DE602005004310T2 - Kühlvorrichtung und steuerverfahren - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung und ein Verfahren zum Steuern davon, wobei der Kühlzyklus davon verbessert ist.
  • Das Kühlmittel in dem Kühlkreislauf befindet sich in einer überhitzten Dampfphase, während es den Kompressor verlässt, wobei das Kühlmittel, welches in einer Dampfphase von dem Kompressor freigesetzt wird, zuerst in die Flüssigdampfphase in dem Kondensator und anschließend in die Flüssigphase nahe zu dem Bereich des Kapillarrohreinlaufs übergeht. Das Kühlmittel beginnt in die Flüssigdampfphase entlang des Kapillarrohrs mit einer Druckverringerung überzugehen und erreicht den Verdampfer in einer Flüssigdampfphase mit einem niedrigen Trockenheitsanteil. Das Kühlmittel, welches sich in eine Dampfphase bei dem Auslass des Verdampfers aufgrund einer Absorption der Umgebungswärme verändert, erreicht den Kompressor erneut.
  • In Kühleinrichtungen von einer „Teilungs"-Art, die eine Kompressorkammer aufweisen, die einen Kompressor, einen Kondensator, einen Lüfter, Verdampfer, die mit der Kompressorkammer verbunden sind, und Kühlabteilungen beinhalten, die durch diese Verdampfer gekühlt werden, und wobei die Kompressorkammer und Verdampfer separat angeordnet sind, können die Umgebungstemperatur, zu welcher die Kompressorkammer ausgesetzt ist, die Temperatur der Umgebungen der Verdampfer und Rohre, welche zwischen der Kompressorkammer und dem Verdampfer angeordnet sind, unterschiedlich sein. Wenn die Umgebungstemperatur der Kompressorkammer und somit des Kondensators geringer als ein gewisser Wert ist, verglichen mit der Umgebungstemperatur der Verdampfer, geht das Kühlmittel des Verdampfers rasch in die Flüssigphase über. Wenn das Kühlmittel das Medium des Verdampfers aufnimmt, geht das Kühlmittel wieder in Dampf über, da die Umgebungstemperatur zunimmt und das Ergebnis, welches als „Dampfsperre" bezeichnet wird, bei dem Einlauf des Kapillarrohrs stattfindet, wenn das Kühl mittel in einer Dampfphase das Kapillarrohr blockiert, wobei der Eintritt des Kühlmittels in den Verdampfer verhindert wird, wobei der Kühlkreislauf unterbrochen wird und anschließend in der Beendigung des Kühlprozesses resultiert.
  • Darüber hinaus gibt es eine gewisse Menge von Öl in dem Kompressor, welche in dem Kühlkreislauf zum Schützen beweglicher Komponenten gegen hohe Temperaturen und zum Verhindern eines Gasaustritts von den Saug- und Pumpräumen des Kompressors vorhanden ist. Wenn der Kompressor das Kühlmittel in das System pumpt, mischt sich ein gewisser Betrag an Öl mit dem Kühlmittel und läuft in den Kühlkreislauf ab. Einiges von dem Öl, welches in den Kühlkreislauf ausgetreten ist, wird auf die inneren Flächen des Kondensators und des Verdampfers geschmiert; während sich einiges von ihm insbesondere auf den Auslassabschnitt und/oder den letzten Abschnitt des Verdampfers anhaftet, wo die Viskosität sehr hoch ist. Der größte Faktor, welcher auf eine Bewegung von Öl wirkt, ist die Veränderung in einer Viskosität. Je höher die Viskosität ist, um so schwieriger ist es für das Öl, zu dem Kondensator zurückzukehren. Die Hauptfaktoren, welche die Viskosität beeinflussen, sind Temperatur und Löslichkeit. Der Effekt einer Löslichkeit ist größer als der einer Temperatur, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen. Der härteste Teil des Ölrecyclings in dem Kühlkreislauf befindet sich in der letzten Spule von dem Verdampfer und der Ansaugleitung. Um deshalb Vorteil von dem Löslichkeitseffekt an Stellen zu ziehen, wo Öl am meisten blockiert ist, insbesondere bei dem Auslass des Verdampfers, sollte ein Zurückführen von Öl an den Kompressor bereitgestellt werden, indem der doppelphasige Fluss des Kühlmittels und eines Reduzierens einer Viskosität ermöglicht wird. Da die Menge an Öl, die in den Kühlkreislauf austritt, zunimmt, wird der Kompressor von Öl leerer, und als Ergebnis nimmt die Kompressorleistungsfähigkeit ab. Sogar in Fällen, wo ein Belasten des Kühlabteils gering ist, da der Kompressorbetrieb bei einer niedrigen Rotationsrate nicht die notwendige Schwunggeschwindigkeit (sweeping speed) erreichen kann, wird Öl in der Kreislaufleitung blockiert, insbesondere in dem Verdampfer.
  • Unterschiedliche Ausführungsformen wurden für beides verbessert, ein Recycling des Öls zurück in den Kompressor, welches in dem Kühlkreislauf ausgetreten ist, und für ein Verhindern des Ereignisses einer „Dampfsperre".
  • Im gegenwärtigen Stand der Technik, in dem europäischen Patent Nr. EP 1119732 , wird eine Einrichtung beschrieben, die einen Motor aufweist, welcher eine Geschwindigkeit in Reaktion auf die Temperatur des Kühlmittels ändert.
  • Im gegenwärtigen Stand der Technik, in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 0498317 , wird ein Material, welches in einer Flüssigkeit unlöslich aber in Öl löslich ist, zu dem Kühlmittel hinzugefügt.
  • Im gegenwärtigen Stand der Technik, in dem britischen Patent Nr. GB 844272 , wird die Beschreibung für eine Ausführungsform gegeben, wobei ein „Dampfsperren"-Ereignis in dem Kühlkreislauf eines Kühlschranks geschaffen wird, welcher Hoch- und Tieftemperaturabteile aufweist, und wobei somit jedes der zwei Abteile unabhängig gesteuert wird.
  • Die US 3093976 A offenbart eine Kühleinrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung zu entwerfen, wobei die Ölanhäufung reduziert wird und die Dampfsperre, die bei dem Einlauf von Kapillarrohren stattfinden kann, verhindert wird.
  • Die Kühleinrichtung, die entworfen wurde, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, wird in den beigefügten Figuren dargestellt, wo:
  • 1 – eine schematische Ansicht einer Kühleinrichtung ist.
  • 2 – die schematische Ansicht einer Küche ist, wo die Kühleinrichtung angeordnet ist.
  • Die Elemente, die in den Figuren dargestellt werden, werden wie folgt nummeriert:
    • 1
    Kühleinrichtung
    2
    Kompressor
    3
    Kondensator
    4
    Verdampfer
    5
    Kapillarrohr
    6
    Heizeinrichtung
    7
    Kühlfach
    8
    Kompressorfach
    9
    Gebläse
    10, 11
    Temperatursensor
    12
    Ventil
  • Die Kühleinrichtung (1) weist ein oder mehrere Kühlfächer (7) auf, in denen Gegenstände, die gekühlt werden sollen, gelagert werden, einen Kompressor (2), welcher eine Verdichtung des Kühlmittels erlaubt, einen Kondensator (3), der es durch Kondensieren ermöglicht, dass der überhitzte Dampf den Kompressor (2) verlässt, um zunächst in die Flüssigdampfphase und dann vollständig in die Flüssigphase überzugehen, ein Kompressorfach (8), welches separat von dem Kühlfach (7) angeordnet ist, und in welchem sich der Kompressor (2) und der Kondensator (3) befinden, einen oder mehrere Verdampfer (4), denen das kondensierte Fluid zugeführt wird, wobei die Wärme des Mediums absorbiert wird, wobei ein Kühlen des Mediums möglich ist, und wo das Kühlmittel die Wärme absorbiert und das Kühlfach (7) kühlt, ein oder mehrere Kapillarrohre (5), die zwischen dem Kompressorfach (8) und dem Verdampfer (4) angeordnet sind, wobei sie einem Kühlmittel erlauben, verdichtet zu werden, und sich vollständig in die Flüssigphase zu verwandeln, mindestens zwei Temperatursensoren (10, 11), welche die Temperatur innerhalb des Kompressorfaches (8) erfassen und/oder des Kühlfaches (7), ein Gebläse (9), welches gemäß den Temperaturunterschiedswerten, die durch die Temperatursensoren (10, 11) erfasst werden, aktiviert oder deaktiviert sind, und einen Luftfluss über dem Kondensator (3) und/oder dem Kompressor (2) bereitstellen, und eine Heizeinrichtung (6), die in dem Kondensator (3) und/oder in dem Kompressorfach (8) positioniert ist, welches gemäß den Temperaturunterschiedswerten, die durch die Temperatursensoren (10, 11) erfasst werden, aktiviert oder deaktiviert ist (1 und 2).
  • Einer der Temperatursensoren (10) ist in dem Kompressorfach (8) und/oder in dem Kondensator (3) angeordnet und erfasst die Temperatur innerhalb des Kompressorfaches (8) und/oder in dem Kondensator (3), wobei der weitere Temperatursensor (11) in dem Kühlfach (7) angeordnet ist und die Temperatur des Kühlfaches (7) erfasst. Thermostate können als Temperatursensoren (10, 11) verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Temperatursensor (11) bei dem Einlauf des Kapillarrohres (5) bei dem Ende der Pumpleitung positioniert sein.
  • Die Kühleinrichtung (1) weist eines oder mehrere Ventile (12) auf, im Wesentlichen Magnetventile (12), welche das Lenken des Fluids bereitstellen, welches das Kapillarrohr (5) zu dem Verdampfer (4), infolgedessen zu dem Kühlfach (7), durch ein Öffnen und Schließen mechanisch oder elektrisch verlässt.
  • In der Kühleinrichtung (1), welche das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, verdichtet der Kompressor (2) das Kühlmittel und stellt es dem Kondensator (3) als überhitzten Dampf bereit. Die Hitze des Kühlmittels wird an den Kondensator (3) mit dem gezwungenen Luftfluss abgegeben, welcher durch das Gebläse (9) erzeugt wird, und wobei das Kühlmittel graduell in die Flüssigdampfphase und anschließend vollständig in die Flüssigphase übergeht. Das Kühlmittelfluid, welches das Kompressorfach (8) verlässt, tritt in das Kapillarrohr (5) und den Verdampfer (4) ein, welche sich in einem Medium befinden, welches eine unterschiedliche Umgebungstemperatur aufweist, als jenes des Kompressorfaches (8). Falls die Temperaturunterschiedswerte, die durch die Temperatursensoren (10, 11) in dem Kompressorfach (8) und dem Kühlfach (7) erfasst wurden, größer als ein gewisser Wert sind, dann wird das Gebläse (9) in dem Kompressorfach (8) deaktiviert und das Kühlmittelfluid erreicht eine gewisse Kondensationstemperatur und einen Druckwert. Nach einer gewissen Zeitperiode werden die Temperaturwerte, die durch die Temperatursensoren (10, 11) in dem Kompressorfach (8) und dem Kühlfach (7) erfasst wurden, gesteuert, und falls der Unterschied zwischen den beiden Medien größer als ein gewisser Wert ist, dann wird die Heizeinrichtung (6) in dem Kompressorfach (8) aktiviert. Auf diese Weise wird die Kondensationstemperatur und infolgedessen der Druck des Kühlmittels auf einen gewissen Wert gebracht, während das Kühlmittel in der Flüssigphase gehalten wird und das Ereignis einer „Dampfsperre", das durch das Kühlmittel gebildet wird, verhindert wird, wobei die Dampfphase vollständig bei dem Einlauf der Kapillarrohr (5) übergeht. Das Kühlmittel, welches durch das Kapillarrohr (5) mit einer reduzierten Temperatur und Druck verläuft, tritt in den Verdampfer (4) mit Leichtigkeit ein und das Kühlmittel absorbiert die Hitze des Kühlfaches (7), kühlt das Kühlfach (7), und aufgrund der absorbierten Wärme geht die Kühlmittelflüssigkeit rasch in die Dampfphase über, da es durch den Auslass oder eine letzte Spule des Verdampfers (4) verläuft. Das Kühlmittel, welches den Verdampfer (4) verlässt, erreicht den Kompressor (2) in einer Dampfphase und vervollständigt einen Kühlzyklus.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, werden die Temperaturwerte, die durch den Temperatursensor (11) erfasst werden, der nur bei dem Einlauf und/oder Auslass des Verdampfers (4) angeordnet ist, ausgewertet. Falls der Temperaturwert-Unterschied zwischen dem Einlauf und Auslass des Verdampfers (4) größer als die vorgegebenen Werte ist, befindet sich das Kühlmittel in einer überhitzten Dampfphase bei dem Auslass des Verdampfers (4), um einen Doppelphasenfluss bei dem Verdampfer-(4)-Auslass zu starten, wobei zuerst die Kompressor-(2)-Rotationsrate erhöht wird, somit wird die Kompressor-(2)-Schwunggeschwindigkeit des Öls in der Kreislaufleitung erhöht, insbesondere in dem Verdampfer (4) und bei dem Ende dieses Vorgangs, falls ein Doppelphasenfluss nicht durchgeführt werden kann, wird das Gebläse (9) deaktiviert und anschließend wird die Heizeinrichtung (6) in dem Kompressorfach (8) und/oder in dem Kondensator (3) aktiviert, wobei somit ein Doppelphasenfluss des Kühlmittelfluids bei dem Auslass des Verdampfers (4) aktiviert wird. Auf diese Weise nimmt beides, die Schwunggeschwindigkeit des Öls des Kompressors (2) und die Temperatur bei dem Auslass des Verdampfers (4) aufgrund des Ausgleichens des Drucks zu, und da der Betrag an löslichem Fluid in Öl zunimmt, nimmt eine Viskosität ab, und wobei diese geringe Viskosität Öl zurück zu dem Kompressor (2) in einer kürzeren Zeitperiode rückführt.
  • Mit der Kühleinrichtung (1) der vorliegenden Erfindung wird die unbeabsichtigte Erzeugung einer „Dampfsperre" bei dem Einlauf eines Kapillarrohres (5) verhindert, und insbesondere in Kühleinrichtungen von einer „Teilungs"-Art, indem die Verdampfer (4) und das Kompressorfach (8) positioniert werden, die den Kompressor (2), den Kondensator (3) und das Gebläse (9) an Stellen aufweisen, die unterschiedliche Temperaturwerte aufweisen, wobei das Kompressorfach (8) bereitgestellt wird, um an eine unterschiedliche äußere Einlagerung als jene des Kühlfaches (7) entfernt zu werden. Darüber hinaus wird dem Öl, welches in die Kreislaufleitung von dem Kompressor (2) austritt, ermöglicht, in den Kompressor (2) zurückgeführt zu werden.

Claims (8)

  1. Kühleinrichtung (1), umfassend ein oder mehrere Kühlfächer (7), in denen Gegenstände gekühlt und gelagert werden können, einen Kompressor (2), der das Kühlmittel verdichtet, einen Kondensator (3), der es durch Kondensieren ermöglicht, dass das der überhitzte Dampf den Kompressor (2) verlässt, um zunächst in die Flüssigdampfphase und dann vollständig in die Flüssigphase überzugehen, ein Kompressorfach (8), in dem der Kompressor (2) und der Kondensator (3) separat von dem Kühlfach (7) angeordnet sind, einen oder mehrere Verdampfer (4), denen das kondensierte Fluid zugeführt wird, wobei die Wärme des Mediums absorbiert wird, und ein Kühlen des Mediums und ein Kühlen des Kühlfachs (7) möglich ist, indem das Kühlmittel die Wärme des Mediums absorbiert, und wenigstens zwei Temperatursensoren (10, 11), die die Temperatur im Kompressorfach (8) und/oder dem Kühlfach (7) abfühlen, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (6), die an dem Kondensator (3) und/oder im Kompressorfach (8) angeordnet ist, und entsprechend der Differenz zwischen Temperaturwerten aktiviert oder deaktiviert wird, die von den Temperatursensoren (10, 11) abgefühlt werden.
  2. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gebläse (9), das einen Luftstrom über den Kondensator (3) und/oder den Kompressor (2) bereitstellt, und das entsprechend der Differenz zwischen Temperaturwerten aktiviert oder deaktiviert wird, die von den Temperatursensoren (10, 11) abgefühlt werden.
  3. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) an dem Kondensator (3) angeordnet ist, und die Temperatur des Kondensators (3) abfühlt.
  4. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) an dem Kompressor (3) angeordnet ist, und die Temperatur des Kompressors (3) abfühlt.
  5. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (11) am Einlauf und am Auslauf des Verdampfers (4) angeordnet sind, und die Temperatur am Einlauf und am Auslauf des Verdampfers (4) abfühlen.
  6. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (11) am Einlauf eines Kapillarrohres (5) am Ende einer Pumpleitung angeordnet ist.
  7. Steuerungsverfahren für eine Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, folgende Schritte umfassend: Deaktivieren des Gebläses (9) und Aktivieren der Heizvorrichtung (6), falls die Differenz zwischen Temperaturwerten, die von den Temperatursensoren (10, 11) abgefühlt werden, größer als ein bestimmter Wert ist, Einstellen der Kondensationstemperatur des Kühlmittels und also des Druckes auf einen bestimmten Wert, Zulassen, dass das Kühlmittel in der Flüssigphase bleibt, und Verhindern, dass das Kühlmittel vollständig in die Dampfphase übergeht, was den Fall einer „Dampfsperre" am Einlauf des Kapillarrohres (5) miteinschließt.
  8. Steuerungsverfahren für eine Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, folgende Schritte umfassend: Erhöhen der Rotationsrate des Kompressors (2), am Ende dieses Vorgangs, falls kein Doppelphasenfluss erreichbar ist, Deaktivieren des Gebläses (9) und Aktivieren der Heizvorrichtung (6), wenn die Differenz zwischen den Einlauf- und der Auslauftemperaturwerten des Verdampfers (4) größer ist als ein bestimmter Wert, Reduzieren der Viskosität durch Erhöhen der im Öl gelösten Kühlmittelmenge, indem der Doppelphasenfluss des Kühlmittels ermöglicht wird, und Bereitstellen dieses Öls von geringer Viskosität zur Rückführung an den Kompressor (2) innerhalb einer kürzeren Zeitspanne.
DE602005004310T 2004-11-05 2005-11-02 Kühlvorrichtung und steuerverfahren Active DE602005004310T2 (de)

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Inventor name: USTUNDAG, ERTUGRUL, TUZLA, 34950 ISTANBUL, TR

Inventor name: HOCAOGLU, SABAHATTIN, TUZLA, 34950 ISTANBUL, TR

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