DE102020207648A1

DE102020207648A1 - Kältegerät mit einem Saugrohr-Wärmetauscher und Verfahren zum Betrieb eines Kältegeräts mit einem Saugrohr-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102020207648A1
Application number: DE102020207648.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Babucke; Niels Liengaard
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2021-12-23
Also published as: WO2021259630A1; EP4168723A1; CN115917224A; US20230296293A1; EP4168723B1

Abstract

Ein Kältegerät (10) hat einen Kältemittelkreislauf (20, 80, 90), der einen Verdichter (22), eine erste Verdampfergruppe (26) mit mindestens einem ersten Verdampfer (28) und mit einem der ersten Verdampfergruppe (26) vorgeschalteten Hochdruckrohr (48), eine zur ersten Verdampfergruppe (26) parallel geschaltete zweite Verdampfergruppe (32) mit mindestens einem zweiten Verdampfer (34), ein der ersten Verdampfergruppe (26) und der zweiten Verdampfergruppe (32) nachgeschaltetes Niederdruckrohr (49, 49'), und einen Saugrohr-Wärmetauscher (50, 50'), in dem ein Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') des Hochdruckrohres (48) und ein Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') des Niederdruckrohres (49, 49') wärmeleitend gekoppelt sind, aufweist. Der Saugrohr-Wärmetauscher (50, 50') weist drei Temperatursensoren an drei Positionen aus einer Gruppe von Positionen (60, 60'; 62, 62'; 56, 56'; 58, 58') am Eingang und am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts (54, 54'), und am Eingang und am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts (52, 52') auf. Das Kältegerät und das zugehörige Verfahren ermöglichen die Bestimmung eines Verhältnisses der Massenstroms des Kältemittels zur ersten Verdampfergruppe zum Gesamtmassenstrom des Kältemittels.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Saugrohr-Wärmetauscher aufweist, und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kältegeräts.
Aus der DE 10 2016 202 565 ist ein Kältegerät mit einem inneren Wärmetauscher bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit zwei parallelen Verdampfern bzw. Verdampfergruppen und einem Saugrohr-Wärmetauscher sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kältegeräts zu schaffen, bei dem eine Abschätzung des Massenstroms des Kältemittels durch einen Verdampfer bzw. eine Verdampfergruppe im Verhältnis zum Gesamtmassenstrom des Kältemittels erhalten werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Kältegerät und ein Verfahren zum Betrieb eines Kältegeräts gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter, eine erste Verdampfergruppe mit mindestens einem ersten Verdampfer und mit einem der ersten Verdampfergruppe vorgeschalteten Hochdruckrohr, eine zur ersten Verdampfergruppe parallel geschaltete zweite Verdampfergruppe mit mindestens einem zweiten Verdampfer, ein der ersten Verdampfergruppe und der zweiten Verdampfergruppe nachgeschaltetes Niederdruckrohr, und einen Saugrohr-Wärmetauscher, in dem ein Hochdruckrohrabschnitt des Hochdruckrohres und ein Niederdruckrohrabschnitt des Niederdruckrohres wärmeleitend gekoppelt sind, aufweist. Der Saugrohr-Wärmetauscher weist drei Temperatursensoren an drei Positionen aus einer Gruppe von Positionen am Eingang und am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts, und am Eingang und am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts auf.
Ein solches Kältegerät ist insbesondere ein Haushaltskältegerät, in dem in verschiedenen Fächern haushaltsübliche Mengen an Lebensmitteln bei unterschiedlichen Temperaturen gelagert werden und möglicherweise eine Temperaturbehandlung erfahren. Mit Verdampfern, die bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, können Lagerfächer auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten bzw. betrieben werden.
Die Erfindung ist vorteilhaft einsetzbar bei parallelgeschalteten Verdampfern bzw. Verdampfergruppen, bei denen eine Verdampfergruppe Verdampfer mit jeweils variabel wählbarer Temperatur aufweist. Ein Lagerfach, welches mit einer variabel wählbaren Temperatur betrieben werden kann wird im Weiteren Flexfach genannt, der zugehörige Verdampfer Flexfach-Verdampfer.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft einsetzbar bei parallel geschalteten Verdampfern bzw. Verdampfergruppen, bei denen ein erster Verdampfer bzw. die Verdampfer einer ersten Verdampfergruppe bei niedrigen Temperaturen betrieben wird und der zweite Verdampfer bzw. die Verdampfer der zweiten Verdampfergruppe wahlweise bei einer niedrigeren Temperatur als die Umgebungstemperatur oder einer höheren Temperatur als die Umgebungstemperatur betrieben werden. In einem solchen Gerät kann ein Flexfach auf Temperaturen in einem besonders weiten Temperaturbereich eingestellt werden.
In ihrer Allgemeinheit beschreibt die Erfindung ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf mit zwei parallelen Strängen mit jeweils mindestens einem Verdampfer. Ein bedeutender Anwendungsfall ist der, in dem in einem oder in beiden Strängen jeweils nur ein Verdampfer ist. Im Weiteren wird die Erfindung zwecks Vereinfachung der Beschreibung in Hinblick auf den ersten Verdampfer und den zweiten Verdampfer beschrieben. Der Fachmann wird die Verallgemeinerung auf die Stränge erkennen.
In der Beschreibung der Erfindung werden die Begriffe Saugrohr und Niederdruckrohr synonym verwendet und ebenfalls werden die Begriffe Saugrohr-Wärmetauscher und innerer Wärmetauscher synonym verwendet.
Bei derartigen Geräten verfügen die parallelen Verdampfer typischerweise über je eine regelbare Drosselstelle, insbesondere ein Expansionsventil am Ein- und Austritt des Verdampfers. Im Weiteren wird ein Expansionsventil stellvertretend für eine regelbare Drosselstelle genannt. Durch die Ventilstellungen kann der Druck im Verdampfer so beeinflusst werden, dass das zugehörige Fach unterschiedlich stark gekühlt wird.
Aus Sicht des Kältemittelkreislaufs werden die Verdampfergruppen als Stränge des Kältemittelkreislaufs angesehen. Es ist vorteilhaft, die Verdampfer derart in Gruppen zusammen zu fassen, dass in einer ersten Verdampfergruppe ausschließlich Verdampfer sind, die Lagerfächer unterhalb der Umgebungstemperatur betreiben, und in einer zweiten Verdampfergruppe ausschließlich Verdampfer sind, die Lagerfächer wahlweise unter oder auch über der Umgebungstemperatur betreiben.
Lagerfächer der ersten Verdampfergruppe sind beispielsweise ein Kühlfach, ein Kaltlagerfach, ein Gefrierfach oder ein einfaches Flexfach. Da alle diese Fächer gekühlt werden ist es vorteilhaft, dass der Kältemittelstrang der ersten Verdampfergruppe Teil eines inneren Wärmeübertragers oder Saugrohr-Wärmeübertragers ist.
Eine Besonderheit des Kältemittelstrangs zur zweiten Verdampfergruppe ist, dass dieser nicht Teil der inneren Wärmeübertrager ist um ein Flexfach mit einem erweiterten Temperaturbereich auch durch im Flexfach-Verdampfer verflüssigendes Kältemittel zu erwärmen. Hier ist der Vorteil, dass der zweite Verdampfer mit warmem oder heißem Kältemittel auf etwa Verflüssigertemperatur versorgt werden kann.
Bei parallelen Kältemittelsträngen hängt die Verteilung des Massenstroms nicht nur von den Ventilpositionen sondern auch vom Gasanteil bzw. der Unterkühlung am jeweiligen Ventileintritt ab. Gasanteil und Unterkühlung sind für die Geräteregelung nicht zugänglich, so dass die genaue Verteilung der Massenströme auf die einzelnen Verdampfer schwierig zu bestimmen ist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass sich ein Verhältnis von Massenströmen in einem inneren Wärmetauscher mit zwei Strängen bestimmen lässt, wenn die beiden Massenströme im wesentlichen einphasig sind und mindestens drei Temperaturen an Eingängen und Ausgängen des inneren Wärmetauschers bekannt sind. Falls vier Temperaturen an Eingängen und Ausgängen des inneren Wärmetauschers bekannt sind vereinfacht sich die Berechnung.
In dem inneren Wärmetauscher überträgt ein Kältemittelstrang Wärme an das Saugrohr. Da unterschiedliche Massenströme auf warmer und kalter Seite andere Temperaturen des Sauggases bewirken, kann dies zur Bestimmung des durch den ersten Verdampfer strömenden Massenstromanteils genutzt werden, da dieser im Hochdruckrohrabschnitt im wesentlichen einphasig ist. Das Kältemittel im Saugrohr sollte vollständig verdampft sein und damit einphasig gasförmig vorliegen.
Somit wird die Temperaturverteilung am Saugrohr-Wärmetauscher als einem inneren Wärmeübertrager genutzt um auf den Massenstromanteil durch den ersten Verdampfer zu schließen. Dort liegt auf der warmen Seite flüssiges Kältemittel und auf der Saugrohrseite gasförmiges Kältemittel mit den jeweiligen spezifischen Wärmekapazitäten an. Mit Überlegungen aus der Thermodynamik ist es nun möglich, mit drei Temperaturen an Eingängen und Ausgängen des Saugrohr-Wärmetauschers das Verhältnis der Massenströme mit guter Genauigkeit zu bestimmen. Siehe etwa in Grundlagen der Wärme- und Stoffübertragung, Vorlesungsskript Uni-Magdeburg, WS2009/2010.
Im Falle eines dritten Verdampfers, der den parallelen Verdampfern folgt und von dem gesamten Massenstrom des Kältemittels durchströmt wird, und dessen Saugrohr direkt in den Saugrohr-Wärmetauscher führt, ist es möglich, als Temperatur am Eingang des Saugrohr-Strangs die Temperatur des dritten Verdampfers zu verwenden bzw. einen Temperatursensor am Eingang des Saugrohr Strang durch den Temperatursensor in dem dritten Verdampfer zu ersetzen wenn zwischen dem dritten Verdampfer und dem Saugrohr keine Wärmeübertragung stattfindet.
Über die Verdampfungstemperatur im dritten Verdampfer und die Sauggastemperatur am Ausgang des inneren Wärmeübertragers kann die Sauggasdichte und mit der Drehzahl des Verdichters der Fördermassenstrom und damit der Gesamtmassenstrom bestimmt werden. Somit liefert diese Methode aus dem Verhältnis der Massenströme und dem Gesamtmassenstrom auch den Absolutwert des durch den ersten Verdampferstrang strömenden Massenstroms. Aus der Differenz zum Gesamtmassenstrom ergibt sich dann der Massenstrom durch den zweiten Verdampferstrang. In dem Fall, dass der zweite Verdampferstrang nur einen Verdampfer aufweist, wird damit der Massenstrom durch diesen Verdampfer bestimmt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung führt der Hochdruckrohrabschnitt ausschließlich zu der ersten Verdampfergruppe und führt nicht zur zweiten Verdampfergruppe. Dies hat den Vorteil, dass der Hochdruckrohrabschnitt genau den Massenstrom aufweist, der durch die erste Verdampfergruppe strömt.
Da der Hochdruckrohrabschnitt dem Verflüssiger folgt führt er im wesentlichen flüssiges Kältemittel. Der Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt ist also im wesentlichen einen Massenstrom von flüssigem Kältemittel mit höchstens einem sehr geringen Gasanteil.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem ersten Verdampfer und dem zweiten Verdampfer jeweils ein variabel einstellbares Drosselelement, insbesondere ein Expansionsventil, vorgeschaltet und nachgeschaltet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass in dem ersten Verdampfer und in dem zweiten Verdampfer jeweils ein Massenstrom unabhängig von dem anderen Verdampfer einstellbar ist. Jeder dieser Verdampfer kann als Verdampfer mit einer variablen Temperatur betrieben werden. Der Druck des Kältemittels und damit die Verdampfertemperatur kann für jeden der Verdampfer unabhängig von anderen Verdampfern eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Saugrohr-Wärmetauscher einen Temperatursensor an jeder Position aus einer Gruppe von Positionen auf. Dies hat den Vorteil, dass sich die Berechnung des Verhältnisses der Massenströme vereinfacht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Kältegerät eine Einrichtung zur Bestimmung eines Verhältnisses der Massenströme im Hochdruckrohrabschnitt und im Niederdruckrohrabschnitt auf. Eine solche Einrichtung kann vorteilhaft in der Steuerung des Kältegeräts integriert sein.
Gemäß noch einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Kältegerät eine Einrichtung zur Bestimmung eines Verhältnisses der Massenströme zu der ersten Verdampfergruppe und der zweiten Verdampfergruppe auf. Dies ergibt sich daraus, dass der Gesamtmassenstrom die Summe der Massenströme zu der ersten Verdampfergruppe und der zweiten Verdampfergruppe ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Kältegerät einen dritten Verdampfer zwischen den parallel angeordneten ersten und zweiten Verdampfern und dem Niederdruckrohr auf. Dies ermöglicht ein weiteres gekühltes Fach, vorzugsweise ein Fach mit einer tieferen Temperatur als die vorhergehenden Fächer.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einem dritten Verdampfer weist das Kältegerät einen weiteren Saugrohr-Wärmetauscher, in dem ein weiterer Hochdruckrohrabschnitt des Hochdruckrohres und ein weiterer Niederdruckrohrabschnitt des Niederdruckrohres wärmeleitend gekoppelt sind, auf. Dies erhöht die Energieeffizienz. Es ist allerdings zu beachten, dass der weitere Saugrohr-Wärmetauscher nicht für Massenstrom Bestimmungen herangezogen werden kann wenn dort keine im wesentlichen einphasigen Strömungen vorliegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einem dritten Verdampfer weist der dritte Verdampfer einen Temperatursensor auf, welcher einen Temperatursensor an Eingang des Niederdruckrohrabschnitts ersetzt, und der Ausgang des dritten Verdampfers ist direkt mit dem Eingang des Saugrohr-Wärmetauschers verbunden. In diesem Fall, in dem kein weiterer Saugrohr-Wärmetauscher zwischen dem dritten Verdampfer und dem Saugrohr-Wärmetauscher angeordnet ist, ist die Kältemitteltemperatur im dritten Verdampfer und am Eingang des Saugrohr-Wärmetauschers gleich. Daher kann der Temperatursensor für die Temperatur am Eingang des Saugrohr Strangs des Wärmetauschers auch in dem dritten Verdampfer angeordnet sein. Dies hat insbesondere einen Vorteil bei einem No-Frost Verdampfer, der üblicherweise bereits einen Temperatursensor zur Steuerung des Abtauvorgangs aufweist.
Der dritte Verdampfer ist vorzugsweise einem Gefrierfach zugeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Kältegerät einen vierten Verdampfer in Strömungsrichtung des Kältemittels unmittelbar vor dem dritten Verdampfer auf. Dies ermöglicht ein weiteres gekühltes Fach.
Der vierte Verdampfer kann vorteilhaft einem Kühlfach oder einem Kaltlagerfach zugeordnet werden, welches durch gasförmiges Kältemittel aus dem vorhergehenden Gefrierfachverdampfer versorgt wird. Dies ermöglicht eine sehr gute Energieeffizienz.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdichter ein permanent laufender Verdichter mit variabler Drehzahl. Dies hat den Vorteil, dass sich in den Verdampfern eine konstante Temperatur einstellen lässt, welche eine übliche Temperatur Hysterese bei einem intermittierend arbeitenden Verdichter vermeidet.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung müssen die Verdampfer der ersten Verdampfergruppe nicht notwendig Flexfächern zugeordnet sein, sondern können auch auch Fächern mit einem engen Soll-Temperaturbereich zugeordnet sein, beispielsweise ein Kühlfach, einem Kaltlagerfach oder einem Gefrierfach.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bestimmen eines Verhältnisses von Massenströmen in einem Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter, eine erste Verdampfergruppe mit mindestens einem ersten Verdampfer und mit einem der ersten Verdampfergruppe vorgeschalteten Hochdruckrohr, eine zur ersten Verdampfergruppe parallel geschaltete zweite Verdampfergruppe mit mindestens einem zweiten Verdampfer, ein der ersten Verdampfergruppe und der zweiten Verdampfergruppe nachgeschaltetes Niederdruckrohr, und einen Saugrohr-Wärmetauscher, in dem ein Hochdruckrohrabschnitt des Hochdruckrohres und ein Niederdruckrohrabschnitt des Niederdruckrohres wärmeleitend gekoppelt sind, aufweist. Dabei weist der Saugrohr-Wärmetauscher eine Gruppe von Positionen am Eingang und am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts, und am Eingang und am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts auf und das Verfahren erfolgt mit den Verfahrensschritten

a) Bestimmung von Temperaturen an drei Positionen aus der Gruppe von Positionen;
b) Bestimmung eines Verhältnisses von einem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt zu einem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt unter Verwendung der bestimmten Temperaturen.

In dem Saugrohr-Wärmetauscher stellt sich nach einer gewissen Kompressorlaufzeit ein stationärer Zustand ein, in dem sowohl die Kältemittelströme als auch die Temperaturen an den Eingängen und Ausgängen des Saugrohr-Wärmetauschers konstant sind. Dabei sind ebenfalls die Temperaturverläufe in den beiden Kältemittelrohrabschnitten des Wärmetauschers konstant und weisen eine Abhängigkeit voneinander auf. Diese aus der Thermodynamik bekannte Abhängigkeit kann ausgenutzt werden, um aus den Temperaturen an den Eingängen und Ausgängen das Verhältnis der Kältemittelmassenströme zu bestimmen. Eine weitere Anwendung der Thermodynamik kann genutzt werden, um aus nur drei Temperaturen an den Eingängen und Ausgängen das Verhältnis der Kältemittelmassenströme zu bestimmen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens enthält den weiteren Verfahrensschritt Bestimmung von Temperaturen an allen Positionen aus der Gruppe von Positionen. Bei drei durch Sensoren ermittelten Temperaturen kann die vierte Temperatur entweder aus einem weiteren Sensor bestimmt werden oder durch Anwendung der Thermodynamik gut abgeschätzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Bestimmung des Verhältnisses von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt mit Hilfe von spezifischen Wärmekapazitäten eines Kältemittels unter Annahme eines flüssigen Kältemittels im Hochdruckrohrabschnitt und eines gasförmigen Kältemittels im Niederdruckrohrabschnitt.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens enthält den weiteren Verfahrensschritt Bestimmung eines Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt aus einer Förderung des Verdichters. Der Fördermassenstrom ist eine Funktion der Drehzahl, des Hubvolumens, dem Liefergrad und der Sauggas Dichte. Die Sauggas Dichte ist eine Funktion der Verdampfungstemperatur des Verdampfers vor dem Saugrohr-Wärmetauscher und der Temperatur am Gasaustritt des Saugrohr-Wärmetauschers. Der Liefergrad ist eine Funktion des Verflüssigerdrucks und des Verdampferdrucks.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens enthält den weiteren Verfahrensschritt Bestimmung eines Massenstroms durch die zweite Verdampfergruppe aus dem Verhältns von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt und dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt. Die Bestimmung der Massenströme erfolgt also aus dem Verhältnis der Massenströme und dem Fördermassenstrom. Dies hat den Vorteil, dass ein ansonsten schwierig bestimmbarer Massenstrom durch die zweite Verdampfergruppe absolut bestimmbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens enthält den weiteren Verfahrensschritt Steuern des Kältegeräts aufgrund der bestimmten Temperaturen. Wenn der Massenstrom durch die zweite Verdampfergruppe bzw. den zweiten Verdampfer bekannt ist, kann diese Kenntnis benutzt werden, um die zweite Verdampfergruppe bzw. den zweiten Verdampfer besser zu steuern.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens enthält den weiteren Verfahrensschritt Steuern des Kältegeräts aufgrund des Verhältnisses von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt. Damit kann vorteilhaft das Kältegerät mit einer verbesserten Energieeffizienz gesteuert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kältegeräts;
2 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kältegeräts mit parallelen Verdampfersträngen;
3 eine schematische Darstellung eines inneren Wärmetauschers des Kältemittelkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kältegeräts,
4 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kältegeräts mit parallelen Verdampfersträngen und einem seriell folgenden Verdampfer;
5 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kältegeräts mit parallelen Verdampfersträngen und einem weiteren seriell folgenden Verdampfer;
6 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
7 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform mit Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den verschiedenen Ausführungsformen werden funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, ähnlich Elemente mit gestrichenen Bezugsziffern.
1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein Kältegerät 10 gemäß der Erfindung mit einer Kühlfachtür 12 zu einem Kühlfach 15, einer Flexfach-Tür 13 zu einem Flexfach 16 mit einem erweiterten Temperaturbereich und einer Tür 14 zu einem einfachen Flexfach 17. Der Kühlschrank dient beispielsweise zur Lagerung von Lebensmitteln und umfasst als Lagerkammern ein Kühlfach, ein Flexfach mit einem erweiterten Temperaturbereich und ein einfaches Flexfach. Diese Lagerkammern werden jeweils von einem zugeordneten Verdampfer gekühlt. Das Kältegerät 10 weist weiterhin eine Anzeige-und Steuereinheit 18 auf, die des Kältegeräts steuert. Die Anzeige-und Steuereinheit 18 weist eine Einrichtung 19 zur Bestimmung eines Verhältnisses von Massenströmen auf. Das Kältegerät 10 weist einen Kältemittelkreislauf auf, der in unterschiedlichen Ausgestaltungen der Erfindung ausgestaltet sein kann.
2 zeigt einen Kältemittelkreislauf 20 eines Kältegeräts gemäß der Erfindung. Der Kältemittelkreislauf 20 weist einen Verdichter 22, einen Verflüssiger 24, eine erste Verdampfergruppe 26 mit einem ersten Verdampfer 28 und einem weiteren Verdampfer 30 der ersten Verdampfergruppe 26, und eine zu der ersten Verdampfergruppe 26 parallele zweite Verdampfergruppe 32 mit einem zweiten Verdampfer 34 auf.
Der Verdichter ist ein drehzahlgeregelter Verdichter mit variabler Drehzahl. Der Verdichter ist darauf ausgelegt im Dauerlauf zu arbeiten.
In der ersten Verdampfergruppe 26 sind der ersten Verdampfer 28 und der weitere Verdampfer 30 der ersten Verdampfergruppe 26 parallel zueinander angeordnet. In Strömungsrichtung vor dem ersten Verdampfer 28 ist ein Expansionsventil 36 angeordnet, welches den Kältemittelzufluss in den Verdampfer 28 steuert. In Strömungsrichtung hinter dem ersten Verdampfer 28 ist ein Expansionsventil 38 angeordnet, welches den Kältemittelabfluss vom ersten Verdampfer 28 steuert.
Vor und hinter dem weiteren Verdampfer 30 der ersten Verdampfergruppe 26 sind ebenfalls Expansionsventile 40 und 42 angeordnet. In der ersten Verdampfergruppe könnten weitere Verdampfer der ersten Verdampfergruppe parallel zu dem ersten Verdampfer angeordnet werden, um eigene Verdampfer für weitere Lagerfächer bereitzustellen.
Die Verdampfer 28, 30 der ersten Verdampfergruppe 26 sind Lagerfächern zugeordnet, die auf Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur gekühlt werden können. So ist der erste Verdampfer 28 einem Kühlfach zugeordnet, und der weitere Verdampfer 30 der ersten Verdampfergruppe 26 ist einem einfachen Flexfach mit variabler Temperatur zugeordnet, so dass dieses Fach wahlweise als weiteres Kühlfach, Kaltlagerfach oder Gefrierfach betrieben werden kann. Die variablen Temperaturen der Verdampfer der ersten Verdampfergruppe 26 werden durch die Expansionsventile vor und hinter den Verdampfern ermöglicht, die es erlauben, einen ein Verdampfungsdruck des Kältemittels in dem Verdampfer so einzustellen, dass die gewünschten Temperaturen unabhängig von Temperaturen in anderen Verdampfern erreicht werden.
In der zweiten Verdampfergruppe 32 ist in der in 2 gezeigten Ausführungsform nur ein einziger Verdampfer, der zweite Verdampfer 34 vorhanden. In Strömungsrichtung vor dem zweiten Verdampfer 34 ist ein Expansionsventil 44 angeordnet, welches den Kältemittelzufluss in den Verdampfer 34 steuert. In Strömungsrichtung hinter dem zweiten Verdampfer 34 ist ein Expansionsventil 46 angeordnet, welches den Kältemittelabfluss vom zweiten Verdampfer 34 steuert.
Der zweite Verdampfer 34 der zweiten Verdampfergruppe 32 ist einem Flexfach mit erweitertem Temperaturbereich zugeordnet, dass in einem weiten Temperaturbereich sowohl unterhalb als auch oberhalb der Umgebungstemperatur betrieben werden kann. Die variablen Temperaturen des zweiten Verdampfers 34 werden durch die Expansionsventile vor und hinter dem zweiten Verdampfer 34 ermöglicht, die es erlauben einen Verdampfungsdruck des Kältemittels so einzustellen, dass die gewünschten Temperaturen unabhängig von Temperaturen in anderen Verdampfern erreicht werden.
Die in 2 dargestellte Anordnung mit den Verdampfern 28, 30 und 32 entspricht einer Ausführungsform des Kältegeräts 10 aus 1, wobei die Verdampfer 28, 30 und 32 den Lagerfächern 15, 17 und 16 zugeordnet sind.
Der Kältemittelkreislauf 20 hat ein Leitungssystem mit Rohrleitungen, welche die beschriebenen Elemente des Kältekreislaufs 20 miteinander verbinden. Der Kältemittelkreislauf 20 hat einen Hochdruckbereich zwischen dem Ausgang des Verdichters 22 und den Expansionsventilen 36, 40 und 44. Der Kältemittelkreislauf 20 hat einen Niederdruckbereich zwischen den Ventilen 36, 40 und 46 und dem Eingang des Verdichters 22.
Bei dem zweiten Verdampfer 34 ist die Zuordnung des Leitungsbereichs zwischen dem Expansionsventil 44 vor dem zweiten Verdampfer 34 und dem Expansionsventil 46 hinter dem zweiten Verdampfer 34 zu dem Hochdruckbereich oder dem Niederdruckbereich abhängig von dem jeweiligen Betriebszustand des zweiten Verdampfers 34 und dem darin herrschenden Druck. Falls der zweite Verdampfer 34 auf einer Temperatur höher als der Umgebungstemperatur betrieben wird, so hat er in diesem Betriebszustand die Funktion eines Verflüssigers und kann mit hohem Druck betrieben werden.
Der Kältemittelkreislauf 20 weist ein Hochdruckrohr 48 auf, welches den Verdampfern der ersten Verdampfergruppe vorgeschaltet ist. Das Hochdruckrohr 48 endet an den Drosseln der Verdampfer der ersten Verdampfergruppe, also hier an den Expansionsventilen 36 und 40.
der Kältemittelkreislauf 20 weist ein Niederdruckrohr 49 auf, welches der ersten Verdampfergruppe 26 und der zweiten Verdampfergruppe 32 nachgeschaltet ist. Das Niederdruckrohr 49 verläuft zwischen den Expansionsventilen 38, 42 und 46 und dem Eingang des Verdichters 22.
Der Kältemittelkreislauf 20 weist weiterhin einen Saugrohr-Wärmetauscher 50 auf, in dem ein Hochdruckrohrabschnitt 52 des Hochdruckrohres 48 und ein Niederdruckrohrabschnitt 54 des Niederdruckrohres 49 wärmeleitend gekoppelt sind.
Der Saugrohr-Wärmetauscher 50 weist vier bevorzugte Positionen für Temperatursensoren auf, nämlich die Position 56 am Eingang des Hochdruckrohrabschnitts 52, die Position 58 am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts 52, die Position 60 am Eingang des Niederdruckrohrabschnitts 54 und die Position 62 am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts 54. Diese Positionen für Temperatursensoren sind deswegen bevorzugt, weil im Betrieb des Kältegeräts in dem Wärmetauscher 50 aufgrund des Wärmetauschs zwischen den Positionen 56 und 58 ein maximaler Temperaturunterschied des Kältemittels des Hochdruckrohrabschnitts 52 auftritt und zwischen den Positionen 60 und 62 ein maximaler Temperaturunterschied des Kältemittels des Niederdruckrohrabschnitt 54 auftritt.
Der Kältemittelkreislauf 20 weist in einer Ausführungsform der Erfindung an allen vier Positionen 56, 58, 60 und 62 jeweils einen Temperatursensor auf. Diese Ausführungsform hat den Vorzug, dass die Temperatur Differenzen im Hochdruckrohrabschnitt 52 und im Niederdruckrohrabschnitt 54 durch einfache Temperaturmessungen mit den Temperatursensoren bestimmt werden können.
Die Anzeige-und Steuereinheit 16 des Kältegeräts 10 kann daraus ein Verhältnis der Massenströme im Hochdruckabschnitt und dem Niederdruckabschnitt zueinander bestimmen.
In der in 2 gezeigten Anordnung mit einem einzigen Verdampfer 34 in der zweiten Verdampfergruppe 32 kann damit das Verhältnis des Massenstroms durch den Verdampfer 34 zu dem Gesamt Massenstrom berechnet werden.
Der Kältemittelkreislauf 20 weist in einer anderen Ausführungsform der Erfindung an drei Positionen aus der Gruppe der Positionen 56, 58, 60 und 62 einen Temperatursensor auf. Diese Ausführungsform hat den Vorzug, dass ein Temperatursensor weniger benötigt wird. Die Temperatur an der Position des fehlenden Temperatursensors kann durch Überlegungen aus der Thermodynamik bestimmt werden. Damit sind dann wieder alle vier Temperaturen bekannt und die Verhältnisse von Massenströmen können wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform bestimmt werden.
In dem in 2 dargestellten Kältemittelkreislauf 20 sind entsprechend der Erfindung die Verdampfer der ersten Verdampfergruppe 26, hier also die Verdampfer 28 und 30, ausschließlich für Fächer vorgesehen, die gekühlt werden, so dass die Verdampfer 28 und 30 auch als Verdampfer betrieben werden. Die zweite Verdampfergruppe 32 mit dem einzigen Verdampfer 34 ist entsprechend der Erfindung für Flexfächer mit einem erweiterten Temperaturbereich, wie das Flexfach 16 aus 1, vorgesehen. Da die Verdampfer der zweiten Verdampfergruppe 32 nicht nur als Verdampfer, sondern auch als Verflüssiger betrieben werden können, wird das Kältemittel der zweiten Verdampfergruppe 32 über einen Zweig 64 des Hochdruckrohres 48 zugeführt, der nicht an einem Saugrohr-Wärmetausch beteiligt ist. Daher kann die zweite Verdampfergruppe Kältemittel erhalten, welches ungefähr die Temperatur des Verflüssigers 24 aufweist.
Andererseits wird die durch den Saugrohr-Wärmetausch ermöglichte Verbesserung der Energieeffizienz ausgenutzt, indem das Kältemittel, welches der ersten Verdampfergruppe zugeführt wird, durch den Saugrohr-Wärmetausch zusätzlich gekühlt wird.
In dem Kältemittelkreislauf 20 weist der Verflüssiger 24 einen Ventilator 66 auf. Der Ventilator 66 hat die Aufgabe, zu hohe Verflüssiger Temperaturen zu vermeiden und er kann den Verflüssiger 24 kühlen, falls in der zweiten Verdampfergruppe kein Verdampfer in einem Heizmodus zur Erreichung einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur in dem Verdampfer bzw. in dessen Flexfach mit erweitertem Temperaturbereich betrieben wird.
Die Verdampfer 28, 30 und 34 weisen Ventilatoren 68, 70 und 72 auf. Diese Ventilatoren können sowohl zu einer Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen Verdampfer und dem jeweiligen Fach oder auch zur Feuchtesteuerung in dem jeweiligen Fach benutzt werden.
In der zweiten Verdampfergruppe könnten weitere Verdampfer der zweiten Verdampfergruppe parallel zu dem zweiten Verdampfer angeordnet werden, um eigene Verdampfer für weitere Lagerfächer, insbesondere Flexfächer mit erweitertem Temperaturbereich, bereitzustellen. Die Verdampfer dieser Fächer werden vorzugsweise parallel zum zweiten Verdampfer 34 ebenfalls jeweils mit einem Expansionsventil vor und einem Expansionsventil nach jedem Verdampfer angeordnet.
3 zeigt schematisch den Saugrohr-Wärmetauscher 50, auch innerer Wärmetauscher oder Saugrohr-Wärmeübertrager genannt, aus 3 mit dem Hochdruckrohrabschnitt 52 des Hochdruckrohres 48 und dem Niederdruckrohrabschnitt 54 des Niederdruckrohres 49. Die Strömungsrichtung des Kältemittels ist mit Pfeilen 74 und 76 angezeigt.
Der Saugrohr-Wärmetauscher 50 weist vier bevorzugte Positionen für Temperatursensoren auf, nämlich außen am Rohr des jeweiligen Rohrabschnitts die Position 56 am Eingang des Hochdruckrohrabschnitts 52, die Position 58 am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts 52, die Position 60 am Eingang des Niederdruckrohrabschnitts 54 und die Position 62 am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts 54.
Alternativ ist es möglich, die Positionen für Temperatursensoren innen am Rohr des jeweiligen Rohrabschnitts vorzusehen.
Eine Koordinatenlinie 77 ist beispielhaft angegeben, mit Endpunkten 78 und 79 einer Strecke, über die im Saugrohr-Wärmetauscher 50 ein Wärmetauscher erfolgt. Mithilfe der Koordinatenlinie 77 kann ein Temperaturverlauf innerhalb des Saugrohr-Wärmetauschers 50 mithilfe der Thermodynamik ermittelt werden.
4 zeigt schematisch einen Kältemittelkreislauf 80 eines Kältegeräts einer Ausführungsform der Erfindung in einer Ausgestaltung mit einer anderen Anordnung von Verdampfern gegenüber der Ausgestaltung in 2. Daher werden im Wesentlichen die Unterschiede zur 2 beschrieben. Die erste Verdampfergruppe 26' weist nur den ersten Verdampfer 28 auf und die zweite Verdampfergruppe 32 weist nur den zweiten Verdampfer 34 auf. Vor und nach den Verdampfern 28, 34 sind wiederum die bereits beschriebenen Expansionsventile angeordnet. Ebenso ist ein Saugrohr-Wärmetauscher 50' an der gleichen Stelle bezüglich der ersten Verdampfergruppe angeordnet.
In dieser Ausgestaltung weist der Kältemittelkreislauf einen dritten Verdampfer 82 zwischen den parallel angeordneten ersten und zweiten Verdampfergruppen 26', 32 und dem Niederdruckrohr 49' auf. In Flussrichtung des Kältemittels folgt der dritte Verdampfer 82 den Verdampfern 28, 34 der parallelen Verdampfergruppen 26', 32 seriell.
Das Niederdruckrohr 49' verläuft von dem dritten Verdampfer 82 zum Verdichter 22. Ein Niederdruckrohrabschnitt 54' des Niederdruckrohres 49' liegt im Saugrohr-Wärmetauscher 50'.
Der Kältemittelkreislauf 80 weist einen optionalen weiteren inneren Wärmeübertrager 84 auf, in dem ein weiterer Rohrabschnitt 81 des Niederdruckrohres 49' und ein Kältemittelrohrabschnitt 83 am Ausgang des ersten Verdampfers 28 wärmeleitend gekoppelt sind. Der weitere innere Wärmeübertrager 84 liefert jedoch keine Information über eine Massenstrom Verteilung, der am Ausgang des Verdampfers 28 das Kältemittel zweiphasig ist. Das Sauggas sieht dann im weiteren inneren Wärmeübertrager 84 sozusagen eine isotherme Wärmequelle.
Der Kältemittelkreislauf 80 ist geeignet für ein Kältegerät 10 gemäß 1. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdampfer 28 wiederum einem Kühlfach 15, der Verdampfer 34 einem Flexfach mit erweitertem Temperaturbereich 16, und der Verdampfer 82 einem einfachen Flexfach, welches beispielsweise als Kaltlagerfach oder als Gefrierfach betrieben werden kann, zugeordnet. Der Verdampfer 82 weist einen Lüfter 85 auf.
Der Kältemittelkreislauf 80 nutzt vorteilhaft die niedrigen Saugdruck des Verdichters 22 für einen seriell angeordneten Verdampfer 82, der eine besonders kalten Fach zugeordnet ist.
Der Verdampfer 82 ist einem kalten Fach, vorzugsweise einem Gefrierfach, zugeordnet und weist einen Temperatursensor 86 auf.
In Verbindung mit dem Temperatursensor 86 hat der Kältemittelkreislauf 80 den folgenden Vorteil. Am Ort des Temperatursensors 86 sind für den gesamten Kältemittel Massenstrom Temperatur und Druck bekannt, und daraus kann mit einem Temperatursensor am Ende des Niederdruckrohrabschnitts, Position 62', die dortige Sauggas Dichte bestimmt werden. Damit wiederum kann mithilfe der Verdichterdrehzahl über die Förderung des Verdichters der absolute Gesamtmassenstrom bestimmt werden.
Dies ermöglicht wiederum eine Bestimmung des absoluten Massenstroms durch den Verdampfer 34.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ohne den weiteren inneren Wärmetauscher 84 ermöglicht es darüber hinaus, dass anstelle eines Temperatursensors am Eingang des Niederdruckrohrabschnitt 54' an der Position 60' der Temperatursensor 86 verwendet wird zur Bestimmung der Temperatur am Eingang des Niederdruckrohrabschnitts 54'.
5 zeigt einen Kältemittelkreislauf in einer weiteren Ausführungsform, die auf der in 4 gezeigten Ausführungsform aufbaut. Nun ist stromabwärts vom dritten Verdampfer 82' in serieller Anordnung ein vierter Verdampfer 88 hinzugekommen. Der dritte Verdampfer 82' weist einen Temperatursensor 86' auf.
Der dritte Verdampfer 82' hat einen Lüfter 85' und der vierte Verdampfer 88 hat einen Lüfter 90.
In dieser Anordnung wird der Verdampfer 86' als Gefrierfachverdampfer zur Versorgung eines Gefrierfachs betrieben und der hinzugekommene Verdampfer 88 wird als Verdampfer für ein Kaltlagerfach oder ein Kühlfach betrieben. Die Steuerung des Kältegeräts mit diesem Kältemittelkreislauf erfolgt derart, dass das dem Verdampfer 86' zugeführte Kältemittel im wesentlichen in dem Verdampfer 86' verdampft und der folgende Verdampfer 88 durch kaltes gasförmiges Kältemittel gekühlt wird.
Der Temperatursensor 86' ist wiederum in dem kältesten Fach, daher kann an dessen Position Temperatur und Verdampfungsdruck aufgrund der dort herrschenden Temperatur bestimmt werden und mit dieser Information kann mit einem Temperatursensor am Ende des Niederdruckrohrabschnitts, Position 62', die dortige Sauggas Dichte bestimmt werden. Damit wiederum kann mithilfe der Verdichterdrehzahl über die Förderung des Verdichters der absolute Gesamtmassenstrom bestimmt werden.
6 zeigt ein Flussdiagramm 100 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Verhältnisses von Massenströmen in einem Kältegerät. Das Kältegerät, zum Beispiel das Kältegerät zehn aus 1, hat einen Kältemittelkreislauf, zum Beispiel den Kältemittelkreislauf 20 aus 2 oder den Kältemittelkreislauf 80 aus 4, der Kältemittelkreislauf 20, 80 weist einen Verdichter 22, eine erste Verdampfergruppe 26, 26' mit mindestens einem ersten Verdampfer 28 und mit einem der ersten Verdampfergruppe 26, 26' vorgeschalteten Hochdruckrohr 48, eine zur ersten Verdampfergruppe 26, 26' parallel geschaltete zweite Verdampfergruppe 32 mit mindestens einem zweiten Verdampfer 34, ein der ersten Verdampfergruppe 26, 26' und der zweiten Verdampfergruppe 32 nachgeschaltetes Niederdruckrohr 49, 49', und einen Saugrohr-Wärmetauscher 50, 50', in dem ein Hochdruckrohrabschnitt 52, 52' des Hochdruckrohres 48 und ein Niederdruckrohrabschnitt 54, 54' des Niederdruckrohres 49, 49' wärmeleitend gekoppelt sind, auf. Der Saugrohr-Wärmetauscher weist eine Gruppe von Positionen 60, 60'; 62, 62'; 56, 56'; 58, 58' am Eingang und am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts, und am Eingang und am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts auf.
Das Verfahren hat die Verfahrensschritte:

a) Bestimmung 102 von Temperaturen an drei Positionen aus der Gruppe von Positionen;
b) Bestimmung 104 eines Verhältnisses von einem durch den Hochdruckrohrabschnitt strömenden Massenstrom zu einem durch den Niederdruckrohrabschnitt strömenden Massenstrom unter Verwendung der bestimmten Temperaturen.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens enthält anstelle des Verfahrensschritts a) den Verfahrensschritt

a') Bestimmung 102 von Temperaturen an allen Positionen aus der Gruppe von Positionen.

Die Bestimmung einer Temperatur an einer der Positionen am Saugrohr-Wärmetauscher erfolgt üblicherweise durch einen Temperatursensor an der Position am Saugrohr-Wärmetauscher. Alternativ kann die Bestimmung der Temperatur aber auch mit einem Temperatursensor an einer im Kältemittelkreislauf benachbarten Position am Saugrohr außerhalb des Saugrohr-Wärmetauschers erfolgen, falls zwischen den beiden Positionen keine Wärmeübertragung von oder zu dem Saugrohr stattfindet. Dann ist die Annahme gerechtfertigt ist, dass an beiden Positionen dieselbe Temperatur herrscht.
7 zeigt ein Flussdiagramm 110 einer weiteren Ausführungsform mit Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die in Bezug auf 6 hinzukommenden Verfahrensschritte sind jeweils für sich optional und können kombiniert werden. Das Verfahren beginnt wieder mit Verfahrensschritt

a) Bestimmung 102 von Temperaturen an drei Positionen aus der Gruppe von Positionen;

c) Bestimmung 112 eines Massenstroms durch den Niederdruckrohrabschnitt aus einer Förderung des Verdichters.

In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt

d) Bestimmung 114 eines Massenstroms durch die zweite Verdampfergruppe aus dem Verhältnis von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt.

Wenn sich der Kältemittelkreislauf 20 im Betrieb des Kältegeräts 10 in einem stationären Zustand befindet, also die Temperaturen in den Verdampfern 28, 30, 34 und in dem Saugrohr-Wärmetauscher 50 im Wesentlichen konstant sind, fließt der gesamte von dem Verdichter 22 geforderte Massenstrom des Kältemittels durch den Niederdruckrohrabschnitt 52 des Saugrohr-Wärmetauschers 50. Dann kann aus der Förderung des Verdichters 22 der gesamte Massenstrom bestimmt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt

e) Steuern 116 des Kältegeräts 10 aufgrund der bestimmten Temperaturen.

Alternativ zu dem Verfahrensschritte e) erfolgt

e') Steuern 118 des Kältegeräts 10 aufgrund des Verhältnisses von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt. Dabei wird das Verhältnis von dem Massenstrom durch den Hochdruckabschnitt zu den Massenstrom durch die Niederdruckabschnitt mithilfe der Temperaturen aus Verfahrensschritt a) bestimmt.

Bezugszeichenliste

10: Kältegerät
12: Kühlfachtür
13: Flexfach-Tür
14: Tür
15: Kühlfach
16: Flexfach
17: einfaches Flexfach
18: Anzeige- und Steuereinheit
19: Einrichtung zur Bestimmung eines Verhältnisses von Massenströmen
20: Kältemittelkreislauf
22: Verdichter
24: Verflüssiger
26, 26': erste Verdampfergruppe
28: erster Verdampfer
30: weiterer Verdampfer
32: zweite Verdampfergruppe
34: zweite Verdampfer
36, 38, 40, 42, 44, 46: Expansionsventile
48: Hochdruckrohr
49, 49': Niederdruck Rohr
50, 50': Saugrohr-Wärmetauscher
52, 52': Hochdruckrohrabschnitt
54, 54': Niederdruckrohrabschnitt
56, 56', 58, 58', 60, 60', 62, 62': Positionen am Saugrohr-Wärmetauscher
64: Zweig des Hochdruckrohres
66, 68, 70, 72: Ventilatoren
74, 76: Pfeile
77: Koordinatenlinie
78, 79: Endpunkte
80: Kältemittelkreislauf
81: weiterer Rohrabschnitt
82, 82': dritter Verdampfer
83: Kältemittelrohrabschnitt
84: weiterer innerer Wärmeübertrager
85, 85': Ventilator
86, 86': Temperatursensor
90: Kältemittelkreislauf
92: vierter Verdampfer
94: Ventilator
100: Flussdiagramm
102: Bestimmung von Temperaturen
104: Bestimmung eines Verhältnisses von Massenströmen
110: Flussdiagramm
112: Bestimmung eines Massenstroms
114: Bestimmung eines Massenstroms
116, 118: Steuern des Kältegeräts

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016202565 [0002]

Claims

Kältegerät (10) mit einem Kältemittelkreislauf (20, 80, 90), der einen Verdichter (22), eine erste Verdampfergruppe (26) mit mindestens einem ersten Verdampfer (28) und mit einem der ersten Verdampfergruppe (26) vorgeschalteten Hochdruckrohr (48), eine zur ersten Verdampfergruppe (26) parallel geschaltete zweite Verdampfergruppe (32) mit mindestens einem zweiten Verdampfer (34), ein der ersten Verdampfergruppe (26) und der zweiten Verdampfergruppe (32) nachgeschaltetes Niederdruckrohr (49, 49'), und einen Saugrohr-Wärmetauscher (50, 50'), in dem ein Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') des Hochdruckrohres (48) und ein Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') des Niederdruckrohres (49, 49') wärmeleitend gekoppelt sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohr-Wärmetauscher (50, 50') drei Temperatursensoren an drei Positionen aus einer Gruppe von Positionen (60, 60'; 62, 62'; 56, 56'; 58, 58') am Eingang und am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts (54, 54'), und am Eingang und am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts (52, 52') aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') ausschließlich zu der ersten Verdampfergruppe (26, 26') führt und nicht zur zweiten Verdampfergruppe (32) führt.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Verdampfer (28) und dem zweiten Verdampfer (34) jeweils ein variabel einstellbares Drosselelement, insbesondere ein Expansionsventil (36; 38; 44; 46), vorgeschaltet und nachgeschaltet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohr-Wärmetauscher (50, 50') einen Temperatursensor an jeder Position aus einer Gruppe von Positionen (60, 60'; 62, 62'; 56, 56'; 58, 58') aufweist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät eine Einrichtung zur Bestimmung eines Verhältnisses der Massenströme im Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') und im Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät eine Einrichtung (19) zur Bestimmung eines Verhältnisses der Massenströme zu der ersten Verdampfergruppe (26) und der zweiten Verdampfergruppe (32) aufweist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät (10) einen dritten Verdampfer (82, 82') zwischen den parallel angeordneten ersten und zweiten Verdampfern (28, 28'; 34) und dem Niederdruckrohr (49, 49') aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät einen weiteren Saugrohr-Wärmetauscher, in dem ein Kältemittelrohrabschnitt (83) am Ausgang des ersten Verdampfers (28) und ein weiterer Rohrabschnitt (81) des Niederdruckrohres (49, 49') wärmeleitend gekoppelt sind, aufweist oder der dritte Verdampfer (82) einen Temperatursensor (86) aufweist, welcher einen Temperatursensor am Eingang des Niederdruckrohrabschnitts (54, 54') ersetzt.
Verfahren zum Bestimmen eines Verhältnisses von Massenströmen in einem Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter, eine erste Verdampfergruppe (26) mit mindestens einem ersten Verdampfer und mit einem der ersten Verdampfergruppe (26) vorgeschalteten Hochdruckrohr (48), eine zur ersten Verdampfergruppe (26) parallel geschaltete zweite Verdampfergruppe (32) mit mindestens einem zweiten Verdampfer, ein der ersten Verdampfergruppe (26) und der zweiten Verdampfergruppe nachgeschaltetes Niederdruckrohr (49, 49'), und einen Saugrohr- Wärmetauscher (50, 50'), in dem ein Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') des Hochdruckrohres (48) und ein Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') des Niederdruckrohres (49, 49') wärmeleitend gekoppelt sind, aufweist, wobei der Saugrohr- Wärmetauscher (50, 50') eine Gruppe von Positionen (60, 60'; 62, 62'; 56, 56'; 58, 58') am Eingang und am Ausgang des Niederdruckrohrabschnitts (54, 54'), und am Eingang und am Ausgang des Hochdruckrohrabschnitts (52, 52') aufweist, mit den Verfahrensschritten a) Bestimmung (102) von Temperaturen an drei Positionen aus der Gruppe von Positionen; b) Bestimmung (104) eines Verhältnisses von einem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') zu einem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') unter Verwendung der bestimmten Temperaturen.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt a') Bestimmung (102) von Temperaturen an allen Positionen aus der Gruppe von Positionen (60, 60'; 62, 62'; 56, 56'; 58, 58').
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Verhältnisses von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') mit Hilfe von spezifischen Wärmekapazitäten eines Kältemittels unter Annahme eines flüssigen Kältemittels im Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') und eines gasförmigen Kältemittels im Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt c) Bestimmung eines Massenstroms (112) durch den Niederdruckrohrabschnitt (54, 54') aus einer Förderung des Verdichters (22).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt d) Bestimmung (114) eines Massenstroms durch die zweite Verdampfergruppe (32) aus dem Verhältnis des Massenstroms durch den Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt (54, 54').
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt e') Steuern des Kältegeräts (10) aufgrund des Verhältnisses von dem Massenstrom durch den Hochdruckrohrabschnitt (52, 52') zu dem Massenstrom durch den Niederdruckrohrabschnitt (54, 54').