compressor.
  • the premature opening allows a smaller dimensioning of the electric motor due to the reduction of the required minimum starting torque.
  • the electric motor can also be designed to save energy consumption. As a result, manufacturing costs, energy costs and operating costs can be saved.
  • the time delay is in particular at least 0.5 sec, preferably at least 1 sec.
  • the flow resistance can be configured as a throttle valve or capillary tube.
  • the compressor is switched on, for example, between 0.5 and 10 seconds, in particular between 1 and 4 seconds.
  • the cooling device comprises a voltage sensor for measuring a current mains voltage, which is applied to the cooling device.
  • the voltage sensor can be determined which maximum power of the compressor or the compressor can absorb.
  • the delay circuit is set up such that the duration of the time delay depends on the measured mains voltage, in particular the duration of the time delay for a lower first mains voltage is greater than for a larger second mains voltage.
  • the time delay is extended by one second if the current one. Mains voltage deviates by 10% from the nominal mains voltage. For example, instead of one second, the compressor will be turned on only 2 seconds after opening the valve when a voltage of 207 V is applied to a nominal network 230 V is measured. If a voltage of 184 V is measured, for example, the time delay is further extended and the compressor is turned on only after 3 seconds after opening the valve.
  • the time delay may depend continuously on the instantaneous mains voltage, but it may also increase in steps or depend on it in steps.
  • the cooling device further comprises a temperature sensor for measuring a current ambient temperature of the cooling device.
  • the refrigerator may further include a sensor for measuring a current temperature in or on the evaporator.
  • the delay circuit is set up such that the duration of the time delay depends on the measured temperature, in particular the duration of the time delay is greater for a higher first temperature than for a lower second temperature.
  • the time delay may be extended by one second when the ambient temperature is above 30 ° C. If the ambient temperature is above 35 ° C, the time delay can be extended by one more second.
  • valves are provided for a plurality of evaporators.
  • several cooling circuits for several temperature levels can be used here.
  • the cooling device has in particular a plurality of cooling compartments, each having at least one evaporator.
  • the inventive method for operating a cooling device in particular a refrigerator, which has a compressor and an evaporator for compressing and evaporating a coolant, wherein the compressor and the evaporator fluidly connected to a coolant circuit, so that the coolant from a compressor outlet at the compressor to a Evaporator inlet on the evaporator and can flow from an evaporator outlet on the evaporator to a compressor inlet to the compressor, comprising the following steps: The refrigerant circuit between the compressor outlet and the evaporator inlet is interrupted and the compressor is off, then the refrigerant circuit between the compressor outlet and the compressor inlet closed and then the compressor is switched on with a time delay.
  • the easier starting process of the compressor also allows to make the engine smaller. Also, this can cause problems in starting the compressor under unfavorable conditions, e.g. be ensured at a high ambient temperature or at a low electrical power / voltage or power supply.
  • the ambient temperature of the refrigerator and / or a temperature at or in the evaporator is measured and the duration of the time delay selected as a function of the measured temperature, in particular the duration of the time delay is selected to be greater for a higher first temperature than for a lower second temperature.
  • the time delay is increased continuously or stepwise by at least 0.5 seconds, in particular at least 1 second per 5 ° C deviation above 20 ° C.
  • a particularly high efficiency of the refrigerator can be achieved.
  • Fig. 1 1 shows a refrigerator 1 according to the invention, which is designed as a refrigerator and has a compressor 2 with a compressor inlet 11 and with a compressor outlet 12 and an evaporator 3 with an evaporator inlet 13 and with an evaporator outlet 14.
  • the compressor 2 and the evaporator 3 are connected via connecting lines 5 to a coolant circuit 7, wherein between the compressor 2 and the evaporator 3, a valve 4, a condenser 15 and a flow resistance 16 are arranged.
  • the connecting line 5 between the compressor outlet 12 and the evaporator inlet 13 can be shut off.
  • a refrigerant circulating in the refrigerant circuit 7 is compressed by the compressor 2, so that the temperature of the refrigerant is increased. Subsequently, the heat is released to the environment, whereby the coolant due to the flow resistance 16 generated high pressure between the flow resistance 16 and the compressor 2 liquefied.
  • the flow resistance is designed as a throttle tube.
  • the coolant is expanded, whereby it cools.
  • the refrigerated content of the compressed refrigerant is then provided to a refrigerating compartment (not shown) of the refrigerator 1.
  • the relaxed and warmed up in the evaporator 3 coolant is then fed back to the compressor 2.
  • the valve 4 and the compressor 2 is controlled by a control unit which is in communication with a first 10 and a second 17 temperature sensor and a voltage sensor 9.
  • the valve 4 serves to avoid a deterioration of the efficiency of the refrigerator 1 due to a back-condensation of refrigerant from the switched off, warm compressor 2 in the still cold evaporator 3.
  • the control unit 6 has a delay unit 8, with which the compressor 2 is switched on only after a time delay after the opening of the valve 4. Due to the premature opening of the valve 4 before switching on the compressor 2, the stored between the compressor 2 and the valve 4 under comparatively high pressure coolant can relax in the evaporator 3, so that the compressor 2 not against the high pressure, but only against must work a lower pressure.
  • the ambient temperature is below 20 °
  • the temperature at the evaporator 3 is below a predetermined setpoint temperature and the instantaneous voltage applied to the cooling unit 1 mains voltage greater than 220 V
  • a delay of 1 second is selected at which the compressor 2 is turned on after the valve 4 was opened. If the instantaneous mains voltage is 105 V, the delay time is increased by 1 second. If the ambient temperature is above 25 °, the delay time is increased by another second.
  • the electric motor (not shown) in the evaporator be sized smaller, cheaper and more energy-efficient.
  • the invention relates to a cooling device 1, in particular a refrigerator, comprising a compressor 2 with a compressor inlet 11 and a compressor outlet 12, an evaporator 3 with an evaporator inlet 13 and an evaporator outlet 14, at least one valve 4, connecting lines 5 and a control unit 6, wherein the Compressor 2 and the evaporator 3 are connected fluidically through the connecting lines 5 to a coolant circuit 7 and the valve 4 is arranged in the coolant circuit 7 between the compressor outlet 12 and the evaporator inlet 13, and wherein the compressor 2 and the valve 4 is controlled by the control unit 6 be, wherein the control unit 6 has a delay unit 8, which causes the compressor 2 is turned on only after the opening of the valve 4 with a time delay; and a corresponding method for operating a cooling device 1.
  • the invention is characterized in that a reliable operation of the cooling device 1 is ensured even during the start-up phase of the compressor 2, wherein a high efficiency and good energy utilization is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts gemäß Anspruch 8.
  • Aus der EP 0 602 379 ist ein derartiges Kühlgerät bekannt, welches eine Kältemaschine und ein wärmeisoliertes Gehäuse aufweist, in welchem ein durch Kältemittelleitungen miteinander verbundenes Verdampfersystem angeordnet ist. Bei dem Verdampfersystem sind die Verdampfer einzeln in voneinander thermisch getrennten Fächern angeordnet, deren Temperatur durch eine die Kältemittelzufuhr zu dem jeweiligen Verdampfer über eine Ventileinheit steuernde Regleranordnung beeinflussbar ist. Mit Hilfe der Ventileinheit wird die Kältemittelzufuhr auf die den jeweiligen Fächern zugeordneten Verdampfern zugeteilt.
  • Aus der DE 696 28 506 T1 ist ein Kühlschrank mit einem Kompressor, einem Kondensator, einer Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer bekannt, die funktionsmäßig miteinander durch einen Kühlkreislauf verbunden sind, in dem abdichtend ein Kühlmedium eingeschlossen ist, wobei der Verdampfer in ein Wärmeisolationsmaterial eingebettet ist, das eine innenseitige Kammer des Kühlschranks abdeckt. Zwischen dem Kompressor und einer Expansionsvorrichtung ist ein Sperrventil angeordnet, welches durch eine Steuerung geöffnet wird, wenn der Kompressor angetrieben wird.
  • Aus der EP 1 457 744 ist ein Kühlgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
  • Es ist bekannt, ein Ventil zwischen einem Verdichterauslass und einem Verdampfereinlass anzuordnen, um eine Rückkondensation von Kältemittel aus dem Verdichter in den Verdampfer zu verhindern, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist und das Leitungsstück zwischen Kompressor und Verdampfer warmes Kältemittel enthält. Mit Hilfe des Ventils wird verhindert, dass das warme Kältemittel in den Verdampfer strömt und diesen erwärmt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlgerät bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts anzugeben, womit ein zuverlässiger Betrieb des Kühlschranks mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad erzielt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kühlgerät sowie durch das Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts, wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben, gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, die jeweils einzeln angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden können, sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Kühlgerät umfasst einen Verdichter mit einem Verdichtereinlass und einem Verdichterauslass, einen Verdampfer mit einem Verdampfereinlass und einem Verdampferauslass, mindestens ein Ventil, Verbindungsleitungen und eine Kontrolleinheit, wobei der Verdichter und der Verdampfer durch die Verbindungsleitungen fluidleitend zu einem Kühlmittelkreislauf zusammengeschlossen sind und das Ventil in dem Kühlmittelkreislauf zwischen dem Verdichterauslass und dem Verdichtereinlass angeordnet ist, und wobei der Verdichter und das Ventil von der Kontrolleinheit angesteuert werden bzw. ansteuerbar sind, wobei die Kontrolleinheit eine Verzögerungseinheit aufweist, die bewirkt, dass der Verdichter erst nach dem Öffnen des Ventils mit einer Zeitverzögerung eingeschaltet wird.
  • Das Kühlgerät ist vorzugsweise ein Kühl- und/oder Gefrierschrank und kann ein oder mehrere, gegebenenfalls auf verschiedenen Temperaturstufen temperierte Kühlfächer aufweisen. Hierzu weist das Kühlgerät insbesondere ein wärmeisoliertes Gehäuse und mindestens eine wärmeisolierte Tür auf. Das Kühlgerät kann in einer Abwandlung der Erfindung auch ein Kältegerät, insbesondere eine Klimaanlage wie z.B. eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, sein.
  • Mit Hilfe des Verdichters wird ein Kühlmittel wie z.B. ein Kohlenwasserstoff wie Isobutan verdichtet. Das Kältemittel kann einen Siedepunkt zwischen -5°C und -40°C, vorzugsweise zwischen -15°C und -30°C aufweisen.
  • Der Verdichter ist insbesondere als Kompressor ausgestaltet, durch den ein gasförmiges Kältemittel komprimiert wird. Das verdichtete Kältemittel wird anschließend insbesondere einem Wärmetauscher wie z.B. einem Verflüssiger zugeführt, durch den die aufgrund des Verdichtungsvorgangs zugeführte Energie an ein Wärmetauschermedium, wie z.B. Luft, insbesondere an die Umgebung, abgegeben wird. Der Verdichter wirkt hierfür in der Regel mit einem Strömungswiderstand wie z.B. einem Drosselrohr zusammen, um einen höheren Druck, üblicherweise zwischen 4 und 10 bar, hinter dem Verdichter aufzubauen. Durch den Verdichtungsvorgang und dem anschließenden Temperaturausgleich des Kühlmittels mit der Umgebung wird ein verdichtetes Kühlmittel bei Umgebungstemperatur bereitgestellt. Während der Verdichtung kann das gasförmige Kühlmittel in den flüssigen Aggregatszustand überführt werden.
  • Das Kühlmittel kühlt sich bei einer darauf folgenden Expansion aufgrund des Joule-Thomson-Effekts und/oder des Phasenübergangs flüssig-gasförmig ab und erbringt somit die Kälteleistung des Kältegeräts. Vorteilhafterweise werden die Druckbedingungen, die Menge an Kühlmittel und das Kühlmittel so gewählt, dass dem Verdampfer verflüssigtes Kühlmittel zugeführt wird, welches bei der anschließenden Expansion im Verdampfer verdampft. Nach dem Verdampfen und Aufnehmen von Wärme wird das Kühlmittel wieder dem Verdichter zugeführt.
  • Mit Hilfe des Ventils kann die Verbindungsleitung zwischen dem Verdichter und dem Verdampfer unterbrochen werden. Die Unterbrechung dient dazu, eine Rückkondensation von Kühlmittel am Verdichter zu vermeiden. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Kältegeräts erheblich verbessert und die durchschnittliche Energieaufnahme des Kühlgeräts wird erheblich reduziert.
  • Die Zeitverzögerung zwischen dem Öffnen des Absperrventils und dem Start des Verdichters dient dazu, den Anlauf des Verdichters zu erleichtern und auch unter kritischen Bedingungen sicherzustellen. Durch das vorzeitige Öffnen des Ventils kann das zwischen dem Verdichter und dem Ventil eingeschlossene Kältemittel, welches in der Regel gasförmig unter einem hohen Druck vorliegt, wenn der Verdichter längere Zeit ausgeschaltet war, in den Verdampfer strömen, wodurch der Druck am Verdichter reduziert wird. Der reduzierte Druck auf der Druckseite des Verdichters erleichtert den Startvorgang des Verdichters erheblich, so dass ein Anlaufen des Verdichters auch unter kritischen Bedingungen, d.h. bei hohen Umgebungstemperaturen und schwacher Stromversorgung bzw. niedriger Netzspannung, gewährleistet wird. Dieser Vorteil kann auch dazu genutzt werden, den Elektromotor im Verdichter zu verkleinern. Das vorzeitige Öffnen erlaubt aufgrund der Reduzierung des erforderlichen Mindestanlaufdrehmoments eine kleinere Dimensionierung des Elektromotors. Der Elektromotor kann darüber hinaus auch im Verbrauch energiesparender konstruiert werden. Hierdurch können Herstellungskosten, Energiekosten und Betriebskosten eingespart werden. Die Zeitverzögerung beträgt insbesondere mindestens 0,5 sec, vorzugsweise mindestens 1 sec.
  • Der Strömungswiderstand kann als Drosselventil oder Kapillarrohr ausgestaltet sein.
  • Der Verdichter wird beispielsweise zwischen 0,5 und 10 sec, insbesondere zwischen 1 und 4 sec, eingeschaltet.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Kühlgerät einen Spannungssensor zum Messen einer momentanen Netzspannung, die an dem Kühlgerät anliegt. Mit Hilfe des Spannungssensors kann ermittelt werden, welche maximale Leistung der Verdichter bzw. der Kompressor aufnehmen kann.
  • Die Verzögerungsschaltung ist so eingerichtet, dass die Dauer der Zeitverzögerung von der gemessenen Netzspannung abhängig ist, insbesondere die Dauer der Zeitverzögerung für eine geringere erste Netzspannung größer ist als für eine größere zweite Netzspannung. Beispielsweise wird die Zeitverzögerung um eine Sekunde verlängert, wenn die momentane. Netzspannung um 10 % von der nominalen Netzspannung abweicht. Beispielsweise wird der Verdichter anstelle von einer Sekunde erst nach 2 Sekunden nach dem Öffnen des Ventils eingeschaltet, wenn eine Spannung von 207 V bei einem Netz mit nominalen 230 V gemessen wird. Wird eine Spannung von 184 V gemessen, wird beispielsweise die Zeitverzögerung noch weiter verlängert und der Verdichter wird erst nach 3 Sekunden nach dem Öffnen des Ventils eingeschaltet.
  • Die Zeitverzögerung kann kontinuierlich von der momentanen Netzspannung abhängen, sie kann sich jedoch auch stufenweise erhöhen bzw. in Stufen davon abhängen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Kühlgerät weiterhin einen Temperatursensor zum Messen einer momentanen Umgebungstemperatur des Kühlgeräts. Auch kann das Kühlgerät weiterhin einen Sensor zum Messen einer momentanen Temperatur in oder an dem Verdampfer umfassen.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Verzögerungsschaltung so eingerichtet ist, dass die Dauer der Zeitverzögerung von der gemessenen Temperatur abhängt, insbesondere die Dauer der Zeitverzögerung für eine höhere erste Temperatur größer ist als für eine niedrigere zweite Temperatur. Beispielsweise kann die Zeitverzögerung um eine Sekunde verlängert werden, wenn die Umgebungstemperatur über 30°C liegt. Liegt die Umgebungstemperatur über 35°C, kann die Zeitverzögerung um eine weitere Sekunde verlängert werden.
  • Vorteilhafterweise sind mehrere Ventile für mehrere Verdampfer vorgesehen. Hier können insbesondere mehrere Kühlkreisläufe für mehrere Temperaturstufen eingesetzt werden. Das Kühlgerät weist insbesondere mehrere Kühlfächer auf, die jeweils mindestens einen Verdampfer aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts, insbesondere eines Kühlschranks, welches einen Verdichter und einen Verdampfer zum Verdichten und Verdampfen eines Kühlmittels aufweist, wobei der Verdichter und der Verdampfer fluidleitend zu einem Kühlmittelkreislauf zusammengeschlossen sind, so dass das Kühlmittel von einem Verdichterauslass am Verdichter zu einem Verdampfereinlass am Verdampfer und von einem Verdampferauslass am Verdampfer zu einem Verdichtereinlass am Verdichter strömen kann, umfasst folgende Verfahrensschritte: Der Kühlmittelkreislauf zwischen dem Verdichterauslass und dem Verdampfereinlass ist unterbrochen und der Verdichter ist ausgeschaltet, dann wird der Kühlmittelkreislauf zwischen dem Verdichterauslass und dem Verdichtereinlass geschlossen und anschließend wird der Verdichter mit einer Zeitverzögerung eingeschaltet.
  • Durch das zeitverzögerte Einschalten des Verdichters wird der Druck, gegen den der Verdichter anarbeiten muss, reduziert, da sich der zwischen dem Verdichter und dem Ventil vorliegende Druck durch das Ausströmen des Kühlmittels in den Verdampfer rein abbaut. Dieses erleichtert den Start des Verdichters, insbesondere seines Elektromotors während der Anlaufphase, in welcher der Motor (je nach Motortyp) nicht seine optimale Leistung bzw. sein maximales Drehmoment erbringt bzw. erbringen kann. Der erleichterte Startvorgang des Verdichters lässt auch zu, den Motor kleiner zu dimensionieren. Auch können hierdurch Probleme beim Starten des Verdichters unter ungünstigen Bedingungen wie z.B. bei einer hohen Umgebungstemperatur oder bei einer schwachen elektrischen Strom- /Spannungs- bzw. Energieversorgung sichergestellt werden.
  • Durch das vorzeitige Öffnen des Ventils vor dem Anlaufen des Verdichters können Produktions- und Betriebskosten eingespart sowie die Zuverlässigkeit des Betriebs des Kältegeräts verbessert werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die am Kühlgerät anliegende momentane Netzspannung gemessen und die Dauer der Zeitverzögerung in Abhängigkeit der gemessenen Netzspannung gewählt, insbesondere die Dauer der Zeitverzögerung für eine geringere erste Netzspannung größer gewählt als für eine größere zweite Netzspannung. Hierbei sind folgende Zeitverzögerungen sinnvoll:
    • In einer speziellen Ausgestaltung wird die Zeitverzögerung kontinuierlich oder stufenweise um mindestens 0,5 Sekunden, insbesondere mindestens 1 Sekunde, pro 10 % Abweichung der gemessenen Netzspannung unter die nominale Netzspannung vergrößert.
  • Vorteilhafterweise wird die Umgebungstemperatur des Kühlgeräts und/oder eine Temperatur am oder im Verdampfer gemessen und die Dauer der Zeitverzögerung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur gewählt, insbesondere die Dauer der Zeitverzögerung für eine höhere erste Temperatur größer gewählt wird als für eine niedrigere zweite Temperatur.
  • In einer speziellen Ausgestaltung wird die Zeitverzögerung kontinuierlich oder stufenweise um mindestens 0,5 Sekunden, insbesondere mindestens 1 Sekunde pro 5°C Abweichung über 20°C vergrößert.
  • Durch diese Maßnahme kann einerseits ein besonders hoher Wirkungsgrad des Kühlgeräts erreicht werden. Darüber hinaus kann durch die gewählte Zeitverzögerung der Verdichter in einem günstigen Betriebsbereich betrieben werden, in welchem er einen besonders hohen Wirkungsgrad hat, selbst wenn aufgrund einer schwachen momentanen Netzspannung zu dem Zeitpunkt nur eine geringere Leistungsaufnahme möglich ist.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten sowie Ausgestaltungen, die jeweils einzeln für sich oder beliebig miteinander kombiniert werden können, werden anhand der folgenden Zeichnung, welche die Erfindung nicht einschränken, sondern lediglich exemplarisch illustrieren soll, näher erläutert.
  • Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    das erfindungsgemäße Kältegerät als Schaltungsschema; und
    Fig. 2
    einen zeitlichen Verlauf, wie das erfindungsgemäße Kältegerät betrieben wird.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kühlgerät 1, welches als Kühlschrank ausgebildet ist und einen Verdichter 2 mit einem Verdichtereinlass 11 und mit einem Verdichterauslass 12 und einen Verdampfer 3 mit einem Verdampfereinlass 13 und mit einem Verdampferauslass 14 aufweist. Der Verdichter 2 und der Verdampfer 3 sind über Verbindungsleitungen 5 zu einem Kühlmittelkreislauf 7 zusammengeschlossen, wobei zwischen dem Verdichter 2 und dem Verdampfer 3 ein Ventil 4, ein Verflüssiger 15 und ein Strömungswiderstand 16 angeordnet sind. Mit Hilfe des Ventils 4 kann die Verbindungsleitung 5 zwischen dem Verdichterauslass 12 und dem Verdampfereinlass 13 abgesperrt werden.
  • Ein in dem Kühlmittelkreislauf 7 zirkulierendes Kühlmittel wird durch den Verdichter 2 verdichtet, so dass die Temperatur des Kühlmittels erhöht wird. Anschließend wird die Wärme an die Umgebung abgegeben, wodurch sich das Kühlmittel aufgrund des durch den Strömungswiderstand 16 erzeugten hohen Druckes zwischen dem Strömungswiderstand 16 und dem Verdichter 2 verflüssigt. Der Strömungswiderstand ist als Drosselrohr ausgestaltet. In dem Verdampfer 4 wird das Kühlmittel entspannt, wodurch es sich abkühlt. Der Kälteinhalt des verdichteten Kühlmittels wird dann einem Kühlfach (nicht dargestellt) des Kühlgeräts 1 zur Verfügung gestellt. Das entspannte und im Verdampfer 3 aufgewärmte Kühlmittel wird anschließend wieder dem Verdichter 2 zugeführt.
  • Das Ventil 4 und der Verdichter 2 wird von einer Kontrolleinheit gesteuert, welche mit einem ersten 10 und einem zweiten 17 Temperatursensor sowie einem Spannungssensor 9 in Verbindung steht. Das Ventil 4 dient dazu, eine Verschlechterung des Wirkungsgrads des Kühlgeräts 1 aufgrund einer Rückkondensation von Kühlmittel von dem ausgeschalteten, warmen Verdichter 2 in den noch kalten Verdampfer 3 zu vermeiden.
  • Die Kontrolleinheit 6 weist eine Verzögerungseinheit 8 auf, mit der der Verdichter 2 erst mit einer Zeitverzögerung nach dem Öffnen des Ventils 4 eingeschaltet wird. Durch das vorzeitige Öffnen des Ventils 4 vor dem Einschalten des Verdichters 2 kann sich das zwischen dem Verdichter 2 und dem Ventil 4 unter vergleichsweise hohem Druck gespeicherte Kühlmittel in den Verdampfer 3 entspannen, so dass der Verdichter 2 nicht gegen den hohen Druck, sondern nur gegen einen niedrigeren Druck anarbeiten muss.
  • Liegt die Umgebungstemperatur unter 20°, liegt die Temperatur am Verdampfer 3 unterhalb einer vorgegebenen Solltemperatur und ist die momentane am Kühlgerät 1 anliegende Netzspannung größer als 220 V, wird eine Verzögerung von 1 Sekunde gewählt, mit der der Verdichter 2 eingeschaltet wird, nachdem das Ventil 4 geöffnet wurde. Liegt die momentane Netzspannung bei 105 V, wird die Verzögerungszeit um 1 Sekunde vergrößert. Liegt die Umgebungstemperatur bei über 25°, wird die Verzögerungszeit um eine weitere Sekunde erhöht.
  • Durch die Verlängerung der Verzögerungszeit kann ein zuverlässiger Betrieb des Kühlgeräts 1 auch unter kritischen Bedingungen wie z.B. bei hohen Umgebungstemperaturen sowie bei geringen momentanen Netzspannungen auch während der kritischen Phase des Anlaufens des Verdichters sichergestellt werden. Darüber hinaus kann der Elektromotor (nicht gezeigt) im Verdampfer kleiner, preiswerter und energiesparender dimensioniert werden.
  • In Fig. 2 ist der Schaltzustand des Ventils 4 (durchgezogene Linie) bzw. des Verdichters 2 (gestrichelte Linie) gegenüber der Zeit gezeigt. Man erkennt das um die Zeitzögerung T=t2-t1 zeitversetzte Einschalten des Verdichters 2 nach dem Öffnen des Ventils 4.
  • Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät 1, insbesondere einen Kühlschrank, umfassend einen Verdichter 2 mit einem Verdichtereinlass 11 und einem Verdichterauslass 12, einen Verdampfer 3 mit einem Verdampfereinlass 13 und einem Verdampferauslass 14, mindestens ein Ventil 4, Verbindungsleitungen 5 und eine Kontrolleinheit 6, wobei der Verdichter 2 und der Verdampfer 3 durch die Verbindungsleitungen 5 fluidleitend zu einem Kühlmittelkreislauf 7 zusammengeschlossen sind und das Ventil 4 in dem Kühlmittelkreislauf 7 zwischen dem Verdichterauslass 12 und dem Verdampfereinlass 13 angeordnet ist, und wobei der Verdichter 2 und das Ventil 4 von der Kontrolleinheit 6 angesteuert werden, wobei die Kontrolleinheit 6 eine Verzögerungseinheit 8 aufweist, die bewirkt, dass der Verdichter 2 erst nach dem Öffnen des Ventils 4 mit einer Zeitverzögerung eingeschaltet wird; sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts 1.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein zuverlässiger Betrieb des Kühlgeräts 1 auch während der Anlaufphase des Verdichters 2 sichergestellt wird, wobei ein hoher Wirkungsgrad und eine gute Energieausnutzung erzielt wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühlgerät
    2
    Verdichter
    3
    Verdampfer
    4
    Ventil
    5
    Verbindungsleitungen
    6
    Kontrolleinheit
    7
    Kühlmittelkreislauf
    8
    Verzögerungseinheit
    9
    Spannungssensor
    10
    erster Temperatursensor
    11
    Verdichtereinlass
    12
    Verdichterauslass
    13
    Verdampfereinlass
    14
    Verdampferauslass
    15
    Verflüssiger
    16
    Strömungswiderstand
    17
    zweiter Temperatursensor

Claims (10)

  1. Kühlgerät (1), insbesondere Kühlschrank, umfassend einen Verdichter (2) mit einem Verdichtereinlass (11) und einen Verdichterauslass (12), einem Verdampfer (3) mit einem Verdampfereinlass (13) und einem Verdampferauslass (14), mindestens ein Ventil (4), Verbindungsleitungen (5), und eine Kontrolleinheit (6), wobei der Verdichter (2) und der Verdampfer (3) durch die Verbindungsleitungen (5) fluidleitend zu einem Kühlmittelkreislauf (7) zusammengeschlossen sind und das Ventil (4) in den Kühlmittelkreislauf (7) zwischen dem Verdichterauslass (12) und dem Verdampfereinlass (13) angeordnet ist, und wobei der Verdichter (2) und das Ventil (4) von der Kontrolleinheit (6) angesteuert werden, die eine Verzögerungseinheit (8) aufweist, die bewirkt, dass der Verdichter (2) erst nach dem Öffnen des Ventils (4) mit einer Zeitverzögerung eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungseinheit (8) so eingerichtet ist, dass die Dauer der Zeitverzögerung von der gemessenen Netzspannung abhängig ist.
  2. Kühlgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spannungssensor (9) zum Messen einer momentanen Netzspannung, die an dem Kühlgerät (1) anliegt.
  3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Zeitverzögerung für eine geringere erste Netzspannung größer ist als für eine größere zweite Netzspannung.
  4. Kühlgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (17) zum Messen einer momentanen Umgebungstemperatur des Kühlgeräts (1).
  5. Kühlgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (10) zum Messen einer momentanen Temperatur in oder an dem Verdampfer (3).
  6. Kühlgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsschaltung so eingerichtet ist, dass die Dauer der Zeitverzögerung von der gemessenen Temperatur abhängt, insbesondere die Dauer der Zeitverzögerung für eine höhere erste Temperatur größer ist, als für eine niedrigere zweite Temperatur.
  7. Kühlgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ventile (4) für mehrere Verdampfer (3) vorgesehen sind.
  8. Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts (1), insbesondere Kühlschrank, welches einen Verdichter (2) und einen Verdampfer (3) zum Verdichten bzw. Verdampfen eines Kühlmittels aufweist, wobei der Verdichter (2) und der Verdampfer (3) fluidleitend zu einem Kühlmitelkreislauf (7) zusammengeschlossen sind, so dass das Kühlmittel von einem Verdichterauslass (12) am Verdichter (2) zu einem Verdampfereinlass (13) am Verdampfer (3) und von einem Verdampferauslass (14) am Verdampfer (3) zu einem Verdichtereinlass (11) am Verdichter (2) strömen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: der Kühlmittelkreislauf (7) zwischen dem Verdichterauslass (12) und dem Verdampfereinlass (13) ist unterbrochen und der Verdichter (2) ist ausgeschaltet, dann wird der Kühlmittelkreislauf (7) zwischen dem Verdichterauslass (12) und dem Verdampfereinlass (13) geschlossen, und anschließend wird der Verdichter (2) mit einer Zeitverzögerung geschaltet, wobei die Dauer der Zeitverzögerung in Abhängigkeit der gemessenen, momentan am Kühlgerät anliegenden Netzspannung gewählt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Zeitverzögerung für eine geringere erste Netzspannung größer gewählt wird, als für eine größere zweite Netzspannung.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur des Kühlgerätes (1) und/oder eine Temperatur am oder im Verdampfer (3) gemessen wird und die Dauer der Zeitverzögerung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur gewählt wird, insbesondere die Dauer der Zeitverzögerung für eine höhere erste Temperatur größer gewählt wird, als für eine niedrigere zweite Temperatur.
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