DE102014005394A1

DE102014005394A1 - Kühl- und/oder Gefriergerät

Info

Publication number: DE102014005394A1
Application number: DE201410005394
Authority: DE
Inventors: Herbert Gerner; Holger Jendrusch
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, in dem wenigstens ein Kompressor angeordnet ist, der mit einer veränderlichen Drehzahl betreibbar ist, wobei wenigstens eine Messeinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameterwertes des Kompressors vorgesehen ist, wobei das Gerät wenigstens eine Einheit aufweist, die mit der Messeinrichtung in Verbindung steht und der der wenigstens eine gemessene Parameterwert zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist die Einheit derart ausgeführt, dass sie basierend auf dem gemessenen Parameterwert und/oder aus einem daraus abgeleiteten Wert zumindest eine Funktionalität des Gerätes anzeigt, erzeugt, steuert oder regelt, wobei es sich bei der Funktionalität nicht um die Kompressordrehzahl handelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, in dem wenigstens ein Kompressor angeordnet ist, der mit einer veränderlichen Drehzahl betreibbar ist, wobei wenigstens eine Messeinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameterwertes des Kompressors vorgesehen ist.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kompressoren einzusetzen, die mit einer veränderlichen Drehzahl betrieben werden können. Des Weiteren ist es bekannt, wenigstens eine Messeinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameterwertes des Kompressors vorzusehen. Die Kompressoren stehen mit der Gerätesteuerung über eine Kommunikationsschnittstelle in Verbindung. Diese wird von der Gerätesteuerung genutzt, um dem Kompressor die gewünschte Drehzahl vorzugeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Rahmen des Betriebs des Kompressors anfallenden Messgrößen einer weiteren Verwendung zuzuführen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- bzw. Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass das Gerät wenigstens eine Einheit aufweist, die mit der Messeinrichtung in Verbindung steht und der der wenigstens eine gemessene Parameter und/oder wenigstens ein daraus abgeleiteter Wert zugeführt wird, wobei die Einheit derart ausgeführt ist, dass sie basierend auf dem gemessenen Parameterwert bzw. auf dem abgeleiteten Wert zumindest eine Funktionalität des Gerätes anzeigt, erzeugt, steuert oder regelt, wobei es sich bei der Funktionalität nicht um die Kompressordrehzahl handelt. Es handelt sich insofern nicht um die Kompressordrehzahl, als dass diese nicht die Zielregelgröße darstellt. Um die Zielgröße zu erreichen, kann sich jedoch auch die Drehzahl bzw. die Drehzahlvorgabe ändern.
Wie vorstehend ausgeführt, kann die Funktionalität basierend auf wenigstens einem gemessenen Parameterwert und/oder basierend auf wenigstens einem daraus abgeleiteten Wert angezeigt, erzeugt, gesteuert oder geregelt werden.
Wenn im Folgenden von einem „Parameterwert” die Rede ist, ist darunter nicht nur der gemessene Wert, sondern auch jeder beliebige daraus abgeleitete Wert zu verstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, Messgrößen des Kompressors bzw. der Kompressorsteuerung und/oder daraus abgeleitete Werte für wenigstens eine andere Funktionalität und vorzugsweise für die Geräteregelung zu verwenden bzw. miteinzubeziehen.
Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei der Kompressorsteuerung bzw. bei der Messeinrichtung um eine eigenständige Elektronik handelt oder ob diese in die Gerätesteuerung bzw. -regelung integriert ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oder verschiedene Messgrößen des Kompressors bzw. der Kompressorsteuerung/der genannten Messeinrichtung (im Folgenden: Messeinrichtung genannt) zur Optimierung der kältetechnischen Regelung genutzt werden. Dabei kann es sich um Parameter handeln, die ohnehin für die Antriebsregelung des Kompressors erfasst werden.
Als Messgrößen bzw. als Parameter, deren Werte durch die Messeinrichtung erfasst werden oder daraus abgeleitete Werte bzw. Größen, kommen beispielsweise der Kompressorstrom, das Kompressordrehmoment oder das Oszillieren des Kompressordrehmoments in Betracht. Da das Drehmoment des Kompressors nicht über einen Kolbenzyklus konstant ist, kann das minimale und das maximale Drehmoment über einen Kolbenzyklus als Merkmal für die vorliegenden Druckverhältnisse verwendet werden. In diesem Fall kann somit zur Verarbeitung in der Gerätesteuerung von der Kompressorsteuerung bzw. von der genannten Messeinrichtung ein kontinuierlicher Minimalwert bzw. Maximalwert ermittelt werden. Auch diese Werte sind Parameterwerte im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Wie oben ausgeführt, sind „Parameterwerte” im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur Messwerte, sondern auch daraus abgeleitete Größen bzw. Werte. Kann zum Beispiel der Druck nicht direkt gemessen werden, so kann dieser aus Drehmoment und entsprechenden kompressorspezifischen Parametern ermittelt werden. Der Begriff „Parameterwerte” steht somit stellvertretend für die gemessenen Werte als auch für daraus abgeleitete Werte.
Weitere Parameterwerte sind die Kompressordrehzahl, die Abgabeleistung des Kompressors, die Aufnahmeleistung des Kompressors und die durch den Kompressor erzeugte Druckdifferenz. Als weiterer Parameter kommt beispielsweise ein oszilierendes Drehmoment bzw. dessen Größe, d. h. die Drehmomentschwankung je Umdrehung in Betracht.
Auch ist es denkbar und von der Erfindung mitumfasst, eine Mehrzahl dieser Parameter zu verwenden, um die Funktionalität des Gerätes anzuzeigen, zu erzeugen, zu steuern oder zu regeln.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Funktionalität um ein Zustandssignal der Tür oder eines sonstigen Verschlusselementes des Gerätes handelt, das seitens der Einheit erzeugt wird, wenn die Leistungsaufnahme des Kompressors einen Grenzwert übersteigt bzw. die Druckverhältnisse und/oder die Drehmomentverhältnisse von den erwarteten Werten bzw. Verläufen abweichen bzw. sich nicht erwartungsgemäß verhalten. In diesem Fall wird ein Anstieg der Leistungsaufnahme des Kompressors ermittelt. Wird festgestellt, dass die Leistungsaufnahme den im Regelbetrieb typischen Wert überschreitet, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn nach einer Türöffnung die Gerätetür nur einen Spalt offensteht und von der Steuerung als geschlossen erkannt wird. In diesem Fall steigt die Leistungsaufnahme des Kompressors aufgrund des höheren Kältebedarfs und es kann basierend auf diesem Parameterwert auf die nicht ordnungsgemäß geschlossene Türe rückgeschlossen werden. In diesem Fall erfasst die Einheit als Messwert die gesteigerte Leistungsaufnahme des Kompressors und zeigt an, dass die Gerätetür, Deckel, Klappe etc. nicht ordnungsgemäß geschlossen ist oder erzeugt ein entsprechendes Signal. So kann speziell bei Geräten mit Ventilator im Innenraum ein Anstieg der Leistungsaufnahme ermittelt werden und auf die nicht ordnungsgemäß geschlossene Türe rückgeschlossen werden. Die Messgröße, die zu diesem Ergebnis führt, ist in diesem Fall die Leistungsaufnahme des Kompressors.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kältemittelkreislauf wenigstens ein Stoppventil aufweist, mittels dessen der Kältemittelstrom durch den Kältemittelkreislauf gedrosselt oder abgesperrt werden kann und dass es sich bei der Funktionalität um das Schalten des Stoppventils in Abhängigkeit wenigstens eines Parameterwertes, insbesondere des Drehmomentes und/oder der Drehmomentoszillation oder des durch den Kompressor erzeugten Druckes und/oder der Druckdifferenz handelt. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in einem Kältemittelkreislauf ein oder mehrere Stoppventile einzubauen, mittels derer die Durchströmung des Kältemittelkreislaufs durch Kältemittel gedrosselt oder ganz unterbunden werden kann. Wird nun beispielsweise das vom Kompressor erzeugte Drehmoment und somit der erzeugte Druck gemessen, kann dies der Einheit gemeldet werden und diese kann den Schaltpunkt zum Öffnen und/oder zum Schließen des Stoppventils unter Berücksichtigung des oder der Messwerte optimieren bzw. einstellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Funktionalität des Gerätes um die Kompressorleistung, um den von dem Kompressor erzeugten Durchfluss von Kältemittel oder auch um das Drehmoment des Kompressors. Wie bereits oben ausgeführt, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass drehzahlveränderliche Kompressoren auf eine vorgegebene konstante Drehzahl als Regelgröße geregelt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Regelgröße z. B. durch die Gerätesteuerung vorgegeben wird, so dass auf eine konstante Leistung oder auch auf ein konstantes Drehmoment des Kompressors geregelt wird. Die genannte Einheit führt dann dementsprechend eine Einstellung des Kompressorbetriebs so ein, dass eine konstante Leistung oder ein konstantes Drehmoment des Kompressors erreicht wird.
Auch eine Durchflussanpassung bzw. Einstellung ist denkbar. So ist es denkbar, als Regelgröße den Durchfluss vom Kältemittel zu wählen. Durch die vorliegenden Daten bzw. Messgrößen des Drehmomentes und somit der Druckdifferenz über den Kompressor und der Drehzahl können Regelungsparameter für die Durchflusseinstellung bzw. Anpassung abgeleitet werden.
So ist es denkbar, dass das Drehmoment und/oder die Druckdifferenz und/oder die Drehzahl des Kompressors gemessen werden und dass die genannte Einheit basierend auf diesen Messwerten eine Durchflussanpassung vornimmt. Die Durchflussanpassung selbst kann dann durch ein steuerbares Ventil oder durch zumindest teilweise parallel verlaufende Einzelventile, ein Schrittmotorventil oder das Takten von Einzelventilen erfolgen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Funktionalität des Gerätes um die Änderung der Kompressordrehzahl zur Reduktion von Stromoberwellen handelt.
Der Betrieb von drehzahlgeregelten Kompressoren führt zu einer nicht sinusförmigen Stromaufnahme aus dem Netz, d. h. zu Stromoberwellen, welche durch entsprechende Normen reglementiert sind. Werden die Stromoberwellen auf der Elektronik des Kompressors reduziert, führt dies im Allgemeinen zu Mehrkosten. Wird nun eine gezielte langsame und kontinuierliche Drehzahlveränderung vorgenommen, können die Spitzenwerte der erzeugten Stromoberwellen reduziert und somit Kosten bei der in Hardware zu realisierenden Stromoberwellen-Kompensation eingespart werden. In diesem Fall werden als Messgrößen z. B. die Drehzahl und/oder die Leistung und/oder das Drehmoment des Kompressors erfasst und die Einheit verändert diese Größen nicht abrupt, sondern kontinuierlich, um die genannten Stromoberwellen zu reduzieren.
Des Weiteren ist es sinnvoll, den Kompressor stets mit der niedrigsten Drehzahl zu starten und dann kontinuierlich auf die Zieldrehzahl zu beschleunigen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Funktionalität um die Qualität einer Komponente des Gerätes handelt. So ist es beispielsweise denkbar, die ermittelten Messwerte in der Endprüfung der Kühl- bzw. Gefriergeräte als Selektionskriterium zur Erkennung von Qualitätsschwankungen bzw. von Fehlern heranzuziehen. Nach einer entsprechenden Anzeige durch die Einheit kann somit ermittelt werden, dass die betreffende Komponente defekt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Funktionalität um die Verdampfertemperatur oder auch um die Geräteleistung handelt. Auch ist es denkbar, auf eine konstante Druckdifferenz hin zu regeln.
Wird beispielsweise über einen Verdampferfühler, der auf der Gerätesteuerung angeordnet ist, eine Regelung auf eine konstante Verdampfungstemperatur realisiert, kann in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur die Leistung des Kompressors geregelt werden. Die Regelung kann ergänzend als Steuergröße auch die Ventilatordrehzahl des Kühlraumventilators oder auch die Ventilatordrehzahl des Verflüssigerventilators beeinflussen.
Auch eine Einstellung bzw. Optimierung der Geräteleistung ist denkbar und von der Erfindung mitumfasst. So ist es beispielsweise denkbar, dass durch die Einheit auf eine bestimmte optimierte Leistung des Kompressors geregelt wird.
Durch eine Leistungsregelung, z. B. während einer Inbetriebnahmephase, während spezieller Kühlfunktionen (Superkühlen, Superfrost, etc.) kann eine optimale Kälteleistung ohne Überlastung der beteiligten Komponenten erzielt werden. Die maximal zulässige Leistung hängt vom Kompressortyp und dessen Umgebungstemperatur ab. Da bei komplexeren Geräten eine Vielzahl von Ventilatoren, Klappen und Magnetventilen eingesetzt sein können, kann eine Leistungsregelung im Gerät immer die maximal mögliche Kälteleistung bereitstellen, ohne dass die Zusammenhänge zwischen Drehzahl und dem Schaltzustand der verschiedenen Komponenten definiert werden müssen.
Wie ausgeführt ist auch eine Regelung auf eine konstante Druckdifferenz hin möglich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einheit derart ausgebildet ist, dass die Funktionalität ausschließlich auf der Grundlage des gemessenen Parameterwertes oder zusätzlich unter Berücksichtigung weiterer Größen, insbesondere der Verdampfertemperatur, der Lufttemperatur im gekühlten Innenraum angezeigt, erzeugt, gesteuert oder geregelt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel betrifft die Nutzung der Messgröße Leistungsaufnahme des Kompressors zur Feststellung der Funktionalität, ob die Tür oder ein sonstiges Verschlusselement des Gerätes offensteht oder korrekt geschlossen ist. Das Ausführungsbeispiel betrifft einen Kühl- und/oder Gefrierschrank mit einer um eine vertikale Achse verschwenkbaren Tür, die nach der Nutzung versehentlich einen Spalt breit offensteht. Die Spaltbreite ist dabei so gering bemessen, dass die Tür von der Steuerung des Gerätes als geschlossen erkannt wird, so dass kein Warnsignal abgegeben wird.
Aufgrund des erhöhten Wärmeeintrags in den gekühlten Innenraum kann festgestellt werden, dass der Kompressor eine erhöhte Leistungsaufnahme aufweist. Ein Vergleich dieser erhöhten Leistungsaufnahme mit einem Referenzwert, d. h. mit der Leistungsaufnahme im normalen Regelbetrieb bei geschlossener Tür führt zu dem Ergebnis, dass die Leistungsaufnahme gestiegen ist. Dieses Signal wird von der genannten Einheit erfasst, die daraufhin die Funktionalität erzeugt bzw. anzeigt, dass die Tür des Gerätes nicht ordnungsgemäß geschlossen ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden das Drehmoment und somit die Druckdifferenz sowie die Drehzahl des Kompressors als Messgrößen erfasst. Die Regelgröße ist der Durchfluss. Auf der Grundlage der gemessenen Werte kann eine Regelung des Durchflusses vorgenommen werden, da entsprechende Regelungsparameter von den gemessenen Werten abgeleitet werden können. Die erfindungsgemäße Einheit steuert oder regelt auf dieser Grundlage somit beispielsweise den Durchfluss an Kältemittel durch die Kältemittelleitung. Dies kann beispielsweise über ein steuerbares Ventil erfolgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Messgrößen, vorzugsweise drehzahlgeregelte Kompressoren zu nutzen, beispielsweise zur Regelungsoptimierung oder auch zur Anzeige von bestimmten Schaltzuständen etc.

Claims

Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, in dem wenigstens ein Kompressor angeordnet ist, der mit einer veränderlichen Drehzahl betreibbar ist, wobei wenigstens eine Messeinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Parameterwertes des Kompressors vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät wenigstens eine Einheit aufweist, die mit der Messeinrichtung in Verbindung steht und der der wenigstens eine gemessene Parameterwert und/oder ein daraus abgeleiteter Wert zugeführt wird, wobei die Einheit derart ausgeführt ist, dass sie basierend auf dem gemessenen Parameterwert bzw. auf dem abgeleiteten Wert zumindest eine Funktionalität des Gerätes anzeigt, erzeugt, steuert oder regelt, wobei es sich bei der Funktionalität nicht um die Kompressordrehzahl handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem durch die Messeinrichtung erfassten Parameterwert und/oder bei dem abgeleiteten Wert um die Größe des Kompressorstroms, der Drehmomentschwankung je Umdrehung, des Kompressordrehmoments, der Kompressordrehzahl, der Abgabeleistung, der Aufnahmeleistung oder um des durch den Kompressor erzeugten Druckes oder der durch den Kompressor erzeugten Druckdifferenz des Kältemittels oder um eine Kombination von zwei oder mehr als zwei der vorgenannten Werte handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Funktionalität um ein Zustandssignal der Tür oder eines sonstigen Verschlusselementes des Gerätes handelt, das seitens der Einheit erzeugt wird, wenn die Leistungsaufnahme des Kompressors einen Grenzwert übersteigt und/oder sich die Druckverhältnisse und/oder die Drehmomentverhältnisse nicht erwartungsgemäß verhalten.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf wenigstens ein Stoppventil aufweist, mittels dessen der Kältemittelstrom durch den Kältemittelkreislauf gedrosselt oder abgesperrt werden kann und dass es sich bei der Funktionalität um das Schalten des Stoppventils in Abhängigkeit wenigstens eines Parameterwertes und/oder wenigstens eines daraus abgeleiteten Wertes, insbesondere des Drehmoments und/oder der Drehmomentoszillation oder des durch den Kompressor erzeugten Druckes und/oder der sich über dem Kompressor herrschenden Druckdifferenz handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Funktionalität des Gerätes um die Kompressorleistung, um den von dem Kompressor erzeugten Durchfluss von Kältemittel oder um das Drehmoment des Kompressors handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Funktionalität des Gerätes um die Änderung der Kompressordrehzahl zur Reduktion von Stromoberwellen handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Funktionalität um die Qualität einer Komponente des Gerätes handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Funktionalität um die Verdampfertemperatur oder um die Geräteleistung handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Funktionalität um die durch den Kompressor erzeugte Druckdifferenz des Kältemittels handelt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit derart ausgebildet ist, dass die Funktionalität ausschließlich auf der Grundlage des gemessenen Parameterwertes und/oder eines daraus abgeleiteten Wertes oder zusätzlich unter Berücksichtigung weiterer Größen, insbesondere der Verdampfertemperatur, der Lufttemperatur im gekühlten Innenraum des Gerätes oder der Umgebungstemperatur angezeigt, erzeugt, gesteuert oder geregelt wird.