EP0173034B1 - Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche - Google Patents
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Definitions
- the outputs of the differential amplifiers DV1 and DV2 are fed to an AND logic circuit UG, the output of which controls the switching magnet USM for the refrigerant switching valve UPS via an amplifier circuit V1 and a power amplifier.
- the output signal of the DIN differential amplifier DV1 becomes the input of the AND gate circuit UG fed inverted.
- the refrigerant changeover valve UPS preferably occupies the starting position in which the refrigeration cycle is conducted via the evaporator section VDS1 of the storage tank VT for the carbonated water.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung mit zumindest zwei Kühlbereichen und einem Kühlkreislauf mit jeweils einem Verdampfer in jedem der Kühlbereiche und mit einer Schaltungsanordnung zum wahlweisen Einschalten eines der Verdampfer über eine Ventilanordnung in den Kühlkreislauf, wobei die Schaltungsanordnung für jeden Kühlbereich Sensoren und eine den Sensoren nachgeschaltete Verknüpfungsschaltung enthält, welche eine vorrangige Anschaltung eines der Kühlkreisläufe bezüglich ihrer Kältebedarfskriterien bewirkt.
- Für eine Beaufschlagung von einer Mehrzahl von Kühlbereichen, insbesondere von zwei Kühlbereichen, ist es beispielsweise bei Kühl-Gefrier-Kombinationseinheiten bekannt geworden (FR-A-24 94 412) ein Kühlsystem mit einem Verflüssiger und mit je einem den Kühlbereichen zugeordneten Verdampfer einzusetzen, wobei ein Ventilsystem wahlweise den Verdampferteil den Verflüssigern zuschaltet. Üblicherweise werden in diesem Zusammenhang Kompressor-Verflüssiger verwendet. Die Verdampfer werden bevorzugt alternierend dem Verflüssiger zugeschaltet, um einen möglichst guten Wirkungsgrad zu erzielen und den Herstellungsaufwand gering zu halten. Ist einer der Kühlbereiche besonders zu kühlen - beispielsweise die Tiefgefriereinheit bei einer Kühl-Gefrier-Kombination - so findet in bekannter Weise eine Vorrangschaltung Anwendung. Erst wenn dieser bevorzugte Kühlbereich ausreichend dem Kühlprozeß unterzogen worden ist, wird der weitere Kühlbereich bei Kühlbedarf versorgt.
- Bei einer bekannten Anordnung (GB-A-20 83 928) enthält ein Kühlsystem für zwei Kühlbereiche mit je einem Verdampfer und einem Temperaturmesser und einem gemeinsamen wahlweise auf einen den Verdampfer durch Ventilanordnungen umschaltbaren Verflüssiger eine Schaltungsanordnung, die den Kühlkreislauf zwischen den beiden Verdampfern durch ein Ventilsystem, je nach Ausgangssituation, in unterschiedlicher Weise umschaltet. Im Normalbetrieb wird der Kühlkreislauf zu einem ersten Verdampfer solange geführt bis die geforderte Temperatur im zugeordneten Kühlereich oder das Ende einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht werden und anschließend auf den zweiten Verdampfer umgeleitet, bis dessen geforderte Kühltemperatur erreicht ist. Diese Abfolge wiederholt sich stetig (mit jeweils vorangehenden Mindestruhepausen). In der Startphase dagegen erfolgt eine Umschaltung des Kühlkreislaufs jeweils nach kürzeren, fest vorgegebenen Zeitabständen zwischen den beiden Verdampfern, bis der dem ersten Verdampfer zugeordnete Kühlbereich die geforderte Temperatur erreicht hat. Nach Erreichen der geforderten Kühltemperatur im zweiten Kühlbereich erfolgt der Übergang zum Normalbetrieb.
- Bei Getränkeautomaten, bei welchen ein Mischgetränk durch Mischung von karbonisiertem Wasser mit Getränkekonzentraten bereitstellbar ist, ist es notwendig, bzw. zumindest in hohem Maße zweckmäßig, den Behälter zu kühlen, in welchem das karbonisierte Wasser bereitgehalten wird bzw. das Wasser karbonisiert wird. Je kühler das Wasser ist, desto größer ist auch dessen Aufnahmefähigkeit für CO2-Gas. Außerdem ist bei Mischung eines Getränks aus Getränkekonzentrat und kabonisiertem Wasser der Volumenanteil ein Mehrfaches vom Volumenanteil des Getränkekonzentrats, so daß die Temperatur des Karbonisators auch im wesentlichen bestimmend ist für die Temperatur des Mischgetränks.
- Der Kühlung des karbonisierten Wassers ist nach unten eine natürliche Grenze gesetzt, die durch den Gefrierpunkt des Gemisches gegeben ist. Zur Erhöhung der Kältekapazität wird ein Teil des karbonisierten Wassers in Eisform bevorratet. Der sich bildende Eispanzer wird als Kriterium für die Kälteversorgung ausgewertet.
- Um unterschiedlichen Anforderungen bezüglich der Entnahmemengen von gekühltem karbonisiertem Wasser aus einem Vorratsbehälter zu entsprechen, ist es bekannt geworden (DE-A-30 16 941), daß im Vorratsbehälter zwei Elektroden zur Erfassung unterschiedlicher Dicken des gebildeten Eispanzers angeordnet sind, von denen die eine Elektrode einer ersten, im Normalbetrieb aufzubauenden Dicke des Eispanzers zugeordnet ist und die zweite Elektrode der Auswerteschaltung zugeschaltet wird, wenn der Aufbau eines dickeren Eispanzers gewünscht ist.
- Durch die Wärmekapazität von ungekühlten Getränkekonzentraten und durch weitere störende Einflüsse beim Misch- und Ausgabevorgang kann eine Temperatur des Mischgetränks die Folge sein, die oberhalb der gewünschten Getränketemperatur liegt. Deshalb und um die bevorrateten Getränkekonzentrate vorteilhaften Lagerbedingungen auszusetzen, kann es erforderlich sein, den Vorratsraum für die Getränkekonzentrate ebenfalls zu kühlen. Andererseits ist es aber auch wünschenswert, für den Fall eines relativ hohen zu erwartenden Getränkeausgabebedarfs die « Kältekapazität » möglichst stark zu erweitern, und zwar durch vorsorgliche Bildung eines möglichst starken Eispanzers.
- Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche, insbesondere für den beschriebenen Anwendungsbereich bereitzustellen, welche in der Lage ist, unterschiedlichen Bedürfnissen bezüglich der Kühlenergie aus einem gemeinsamen Kühlsystem für die beiden Kühlbereiche gerecht zu werden.
- Eine Schaltungsanordnung für einen Kühlkreislauf mit einem Verflüssiger und mit einer Mehrzahl von Verdampfern, welche an diesen Verflüssiger mittels einer Ventilanordnung anschließbar sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Kühlbereich Sensoren für zumindest zwei Kühlbereichskriterien zugeordnet sind, von denen das erste dem Kältebedarfskriterium des zweiten Kühlbereichs vorrangig und das zweite diesem nachrangig durch Verknüpfungsschaltung für die Steuerung der Ventilanordnung ausgewertet wird, so daß zuerst das erste Kühlbereichskriterium des ersten Kühlbereichs, danach das Kühlbereichskriterium des zweiten Kühlbereichs und anschließend das zweite Kühlbereichskriterium des ersten Kühlbereichs jeweils voll befriedigt werden.
- Eine nach diesen erfindungsgemäßen Kriterien aufgebaute Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen eignet sich insofern bevorzugt für Getränkeautomaten mit getrennter Bevorratung von karbonisiertem Wasser und Getränkekonzentraten insoweit, als die Kühlung des Wasservorrats auf einen vorgegebenen Grundwert vorrangig ist vor der Kühlung des Vorratsraums für die Getränkekonzentrate. Soll jedoch der Wasservorrat einer zusätzlichen Kühlung unterzogen werden - beispielsweise für den Fall, daß für eine erhöhte Ausgabe von karbonisiertem Wasser, welches durch wärmeres Frischwasser ersetzt wird, vorgesorgt werden soll, so ist dieser Kühlbedarf gegenüber der Kühlung des Getränkekonzentrats-Vorratsraums nachrangig.
- Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei einem Einsatz in Getränkeautomaten dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren für die Bereitstellung der Kältebedarfskriterien für das karbonisierte Wasser Elektroden sind, welche in Bereichen des sich ausbildenden Eispanzers in unterschiedlichen Abständen von der Kühleinrichtung angeordnet sind. Die Elektrode, durch welche der höchstrangige Kältebedarf innerhalb des Getränkeautomaten erfaßbar ist, ist dabei in einem Bereich angeordnet, bei welchem der sich bildende Eispanzer eine vorgegebene Mindeststärke aufweist. Die zweite Elektrode erfaßt eine zusätzlich verstärkte Ausbildung des Eispanzers. Unabhängig von der Stärke des ausgebildeten Eispanzers ist jedoch die Temperatur des Karbonisators annähernd gleich im Bereich nahe und oberhalb des Gefrierpunktes.
- Zum Erfassen des Kältebedarfs im Vorratsraum für die Getränkekonzentrate ist zweckmäßigerweise ein elektronisch auswertbares Schaltelement, z. B. ein NTC-Schaltelement einsetzbar. Eine nach den erfindungsgemäßen Merkmalen aufgebaute Schaltungsanordnung wird zweckmäßigerweise derart auszugestalten sein, daß über eine ODER-Verknüpfung sämtliche Sensoren für die Bereitstellung der Kältebedarfskriterien verknüpft werden und damit zur Aktivierung des Kältekreislaufes auswertbar sind. Durch eine weitere logische Verknüpfungsschaltung, welcher die Signale der Wärmebedarfs-Sensoren zugeführt werden, ist den einzelnen Kältebedarfs kriterien eine Priorität zuzuordnen, wobei das Ausgangssignal dieser weiteren logischen Verknüpfungsschaltung das Umschalteventil für den Kühlkreislauf ansteuert. Wird die Schaltung dahingehend ausgelegt, daß das Umschalteventil eine bevorzugte Schaltstellung einnimmt, so kann der Aufwand für diese weitere logische Verknüpfungsschaltung vereinfacht ausgestaltet werden. Ist diese bevorzugte Grundstellung beispielsweise dem Kältebereich zugeordnet, aus welchem auch das Kältebedarfskriterium für den letztrangigen Kältebereich abgreifbar ist, so kann auf die Erfassung dieses Kriteriums in der weiteren logischen Verknüpfungsschaltung verzichtet werden.
- Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben :
- Die Figur zeigt schematisiert einen Schaltungsaufbau für den Einsatz in einem Getränkeautomaten mit Kühlung einerseits des karbonisierten Wassers und andererseits des Vorratsraums für die Getränkekonzentrate.
- Der Kühlkreislauf für den Getränkeautomaten besteht im wesentlichen aus einem durch einen Motor M angetriebenen Verdichter VD, einer Verflüssigerstrecke VS, einem durch einen Umschaltemagneten USM ansteuerbaren Umschalteventil USV sowie aus zwei Verdampferstrecken VDS1 und VDS2 mit zugeordneten Drosselventilen DrV1 und DrV2 für den Vorratstank VT für den C02 -Wasser-Vorrat bzw. für den Vorratsraum VR für die Getränkekonzentrate. Sensoren ES1 und ES2 zur Überwachung der Eispanzerbildung im CO2 -Wasservorrat sind im Vorratstank VT angeordnet. Mittels diesen Sensoren ES1 und ES2 wird der unterschiedliche Widerstandswert des Flüssigkeitszustandes bzw. des Eiszustandes zwischen den jeweiligen Sensoren und der Gehäusewandung des Vorratstanks VT ausgewertet und den Differenzverstärkern DV1 und DV2 als Steuerkriterium zugeführt. Für das Kältebedarfskriterium im Vorratsraum VR für die Getränkekonzentrate ist ein temperaturabhängig veränderlicher Widerstand TR eingesetzt, welcher dem Differenzverstärker DV3 zugeordnet ist.
- Über einen Schalter ZS ist der Sensor ES2 lediglich bedarfsweise anschaltbar. Im Normalbetrieb für den Getränkeautomaten liefern lediglich der Sensor ES1 und der Sensor TR Kältebedarfskriterien an die Auswerteschaltung. Soll aber eine verstärkte Eispanzerbildung im Vorratstank VT für das karbonisierte Wasser gebildet werden, so ist auch über den Schalter ZS der Sensor ES2 an die Auswerteschaltung angeschlossen:.
- Die Ausgänge sämtlicher Differenzverstärker DV1, DV2, DV3 sind über eine ODER-Verknüpfungsschaltung OG verknüpft und steuern über eine Verstarkerstufe V2 und einen Leistungsverstärker den Motor M für den Kältemittel-Verdichter VD an. Dies führt dazu, daß unabhängig davon, welcher der Sensoren einen Kältebedarf signalisiert, das Kühlsystem in Funktion tritt.
- Daneben sind die Ausgänge der Differenzverstärker DV1 und DV2 einer UND, Verknüpfungsschaltung UG zugeführt, deren Ausgang über eine Verstärkerschaltung V1 und einen Leistungsverstärker den Umschaltemagneten USM für das KältemittelUmschaltventil USV ansteuert. Das Ausgangssignal des DIN-Differenzverstärkers DV1 wird dem Eingang der UND-Verknüpfungsschaltung UG invertiert zugeführt. Das Kältemittel-Umschalteventil USV nimmt bevorzugt die Ausgangsstellung ein, bei welcher der Kältekreislauf über die Verdampferstrecke VDS1 des Vorratstanks VT für das karbonisierte Wasser geführt ist.
- Wird vom Sensor ES1 ein Kältebedarf signalisiert, so wird über das invertierte Signal an der UND-Verknüpfungsschaltung UG diese gesperrt, so daß unabhängig davon, ob vom Sensor TR des Vorratsraums VR für die Getränkekonzentrate ein Wärmebedarfskriterium vorliegt, der Umschaltemagnet USM nicht erregt wird und das Kältemittel-Umschalteventil USV seine bevorzugte Ausgangsstellung einnimmt. Der Kältekreislauf wird gesichert über die Verdampferstrecke VDS1 geführt. Liegt seitens des Sensors ES1 kein Kältebedarfskriterium vor, so wird durch das invertierte Signal die UND-Verknüpfungsschaltung UG durchgesteuert. Ein nunmehr vorliegendes Kältebedarfskriterium vom Sensor TR für den Getränkekonzentrats-Vorratsraum VR wird weitergeleitet und über den Verstärker V1 und den Leistungsverstärker wird der Umschaltemagnet USM erregt und damit das Kältemittel-Umschalteventil USV umgeschaltet. Damit wird die Verdampferstrecke VDS2 aktiviert und der Voratsraum VR für die Getränkekonzentrate gekühlt. Liegt jedoch seitens des Sensors TR kein Kältebedarfskriterium vor, so nimmt das Kältemittel-Umschaltventil USV wieder seine Ausgangslage ein. Ein Kältebedarfskriterium vom Sensor ES2 wird für den Fall, daß der Schalter ZS geschlossen ist, lediglich zur Ansteuerung des Kältemittel - Verdichters VD über dessen Motor M ausgewertet, so daß wiederum die Verdampferstrecke VDS1 mit Kältemittel beaufschlagt wird.
- Die als Ausführungsbeispiel angegebene Schaltungsanordnung wird in der praktischen Anwendung Teil einer Gesamtschaltung zum Betrieb eines Getränkeautomantens sein. Zur Durchführung der Steuerlogik ist es dann denkbar und zweckmäßig, anstelle diskreter Schaltelemente eine Mikroprozessorschaltung zu verwenden.
- Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die schaltungstechnischen Maßnahmen durch Funktionsbaugruppen, insbesondere in Form von logischen Verknüpfungsgliedern realisiert. Bevorzugt in der Verbindung mit weiteren steuertechnischen Maßnahmen ist es jedoch zweckmäßig, bei Verfolgung der erfindungsgemäßen Lösung eine Mikroprozessor- Schaltung einzusetzen, welche die dargelegten Funktionsbaugruppen äquivalent einschließt.
Claims (8)
1. Kühlvorrichtung mit zumindest zwei Kühlbereichen (VT, VR) und einem Kühlkreislauf mit jeweils einem Verdampfer (VDS1, VDS2) in jedem der Kühlbereiche (VT, VR) und mit einer Schaltungsanordnung zum wahlweisen Einschalten eines der Verdampfer (VDS1, VDS2) über eine Ventilanordnung in den Kühlkreislauf (VS), wobei die Schaltungsanordnung für jeden Kühlbereich Sensoren (ES1, ES2, TR) und eine den Sensoren nachgeschaltete Verknüpfungsschaltung (DV1, DV2, DV3, UG, OG) enthält, welche eine vorrangige Anschaltung eines der Kühlkreisläufe bezüglich ihrer Kältebedarfskriterien bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Kühlbereich (VT) Sensoren (ES1, ES2) für zumindest zwei Kühlbereichskriterien zugeordnet sind, von denen das erste dem Kältebedarfskriterium des zweiten Kühlbereichs (VR) vorrangig und das zweite diesem nachrangig durch die Verknüpfungsschaltung für die Steuerung der Ventilanordnung (USV) ausgewertet wird, so daß zuerst das erste Kühlbereichskriterium des ersten Kühlbereichs (VT), danach das Kühlbereichskriterium des zweiten Kühlbereichs und anschließend das zweite Kühlbereichskriterium des ersten Kühlbereichs (VT) jeweils voll befriedigt werden.
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