BE1020437A3

BE1020437A3 - COOLING DEVICE AND METHOD FOR COOLING A LIQUID WITH SUCH A COOLING DEVICE

Info

Publication number: BE1020437A3
Application number: BE2012/0342A
Authority: BE
Inventors: Eric Rogiers; Kurt Verstraete; Steven Gunst
Original assignee: Packo Inox Nv
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-10-01

Description

KOELINRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET KOELEN VAN EEN VLOEISTOF MET EEN DERGELIJKE KOELINRICHTINGCOOLING DEVICE AND METHOD FOR COOLING A LIQUID WITH SUCH A COOLING DEVICE

Deze uitvinding betreft een koelinrichting voor het koelen van een vloeistof, omvattende: - een gesloten koelcircuit gevuld met een koelvloeistof, omvattende een verdamper, een compressor, een condensor en een expansieventiel; - een recipiënt voor de vloeistof, waarin de verdamper uit het koelcircuit is opgenomen; - een meetinrichting met meetmiddelen voor het meten van een eerste circuitparameter in het deel van het gesloten koelcircuit gelegen tussen de verdamper en de compressor.This invention relates to a cooling device for cooling a liquid, comprising: - a closed cooling circuit filled with a cooling liquid, comprising an evaporator, a compressor, a condenser and an expansion valve; - a container for the liquid in which the evaporator from the cooling circuit is included; - a measuring device with measuring means for measuring a first circuit parameter in the part of the closed cooling circuit located between the evaporator and the compressor.

Daarnaast betreft deze uitvinding ook een werkwijze voor het koelen van een vloeistof met een koelinrichting volgens de uitvinding.In addition, this invention also relates to a method for cooling a liquid with a cooling device according to the invention.

Soortgelijke koelinrichtingen worden in allerhande sectoren ingezet. Een gekend voorbeeld van een dergelijke koelinrichting is een melkkoeltank, voor het koelen van melk nadat dieren, bijvoorbeeld koeien, zijn gemolken op een melkveebedrijf. Het melkveebedrijf dient deze melk te stockeren totdat een verwerkend bedrijf deze melk ophaalt. Om de melk vers te houden, bacteriegroei te verminderen en de algemene kwaliteit te verzekeren is het noodzakelijk dat de melk vlug en goed gekoeld wordt. Na het melken wordt de melk in een dergelijke melkkoeltank dan ook afgekoeld van ongeveer 20 à 37°C naar een bewaartemperatuur van bijvoorbeeld 4°C. Ook bij melkverwerkende bedrijven worden zo’n koelinrichtingen ingezet om melk, de tussenproducten en de verwerkte producten zoals room, yoghurt enz. te stockeren.Similar cooling devices are used in all kinds of sectors. A known example of such a cooling device is a milk cooling tank, for cooling milk after animals, for example cows, have been milked on a dairy farm. The dairy farm must store this milk until a processing company collects this milk. To keep the milk fresh, to reduce bacterial growth and to ensure overall quality, it is necessary that the milk is cooled quickly and well. After milking, the milk in such a milk cooling tank is therefore cooled from approximately 20 to 37 ° C to a storage temperature of, for example, 4 ° C. Also at milk processing companies such cooling devices are used to stock milk, the intermediates and the processed products such as cream, yogurt, etc.

Een ander gekend voorbeeld van een dergelijke koelinrichting zijn koelinrichtingen waarmee bloed van geslachte dieren gekoeld wordt. Wanneer dit bloed bewaard dient te worden voor verder gebruik in de voedingssector, dan wordt dit afgekoeld van ongeveer 20°C à 37°C naar een bewaartemperatuur van bijvoorbeeld ongeveer 4°C.Another known example of such a cooling device is cooling devices with which blood from slaughtered animals is cooled. If this blood is to be stored for further use in the food sector, it is cooled from approximately 20 ° C to 37 ° C to a storage temperature of, for example, approximately 4 ° C.

Bij het koelen van melk en bloed is het belangrijk dat deze vloeistoffen niet bevriezen omdat de kwaliteit van de vloeistof dan afiieemt. In het geval van bijvoorbeeld melk, ontstaat lipolyse.When cooling milk and blood, it is important that these liquids do not freeze because the quality of the liquid then decreases. In the case of, for example, milk, lipolysis occurs.

In bestaande koelinrichtingen voor het koelen van vloeistoffen die niet mogen bevriezen kan het aanvriezen van de vloeistof aan de wand van het recipiënt vermeden worden door pulserend te koelen. Het pulserend koelen gebeurt met behulp van een compressor en het aan- en uitzetten van deze compressor. Het aan- en uitzetten van de compressor wordt bepaald door insteltemperaturen. Er wordt een minimum temperatuur en een maximum temperatuur ingesteld. Als de temperatuur de maximumtemperatuur overschrijdt, dan wordt de compressor aangezet. Als de temperatuur lager wordt dan de minimumtemperatuur, dan wordt de compressor terug uitgeschakeld. Bij deze koelinrichtingen is er bij kleine vloeistofvolumes in het recipiënt risico op het ongewenst aanvriezen van deze vloeistof.In existing cooling devices for cooling liquids that are not allowed to freeze, freezing of the liquid on the wall of the container can be avoided by pulsed cooling. The pulsed cooling is done with the help of a compressor and the switching on and off of this compressor. The switching on and off of the compressor is determined by set temperatures. A minimum temperature and a maximum temperature are set. If the temperature exceeds the maximum temperature, the compressor is switched on. If the temperature falls below the minimum temperature, the compressor is switched off again. With these cooling devices there is a risk of unwanted freezing of this liquid with small volumes of liquid in the container.

Om het risico op aanvriezen te vermijden, wordt bij hedendaagse koelinrichtingen de temperatuur van de koelvloeistof die in het gesloten koelcircuit is opgenomen in de verdamper zo dicht mogelijk bij de bewaartemperatuur gehouden. Dit gebeurt via middelen voor het meten van een eerste circuitparameter in het deel van het gesloten koelcircuit gelegen tussen de condensor en het expansieventiel (zone van hoge druk) en via aanstuurmiddelen voor het aansturen van de condensor op basis van de gemeten eerste circuitparameter. In de praktijk wordt de druk als eerste circuitparameter gemeten. Van zodra deze gemeten druk onder een kritische waarde (grenswaarde) komt, wordt de efficiëntie van de condensor verminderd. Deze condensor is meestal een luchtgekoelde condensor, die één of meerdere ventilatoren omvat. Wanneer de efficiëntie van de condensor wordt verminderd, dan worden één of meerdere ventilatoren stilgezet of vertraagd, door hun respectievelijke motor stil te leggen of te vertragen.In order to avoid the risk of freezing, in modern cooling devices the temperature of the coolant that is included in the closed cooling circuit in the evaporator is kept as close as possible to the storage temperature. This is done via means for measuring a first circuit parameter in the part of the closed cooling circuit located between the condenser and the expansion valve (high pressure zone) and via control means for controlling the condenser on the basis of the measured first circuit parameter. In practice, the pressure is measured as the first circuit parameter. As soon as this measured pressure falls below a critical value (limit value), the efficiency of the condenser is reduced. This condenser is usually an air-cooled condenser, which comprises one or more fans. When the efficiency of the condenser is reduced, one or more fans are stopped or delayed by stopping or slowing down their respective motor.

Als gevolg hiervan vergt het koelproces echter heel wat meer energie en tijd dan wanneer een vloeistof over een zelfde temperatuurverschil afgekoeld dient te worden zonder het gevaar op aanvriezen.As a result, however, the cooling process requires a lot more energy and time than when a liquid has to be cooled over the same temperature difference without the risk of freezing.

Vooral in de winter vergt een dergelijke koelinrichting meer energie en tijd. In de zomer, wanneer de omgevingstemperatuur van de omgeving waarin de koelinrichting is opgesteld bijvoorbeeld ongeveer 25°C bedraagt, blijft de druk in het gesloten koelcircuit tussen de condensor en het expansieventiel boven de genoemde kritische waarde. Bij lagere omgevingstemperaturen, zoals bijvoorbeeld in de winter bij ongeveer 10°C, kan het gebeuren dat de druk in het gesloten koelcircuit tussen de condensor en het expansieventiel onder de genoemde kritische waarde valt, met het gekende meerverbruik aan energie om de vloeistof over een bepaald temperatuurverschil af te koelen.Especially in winter such a cooling device requires more energy and time. In the summer, when the ambient temperature of the environment in which the cooling device is arranged is, for example, approximately 25 ° C, the pressure in the closed cooling circuit between the condenser and the expansion valve remains above the said critical value. At lower ambient temperatures, such as in the winter at about 10 ° C, it may happen that the pressure in the closed cooling circuit between the condenser and the expansion valve falls below the stated critical value, with the known additional energy consumption around the liquid over a certain temperature difference.

Het hoge energieverbruik vooral bij lagere omgevingstemperaturen kan worden opgelost door de aansturing van de condensor niet enkel te baseren op metingen tussen de condensor en het expansieventiel (zone van hoge druk), maar ook op metingen van de zone tussen de verdamper en de compressor (zone van lage druk) in het koelcircuit. Via deze tweede meting kan men ervoor zorgen dat in een eerste fase de vloeistof uiterst snel afgekoeld wordt tot op een zekere temperatuur waarbij zeker geen aanvriezen van deze vloeistof kan optreden, waarna de vloeistof vertraagd verder kan afgekoeld worden in het temperatuursgebied waar wel een risico op aanvriezen van de vloeistof bestaat. De efficiëntie van de koelinrichting wordt zo groter en het energieverbruik en de totale koeltijd worden kleiner.The high energy consumption, especially at lower ambient temperatures, can be solved by not only basing the condenser control on measurements between the condenser and the expansion valve (high pressure zone), but also on measurements of the zone between the evaporator and the compressor (zone low pressure) in the cooling circuit. Via this second measurement it can be ensured that in a first phase the liquid is cooled extremely quickly to a certain temperature at which certainly no freezing of this liquid can occur, after which the liquid can be further cooled in a delayed manner in the temperature range where there is a risk of the liquid freezes. The efficiency of the cooling device thus becomes greater and the energy consumption and the total cooling time become smaller.

Echter bij automatisatie van het melkproces met bijvoorbeeld melkrobots is er nog steeds risico op aanvriezen van de melk. Dit omdat het melkdebiet naar de tank kleiner is in vergelijking met het melkdebiet wanneer men zonder melkrobots werkt, waardoor er in het begin van het koelproces gedurende een relatief lange tijd weinig melk aanwezig kan zijn in de tank. Dit probleem kan worden opgelost door een tijdsvertraging in te bouwen en niet direct te koelen. De kwaliteit van de melk vermindert hierdoor echter omdat men de melk niet direct begint te koelen.However, when the milking process is automated with, for example, milking robots, there is still a risk of the milk freezing. This is because the milk flow to the tank is smaller compared to the milk flow when working without milking robots, so that at the start of the cooling process little milk can be present in the tank for a relatively long time. This problem can be solved by building in a time delay and not immediately cooling. However, this reduces the quality of the milk because the milk is not immediately started cooling.

Het eerste doel van deze uitvinding is dan ook om te voorzien in een koelinrichting die bovenstaande nadelen niet heeft. De koelinrichting moet direct of sneller kunnen beginnen met koelen, er mag geen risico zijn op aanvriezen en het energieverbruik mag niet te hoog zijn.The first object of this invention is therefore to provide a cooling device that does not have the above disadvantages. The cooling device must be able to start cooling immediately or faster, there must be no risk of freezing and the energy consumption must not be too high.

Een tweede doel van de uitvinding is te voorzien in een werkwijze voor het koelen van een vloeistof met een koelinrichting volgens de uitvinding waarmee bovenstaande nadelen worden verholpen.A second object of the invention is to provide a method for cooling a liquid with a cooling device according to the invention with which the above disadvantages are overcome.

Het eerste doel van de uitvinding wordt bereikt door te voorzien in een koelinrichting voor het koelen van een vloeistof, omvattende: - een gesloten koelcircuit gevuld met een koelvloeistof, omvattende een verdamper, een compressor, een condensor en een expansieventiel; - een recipiënt voor de vloeistof, waarin de verdamper uit het koelcircuit is opgenomen; - een meetinrichting met meetmiddelen voor het meten van een eerste circuitparameter in het deel van het gesloten koelcircuit gelegen tussen de verdamper en de compressor; waarbij de koelinrichting een niveausensor omvat voor het meten van het vloeistofniveau in het recipiënt en waarbij de koelinrichting aanstuurmiddelen omvat voor het aansturen van de compressor in functie van de gemeten eerste circuitparameter en in functie van het gemeten vloeistofniveau.The first object of the invention is achieved by providing a cooling device for cooling a liquid, comprising: - a closed cooling circuit filled with a cooling liquid, comprising an evaporator, a compressor, a condenser and an expansion valve; - a container for the liquid in which the evaporator from the cooling circuit is included; - a measuring device with measuring means for measuring a first circuit parameter in the part of the closed cooling circuit located between the evaporator and the compressor; wherein the cooling device comprises a level sensor for measuring the liquid level in the container and wherein the cooling device comprises control means for controlling the compressor in function of the measured first circuit parameter and in function of the measured liquid level.

Doordat er niet alleen rekening wordt gehouden met de parameter die gemeten wordt tussen de verdamper en de compressor maar ook met het vloeistofniveau, wordt het mogelijk om de koeling aan te passen aan het vloeistofniveau. Er kan hierbij een minimumwaarde van het vloeistofniveau worden ingesteld, waarbij de compressor onder die minimumwaarde niet werkt bij 100% van zijn volledig vermogen. Het is mogelijk om het vermogen van een de compressor te regelen in een gebied van 0 tot 100%. Hierdoor kan gekoeld worden, waarbij de koeling beperkt blijft en wordt het risico op aanvriezen minder.Because not only the parameter that is measured between the evaporator and the compressor, but also the liquid level is taken into account, it is possible to adjust the cooling to the liquid level. A minimum value of the liquid level can be set here, whereby the compressor does not operate below that minimum value at 100% of its full capacity. It is possible to control the power of a compressor in a range of 0 to 100%. This allows cooling, while cooling remains limited and the risk of freezing is reduced.

Bij voorkeur omvat de koelinrichting een timer, voor het inbouwen van een tijdsvertraging voorafgaand aan het aansturen van de compressor in functie van de gemeten eerste circuitparameter en in functie van het gemeten vloeistofniveau. Deze tijdsvertraging is nodig om het koelcircuit op regime te laten komen. Op deze manier verhoogt de levensduur van de compressor. Deze tijdsvertraging kan heel wat kleiner zijn dan de tijdsvertraging die bij de bestaande koelinrichtingen wordt toegepast om te zorgen dat de vloeistof niet aanvriest. Doordat de tijdsvertraging beperkt is, is er minder risico op afname van de kwaliteit van de melk.The cooling device preferably comprises a timer, for incorporating a time delay prior to controlling the compressor in function of the measured first circuit parameter and in function of the measured liquid level. This time delay is necessary for the cooling circuit to regain control. In this way the life of the compressor increases. This time delay can be much smaller than the time delay that is used with the existing cooling devices to ensure that the liquid does not freeze. Because the time delay is limited, there is less risk of a decrease in the quality of the milk.

In een specifieke uitvoeringsvorm is de eerste circuitparameter de druk en zijn de meetmiddelen voor het meten van deze druk een drukschakelaar.In a specific embodiment, the first circuit parameter is the pressure and the measuring means for measuring this pressure are a pressure switch.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat het recipiënt een wand, die uit RVS is vervaardigd en omvat de niveausensor een RVS staaf, die in het recipiënt is opgesteld, en omvat de niveausensor middelen voor het meten van de weerstand tussen de RVS staaf en de wand van het recipiënt. RVS is uiterst geschikt voor vloeistoffen die gebruikt worden in de voedingsindustrie. Via de weerstandsmeting kan makkelijk het niveau in de tank worden bepaald.In a preferred embodiment, the receptacle comprises a wall made of stainless steel and the level sensor comprises a stainless steel rod arranged in the receptacle, and the level sensor comprises means for measuring the resistance between the stainless steel rod and the wall of the stainless steel rod. recipient. Stainless steel is extremely suitable for liquids used in the food industry. The level in the tank can easily be determined via the resistance measurement.

In een specifieke uitvoeringsvorm omvat de condensor één of meerdere ventilatoren.In a specific embodiment, the condenser comprises one or more fans.

Voorkeurdragend omvat de koelinrichting een meetinrichting met meetmiddelen voor het meten van een tweede circuitparameter in het deel van het gesloten koelcircuit gelegen tussen de condensor en het expansieventiel en omvat het aanstuurmiddelen voor het aansturen van de condensor in functie van de gemeten tweede circuitparameter en in functie van de gemeten eerste circuitparameter en onafhankelijk van de omgevingstemperatuur rond de condensor. Door ook het vermogen van de condensor te regelen kan het koelen van de koelvloeistof nog beter worden gecontroleerd. Wanneer het vloeistofniveau zich na een tijdje boven het instelniveau bevindt, dan kan terug worden gekoeld volgens al bestaande technieken die goed werken bij hogere vloeistofniveaus.The cooling device preferably comprises a measuring device with measuring means for measuring a second circuit parameter in the part of the closed cooling circuit located between the condenser and the expansion valve and comprises controlling means for controlling the condenser in function of the measured second circuit parameter and in function of the measured first circuit parameter and independent of the ambient temperature around the condenser. By also controlling the capacity of the condenser, the cooling of the coolant can be controlled even better. If the liquid level is above the set level after a while, it is possible to cool down again using existing techniques that work well at higher liquid levels.

Verder worden bij het aansturen van de condensor meer specifiek één of meerdere van zijn ventilatoren aangestuurd.Furthermore, when controlling the condenser, more specifically one or more of its fans are controlled.

In een specifieke uitvoeringsvorm is de tweede circuitparameter druk en omvatten de meetmiddelen voor het meten van deze druk een drukschakelaar.In a specific embodiment, the second circuit parameter is pressure and the measuring means for measuring this pressure comprise a pressure switch.

Het tweede doel wordt bereikt door te voorzien in een werkwijze voor het koelen van een vloeistof met een koelinrichting volgens de uitvinding, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het meten van de eerste circuitparameter met de meetmiddelen voor het meten van deze eerste circuitparameter; - het vergelijken van de gemeten eerste circuitparameter met een eerste instelparameter; - het meten van het vloeistofniveau met de niveausensor; - het vergelijken van het gemeten vloeistofniveau met een instelniveau; - het aansturen van de compressor op een vermogen lager dan het maximale vermogen van deze compressor wanneer de circuitparameter boven de instelparameter blijft en het vloeistofniveau onder het instelniveau blijft.The second object is achieved by providing a method for cooling a liquid with a cooling device according to the invention, the method comprising the steps of: - measuring the first circuit parameter with the measuring means for measuring this first circuit parameter; - comparing the measured first circuit parameter with a first setting parameter; - measuring the liquid level with the level sensor; - comparing the measured liquid level with a setting level; - controlling the compressor at a power lower than the maximum power of this compressor when the circuit parameter remains above the setting parameter and the liquid level remains below the setting level.

Alternatief zou de compressor met behulp van een vermogensregeling aangestuurd kunnen worden om de aansturing ervan nog verder te kunnen verfijnen in functie van de verschillende meetwaarden. Dit is echter een duurdere oplossing.Alternatively, the compressor could be controlled by means of a power control in order to be able to further refine its control in function of the various measured values. However, this is a more expensive solution.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm blijft bij opstarten van het koelen, de compressor gedurende een ingestelde tijd onaangestuurd. Dit om het koelcircuit op regime te laten komen zodat de levensduur van de compressor niet aangetast wordt.In a preferred embodiment, upon starting the cooling, the compressor remains uncontrolled for a set time. This is to allow the cooling circuit to regain control so that the life of the compressor is not affected.

In een bijzondere uitvoeringsvorm omvat de koelinrichting een roerstaaf, waarbij de roerstaaf onaangestuurd blijft wanneer het vloeistofniveau onder het instelniveau blijft. Bij lage vloeistofniveaus is het ongewenst dat de vloeistof geroerd wordt omdat men een constante samenstelling van de vloeistof wil. Bij hogere vloeistofniveaus waar de niveausensor meet dat een bepaald instelniveau overschreden is, dient er terug geroerd te worden.In a special embodiment, the cooling device comprises a stir bar, the stir bar remaining uncontrolled when the liquid level remains below the setting level. At low liquid levels it is undesirable for the liquid to be stirred because a constant composition of the liquid is desired. At higher liquid levels where the level sensor measures that a certain setting level has been exceeded, stirring is required again.

Wanneer de koelinrichting meetmiddelen omvat voor het meten van de tweede circuitparameter, dan omvat de werkwijze bij voorkeur volgende stappen: - het meten van de tweede circuitparameter met de meetmiddelen voor het meten van deze tweede circuitparameter; - het vergelijken van de gemeten tweede circuitparameter met een tweede instelparameter; - en wanneer het vloeistofniveau boven het instelniveau blijft: i. het aansturen van de condensor met een bepaalde efficiëntie, wanneer de eerste circuitparameter boven de eerste instelparameter blijft en/of wanneer de tweede circuitparameter boven de tweede instelparameter blijft; ii. het verminderen van de efficiëntie van de condensor wanneer de eerste circuitparameter en de tweede circuitparameter onder de eerste, respectievelijk de tweede instelparameter komt.If the cooling device comprises measuring means for measuring the second circuit parameter, the method preferably comprises the following steps: - measuring the second circuit parameter with the measuring means for measuring this second circuit parameter; - comparing the measured second circuit parameter with a second setting parameter; - and when the liquid level remains above the setting level: i. driving the condenser with a certain efficiency when the first circuit parameter remains above the first setting parameter and / or when the second circuit parameter remains above the second setting parameter; ii. reducing the efficiency of the condenser when the first circuit parameter and the second circuit parameter fall below the first and second setting parameters, respectively.

Alternatief kan de werkwijze bij een dergelijke koelinrichting de volgende stappen omvatten: - het meten van de tweede circuitparameter met de meetmiddelen voor het meten van deze tweede circuitparameter; - het vergelijken van de gemeten tweede circuitparameter met een tweede instelparameter; - en wanneer het vloeistofniveau boven het instelniveau blijft: i. het aansturen van de condensor met een bepaalde efficiëntie, wanneer de eerste circuitparameter boven de eerste instelparameter is; ii. de efficiëntie van de condensor laten toenemen met toenemende waarden van de tweede circuitparameter en laten afhemen met afhem ende waarden van de tweede circuitparameter, wanneer de eerste circuitparameter onder de eerste instelparameter is.Alternatively, the method with such a cooling device may comprise the following steps: - measuring the second circuit parameter with the measuring means for measuring this second circuit parameter; - comparing the measured second circuit parameter with a second setting parameter; - and when the liquid level remains above the setting level: i. driving the condenser with a certain efficiency when the first circuit parameter is above the first setting parameter; ii. increase the efficiency of the condenser with increasing values of the second circuit parameter and decrease with decreasing values of the second circuit parameter, when the first circuit parameter is below the first setting parameter.

Een alternatief wanneer het vloeistoihiveau boven het instelniveau blijft, zou zijn dat naast de aansturing van de condensor er ook aansturing is van de compressor met behulp van een vermogensregeling. Het is ook mogelijk dat er alleen aansturing is van de compressor. Bij de omschakeling van het systeem dat gebruikt wordt voordat het instelniveau van de vloeistof is bereikt en het systeem dat gebruikt wordt nadat het instelniveau is bereikt, kunnen er ook tijdsvertragingen worden ingebouwd.An alternative if the liquid level remains above the setting level would be that in addition to the control of the condenser there is also control of the compressor with the aid of a power control. It is also possible that there is only control of the compressor. With the switching of the system that is used before the liquid level has been reached and the system that is used after the liquid level has been reached, time delays can also be built in.

Nadat het vloeistofniveau is overschreden, is het mogelijk om de koelinrichting terug te doen werken zoals de bestaande koelinrichtingen: de condensor wordt gestuurd aan de hand van metingen tussen de condensor en het expansieventiel (zone van hoge druk), en metingen tussen de verdamper en de compressor (zone van lage druk) in het koelcircuit. Het is echter niet vereist om over te gaan op de gekende koeltechnieken nadat het instelniveau is overschreden.After the liquid level has been exceeded, it is possible to operate the cooling device in the same way as the existing cooling devices: the condenser is controlled on the basis of measurements between the condenser and the expansion valve (high pressure zone), and measurements between the evaporator and the compressor (low pressure zone) in the cooling circuit. However, it is not required to switch to the known cooling techniques after the setting level has been exceeded.

Het grote voordeel van de koelinrichting en werkwijze volgens de uitvinding is dat er veel sneller begonnen wordt met koelen, want er moet niet gewacht worden tot een bepaald minimumniveau bereikt wordt zoals bij de conventionele koeltechnieken.The big advantage of the cooling device and method according to the invention is that cooling is started much faster, because it is not necessary to wait until a certain minimum level is reached, such as with conventional cooling techniques.

Deze uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een koelinrichting en een werkwijze volgens deze uitvinding. De bedoeling van deze beschrijving is uitsluitend verduidelijkende voorbeelden te geven en om verdere voordelen en bijzonderheden van deze koelinrichting en deze werkwijze aan te duiden, en kan düs geenszins geïnterpreteerd worden als een beperking van het toepassingsgebied van de uitvinding of van de in de conclusies opgeëiste octrooirechten.This invention will now be further elucidated with reference to the following detailed description of a preferred embodiment of a cooling device and a method according to the present invention. The purpose of this description is to give only illustrative examples and to indicate further advantages and details of this cooling device and method, and can in no way be interpreted as a limitation of the scope of the invention or of the patent rights claimed in the claims. .

In deze gedetailleerde beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen, waarbij in - figuur 1 een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een koelinrichting volgens deze uitvinding schematisch is weergegeven, zonder het recipiënt van deze koelinrichting; - figuur 2 een mogelijke uitvoeringsvorm van een vereenvoudigde versie van een onderdeel van het elektrisch circuit wordt weergegeven van de koelinrichting, dat in werking treedt wanneer het vloeistofniveau lager is dan de instelwaarde van het vloeistofniveau; - figuur 3 wordt weergeven wanneer welke schakel al dan niet dicht is in het onderdeel van het elektrisch circuit zoals weergegeven in figuur 2.In this detailed description reference is made to the accompanying drawings by reference numerals, in which - Figure 1 shows a preferred embodiment of a cooling device according to the present invention, without the recipient of this cooling device; figure 2 shows a possible embodiment of a simplified version of a part of the electrical circuit of the cooling device which comes into operation when the liquid level is lower than the set value of the liquid level; - figure 3 is shown when which link is closed or not in the part of the electrical circuit as shown in figure 2.

De koelinrichting die hierna besproken wordt is een melkkoeltank. De opmerkingen die hierbij worden gemaakt, gelden mutatis mutandis ook voor koelinrichtingen voor vloeistoffen, waarbij er een gevaar is voor aanvriezen van de vloeistof en waarbij het bevriezen van de vloeistof nefast is voor de kwaliteit van de vloeistof. Een ander voorbeeld dan melk is bijvoorbeeld bloed.The cooling device discussed below is a milk cooling tank. The comments made here also apply, mutatis mutandis, to cooling devices for liquids, where there is a risk of freezing of the liquid and where freezing of the liquid is detrimental to the quality of the liquid. Blood is another example than milk.

In figuur 1 is het gesloten koelcircuit (1) van een melkkoeltank afgebeeld. Dit gesloten koelcircuit (1) is bijvoorbeeld gevuld met R-404a als koelmiddel. Uiteraard kan een ander koelmiddel ingezet worden. Het gesloten koelcircuit (1) omvat een verdamper (2), een compressor (3), een condensor (4) en een expansieventiel (5). De condensor (4) is hier een luchtgekoelde condensor (4) die twee ventilatoren (7) omvat.Figure 1 shows the closed cooling circuit (1) of a milk cooling tank. This closed cooling circuit (1) is, for example, filled with R-404a as a coolant. A different coolant can of course be used. The closed cooling circuit (1) comprises an evaporator (2), a compressor (3), a condenser (4) and an expansion valve (5). The condenser (4) is here an air-cooled condenser (4) which comprises two fans (7).

De verdamper (2) is hierbij opgenomen in de tank (recipiënt) van de melkkoeltank, die hier echter niet werd afgebeeld. De wand van de tank is vervaardigd uit RVS. De wand kan echter uit een ander geschikt materiaal vervaardigd zijn. In het recipiënt is een niveausensor opgesteld die een staaf uit RVS omvat. Deze niveausensor omvat middelen voor het meten van de weerstand tussen de RVS staaf en de wand van het recipiënt. Uit deze weerstandsmeting kan het vloeistofniveau in de tank worden bepaald.The evaporator (2) is hereby incorporated in the tank (container) of the milk cooling tank, which, however, is not shown here. The wall of the tank is made of stainless steel. However, the wall can be made of another suitable material. A level sensor is installed in the container that comprises a stainless steel rod. This level sensor comprises means for measuring the resistance between the stainless steel rod and the wall of the container. The liquid level in the tank can be determined from this resistance measurement.

Om de koelende werking van de melkkoeltank af te remmen wanneer er weinig melk in de tank is, draait de compressor (3) niet op volle toeren. Of de compressor (3) al dan niet werkt op een lager vermogen dan 100% hangt af van welke schakels gesloten zijn in het elektrisch circuit, zoals in een vereenvoudigde versie is weergegeven in figuur 2. Dit circuit treedt in werking wanneer de niveausensor een vloeistofniveau meet dat lager is dan het instelniveau. Andere circuits die hetzelfde effect bekomen als het circuit in figuur 2 zijn uiteraard ook bruikbaar. Het elektrisch circuit omvat een startschakelaar (9), een drukschakelaar (10), een tijdschakelaar (11) en een timer (12) die bepaalt of de timerschakelaar (13) open of gesloten is. In dit circuit bevinden zich ook aanstuurmiddelen (6, 8) voor de compressor (3) en de condensor (4). De drukschakelaar (10) is gesloten of open afhankelijk van de druk gemeten tussen de verdamper (2) en de compressor (3) (lage druk zone). Als de gemeten druk zich onder de instelparameter bevindt is de drukschakelaar (10) open. Als de gemeten druk zich boven de instelparameter bevindt is de drukschakelaar (10) gesloten. De startschakelaar (9) sluit van zodra er melk toekomt in de tank. De tijdschakelaar (11) past de tijdsvertraging toe van zodra er melk is in de tank waarna ze sluit na de tijdsvertraging.To slow down the cooling effect of the milk cooling tank when there is little milk in the tank, the compressor (3) does not run at full speed. Whether or not the compressor (3) operates at a power below 100% depends on which links are closed in the electrical circuit, as shown in a simplified version in Figure 2. This circuit comes into operation when the level sensor has a liquid level measures lower than the setting level. Other circuits that achieve the same effect as the circuit in Figure 2 can of course also be used. The electrical circuit comprises a start switch (9), a pressure switch (10), a time switch (11) and a timer (12) which determines whether the timer switch (13) is open or closed. This circuit also contains control means (6, 8) for the compressor (3) and the condenser (4). The pressure switch (10) is closed or open depending on the pressure measured between the evaporator (2) and the compressor (3) (low pressure zone). The pressure switch (10) is open if the measured pressure is below the setting parameter. If the measured pressure is above the setting parameter, the pressure switch (10) is closed. The starter switch (9) closes as soon as milk arrives in the tank. The time switch (11) applies the time delay as soon as there is milk in the tank, after which it closes after the time delay.

Als er geen vloeistof aanwezig is in de tank - wanneer dus nog geen melk gepompt is in de tank - is de startschakelaar (9) open en werken de compressor (3) en de condensor (4) niet. Wat er gebeurt voor en nadat er melk wordt toegevoegd aan de tank wordt weergegeven in figuur 3.If no liquid is present in the tank - that is, when no milk has been pumped into the tank - the starter switch (9) is open and the compressor (3) and condenser (4) do not work. What happens before and after milk is added to the tank is shown in Figure 3.

In figuur 3 verwijzen de nummers bovenaan op de achtereenvolgende tijdsintervallen.In figure 3 the numbers at the top refer to the successive time intervals.

De termen links in dit schema verwijzen naar: - niveau: vloeistofniveau; - druk: drukschakelaar (10); - tijd: tijdschakelaar (11); - timer: timer (12), - C: compressor (3).The terms on the left in this diagram refer to: - level: liquid level; - pressure: pressure switch (10); - time: time switch (11); - timer: timer (12), - C: compressor (3).

Een dikke balk in dit schema betekent ofwel dat de betreffende schakelaar gesloten is, de timer (12) een signaal afgeeft, het vloeistofniveau hoger is dan het instelniveau, of de compressor (3) werkt. Een dunne streep betekent het tegenovergestelde.A thick bar in this diagram means that the relevant switch is closed, the timer (12) gives a signal, the liquid level is higher than the setting level, or the compressor (3) is running. A thin line means the opposite.

Op tijdsinterval 1 is er geen melk in de tank aanwezig, is de startschakelaar (9) open, is het vloeistofniveau onder het instelniveau, is de druk lager dan de instelparameter en is de tijdschakelaar (11) open (en past dus de tijdsvertraging D2 nog niet toe). De timer (12) geeft wel al een signaal af, maar dit signaal kan de timerschakelaar (13) niet bereiken waardoor deze open blijft. De aanstuurmiddelen (6, 8) van de compressor (3) en de condensor (4) sturen de compressor (3) en de condensor (4) niet aan.At time interval 1 there is no milk in the tank, the start switch (9) is open, the liquid level is below the set level, the pressure is lower than the set parameter and the time switch (11) is open (and therefore the time delay D2 still applies not). The timer (12) already gives a signal, but this signal cannot reach the timer switch (13), so that it remains open. The control means (6, 8) of the compressor (3) and the condenser (4) do not control the compressor (3) and the condenser (4).

Vanaf tijdsinterval 2 wordt er melk gepompt naar de tank waardoor de startschakelaar (9) sluit. Het vloeistofniveau is nog steeds onder het instelniveau, de druk is lager dan de instelparameter en de tijdschakelaar (11) past de tijdsvertraging D2 toe. De timer (12) geeft nog steeds een signaal af die de timerschakelaar (13) niet bereikt, waardoor de timerschakelaar (13) open is. De compressor (3) en de condensor (4) werken niet.From time interval 2 milk is pumped to the tank, whereby the start switch (9) closes. The liquid level is still below the setting level, the pressure is lower than the setting parameter and the timer (11) applies the time delay D2. The timer (12) still outputs a signal that the timer switch (13) does not reach, so that the timer switch (13) is open. The compressor (3) and the condenser (4) do not work.

In het begin van tijdsinterval 3 is het vloeistofniveau onder het instelniveau, de druk is lager dan de instelparameter, maar de tijdsvertraging D2 van de tijdschakelaar (11) is afgelopen waardoor de tijdschakelaar (11) gesloten is. De timerschakelaar (13) is gesloten omdat het uitgezonden signaal van de timer (12) de timerschakelaar (13) kan bereiken. De aanstuurmiddelen (6, 8) sturen de compressor (3) en de condensor (4) aan, waardoor deze werken in tijdsinterval 3.At the start of time interval 3, the liquid level is below the setting level, the pressure is lower than the setting parameter, but the time delay D2 of the timer (11) has elapsed, whereby the timer (11) is closed. The timer switch (13) is closed because the broadcast signal from the timer (12) can reach the timer switch (13). The control means (6, 8) control the compressor (3) and the condenser (4), so that they operate in time interval 3.

In tijdsinterval 3 bouwt de druk zich op en in tijdsinterval 4 overschrijdt de druk de instelparameter waardoor de drukschakelaar (10) sluit. De tijdschakelaar (11) is nog steeds gesloten. De timer (12) geeft nog steeds een signaal door naar de timerschakelaar (13) waardoor deze gesloten is. De compressor (3) en de condensor (4) werken. De timer (12) blijft een bepaalde periode, hier weergegeven als Dl, na het eindigen van D2 een signaal geven. Het is belangrijk dat de timer (12) niet te vroeg stopt met signaal geven, zodat de druk voldoende kan stijgen en de compressor (3) en de condensor (4) een voldoende lange tijd blijven werken nadat de tijdsvertraging is afgelopen.In time interval 3, the pressure builds up and in time interval 4, the pressure exceeds the setting parameter, whereby the pressure switch (10) closes. The time switch (11) is still closed. The timer (12) still transmits a signal to the timer switch (13), so that it is closed. The compressor (3) and the condenser (4) are working. The timer (12) continues to signal for a certain period of time, shown here as D1, after the end of D2. It is important that the timer (12) does not stop giving an early signal, so that the pressure can rise sufficiently and the compressor (3) and condenser (4) continue to work for a sufficiently long time after the time delay has expired.

In tijdsinterval 5 is de druk nog steeds hoger dan de instelparameter, is de tijdschakelaar (11) nog steeds gesloten maar geeft de timer (12) géén signaal meer door aan de timerschakelaar (13) waardoor deze open is. De timer (12) mag geen signaal blijven doorgeven aan de timerschakelaar (13) omdat men wil dat de koeling afhangt van de gemeten druk, zodat de koeling kan worden stopgezet of verminderd worden als blijkt dat de temperatuur in het koelcircuit (1) (dus ook de druk) te laag is, dit om aanvriezen van de melk te vermijden. De compressor (3) en de condensor (4) werken nog in tijdsinterval 5.In time interval 5, the pressure is still higher than the setting parameter, the timer (11) is still closed, but the timer (12) no longer transmits a signal to the timer switch (13) so that it is open. The timer (12) must not continue to transmit a signal to the timer switch (13) because it is desired that the cooling depends on the measured pressure, so that the cooling can be stopped or reduced if it appears that the temperature in the cooling circuit (1) (i.e. also the pressure) is too low to prevent the milk from freezing. The compressor (3) and the condenser (4) still work in time interval 5.

In tijdsinterval 6 is de druk afgenomen tot een waarde lager dan de instelparameter waardoor de drukschakelaar (10) terug open gaat. Hierdoor krijgt de tijdschakelaar (11) ook een signaal om open te gaan en krijgt de timer (12) het signaal om terug een signaal af te geven. De compressor (3) werkt niet.In time interval 6 the pressure has decreased to a value lower than the setting parameter, as a result of which the pressure switch (10) opens again. As a result, the timer (11) also receives a signal to open and the timer (12) receives the signal to issue a signal again. The compressor (3) is not working.

Doordat de timer (12) terug een signaal afgeeft, krijgt de tijdschakelaar (11) een signaal om de tijdsvertraging terug in te zetten, waardoor de cyclus zich terug kan herhalen. De cyclus zal zich blijven herhalen totdat het vloeistofniveau het instelniveau overschrijdt. Belangrijk hierbij is dat de compressor (3) niet op volle toeren werkt om aanvriezen van de melk te vermijden.Because the timer (12) returns a signal, the timer switch (11) receives a signal to reset the time delay, so that the cycle can repeat itself. The cycle will continue to repeat until the liquid level exceeds the setting level. It is important here that the compressor (3) does not run at full speed to prevent the milk from freezing.

Nadat het instelniveau is bereikt, werkt de koelinrichting terug zoals bij de bestaande koelinrichtingen en zal de compressor (3) op volle toeren werken en zal de condensor (4) geregeld worden aan de hand van de gemeten druk tussen de condensor (4) en het expansieventiel (5) (hoge druk zone) en de gemeten druk tussen de verdamper (2) en de compressor (3) (lage druk zone). Het vermogen van de condensor (4) wordt geregeld door één of twee van de ventilatoren (7) op een lager toerental te laten werken of één of beide ventilatoren (7) uit te schakelen.After the setting level has been reached, the cooling device will work again as with the existing cooling devices and the compressor (3) will run at full speed and the condenser (4) will be controlled on the basis of the measured pressure between the condenser (4) and the expansion valve (5) (high pressure zone) and the measured pressure between the evaporator (2) and the compressor (3) (low pressure zone). The capacity of the condenser (4) is controlled by running one or two of the fans (7) at a lower speed or switching off one or both fans (7).

De regeling van de koelinrichting gebeurt onder andere aan de hand van druksensoren. Andere sensoren zoals temperatuursensoren zouden eventueel deze druksensoren kunnen vervangen. Men meet de druk omdat het geweten is dat de druk in de hoge druk zone toeneemt of afneemt wanneer de temperatuur in deze zone toeneemt, respectievelijk afneemt, en dat analoog de druk in de lage druk zone toeneemt of afneemt, wanneer de temperatuur in deze zone toeneemt, respectievelijk afiieemt. Door het meten van de druk in deze zones meet men onrechtstreeks ook de temperatuur in deze zones. Omgekeerd meet men, wanneer men de temperatuur in deze zones meet, ook onrechtstreeks de druk.The cooling device is controlled on the basis of, among other things, pressure sensors. Other sensors such as temperature sensors could possibly replace these pressure sensors. The pressure is measured because it is known that the pressure in the high-pressure zone increases or decreases when the temperature in this zone increases or decreases, and that the pressure in the low-pressure zone increases or decreases analogously when the temperature in this zone increases or decreases. increases or decreases respectively. By measuring the pressure in these zones, you also indirectly measure the temperature in these zones. Conversely, when you measure the temperature in these zones, you also measure indirectly the pressure.

Nadat het instelniveau door het vloeistofniveau overschreden wordt, is het niet noodzakelijk dat men terug overgaat naar de werking van de bestaande koelinrichtingen. Zo kan men ook bijvoorbeeld blijven koelen door de compressor (3) te regelen afhankelijk van één of meerdere gemeten drcuitparameters of kan men zowel de werking van de compressor (3) als van de. condensor (4) regelen. Uiteraard zijn andere vormen van regeling van de koeling ook mogelijk.After the setting level is exceeded by the liquid level, it is not necessary to switch back to the operation of the existing cooling devices. Thus, it is also possible, for example, to continue to cool by controlling the compressor (3) depending on one or more measured extractor parameters or to control both the operation of the compressor (3) and the. control condenser (4). Of course, other forms of cooling control are also possible.

Claims

A cooling device for cooling a liquid, comprising: - a closed cooling circuit (1) filled with a cooling liquid, comprising an evaporator (2), a compressor (3), a condenser (4) and an expansion valve (5); - a container for the liquid, in which the evaporator (2) from the cooling circuit (1) is included; - a measuring device with measuring means for measuring a first circuit parameter in the part of the closed cooling circuit (1) located between the evaporator (2) and the compressor (3); characterized in that the cooling device comprises a level sensor for measuring the liquid level in the container and that the cooling device comprises control means (6) for controlling the compressor (3) as a function of the measured first circuit parameter and as a function of the measured liquid level .

Cooling device according to claim 1, characterized in that the cooling device comprises a timer (12) for incorporating a time delay prior to controlling the compressor (3) as a function of the measured first circuit parameter and as a function of the measured liquid level .

Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the first circuit parameter is pressure and that the measuring means for measuring this pressure comprise a pressure switch (10).

Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the container comprises a wall made of stainless steel and that the level sensor comprises a stainless steel rod arranged in the container and comprises means for measuring the resistance between the stainless steel bar and the wall of the container.

Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the condenser (4) comprises one or more fans (7).

Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device comprises a measuring device with measuring means for measuring a second circuit parameter in the part of the closed cooling circuit (1) located between the condenser (4) and the expansion valve (5) ) and control means (8) for controlling the condenser (4) as a function of the measured second circuit parameter and as a function of the measured first circuit parameter and independently of the ambient temperature around the condenser (4).

Cooling device according to claims 5 and 6, characterized in that one or more of its fans (7) are controlled when controlling the condenser (4).

Cooling device according to claim 6 or 7, characterized in that the second circuit parameter is pressure and that the measuring means for measuring this pressure comprise a pressure switch (10)

Method for cooling a liquid with a cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the following steps: - measuring the first circuit parameter with the measuring means for measuring this first circuit parameter; - comparing the measured first circuit parameter with a first setting parameter; - measuring the liquid level with the level sensor; - comparing the measured liquid level with a setting level; - controlling the compressor (3) at a power lower than the maximum power (3) of this compressor (3) when the circuit parameter remains above the setting parameter and the liquid level remains below the setting level.

Method according to claim 9, characterized in that when the cooling is started, the compressor (3) remains uncontrolled for a set time.

A method according to claim 9 or 10 for cooling a liquid with a cooling device comprising a stir bar, characterized in that the stir bar remains uncontrolled when the liquid level remains below the setting level.

Method according to one of claims 9 to 11 for cooling a liquid with a cooling device according to one of claims 6 to 8, characterized in that this method comprises the following steps: - measuring the second circuit parameter with the measuring means for measuring this second circuit parameter; - comparing the measured second circuit parameter with a second setting parameter; - if the liquid level remains above the setting level: i. driving the condenser (4) with a determined efficiency, when the first circuit parameter remains above the first setting parameter and / or when the second circuit parameter remains above the second setting parameter; ii. reducing the efficiency of the condenser (4) when the first circuit parameter and the second circuit parameter fall below the first and second setting parameters, respectively.

Method according to one of claims 9 to 11 for cooling a liquid with a cooling device according to one of claims 6 to 8, characterized in that this method comprises the following steps: - measuring the second circuit parameter with the measuring means for measuring this second circuit parameter; - comparing the measured second circuit parameter with a second setting parameter; - if the liquid level remains above the setting level: i. driving the condenser (4) with a determined efficiency when the first circuit parameter is above the first setting parameter; ii. increasing the efficiency of the condenser (4) with increasing values of the second circuit parameter and decreasing with decreasing values of the second circuit parameter when the first circuit parameter is below the first setting parameter.