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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, wobei der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Kompressor, wenigstens einen Verdampfer und wenigstens einen Verflüssiger sowie wenigstens eine Kapillare umfasst und wobei der Kältemittelkreislauf des Weiteren wenigstens eine Bypass-Leitung um den genannten Verflüssiger und um die genannte Kapillare aufweist, wobei die Bypass-Leitung den genannten Verflüssiger und die genannte Kapillare teilweise oder vollständig umgeht und wobei in der Bypass-Leitung wenigstens ein Absperrelement angeordnet ist, durch das die Bypass-Leitung in Abhängigkeit von der Stellung des Absperrelementes absperrbar oder für die Durchströmung durch Kältemittel freigebbar ist.
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Aus der
DE 692 07 143 T2 ist beispielsweise ein Kühlgerät bekannt, bei dem eine Bypassleitung zwischen der Druck- und der Saugleitung eines Kompressors vorgesehen ist, um den Kompressor entlasten zu können. Durch das Entlasten des Kompressors wird ein Rückwärtslaufen während des Abschaltvorgangs verhindert. Zugleich können auf diese Weise Störgeräusche, welche ebenfalls beim Abschalten des Kompressors auftreten, vermieden werden.
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Die
EP 1 738 119 B1 offenbart eine Kühlvorrichtung mit einem Magnetventil, das während des Stillstands eines Kompressors den Rückfluss zum Verdampfer verhindert. Das Magnetventil ist am Saugteil des Kompressors angeordnet. Weiterhin umfasst die Kühlvorrichtung einen Steuermechanismus, der das Öffnen des Magnetventils verzögert, sobald der Kompressor aus dem Stillstand in den Betriebsmodus schaltet, und zwar für einen Zeitraum zwischen dem Starten des Kompressors und dem Erreichen des Grenzdrehmoments. Auf diese Weise wird ein Rückfluss des Kältemittels während der Zeitspanne, in der sich der Kompressor im Stillstand befindet, verhindert. Gleichzeitig wird das Anfahren des Kompressors aus dem Stillstand heraus verbessert.
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Ferner ist aus der WO 2011/ 040 039 A1 ein Schraubenverdichter bekannt, der einen Verdichtungsmechanismus aufweist, in dem ein Verbindungsmechanismus vorgesehen ist. Weiterhin ist in dem Verdichtungsmechanismus ein Schraubenrotor angeordnet. Wenn sich der Schraubenrotor dreht, wird ein Kammervolumen vergrößert bzw. verkleinert. Der Druck des im Verdichter befindlichen Kältemittels auf den Schraubenrotor des Schraubenverdichters kann jedoch zu Schäden am Schraubenrotor führen. Im Hinblick auf diese Problematik offenbart die WO 2011/ 040 039 A1 einen Schraubenverdichter, bei dem derartige Schäden am Schraubenrotor nicht auftreten.
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Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Kühl- und/oder Gefriergeräte weisen wenigstens einen Kältemittelkreislauf, der zumindest einen Kompressor umfasst, von dem das verdichtete Kältemittel in den Verflüssiger gelangt und dort kondensiert.
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Von dort gelangt das verflüssigte Kältemittel durch eine Drossel und anschließend in den Verdampfer, in dem es in den dampfförmigen Zustand übergeht. Von dem Verdampfer gelangt das Kältemittel sodann durch eine Saugleitung zu dem Kompressor, so dass sich ein geschlossener Kreislauf ergibt.
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Aus dem Stand der Technik ist es des Weiteren bekannt, zum Zwecke der Heißgasabtauung des Verdampfers eine Bypass-Leitung in dem Kältemittelkreislauf vorzusehen, die sich zwischen der Druckseite des Kompressors und dem einlassseitigen Bereich des Verdampfers erstreckt. Diese Bypass-Leitung weist bei aus dem Stand der Technik bekannten Geräten ein Ventil auf, das üblicherweise geschlossen ist. Soll der Verdampfer abgetaut werden, wird das Ventil geöffnet, was zur Folge hat, dass das in dem Kompressor verdichtete und vergleichsweise warme, dampfförmige Kältemittel nicht in den Verflüssiger, sondern direkt in den Verdampfer gelangt und diesen abtaut. Ist der Abtauvorgang abgeschlossen, wird das genannte Ventil wieder geschlossen und der Kältemittelkreislauf in der oben beschriebenen Abfolge von Kältemittel durchströmt.
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Stand der Technik ist es, ein Bypassventil am Kompressor vorzusehen, um die Kälteleistung zu regulieren, jedoch unabhängig davon, ob eine Abtauheizung vorgesehen ist.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kühl- und/oder Gefriergeräten wird der Kompressor üblicherweise nicht durchgehend betrieben, sondern nur dann wenn eines der Kompartimente, beispielsweise das Kühlteil oder das Gefrierteil des Gerätes Kältebedarf meldet. Während des Betriebs des Kompressors besteht naturgemäß ein Druckgefälle zwischen der Druckseite und der Saugseite des Kompressors, aufgrund dessen das Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf bewegt wird.
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Nach dem Ausschalten des Kompressors kommt es zu einem allmählichen Druckausgleich zwischen der Druckseite und der Saugseite des Kompressors, der sich bei bekannten Geräten über mehrere Minuten erstrecken kann. Ein Wiedereinschalten des Kompressors ist erst dann wieder möglich, wenn ein Druckausgleich vorliegt oder wenn zumindest die Druckdifferenz zwischen Druckseite und Saugseite des Kompressors einen Grenzwert unterschreitet.
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Da der genannte Druckausgleich nicht schlagartig, sondern mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung einsetzt, kommt es zu einem Innentemperaturanstieg. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Geräten wird der Kältemittelkreislauf so betrieben, dass ein Kompromiss aus für den Verdichter sicheren Mindeststandzeit und für die Anwendung erforderlichen Temperaturstabilität eingegangen wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- bzw. Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Druckausgleichszeit und der damit verbundene Innentemperaturanstieg verringert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regelungseinheit des Geräts derart eingerichtet ist, dass sie das Absperrelement solange öffnet, bis die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Kompressors den Wert 0 annimmt oder einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Bypass-Leitung durch Öffnen des Absperrelements in der Stehzeit des Kompressors geöffnet wird, was dazu führt, dass ein schnellerer Druckausgleich zwischen Kompressor-Saugseite und Kompressordruckseite vorliegt, als bei geschlossener Bypass-Leitung. Wie oben ausgeführt, erfolgt der Druckausgleich bei aus dem Stand der Technik bekannten Geräten vergleichsweise langsam. Dieser Druckausgleich kann nun dadurch beschleunigt werden, dass die genannte Bypass-Leitung geöffnet wird, so dass sich die Druckverhältnisse auf der Druckseite des Kompressors und an der Saugseite des Kompressors schneller angleichen bzw. unter einen bestimmten Differenzwert fallen.
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Die Steuer- oder Regelungseinheit steuert das Absperrelement im Normalbetrieb und/oder im bzw. nach dem Abtaubetrieb des Gerätes wie oben beschrieben an. Das heißt die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Abtaubetrieb, wobei der Kompressor nach dem Abtaubetrieb wieder eingeschaltet wird, sowie auch auf den Normalbetrieb des Gerätes, in dem der Kompressor je nach Kältebedarf ein- und ausgeschaltet wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regelungseinheit derart ausgeführt ist, dass sie das Absperrelement für eine vorbestimmte Zeitspanne öffnet. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist somit vorgesehen, dass das Absperrelement z. B. für eine Zeitdauer von wenigen Sekunden geöffnet wird und dann wieder geschlossen wird. Diese vorbestimmte Zeitspanne kann nutzerseitig oder auch werkseitig einstellbar sein.
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In diesem Fall erfolgt das Öffnen und Schließen des Absperrelementes somit unabhängig von den tatsächlichen Druckverhältnissen im Kältemittelkreislauf.
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Erfindungsgemäß ist die Steuer- oder Regelungseinheit derart ausgeführt, dass sie das Absperrelement solange öffnet, bis die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Kompressors den Wert Null annimmt oder einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet. In diesem Fall wird über einen oder mehrere Drucksensoren der Druck im Kältemittelkreislauf ermittelt. Wird festgestellt, dass die Druckdifferenz zwischen der Saugseite, d. h. dem saugseitigen Eingang des Kompressors und der Druckseite, d. h. dem druckseitigen Ausgang des Kompressors bei Null liegt, d. h. keine Druckdifferenz vorliegt oder einen bestimmten Grenzwert erreicht oder unterschreitet, wird festgestellt, dass ein hinreichender Druckausgleich erfolgt ist und das Absperrelement kann wieder geschlossen werden.
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Denkbar ist es, dass der Grenzwert durch einen prozentualen Betrag des auf der Saugseite oder Druckseite des Kompressors vorliegenden Druckes gebildet wird. So ist es denkbar, dass das Absperrelement dann geschlossen wird, wenn der Druck auf der Saugseite beispielsweise nur noch 10 % über dem auf der Saugseite liegt. Dies ist selbstverständlich nur ein exemplarischer Wert, auch andere Werte bzw. Prozentsätze sind denkbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regelungseinheit mit dem Kompressor derart in Verbindung steht, dass ein Einschalten des Kompressors verhindert wird, bis die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Kompressors den Wert Null annimmt oder einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet. In diesem Fall wird somit verhindert, dass der Kompressor angeschaltet wird, solange die Druckdifferenz noch zu groß ist bzw. solange das Absperrelement noch geöffnet ist. Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass der Kompressor derart angesteuert wird, dass er nicht eingeschaltet werden kann, solange das Absperrelement geöffnet ist.
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Das Absperrelement kann zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Stehzeit des Kompressors geöffnet werden. Denkbar ist es, das Absperrelement erst unmittelbar vor dem Wiedereinschalten des Kompressors zu öffnen. Wird somit von einer Steuer- oder Regelungseinheit bzw. von der Gerätesteuerung bzw. -regelung das Signal zum Einschalten des Kompressors gegeben, kann vorgesehen sein, dass das Absperrelement zum Zwecke des Druckausgleichs geöffnet wird.
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Denkbar ist es, das Absperrelement in der Stehzeit des Kompressors nicht routinemäßig zu öffnen, sondern nur dann, wenn festgestellt wird, dass der Druckausgleich vor dem beabsichtigten Wiedereinschalten des Kompressors noch nicht hinreichend vollzogen ist.
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So ist der Fall denkbar, dass in einer vergleichsweise langen Stehzeit auch ohne Öffnen des Absperrelementes ein hinreichender Druckausgleich vorliegt. In diesem Fall bedarf es keines Öffnens des Absperrelementes, da der Druckausgleich auch ohne Öffnen des Absperrelementes hinreichend ist. Wird jedoch festgestellt, dass vor dem beabsichtigten Wiedereinschalten des Kompressors der Druckausgleich noch nicht stattgefunden hat bzw. die Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite zu groß ist, kann das Absperrelement geöffnet werden, um den Druckausgleich zu beschleunigen und damit ein Wiedereinschalten des Kompressors zu ermöglichen.
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Die Bypass-Leitung hat die Aufgabe, die Strecke zwischen Druckseite des Kompressors und Saugseite des Kompressors im Vergleich zu einem Kältemittelkreislauf ohne Bypassleitung zu verkürzen. Sie kann beispielsweise sich zwischen der Druckseite des Kompressors und dem Verdampfereinlass oder einer zum Verdampfer führenden Leitung verlaufen. Vorzugsweise umgibt sie teilweise oder vollständig der Verflüssiger und die zum Verdampfer führende Kapillare. Sie kann auch als vergleichsweise kurze Bypass-Leitung ausgeführt sein und die Druckseite des Kompressors mit der sich zwischen dem Verdampfer und Kompressor erstreckenden Saugleitung verbinden. In diesem Fall mündet die Bypass-Leitung somit nicht stromaufwärts, sondern stromabwärts des Verdampfers. Beide Varianten sind von der Erfindung mitumfasst.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei dem Absperrelement um ein Ventil handelt. Dieses Ventil kann in der Bypass-Leitung selbst angeordnet sein oder in dem Anfangs- oder Endbereich der Bypass-Leitung. So ist es beispielsweise denkbar, in der druckseitigen Leitung des Kompressors ein Mehrwegeventil einzusetzen, das auslassseitig einerseits mit dem Verflüssiger in Verbindung steht und andererseits mit der genannten Bypass-Leitung. Soll die Stehzeit des Kompressors durch Verminderung der Druckausgleichszeit reduziert werden, wird das Ventil so geschaltet, dass die Druckseite des Kompressors mit der Bypass-Leitung in Verbindung steht. Andernfalls wird das Ventil so geschaltet, dass die Bypass-Leitung abgesperrt ist und das Kältemittel somit vom Kompressor zum Verflüssiger strömt. Auch ist es denkbar, das Ventil im Bereich des Endes der Bypass-Leitung anzuordnen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Bypass-Leitung um die Heißgasleitung zur Verdampferabtauung handelt.
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Wie oben ausgeführt, ist es bei aus dem Stand der Technik bekannten Geräten bekannt, eine Heißgasleitung vorzusehen, die durch ein Ventil oder dergleichen absperrbar ist. Diese Heißgasleitung verbindet den Kompressorauslass mit dem Verdampfereinlass, so dass heißes, verdichtetes Kältemittel direkt in den Verdampfer und nicht in den Verflüssiger geführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Verdampfer abzutauen. Besonders vorteilhaft ist es, nun diese bestehende Leitung zu verwenden, um den angestrebten teilweisen oder vollständigen Druckausgleich zwischen Kompressordruckseite und Kompressorsaugseite zu beschleunigen und damit die Stehzeit des Kompressors und den damit verbundenen Innentemperaturanstieg zu verringern.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Reduktion der Stehzeit eines Kompressors eines Kühl- und/oder Gefriergerätes mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, wobei der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Kompressor, wenigstens einen Verdampfer und wenigstens einen Verflüssiger sowie wenigstens eine Kapillare umfasst, wobei der Kältemittelkreislauf des Weiteren wenigstens eine Bypass-Leitung teilweise oder vollständig um den genannten Verflüssiger und um die genannte Kapillare aufweist, in der wenigstens ein Absperrelement angeordnet ist, durch das die Bypass-Leitung in Abhängigkeit von der Stellung des Absperrelementes absperrbar oder für die Durchströmung durch Kältemittel freigebbar ist, und wobei das Absperrelement in der Stehzeit des Kompressors im Normalbetrieb des Gerätes oder beim Abtauen geöffnet wird, z. B. um die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Kompressors zu verringern. Auch hierbei wird unter Normalbetrieb der normale Kühlbetrieb des Gerätes verstanden. In diesem wird der Kompressor in Abhängigkeit von dem seitens des oder der Kompartimente des Gerätes gemeldeten Kühlbedarf ein- oder ausgeschaltet.
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Erfindungsgemäß ist bei dem Verfahren zur Reduktion der Stehzeit vorgesehen, dass das Absperrelement zumindest solange geöffnet wird, bis die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Kompressors den Wert Null annimmt oder einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet.
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Denkbar ist auch, dass das Absperrelement für eine vorbestimmte Zeitspanne und damit unabhängig von den tatsächlichen Druckverhältnissen geöffnet und dann wieder geschlossen wird.
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Denkbar ist es, dass das Absperrelement geschlossen wird, wenn die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Kompressors den Wert Null annimmt oder einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet und der Kompressor nicht eingeschaltet wird, solange das Absperrelement geöffnet ist.
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Das Absperrelement, insbesondere ein Ventil kann somit eine vorbestimmte Zeitspanne geöffnet und dann wieder geschlossen werden. Es kann solange geöffnet werden, bis die Druckdifferenz bei Null liegt oder eine bestimmte Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite des Kompressors erreicht oder unterschritten ist. Es kann auch solange geöffnet bleiben, bis die Steuer- bzw. Regelungseinheit das Signal gibt, den Kompressor aufgrund eines gemeldeten Kältebedarfs wieder einzuschalten.
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Wie bereits oben ausgeführt, kann das Absperrelement zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Stehzeit des Kompressors eingeschaltet werden. Denkbar ist es, das Absperrelement kurz vor Einschalten des Kompressors zu öffnen, um den Druckausgleich herzustellen, der für den Betrieb des Kompressors erforderlich ist.
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Auch für das erfindungsgemäße Verfahren gilt, dass das Öffnen des Absperrventils nicht zwingend in jeder Stehzeit des Kompressors stattfinden muss, sondern dass es von der Erfindung auch umfasst ist, dass das Absperrelement nur dann geöffnet wird, wenn dies erforderlich ist. Ist der Druckausgleich auch ohne Öffnen des Absperrelementes erfolgt, kann auf ein Öffnen des Absperrelementes in der Stehzeit des Kompressors verzichtet werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in einem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt einen Druckverlauf über die Zeit der Saugseite und der Druckseite eines Kompressors bei herkömmlichen Geräten und bei einem erfindungsgemäßen Gerät.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Kühl- und/oder Gefriergerät, das einen herkömmlichen Kältemittelkreislauf umfasst, der einen Kompressor aufweist, dem ein Verflüssiger nachgeschaltet ist. Von dem Verflüssiger gelangt das verflüssigte Kältemittel durch eine Drosselkapillare, erfährt in dieser einen Druckverlust und gelangt von dieser in den Verdampfer, wo es in dem dampfförmigen Zustand übergeht. Von dem Verdampfer gelangt das verdampfte Kältemittel über eine Saugleitung zurück in den Kompressor.
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Des Weiteren weist der Kältemittelkreislauf gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Bypass-Leitung auf, die den Leitungsabschnitt zwischen Kompressor und Verflüssiger mit dem Leitungsabschnitt zwischen Verflüssiger und Verdampfer bzw. mit dem Verdampfereinlass verbindet. Diese Bypass-Leitung verläuft somit im Bypass um den Verflüssiger, d. h. im geöffneten Zustand findet ein Druckausgleich im Kältemittelkreislauf nicht unter Einbeziehung des Verflüssigers, sondern ohne diesen statt.
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Der Kompressor steht mit einer Steuer- oder Regelungseinheit in Verbindung und wird in Abhängigkeit von dem Kältebedarf des oder der Kompartimente des Gerätes angesteuert. Wird Kältebedarf gemeldet, wird der Kompressor eingeschaltet, andernfalls ausgeschaltet. Im ausgeschalteten Zustand des Kompressors, d. h. in der Stehzeit des Kompressors kommt es zu einem allmählichen Druckabfall auf der Druckseite des Kompressors und damit zu einem allmählichen Druckausgleich zwischen Druck- und Saugseite des Kompressors.
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Die Figur zeigt den Verlauf des Drucks (Ordinate) über die Zeit (Abszisse) auf der Druckseite des Kompressors mit dem Bezugszeichen 1 und auf der Saugseite des Kompressors mit dem Bezugszeichen 2 bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Gerät. Wie dies aus der Figur ersichtlich ist, dauert es nach dem Abschalten des Kompressors zum Zeitpunkt T1 ca. drei Minuten bis der Druck auf der Druckseite dem Druck auf der Saugseite des Kompressors entspricht. Dieser Druckausgleich liegt zum Zeitpunkt T2 vor.
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Bei einem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerät wird der Druckausgleich beschleunigt. Dies erfolgt dadurch, dass in der genannten Bypass-Leitung ein Absperrelement geöffnet wird. Dies ist zum Zeitpunkt T1 der Fall. Wie aus der Figur ersichtlich, verringert sich der Druck gemäß Kurve 3 auf der Druckseite des Kompressors sehr schnell, so dass nach einer Zeitspanne in der Größenordnung von bis zu 30 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von ca. 10 bis 20 Sekunden und besonders bevorzugt in ca. 15 Sekunden ein Druckausgleich vorliegt, d. h. der Druck auf der Druckseite des Kompressors entspricht dem Druck auf der Saugseite des Kompressors, der in der Figur mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist. Der Druckausgleich liegt somit zum Zeitpunkt T3 vor und damit wesentlich vor dem Zeitpunkt T2 bei bekannten Geräten.
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Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass das Öffnen eines vorzugsweise bereits vorhandenen Abtauventils kurz vor dem Wiedereinschalten des Verdichters einen vergleichsweise schnellen Druckausgleich ermöglicht und somit die Standzeit des Kompressors verkürzt. Die Erfindung bezieht sich somit auf eine gezielte Öffnung des Ventils zum Druckausgleich zwischen den Kompressorschaltungen. Durch das kurzzeitige Öffnen des Heißgasbypass-Ventils kann der Druck wesentlich schneller abgebaut werden als bei bekannten Geräten, wie dies aus der Figur ersichtlich ist.