DE10255833A1 - A method for increasing the rate of cooling in an adsorption refrigerator when the temperature is high has a second independent rapid cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a cooling device after Preamble of claim 1.
Kühlgeräte können ganz allgemein nach zwei unterschiedlichen Arbeitsprinzipien unterschieden werden, nämlich zum einen in Absorptionskühlgeräte und Kompressorkühlgeräte. Absorptionskühlgeräte sind allgemein bekannt und beispielsweise in der WO 01/2723 A1 beschrieben. Bei derartigen Kühlgeräten wird ein Arbeitsmittel, meist Ammoniak, welches in einem Lösungsmittel, meist Wasser, löslich ist, im Kreislauf geführt. Dieser Kreislauf umfasst einen auch als Kocher oder Pumpe bezeichneten Austreiber, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber. In dem Austreiber wird das Arbeitsmittel aus dem mit Arbeitsmittel angereicherten Lösungsmittel unter Zuführung externer Energie durch beispielsweise eine Heizung ausgetrieben. Im gasförmigen Zustand wird das Arbeitsmittel von dem Austreiber zu dem Kondensator überführt, in welchem das Arbeitsmittel Wärme an die Umgebung abgibt, abkühlt und schließlich kondensiert. Das kondensierte Arbeitsmittel wird von dem Kondensator zum Verdampfer überführt, wo es unter Aufnahme von Wärme auf niedrigem Niveau, beispielsweise im Verdampfer eines Kühlschranks, verdampft und im dampfförmigen Zustand zum Absorber überführt wird. In dein Absorber wird das Arbeitsmittel unter Abgabe von Wärme in dem Lösungsmittel absorbiert und sodann in dem Lösungsmittel in gelöster Form wieder dem Austreiber zugeführt, wodurch der beschriebene Arbeitsmittelkreislauf geschlossen ist.Refrigerators can do it all generally differentiated according to two different working principles become, namely on the one hand in absorption cooling units and compressor cooling units. Absorption cooling devices are generally known and described for example in WO 01/2723 A1. With such cooling devices a working fluid, usually ammonia, which is in a solvent, mostly water, soluble is circulated. This cycle includes an expeller, also known as a stove or pump, a condenser, an evaporator and an absorber. In the expeller the working fluid is made from the solvent enriched with working fluid under feed external energy driven out by a heater, for example. In the gaseous State, the working medium is transferred from the expeller to the capacitor in which the working medium heat releases to the environment, cools and finally condensed. The condensed working fluid is transferred from the condenser to the Evaporator transferred where it absorbing heat at a low level, for example in the evaporator of a refrigerator, evaporated and in vapor form Condition is transferred to the absorber. The working fluid is emitted into the absorber, giving off heat solvent absorbed and then in the solvent in dissolved Form returned to the expeller, whereby the described working fluid cycle is closed.
Derartige Kühlgeräte haben sich allgemein für eine Vielzahl von Anwendungen bestens bewährt. Allerdings besteht bei diesen Kühlgeräten der Nachteil, dass diese auf Temperaturschwankungen etwas träge reagieren und insbesondere zu Beginn des Kühlprozesses nur eine beschränkte Kühlleistung zur Verfügung stellen, wodurch der Abkühlprozess eine gewisse Zeitdauer beansprucht.Such cooling devices have generally been used for a large number well proven by applications. Indeed exists with these cooling devices Disadvantage that they react somewhat sluggishly to temperature fluctuations and especially at the beginning of the cooling process only a limited one cooling capacity to disposal put, causing the cooling process takes a certain amount of time.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Absorptionskühlgerät in der Weise zu verbessern, dass insbesondere zu Beginn des Kühlprozesses eine schnellere Abkühlung ermöglicht wird und dass zum anderen das Kühlgerät Temperaturschwankungen besser ausgleichen kann. Gleichzeitig soll jedoch eine einfacher Aufbau und ein einfacher Betrieb des Kühlgeräts gewährleistet sein.It is therefore the task of the present Invention, a generic absorption refrigerator in the Way to improve that especially at the beginning of the cooling process a faster cooling allows and that on the other hand the cooling device temperature fluctuations can compensate better. At the same time, however, a simple structure is intended and ensures easy operation of the refrigerator his.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kühlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zum Betrieb des Kühlgeräts mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved by a cooling device with the Features of claim 1 and a method for operating the refrigerator with the Features of claim 9. Advantageous refinements are the subject the dependent Expectations.
Grundlage der vorliegenden Erfindung ist die Idee, dass die gewünschten Eigenschaften des Kühlgeräts dadurch erreicht werden können, dass eine zusätzliche Kühlstufe, ein sogenannter Booster, vorgesehen wird. Diese zusätzliche Kühlstufe, die insbesondere völlig unabhängig von der ersten Kühleinrichtung, insbesondere einer Absorptionskühleinrichtung, betrieben werden kann, kann dann ganz allgemein zur Verstärkung der Kühlleistung bzw. zum Ausgleich von Temperaturschwankungen für sämtliche bekannte Kühlgeräte eingesetzt werden. Damit ist es beispielsweise nicht mehr notwendig, bei der ersten Kühleinrichtung eine aufwendige Steuerung vorzusehen, sondern es ist beispielsweise möglich, eine erste Kühleinrichtung in einem Kühlgerät relativ konstant zu betreiben, während eine zweite, zusätzliche Kühleinrichtung, die sogenannte zusätzliche Kühlstufe, bei Bedarf zugeschaltet wird. Insbesondere bei den genannten Absorptionskühlgeräten bietet dies aus den oben genannten Gründen einen besonderen Vorteil.Basis of the present invention is the idea that you want Characteristics of the cooling device can be achieved that an additional Cooling stage, a so-called booster is provided. This additional Cooling stage, which in particular completely independently from the first cooling device, in particular an absorption cooling device, can be operated, can then generally to reinforce the cooling capacity or used to compensate for temperature fluctuations for all known cooling devices become. It is therefore no longer necessary, for example, for the first cooling device to provide a complex control, but it is for example possible, a first cooling device relative in a refrigerator operate constantly while a second, additional Cooling device, the so-called additional Cooling level, at Demand is switched on. Offers in particular with the above-mentioned absorption cooling devices this for the reasons mentioned above a special advantage.
Da die zweite Kühleinrichtung somit Leistungsspitzen abfangen soll, ist es zweckmäßig, dass die zweite zusätzliche Kühleinrichtung ein Leistungsspektrum aufweist, welches eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen ermöglicht. Somit sollte insbesondere eine schnelle Abkühlcharakteristik durch die zweite zusätzliche Kühleinrichtung gewährleistet sein.Since the second cooling device thus peaks in performance intercept, it is appropriate that the second additional cooling device has a range of services that respond quickly to temperature changes allows. Thus, in particular, a quick cooling characteristic should be ensured by the second additional cooling device guaranteed his.
Bei der bevorzugten Anwendung der
zweiten, zusätzlichen
Kühleinrichtung,
also der zusätzlichen
Kühlstufe
in einem Absorptionskühlgerät, hat es sich
als besonders zweckmäßig herausgestellt,
die zweite Kühleinrichtung
als einen sogenannten Adsorptionskühler auszubilden, insbesondere
in der Form eines Zeolith-Kühlgeräts, bei
dem das Adsorbermaterial durch Zeolithe gebildet wird. Diese Art von
Kühleinrichtungen
zeichnet sich nämlich
dadurch aus, dass beim Starten des Kühlprozesses eine sehr schnelle
Abkühlung
ermöglicht
wird. Der allgemeine Nachteil von Adsorptionskühlern, nämlich die Notwendigkeit der
Regeneration nach einer bestimmten Zeit, spielt bei der Verwendung
als zusätzliche
zweite Kühlstufe
keine Rolle, da die zweite Kühlstufe
nicht für
den Dauerbetrieb ausgelegt ist. Somit ergibt sich für den Adsorptionskühler die
Möglichkeit
in den Zeiten, in denen sein Betrieb nicht erforderlich ist, die Regeneration
durchzuführen.
Adsorptionskühler
sind ebenfalls allgemein bekannt und beispielsweise in der
Da in der Regenerationsphase des Adsorptionskühlers warmer Wasserdampf in den Verdampfer bzw. Kondensator des Adsorptionskühlers geleitet wird und der Verdampfer zur Erzielung des Kühleffekts im oder am Kühlraum angeordnet sein muss, ist es zweckmäßig, den Wasserdampf vor Eintritt in den Verdampfer bzw. in den Kondensator bereits etwas abzukühlen und/oder zu kondensieren, um eine zu starke Temperaturbelastung des Kühlraums beim Regenerieren des Adsorptionskühlers zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, einen Wärmetauscher außerhalb des Kühlraums vorzusehen, durch den der aus dem Adsorbermaterial ausgetriebene Dampf geführt wird, um zunächst bereits eine gewisse Wärmemenge abzugeben. Alternativ kann es auch sinnvoll sein, den Verdampfer bzw. Kondensator beweglich anzuordnen, so dass der Verdampfer bzw. Kondensator zu den Zeiten, in denen er als Verdampfer verwendet wird, im oder am Kühlraum angeordnet ist, während in den Zeiten, in denen er als Kondensator verwendet wird, außerhalb des Kühlraums angeordnet ist.Since in the regeneration phase of the adsorption type warm water vapor is passed into the evaporator or condenser of the adsorption cooler and the evaporator is arranged to achieve the cooling effect in or on the cold room it must be appropriate to Water vapor before entering the evaporator or condenser already cool down a bit and / or condense to excessive temperature stress of the refrigerator to avoid when regenerating the adsorption cooler. To this Purpose it is advantageous to use a heat exchanger outside of the refrigerator to provide through which the expelled from the adsorber material guided is going to initially already a certain amount of heat leave. Alternatively, it can also be useful to use the evaporator or to arrange the condenser so that the evaporator or Condenser at the times when it was used as an evaporator is in or on the refrigerator is arranged while outside when it is used as a capacitor of the refrigerator is arranged.
Zweckmäßigerweise ist auch eine Steuerung vorgesehen, die den Betrieb der beiden Kühleinrichtungen, insbesondere der Absorptionskühleinrichtung und des Adsorptionskühlers, steuert.A control is expediently also provided, the operation of the two cooling devices, especially the absorption cooling device and the adsorption cooler, controls.
Hierbei wird die Steuerung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung vorzugsweise so ausgelegt, dass die beiden Kühleinrichtungen beim Einschalten des Kühlgeräts und/oder beim Ansteigen der Temperatur im Kühlraum über eine vorbestimmten Schwellenwert gleichzeitig betrieben werden, während nach dem Absinken der Temperatur im Kühlraum unter den vorbestimmten Schwellenwert die zweite Kühleinrichtung abgeschaltet und/oder regeneriert wird. Im Falle einer Adsorptionskühleinrichtung als zusätzliche Kühlstufe bedeutet dies insbesondere, dass nach Erreichen des vorbestimmten Schwellenwertes die zweite Kühleinrichtung, also die zusätzliche Kühlstufe, regeneriert wird und dann in Bereitschaftsstellung gehalten wird, um beim Ansteigen der Temperatur wieder betrieben zu werden.Here, the control according to another Aspect of the invention preferably designed so that the two cooling equipment when the refrigerator is switched on and / or when the temperature in the refrigerator rises above a predetermined threshold operate simultaneously while after the temperature in the refrigerator drops below the predetermined Threshold the second cooling device is switched off and / or regenerated. In the case of an adsorption cooling device as additional cooling stage this means in particular that after reaching the predetermined threshold the second cooling device, so the additional Cooling stage, is regenerated and then kept in the standby position, to be operated again when the temperature rises.
Um die zweite Kühleinrichtung in Bereitschaftsstellung halten zu können, ist es zweckmäßig Absperrmittel für entweder den Verdampfer-Kondensator-Behälter, für die Verbindungsleitung zwischen Adsorberbehälter und Verdampfer-Kondensator-Behälter und/oder den Adsorberbehälter bereit zu stellen, um das kondensierte Arbeitsmittel, insbesondere Wasser, für die Verdampfung bereit zu halten.Around the second cooling device in standby position to be able to hold it is advisable to shut off for either the evaporator-condenser container, for the Connection line between adsorber tank and evaporator-condenser tank and / or the adsorber tank to provide the condensed working fluid, especially water, for the Keep evaporation ready.
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich. Die beigefügte Zeichnung zeigt in rein schematischer Weise ein Funktionsschaubild eines erfindungsgemäßen Kühlgeräts.Other advantages, characteristics and Features of the present invention will become apparent in the following detailed description of an embodiment clearly. The attached Drawing shows a functional diagram in a purely schematic manner of a cooling device according to the invention.
Das in der Figur dargestellte Kühlgerät
Die Kühleinrichtung
Die zweite Kühleinrichtung
In der Verbindungsleitung
Ferner führt die Verbindungsleitung
In der Nähe des Adsorberbehälters
Das dargestellte Kühlgerät funktioniert
nun in der Weise, dass beim Einschalten des Kühlgeräts
Gleichzeitig wird durch den Betrieb
des Absorptionskühlkreislaufs
Nach einer gewissen Zeit ist das
Adsorbermaterial, also die Zeolithe, im Adsorberbehälter
Durch die Zusatzkühlstufe in Form der zusätzlich vorgesehenen
Adsorptionseinrichtung
Als alternative Zusatzkühlstufe
kann auch eine zusätzliche
Absorptionseinrichtung anstelle der Adsorptionseinrichtung
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