EP0837294A2 - Kühleinrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung - Google Patents

Kühleinrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung Download PDF

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EP0837294A2 EP97117710A EP97117710A EP0837294A2 EP 0837294 A2 EP0837294 A2 EP 0837294A2 EP 97117710 A EP97117710 A EP 97117710A EP 97117710 A EP97117710 A EP 97117710A EP 0837294 A2 EP0837294 A2 EP 0837294A2
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    • F25D29/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25D29/008—Alarm devices

Definitions

  • the invention relates to a cooling device and a method for monitoring a cooling device.
  • Such cooling devices are both in Households as well as a somewhat smaller version in hotel rooms as a minibar used, the latter for reasons of energy saving and because the lower background noise in the hotel room, in which usually a guest also stayed overnight, mostly as absorption cooling units.
  • cooling devices are operated with refrigerants that a harmful impact on the environment, especially on humans, when they come out of the cooling circuit. This is how compressor chillers work mostly with a refrigerant containing fluorocarbon, which is disposed of as special waste when the refrigerators are scrapped.
  • a method for monitoring a cooling device is also to be provided with which malfunctions can be easily identified.
  • the method according to the invention is intended for a large number of cooling devices, mass-produced, applicable, and existing refrigerators should be retrofittable with the monitoring device.
  • control device of a cooling device with a monitoring device which can identify malfunctions, it is possible to use the cooling device turn off so that the amount of escaping from the cooling circuit Refrigerant is limited. If the monitoring device in the control device existing cooling devices can be integrated into the cooling device can be retrofitted without a monitoring device, so that the existing cooling devices can continue to be used.
  • the cooling circuit is through formed an absorption cycle, since this is often used in hotel rooms and there is an increased need to avoid accidents.
  • absorption cycles ammonia is often used as the refrigerant used, which smells bad at a discharge and causes dizziness can.
  • a simple and inexpensive embodiment of the monitoring device has a temperature sensor with which an operating temperature the cooling circuit is detected.
  • the temperature sensor is preferably on the evaporator of the absorption circuit, because there is a rapid deviation of the specified temperature occurs in the event of an accident. This also has the Advantage that an existing cooling device only with an additional Sensor must be provided, which is connected to the monitoring device is.
  • a temperature sensor to determine the ambient temperature and a temperature sensor for determining the temperature to be provided in the cold room so that the monitoring device has greater security in the display of incidents.
  • the reliability of the fault report is further increased if an additional sensor is connected to the Cold storage door is provided, which emits a signal when the Door is open.
  • the monitoring device can thus switch between one state distinguish in which the door is open or closed so that the Control device is aligned accordingly.
  • detecting the fill level of a storage container of the absorption circuit In order to rule out errors in the determination of malfunctions as completely as possible, are preferably means for detecting the fill level of a storage container of the absorption circuit. This can be done in the reservoir known swimmers can be provided.
  • Another way of supplying the monitoring device with data, with which an accident can be concluded is the providence of Means for detecting the pressure in the cooling circuit.
  • At least one Place on the cooling circuit determines the temperature and with a predetermined Temperature compared to a set cooling capacity, so that if the two temperature values differ from one another a predetermined area of the cooling circuit is switched off.
  • the state of a Door closing the refrigerator compartment is determined, so that this malfunction of the control device can be displayed separately, preferably a signal lamp the cooling device or an acoustic signal turns on to the operator to assign the open door.
  • Figure 1 shows schematically one Cooling circuit of a cooling device, which is designed as an absorption circuit is.
  • An expeller 1 is designed as a tube and is replaced by an electrical one Heating tube 3 and a gas heating tube 4 heated. It is also possible to use only one heating tube 3 or to provide only one gas heating pipe 4.
  • a pump tube 2 arranged concentrically, in which there is a rich ammonia-water solution located. By heating the expeller 1 and the pump tube 2 the boiling point of ammonia, which is lower than that of water, is exceeded, so that ammonia vapor goes up in the pump tube due to the Differences in density is driven out.
  • the pump tube 2 acts as a thermosiphon pump, there between emerging steam bubbles in the pump tube 2 including small amounts of the degassed ammonia and thus poor solution and is guided upwards in the pump tube 2. At the top of the Pump tube 2, the poor solution emerges from the pump tube 2 and starts up the outside of the pump tube 2 in the expeller 1 downwards.
  • the vaporous ammonia emerging from the pump tube 2 becomes one Condenser 5 out, which is provided with heat dissipation 6 with cooling fins. After passing through a water separator, the ammonia vapor is in the Condenser 5 condenses.
  • the actual cooling capacity is at the subsequent evaporation of the ammonia achieved.
  • the liquid ammonia in an ammonia tube 7 the evaporator 9 performed as a coil evaporator with two or three is concentrically formed into one another.
  • the liquid ammonia is close to being injected into the evaporator the lowest evaporator temperature has cooled.
  • an auxiliary gas, for example hydrogen contained in the evaporator 9, so that the phase transition is accelerated.
  • the absorber 12 is a coil absorber, which is in the countercurrent process operated, trained, the heavy, loaded with ammonia hydrogen from the gas heat exchanger 10 via a return pipe 13 to a lower one Storage container 15 with connected pipe coil absorber 12 flows.
  • the ammonia is from the in the reservoir 15 and 12 absorber contained ammonia solution absorbed so that the hydrogen from the subsequent enriched ammonia-hydrogen mixture via the absorber 12 in countercurrent to the solution.
  • For pressure equalization between a compensating tube 8 and a poor solution tube 14 are provided for the lines.
  • the reservoir 15 is at its lower area with a feed line 17, which is surrounded concentrically in a heat exchanger tube. In the heat exchanger tube 16 poor solution from the expeller 1 is supplied and rich solution discharged in the feed line 17.
  • the cooling device is first monitored by detecting the Temperature at the evaporator 9 via the temperature sensor 19.
  • the determined Value is passed on to the control device of the cooling device and in Dependency on the heating power set at expeller 1 with a predetermined one Reference value compared. Softens the evaporator temperature in one a certain amount above the specified value due to an accident, the Control device of the cooling device, the heating devices on the expeller overridden so that no more ammonia is evaporated and the level at escaping ammonia is limited. Switching off the cooling device can be indicated by a control lamp.
  • the cooling device has a contact sensor, which determines whether a door of the cooling device is closed or open state.
  • the monitoring device takes into account the state of the open door, so that the fault monitoring is brief Temperature changes not responding.
  • a pressure sensor is also provided on the storage container 15, a possible pressure drop in the cooling circuit to the monitoring device Report to.
  • a is not in the reservoir 15 shown float provided for determining the level, wherein the level is passed on to the monitoring device.
  • the Monitoring device compares the incoming data with specified ones Evaluate and turn off heaters 3 and 4 when single data or their combination indicate an accident.

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Abstract

Bei einer Kühleinrichtung, insbesondere einem Kühlschrank für ein Hotelzimmer, und einem Verfahren zur Überwachung der Kühleinrichtung, ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kühleinrichtung vorgesehen, die mit einer Überwachungseinrichtung zur Ermittlung von Störfällen versehen ist. Durch die Überwachung kann bei Störfällen der Austritt eines Kältemittels aus der Kühleinrichtung beschränkt werden. Dies ist insbesondere bei durch einen Absorptionskreislauf betriebenen Kühleinrichtungen vorteilhaft, da diese häufig mit einer geräuschlos arbeitenden Thermosyphonpumpe angetrieben werden und eine Leckage erst spät bemerkt werden kann. Vorzugsweise ist bei einem Absorptionskreislauf mit einem Austreiber (1), einem Kondensator (5), einem Verdampfer (9) und einem Absorber (12) ein Temperaturfühler (19) am Verdampfer (9) angeordnet, so daß ein Auftreten des Störfalls schnell ermittelt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung und ein Verfahren zur Überwachung 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 wegen 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 Kühlbreislauf 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 Kältemittel 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, beispielsweise wie in einem Hotelzimmer, befinden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühleinrichtung zu schaffen, die auf Störfälle der genannten Art reagieren kann, insbesondere den Kühlkreislauf abschaltet, um eine weitere Verunreinigung der Umgebung zu verhindern. Ferner soll ein Verfahren zur Überwachuug einer Kühleinrichtung bereitgestellt werden, mit dem auf einfache Weise Störfälle ermittelt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren soll dabei für eine Vielzahl von Kühleinrichtungen, die in Serie gefertigt sind, anwendbar sein, und bestehende Kühlschränke sollen mit der Überwachungseinrichtung nachrüstbar sein.
Diese Aufgabe wird mit einer Kühleinrichtung gemäß dem Anspruch 1 und einem Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung gemäß dem Anspruch 9 gelöst.
Wenn die Steuereinrichtung einer Kühleinrichtung mit einer Überwachungseinrichtung versehen ist, die Störfälle ermitteln kann, ist es möglich, die Kühleinrichtung abzuschalten, so daß die Menge des aus dem Kühlreislauf austretenden Kältemittels begrenzt wird. Wenn die Überwachungseinrichtung in die Steuereinrichtung der Kühleinrichtung eingegliedert wird, können bestehende Kühleinrichtungen 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 besteht. Bei diesen Absorptionskreisläufen wird häufig als Kältemittel Ammoniak verwendet, das bei einem Austritt übelriechend ist und Schwindelgefühle hervorrufen kann.
Eine einfache und kostengünstige Ausführungsform der Überwachungseinrichtung weist einen Temperaturfühler auf, mit dem eine Betriebstemperatur an dem Kühlkreislauf erfaßt wird. Vorzugsweise ist der Temperaturfühler am Verdampfer 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 Umgebungstemperatur und einen Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur im Kühlraum vorzusehen, damit die Überwachungseinrichtung eine größere Sicherheit bei der Anzeige von Störfällen besitzt. Die Zuverlässigkeit der Störungsmeldung 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 Zustand 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 auszuschließen, 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 Daten, mit denen auf einen Störfall geschlossen werden kann, ist die Vorsehung von Mitteln zur Erfassung des Drucks in dem Kühlkreislauf.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an mindestens einer Stelle an dem Kühlkreislauf die Temperatur ermittelt und mit einer vorgegebenen Temperatur in Abhängigkeit von einer eingestellten Kühlleistung verglichen, 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 können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Zustand einer den Kühlraum verschließenden Tür ermittelt, so daß dieser Störfall der Steuereinrichtung getrennt angezeigt werden kann, die vorzugsweise eine Signallampe an der Kühleinrichtung oder ein akustisches Signal anschaltet, um den Bediener auf die offenstehende Tür binzuweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Die Figur 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 Pumpenrohr 2 konzentrisch angeordnet, in dem sich eine reiche Ammoniak-Wasserlösung befindet. Durch die Erhitzung des Austreibers 1 und des Pumpenrohrs 2 wird der Siedepunkt des Ammoniaks, der niedriger als der des Wassers ist, überschritten, so daß Amnioniakdampf in dem Pumpenrohr nach oben aufgrund der Dichteunterschiede ausgetrieben wird. Das Pumpenrohr 2 wirkt dabei als Thermosyphon-Pumpe, da zwischen aufstrebenden Dampfblasen im Pumpenrohr 2 kleine Mengen der an Ammoniak entgasten und damit armen Lösung eingeschlossen 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 Ammoniaks 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 Temperaturfühler 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 Wasserstoff von dem Gaswärmewechsler 10 über ein Rücklaufrohr 13 in einen tiefergelegenen 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 nachfolgenden angereicherten Ammoniak-Wasserstoff-Gemisch über den Absorber 12 im Gegenstrom zur Lösung nach oben geführt wird. Zum Druckausgleich zwischen den Leitungen ist ein Ausgleichsrohr 8 und ein armes Lösungsrohr 14 vorgesehen. Der Vorratsbehälter 15 ist an seinem unteren Bereich mit einer Zuführleitung 17, die konzentrisch in einem Wärmetauscherohr umgeben ist, verbunden. In dem Wärmetauscherohr 16 wird arme Lösung von dem Austreiber 1 zugeführt 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 vorgegebenen 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 Kontaktsensor, 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 Störfallüberwachung zu erhöhen, ist ferner ein Drucksensor an dem Vorratsbehälter 15 vorgesehen, um einen etwaigen Druckabfall in dem Kühlkreislauf an die Überwachungseinrichtung 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 (11)

  1. Kühleinrichtung, insbesondere Kühlschrank für ein Hotelzimmer, mit einem verschließbaren Kühlraum und einem Kühlkreislauf, der durch einen Absorptionskreislauf gebildet ist, der einen Absorber (12), einen Austreiber (1), einen Kondensator (5) und einen Verdampfer (9) umfaßt, wobei zur Steuerung der Kühleinrichtung eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einer Überwachungseinrichtung zur Ermittlung von Störfällen versehen ist.
  2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung mindestens einen Temperaturfühler (19) aufweist.
  3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (19) am Verdampfer (9) positioniert ist.
  4. Kühleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler zur Ermittlung der Umgebungstemperatur und ein Temperaturfühler zur Ermittlung der Temperatur im Kühlraum vorgesehen sind.
  5. Kühleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einen Sensor umfaßt, der ein Signal abgibt, wenn eine den Kühlraum verschließende Tür geöffnet ist.
  6. Kühleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf mit einem Vorratsbehälter (15) versehen ist und die Überwachungseinrichtung Mittel zur Erfassung der Füllhöhe des Vorratsbehälters (15) aufweist.
  7. Kühleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung Mittel zur Erfassung des Drucks in dem Kühlkreislauf aufweist.
  8. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung mit einem Kühlkreislauf zur Kühlung eines Kühlraums und einer Steuereinrichtung, wobei der Kühlkreislauf durch einen Absorptionskreislauf gebildet ist, der bei einem Absorber (12) ein Kältemittel absorbiert, bei einem Austreiber (1) das Kältemittel austreibt, bei einem Kondensator (5) das Kältemittel kondensiert und bei einem Verdampfer (9) das Kältemittel unter Aufnahme von Wärme verdampft, gekennzeichnet durch die Schritte: Ermitteln einer Temperatur an mindestens einer Stelle am Kühlkreislauf, Vergleich der ermittelten Temperatur mit einem vorgegebenen Wert in Abhängigkeit von einer eingestellten Kühlleistung, und Abschalten des Kühlkreislaufs bei Abweichen eines Temperaturwerts von einem vorgegebenen Bereich.
  9. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einem Sensor verbunden ist, der ermittelt, ob eine den Kühlraum verschließende Tür geschlossen ist und das Verfahren zur Überwachung der Kühleinrichtung erst bei geschlossener Tür vorgenommen wird.
  10. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung mit einer Software ausgestattet ist, die nach den Regeln der Fuzzy-Logic arbeitet.
  11. Verfahren zur Überwachung einer Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstemperatur der Kühleinrichtung erfaßt und in der Steuereinrichtung berücksichtigt wird.
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