DE19642745A1 - Kühleinrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung und ein Verfahren zur Überwa­ chung einer Kühleinrichtung. Solche Kühleinrichtungen werden sowohl in Haushalten als auch in etwas kleinerer Ausführung in Hotelzimmern als Minibar eingesetzt, wobei die letztgenannten aus Gründen der Energieersparnis und we­ gen der geringeren Geräuschkulisse in dem Hotelzimmer, in dem gewöhnlich auch ein Gast übernachtet, meist als Absorptionskühlgeräte ausgeführt sind.

Es ist bekannt, daß Kühleinrichtungen mit Kältemitteln betrieben werden, die einen schädigenden Einfluß auf die Umwelt, insbesondere auf den Menschen, haben, wenn sie aus dem Kühlkreislauf austreten. So arbeiten Kompressor- Kältemaschinen meist mit einem fluorkohlenwasserstoffhaltigen Kältemittel, welches bei der Verschrottung der Kühlschränke als Sondermüll entsorgt wird.

Ferner sind nahezu geräuschlos betriebene Absorptionskältemaschinen bekannt, die in der Regel als Lösungsmittel ein Wasser-Ammoniak-Gemisch und als Käl­ temittel Ammoniak (NH₃) verwenden. Bei einer u. U. schwer zu bemerkenden Leckage an dem Kühlkreislauf tritt daher Ammoniak aus und verunreinigt die Umgebungsluft. Dies kann sich gesundheitsschädigend für Menschen auswirken, insbesondere wenn sie sich in demselben Raum mit dem Kühlschrank, beispiels­ weise wie in einem Hotelzimmer, befinden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühleinrichtung zu schaf­ fen, die auf Störfälle der genannten Art reagieren kann, insbesondere den Kühl­ kreislauf abschaltet, um eine weitere Verunreinigung der Umgebung zu verhin­ dern. Ferner soll ein Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung bereit­ gestellt werden, mit dem auf einfache Weise Störfälle ermittelt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren soll dabei für eine Vielzahl von Kühleinrich­ tungen, die in Serie gefertigt sind, anwendbar sein, und bestehende Kühlschrän­ ke sollen mit der Überwachungseinrichtung nachrüstbar sein.

Diese Aufgabe wird mit einer Kühleinrichtung gemaß dem Anspruch 1 und ei­ nem Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung gemäß dem Anspruch 9 gelöst.

Wenn die Steuereinrichtung einer Kühleinrichtung mit einer Überwachungsein­ richtung versehen ist, die Störfälle ermitteln kann, ist es möglich, die Kühlein­ richtung abzuschalten, so daß die Menge des aus dem Kühlkreislauf austreten­ den Kältemittels begrenzt wird. Wenn die Überwachungseinrichtung in die Steu­ ereinrichtung der Kühleinrichtung eingegliedert wird, können bestehende Kühl­ einrichtungen ohne Überwachungseinrichtung mit dieser nachgerüstet werden, so daß die bestehenden Kühleinrichtungen weiter verwendet werden können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlkreislauf durch einen Absorptionskreislauf gebildet, da diese häufig in Hotelzimmern verwendet werden und dort ein gesteigerter Bedarf an einer Vermeidung von Störfällen be­ steht. Bei diesen Absorptionskreisläufen wird häufig als Kältemittel Ammoniak verwendet, das bei einem Austritt übelriechend ist und Schwindelgefühle hervor­ rufen kann.

Eine einfache und kostengünstige Ausführungsform der Überwachungseinrich­ tung weist einen Temperaturfühler auf, mit dem eine Betriebstemperatur an dem Kühlkreislauf erfaßt wird. Vorzugsweise ist der Temperaturfühler am Ver­ dampfer des Absorptionskreislaufs positioniert, da dort schnell ein Abweichen von der vorgegebenen Temperatur bei einem Störfall auftritt. Dies hat auch den Vorteil, daß eine bestehende Kühleinrichtung lediglich mit einem zusätzlichen Sensor versehen werden muß, der mit der Überwachungseinrichtung verbunden ist.

Da gewisse Temperaturschwankungen auch durch äußere Einflüsse auftreten können, ist es vorteilhaft, einen Temperaturfühler zur Ermittlung der Umge­ bungstemperatur und einen Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur im Kühlraum vorzusehen, damit die Überwachungseinrichtung eine größere Si­ cherheit bei der Anzeige von Störfällen besitzt. Die Zuverlässigkeit der Stö­ rungsmeldung wird weiter gesteigert, wenn zusätzlich ein Sensor an einer den Kühlraum verschließenden Tür vorgesehen ist, der ein Signal abgibt, wenn die Tür geöffnet ist. Damit kann die Überwachungseinrichtung zwischen einem Zu­ stand unterscheiden, in dem die Tür geöffnet oder verschlossen ist, so daß die Steuereinrichtung entsprechend ausgerichtet wird.

Um Fehler bei der Ermittlung von Störfällen möglichst vollständig auszuschlie­ ßen, sind vorzugsweise Mittel zur Erfassung der Füllhöhe eines Vorratsbehälters des Absorptionskreislaufs vorgesehen. Dafür kann in dem Vorratsbehälter ein an sich bekannter Schwimmer vorgesehen sein.

Eine weitere Möglichkeit zur Versorgung der Überwachungseinrichtung mit Da­ ten, mit denen auf einen Störfall geschlossen werden kann, ist die Vorsehung von Mitteln zur Erfassung des Drucks in dem Kühlkreislauf.

Entsprechend dem erfindungsgemaßen Verfahren wird an mindestens einer Stelle an dem Kühlkreislauf die Temperatur ermittelt und mit einer vorgegebe­ nen Temperatur in Abhängigkeit von einer eingestellten Kühlleistung vergli­ chen, so daß bei einer Abweichung der beiden Temperaturwerte voneinander aus einem vorgegebenen Bereich der Kühlkreislauf abgeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, daß die Überwachung der Kühleinrichtung unabhängig von der Art des Störfalls erfolgt, so daß beispielsweise sowohl Leckagen als auch Blockagen im Kühlkreislauf und Störfälle durch eine offenstehende Tür ermittelt werden kön­ nen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Zustand einer den Kühlraum verschließenden Tür ermittelt, so daß dieser Störfall der Steuerein­ richtung getrennt angezeigt werden kann, die vorzugsweise eine Signallampe an der Kühleinrichtung oder ein akustisches Signal anschaltet, um den Bediener auf die offenstehende Tür hinzuweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Kühlkreislauf einer Kühleinrichtung, der als Absorptionskreislauf ausgebildet ist.

Ein Austreiber 1 ist als Rohr ausgebildet und wird durch ein elektrisches Heizrohr 3 und ein Gasheizrohr 4 beheizt. Es ist auch möglich, nur ein Heizrohr 3 oder nur ein Gasheizrohr 4 vorzusehen. In dem Austreiber 1 ist ein Pumpen­ rohr 2 konzentrisch angeordnet, in dem sich eine reiche Ammoniak- Wasserlösung befindet. Durch die Erhitzung des Austreibers 1 und des Pumpen­ rohrs 2 wird der Siedepunkt des Ammoniaks, der niedriger als der des Wassers ist, überschritten, so daß Ammoniakdampf in dem Pumpenrohr nach oben auf­ grund der Dichteunterschiede ausgetrieben wird. Das Pumpenrohr 2 wirkt dabei als Thermosyphon-Pumpe, da zwischen aufstrebenden Dampfblasen im Pumpen­ rohr 2 kleine Mengen der an Ammoniak entgasten und damit armen Lösung ein­ geschlossen und im Pumpenrohr 2 nach oben geführt wird. An der Oberkante des Pumpenrohrs 2 tritt die arme Lösung aus dem Pumpenrohr 2 aus und läuft an der Außenseite des Pumpenrohrs 2 in dem Austreiber 1 nach unten.

Das aus dem Pumpenrohr 2 austretende dampfförmige Ammoniak wird zu einem Kondensator 5 geführt, der zur Wärmeabgabe mit Kühlrippen 6 versehen ist. Nach dem Durchlauf eines Wasserabscheiders wird der Ammoniakdampf in dem Kondensator 5 kondensiert.

Die eigentliche Kühlleistung wird bei dem nachfolgenden Verdampfen des Am­ moniaks erzielt. Dazu wird das flüssige Ammoniak in einem Ammoniakrohr 7 zu dem Verdampfer 9 geführt, der als Rohrschlangenverdampfer mit zwei oder drei konzentrisch ineinandergefügten Rohren ausgebildet ist. In dem Ammoniakrohr 7 wird das flüssige Ammoniak vor der Einspritzung in den Verdampfer nahe auf die tiefste Verdampfertemperatur abgekühlt. Zur Verbesserung der Verdampfung ist ein Hilfsgas, beispielsweise Wasserstoff, in dem Verdampfer 9 enthalten, so daß der Phasenübergang beschleunigt wird. An dem Verdampfer 9 ist ein Tem­ peraturfühler 19 vorgesehen, mit dem die Verdampfertemperatur gemessen wird. An dem Verdampfer 9 wird Wasserstoff durch ein Wasserstoffrohr 11 zugeführt.

Der Absorber 12 ist als Rohrschlangenabsorber, der im Gegenstromverfahren betrieben wird, ausgebildet, wobei der schwere, mit Ammoniak beladene Wasser­ stoff von dem Gaswärmewechsler 10 über ein Rücklaufrohr 13 in einen tieferge­ legenen Vorratsbehälter 15 mit angeschlossenem Rohrschlangenabsorber 12 strömt. Das Ammoniak wird von der in dem Vorratsbehälter 15 und Absorber 12 enthaltenen Ammoniak-Lösung absorbiert, so daß der Wasserstoff von dem nach­ folgenden angereicherten Ammoniak-Wasserstoff-Gemisch über den Absorber 12 im Gegenstrom zur Lösung nach oben geführt wird. Zum Druckausgleich zwi­ schen den Leitungen ist ein Ausgleichsrohr 8 und ein armes Lösungsrohr 14 vor­ gesehen. Der Vorratsbehälter 15 ist an seinem unteren Bereich mit einer Zuführ­ leitung 17, die konzentrisch in einem Wärmetauscherohr umgeben ist, verbun­ den. In dem Wärmetauscherohr 16 wird arme Lösung von dem Austreiber 1 zu­ geführt und reiche Lösung in der Zuführleitung 17 abgeführt.

Die Überwachung der Kühleinrichtung erfolgt zunächst über die Erfassung der Temperatur am Verdampfer 9 über den Temperaturfühler 19. Der ermittelte Wert wird an die Steuereinrichtung der Kühleinrichtung weitergegeben und in Abhängigkeit von der am Austreiber 1 eingestellten Heizleistung mit einem vor­ gegebenen Referenzwert verglichen. Weicht die Verdampfertemperatur in einem bestimmten Maß über den vorgegebenen Wert durch einen Störfall ab, setzt die Steuereinrichtung der Kühleinrichtung die Heizeinrichtungen am Austreiber außer Kraft, so daß kein weiteres Ammoniak verdampft wird und das Maß an austretendem Ammoniak begrenzt wird. Das Abschalten der Kühleinrichtung kann dabei durch eine Kontrolleuchte angezeigt werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel besitzt die Kühleinrichtung einen Kon­ taktsensor, der ermittelt, ob sich eine Tür der Kühleinrichtung im geschlossenen oder geöffneten Zustand befindet. Die Überwachungseinrichtung berücksichtigt den Zustand der geöffneten Tür, so daß die Störfallüberwachung auf kurzzeitige Temperaturänderungen nicht reagiert. Um die Sicherheit der Störfallüberwa­ chung zu erhöhen, ist ferner ein Drucksensor an dem Vorratsbehälter 15 vorge­ sehen, um einen etwaigen Druckabfall in dem Kühlkreislauf an die Überwa­ chungseinrichtung zu melden. Zusätzlich ist in dem Vorratsbehälter 15 ein nicht dargestellter Schwimmer zur Ermittlung der Füllstandshöhe vorgesehen, wobei die Füllstandshöhe an die Überwachungseinrichtung weitergegeben wird. Die Überwachungseinrichtung vergleicht die eintreffenden Daten mit vorgegebenen Werten und schaltet die Heizeinrichtungen 3 bzw. 4 ab, wenn einzelne Daten oder deren Kombination auf einen Störfall hindeuten.

Claims (12)

1. Kühleinrichtung, insbesondere Kühlschrank für ein Hotelzimmer, mit ei­ nem verschließbaren Kühlraum und einem Kühlkreislauf, wobei zur Steue­ rung der Kühleinrichtung eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einer Überwachungsein­ richtung zur Ermittlung von Störfällen versehen ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf durch einen Absorptionskreislauf gebildet ist, der einen Ab­ sorber (12), einen Austreiber (1), einen Kondensator (5) und einen Ver­ dampfer (9) umfaßt.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung mindestens einen Temperaturfühler (19) aufweist.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (19) am Verdampfer (9) positioniert ist.

5. Kühleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler zur Ermittlung der Umgebungstemperatur und ein Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur im Kühlraum vorgese­ hen sind.

6. Kühleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einen Sen­ sor umfaßt, der ein Signal abgibt, wenn eine den Kühlraum verschließende Tür geöffnet ist.

7. Kühleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf mit einem Vorratsbe­ hälter (15) versehen ist und die Überwachungseinrichtung Mittel zur Erfas­ sung der Füllhöhe des Vorratsbehälters (15) aufweist.

8. Kühleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung Mittel zur Erfassung des Drucks in dem Kühlkreislauf aufweist.

9. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung mit einem Kühlkreis­ lauf zur Kühlung eines Kühlraums und einer Steuereinrichtung, gekenn­ zeichnet durch die Schritte:
Ermitteln einer Temperatur an mindestens einer Stelle am Kühlkreislauf, Vergleich der ermittelten Temperatur mit einem vorgegebenen Wert in Ab­ hängigkeit von einer eingestellten Kühlleistung,
und Abschalten des Kühlkreislaufs bei Abweichen eines Temperaturwerts von einem vorgegebenen Bereich.

10. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einem Sensor verbunden ist, der ermittelt, ob eine den Kühlraum verschließende Tür ge­ schlossen ist und das Verfahren zur Überwachung der Kühleinrichtung erst bei geschlossener Tür vorgenommen wird.

11. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung mit einer Software aus­ gestattet ist, die nach den Regeln der Fuzzy-Logic arbeitet.

12. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung nach einem der An­ sprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstempera­ tur der Kühleinrichtung erfaßt und in der Steuereinrichtung berücksichtigt wird.