DE10260350B4

DE10260350B4 - Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines mit zwei Verdampfern ausgebildeten Kühlsystems

Info

Publication number: DE10260350B4
Application number: DE10260350.2A
Authority: DE
Inventors: Eui Yeop Chung; Se Young Kim; Kyung Sik Kim; Tae Hee Lee; Yang Gyu Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: JP3816872B2; GB0230334D0; CN1467459A; GB2390419B; DE10260350A1; JP2004037065A; GB2390419A

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines Kühlsystems, welches mit zwei Verdampfern (12, 22) ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Setzen einer Mehrzahl von Bezugstemperaturen (S-00) für jeden der Lagerräume (10, 20); (c) Messen der Temperatur (S-10) eines jeden Lagerraums (10, 20); (d) Vergleichen der gemessenen Temperaturen (S-20) der entsprechenden Lagerräume (10, 20) miteinander; (e) Einstellen einer Kühlmittelmenge (S-30), welche in den Verdampfer (12, 22) jedes der Lagerräume (10, 20) eingeführt wird, und zwar basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen den Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20); dadurch gekennzeichnet, dass die in jeden Verdampfer (12, 22) in dem Schritt (e) eingeführte Kühlmittelmenge durch Einstellen eines Öffnungsverhältnisses einer Ventileinheit (3) gesteuert wird, welche an einem Verzweigungspunkt eines Kühlmittelrohres angeordnet ist, welches mit dem Verdampfer (12, 22) jedes Lagerraums (10, 20) verbunden ist; dass die Mehrzahl von Bezugstemperaturen eine obere Grenztemperatur und eine untere Grenztemperatur umfasst; und dass, wenn die Temperatur irgendeines der entsprechenden Lagerräume (10, 20) höher als die eines anderen Lagerraums (10, 20) ist und wenn die Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20) oberhalb der unteren Grenztemperatur sind, die Ventileinheit (3) weiter hin zu dem Verdampfer (12, 22) eines Lagerraums (10, 20) mit einer zu dem anderen Lagerraum (10, 20) relativ höheren Temperatur geöffnet wird, als zu einem Verdampfer (12, 22) eines anderen Lagerraums.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Anmeldungen Nummer P2002-0038701 und P2002-0038703 und P2002-0038704 , welche am 4. Juli 2002 angemeldet wurden, und welche hiermit durch Bezug darauf miteinbezogen sind.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kühlsystems.
Diskussion des Standes der Technik
Im allgemeinen ist ein Kühlschrank eine Vorrichtung, welche zur langzeitigen Frischhalte-Lagerung von Lebensmitteln benutzt wird, und umfasst im allgemeinen einen Hauptkörper mit einer Mehrzahl an Nahrungsmittel-Lagerräumen und einen Kühl-Zyklus zur Kühlung der Nahrungsmittel-Lagerräume.
Die Hauptkomponente des Kühlzyklus umfasst einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und ein Expansionsventil. Im allgemeinen sind der Kompressor und der Kondensator innerhalb eines Maschinenraums angeordnet, welcher an der rückwärtigen unteren Seite des Hauptkörpers angeordnet ist, und der Verdampfer und das Expansionsventil sind neben den Nahrungsmittel-Lagerräumen angeordnet. Die Nahrungsmittel-Lagerräume des Hauptkörpers werden in der folgenden Sequenz gekühlt.
Zunächst wird das im gasförmigen Zustand befindliche Kühlmittel durch den Kompressor komprimiert, und das komprimierte Kühlmittel wird in den Kondensator übertragen. Das Kühlmittel des Kondensators wird durch Wärmeaustausch im Kondensator verflüssigt. Das im flüssigen Zustand befindliche kondensierte Kühlmittel expandiert schnell und verdampft somit, während es vom Expansionsventil in den Verdampfer injiziert wird. Zu diesem Zeitpunkt absorbiert das Kühlmittel Wärme aus der Umgebung des Verdampfers, um dadurch die Nahrungsmittel-Lagerräume zu kühlen. Das verdampfte Kühlmittel kehrt zurück zum Kompressor, wird im Kompressor komprimiert, um in den flüssigen Zustand umgewandelt zu werden, und wiederholt erneut die obengenannte Kondensations-, Expansions-, Verdampfungs- und Kühlzyklen, wobei die Nahrungsmittel-Lagerräume immer auf einen niedrigen Temperaturzustand gekühlt werden.
Hierbei kann das Kühlsystem des Kühlschranks derart ausgebildet sein, daß ein einzelner Verdampfer die Mehrzahl an Nahrungsmittel-Lagerräumen mit Kühlluft versorgt. In den letzten Jahren ist, um die Eigenschaften der entsprechenden Nahrungsmittel-Lagerräume und die Kühlleistung voll auszunutzen, das Kühlsystem derart ausgebildet worden, daß eine Mehrzahl an Verdampfern jeweils installiert und steuerbar ist.
Daher umfasst das Kühlsystem, welches mit der Mehrzahl an Verdampfern (im Folgenden zur Vereinfachung der Beschreibung als Kühlsystem mit zwei Verdampfern bezeichnet) versehen ist, ein verzweigtes Kühlmittelrohr, durch welches das Kühlmittel durch den Kompressor und den Kondensator strömt, so daß das Kühlmittelrohr jeweils mit zwei Verdampfern (F-Verdampfer und R-Verdampfer) und mit einer Ventileinheit verbunden ist, welche an dem Verzweigungspunkt installiert ist, und zwar zum Öffnen/Schließen der Verbindung der zwei verzweigten Rohre. Daher wird die Ventileinheit derart geschaltet, daß das Kühlmittel entweder in den F-Verdampfer oder R-Verdampfer eingeführt wird, wodurch wahlweise eines der zwei Nahrungsmittel-Lagerräume gekühlt wird.
Im allgemeinen funktioniert das mit diesen zwei Verdampfern bereitgestellte Kühlsystem in solch einer Weise, daß es den Betrieb des Kompressors stoppt, wenn die Temperaturen aller Nahrungsmittel-Lagerräume einen vorgegebenen Zustand erreichen, welcher im voraus durch eine Steuereinheit eingestellt wird, und daß das Kühlsystem wieder den Kompressor betreibt, wenn die Temperatur von irgendeinem aller Nahrungsmittel-Lagerräume über einen vorgegebenen Temperaturbereich ansteigt, welcher im voraus durch die Steuereinheit eingestellt wurde. Durch Wiederholen solch einer Vorgehensweise werden die Temperaturen der jeweiligen Nahrungsmittel-Lagerräume innerhalb eines Temperaturbereichs gehalten, welcher im voraus durch die Steuereinheit eingestellt worden ist.
Da jedoch ein Kühlschrank mit solch einem Kühlsystem die Temperaturen der entsprechenden Nahrungsmittel-Kühlräume steuert, indem er einen solchen Weg benutzt, daß das Kühlmittel nur zu einem der zwei Verdampfer zugeführt wird, wird eine Temperaturabweichung in den entsprechenden Nahrungsmittel-Kühlräumen in großem Maße hervorgerufen. Mit anderen Worten, wenn das Kühlmittel zu einem der beiden Verdampfer zugeführt wird, wird das Kühlmittel nicht zu dem anderen Verdampfer zugeführt und ein Gebläse, welches Kühlluft zuführt, wird auch gestoppt. Hier wird eine große Abweichung in den Temperaturen der Nahrungsmittel-Kühlräume hervorgerufen, wenn der Zyklus der Kühlluft gestoppt wird.
Wenn ein anderer Zyklus durchgeführt wird, wobei das Kühlmittel zu dem anderen der beiden Verdampfer durch Schalten der Ventileinheit zugeführt wird, nachdem das mit den zuvor genannten zwei Verdampfern ausgebildete Kühlsystem einen Zyklus durchführt, wobei das Kühlmittel zu einem der beiden Verdampfer zugeführt wird, tritt außerdem ein Problem dahingehend auf, daß das eingeführte Kühlmittel in dem Verdampfer verbleibt, zu welchem die Zufuhr von Kühlmittel gestoppt wurde. Mit anderen Worten, wenn der F-Zyklus durchgeführt worden ist, während das Kühlmittel zu dem F-Verdampfer zugeführt wird, und der R-Zyklus durchgeführt wird, während das Kühlmittel zu dem R-Verdampfer zugeführt wird, und zwar durch Schalten der Ventileinheit, strömt das Kühlmittel, welches in dem F-Verdampfer eingeführt worden ist, nicht während der R-Zyklus durchgeführt wird, sondern verbleibt in dem F-Verdampfer in fast flüssigem Zustand. Dieses Phänomen tritt gleichermaßen auf, wenn der R-Zyklus und der Kompressor gestoppt werden. Daher, wenn eine separate Vorrichtung oder Verfahren zum Zurückziehen des Kühlmittels, welches in dem Verdampfer verbleibt, nicht angewendet werden, verbleibt das Kühlmittel immer in einem der zwei Verdampfer.
Daher ist es schwierig, die gesamte Menge an Kühlmittel, welches in dem Verdampfer verbleibt, in den Kompressor oder Kondensator nach Vollendung eines Zyklus zurückzuziehen. Hier tritt die Erscheinung des Kühlmittel-Mangels auf, wenn ein anderer Zyklus durchgeführt wird, was zur Folge hat, daß die Kühlleistung herabgesetzt ist.
Außerdem, wenn der Kompressor mit Verstärkung betrieben wird, wird das flüssige Kühlmittel, welches in dem Verdampfer verbleibt, in den Kompressor eingeführt. Hier tritt ein Schmierproblem innerhalb des Zylinders des Kompressors auf, so daß ein Problem dahingehend erzeugt wird, daß die Zuverlässigkeit nicht sichergestellt ist.
Aus der DE 30 43 791 C2 ist ein Kühlgerät bekannt, das mindestens zwei thermisch getrennte Fächer aufweist, beispielsweise ein Gefrierfach und ein Normalkühlfach. Sowohl das Gefrierfach als auch das Normalkühlfach weisen zugeordnete Thermostate auf, durch welche sie gesteuert werden. Dabei schaltet ein Magnetventil beim Ansprechen beider Thermostate in einem vorbestimmten Takt auf Verdampferabschnitte des Tiefkühlfachs und des Normalkühlfachs solange um, bis in wenigstens einem der beiden Fächer ein unterer Ausschaltpunkt des zugeordneten Antriebsmotors erreicht ist. Der Verdichter des Kühlgeräts muss immer dann eingeschaltet werden, wenn an einem oder beiden Thermostaten der obere Schaltpunkt überschritten und Kälte angefordert wird.
Die EP 1 106 943 A2 offenbart einen Kühlschrank, bei dem Verzögerungen in der Gefriermittelbewegung verringert werden sollen. Des weiteren ist in der DE 196 47 642 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlgeräts mit wenigstens einem Kühlraum bekannt, welches von einem Verdampfer gekühlt ist, über welchen die Kühlluft mittels eines umwälzenden Ventilators gefördert wird. Zumindest während der Zeitdauer der Beaufschlagung des Verdampfers mit flüssigem Kältemittel ist der Ventilator in Betrieb gesetzt. Zusätzlich wird der Ventilator während der Unterbrechung des Kältemittelflusses zum Verdampfer betrieben.
In der US 5,918,474 A ist ein Steuerungssystem für einen Lüftungsmotor in Zusammenhang mit Anwendungen für Kühlsysteme offenbart. Schließlich beschreibt die EP 1 182 410 A2 einen Kühlschrank und ein Verfahren zum Steuern desselben, wobei der Kühlschrank mit zwei Verdampfern ausgebildet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kühlsystems gerichtet, welches mit zwei Verdampfern ausgebildet ist, wobei das Verfahren im Wesentlichen ein oder mehr Probleme aufgrund der Beschränkungen und Nachteile des Stands der Technik umgeht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperaturabweichung in den jeweiligen Nahrungsmittel-Lagerräumen in einem Kühlschrank mit einem Kühlsystem, welches mit zwei Verdampfern ausgebildet ist, zu reduzieren.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlmittelmangelerscheinung zu vermeiden und die Zuverlässigkeit des Kompressors durch Zurückziehen von Kühlmittel sicherzustellen, welches in dem Verdampfer verbleibt, während der Kühlzyklus umgewandelt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kühlleistung in einem Kühlsystem, welches mit zwei Verdampfern ausgebildet ist, zu erhöhen.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung angegeben, und werden zum Teil dem Durchschnittsfachmann durch Untersuchung des Folgenden verständlich werden, oder können aus der Anwendung der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung können durch die insbesondere in der Beschreibung und den Ansprüchen als auch den beigefügten Zeichnungen hervorgehobene Struktur realisiert und erzielt werden.
Um diese Aufgaben zu erfüllen und andere Vorteile zu erzielen und in Entsprechung mit dem Zweck der Erfindung, wie sie in der Beschreibung breit dargelegt ist, wird ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Steuerung des Betriebs eines Kühlsystems bereitgestellt, welches mit zwei Verdampfern ausgebildet ist. Das
Der Schritt (c) wird hier durch einen Temperatursensor ausgeführt, welcher in jedem der Nahrungsmittel-Lagerräume angeordnet ist, und die Bezugstemperatur umfasst eine obere Grenztemperatur und eine untere Grenztemperatur.
Die in den Verdampfer im Schritt (e) eingeführte Kühlmittelmenge wird durch Einstellen eines Öffnungsverhältnisses einer Ventileinheit eingestellt, welche an einem Verzweigungspunkt eines Kühlmittelrohrs angeordnet ist, welches mit dem Verdampfer jedes der Räume verbunden ist. Wenn die Temperaturen der jeweiligen Räume oberhalb der oberen Grenztemperatur liegen, beträgt das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 50%:50%. Wenn die Temperaturen der jeweiligen Räume in einem Bereich mit einer Temperatur über der unteren Grenztemperatur gleich sind, beträgt das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 50%:50%. Wenn die Temperatur irgendeines der jeweiligen Räume höher ist als die des anderen Raums in einem Bereich mit einer Temperatur über der unteren Grenztemperatur, wird die Ventileinheit derartig gesteuert, daß sie weiter hin zu der Verdampfer-Seite des Raums mit einer höheren Temperatur relativ zum anderen Raum geöffnet wird. Außerdem, wenn die Temperatur irgendeines der entsprechenden Räume niedriger ist als die untere Grenztemperatur, wird die Ventileinheit derartig gesteuert, daß das gesamte Kühlmittel hin zu dem Verdampfer des Raums mit der relativ zu dem anderen Raum höheren Temperatur durchströmt. Wenn die Temperaturen der entsprechenden Räume niedriger sind als die untere Grenztemperatur, wird der Betrieb des Kompressors gestoppt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kühlsystems, welches mit zwei Verdampfern ausgebildet ist, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (b) Setzen einer Mehrzahl an Temperatur-Bereichen für jeden Lager-Raum; (c) Messen der Temperatur jedes Raums; (d) Vergleichen der gemessenen Temperaturen der entsprechenden Räume; und (e) Einstellen einer Kühlmittelmenge, welche in den Verdampfer eines jeden Raums eingeführt worden ist, und zwar basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen den Temperaturen der entsprechenden Räume. Der Schritt (c) wird hier durch einen Temperatur-Sensor ausgeführt, welcher in jedem der Lagerräume angeordnet ist, wobei die Temperatur-Bereiche umfassen: einen An-Bereich oberhalb der oberen Grenztemperatur; einen Bn-Bereich niedriger als die obere Grenztemperatur und oberhalb einer Setz-Temperatur; einen Cn-Bereich niedriger als die Setz-Temperatur und oberhalb der unteren Grenztemperatur; und einen Dn-Bereich niedriger als die untere Grenztemperatur. Der Schritt (d) wird durch Vergleichen der gemessenen Temperaturen der entsprechenden Räume mit den Temperatur-Bereichen ausgeführt.
Außerdem wird die in den Verdampfern eingeführte Kühlmittelmenge im Schritt (e) durch Steuern eines Öffnungsverhältnisses einer Ventileinheit gesteuert, welche an einem Verzweigungspunkt eines Kühlmittelrohrs angeordnet ist, welche den Verdampfer mit jedem der Lager-Räume verbindet. Wenn die Temperaturbereiche der entsprechenden Räume identisch miteinander sind, wird die Ventileinheit zu einem identischen Verhältnis geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt ist das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit vorzugsweise 50%:50%. Wenn alle Temperatur-Bereiche zum Dn-Bereich gehören, wird der Betrieb eines Kompressors gestoppt. Wenn nur der Temperatur-Bereich irgendeines der entsprechenden Räume zum Dn-Bereich gehört, beträgt das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit des Raums, welcher zum Dn-Bereich gehört, zu dem Raum, welcher zu einem anderen Bereich gehört, 0%:100%. Wenn der Temperatur-Bereich irgendeines der entsprechenden Räume zum An-Bereich gehört und der Temperatur-Bereich eines anderen Raums zum Cn-Bereich gehört, beträgt das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit des Raums, welcher zum An-Bereich gehört, zu dem Raum, welcher zum Cn-Bereich gehört, 100%:0%. Wenn der Temperatur-Bereich irgendeines der entsprechenden Räume zum Bn-Bereich gehört und der Temperatur-Bereich eines anderen Raums zum Cn-Bereich gehört, wird die Ventileinheit derartig gesteuert, daß sie weiter hin zu dem Raum geöffnet wird, welcher zum Temperatur-Bereich gehört, welcher in der Temperatur relativ höher ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit des Raums, welcher zum höheren Temperatur-Bereich gehört, zu dem unteren Temperatur-Bereich vorzugsweise 80%:20%.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen, welche beigefügt sind, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu geben und welche in die Anmeldung als ein Teil davon eingegliedert sind, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das Erfindungsprinzip zu erläutern. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht eines Kühlsystems, welches mit zwei Verdampfern ausgebildet ist;
2 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kühlsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 eine Tabelle, welche Öffnungsverhältnisse der Ventileinheit in Abhängigkeit von der Temperatur der entsprechenden Nahrungsmittel-Lagerräume in dem Betriebs-Steuerverfahren des Kühlsystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kühlsystems gemäß einer modifizierten Ausführungsform der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 eine Tabelle, welche Öffnungsverhältnisse der Ventileinheit in Abhängigkeit von den Temperaturen der entsprechenden Nahrungsmittel-Lagerräume in dem Betriebs-Steuerverfahren des Kühlsystems gemäß des abgeänderten Beispiels der ersten Ausführungsform darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird nun ein Detailbezug zu den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt, wobei Beispiele davon in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
Wo immer möglich, werden dieselben Bezugszeichen in allen Zeichnungen benutzt, um dieselben oder ähnliche Teile zu bezeichnen, wobei eine zusätzliche Beschreibung davon ausgelassen wird.
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kompressor 1, einen Kondensator 2, eine Ventileinheit 3, zwei Ausdehnungseinheiten 11, 21 und zwei Verdampfer 12, 22.
Ein Kühlrohr, welches mit einer Kühlmittel-Ausstoßseite des Kondensators 2 verbunden ist, ist in zwei Teile verzweigt. Die Ventileinheit 3 ist an dem Verzweigungspunkt des Kühlrohrs angeordnet, um ihr Öffnungsverhältnis unterschiedlich einzustellen, so daß die Kühlmittelmenge, welche durch irgendeines der zwei verzweigten Rohre strömt, mit der Steuerung einer Steuereinheit (nicht dargestellt) steuerbar ist.
Die jeweiligen Verzweigungsrohre, welche von der Ventileinheit 3 abzweigen, sind jeweils mit der F-Ausdehnungseinheit 11 verbunden, welche in einem ersten Raum 10 angeordnet ist, und mit einer R-Ausdehnungseinheit 21, welche in einem zweiten Raum 20 angeordnet ist.
In dem ersten Raum 10 ist der F-Verdampfer 12 mit der F-Ausdehnungseinheit 11 verbunden und ein F-Gebläse 12a ist derartig angeordnet, daß es hin zu dem F-Verdampfer 12 ausgerichtet ist.
In dem zweiten Raum 20 ist der R-Verdampfer 22 mit der R-Ausdehnungseinheit 21 verbunden und ein R-Gebläse 22a ist derartig angeordnet, daß es hin zu dem R-Verdampfer 22 ausgerichtet ist.
Temperatur-Sensoren 13, 23 sind in den ersten und zweiten Räumen 10, 20 angeordnet, um so die Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10, 20 zu messen, wobei sie elektrisch mit der Steuereinheit verbunden sind, um die gemessene Information zu der Steuereinheit zu übermitteln.
Kühlrohre der Kühlmittel-Ausstoßseite des F-Verdampfers 12 und des R-Verdampfers-22 sind mit dem Kompressor verbunden.
Der Betrieb des Kühlsystems, welches wie oben konstruiert ist, ist gemäß Verfahren steuerbar, welche in verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, wobei ihre detaillierte Beschreibungen wie folgt sind:
Erste Ausführungsform
Mit Bezug auf 2 umfasst ein Betriebssteuerverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen Schritt (S-00) des separaten Setzens einer Mehrzahl an Bezugstemperaturen für einen ersten Raum 10 und einer Mehrzahl an Bezugstemperaturen für einen zweiten Raum 20; einen Schritt (S-10) des Messens der Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20; einen Schritt (S-20) des Vergleichens der gemessenen Temperatur des ersten Raums 10 mit der gemessenen Temperatur des zweiten Raums 20; und einen Schritt (S-30) des Einstellens von Kühlmittelmengen, welche jeweils in einen F-Verdampfer 12 und einen R-Verdampfer 22 eingefügt werden, basierend auf den Ergebnissen des Temperatur-Vergleichs zwischen dem ersten Raum 10 und dem zweiten Raum 20.
Hier wird der Schritt (S-10) jeweils durch Temperatursensoren 13, 23 ausgeführt, und die gemessenen Temperaturen werden zur Steuereinheit übertragen. Der Schritt (S-20) wird von der Steuereinheit ausgeführt. Die Bezugstemperaturen umfassen eine obere Grenztemperatur und eine untere Grenztemperatur. Zu diesem Zeitpunkt können die obere Grenztemperatur und die untere Grenztemperatur für sowohl die ersten als auch die zweiten Räume 10 und 20 identisch zueinander gesetzt werden, jedoch, da im Allgemeinen der erste Raum 10 als der Tiefkühler und der zweite Raum 20 als der Kälteraum benutzt werden, ist es wünschenswert, daß die Temperaturen der ersten und zweiten Räume unterschiedlich voneinander gesetzt werden.
In dem Schritt (S-30) sind die Kühlmittelmengen, welche jeweils in dem F-Verdampfer 12 und dem R-Verdampfer 22 eingeführt worden sind, steuerbar, und zwar dadurch, daß die Steuereinheit das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 3, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs zwischen gemessenen Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20, einstellen kann. Die detaillierten Öffnungsverhältnisse werden mit Bezug auf 3 beschrieben.
Mit Bezug auf 3, d. h. wenn die Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20 über der oberen Grenztemperatur liegen, und wenn die Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20 in dem Bereich über der unteren Grenztemperatur gleich sind, wird das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 3 des ersten Raums 10 zu dem zweiten Raum 20 auf 50%:50% gesetzt, so daß das Kühlmittel in identischen Mengen hin zu dem F-Verdampfer 12 und dem R-Verdampfer 22 strömt.
Wenn außerdem die Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20 über der unteren Grenztemperatur liegen und zur selben Zeit irgendeines der ersten und zweiten Räume 10 und 20 eine höhere Temperatur aufweist als der andere Raum, wird die Ventileinheit 3 in der Weise gesteuert, daß die Verdampferseite des Raums mit höherer Temperatur als die des anderen Raums weiter geöffnet wird. Mit anderen Worten, wie in 3 dargestellt ist, wenn der erste Raum zu einem Bereich (b1) mit einer Temperatur niedriger als die obere Grenztemperatur gehört und über der unteren Grenztemperatur liegt, und der zweite Raum 20 zu einem Bereich (a2) mit einer Temperatur über der oberen Grenztemperatur gehört, wird die Ventileinheit 3 so eingestellt, daß sie weiter hin zu dem zweiten Raum 20 als hin zu dem ersten Raum 10 geöffnet wird. Wenn sowohl die ersten als auch zweiten Räume 10 und 20 zu den Bereichen (b1, b2) mit einer Temperatur niedriger als die obere Grenztemperatur und oberhalb der unteren Grenztemperatur gehören, wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß sie weiter hin zu dem Raum mit höherer Temperatur relativ zu dem anderen Raum geöffnet wird. In den obigen Fällen, wo die ersten und zweiten Räume 10 und 20 alle zu den Bereichen (a1, a2) oberhalb der oberen Grenztemperatur gehören, kann die Ventileinheit 3 derartig eingestellt werden, daß sie weiter hin zu dem Raum mit höherer Temperatur relativ zu dem anderen Raum geöffnet wird. Jedoch, wie in 3 dargestellt ist und vorher erwähnt wurde, ist das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 3 des ersten Raums zu dem zweiten Raum vorzugsweise identisch zueinander eingestellt.
Wenn zusätzlich entweder die Temperatur des ersten Raums 10 oder die Temperatur des zweiten Raums 20 niedriger ist als die untere Grenztemperatur, wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß die gesamte Kühlmittelmenge hin zu dem Raum mit höherer Temperatur relativ zu dem anderen strömt. Mit anderen Worten, wie in 3 dargestellt ist, wenn der erste Raum 10 zu dem Bereich (c1) mit einer Temperatur niedriger als die untere Grenztemperatur gehört und der zweite Raum 20 zu den Bereichen (b1, a1) mit einer Temperatur oberhalb der unteren Grenztemperatur gehört, wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß die gesamte Kühl mittelmenge hin zu dem R-Verdampfer 22 des zweiten Raums 20 strömt. Im Gegensatz dazu, wenn der erste Raum 10 zu den Bereichen (b1, a1) mit einer Temperatur über der unteren Grenztemperatur und der zweite Raum 20 zu dem Bereich (c1) mit einer Temperatur niedriger als die untere Grenztemperatur gehört, wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß das gesamte Kühlmittel hin zu dem F-Verdampfer des ersten Raums strömt.
Wenn sowohl die ersten als auch die zweiten Räume 10 und 20 zu den Bereichen (c1, c2) mit einer Temperatur niedriger als die untere Grenztemperatur gehören, wird der Betrieb des Kompressors 1 gestoppt, so daß Kühlmittel nicht hin zu dem F-Verdampfer 12 und dem R-Verdampfer 22 zugeführt wird.
Der Kühlmittelfluss in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird kurz wie folgt zusammengefasst.
Wenn das Kühlsystem anfängt zu arbeiten, arbeitet der Kompressor 1, um das Kühlmittel zu komprimieren und das Kühlmittel in einen Flüssigkeitszustand mit hoher Temperatur und hohem Druck umzuwandeln, und überträgt das komprimierte Kühlmittel zu dem Kondensator 2. Das gasförmige Kühlmittel wird verflüssigt, während es mit Luft, welche durch ein Kondensatorgebläse 2a zugeführt wird, Wärme-ausgetauscht wird. Das verflüssigte Kühlmittel strömt hin zu der Ventileinheit 3 durch das Kühlmittelrohr.
Hier messen die Temperatursensoren 13, 23 der ersten und zweiten Räume 10, 20 die Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10, 20 und übertragen die gemessenen Temperaturen zu der Steuereinheit. Die Steuereinheit vergleicht die gemessenen Temperaturen und stellt das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 3 gemäß des mit Bezug auf 3 beschriebenen Verfahrens ein.
Das Kühlmittel, dessen Strömungsrate durch das Öffnen der Ventileinheit 3 eingestellt worden ist, expandiert in der F-Ausdehnungseinheit 11 und der R-Ausdehnungseinheit 21, und macht einen Wärmeaustausch mit der Inneneinheit jedes Raums in dem F-Verdampfer 12 und dem R-Verdampfer 22. Die jeweiligen Räume werden gekühlt, während die Kühlluft zu den entsprechenden Räumen durch das F-Gebläse 12a und das R-Gebläse 22a zugeführt wird.
Wenn die ersten und zweiten Räume 10 und 20 in einer Umgebung mit einer Temperatur niedriger als die untere Grenztemperatur sind, wird der Betrieb des Kompressors 1 gestoppt. Nach Verstreichen einer vorgegeben Zeitdauer, wenn wenigstens eine der Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20 über die untere Grenztemperatur ansteigt, arbeitet der Kompressor 1 und wiederholt die zuvor genannten Schritte, wodurch die Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20 innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs gehalten werden.
Die zuvor genannte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Effekt bereit, in welchem die Temperaturabweichung der jeweiligen Räume reduziert wird und die Temperaturen der jeweiligen Räume stabil gehalten werden. Daher gestattet der Kühlschrank, an welchem die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, in den jeweiligen Räumen gelagerte Nahrungsmittel für eine lange Zeitdauer frisch zu halten, so daß die Zuverlässigkeit in der Nahrungsmittellagerung weiter erhöht ist.
Hier kann die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dessen technische Hauptidee ist, eine Kühlmittelverteilungsmenge, welche zu den jeweiligen Verdampfern zugeführt worden ist, zu steuern, durch die folgende geänderte Ausführungsform implementiert werden.
Geänderte Ausführungsform der ersten Ausführungsform
Mit Bezug auf 4 umfasst ein Betriebssteuerverfahren gemäß einer modifizierten Ausführungsform der ersten Ausführungsform: einen Schritt (S-05) des Setzens einer Mehrzahl an Temperaturbereichen für erste und zweite Räume 10 und 20; einen Schritt (S-10) des Messens der Temperaturen der ersten und zweiten Räume 10 und 20; einen Schritt (S-20) des Vergleichens der gemessenen Temperatur des ersten Raums 10 mit der gemessenen Temperatur des zweiten Raums 20; und einen Schritt (S-30) des Einstellens von Kühlmittelmengen, welche jeweils in einen F-Verdampfer 12 und einen R-Verdampfer 22 eingeführt worden sind, basierend auf den Ergebnissen des Temperaturvergleichs zwischen dem ersten Raum 10 und dem zweiten Raum 20.
Hier wird der Schritt (S-10) jeweils durch Temperatursensoren 13, 23 ausgeführt und die gemessenen Temperaturen werden zu der Steuereinheit übertragen. Der Schritt (S-20) wird durch die Steuereinheit ausgeführt. Die Temperaturbereiche umfassen: einen An-Bereich über der oberen Grenztemperatur; einen Bn-Bereich niedriger als die obere Grenztemperatur und über einer gesetzten Temperatur; einen Cn-Bereich niedriger als die gesetzte Temperatur und über der unteren Grenztemperatur; und einen Dn-Bereich niedriger als die untere Grenztemperatur. Hier ist das Subskript ”n” eine willkürliche Zahl, welche dem Temperaturbereich zugeordnet ist, um so die jeweiligen Räume zu unterscheiden. Nun können die jeweiligen Temperaturbereiche der ersten und zweiten Räume 10 und 20 identisch zueinander gesetzt werden, jedoch, da im allgemeinen der erste Raum 10 als Tiefkühler genutzt wird und der zweite Raum 20 als Kühlraum genutzt wird, ist es wünschenswert, daß die Temperaturbereiche der ersten und zweiten Räume unterschiedlich voneinander gesetzt werden.
Der Schritt (S-20) wird durch Vergleichen der Temperaturen der jeweiligen Räume mit den Temperaturbereichen ausgeführt. Auf der Basis der Vergleichsergebnisse stellt der Schritt (S-30) die Kühlmittelmengen ein, welche jeweils in den F-Verdampfer und den R-Verdampfer 22 eingeführt wurden. Die Einstellung dieser Kühlmittelmengen wird dadurch ausgeführt, daß die Steuereinheit das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 3 einstellen kann. Die detaillierten Öffnungsverhältnisse werden mit Bezug auf 5 beschrieben.
Mit Bezug auf 5, und zwar wenn die Temperaturbereiche der ersten und zweiten Räume 10 und 20 gleich sind, wird die Ventileinheit 3 vorzugsweise in einem gleichen Öffnungsverhältnis geöffnet, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit 3 des ersten Raums 10 zu dem zweiten Raum 20 auf 50%:50% gesetzt ist. Mit anderen Worten, wenn sowohl die ersten als auch die zweiten Räume 10 und 20 zu dem An-Bereich, zu dem Bn-Bereich, oder zu dem Cn-Bereich gehören, wird die Ventileinheit 3 in dem gleichen Öffnungsverhältnis 50%:50% geöffnet, so daß das Kühlmittel hin zu dem F-Verdampfer und dem R-Verdampfer 22 in gleicher Menge strömt. Hier wird, wie in 5 dargestellt ist, wenn sowohl die Temperaturbereiche der ersten als auch der zweiten Räume 22 zu dem Dn-Bereich gehören, der Betrieb des Kompressors 1 gestoppt.
Wenn außerdem nur der Temperaturbereich irgendeines der ersten und zweiten Räume zu dem Dn-Bereich gehört, wird die Ventileinheit 3 derart eingestellt, daß das Öffnungsverhältnis der Seite des Raums, welcher zu dem Dn-Bereich gehört, zu der Seite des Raums, welcher zu einem anderen Bereich gehört, 0%:100% beträgt. Mit anderen Worten, wenn nur der erste Raum 10 zu dem D1-Bereich gehört, strömt die gesamte Kühlmittelmenge hin zu dem R-Verdampfer 22 des zweiten Raums 20, wohingegen, wenn nur der zweite Raum 20 zu dem D2-Bereich gehört, die gesamte Kühlmittelmenge hin zu dem F-Verdampfer 12 des ersten Raums 10 strömt.
Zusätzlich, wenn der Temperaturbereich irgendeines der ersten und zweiten Räume 10 und 20 zu dem An-Bereich gehören und der Temperaturbereich des anderen Raums zu dem Cn-Bereich gehört, wird die Ventileinheit derart eingestellt, daß das Öffnungsverhältnis der Seite des Raums, welcher zu dem An-Bereich gehört, zu der Seite des Raums, welcher zu dem Cn-Bereich gehört, 100%:0% beträgt. Mit anderen Worten, wie in 5 dargestellt ist, wenn der erste Raum 10 zu dem A1-Bereich gehört und der zweite Raum 20 zu dem C2-Bereich gehört, wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß die gesamte Kühlmittelmenge hin zu dem F-Verdampfer 12 des ersten Raums 10 strömt. Im Gegensatz dazu d. h. wenn der erste Raum 10 zu dem C2-Bereich gehört und der zweite Raum 20 zu dem A1-Bereich gehört, wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß die gesamte Kühlmittelmenge hin zu dem R-Verdampfer 22 des zweiten Raums 20 strömt.
Wenn weiterhin der Temperaturbereich irgendeines der ersten und zweiten Räume 10 und 20 zu dem Bn-Bereich gehört und der Temperaturbereich des anderen Raums zu dem An-Bereich oder dem Cn-Bereich gehört, wird die Ventileinheit derartig eingestellt, daß sie weiter hin zu dem Raum mit höherer Temperatur relativ zu dem anderen geöffnet wird. Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Öffnungsverhältnis vorzugsweise 80%:20% (die Seite des Raums, welcher zu dem Temperaturbereich mit höherer Temperatur gehört: die Seite des Raums, welcher zu dem Temperaturbereich mit niedrigerer Temperatur gehört), kann jedoch auf 70%:30% oder 60%:40% eingestellt werden. Wenn zusätzlich, wie in 5 dargestellt ist, der erste Raum 10 zu dem B1-Bereich und der zweite Raum 20 zu dem A2-Bereich gehört und wenn der erste Raum 10 zu dem C1-Bereich und der zweite Raum 20 zu dem B2-Bereich gehört, gehört der zweite Raum 20 im Ergebnis zu einem höheren Temperaturbereich als der erste Raum 10 und somit wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß eine größere Kühlmittelmenge hin zu dem R-Verdampfer 22 des zweiten Raums 20 strömt als zu dem F-Verdampfer 12 des ersten Raums 10. Wenn natürlich der erste Raum 10 zu dem B1-Bereich und der zweite Raum 20 zu dem B2-Bereich gehört und wenn der erste Raum 20 zu dem B1-Bereich und der zweite Raum 20 zu dem C2-Bereich gehört, gehört der erste Raum 10 im Ergebnis zu einem höheren Temperaturbereich als der zweite Raum 20 und somit wird die Ventileinheit 3 derartig eingestellt, daß eine größere Kühlmittelmenge hin zu dem F-Verdampfer 12 des ersten Raums 10 strömt als zu dem R-Verdampfer 22 des zweiten Raums 20.
Der Strömungsmechanismus des Kühlmittels gemäß der geänderten Ausführungsform der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der Fluss des Kühlmittels durch das zuvor genannte Verfahren gesteuert wird, ist derselbe, wie der der ersten Ausführungsform und seine Wirkung ist auch dieselbe wie die der ersten Ausführungsform, weshalb ihre Beschreibung hier absichtlich ausgelassen wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines Kühlsystems, welches mit zwei Verdampfern (12, 22) ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Setzen einer Mehrzahl von Bezugstemperaturen (S-00) für jeden der Lagerräume (10, 20); (c) Messen der Temperatur (S-10) eines jeden Lagerraums (10, 20); (d) Vergleichen der gemessenen Temperaturen (S-20) der entsprechenden Lagerräume (10, 20) miteinander; (e) Einstellen einer Kühlmittelmenge (S-30), welche in den Verdampfer (12, 22) jedes der Lagerräume (10, 20) eingeführt wird, und zwar basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen den Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20); dadurch gekennzeichnet, dass die in jeden Verdampfer (12, 22) in dem Schritt (e) eingeführte Kühlmittelmenge durch Einstellen eines Öffnungsverhältnisses einer Ventileinheit (3) gesteuert wird, welche an einem Verzweigungspunkt eines Kühlmittelrohres angeordnet ist, welches mit dem Verdampfer (12, 22) jedes Lagerraums (10, 20) verbunden ist; dass die Mehrzahl von Bezugstemperaturen eine obere Grenztemperatur und eine untere Grenztemperatur umfasst; und dass, wenn die Temperatur irgendeines der entsprechenden Lagerräume (10, 20) höher als die eines anderen Lagerraums (10, 20) ist und wenn die Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20) oberhalb der unteren Grenztemperatur sind, die Ventileinheit (3) weiter hin zu dem Verdampfer (12, 22) eines Lagerraums (10, 20) mit einer zu dem anderen Lagerraum (10, 20) relativ höheren Temperatur geöffnet wird, als zu einem Verdampfer (12, 22) eines anderen Lagerraums.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (c) von einem Temperatursensor (13, 23) ausgeführt wird, welcher in jedem der Lagerräume (10, 20) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit (3) 50%:50% beträgt, wenn die Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20) oberhalb der oberen Grenztemperatur sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit (3) 50%:50% beträgt, wenn die Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20) in einem Bereich mit einer Temperatur oberhalb der unteren Grenztemperatur gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Ventileinheit (3) derartig gesteuert wird, dass das gesamte Kühlmittel durch den Verdampfer (12, 22) des Lagerraums (10, 20) mit der relativ zu dem anderen Lagerraum (10, 20) höheren Temperatur strömt, wenn die Temperatur irgendeines der entsprechenden Lagerräume (10, 20) niedriger als die untere Grenztemperatur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Betrieb eines Kompressors (1) gestoppt wird, wenn die Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20) niedriger sind als die untere Grenztemperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend den Schritt (b) des Setzens einer Mehrzahl von Temperaturbereichen für die entsprechenden Lagerräume (10, 20) vor Ausführen des Schritts (c).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Temperaturbereiche umfassen: einen An-Bereich oberhalb der oberen Grenztemperatur; einen Bn-Bereich niedriger als die obere Grenztemperatur und oberhalb einer Setztemperatur; einen Cn-Bereich niedriger als die Setztemperatur und oberhalb der unteren Grenztemperatur; und einen Dn-Bereich niedriger als die untere Grenztemperatur.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schritt (d) durch ein Verfahren des Vergleichens der gemessenen Temperaturen der entsprechenden Lagerräume (10, 20) mit den Temperaturbereichen ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ventileinheit (3) in einem identischen Verhältnis geöffnet wird, wenn die Temperaturbereiche der entsprechenden Lagerräume (10, 20) identisch zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit (3) 50%:50% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Betrieb des Kompressors (1) gestoppt wird, wenn alle Temperaturbereiche zu dem Dn-Bereich gehören.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit (3) des zu dem Dn-Bereich gehörenden Lagerraums (10, 20) zu dem zu einem anderen Bereich gehörenden Lagerraum (10, 20) 0%:100% beträgt, wenn nur der Temperaturbereich irgendeines der entsprechenden Lagerräume (10, 20) zu dem Dn-Bereich gehört.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit (3) des zu dem An-Bereich gehörenden Lagerraum (10, 20) zu dem zu dem Cn-Bereich gehörenden Lagerraum (10, 20) 100%:0% beträgt, wenn der Temperaturbereich irgendeines der entsprechenden Lagerräume (10, 20) zu dem An-Bereich gehört und der Temperaturbereich eines anderen Raums (10, 20) zu dem Cn-Bereich gehört.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Ventileinheit (3) derartig gesteuert wird, dass sie weiter hin zu dem Lagerraum (10, 20) geöffnet wird, welcher zu dem Temperaturbereich gehört, welcher eine relativ höhere Temperatur aufweist, wenn der Temperaturbereich irgendeines der entsprechenden Lagerräume (10, 20) zu dem Bn-Bereich gehört und der Temperaturbereich eines anderen Lagerraums (10, 20) zu dem Cn-Bereich gehört.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Öffnungsverhältnis der Ventileinheit (3) des Lagerraums (10, 20), welcher zu dem Bereich mit der höheren Temperatur gehört, zu dem niedrigeren Temperaturbereich 80%:20% beträgt.