DE102013010672A1

DE102013010672A1 - Verfahren zum Betrieb e¡nes Kühl- und/oder Gefriergerätes

Info

Publication number: DE102013010672A1
Application number: DE201310010672
Authority: DE
Inventors: Mario Straub
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, wobei das Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens einen Kältemittelkreislauf aufweist, der wenigstens einen Verdichter, wenigstens einen in Strömungsrichtung des Kältemittels stromaufwärts des Verdichters angeordneten Verdampfer und wenigstens ein in einem Bereich zwischen dem Verdichterausgang und dem Eingang des Verdampfers angeordnetes Absperrelement aufweist, das in seiner geschlossenen Position eine Durchströmung unterbindet und das in seiner geöffneten Position eine Durchströmung ermöglicht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Absperrelement geschlossen wird und dass der Verdichter für eine Zeitspanne bei geschlossenem Absperrelement weiter betrieben wird und dann abgeschaltet oder auf einen anderen Verdampfer umgeschaltet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, wobei das Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens einen Kältemittelkreislauf aufweist, der wenigstens einen Verdichter, wenigstens einen in Strömungsrichtung des Kältemittels stromaufwärts des Verdichters angeordneten Verdampfer und wenigstens eine in einem Bereich zwischen dem Verdichterausgang und dem Eingang des Verdampfers angeordnetes Absperrelement aufweist, das in seiner geschlossenen Position eine Durchströmung des Absperrelementes unterbindet und in seiner geöffneten Position eine Durchströmung des Absperrelementes erlaubt.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kühl- bzw. Gefriergeräte oder Kombinationen mit einem Kältemittelkreislauf auszuführen, der schematisch in der Figur wiedergegeben ist.
Wie dies aus der Figur hervorgeht, befindet sich stromabwärts des Verdichters 10 der Verflüssiger 20 und stromabwärts des Verflüssigers 20 das Absperrelement 30.
Stromabwärts des Absperrelementes 30 befindet sich der Verdampfer 40, von dem aus das Kältemittel zurück zum Verdichter 10 gelangt.
Die Begriffe „stromabwärts” und „stromaufwärts” beziehen sich auf die Richtung des Kältemittels bei in Betrieb befindlichem Verdichter.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Geräten wird in der Stillstandszeit des Verdichters 10 der Durchgang zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite blockiert, in dem das Absperrelement 30 geschlossen wird. Dadurch erfolgt während der Stillstandszeit des Verdichters 10 kein Druckausgleich über das Drosselorgan, das insbesondere als Kapillarrohr ausgeführt ist, und das sich am Verdampfereingang bzw. zwischen Absperrelement 30 und Verdampfer 40 befindet.
Wird der Verdichter 10 wieder gestartet, da ein Kältebedarf besteht, öffnet das Absperrelement 30.
Der Einsatz des Absperrelementes 30 hat zur Folge, dass direkt nach dem Start des Verdichters 10 die Kälteleistung zur Verfügung steht und nicht als eine Druckdifferenz aufgebaut werden muss. Diese Druckdifferenz kann bei dem aus der Figur ersichtlichen Kältemittelkreislauf durch das Schließen des Absperrelementes 30 auch bei stehendem Verdichter 10 aufrecht erhalten werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass dieses möglichst energieeffizient betrieben wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass das Absperrelement geschlossen wird und dass der Verdichter für eine bestimmte Zeitspanne bei geschlossenem Absperrelement weiterbetrieben wird und dann abgeschaltet oder auf einen anderen Verdampfer umgeschaltet wird.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass bei Ende der Kühlphase oder gegen Ende der Kühlphase das Absperrelement geschlossen wird, der Verdichter abweichend von den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen jedoch nicht gleichzeitig angehalten wird, sondern für eine gewisse Zeit bei geschlossenem Absperrelement weiterbetrieben wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass während dieser Zeit Kältemittel durch den weiterbetriebenen Verdichter aus dem Verdampfer gesaugt wird, der Verdampfer somit gleichsam „leergesaugt” wird.
Dadurch kann das gesamte oder nahezu das gesamte Kältemittel von dem Verdampfer in den Verflüssiger befördert werden.
Anschließend schaltet der Verdichter aus oder auf einen anderen Verdampfer um, was bedeutet, dass die Saugseite des Verdichters mit einem anderen Verdampfer verbunden wird.
Durch die Tatsache, dass der Verdichter für eine Zeitspanne bei geschlossenem Absperrelement weiterläuft wird der Vorteil erreicht, dass das teilweise noch flüssige Kältemittel im Verdampfer verdampft und somit der Kühlung dient. Dadurch ergibt sich ein für die Kühlung geeignetes Temperaturniveau, was energetisch vorteilhaft ist.
Ein weiterer Vorteil des teilweise oder vollständigen „Leersaugens” des Verdampfers besteht darin, dass sich während der Abtauphase kein oder nur wenig (flüssiges) Kältemittel im Verdampfer befindet.
Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Verdampfer schneller abtaut bzw. die Stillstandszeit des Verdichters verkürzt wird.
Wird der Verdampfer nämlich nicht leergesaugt, kann das während der Stillstandszeit des Verdampfers im Verdampfer befindliche Kältemittel Wärme (latent oder sensibel) vom Verdampfer bzw. vom Verdampferraum aufnehmen, wodurch sich die Abtauphase verlängert. Diese Wärmeaufnahme kann bei einem für die Kühlung des Innenraums zu hohen Temperaturniveau vor sich gehen, wodurch somit kein aktiver Beitrag zur Kühlung geleistet wird.
Durch das Weiterbetreiben des Verdichters bei geschlossenem Absperrelement, d. h. durch eine Nachlaufzeit des Verdichters besteht somit die Möglichkeit einer sicheren, schnelleren Abtauung, da zum Zeitpunkt der Abtauung die Menge des Kältemittels im Verdampfer gegenüber herkömmlichen Verfahrensweisen verringert ist.
Durch eine kurze und sichere Abtauphase sind wiederum kurze Betriebszyklen möglich, was sich sowohl energetisch wie auch auf die zeitlichen Temperaturschwankungen im Gerät positiv auswirkt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass beim Start des Verdichters kein flüssiges Kältemittel in die Saugleitung des Verdichters gelangt und dort zu einer Bereifung führen kann.
Wie oben ausgeführt befindet sich bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Stillstandszeit des Verdichters vorzugsweise kein oder wenig Kältemittel im Verdampfer.
Dadurch kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Vorteil erzielt werden, dass auf einen verbauten Flüssigkeitsabscheider/Akkumulator im Kältekreislauf verzichtet werden kann, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.
Die Zeitspanne, für die der Verdichter betrieben wird, während das Absperrelement geschlossen ist kann so bemessen sein, dass in dem Verdampfer keinerlei Kältemittel mehr vorhanden ist. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass diese Zeitspanne so bemessen ist, dass in dem Verdampfer weniger als 20% und vorzugsweise weniger als 10% der Kältemittelmenge vorhanden sind, die beim gleichzeitigen Abschalten des Verdichters und des Schließens des Absperrventils im Verdampfer vorhanden wäre.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Zeitspanne, die der Verdichter weiterläuft, nachdem das Absperrelement geschlossen wird fest eingestellt, durch einen Nutzer oder durch das Servicepersonal veränderbar oder auch von einem oder mehreren Parametern abhängig.
Denkbar ist es beispielsweise, dass gemessen wird, welche Temperatur der Verdampfer aufweist und in Abhängigkeit davon bestimmt wird, wie lange der Verdichter bei geschlossenem Absperrelement weiterbetrieben wird. Wie oben ausgeführt, führt das teils noch flüssige Kältemittel im Verdampfer, das bei geschlossenem Absperrelement verdampft bei laufendem Verdichter zu einer Kühlung. Wird die Temperatur gemessen, die dies als Maß für die Menge des noch in dem Verdampfer befindlichen Kältemittels und dazu herangezogen werden, zu bestimmen, wie lange der Verdichter weiterbetrieben wird.
Auch andere Parameter, wie beispielsweise eine Durchflussrate oder die Menge des in dem Verdampfer noch befindlichen Kältemittels können herangezogen werden, um eine geeignete Zeitspanne zu bestimmen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zu Beginn einer Kühlphase das Absperrelement geöffnet wird und gleichzeitig der Verdichter in Betrieb genommen wird. Durch das bis zum Anlaufen des Verdichters geschlossene Absperrelement wird erreicht, dass mit dem Verdichterstart bereits eine Druckdifferenz vorliegt und nicht erst aufgebaut werden muss. Somit steht die Kälteleistung bereits mit dem Öffnen des Absperrelementes bzw. mit dem Inbetriebsetzen des Verdichters zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, der wenigstens einen Verdichter, wenigstens einen in Strömungsrichtung des Kältemittels stromaufwärts des Verdichters angeordneten Verdampfer und wenigstens einen in einem Bereich zwischen dem Verdichterausgang und dem Eingang des Verdampfers angeordnetes Absperrelement aufweist, das in seiner geschlossenen Position eine Durchströmung unterbindet und das in seiner geöffneten Position eine Durchströmung ermöglicht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens eine Steuer- oder Regelungseinheit aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie bei oder nach dem Ende der Kühlphase das Absperrelement schließt und den Verdichter für eine Zeitspanne bei geschlossenem Absperrelement weiterbetreibt und dann abschaltet oder auf einen anderen Verdampfer umschaltet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei dem Absperrelement um ein Stopventil, um ein Schrittmotorventil oder um eine Klappe, insbesondere um eine Rückschlagklappe handelt.
Weiterhin ist es denkbar, dass sich das Absperrelement in einem Bereich zwischen dem Ausgang des Verflüssigers und dem Eingang des Verdampfers befindet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regelungseinheit so ausgeführt ist, dass die Zeitspanne, in der der Verdichter weiterbetrieben wird so bemessen ist, dass in dem Verdampfer kein Kältemittel mehr vorhanden ist, wenn die Zeitspanne abgelaufen ist. Bevorzugt ist es weiterhin, wenn diese Zeitspanne so bemessen ist, dass in dem Verdampfer weniger als 20% und vorzugsweise weniger als 10% der Kältemittelmenge vorhanden sind, die vorläge, würde der Verdichter abgeschaltet und gleichzeitig das Absperrelement geschlossen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Ansicht einen Kältemittelkreislauf eines erfindungsgemäßen Kühl- bzw. Gefriergerätes.
Abweichend von der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise wird der Verdichter 10 nicht zu dem Zeitpunkt angehalten, zu dem das Absperrelement 30 geschlossen wird, sondern für eine vorbestimmte oder von einem oder mehreren Parametern abhängige Zeit bei geschlossenem Absperrelement 30 weiterbetrieben. Da sich zwischen dem Verdampferausgang und dem Verdichtereingang kein geschlossenes Absperrelement befindet kann der Verdichter 10 somit während dieser Zeitspanne den Verdampfer 40 weitgehend oder vollständig leersaugen. Ist der Verdampfer hinreichend leergesaugt, schaltet der Verdichter 10 aus oder die Verbindung zwischen dem dargestellten Verdampfer 40 und dem Verdichter 10 wird unterbrochen und der Verdichter wird mit seiner Saugleitung mit einem anderen Verdampfer, der in der Figur nicht dargestellt ist verbunden.
Während dieser Zeitspanne ist das Absperrelement 30 weiterhin geschlossen.
Wird wieder Kühlbedarf gemeldet, wird das Absperrelement 30 geöffnet und der Verdichter 10 gestartet.
Das Schließen des Absperrelementes, das beispielsweise als Stopventil ausgebildet sein kann, kann durch den Kältebedarf des gekühlten Raumes bestimmt werden. Besteht kein Kältebedarf mehr, weil der Temperatur-Istwert den Sollwert erreicht oder unterschritten hat, wird das Absperrelement 30 geschlossen und der Verdichter wie oben ausgeführt noch für eine bestimmte Zeitspanne weiter betrieben.
Ein Schließen des Absperrelementes ist somit zu dem Zeitpunkt denkbar, in dem kein Kältebedarf mehr besteht. Denkbar ist es ebenfalls, das Absperrelement vor oder nach diesem Zeitpunkt zu schließen. Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass der Verdichter 10 für eine gewisse Zeit bei geschlossenem Absperrelement 30 weiterbetrieben wird, um den Verdampfer 40 teilweise oder vollständig leer zu saugen und das Kältemittel in den Verflüssiger zu fördern.
Bei dem Leersaugen kommt es zu einer Verdampfung des noch in dem Verdampfer befindlichen Kältemittels und somit zu einem Kühleffekt.
Aufgrund des leergesaugten Verdampfers, ist wie oben ausgeführt die Abtauung sicher und kürzer durchführbar, da die in dem Verdampfer befindliche Kältemittelmenge durch das Leersaugen während der Abtauphase entsprechend verringert ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beim erneuten Start des Verdichters, d. h. bei Meldung eines Kältebedarfs in einem gekühlten Kompartiment kein flüssiges Kältemittel in die Saugleitung des Verdichters gelangt, sodass dort keine Bereifung möglich ist.
Da bei geschlossenem Absperrelement der Verdichter für eine bestimmte Zeit weiterbetrieben wird ist es möglich, das Kältemittel weitgehend oder vollständig in dem Verflüssiger 20 zu sammeln. Vor diesem Hintergrund ist es möglich, dass der erfindungsgemäße Kältemittelkreislauf keinen Flüssigkeitsabscheider bzw. keinen Akkumulator im Kältekreislauf aufweist.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, wobei das Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens einen Kältemittelkreislauf aufweist, der wenigstens einen Verdichter, wenigstens einen in Strömungsrichtung des Kältemittels stromaufwärts des Verdichters angeordneten Verdampfer und wenigstens ein in einem Bereich zwischen dem Verdichterausgang und dem Eingang des Verdampfers angeordnetes Absperrelement aufweist, das in seiner geschlossenen Position eine Durchströmung unterbindet und das in seiner geöffneten Position eine Durchströmung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement geschlossen wird und dass der Verdichter für eine Zeitspanne bei geschlossenem Absperrelement weiter betrieben wird und dann abgeschaltet oder auf einen anderen Verdampfer umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne, in der der Verdichter betrieben wird so bemessen ist, dass in dem Verdampfer kein Kältemittel mehr vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne, in der der Verdichter betrieben wird, so bemessen ist, dass in dem Verdampfer weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% der Kältemittelmenge vorhanden sind, die beim gleichzeitigen Abschalten des Verdichters und Schließen des Absperrelementes vorhanden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn einer Kühlphase das Absperrelement geöffnet wird und gleichzeitig der Verdichter in Betrieb genommen wird.
Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, der wenigstens einen Verdichter, wenigstens einen in Strömungsrichtung des Kältemittels stromaufwärts des Verdichters angeordneten Verdampfer und wenigstens ein in einem Bereich zwischen dem Verdichterausgang und dem Eingang des Verdampfers angeordnetes Absperrelement aufweist, das in seiner geschlossenen Position eine Durchströmung unterbindet und das in seiner geöffneten Position eine Durchströmung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens eine Steuer- oder Regelungseinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie das Absperrelement schließt und den Verdichter für eine Zeitspanne bei geschlossenem Absperrelement weiter betreibt und dann abschaltet oder auf einen anderen Verdampfer umschaltet.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Absperrelement um ein Stoppventil, um ein Schrittmotorventil oder um eine Klappe, insbesondere um eine Rückschlagklappe handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, das sich das Absperrelement in einem Bereich zwischen dem Ausgang des Verdichters und dem Eingang des Verdampfers befindet.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Verflüssiger aufweist und dass sich das Absperrelement zwischen dem Verflüssigerausgang und dem Verdampfereingang befindet.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelungseinheit derart ausgeführt ist, dass die Zeitspanne, in der der Verdichter betrieben wird so bemessen ist, dass in dem Verdampfer kein Kältemittel mehr vorhanden ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelungseinheit derart ausgeführt ist, dass die Zeitspanne, in der der Verdichter betrieben wird, so bemessen ist, dass in dem Verdampfer weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% der Kältemittelmenge vorhanden sind, die beim gleichzeitigen Abschalten des Verdichters und Schließen des Absperrelementes vorhanden ist.