EP2235371B1 - Verfahren zum betreiben eines verdichters - Google Patents

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EP2235371B1
EP2235371B1 EP08862803A EP08862803A EP2235371B1 EP 2235371 B1 EP2235371 B1 EP 2235371B1 EP 08862803 A EP08862803 A EP 08862803A EP 08862803 A EP08862803 A EP 08862803A EP 2235371 B1 EP2235371 B1 EP 2235371B1
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EP
European Patent Office
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compressor
condensation
risk
decision
measured
Prior art date
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EP08862803A
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English (en)
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EP2235371A1 (de
Inventor
Jan-Grigor Schubert
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2235371A1 publication Critical patent/EP2235371A1/de
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Publication of EP2235371B1 publication Critical patent/EP2235371B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/02—Lubrication
    • F04B39/0207—Lubrication with lubrication control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a compressor, in particular a compressor with controllable stroke such as a linear compressor. If a compressor is operated to compress a condensable medium such as a refrigerant in the refrigerant circuit of a refrigerator, under unfavorable conditions, the medium in the compressor may condense. This leads to a significant reduction in the throughput of the compressor and thus to poor functioning of the refrigerator, in which the compressor is installed.
  • the object of the invention is to provide an operating method for a compressor, with the efficiency losses due to condensation can be avoided with minimal equipment cost.
  • the object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1. If the compressor is set to a smaller stroke than if the risk of condensation does not exist, hardly any medium is conveyed, i. the efficiency of the compressor drops. However, this undesirable effect here results in that work which is performed on the medium in the compressor by repeated compression in rapid succession, essentially leads to the heating of the medium, which in turn, since it does not leave the compressor, its heat to the latter transfers.
  • the stroke is set at the risk of condensation so that the self-adjusting throughput of the linear compressor is at most half as large, preferably at most a quarter as large as failure to condense.
  • the decision on the existence of condensation hazard can be made on the basis of various different criteria.
  • the criteria can be used individually or in combination with each other.
  • a temperature may be measured at the compressor or in its environment, and the decision on the existence of the risk of condensation is made on the basis of the measured temperature. The lower this temperature is, the greater the tendency of the medium to condense in the compressor.
  • the temperature may be measured in or around the refrigeration appliance, such as a storage room, a refrigerant line or the compressor itself.
  • the rate of change of a temperature can also be taken into account when deciding on the risk of condensation.
  • the directly taken into account temperature and the temperature, whose rate of change is considered, can be measured in different places. For example, it may be decided that there is a risk of condensation if the rate of change of the measured temperature remains below a limit. If the rate of change of the temperature measured in this case, expediently in the refrigerating appliance, in a storage chamber, the refrigerant circuit or the compressor itself, is to be expected to be lower than during normal compressor operation, this is an indication that, due to condensation, the throughput of the compressor is greatly reduced.
  • the duration of a switch-off phase of the compressor can be measured. This is particularly useful in conjunction with a temperature measurement, especially if this is not done directly on the compressor, since the duration of the switch-off allows a conclusion on how far the temperature of - after a switch-warm respectively - compressor adapted to the measured temperature Has.
  • the duration of the switch-on phase exceeds a second limit value. This will be the case in particular if, as a result of condensation, the throughput of the compressor is reduced and, accordingly, the cooling capacity of the refrigeration cycle is low.
  • a compressor which generates little waste heat in particular, for example in a compressor with gas-operated piston, it may also be useful in the course of a switch-on of the compressor to heat the compressor at regular intervals in addition.
  • Another possibility is to measure the pressure of the medium and make the decision on the existence of the condensation risk based on the measured pressure.
  • the power consumption of the compressor can be used. This is directly related to the throughput of the compressor, that is, if this is low due to condensation, then the power consumption of the compressor is correspondingly low.
  • the in Fig. 1 shown linear compressor has a drive unit 1 with a in a gap 2 between two opposing electromagnets 3 vibrationally suspended permanent magnetic armature 4.
  • the electromagnets 3 each have E-shaped yokes with a central arm of the yoke surrounding windings.
  • the armature 4 is excited by an alternating current applied to the electromagnets 3 by a control circuit, not shown, to an oscillatory movement.
  • the frequency of the AC current is tuned to the resonant frequency of the oscillatory system of piston 6, armature 4, and not shown, these supporting and linearly leading return springs.
  • the amplitude of the oscillation movement is dependent on the electric power fed by the control circuit into the electromagnets 3.
  • a piston 6 is coupled in a compression chamber 7 via a piston rod 5.
  • the piston 6 is shown in an equilibrium position in which it is located when the drive unit 1 is de-energized.
  • a line I denotes the position of the front of the piston 6 in the equilibrium position. From the equilibrium position, the piston 6 is deflected in opposite directions.
  • an inlet valve 9 and an outlet valve 10 Gaseous refrigerant from an evaporator, not shown, is sucked through an antechamber 11 and the inlet valve 9 in the compression chamber 7, wherein the piston 6 of the End wall 8 moves.
  • the piston 6 moves back to the end wall 8
  • the refrigerant sucked into the compression chamber 7 is compressed until its pressure is sufficient to open the outlet valve 10. This is approximately the case when the front of the piston 6, the in Fig. 1 reached with II line.
  • Another line III denotes the top dead center of the movement of the piston 6.
  • the front of the piston 6 should not pass this line as possible, otherwise there is a risk that the piston 6 abuts against the end wall 8 and thereby damaged or the valves 9, 10 damaged.
  • FIG. 10 shows a flowchart of an operating method performed in the control circuit of the compressor. It starts with the switching on of the compressor in step S1.
  • the control circuit can also perform the task of controlling the temperature of a refrigeration compartment; in this case, step S1 is executed when the temperature measured in the refrigerator compartment from a sensor connected to the control circuit exceeds a switch-on threshold.
  • step S2 the control circuit checks whether a count index i has reached a predetermined threshold value n. If so, the count index is reset in step S3, and the process jumps directly to a step s12, which will be explained later in detail.
  • step S4 ensure that step S12 is started each time the compressor is switched on for the nth time.
  • the steps S2 to S4 are optional; According to an alternative embodiment, the method of step S1 can proceed directly to step S5, in which a temperature is measured.
  • the temperature measured in step S5 is preferably an ambient temperature of the refrigeration appliance, since sensors are provided for their measurement in some conventional refrigeration appliances, so that the inventive process can be carried out in such a refrigeration appliance with minimal adaptation effort. But it may also be a measured in the vicinity of the compression chamber 7 temperature, which allows a conclusion on the current temperature of the compression chamber 7.
  • step S6 the control circuit compares the duration t off of the switch-off phase of the compressor preceding the step s1 with a limiting time t lim determined in dependence on the temperature T measured in step S5. If the switch-off time t off is greater than the limit time t lim , it can be assumed that the compressor chamber 7 has cooled down so far that it can cause the refrigerant to condense in it; in this case, the process branches to step S12. Otherwise, it goes to step S7.
  • step S7 the compressor is operated for a predetermined period of time with normal piston stroke, that is, the top dead center of the piston 6 is located on the line III, and the refrigerant sucked during a suction movement of the piston 6 is almost completely discharged from the compression chamber 7.
  • the duration of the operating time period S7 may be predetermined in the form of a fixed number of piston strokes which are counted by the control circuit during step S7.
  • step S8 the temperature T is measured again in step S8, and in step s9, the difference ⁇ T between this temperature and that obtained in the previous measurement and compared with a target difference ⁇ T min is compared. If the temperature decrease .DELTA.T is not strong enough, this may be due to condensation of the refrigerant in the compression chamber 7; in this case, the process also branches to step S12. Is the temperature decrease in at proper functioning of the compressor expected frame, then the process proceeds to step S10.
  • step S10 the time t on , which has elapsed since step S1, that is, the on period of the compressor, is compared with a maximum value t max .
  • This maximum value t max can also be suitably specified as a function of the temperature T measured in step S5 or S8, since the time required to reach a refrigeration compartment temperature at which the compressor can be switched off again will be generally longer, the higher the ambient temperature is. If the on time t on exceeds the maximum time t max , this too is considered to be an indication of condensation, and the method branches to step S12. Otherwise checked step S11 whether the compartment temperature has reached the Ausschaltschwellwert T from. If not, the process returns to step S7, otherwise the compressor is turned off and the process ends.
  • step S12 the control circuit reduces the stroke of the piston movement, so that the top dead center in the line II or at most slightly closer than the line II to the end wall 8.
  • the effect of this measure is that the throughput of the compressor is considerably smaller than under normal operating conditions, since only the portion of the piston movement exceeding the line II causes refrigerant to be expelled from the compression chamber 7.
  • step S13 the compressor is operated for a predetermined time at the reduced stroke.
  • the work done thereby on the refrigerant in the compression chamber 7 is predominantly converted into heat and heats the compressor chamber 7.
  • the time span of step S13 is selected so that the heating is sufficient to, if in step S14 the normal piston stroke has been readjusted and the process returns to step S7, the condensation of the refrigerant is excluded.
  • step S12 some of the in Fig. 2 Decision steps shown omitted as long as at least one decision step remains, can be branched in the sequence to step S12.
  • step S5 other measured variables can also be used in step S5, S8, such as, for example, a pressure of the refrigerant measured at a suitable point in the refrigerant circuit, or the electrical power received by the drive unit 1.
  • the latter alternative has the advantage that the electrical power can be detected directly in the control circuit, without further sensors in the refrigerator are required.
  • Another alternative is to directly measure the temperature of the compression chamber 7 instead of a temperature in the vicinity of the compressor. This allows a simplification of the method, as can be concluded from this temperature without consideration of compressor or run times t off , t on sure the tendency to condensation of the refrigerant.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verdichters, insbesondere eines Verdichters mit steuerbarem Hub wie etwa eines Linearverdichters. Wenn ein Verdichter betrieben wird, um ein kondensierbares Medium wie etwa ein Kältemittel im Kältemittelkreislauf eines Kältegeräts zu verdichten, kann unter ungünstigen Umständen das Medium im Verdichter kondensieren. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung des Durchsatzes des Verdichters und damit zu mangelhafter Funktion des Kältegeräts, in dem der Verdichter eingebaut ist.
  • Aus US 2004/194485 A1 ist bekannt, einen Verdichter auf das Auftreten von Kondensation des zu verdichtenden Mediums zu überwachen und, wenn Kondensation festgestellt, eine Heizung am Gehäuse des Verdichters zu aktivieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein Betriebsverfahren für einen Verdichter anzugeben, mit dem Effizienzeinbußen aufgrund von Kondensation mit minimalem apparativem Aufwand vermieden werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Wenn der Verdichter auf einen kleineren Hub als beim Nichtbestehen der Kondensationsgefahr eingestellt wird, wird kaum noch Medium gefördert, d.h. der Wirkungsgrad des Verdichters sinkt. Dieser an sich unerwünschte Effekt führt hier aber dazu, dass Arbeit, die an dem Medium im Verdichter durch wiederholtes Verdichten in schneller Folge geleistet wird, im Wesentlichen zur Erwärmung des Mediums führt, das wiederum, da es den Verdichter nicht verlässt, seine Wärme an letzteren überträgt.
  • Um eine gewünschte Wärmemenge freizusetzen, genügt es, den Verdichter über eine vorgegebenen Zeitspanne mit dem Hub arbeiten zu lassen.
  • Vorzugsweise wird der Hub bei Kondensationsgefahr so festgelegt, dass der sich einstellende Durchsatz des Linearverdichters höchstens halb so groß, vorzugsweise höchstens ein Viertel so groß ist wie bei Nichtbestehen der Kondensationsgefahr.
  • Die Entscheidung über das Bestehen von Kondensationsgefahr kann anhand diverser unterschiedlicher Kriterien getroffen werden. Die Kriterien können einzeln oder auch in Kombination miteinander eingesetzt werden.
  • So kann zum Beispiel einer ersten Ausgestaltung zufolge an dem Verdichter oder in dessen Umgebung eine Temperatur gemessen werden, und die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr wird anhand der gemessenen Temperatur getroffen. Je niedriger diese Temperatur ist, umso größer ist die Neigung des Mediums, in dem Verdichter zu kondensieren.
  • Wenn der Verdichter in einem Kältegerät eingesetzt wird, kann die Temperatur in der Umgebung des Kältegeräts oder innerhalb von diesem, etwa an einem Lagerraum, an einer Kältemittelleitung oder am Verdichter selbst gemessen werden.
  • Anstelle einer Temperatur oder ergänzend zu dieser kann auch die Änderungsrate einer Temperatur bei der Entscheidung über die Kondensationsgefahr berücksichtigt werden. Die direkt berücksichtigte Temperatur und die Temperatur, deren Änderungsrate berücksichtigt wird, können an verschiedenen Orten gemessen werden. So kann zum Bespiel entschieden werden, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Änderungsrate der gemessenen Temperatur unter einem Grenzwert zurückbleibt. Wenn die Änderungsrate der - in diesem Fall zweckmäßigerweise im Kältegerät, an einer Lagerkammer, dem Kältemittelkreislauf oder dem Verdichter selbst - gemessenen Temperatur niedriger ist, als bei ordnungsgemäßem Verdichterbetrieb zu erwarten, so ist dies ein Hinweis darauf, dass aufgrund von Kondensation der Durchsatz des Verdichters stark reduziert ist.
  • Weiterhin kann alternativ oder ergänzend die Dauer einer Ausschaltphase des Verdichters gemessen werden. Dies ist insbesondere in Verbindung mit einer Temperaturmessung sinnvoll, vor allem, wenn diese nicht unmittelbar am Verdichter vorgenommen wird, da die Dauer der Ausschaltphase einen Rückschluss darauf erlaubt, wie weit sich die Temperatur des - nach einer Einschaltphase jeweils warmem - Verdichters der gemessenen Temperatur angeglichen hat.
  • Vorzugsweise wird daher entschieden, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Dauer der Ausschaltphase einen temperaturabhängigen Grenzwert übersteigt.
  • Es kann auch die Dauer einer gegenwärtigen Einschaltphase des Verdichters gemessen und die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand der gemessenen Dauer getroffen werden.
  • So kann insbesondere entschieden werden, dass eine Kondensationsgefahr nicht mehr besteht, wenn die Dauer der Einschaltphase einen ersten Grenzwert übersteigt. Wenn dies der Fall ist, kann angenommen werden, dass der Verdichter gut genug warm gelaufen ist, um Kondensation auszuschließen.
  • Umgekehrt kann aber auch zweckmäßig sein zu entscheiden, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Dauer der Einschaltphase einen zweiten Grenzwert übersteigt. Dies wird insbesondere dann der Fall sein, wenn aufgrund von Kondensation der Durchsatz des Verdichters reduziert ist und dementsprechend auch die Kühlleistung des Kältekreislaufs gering ist.
  • Um die Dauer einer Einschalt- oder Ausschaltphase zu messen, können einfach Hübe des Verdichters gezählt werden. Insbesondere bei einem Linearverdichter mit einem an schwingenden Federn aufgehängten Kolben ist die Dauer eines Hubs eine durch die Stärke der Federn und die Masse des Kolbens bestimmte Konstante und eignet sich deshalb gut als Zeitnormal.
  • Es kann auch einfach entschieden werden, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn in einer vorgegebenen Zahl von Einschaltphasen des Verdichters vor einer gegenwärtigen Einschaltphase nicht entschieden wurde, dass Kondensationsgefahr besteht. So wird jeweils in in etwa regelmäßigen Zeitabständen der Verdichter aufgewärmt, um der Kondensationsgefahr vorzubeugen.
  • Bei einem Verdichter, der wenig Abwärme erzeugt, insbesondere etwa bei einem Verdichter mit gasdruckgelagerten Kolben, kann es auch im Laufe einer Einschaltphase des Verdichters zweckmäßig sein, den Verdichter in regelmäßigen Zeitabständen zusätzlich zu erwärmen.
  • Eine weitere Möglichkeit ist, den Druck des Mediums zu messen und die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand des gemessenen Drucks zu treffen.
  • Wenn der Druck einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass auch die Temperatur des Mediums niedrig und dementsprechend seine Kondensationsneigung hoch ist.
  • Als ein weiteres Kriterium für die Kondensationsgefahr kann die Leistungsaufnahme des Verdichters herangezogen werden. Diese steht in direkter Beziehung zum Durchsatz des Verdichters, das heißt wenn dieser aufgrund von Kondensation niedrig ist, dann ist dementsprechend auch die Leistungsaufnahme des Verdichters gering.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Linearverdichters, auf den das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist; und
    Fig. 2
    ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Linearverdichter hat ein Antriebsaggregat 1 mit einem in einem Spalt 2 zwischen zwei sich gegenüberliegenden Elektromagneten 3 schwingfähig aufgehängten permanentmagnetischen Anker 4. Die Elektromagnete 3 haben jeweils E-förmige Joche mit einen zentralen Arm des Jochs umgebenden Wicklungen. Der Anker 4 wird durch einen an die Elektromagneten 3 von einer nicht dargestellten Steuerschaltung angelegten Wechselstrom zu einer Oszillationsbewegung angeregt. Um die Oszillationsbewegung effektiv anzutreiben, ist die Frequenz des Wechselstroms auf die Resonanzfrequenz des schwingfähigen Systems aus Kolben 6, Anker 4 und nicht gezeigten, diese tragenden und linear führenden Rückstellfedern abgestimmt. Die Amplitude der Oszillationsbewegung ist abhängig von der von der Steuerschaltung in die Elektromagnete 3 eingespeisten elektrischen Leistung.
  • An den Anker 4 ist über eine Kolbenstange 5 ein Kolben 6 in einer Verdichterkammer 7 gekoppelt. Der Kolben 6 ist in einer Gleichgewichtsstellung gezeigt, in der er sich befindet, wenn das Antriebsaggregat 1 stromlos ist. Eine Linie I bezeichnet die Position der Vorderseite des Kolbens 6 in der Gleichgewichtslage. Aus der Gleichgewichtslage ist der Kolben 6 in entgegengesetzte Richtungen auslenkbar.
  • In einer dem Kolben 6 gegenüberliegenden Stirnwand 8 der Verdichterkammer 7 befinden sich ein Einlassventil 9 und ein Auslassventil 10. Gasförmiges Kältemittel von einem nicht dargestellten Verdampfer wird über eine Vorkammer 11 und das Einlassventil 9 in die Verdichterkammer 7 eingesogen, worin sich der Kolben 6 von der Stirnwand 8 fortbewegt. Bewegt sich der Kolben 6 zurück zur Stirnwand 8, wird das in die Verdichterkammer 7 eingesaugte Kältemittel verdichtet, bis sein Druck ausreicht, um das Auslassventil 10 zu öffnen. Dies ist ungefähr dann der Fall, wenn die Vorderseite des Kolbens 6 die in Fig. 1 mit II bezeichnete Linie erreicht.
  • Eine weitere Linie III bezeichnet den oberen Totpunkt der Bewegung des Kolbens 6. Die Vorderseite des Kolbens 6 soll diese Linie möglichst nicht passieren, da sonst die Gefahr besteht, dass der Kolben 6 an die Stirnwand 8 anschlägt und dabei beschädigt wird oder die Ventile 9, 10 beschädigt.
  • Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines in der Steuerschaltung des Verdichters ausgeführten Betriebsverfahrens. Es beginnt mit dem Einschalten des Verdichters in Schritt S1. In einem Kältegerät kann die Steuerschaltung gleichzeitig auch die Aufgabe der Temperaturregelung eines Kühlfachs wahrnehmen; in diesem Fall wird Schritt S1 dann ausgeführt, wenn die in dem Kühlfach von einem an die Steuerschaltung angeschlossenen Sensor gemessene Temperatur einen Einschaltschwellwert überschreitet.
  • Als nächstes überprüft die Steuerschaltung in Schritt S2, ob ein Zählindex i einen vorgegebenen Grenzwert n erreicht hat. Wenn ja, wird der Zählindex in Schritt S3 zurückgesetzt, und das Verfahren springt direkt zu einem Schritt s12, der später genauer erläutert wird.
  • Ist der Schwellwert n nicht erreicht, so wird in Schritt S4 der Zählindex i inkrementiert. Durch die Schritte S2 bis S4 wird erreicht, dass bei jedem n-ten Einschalten des Verdichters der Schritt S12 angesprungen wird. Die Schritte S2 bis S4 sind fakultativ; einer alternativen Ausgestaltung zufolge kann das Verfahren von Schritt S1 direkt zu Schritt S5 übergehen, in welchem eine Temperatur gemessen wird.
  • Die in Schritt S5 gemessene Temperatur ist vorzugsweise eine Umgebungstemperatur des Kältegeräts, da zu deren Messung bei manchen herkömmlichen Kältegeräten Sensoren vorgesehen sind, so dass das erfindungsgemäße Verfahren in einem solchen Kältegerät mit minimalem Anpassungsaufwand ausführbar ist. Es kann sich aber auch um eine in der Nachbarschaft der Verdichterkammer 7 gemessene Temperatur handeln, die einen Rückschluss auf die aktuelle Temperatur der Verdichterkammer 7 zulässt.
  • In Schritt S6 vergleicht die Steuerschaltung die Dauer toff der dem Schritt s1 vorangegangenen Ausschaltphase des Verdichters mit einer in Abhängigkeit von der in Schritt S5 gemessenen Temperatur T festgelegten Grenzzeit tlim. Wenn die Ausschaltzeit toff größer als die Grenzzeit tlim ist, kann angenommen werden, dass die Verdichterkammer 7 soweit abgekühlt ist, dass es in ihr zur Kondensation des Kältemittels kommen kann; in diesem Fall verzweigt das Verfahren zu Schritt S12. Anderenfalls geht es über zu Schritt S7.
  • In Schritt S7 wird der Verdichter eine vorgegebene Zeitspanne lang mit normalem Kolbenhub betrieben, das heißt, der obere Totpunkt des Kolbens 6 befindet sich an der Linie III, und das während einer Ansaugbewegung des Kolbens 6 angesaugte Kältemittel wird fast vollständig aus der Verdichterkammer 7 ausgestoßen. Die Dauer der Betriebszeitspanne S7 kann vorgegeben sein in Form einer festen Zahl von Kolbenhüben, die während des Schrittes S7 von der Steuerschaltung gezählt werden.
  • Im Anschluss daran wird die Temperatur T in Schritt S8 erneut gemessen, und in Schritt s9 wird die Differenz ΔT zwischen dieser Temperatur und der bei der vorhergehenden Messung erhaltenen und mit einer Solldifferenz ΔTmin verglichen. Wenn die Temperaturabnahme ΔT nicht stark genug ist, so kann dies auf Kondensation des Kältemittels in der Verdichterkammer 7 zurückzuführen sein; in diesem Fall verzweigt das Verfahren ebenfalls zum Schritt S12. Liegt die Temperaturabnahme im bei ordnungsgemäßem Funktionieren des Verdichters zu erwartenden Rahmen, dann geht das Verfahren weiter zu Schritt S10.
  • In Schritt S10 wird die seit dem Schritt S1 verstrichene Zeit ton, das heißt die Einschaltzeitdauer des Verdichters, mit einem Maximalwert tmax verglichen. Dieser Maximalwert tmax kann zweckmäßigerweise ebenfalls als Funktion der in Schritt S5 oder S8 gemessenen Temperatur T vorgegeben sein, da die zum Erreichen einer Kühlfachtemperatur, bei der der Verdichter wieder ausgeschaltet werden kann, erforderliche Zeit im Allgemeinen umso länger sein wird, je höher die Umgebungstemperatur ist. Wenn die Einschaltzeit ton die Maximalzeit tmax überschreitet, wird auch dies als ein Hinweis auf Kondensation angesehen, und das Verfahren verzweigt zu Schritt S12. Andernfalls überprüft Schritt S11, ob die Fachtemperatur den Ausschaltschwellwert Taus erreicht hat. Wenn nein, kehrt das Verfahren zu Schritt S7 zurück, andernfalls wird der Verdichter ausgeschaltet und das Verfahren endet.
  • In Schritt S12 reduziert die Steuerschaltung den Hub der Kolbenbewegung, so dass der obere Totpunkt bei der Linie II oder allenfalls geringfügig näher als die Linie II zur Stirnwand 8 liegt. Die Wirkung dieser Maßnahme ist, dass der Durchsatz des Verdichters erheblich kleiner ist als bei normalen Betriebsbedingungen, da nur der über die Linie II hinausgehende Teil der Kolbenbewegung dazu führt, dass Kältemittel aus der Verdichterkammer 7 ausgetrieben wird.
  • In Schritt S13 wird der Verdichter eine vorgegebene Zeit lang mit dem reduzierten Hub betrieben. Die dabei an dem Kältemittel in der Verdichterkammer 7 geleistete Arbeit wird überwiegend in Wärme umgesetzt und erhitzt die Verdichterkammer 7. Die Zeitspanne des Schritts S13 ist so gewählt, dass die Erwärmung ausreicht, um, wenn in Schritt S14 der normale Kolbenhub wieder eingestellt worden ist und das Verfahren zu Schritt S7 zurückkehrt, die Kondensation des Kältemittels ausgeschlossen ist.
  • Diverse Abwandlungen des Verfahrens sind möglich. So können beispielsweise einzelne der in Fig. 2 gezeigten Entscheidungsschritte entfallen, solange wenigstens ein Entscheidungsschritt übrig bleibt, in dessen Folge zu Schritt S12 verzweigt werden kann. Anstelle der Temperatur können in Schritt S5, S8 auch andere Messgrößen herangezogen werden, wie zum Beispiel ein an geeigneter Stelle im Kältemittelkreislauf gemessener Druck des Kältemittels, oder die von dem Antriebsaggregat 1 aufgenommene elektrische Leistung. Insbesondere letztere Alternative hat den Vorteil, dass die elektrische Leistung direkt in der Steuerschaltung erfasst werden kann, ohne dass weitere Sensoren im Kältegerät erforderlich werden.
  • Eine weitere Alternative ist, anstelle einer Temperatur in der Umgebung des Verdichters direkt die Temperatur der Verdichterkammer 7 zu messen. Dies ermöglicht eine Vereinfachung des Verfahrens, da aus dieser Temperatur ohne Berücksichtigung von Verdichterstand- oder Laufzeiten toff, ton sicher auf die Kondensationsneigung des Kältemittels geschlossen werden kann.
  • Bei einem Linearverdichter mit sehr geringen Reibungsverlusten, zum Beispiel mit gasdruckgelagertem Kolben 6, kann die im Betrieb erzeugte Abwärme so gering sein, dass auch bei kontinuierlichem Betrieb des Verdichters die Möglichkeit besteht, dass die Verdichterkammer 7 so stark abkühlt, dass Kondensation möglich ist. Bei einem solchen Verdichter kann es zweckmäßig sein, zu Beginn jeder Einschaltphase des Verdichters die Schritte S12 bis S14 auszuführen, oder gar, diese im Laufe einer Einschaltphase zyklisch zu wiederholen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verdichters, mit den Schritten:
    a) Entscheiden, ob die Gefahr von Kondensation eines verdichteten Mediums in dem Verdichter besteht (S1-S11), und
    b) beim Bestehen von Kondensationsgefahr, Beheizen des Verdichters (S12-S14), dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Verdichters steuerbar ist und dass in Schritt b) zum Beheizen der Verdichter auf einen kleineren Hub (II) eingestellt wird (S12) als beim Nichtbestehen der Kondensationsgefahr.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) der kleinere Hub (II) so eingestellt wird, dass der Durchsatz des Linearverdichters beim Bestehen der Kondensationsgefahr höchstens halb so groß, vorzugsweise höchstens ein Viertel so groß ist wie bei Nichtbestehen der Kondensationsgefahr.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - an dem Verdichter oder in dessen Umgebung eine Temperatur gemessen wird (S5, S8) und dass die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand der gemessenen Temperatur getroffen wird (S6, S9).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Änderungsrate der gemessenen Temperatur unter einem Grenzwert zurückbleibt (S9).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Dauer einer Ausschaltphase (toff) des Verdichters gemessen wird, und dass die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand der gemessenen Dauer getroffen wird (S6).
  6. Verfahren nach Anspruch 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Dauer der Ausschaltphase (toff) einen temperaturabhängigen Grenzwert (tlim(T)) übersteigt (S6).
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer einer gegenwärtigen Einschaltphase (ton) des Verdichters gemessen wird und dass die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand der gemessenen Dauer getroffen wird (S10).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird, dass keine Kondensationsgefahr mehr besteht, wenn die Dauer der Einschaltphase einen ersten Grenzwert übersteigt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird (S10), dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Dauer der Einschaltphase (ton) einen zweiten Grenzwert übersteigt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer durch Zählen von Hüben des Verdichters gemessen wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird (S2), dass Kondensationsgefahr besteht, wenn in einer vorgegebenen Zahl (n) von Einschaltphasen des Verdichters vor einer gegenwärtigen Einschaltphase nicht entschieden wurde, dass Kondensationsgefahr besteht (S3-S4).
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einschaltphase des Verdichters periodisch entschieden wird, dass Kondensationsgefahr besteht.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Mediums gemessen wird und dass die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand des gemessenen Drucks getroffen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn der Druck einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme des Verdichters gemessen wird und dass die Entscheidung über das Bestehen der Kondensationsgefahr anhand der gemessenen Leistungsaufnahme getroffen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass entschieden wird, dass Kondensationsgefahr besteht, wenn die Leistung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
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