DE19627096A1 - Kühlgerät - Google Patents
KühlgerätInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
- F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem auf einen Kühl
kreislauf eines Kühlaggregats mit Kompressor geschalteten So
largenerator. Sie betrifft ferner Verfahren zum Betrieb eines
solchen Kühlgeräts.
In DE 42 01 996 A1 wird ein Kühlgerät mit einem Solargenerator
beschrieben. Dieses Kühlgerät kommt bei vorübergehend fehlen
der Sonne auch ohne eine elektrische Energiespeicherung aus,
wenn an den Kühlraum des Kühlgeräts ein thermischer Kältespei
cher unmittelbar wärmeleitend angekoppelt wird.
Im bekannten Kühlgerät werden die Solargeneratoren auf den
Kompressor des Kühlaggregats geschaltet. Wenn die in einem So
larpanel vereinigten Solargeneratoren eine bestimmte Nennlei
stung, z. B. 100 Watt, haben, kann ein solches Gerät problemlos
einen Kompressor mit 80 Watt Leistungsaufnahme antreiben. Die
zum Anlaufen des Kompressors erforderliche Leistung liegt je
doch in der Regel um ein Mehrfaches über der Leistungsaufnahme
bei Betrieb des Kompressors. Wenn die Leistungsaufnahme zum
Anlaufen des Kompressor 300 Watt und die Leistung zum Betrieb
nur 80 Watt beträgt, kann ein Solargenerator mit 100 Watt
Nennleistung den Kompressor zwar in Betrieb halten, aber nicht
anlaufen lassen. Zum Bereitstellen des notwendigen Anlauf
stroms muß daher entweder den Solargenerator entsprechend
überdimensioniert werden oder es müssen Batterien bzw. Akkumu
latoren lediglich für die kurzen Anlaufzeilen mit sehr hohem
Energieinhalt bereitgestellt werden, obwohl gerade nach dem
Stand der Technik derartige Energiespeicher eingespart werden
sollten.
Ein weiteres Problem des bekannten Kühlgeräts ergibt sich dar
aus, daß bedingt durch den wechselnden Sonnenstand das Lei
stungsangebot des Solargenerators im Laufe des Tages regelmä
ßig von Null bis zu einem Maximum ansteigt und wieder auf Null
abfällt. In der Frühe, wenn die Sonne noch in der Nähe des Ho
rizonts steht, reicht also die Leistung des Solargenerators
zum Betrieb eines bestimmten Kompressors noch nicht aus. Die
ser kann erst in Betrieb gesetzt werden, wenn die vom Solarge
nerator bereitgestellte Leistung mindestens gleich der Be
triebsleistung des Kompressors ist. Im Laufe des Tages, z. B.
mittags, ist dann die Leistung des Solargenerators viel größer
als zum Betrieb des Kompressors erforderlich. Gegen abend, muß
dann der Kompressor und damit das Kühlgerät schon abgeschaltet
werden, lange bevor es dunkel ist.
Diesen Problemen trägt zwar der mit dem Innern des Kühlraums
gekoppelte thermische Kältespeicher nach DE 42 01 996 Rech
nung, es wäre aber wünschenswert, die vom Solargenerator ange
botene elektrische Leistung sowohl bereits frühmorgens als
auch mittags möglichst vollständig ausnutzen zu können, so daß
die Kapazität des Kühlaggregats entsprechend zu vergrößern
ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anlaufstrom des
Kompressors mit Hilfe eines Solargenerators bereitzustellen,
dessen Nennleistung wesentlich kleiner als die Leistungsauf
nahme beim Anlaufen des Kompressors ist, wobei jedoch Energie
speicher, wie Batterien oder Akkumulatoren, die für eine im
Verhältnis zur Kompressor-Anlaufzeit lange Leistungs-Abgabe
zeit ausgelegt sind, ebenso wie im Stand der Technik nach DE
42 01 996 eingespart werden sollen. Es soll insbesondere auch
möglich sein, das Kühlaggregat über ein und denselben Solarge
nerator anzutreiben, wenn morgens früh die Sonneneinstrahlung
noch nicht oder abends spät die Sonneneinstrahlung nicht mehr
für eine volle Leistung des Solargenerators ausreicht.
Die erfindungsgemäße Lösung der vorgenannten Hauptaufgabe be
steht für ein Kühlgerät mit einem auf einem Kühlkreislauf ei
nes Kühlaggregats mit Kompressor schaltbaren Solargenerator
darin, daß zum Starten des Kompressors mindestens ein von dem
Solargenerator vor dem Einschalten des Kühlaggregats aufgela
dener elektrischer Kondensator vorgesehen ist. Verbesserungen
und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unter
ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird also die Sonnenenergie zunächst - norma
lerweise z. B. am Vortag - in kapazitiver Form gespeichert, um
für das nächste Einschalten den notwendigen Anlaufstrom für
den Kompressor des Kühlaggregats zu liefern. Der Kondensator
kann die zum sicheren Starten des Kompressors notwendige Ener
giemenge in der kurzen Startzeit leicht zur Verfügung stellen.
Vorzugsweise wird ein als Goldfolien auf gebauter Kondensator
eingesetzt, der, wie an sich bekannt, Energiemengen in einer
Größenordnung bis zu mehreren F speichern und in der kurzen
Startzeit des Kompressormotors freigeben kann.
Wenn die Nennleistung des Solargenerators bei normalem Betrieb
und normalem Sonnenschein etwas größer als die Leistungsauf
nahme des laufenden Kompressormotors ist, steht ständig ein
gewisser Energieüberschuß aus dem Solargenerator zum Aufladen
des Kondensators zur Verfügung. Die durchschnittliche Nennlei
stung des Solargenerators braucht also nur wenig größer als
die Leistungsaufnahme des in Betrieb befindlichen Kompressors
zu sein, sie kann dagegen deutlich kleiner als die Leistungs
aufnahme beim Anlaufen des Kompressors ausgelegt werden.
Um einen Fehlstart des Kompressor zu vermeiden, um also auszu
schließen, daß der Kompressor über den Kondensator gestartet
wird, aber der Betrieb des Kompressors mangels ausreichender
Leistung des Solargenerators nicht aufrechtzuerhalten ist,
wird gemäß weiterer Erfindung dafür Sorge getragen, daß der
Kompressor mit der im Kondensator gespeicherten Energie nur
dann zu starten ist, wenn gleichzeitig vom Solargenerator so
viel Strom geliefert werden kann, wie zum Betrieben des Korn
pressormotors zumindest notwendig ist.
Schließlich soll gemäß noch weiterer Erfindung mit Hilfe einer
elektronischen Schaltung erreicht werden, daß der Solargenera
tor durch Anpassung vom Strom und Spannung jeweils den durch
die solare Einstrahlung definierten maximalen Energiebetrag
abgibt (sogenannte maximum power point tracking).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, daß das Kühlaggregat über einen Kompressor mit regelba
rem Elektromotor betrieben wird. Dadurch wird erreicht, daß
der Elektromotor je nach Energieangebot des Solargenerators
eine höhere oder niedriger mechanische Leistung an das Kühlag
gregat abgeben kann. Bei schwacher Sonneneinstrahlung fällt
also die Kühlung nicht völlig aus, sie ist nur geringer als
bei starker Sonneneinstrahlung.
Zur Lösung des weiteren Teils der oben zitierten Aufgabe, näm
lich der Anpassung der Kompressor-Leistungsaufnahme an die
mögliche Leistungsabgabe des Solargenerators wird gemäß weite
rer Erfindung vorgesehen, mindestens zwei Kompressoren mit
gleicher oder unterschiedlicher Leistung zu verwenden.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei relativ kleinem
Leistungsangebot des Solargenerators, morgens früh und abends
spät, nur der eine Kompressor betrieben wird, so daß das Kühl
aggregat trotz geringer Sonneneinstrahlung arbeitet, wenn auch
mit schwächerer Leistung. Im Laufe des Tages können dann, so
bald die abgegebene Leistung des Solargenerators ausreicht,
zwei oder mehr Kompressoren in Gang gesetzt werden, so daß ei
ne entsprechend hohe Leistung erreicht wird.
Im Rahmen der Erfindung können auch mindestens ein Kompressor
kleinerer und mindestens ein Kompressor größerer Leistung vor
gesehen werden. In diesem Fall kann in den frühen und in den
späten Tagesstunden der kleinste Kompressor allein, bei etwas
höherem Sonnenstand ein größerer Kompressor allein und bei
vollem Sonnenstand alle Kompressoren angetrieben werden.
Schließlich umfaßt die Erfindung den Fall eines Kompressors
variabler Leistung. Gegebenenfalls lädt sich das dem Kühlag
gregat zugeführte Leistungsangebot ständig dem Maß der Sonnen
einstrahlung und damit der Leistungsfähigkeit des Solargenera
tors anpassen. Die Kompressoren können erfindungsgemäß auf
denselben, einzigen Kühlkreislauf eines Kühlaggregats, aber
Alternativ auch auf getrennte Kühlkreisläufe eines Aggregats
geschaltet werden.
Die einzelnen Kompressoren sollen nach der weiteren Erfindung
vorzugsweise über eine elektronische Schaltlogik und unter
Zwischenschaltung eines Startelektronik je nach Angebot der am
Solargenerator zur Verfügung stehenden elektrischen Energie zu-
oder abgeschaltet werden. Es kann auf diese Weise fast während
der gesamten Tagesdauer in dem Male gekühlt werden, in dem von
der Sonne Energie an die Solargeneratoren geliefert wird.
Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbei
spiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.
Die Zeichnung zeigt symbolisch ein Kühlgerät 1 mit einem Kühl
raum 2, der von einem Kältespeicher 3 umgeben ist. Zur Ener
gieversorgung des Kühlgeräts dient ein Kühlaggregat 4, zu dem
ein erster Kompressor 5 mit einem ersten Kühlkreislauf 6 ge
hört. Der Kompressor 5 umfaßt einen Elektromotor 7. In einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel kann zu dem Kühlaggregat ne
ben dem ersten (I.) Kompressor 5 mindestens ein zweiter (II.)
Kompressor 8 mit Elektromotor 9 gehören. Der II. Kompressor 8
kann auf den ersten (I.) Kühlkreislauf 6 des (I.) Kompressors
5 aber alternativ auch auf einen II. Kühlkreislauf 10 des
Kühlgeräts 1 geschaltet werden.
Zur Energieversorgung des Kühlaggregats 4 wird erfindungsgemäß
ein Solargenerator 11, der aus einer Vielzahl von Solarzellen
bestehen kann und auch als Solarpanel bezeichnet wird. Der So
largenerator 11 wird über Leitungen 12 und 13 und eine Schalt
elektronik 14 zum Antrieb des Elektromotors 7, gegebenenfalls
alternativ oder zusätzlich des Elektromotors 9 (über Leitungen
15) geschaltet.
Wenn der Solargenerator 11 während des Dauerbetriebs, z. B. des
I. Kompressors 5 bzw. dessen Elektromotors 7, mehr Energie
liefert, als zum Antrieb des Motors 7 erforderlich ist, kann
der überschüssige Teil der Energie in einem Kondensator 16 ge
speichert werden. Die im Kondensator 16 gespeicherte elektri
sche Energie wird beim Einschalten, z. B. des Elektromotors 7,
durch eine in der Schaltelektronik 14 vorhandene Schaltlogik
entladen, um den Anlaufstrom des Motors 7 zu liefern. Dabei
wird die Logik so programmiert, daß die Entladung des Konden
sators 16 nur möglich ist, wenn der Solargenerator 16 gleich
zeitig zumindest die Energie liefert, die zum laufenden Be
trieb des Elektromotors 7 erforderlich ist.
Wenn der I. Kompressor 5 eine relativ grobe Kälteleistung K
und der II. Kompressor 8 eine kleinere Kälteleistung k be
sitzt, kann während der frühen Morgenstunden und der späten
Abendstunden, wenn der Solargenerator 11 noch bzw. nur noch
wenig Strom liefert, zunächst nur der Motor 9 des II. Kompres
sors 8 über eine Leistung 15 von der Schaltelektronik beauf
schlagt werden. Das Kühlgerät wird dann zwar nur mit entspre
chend geringer Leistung gekühlt, bleibt aber immerhin nicht
ungekühlt. Im Laufe des Tages, kann mit steigendem Sonnenstand
die Schaltelektronik 14 dafür Sorge tragen, daß zunächst der
I. Kompressor 5 an die Stelle des II. Kompressors 8 tritt und
schließlich bei vollem Sonnenschein können beide (bzw. alle)
Kompressoren 5 und 8 zugleich arbeiten und das Kühlgerät 1 be
treiben.
Es wird ein Kühlgerät mit einem auf einen Kühlkreislauf eines
Kühlaggregats mit Kompressor schaltbaren Solargenerator be
schrieben. Um den notwendigen Anlaufstrom für den Kompressor
des Kühlaggregats zu liefern, wird Sonnenenergie in kapaziti
ver Form gespeichert, so daß die zum sicheren Starten des Korn
pressors während kürzester Zeit erforderliche Energiemenge zur
Verfügung steht. Um ferner die Solarenergie besser ausnutzen
zu können, kann das Kühlgerät wahlweise mit zwei oder mehr
Kompressoren gleicher oder unterschiedlicher Leistung ausgerü
stet werden. Durch Anpassung der Kompressorgrößen sowie deren
Betriebszeiten - entweder zusammen oder einzeln - kann das
Energieangebot der Sonne in optimaler Form genutzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Kühlgerät
2 Kühlraum
3 Kältespeicher
4 Kühlaggregat
5 I. Kompressor
6 I. Kühlkreislauf (5)
7 Elektromotor (5)
8 II. Kompressor
9 Elektromotor (8)
10 II. Kühlkreislauf (8)
11 Solargenerator
12, 13 Leitung
14 Schaltelektronik
15 Leitung
16 Kondensator
2 Kühlraum
3 Kältespeicher
4 Kühlaggregat
5 I. Kompressor
6 I. Kühlkreislauf (5)
7 Elektromotor (5)
8 II. Kompressor
9 Elektromotor (8)
10 II. Kühlkreislauf (8)
11 Solargenerator
12, 13 Leitung
14 Schaltelektronik
15 Leitung
16 Kondensator
Claims (12)
1. Kühlgerät (1) mit einem auf einen Kühlkreislauf (6, 10) ei
nes Kühlaggregats (4) mit Kompressor (5, 8) geschalteten So
largenerator (11),
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Starten des Kompressors (5, 8) mindestens ein von dem
Solargenerator (11) vor dem Einschalten des Kühlaggregats (4)
aufgeladener elektrischer Kondensator (16) vorgesehen ist.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nennleistung des Solargenerators (11) größer als die
Leistungsaufnahme des in Betrieb befindlichen Kompressors (5,
8), aber kleiner als die Anlaufleistungsaufnahme eines Korn
pressors (5, 8) ist.
3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator (16) aus Goldfolie aufgebaut ist.
4. Kühlgerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Antrieb des Kompressors (5, 8) ein zum Anpassen an das
vom Sonnenstand abhängige Energieangebot des Solargenerators
(11) regelbarer Elektromotor (7, 9) vorgesehen ist.
5. Kühlgerät (1) mit einem auf einen Kühlkreislauf (6, 10) ei
nes Kühlaggregats (4) mit Kompressor (5, 8) geschalteten So
largenerator (11), insbesondere hach mindestens einem der An
sprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Kompressoren (5, 8) mit gleicher oder un
terschiedlicher Leistung vorgesehen sind.
6. Kühlgerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kompressoren (5, 8) auf denselben, einzigen Kühlkreis
lauf (6) geschaltet sind.
7. Kühlgerät nach Anspruch 5 mit zwei oder mehr Kühlkreisläu
fen (6, 10),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kompressoren (5, 8) auf getrennte Kühlkreisläufe (6,
10) geschaltet sind.
8. Verfahren zum Betrieb des Kühlgeräts (1) nach einem oder
mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompressor (5, 8) erst gestartet wird, wenn zugleich
der Solargenerator (11) eine vorgegebene Mindestenergie lie
fert.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe einer Schaltelektronik (14) Strom und Spannung
des Solargenerators (11) jeweils im Sinne der Abgabe eines
durch die Solareinstrahlung definierten maximalen Energiebe
trags geregelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlaggregat (4) über einen Kompressor (5, 8) betrie
ben wird, der durch einen regelbaren Elektromotor (7, 9) ange
trieben wird, wobei der Elektromotor je nach Energieangebot
des Solargenerator (11) eine höhere oder niedrigere Leistung
abgibt.
11. Verfahren zum Betrieb eines Kühlgeräts nach mindestens ei
nem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kompressoren (5, 8) je nach dem Maß der Sonnenein
strahlung wahlweise entweder gemeinsam auf ein und denselben
Kühlkreislauf (6, 10) oder jeder auf einen anderen Kühlkreis
lauf (6, 10) geschaltet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kompressoren (5, 8) über eine elektronische Schaltlo
gik einer Schaltelektronik (14) und unter Zwischenschaltung
einer Startelektronik je nach Angebot der am Solargenerator
(11) zur Verfügung stehenden elektrischen Energie zu- oder ab
geschaltet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996127096 DE19627096A1 (de) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Kühlgerät |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996127096 DE19627096A1 (de) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Kühlgerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19627096A1 true DE19627096A1 (de) | 1998-01-15 |
Family
ID=7799020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996127096 Ceased DE19627096A1 (de) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Kühlgerät |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19627096A1 (de) |
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- 1996-07-05 DE DE1996127096 patent/DE19627096A1/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8131 | Rejection |