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Die
Erfindung betrifft eine Energiebetriebsvorrichtung zum Betreiben
eines Absorptionskühlgeräts mit unterschiedlichen
Energiequellen, insbesondere eines Absorptionskühlgerät, das zum Einbau in Wohnwagen,
Caravans und dergleichen vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung
einen Absorptionskühlschrank,
der eine Energiebetriebsvorrichtung zum Betrieb mit unterschiedlichen
Energiequellen aufweist und vorzugsweise zum Einbau in Wohnwagen,
Caravans u.ä.
vorgesehen ist.
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Aus
der
DE 31 33 686 C2 ist
ein Absorberkühlgerät eines
Kühlschranks
für Reisemobile
u.dgl. bekannt, das mit einer Wechselstromquelle, Gleichstromquelle
oder einer Flüssiggasquelle
betrieben werden kann. Hierfür
kann das Absorberkühlgerät mittels
einer elektrischen Schaltung, die eine Vielzahl von Schaltern und
Relais aufweist, automatisch umgeschaltet werden. Insbesondere wird
bei dieser Schaltung festgestellt, wenn bei Betrieb mit Wechselstrom
oder Gleichstrom die Spannung unter einen vorbestimmten Wert sinkt,
und anschließend
wird auf eine andere Energiebetriebsart umgeschaltet. Das Gasbetriebssystem
des Absorberkühlgeräts weist ein Überwachungssystem
mittels eines Thermoschalters auf, weil über den Thermoschalter das
Erlöschen
der Gasflamme ermittelt wird und ein Ventil angesteuert wird, das
die Gaszufuhr unterbricht. Es erweist sich bei dieser Störfallüberwachung
als nachteilig, daß der
Thermoschalter eine sehr lange Ansprechzeit von 30 bis 60 Sekunden
aufweist, so daß Stördefekte
erst mit großer
Zeitverzögerung
ermittelt werden können,
was die Sicherheit des Systems beeinträchtigt.
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Aus
der
US 4,656,831 ist
ein gasbetriebener Absorptionskühlschrank
bekannt, dessen Gaszufuhr über
ein magnetisch steuerbares Ventil geregelt wird. Die Vorrichtung
weist im Bereich der Zündvorrichtung für den Gasbrenner
ein Thermoelement auf, welches die Flamme des Brenners überwacht
und ein „elektrisch
ansteuerbares Ventil" zum
Unterbrechen der Gaszufuhr ansteuert, wenn die Flamme des Brenners
ausgeht. Ferner ist ein weiterer Sensor vorgesehen, der an eine
Zeitschaltvorrichtung gekoppelt ist, und den Zündvorgang der Gasflamme überwacht. Insbesondere
wird durch diesen Sensor gewährleistet,
daß der
Zündvorgang
nicht sofort wiederholt wird, wenn die Zündung fehlgeschlagen ist. Dieses
System weist zur Überwachung
der Gasflamme ebenfalls nur Thermoelemente auf, die eine relativ
lange Ansprechzeit haben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Sicherheit des Gasbetriebs in einem Energiebetriebssystem
eines Absorberkühlschranks
zu verbessern und eine genauere Steuerung des Gesamtsystems zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Energiebetriebsvorrichtung gemäß Anspruch
1 sowie durch den Absorptionskühlschrank
gemäß Anspruch
14 erreicht.
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Die
erfindungsgemäße Energiebetriebsvorrichtung
ermöglicht
den Betrieb eines Absorptionskühlaggregats
mit unterschiedlichen Energiequellen und weist hierfür eine Energiesteuereinheit
zum Steuern und Auswählen
der Energiequellen auf. Ferner umfaßt das System eine Gasbetriebseinheit
zum Betreiben des Absorptionskühlgeräts mit Gas,
wobei die Gasbetriebseinheit über
einen Brenner verfügt, der
mit einer Gaszufuhrleitung verbunden ist und über ein Zündüberwachungssystem steuerbar
ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Zündüberwachungssystem einen Ionisationsfühler und/oder
UV-Sensor zum Überwachen
der Gasflamme des Gasbrenners umfaßt. Die Verwendung von solchen
Fühlern
ist an sich aus Gasfeuerungsautomaten bekannt, jedoch wurde noch
nie deren Verwendung in Energiebetriebssystemen für Absorberkühlschränke vorgeschlagen.
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Bei
der Überwachung
mit Ionisationsfühlern wird
eine Wechselspannung zwischen der Fühlerelektrode und der Gasbrennermasse
angelegt. Die Flamme richtet die Spannung gleich, und dieses Gleichstromsignal
wird von der Energiesteuervorrichtung erkannt. Demgegenüber wird
bei der UV-Überwachung
ein UV-Sensor verwendet, der im wesentlichen aus einer UV-empfindlichen
Röhre und
elektronischen Bauelementen besteht. Nur bei UV-Strahlung, die durch
die Gasflamme des Brenners erzeugt wird, schaltet die Röhre durch.
Das Durchschalten der Röhre
wird ebenfalls durch die Energiesteuereinheit festgestellt. Es erweist
sich bei der erfindungsgemäßen Energiebetriebsvorrichtung
als wesentlicher Vorteil, daß die Überwachung
mit Ionisationsfühlern bzw.
UV-Sensoren sehr genau und nahezu verzögerungsfrei ein Ausfallen der
Gasflamme festgestellt werden kann. Deshalb kann ein Störfall im
Gasbetrieb wesentlich schneller ermittelt und als entsprechende
Konsequenz die Gaszufuhr unterbrochen werden. Hierdurch wird eine
wesentlich genauere Steuerung des Systems und eine verbesserte Sicherheit
im Gasbetrieb gewährleistet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Ionisationsfühler
in die Zündelektrode
des Gasbrenners integriert. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise
der Gasbetriebseinheit.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die Gaszufuhrleitung ein über
Pulsweitenmodulation elektrisch ansteuerbares Ventil auf, welches
die Gaszufuhr unterbricht, wenn das Absorptionsaggregat nicht über Gas
betrieben wird bzw. wenn bei der Energiesteuereinheit ein Störfall festgestellt
wird. Bei der Steuerung des elektrisch ansteuerbaren Ventils über Pulsweitenmodulation
wird zum Öffnen
der Gaszufuhrleitung zunächst
ein Puls zum Anziehen des Ventils ausgegeben, und anschließend wird
die Spannung durch Pulsweitenmodulation abgesenkt. Dies hat den
Vorteil, daß der
elektrische Energieverbrauch bei Gasbetrieb sehr gering gehalten
wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das System eine Wechselstrombetriebseinheit zum Betreiben
eines Absorptionskühlgeräts mit Netzspannung,
insbesondere 230V-Netzspannung auf. Ferner ist in einer besonders
bevorzugten Ausführungsform
zusätzlich
eine Gleichstrombetriebseinheit zum Betreiben des Kühlaggregats
mit Gleichspannung, insbesondere 12V-Gleichspannung vorgesehen.
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Zum
automatischen Umschalten auf unterschiedliche Energiequellen ist
in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Unterspannungserkennungseinheit
vorgesehen, welche derart mit der Energiesteuervorrichtung und der
Wechselspannungsbetriebseinheit gekoppelt ist, daß das Energiesteuersystem
den Wechselstrombetrieb auswählt,
wenn die Unterspannungserkennungseinheit eine Spannung über einem
Schwellwert ermittelt und das Energiesteuersystem auf Gasbetrieb
oder Gleichspannungsbetrieb umschaltet, wenn die Unterspannungserkennungseinheit
eine Spannung ermittelt, die unter dem Schwellwert liegt. Hierdurch
wird gewährleistet,
daß das
System bei Abschalten der Netzspannung automatisch mit einer anderen
Energiequelle betrieben wird. Die Gleichspannungsbetriebseinheit
des Systems ist vorzugsweise in der Generatorbetriebseinheit, insbesondere
die Lichtmaschine des Fahrzeugs, in dem das Absorptionskühlaggregat
eingebaut ist.
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Die
Gleichspannungsbetriebseinheit 1 kann ferner auch noch eine Batterie- und/oder Solarbetriebseinheit
umfassen. Dies ermöglicht
den Betrieb mittels Gleichstrom, auch wenn der Generator der Gleichspannungsbetriebseinheit
abgeschaltet ist.
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Sofern
das System eine Gleichstrombetriebseinheit aufweist, ist in einer
bevorzugten Ausführungsform
eine Gleichstromdetektionseinrichtung vorgesehen, die mit dem Energiesteuersystem
gekoppelt ist, so daß das
Energiesteuersystem den Gleichstrombetrieb auswählt, wenn Gleichstrom detektiert
wird und einen anderen Energiebetrieb auswählt, wenn kein bzw. sehr geringer
Gleichstrom detektiert wird. Hierdurch wird das Umschalten auf eine andere
Energieart gewährleistet,
wenn der Gleichstrom des Systems ausfällt, beispielsweise wenn der Generator
des Systems abgeschaltet wird.
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Zur
Steuerung der optimalen Energieleistung ist in einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ein Temperatursensor, insbesondere ein
NTC-Sensor, zur Anordnung im Kühlschrank
des Absorptionskühlaggregats
vorgesehen, wobei der Temperatursensor mit der Energiesteuervorrichtung
verbunden ist und mittels der von dem Sensor ermittelten Temperatur
die unterschiedlichen Energiebetriebsarten steuerbar sind.
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Neben
der automatischen Energiebetriebssteuerung ist in einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung ferner eine manuelle Umschaltmöglichkeit gegeben,
welche das manuelle Wechseln auf die unterschiedliche Energiebetriebsarten
ermöglicht.
Die Energiesteuervorrichtung ist vorzugsweise eine elektronische
Steuerung, die Hardwarekomponenten aufweist, welche über eine
Software steuerbar sind. Ferner ist vorzugsweise ein Bedien- und
Anzeigepaneel vorgesehen, welches dem Benutzer die gerade ausgewählte Energiebetriebsart
sowie die Kühltemperatur
anzeigt und die manuelle Auswahl der Energiebetriebsart ermöglicht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden durch die
nachfolgende detaillierte Beschreibung anhand der beigefügten Figur
ersichtlich, wobei diese Figur den schematischen Aufbau einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Energiebetriebsvorrichtung
zeigt.
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Die
in der Figur gezeigte Energiebetriebsvorrichtung ist zum Einbau
in ein (nicht gezeigtes) Absorptionskühlgerät vorgesehen, wobei dieses
Kühlgerät insbesondere
zum Einbau in Wohnmobilen, Wohnwagen, Caravans und dergleichen vorgesehen ist.
Um die Energieversorgung des Aggregats mit einer Vielzahl von Energiequellen
zu gewährleisten,
ermöglicht
die Energiebetriebsvorrichtung einen Betrieb mit Netzwechselspannung,
Sicherheits-Gleichspannung sowie Gas, insbesondere Flüssiggas.
Zum Betrieb mit Wechselspannung ist der Netzanschluß 1 vorgesehen,
für den
Gleichstrombetrieb ist der Gleichstromgenerator der Fahrzeuglichtmaschine 2, der
mit der Starterbatterie 3 des Fahrzeugs verbunden ist,
vorgesehen. Darüber
hinaus kann als Gleichstromquelle auch z.B. das Bordnetz des Fahrzeugs verwendet
werden, das mit einem entsprechenden Heizelement 4b verbunden
sein kann.
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Mit
der elektrischen Batterie 14 wird der mit über das
Relais 5b angesteuerte Schalter geschlossen, wodurch der
elektrische Stromkreis mit dem Heizelement 4b hergestellt
wird. Zum Betrieb mit Netzspannung werden die mit dem Relais 5a verbundenen
Schalter geschlossen, was die Inbetriebnahme des Netz-Heizelements 4a zur
Folge hat. Ein wesentlicher Bestandteil der Energiebetriebsvorrichtung
ist die Energiesteuereinheit 7, die elektronische Bauteile zur
automatischen Auswahl und optimalen Steuerung der ausgewählten Energieart
umfaßt.
Die Energiesteuereinheit kommuniziert mit einem Bedienpaneel 16,
das z.B. an der Vorderseite des Absorptionskühlgeräts angebracht sein kann. Über das
Paneel kann der Benutzer auswählen,
ob er eine automatische Steuerung der Energieart über die
Energiesteuereinheit 7 wünscht oder ob er die Energieart
manuell einstellen möchte.
Ferner kann der Benutzer das Kühlaggregat
ein- und ausschalten sowie die gewünschte Kühltemperatur einstellen. Die
Kühltemperatur
wird ebenfalls über
die Energiesteuervorrichtung 7 geregelt, wobei für diese
Regelung ein im Kühlraum
vorgesehener Temperatursensor 15 verwendet wird, der mit
dem Energiesteuersystem 7 verbunden ist. Über die
Ermittlung der Ist-Temperatur im Kühlraum und dem Vergleich dieser
Temperatur mit der eingestellten Soll-Temperatur wird die ausgewählte Energieart
entsprechend geregelt. Die Energiesteuervorrichtung ist auch für die Ansteuerung
der Relais 5a und 5b und die damit verbundenen
Schaltvorgänge
zuständig.
Befindet sich das System im Gasbetrieb, steuert die Energiesteuervorrichtung 7 die
Zündungs-
und Ionisationselektrode 10, die für die Zündung des Gasbrenners 11 vorgesehen
sind. Ferner wird ein in der zum Brenner 11 führenden Gaszufuhrleitung
vorgesehenes elektrisch ansteuerbares Ventil über eine Ansteuerung 8 mittels
Pulsweitenmodulation (PWM) durch die Steuereinheit 7 geregelt.
Hierdurch wird der Gasfluß in
der mit einem Gasbehälter 13 verbundenen
Gaszufuhrleitung geregelt und gegebenenfalls gestoppt.
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Um
eine automatische Energieauswahl zu gewährleisten, sind in der Vorrichtung
ferner eine Unterspannungserkennungseinheit 6a sowie eine
Bordnetzstromdetektionseinheit 6b vorgesehen. Es ist aber
auch denkbar, daß die
Elektronik mit einer autonomen Energiequelle versorgt wird. Wenn
durch die Unterspannungserkennungseinheit eine Spannung z.B. unterhalb
200V ermittelt wird (d.h. unterhalb der üblichen Netzspannung von 230V),
bewirkt das Relais 5a ein Umschalten der mit diesem verbundenen Schalter
und eine Beendigung des Netzbetriebs. Die Energiesteuereinheit 7 steuert
dann eine andere Energiequelle an. Hierbei kann es sich, abhängig von der
Programmierung des Systems, um die Gleichstromquelle oder um die
Gasquelle handeln. Ebenso wird im Gleichstrombetrieb mittels des
Generators 2 auf eine andere Energiequelle umgeschaltet,
wenn die Bordnetzstromdetektionsvorrichtung 6b keinen bzw.
nur einen geringen Gleichstrom detektiert.
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Eine
wesentliche Neuerung des Energiebetriebssystems ist die Ausgestaltung
der Gasbetriebseinheit. Der Gasbrenner 11 wird nicht mehr über ein langsam
ansprechendes Thermoelement überwacht, sondern
es wird ein in der Zündelektrode 10 vorgesehener
Ionisationsfühler
verwendet. Dieser Fühler
detektiert, ob eine Gasflamme am Brenner vorhanden ist. Die Ionisationsüberwachung
erfolgt dabei über eine
Wechselspannung, die zwischen dem Fühler und der Brennermasse angelegt
wird. Ist eine Gasflamme vorhanden, wird hierdurch die Spannung gleichgerichtet
und somit ein Brennen des Gasbrenners erkannt. Diese Ionisationsüberwachung
reagiert wesentlich schneller als ein Thermoelement auf ein Löschen der
Brennerflamme, und es wird somit eine schneller reagierende und
verbesserte Steuerung des Gasbetriebs gewährleistet. Eine solche Verbesserung
kann statt mit einem Ionisationsfühler auch mit einem UV-Sensor
erreicht werden, der das Licht der Gasflamme detektiert. Die Überwachung
des Gasbetriebs des Systems läuft
wie folgt ab: Nachdem die Gasflamme bei Umschalten auf Gasbetrieb über die
Zündelektrode 10 gezündet wurde,
wird über
diese Elektrode ständig überwacht,
ob die Gasflamme brennt. Sollte die Ionisationselektrode feststellen, daß die Gasflamme
ausgeht, wird nachgezündet. Sollte
dann immer noch keine Gasflamme festzustellen sein, geht das System
auf Störung,
und es wird eine Störmeldung
ausgegeben. Die Störabschaltung hat
zur Folge, daß sofort
die Gaszufuhrleitung geschlossen wird.
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Aus
der Figur ist ferner zu entnehmen, dass der Zünd- und Ionisationselektrode
ein Hochspannungstaktfunkengeber 9 vorgeschaltet ist, welcher eine
Verbindung zu dem Energiesteuersystem 7 herstellt.