DE3600865A1

DE3600865A1 - Kompressor-kuehlsystem und verfahren zum kuehlen eines kompressor-kuehlsystems

Info

Publication number: DE3600865A1
Application number: DE19863600865
Authority: DE
Inventors: Kwok K. Niles Mich. Fung; Fayez K. Ibrahim
Original assignee: Tyler Refrigeration Corp
Current assignee: Tyler Refrigeration Corp
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1986-07-17
Also published as: GB8814036D0; GB2170024A; GB2170024B; GB2204157B; GB8814037D0; GB2204158A; JPS61205764A; GB2204157A; GB8600536D0; US4621502A; GB2204158B

Description

DIPL-INC, PIETER IANDER DR. - INCJ- MANf RED BONINC/

ΡΛΠΝΙΛΝΛΜ.,,. 360Ö865

Beschreibung :

"Kompressor-Kühlsystem und Verfahren zum Kühlen eines Kompressor-Kühlsystems"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kompressor-Kühlsystem, insbesondere eine Kühlvitrine, mit einer Kühlmittel-Verdampferwindung, einem Expansionsventil und Mitteln zur Steuerung des Ventils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders wirksame Steuerung der Temperatur in dem zu kühlenden Raum, insbesondere eine solche, bei der Energie in besonders grossem Umfange eingespart wird, zu bewirken.

Diese Aufgabe wird gelöst durch erste Organe zur laufenden Erfassung der Temperatur in dem zu kühlenden Raum, insbesondere der die Windung verlassenden Luft, zweite Organe zum Speichern, der erfaßten Temperaturwerte, dritte Organe zum Speichern vorgegebener Temperatursteuerwerte, insbesondere Temperatur- « differenzen als Grenzwerte und laufender Temperaturwerte, vierte Organe zum Vergleichen der erfaßten Werte mit den vorgegebenen Werten und fünfte Organe zur Steurung der Ventildurchflußmenge als Funktion der Ausgangswerte der vierten Organe.

Folgende US-Patente beziehen sich auf Systeme der eingangs erwähnten Art: 4 478 051, 3 872 685, 4 102 150, 4 112 70?, 129 995 und 2 614 393.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der folgenden Figurenbeschreibung:

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Kühlanlage gemäß der Erfindung,

DIPL -INQ. PIFTER IANIHR DR.- INQ. MANf REP RONINC/

AO

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines ersten Teils der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines zweiten Teils der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 4 ein Block diagramm, das die Proportionais teuatung gemäß Fig. 3 veranschaulicht,

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Steuerung gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 6 ein Blockdiagramm der Alarmeinrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Darstellung der Steuerung der Kompressoreinschaltung und -ausschaltung.

DIPL.-INO. DIETER JANDER DR.-INO- MANFRED BDNINQ

Die erfindungsgemäße Anlage gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in dem sich eine Leitung 4 befindet. In dieser ist eine Verdampferwindung 6 angeordnet. Die Verdampferwindung wird von einem Kühlmittel durchflossen, das ein Expansionsventil 8 durchströmt, bevor es in die Verdampferwindung fließt. Das Expansionsventil 8 wird elektronisch durch ein Solenoid 9 gesteuert. Zwischen dem Ventil 8 und der Verdampferwindung 6 befindet sich eine Leitung 10. Das durch die Windung 6 strömende Kühlmittel entnimmt der Luft, die die Verdampferwindung umspült, Wärme. Wenn das Kühlmittel die Windung 6 durch eine Leitung 12 verläßt, ist es in den gasförmigen Zustand übergegangen. Das gasförmige Kühlmittel strömt in einen Kompressor 14, wo es komprimiert wird und der es zu einem Kondensor 16 fördert. Das gasförmige Kühlmittel wird dort in die flüssige Phase umgewandelt und strömt dann zu einem Sammler 18. Das flüssige Kühlmittel strömt sodann zum Expansionsventil 8 und von dort wieder zur Verdampfer-Windung 6.

In der Luftleitung 4 befindet sich ein erster Temperaturfühler 20, der die Temperatur der Luft erfaßt, die das Gehäuse bzw. die Verdampferwindung 6 durchströmt hat. Diese Temperatur wird mit T_cage bezeichnet. Ein zweiter Temperaturfühler 22 befindet sich an der Leitung 10 und erfaßt die Temperatur des Kühlmittels, das in die Verdampferwindung 6 strömt. Diese Temperatur wird mit T_evin bezeichnet. Ein dritter Temperaturfühler befindet sich in der Leitung 12 und erfaßt die Temperatur des Kühlmittels, das aus der Verdampferwindung 6 herausströmt. Diese Temperatur wird mit T_evout bezeichnet. Ein Druckfühler 25 befindet sich in der Leitung 12, der den Saugdruck des Kompressors erfaßt. Dieser Druck wird mit P be-

zeichnet.

Die Größen T_cage, T_evin, T_eVQUt und P₃ werden einem EJngangssteuerungsaggregat 26 zugeführt. Dieses Aggregat 26 f/hrt

DIPL.-INC/. DItTER IANDER DR-INQ. MANFRED RONINQ

eine Reihe von Berechnungen durch, die sich aus verschiedenen Druck- und Temperaturwerten und weiteren Informationen, eingegeben von der Bedienungsperson, ergeben. Bei dem Eingangssteuerungsaggregat 26 handelt es sich um einen Mikrocomputer, der Informationen bezüglich der Temperatur, der Tageszeit und verschiedener Parameter, eingegeben von der Bedienungsperson, gespeichert hat. Die Steuersignale können von einer Enteisungsuhr 28, die Signale abgibt, wenn eine Enteisung erfolgen soll, einer Nachtuhr 29, die Signale abgibt, wenn die Speicherung beendet sein soll und gewisse Parameter variiert werden sollen und von einem Parameter-Setzmodul 31 stammen, der eingegebene Grenzwerte aufnimmt. Ein Ausgangssignal des Eingangssteueraggregates 26 kann eine Alarmvorrichtung 30 betätigen, wenn die Temperatur der Luft, die durch die Leitung 4 strömt, einen bestimmten Wert überschreitet, wobei letzterer sich auch aus der Summe mehrerer Temperaturwerte während eines bestimmten Zeitintervalls ergeben kann.

Das Eingangssteueraggregat gibt Informationen an ein Funktionssteuerungsaggregat 32 ab, das seinerseits Steuersignale an das Solenoid 9 und den Kompressor 14 abgibt. Auch das Funktionssteueraggregat 32 ist mit einem Mikrocomputer ausgerüstet. Für die beiden Aggregate 26 und 32 kommt bevorzugt ein Mikroprozessor von Motorola mit der Nummer MC 68705P3 in Frage, der mit einer Frequenz von 1 MHz arbeitet. Dieser Mikroprozessor ist weiterhin so programmiert, daß er in einem Nominalzyklus von 4 Sekunden (tatsächlicher Zyklus: 4,18 Sekunden) arbeitet. Zu Beginn jedes Zyklus werden die Werte T_case, T_evin, T_evout und P_g erfaßt und in den Mikroprozessor eingespeist. Das Expansionsventil 8 ist vorzugsweise ein solches, das entweder normalerweise offen oder normalerweise geschlossen ist und sich mit hoher Geschwindigkeit verändert. Solche Ventile sind bei der Firma Alco division of Emerson erhältlich.

PIPL-INC/- DIETER JANDER PR.-INQ- MANFRED BÖNINQ

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm, aus dem sich das Abfragen und Steuern im Zusammenhang mit dem Mikrocomputer 26-32 ergibt. Während jedes 4-Sekunden-Zyklus vergleicht ein Komparator 34 die Temperaturen T_evout und T_evin» die mittels der Temperaturfühler 22 und 24 abgefragt werden. Daraus berechnet der Komparator 34 die Differenz DELTA T_gh. Diese Temperaturdifferenzen werden in einen Speicher 36 geschickt, in dem 5 Temperaturdifferenzen DELTA T_gh abgespeichert werden (DELTA T_gh1 bis DELTA T _hJ. Der Inhalt des Speichers 36 wird einmal pro Zyklus durch den T_gn-Trend-Monitor 38 abgefragt, der die älteste Temperaturdifferenz DELTA T J₁C mit der Jüngsten Tempera tür diffe» renz DELTA T _h1 vergleicht. Auf diese Weise erhält man den Trend bezüglich der Temperaturdifferenz (diese kann nach oben oder nach unten laufen). Der Monitor 38 ist mit Schaltvorrichtungen 40 und 42 verbunden, die auf die Temperaturzunahme bzw. -abnähme ansprechen. Die Schaltvorrichtungen 40 und 42 sind so Justiert, daß die Temperatur in einem Raum gesteuert wird« Im Ausführungsbeispiel spricht die Schaltvorrichtung 40 auf eine Temperaturdifferenz von 1⁰F und die Schaltvorrichtung 42 auf eine Temperaturdifferenz von 3° F an. Außerdem spricht die Schaltvorrichtung 40 auf eine Vergrößerung der Temperatur T , und die Schaltvorrichtung 42 auf eine Verkleinerung der Temperatur T _u an.
sh

Wenn der Monitor 38 feststellt, daß die jüngste Temperaturdifferenz DELTA T_gh1 größer ist als die älteste Temperaturdifferenz DELTA T_gh5, dann heißt das, daß die Temperaturdifferenz sich vergrößert hat. Es liegt somit eine übererwäramng vor. In diesem Falle liefert der Monitor 38 den vorher festgelegten Wert von 1° F, der der Temperaturzunähme zugeordnet ist, an einen Komparator 43. Dieser vergleicht die Zunahme mit dem jüngsten DELTA T_gh1-Wert. Ergibt der Vergleich, daß die Differenz kleiner als 1 ist, wird vom Komparator 43 ein Betätigungssignal an eine Steuervorrichtung 45 gegeben, die ein Signal

PIPL-INO PIFTtRJANDFR DR. - INQ. MANFREP BONINC/

zur Betätigung des Ventils erzeugt und derart programmiert ist, daß das Ventil für seine Minimalzeit von 0,12 Sekunden pro 4-Sekunden-Zyklus an ist.

Wenn der Monitor 38 feststellt, daß das jüngste DELTA T_gh1 kleiner ist als das älteste DELTA T _n5, dann bedeutet das, daß die übererwärmung T . die Tendenz hat, abzunehmen. Dann schaltet der Monitor 38 den Schalter 42 auf den Komparator Wenn die jüngste Temperaturdifferenz DELTA T _h1 kleiner als 3° F ist, dann wird ein Betätigungssignal zu der Vorrichtung 45 geliefert, was zur Folge hat, daß die Offenzeit des Expansionsventils auf ihren Minimalwert, nämlich 0,12 Sekunden pro Zyklus, eingestellt wird. Wenn also die Übererwärmung klein ist und eine Tendenz nach oben hat, dann wird die Verdampferwindung vom Überfluten weggesteuert. Der vorher festgelegte Wert von 1⁰F hat zur Folge, daß oberhalb dieses Wertes das Ventil nicht durch Überhitzungskriterien beeinflußt wird. Wenn auf der anderen Seite die Übererwärmung groß ist und eine Tendenz nach unten hat, wird die Verdampferwindung zu einem Überfluten hingesteuert. Der vorher festgelegte Wert von 3° F hat zur Folge, daß unterhalb desselben das Ventil auf die minimale Offenzeit geschaltet wird, um ein überfluten der Windung zu vermeiden. Eine Korrektur wird durch Veränderung der Zeit, in der das Ventil pro Zyklus geschlossen ist, bewirkt. Im vorliegenden Fall wird die Schließzeit verwendet. Es ist jedoch klar, daß auch die Offenzeit ohne weiteres verwendet werden könnte, wobei die Offenzeit 4 Sekunden minus der Schließzeit-Sekunden ist.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm eines Mikrocomputerkreises, der eine Steuerung der Schließzeit des Expansionsventils in Abhängigkeit von der Temperatur der Luft, die durch die Leitung 4 strömt, bewirkt. Diese Temperatur wird bekanntlich mittels des Fühlers 20 erfaßt. Mittels eines Aggregates 44 kann die

DIPL -INO-PItTER IANRtR PR. - INC/. MANFRtP BONINQ

4<5

Raumtemperatur T_get in der Leitung 4 eingestellt werden. Beispielsweise kann diese auf 28° F (= -2° C) eingestellt werden. Die Nachtuhr 29 bewirkt ein automatisches Zurücksetzen von

T j. während der Nachstunden und anderer Stunden, wenn der set

Kühlschrank geschlossen ist. Diese Uhr kann autonom sein oder ein Zeitsignal von einer zentralen Steuereinheit bekommen. Es hat sich gezeigt, daß während der Zeit, in der der Kühlschrank geschlossen ist, es sinnvoll ist, Kühlvitrinen bei einer etwas höheren Temperatur, z.B. 2-4° F, laufen zu lassen, was zu einer Energieeinsparung von ungefähr 10% führt. Während der Zeit, in der die Nachtuhr 29 arbeitet, wird die Temperatur T +um einen vorbestimmten Wert höher einjustiert.

Der Mikrocomputerkreis weist ferner einen Speicher 46 auf, der fünf vorher festgelegte Grenztemperaturen als T_ge+ speichert, so z.B. die Temperaturen T + plus 8° F, plus 5° F, plus 1° F, minus 1° F und minus 5° F. Es ergibt sich somiti

•""set ⁺ ° - ¹SpS

T + 5 = T
^Aset ⁺ ^D ^xsp5

^Lset ⁺ ^Ί ~ ¹SpI

m A

^xset "" ' ~
T

Ein Komparator 48 vergleicht die erfaßte Temperatur T der

case

Luft mit den erwähnten Warten für T_flet in dem Speicher 46. Dieser Vergleich führt zu einem Ausgangssignal, der durch den erfaßten Wert T_cage bestimmt ist. Wenn der Vergleich anzeigt, ^{daß T}case ^Tsp5 ^{ϋϊ)βΓί5θ1ΐΓβ:ί}·^ΐβ*» wird ein Ausgangssignal vom Komparator 48 geliefert, der zu der Steuervorrichtung 45 läuft derart, daß das Ventil-Steuersignal eine Betätigung des Ventils 8 bewirkt. Dieses wird dann kontinuierlich während des Zyklus geöffnet (die Schließzeit entspricht null).

RIPI. INO PItTtR JANDtR DR-INQ. MANtREP BONINQ

Wenn der Komparator 48 feststellt, daß T_case kleiner als ist, wird an die Steuervorrichtung 45 ein Signal geliefert, was zur Folge hat, daß das Ventil in seine kleinste Offenstellung gelangt, die beispielsweise empirisch auf 0,12 Sekunden pro 4-Sekunden-Zyklus festgesetzt wurde. Man hat festgestellt, daß es zweckmäßig ist, eine völlige Schließung des Ventils während des Kühlzyklus zu vermeiden (Schließzeit gleich 4 Sekunden; Offenzeit gleich null), weil das zu extremen TemperatürSchwankungen, verbunden mit schnellen Änderungen, führt. Die beschriebene Steuervorrichtung ist jedoch in der Lage, das Expansionsventil in die völlige Schließlage zu bringen, dies unter dem Einfluß der Proportionalsteuerung bei extremen Temperaturverhältnissen. Es hat sich gezeigt, daß solche Situationen selten auftreten, wenn das Steuersystem gemäß der Erfindung verwendet wird.

Wenn der Komparator 48 feststellt, daß T ^_set ¹^ ^wen^ß^er als +5° F überschreitet, wird ein Signal an eine Proportionalsteuerung 53 geliefert, die einen Teil 54 zur Steuerung bei hohen Temperaturen aufweist. Dieser bewirkt eine proportionale Steuerung, um die Offenzeit des Ventils zu vergrößern. Einzelheiten werden weiter unten beschrieben. Wenn der Komparator feststellt, daß T_cage kleiner als T_set ist, und zwar um weniger als -5°, wird ein Signal zu der Proportionalsteuerung 53 geliefert, die ferner einen Teil 56 zur Steurung bei niedrigen Temperaturen besitzt. Auf diese Weise kann die Offenzeit des Ventils vermindert werden, wie weiter unten beschrieben wird.

Zugleich mit den erwähnten Vorgängen versorgt der Komparator 48 zwei 5-Minuten-Akkumulatoren 58 und 60 mit einem Impuls pro 4-Sekunden-Zyklus, wenn während dieser Zeit die abgefragte Temperatur T_case die Temperatur T^ übersteigt, um 1°, aber weniger um 8 . Das erfolgt im Akkumulator 58. Ist T_cafie um -1° kleiner als ^T _se+» dann wird das im Akkumulator 60 registriert.

PIPL ING DIETER IANPER PR. - INC/. MANf RED BDNINO

PAIENTANWALTf 3 β θ Ο 8 θ 5

9*

Akkumulator 58 ist also der Akkumulator für hohe Temperaturen und Akkumulator 60 Akkumulator für niedrige Temperaturen. Die Akkumulatoren 58 und 60 zählen die Zahl der hohen bzw. niedrigen Temperatürabweichungen während einer Zeit von 5 Minuten. Dem Akkumulator 58 ist ein Komparator 62 zugeordnet, der den Akkumulator 58 einmal pro Minute abfragt, um festzustellen, ob oder ob nicht die Gesamtzahl der Impulse, die in den Akkumulator eingelaufen sind, einen empirisch festgelegten Wert, der in den Komparator einprogrammiert ist, übersteigt. So kann beispielsweise der Wert 32 sinnvoll sein.

Wenn der akkumulierte Wert in dem Akkumulator 58 32 überschreitet, erzeugt der Komparator 62 ein Signal für eine Vorrichtung 66, die auf den Ventilsignalgenerator einwirkt, mit der Folge, daß die Ventilschließzeit pro Zyklus reduziert wird. Dieses Signal reduziert die Schließzeit pro Zyklus um einen empirisch festgesetzten Wert von 0,18 Sekunden pro Zyklus, was gleichbedeutend ist mit einer Vergrößerung des Flusses an Kühlmittel. Das führt dazu, daß die Temperatur T reduziert wird. Anstelle des Wertes kann natürlich auch ein anderer Wert gewählt werden. Wenn das Ventil zu klein ist, dann erfolgt die Aktion, nämlich die Justierung der Schließzeit zu häufig. Ist das Ventil zu groß, dann erfolgt die Schließzeiteinstellung zu langsam. Wenn die im Akkumulator 58 akkumulierte Zahl 32 überschreitet, so heißt das, daß die erfaßte Temperatur T_OQeQ oberhalb des Wertes von +1⁰F und unterhalb von +8 F oder mehr liegt, und zwar häufiger als 32 mal in den festgesetzten 5 Minuten. Der Komparator 64 vergleicht die Zahl in dem Akkumulator 60 mit der Zahl 32. Es erfolgt dann eine ähnliche Funktion für die Verhältnisse bei niedriger Temperatur. Wenn die Zahl 32 überschritten wird, dann bewirkt die Vorrichtung 68 eine Vergrößerung der Schließzeit des Ventils pro Zyklus, wobei empirisch festgesetzt wurde ein Wert von 0,23 Sekunden. Diese Operation bewirkt eine Erhöhung der Temperatur T

Pin. INi/ PIf UR IANDl R PR. INQ. MANI Rl P B(JNINQ

Die Akkumulatoren 58 und 60, die Komparatoren 62 und 64 und die Steuervorrichtungen 66 und 68 bewirken eine Justierung des Signals zur Beeinflussung der Schließzeit des Ventils pro Zyklus selbst für den Fall, daß die erfaßte Temperatur T„_„ innerhalb von plus oder minus 1° der

CaSc

Temperatur T _t liegt, und zwar während des letzten 1-Minuten-Zyklus der Abfragung der Akkumulatoren. Die Akkumulatoren 58 und 60 speichern während eines 5-Minuten-Intervalls und werden einmal pro Minute abgefragt. Wenn die Zahl in dem Akkumulator die Zahl von 32 übersteigt und eine Aktion über die Komparatoren 62,64 und die Vorrichtungen 66,68 erfolgt, dann werden die Inhalte der Akkumulatoren gelöscht und eine neue Akkumulation der Pulse beginnt für eine Zeit von erneut 5 Minuten. Wenn auf der anderen Seite während der 1-Minuten-Abfrage durch die Komparatoren 62,64 die Akkumulation in den Akkumulatoren 58,60 kleiner ist als 32, was zur Folge hat, daß keine Aktion erfolgt, dann werden die Akkumulatoren nicht während der 5 Minuten geklärt. Es wird jedoch die älteste 1-Minuten-Akkumulation geklärt. Es zeigt sich somit, daß die Akkumulatoren und die diesen nachgeschalteten Kreise eine feingradige Steuerung der Temperatur T innerhalb eines Temperaturintervalls von plus oder minus 1 F ermöglicht.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm des Steuerkreises der Proportionalsteuerung 53. Die Proportionalsteuerung 53 verändert das Steuersignal für die Ein- bzw. Auszeit des Ventils unter jeweils einer von zwei Bedingungen. Wenn der Komparator 48 feststellt, daß T _aea T₁₅₀₊ überschreitet, aber dies um einen Betrag, der kleiner ist als +5 F, dann wird das Ventil-Steuersignal durch die Proportionalsteuerung 53 verändert, dies derart, daß sich die Ventiloffenzeit vergrößert. Wenn der Komparator 48 feststellt, daß T _se kleiner ist als T ., aber

DIPL. INC,. PIETtR JANPfR PR. INC, MANFIUP BONINQ

um einen Betrag, der um minus 5° F kleiner ist als T ^» dann wird das Ventil-Steuersignal durch die Proportionalsteuerung 53 derart geändert, daß die Ventiloffenzeit verkleinert wird. Aus Fig. 4 ergibt sich nun, daß die Logik der Proportionalsteuerung 53 auf den Eingang 70 eine Ableitung des Ventil-Steuersignals unter den beiden oben erwähnten Bedingungen erhält. Dieses Signal ist ein Maß für die Flußrate durch das Ventil, d.h. für die Schließzeit pro Zyklus.

Die Proportionalsteuerung sorgt für eine Justierung der Schließzeit des Ventils pro Zyklus, wobei diese erfolgt pro Grad F-Differenz der Temperaturen T_case und ^T _set» ^d*ⁿ' ^eine Justierung proportional dem Betrag der Differenz zwischen T und T _et. Diese Justierung wird empirisch festgelegt und schwankt von Typ zu Typ der verwendeten Kühlanlage. So wurde beispielsweise ein Wert von 0,17 Sekunden pro Grad F als zufriedenstellend gefunden. Diese Schließzeit pro Zyklus wird bezeichnet als DELTA-Schließzeit. Sie beträgt im allgemeinen etwa 0,125 bis 0,18 Sekunden pro Grad F.

Die DELTA-Schließzeit (0,17 Sekunden pro Grad F) wird von der Vorrichtung 96 dem Mikroprozessorkreis 98 angeboten, der außerdem den absoluten Wert der Differenz zwischen T _aeo und ^Tset (^{DELTA T}) ^vom Komparator 48 über die Leitung 100 erhält. Der Schaltkreis 98 erzeugt das Produkt aus der DELTA-Schließzeit-Vergrößerung, stammend von der Vorrichtung 96 und der absoluten Temperaturdifferenz DELTA T. Dieses Produkt wird im folgenden PROD genannt. Der Komparator bestimmt nicht nur die absolute Differenz zwischen T „_eo und T_eÄ+, sondern auch das Vorzeichen, d.h. ob DELTA T positiv oder negativ ist. Das Vorzeichen-Signal wird über die Leitung 102 vom Komparator in eine Steuerung 104 geleitet. In Abhängigkeit von dem Vorzeichen leitet die Steuerung 104 das Produktsignal PROD vom Schaltkreis 98 entweder über die Leitung 106 zur Steuervorrichtung 45, wenn T„_aejQ größer als T-. ist und der Wert

cage sex

DIPL.-INl/. PN ThR (ANDtR PR. INC. MANI RtD BONINC,

PAIlNlANWALTf

« ίο

positiv ist oder über die Leitung 108 zur Steuervorrichtung 45, wenn Τ_Λαΐ!Ο kleiner als T_e_₊ und der Wert negativ ist.

Wenn die Steuervorrichtung über die Leitung 106 ein Signal erhält, dann reduziert sie die Schließzeit pro Zyklus, eingegeben in die Proportionalsteuerung 53, um das Produkt, das von dem Schaltkreis 98 ausgegeben wird. Auf diese Weise wird die Schließzeit des Ventils verringert und die Kühlung erhöht, d.h. die Temperatur T verringert. Wenn andererseits die Steuervorrichtung 45 über die Leitung 108 ein Signal erhält, dann erzeugt sie ein Ventil-Steuersignal, bei dem die Schließzeit pro Zyklus um das Produkt erhöht wird. Auf diese Weise wird die Schließzeit des Ventils erhöht, die Kühlung verringert, d.h. die Temperatur T _aeo erhöht. Auf diese Weise wird eine proportionale Steuerung der Schließzeit als Funktion des tatsächlichen Schließzeitwertes, der in die Steuerung 53 eingegeben wird, erreicht.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Temperatursteuerungen gemäß der Erfindung. Die Änderung von T _ _β gegenüber T__e+ in Grad F ist über der Zeit aufgetragen. Zum besseren Verständnis

ist T_ee+ gleich Null gesetzt worden. Im Bereich A, wo T„„ sei case

zwischen T_get +1 und T_get -1 liegt, und zwar zum Zeitpunkt, wenn die Temperatur jeweils abgefragt wird, erscheint kein Eingangssignal für die Akkumulatoren. Der Akkumulatorkreis 58,60 und die ihm nachgeschalteten Komparatoren 62,64 und die Steuervorrichtungen 66,68 akkumulieren eine Zahl, die angibt, wie häufig innerhalb einer 5-Minuten-Periode T __e ^_set ⁺¹ überschritten, wobei es T ^ +8 nicht überschritten hat und ^Tset ~^{1 un}'^terschritten hat. Wenn am Ende der anfänglichen 5 Minuten die Zahl im Komparator 62 oder 64 die empirisch festgesetzte Grenze von 32 überschreitet, wird die Zeit pro Zyklus um 0,18 Sekunden nach unten oder um 0,23 Sekunden nach oben justiert.

PIPL.-INQ. [>IE TER JANDLR DR.-INQ- MANFRED BONINQ

7Λ

Die Abfragung gemäß dem 5-Minuten-Zyklus erfolgt einmal pro Minute. Die erwähnte Aktion erfolgt selbst dann, wenn Ί! _αβο zwischen +1° F und -1 F im Zeitpunkt der Abfragung liegt. Wenn eine Justierung der Schließzeit erfolgt, dann wird die Akkumulation in den Akkumulatoren 58 bzw. 60 geleert, gelöscht oder abgelegt und eine neue 5-Minuten-Akkumulation beginnt. Wenn andererseits die Zahl in den Komparatoren 62 und 64 kleiner als 32 ist und keine Justierung erfolgt, wird die älteste 1-Minuten-Zahl gelöscht und die Komparatoren am Ende der nächsten Minute bzw. der Minute 6 in Fig. 5 abermals beaufschlagt. Wenn die Akkumulatoren keine Eingangsimpulse erhalten, weil die Differenz zwischen Ί! __βο und T_e_₊ nicht

CaSv ScX,

plus oder minus 1 überschreitet, erfolgt eine Justierung, wenn die integrierte Differenz bezüglich der Temperaturen plus oder minus 1° überschreitet, und zwa: setzte Zahl innerhalb der 5 Minuten.

oder minus 1° überschreitet, und zwar um mehr als die festge-

Die anfängliche nominelle Schließzeit pro 4-Sekunden-Zyklus besteht am Anfang der Arbeitszeit der Anlage 2 Sekunden lang. -Die Operation der Kreise 58 bis 68 bewirkt eine Veränderung in der Schließzeit pro Zyklus.

Aus Fig. 5 ergibt sich ferner, daß, wenn die Differenz zwischen ^Tcase "¹^ ^Tset S^{roßer als +5}° ^{F oder} ""5° F ist, also in den Bereichen B und C liegt, die Steuerkreise 50 und 52 das Steuersignal für das Ventil derart justieren, daß es voll geöffnet ist (Bereich B) oder sich in seiner minimalen Öffnung befindet (Bereich C).

Wenn die Differenz zwischen Τ_Λβββ und T . zwischen +5° und

_ CaSc SG U

-5 liegt, dann arbeitet die Anlage in den Bereichen A, D oder E. In diesen Bereichen ist die Schließzeit pro Zyklus proportional (durchgeführt durch den Schaltkreis 53) derart, daß die Schließzeit pro Zyklus eine proportionale Funktion der

PIPI. -INO PItIERIANPfR PR. · INQ. MANFRFP BONINQ

absoluten Differenz zwischen Τ_Λβββ und T ist (DELTA T) in

case _se-t

Abhängigkeit von der Schließzeit pro Zyklus, die als Resultat der Operation der Schaltkreise 58 bis 68 der Schaltkreise 50 bis 52 und/oder der Überhitzungsschaltkreise in Fig. 2 festgestellt worden ist. Das Resultat ist eine verfeinerte Steuerung der gewünschten Gehäusetemperatür, wobei große Schwingungen und schnelle Änderungen vermieden werden. Das zu kühlende Produkt wird auf diese Weise geschützt und die Arbeitsweise ist energiesparend.

Im folgenden wird ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren gebracht. Es wird eine nominelle Schließzeit pro Zyklus (OTPP = off time per pulse) von 2 Sekunden und ein

= Τ_ββ+ = 28° F angenommen:
sei

Zu Beginn der Operation erfolgt keine Änderung bezüglich der Schließzeit pro Zyklus, so lange wie T gleich T _t ist. Wenn T sich von T + unterscheidet, und zwar um weniger als 5° F, erfolgt eine proportionale Justierung der Schließzeit für die Bereiche A, D und E in Fig. 5. Diese Justierung der Schließzeit hält T_{Q e} in den Bereichen A, D und E. Zugleich mit dieser Steuerung erfolgt eine Akkumulation in den Akkumulatoren 58 und 60 der Zahl, die angibt, wie häufig T„_e_ die Plus- oder Minus-1⁰F-Grenze, aber nicht die Plus-

8 F-Grenze in den jeweils anstehenden 5 Minuten überschreitet. Diese Akkumulation wird einmal pro Minute erfaßt,und zu Jedem Zeitpunkt, in dem die 32 überschritten wird, erfolgt eine Justierung hinsichtlich der Schließzeit durch die Steuervorrichtungen 66 oder 68, um OTPP um 0,18 Sekunden zu verkleinern oder um 0,23 Sekunden zu vergrößern. Auf diese Weise wird der Wert von OTPP, der in der Proportionaljustierung verwendet wird (beschrieben im Zusammenhang mit Fig. 4) verändert. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Ventil nicht nur propor-

DIPI . - INO PIETERIANPER PR -INQ MANf Rf P BONINO

360086·*»

tional zur Änderung von T_case gegenüber T_get betätigt wird, sondern zugleich auch als Funktion der Zahl,auf wärts oder abwärts integriert,gemäß dem Trend von T während der fragliehen 5 Minuten.

Zusätzlich zu den Maßnahmen, die weiter oben beschrieben worden sind, erfolgt ein kontinuierliches Erfassen des Anstieges der Temperatur des Kühlmittels in der Verdampferwindung. Diese Werte werden ebenfalls laufend erfaßt, um Steuergrenzwerte zu schaffen, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben worden ist. Wenn T , kleiner als diese Grenzwerte ist, dann ist eine erhebliche Abweichung von den gewünschten Operationsparametern erfolgt und die Ventiloffenzeit ist auf ihren Minimalwert von 0,12 Sekunden (Schließzeit gleich 3,88 Sekunden) eingestellt. Aus den Ausführungen im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 ergibt sich, daß dieser Wert unterhalb des Normalbereiches für die Betriebsweise ist. Außerdem ist eine Steuerung · vorgesehen für den Fall, daß die Temperatur T„_„. die äußeren

Case

Grenzen von plus oder minus 5 F als Abweichung von T + überschreitet. Wenn das erfolgt, dann stellt die Steuervorrichtung 45 in Fig. 3 die Ventilschließzeit auf Null (Ventil ständig offen) oder auf den Minimaloffenwert. Einzelheiten sind weiter oben beschrieben worden.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm einer Alarmeinrichtung. Die Raumtemperatur T _e„_a, die mit dem Sensor 20 erfaßt wird, gelangt über

CaSc

eine Leitung 72 zu einem Komparator 74. Dieser erhält über eine Leitung 76 die festgesetzte Temperatur +1 (T ^) aus dem Speicher 46. Der Komparator 74 vergleicht die beiden Signale. Wenn T_case größer als T₁ ist, speist der Komparator ein JA-Differenzsignal über eine Leitung 78 zu einem Totalizer 80. Dieser erhält das Signal einmal pro Zyklus, d.h. einmal pro 4 Sekunden. Dieses Temperaturdifferenzsignal wird bezogen auf eine Minutenbasis, die der Totalizer 80 schafft. Das wird dadurch

ORIGINAL INSPECTED

DIH. -INC/ DItTtR IANPtR DR-INCz-MANtRtDBDNINQ

[¹M[N MNWAl Τι W O U U O Ö O

erreicht, daß man das Differenzsignal, das über die Leitung 78 eingespeist wird, durch 15 teilt. In dem hier vorgestellten Beispiel arbeitet das System mit einem 4-Sekunden-Zyklus, was bedeutet, daß 15 Pulse pro Minute auftreten. Wenn man demgemäß die Signale, die auf der Leitung 78 ankommen, jeweils durch 15 teilt und dann aufsummiert, so ergibt sich ein Signal pro Minute.

Wenn der Komparator 74 feststellt, daß T„_ee_ nicht größer als

CcLS 6

T₁ ist, wird ein NEIN-Signal über eine Leitung 82 zu einem Kreis 84 gesandt, der die Summe im Totalizer 80 cleart. Bei Abwesenheit eines solchen Clear-Signals setzt der Totalizer 80 die Aufsummierung der Werte (T_case - ^T _spi)/¹5 fort mit der Folge, daß angezeigt wird, daß die Temperatur in dem Raum T * überschritten hat. Wegen des Vorhandenseins des Kreises 84 summiert also der Totalizer 80 nur so lange auf, wie die Raumtemperatur T kontinuierlich T₁ überschreitet. Wenn die Raumtemperatur nicht T₁ im Zeitpunkt eines einzigen Pulses überschreitet, wird der Totalizer 80 gecleart und beginnt aufs Neue mit der Aufsummierung.

Der Minutenwert aus dem Totalizer 80 wird über eine Leitung auf einen Komparator 88 gegeben. Letzterer erhält ferner über eine Leitung 90 ein Signal aus einer Einstellvorrichtung 92. Die Schaltung gemäß Fig. 6 bewirkt, daß in einer Anzeigevorrichtung 95 ein Alarm entsteht, wenn die Temperatur in dem Kühlraum kontinuierlich T₁ während einer Zeit überschreitet, die experimentell als anomal festgestellt worden ist.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Zeitdauer, in der die Pulse aufsummiert werden, vorzugsweise etwa zweimal der Dauer eines normalen Enteisungszyklus ist oder, allgemein gesagt, ein bis drei Stunden, vorzugsweise zwei Stunden, ist. Die gesamte Tem-

DIPL.-INCJ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANERED BONINQ

PATENTANWAlTf 3600 OD 5

peraturdifferenz, die in dieser Zeitspanne zugelassen werden kann, bevor ein Alarmsignal ausgelöst wird, ist empirisch festzulegen. Der Einheitswert, der in der Einstellvorrichtung 92 gespeichert wird, schwankt mit der Natur der Kühlanlage bzw. mit der Art der in der Kühlanlage zu kühlenden Lebensmittel (Fleischprodukte, Milchprodukte, Gemüseprodukte usw.)· Beispielsweise wird man folgende Werte vorsehen: 4000 für gefrorene Nahrungsmittel, 1500 für Fleischwaren, 1000 für Milchwaren und 500 für Fertigprodukte.

Der Komparator 88 vergleicht den aufsummierten Wert des Totalizers 80 mit dem Einheitswert, der in der Einstellvorrichtung 92 eingestellt worden ist und der über eine Leitung 90 zum Komparator 88 gelangt. Wenn der Wert des Totalizers 80 gleich dem Wert der Einstellvorrichtung ist oder größer ist als dieser, wird ein Signal über eine Leitung 9k zur Alarmeinrichtung 95 gesendet. Die Vorrichtung 95 kann an dem Gehäuse, an dem Steueraggregat, an einer Zentralanlage und/oder einer anderen örtlichen Anlage angebracht sein. Erfolgt ein Alarm muß eine Änderung bzw. Korrektur vorgenommen werden. Während eines Enteisungszyklus, der durch die Enteisungsuhr 28 (Fig. 1) gesteuert wird, wird das T___ -Signal auf der Leitung 72 unterbrochen und um die Alarmvorrichtung herumgeführt.

Das beschriebene Alarmsystem erzeugt einen Alarm und ein Steuermerkmal zusätzlich zu den weiter oben beschriebenen Maßnahmen und ermöglicht eine Überwachung der Anlage über eine relativ lange Zeitspanne. Auf diese Weise ist eine Beobachtung kleiner Abweichungen hinsichtlich der Gehäusetemperatur möglich, wenn diese über eine längere Zeit kontinuierlich erfolgt. An sich werden, wie erwähnt, Abweichungen auch durch die weiter oben beschriebenen Steueraggregate erfaßt; jedoch ermöglicht es die Alarmvorrichtung gemäß Fig. 6 zu erkennen,

INI) DlHtR IANPtR DR. ING MAN! Kl l> IiONINl.,

ob Korrekturmaßnahmen in Ordnung waren.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß eine Optimierung der Steuerung durch Erfassung und Justierung des Kompressorsaugdruckes erfolgt. Einzelheiten hierzu ergeben sich aus Fig. 7.

Der Saugdruck des Kompressors (siehe Fig. 1) kann durch ein entsprechendes Fühlglied 25 in der Saugleitung 12 erfaßt werden. Der Kompressor ist mit den üblichen Grenzschaltern zum Aus- und Einschalten desselben ausgerüstet. Die verschiedenen Drucke, die hierfür maßgeblich sind, sind die folgenden:

P_e„. = festgesetzter Kompressor-Saugeinschaltdruck, P„„_A « sex sco

festgesetzter Kompressor-Saugausschaltdruck und P » abgefragter Kompressor-Saugdruck mittels des Fühlgliedes 25 (siehe Fig. 1).

Zusätzlich sind noch folgende Drucke maßgeblich; P . tatsächlicher Kompressor-Saugeinschaltdruck und Ρ_β0 tatsächlicher Kompressor-Saugausschaltdruck. Weiterhin ist von Wichtigkeit die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels, das die Verdampferwindung verläßt, und der Temperatur des Kühlmittels, das in die Verdampferwindung hineinströmt. Diese Differenz ist die Erwärmungstemperatur oder DELTA T , oder einfach T_n. Das Signal, welches die Schließzeit des Ventils bedingt, wird bezeichnet OTPP. Ein Komparator 112 (siehe Fig. 7) erhält ein solches Signal. Der Komparator 112 erhält ferner von einer Einstellvorrichtung 113 ein festgesetztes Signal für die Schließzeit, die 1,5 Sekunden betragen sollte. Wenn die tatsächliche Schließzeit OTPP größer als die festgesetzte Zeit von 1,5 Sekunden pro Zyklus ist, dann wird ein Signal über eine Leitung 114 zu einem Mikrocomputer 116 gesandt. Der Mikrocomputer 116 erhält ferner ein Signal von einem zweiten Komparator 118. Der Komparator 118 erhält ein Signal entsprechend der Erwärmungstemperatur T _ sowie einen festen Wert von 5° F

DIPL-INC/. DIETER JANPER DR-INQ. MANhRtD RONINCi

PATENIANWAlTf 3 V V CJ 0 V V

von einer Einstellvorrichtung 120. Wenn die tatsächliche Erwärmungstemperatur T_sh größer ist als 5° F, wird ein Signal über eine Leitung 122 zu dem Mikrocomputer 116 geschickt.

Der Mikrocomputer 116 führt folgende UND-Funktion durch: Wenn OTPP größer als 1,5 Sekunden ohne Änderung 20 Minuten lang ist und wenn der Durchschnittswert T_fih größer als 5° F 20 Minuten lang ist, dann wird ein Signal zu der Steuervorrichtung 124 geschickt, was dazu führt, daß der Saugausschaltdruck um 1 psig angehoben wird. Eine solche Erhöhung von P wird zu einer Steuervorrichtung 126 geleitet, welche feststellt, ob die Differenz zwischen dem Einschaltsaugdruck und dem Ausschaltsaugdruck nicht unter ein festgesetztes Minimum, z.B. 2 psig, fällt. Wenn also P_ci kleiner als P_CQ + 2 ist, dann setzt die Steuervorrichtung 126 P . gleich P + 2, um dieses Minimum zu halten.

Die OTPP-Schaltzeit von 1,5 Sekunden pro Puls ist relativ hoch, was bedeutet, daß eine relativ kleine Menge an Kühlmittel durch das Expansionsventil fließt. Wenn diese Bedingung unverändert 20 Minuten lang aufrechterhalten wird, dann bedeutet das, daß die Ventileinstellung während dieser 20 Minuten nicht durch die Steuermaßnahmen, die im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden sind, verändert worden ist. Ein Anstieg des Saugausschaltdruckes P um 1 psig hat eine Ver-

CO

ringerung der Laufzeit des Kompressors zur Folge. Auf diese Weise wird Energie gespart.

Die vorstehenden Ausführungen beschreiben diese Situation für den Fall, daß die Schließzeit pro Puls OTPP relativ hoch ist und der Fluß durch das Expansionsventil demgemäß relativ niedrig ist. Der untere Teil der Fig. 7 optimiert die umgekehrten Verhältnisse, bei denen der Fluß durch das Expansionsventil relativ hoch und die Schließzeit pro Puls OTPP klein ist bzw. gleich dem festgesetzten Minimalwert ist. Ein Komparator

INC, DIMt-R IANOFR :>R I

128 (der mit dem Komparator 112 kombiniert sein kann) erhält ein OTPP-Signal und ferner von der Einstellvorrichtung 130 ein weiteres Signal. Das eingestellte Signal von der Einstellvorrichtung 130 legt den Minimalwert für OTPP fest. Dieser ist im Ausführungsbeispiel 0,12 Sekunden.

Wenn der Komparator 128 festeilt, daß OTPP gleich dem Minimalwert ist, wird ein Signal zu einem Operator 132 geschickt, der den Kompressor-Ausschaltsaugdruck P_cQ um 1 psig verringert. Der neue P -Wert wird einem Komparator 134· angeboten,

CO

der ferner ein Signal von einer Einstellvorrichtung 136 erhält. Die Einstellvorrichtung 136 erzeugt die Differenz zwischen dem festgesetzten Wert für den Saugeinschaltdruck und den Saugausschaltdruck, der mit DELTA P bezeichnet wird. Der Komparator 13^ vergleicht die Differenz zwischen dem tatsächlichen P . - P_co und DELTA P. Wenn diese Differenz größer als DELTA P ist, wird P . justiert, um DELTA P zu verändern. Das führt dazu, daß verhindert wird, daß P , - P größer als

ei co

DELTA P wird, wenn P„_ sich verkleinert aufgrund eines Abfalls in den Wert OTPP auf den Minimalwert. Die Folge davon ist, daß eine große Menge an Kühlmittel durch das Expansionsventil fließt.

Die Differenz zwischen dem Einschaltdruck und dem Ausschaltdruck P . und P hat einen nominellen festgesetzten Wert (DELTA P) von 2 (als Minimalwert), wenn OTPP relativ hoch ist. Ein Maximumwert ist gleich dem nominellen DELTA P-Wert, wenn OTPP klein ist oder wenn ein Minimalfluß vorliegt. Der Kompressor-Saugdruck variiert mit den Operationstemperaturen wie auch mit der Art des verwendeten Kühlmittels. Für eine Kühlvitrine für gefrorene Nahrung ist beispielsweise der Ausschaltdruck und der Einschaltdruck 10 bzw. 15 psig, woraus sich ein DELTA P von 5 psig ergibt. Die Optimierungsvorrichtung gemäß Fig. 7 erzeugt eine weitere Verbesserung der

PIPL INl/. DIf rtR JANPiR DR.-INO- MANi Rl P BtJNINiV

PAIfMANWAl Π 0 V? U U 0 0 0

Steuerung, was zu einer zusätzlichen Einsparung von Energie führt.

Zusammenfassend werden nochmals die wichtigsten Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnt:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen mittels einer Kühlanlage, bestehend aus einer Verdampferwindung, einem Expansionsventil, einem Kompressor und elektronischen Aggregaten zur Steuerung des Expansionsventils und des Kompressors. Das Expansionsventil wird zyklisch zwischen einer Maximum- und Minimum-Offenstellung gehalten, wobei die Zeitintervalle, in der das Ventil in einer bestimmten Stellung während einer Periode ist, ständig kontrolliert und gesteuert werden. Es sind Fühlglieder zur Erfassung der Lufttemperatur unmittelbar hinter der Verdampferwindung, der Temperatur des Kühlmittels am Eingang der Verdampferwindung und der Temperatur des Kühlmittels am Ausgang der Verdampferwindung vorgesehen. Ferner ist ein Fühlglied zur Erfassung des Druckes auf ^s der Saugseite des Kompressors vorgesehen. Dieses wirkt auf ein Steueraggreagt, um den Kompressor in Gang zu setzen bzw. abzuschalten bei vorbestimmten Drucken. Sodann ist ein Mikrocomputer vorhanden zur Festlegung oberer und unterer Grenzen für die Temperatur, die den Verdampfer verläßt, und für die Steuerung der Menge an Kühlmittel, die durch das Expansionsventil als Funktion dieser Temperatur fließt . Ferner sind Steueraggreagte vorgesehen zur Betätigung des Ventils in Abhängigkeit von extremen Temperaturabweichungen. Es ist ferner ein Steuerkreis vorgesehen zur Schaffung einer Proportionalsteuerung der Ventildurchflußmenge bei kleineren Abweichungen. Sodann ist es möglich, die Temperatur über der Zeit zu integrieren, Abweichungen in dieser Hinsicht von bestimmten Werten festzustellen und das Ventil demgemäß zu steuern. Sodann sind Organe

PUM INC, [MiVIRJANmR DR INC/. MAN! RH> RONINQ

IVWlN IANWAl .11 3 DU UÖ D W

30
22

zum Justieren des Einschalt- bzw. Ausschaltdruckes vorgesehen, bei denen die Temperatur der Luft und die Differenz der Temperatur des Kühlmittels beim Eintritt in den Verdampfer und der Temperatur des Kühlmittels beim Verlassen der Verdampferwindung berücksichtigt werden. Schließlich ist eine Einstellvorrichtung vorgesehen, die es ermöglicht,, die verschiedenen Grenzen bei geschlossener Kühlanlage zu ändern. Diese Maßnahmen kommen beispielsweise für den Betrieb bei Nacht in Frage. Außerdem ist eine Alarmanlage vorgesehen, die über eine relativ lange Zeit kontinuierlich vorhandene Abweichungen hinsichtlich der gesteuerten Temperaturen erfaßt.

Leerseite -

Claims

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DIETERJANDER DR.-INQ.
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10. Januar 1986 755/19 716 DE

Anmeldung

der Firma

Tyler Refrigeration Corporation Corporation of Delaware Niles, Michigan 49120

U. S. A.

Ansprüche :

1. Kompressor-Kühlsystem, insbesondere Kühlvitrine, mit einer Kühlmittel-Verdampferwindung, einem Expansionsventil und Mitte3n zur Steuerung des Ventils, gekennzeichnet durch erste Organe (20) zur laufenden Erfassung der Temperatur (T„__eö) in dem zu kühlenden Raum (2), insbesondere der die Windung (6) verlassenden Luft,

zweite Organe (36) zum Speichern der erfaßten Temperaturwerte,

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PIPL-INO DIETtRJANPtR DR. - INQ. MANFREP BDNINQ

['AltNtANWAiri

dritte Organe (46) zum Speichern vorgegebener Temperatursteuerwerte (T +■)» insbesondere Temperaturdifferenzen als Grenzwerte und laufender Temperaturwerte,

vierte Organe (48) zum Vergleichen der erfaßten Werte (T_caae) mit den vorgegebenen Werten (T_set) und

fünfte Organe (32,9) zur Steuerung der Ventildurchflußmenge als Funktiom der Ausgangswerte der vierten Organe.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sechste Organe zur Erfassung der Ventildurchflußmenge vorgesehen sind.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die laufenden Temperaturwerte mit den Grenzwerten verglichen werden.

4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Menge, die durch das Ventil (8) fließt, durch schrittweise Veränderung gegenüber festgesetzten Werten, die in Form von elektrischen Signalen vorliegen, gesteuert wird.

5. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) zyklisch zwischen einer größten und einer kleinsten Offenstellung bewegt wird und daß die Zeiten, in denen das Ventil (8) in der größten oder in der kleinsten Stellung verharrt, gesteuert werden.

6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß siebte Organe (22,24) zur Erfassung der Temperatur (T_evin) des in den Verdampfer (6) einströmenden Kühlmittels und der Temperatur (^T _evou+) ^des aus dem

PIPL. INiO DIfTERIANDER DR. - INQ. MANFRED BONINC/

TAUNTANWAl Tt

Verdampfer (6) herausströmenden Kühlmittels und achte Organe (34,36,38,40,42,43,45,9) zur Steuerung des Ventils (8) nach Maßgabe der Differenz (AT_gh) aus diesen beiden Temperaturen <^Tevout' ¹WiJ vorgesehen sind.

7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neunte Organe (25) zur Erfassung des Kompressor-Saugdruckes (P_e) vorgesehen sind.

8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) in der Lage ist, seine Offenstellung schnell zu ändern, insbesondere zyklisch 2 Sekunden in der vollen Offenstellung, und unmittelbar danach 2 Sekunden in der Schließstellung sein kann.

9. Kühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Offenzeiten zu den Schließzeiten · geändert wird.

10. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieses bei tieferen Außentemperaturen und/oder weniger häufigem Öffnen, z.B. nachts, bei einer etwas höheren Temperatur T(_case\ arbeitet.
11. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dieser Systeme von einem Zentralcomputer gesteuert werden.
12. Verfahren zur Steuerung eines Kompressor-Kühlsystems, insbesondere einer Kühlvitrine, nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ständig innerhalb einer Periode, z.B. von 4 Sekunden, eines Zyklus kritische Daten erfaßt und entsprechend dieser Daten die Offenzeit des Expansionsventils (8) beeinflußt wird.

[JIPL -INQ. Pit TER JANPtR DR.-INQ. MANtRtR BÖNINQ
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß das Ventil (8) pro Periode für eine gegenüber dieser kürzere Zeit in eine andere Offenstellung gebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeich net, daß das Ventil (8) in seine maximale Offenstellung bzw. seine minimale Offenstellung bei über- bzw. Unterschreitung gewisser Grenzwerte gebracht wird und/oder daß seine Offenstellung proportional nach Maßgabe gewisser Grenzwerte eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kühlmittels am Eingang (T_eVjL_n ) und ²^ Ausgang (T_evout) der Verdampferwindung (6) erfaßt und zur Steuerung des Expansionsventils (8) verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Differ*
ΔΤ ν) gebildet wird.

net, daß die Differenz der Temperaturen (^τ _βνοιιΐ - ^Tevin
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ständig die gemessenen Temperaturdifferenzwerte (ΔT_sn1, ΔTgJ₁₂» ···) gespeichert werden, daß der älteste Wert (AT₈^) mit dem jüngsten Wert (AT_sh1) verglichen wird, daß die jüngste Differenz mit (einem) Festwert(en) verglichen wird, und zwar vorzugsweise bei steigender Tendenz mit einem ersten Wert, z.B. 1° F, und bei fallender Tendenz mit einem zweiten Wert, z.B. 3° F, und daß die öffnung des Ventils (8) nach Maßgabe der Differenz beeinflußt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Ventils (8) verkleinert wird, ins-

DIPL.-INO. DIETER (ANDER DR. - INC/. MANFRED BDNINQ

besondere die öffnung während der kürzeren Zeit verkleinert wird, wenn die Differenz (^T_gn1) kleiner als der Festwert ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumtemperatur (T„_e_)

CaSt!

laufend vorzugsweise unmittelbar hinter dem Verdampfer (6) erfaßt wird, daß diese Temperatur (TL...) laufend mit Fest-

CaBC

werten (T_sp8,T_sp5,T_sp1,T_-1,T_8-5), die positiver (T_sp8,T_sp5, T₁) und/oder negativer (^T _smi»^Tsm5^ ^{als eine} Soll-Temperatur (T .) sind, verglichen wird und daß die Offenzeit des Ventils (8) nach Maßgabe der Differenz aus der Raumtemperatur (Τ_ΑββΛ) und einem der Festwerte eingestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Abweichungen der Raumtemperatur (^_caae) pro Zeitintervall (z.B. 5 Minuten) erfaßt wird und daß die Offenzeit des Ventils (8) nach Maßgabe der Differenz dieser Zahl von einer vorgegebenen Zahl (z.B. 32) gesteuert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch g e » kennzeichnet, daß entsprechend der Differenz (Δ T) aus der Raumtemperatur (Τ_βΜ) und der festgesetzten Temperatur·

case

(T_set) ein Zeitwert (OT) geschaffen wird, der die Offenzeit des Ventils (8) bestimmt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitwert (OT) die Differenz bzw. Addition der Schließzeit pro Periode (OTPP) und einer Korrekturgöße (PROD) ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße (PROD) das Produkt ist aus der Differenz (AT) der Raumtemperatur (Τ_Λβ__) und der festge-

case

setzten Temperatur (T _t) und einem festgesetzten Wert (Δ0Τ), z.B. 0,17 Sek./° F.

[XPL-INQ. [METER JANPtR DR.-INQ. MANfRtD BÖNINQ
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichungen der Raumtemperatur (T„__eÄ) innerhalb der engsten Grenzwerte (^T _SPi>^Tsm1^ diesseits und jenseits der festgesetzten Temperatur (T₈₆^) keine Korrektur der Ventilöffnung erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der engsten Grenzen (^ ^,Ί ^) die Ventiloffenzeit pro Periode um einen ersten Wert, z.B. 0,18 Sekunden, nach unten und um einen zweiten Wert, z.B. 0,23 Sekunden, nach oben korrigiert wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der nächsten Grenzen (T_SDe»T e) das Ventil (8) in seine volle Offenstellung bzw. seine kleinste Offenstellung gebracht wird.
27. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zahl speichernde Akkumulator (58,60) geleert wird, wenn innerhalb der festgesetzten Zeit (z.B. 32) die Raumtemperatur (T„_ ) Grenzwerte nicht überschreitet, und/oder die Zählung erneut beginnt, wenn ein Grenzwert überschritten wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die festgesetzten Werte veränderbar sind.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal abgegeben wird, wenn eine Pulsfolge pro Zeit eine einstellbare Schwelle überschreitet, wobei die Pulsfolge pro Zeit entsteht, indem die Differenzen der Signale (T____), die einen festgesetzten Wert (T .j) überschreiten, und dieses Wertes (T ^) aufsummiert werden, wobei jedes Signal (T _βββ), welches den festgesetzten

case

DIPI INC,- Uli !IR IANPtR DR.-INC/. MAN! RtP BONINu

PATtNTANWA! Π 36008 00

Wert (T ₁) nicht überschreitet, die Aufsummierung unterbricht und abbaut.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die aufsummierten Werte, die einmal pro Periode (4 Sekunden) auftreten, mit einem Faktor (1/15) multipliziert werden, um eine Pulsfolge pro Zeit von einem Puls pro Zeiteinheit (1 Minute) zu erzeugen.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle so groß ist, daß die Alarmvorrichtung eine Langzeit-Uberwachung darstellt.
32. Verfahren nach Anspruch 31f dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle gleich dem Doppelten einer Enteisungs-Periode ist, insbesondere zwischen einer Stunde und drei Stunden liegt, insbesondere zwei Stunden ist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß während der Enteisung der Pulsfluß zur Alarmeinrichtung unterbrochen und/oder die Aufsummierung ausgeschaltet wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (P ) auf der Saug-

co

seite des Kompressors (14), bei dem der Kompressor (14) ausgeschaltet wird, erhöht wird, vorzugsweise um 1 pslg, wenn die Schließzeit des Ventils (8) pro Periode (OTPP) ohne Änderung während einer bestimmten Zeit, z.B. von 20 Minuten, größer als ein bestimmter Wert, z.B. von 1,5 Sekunden, ist und wenn vorzugsweise außerdem die Differenz (ΔΤ _h) zwischen der Kühlmitteltemperatur (T_evout) am Ausgang des Verdampfers (6) und der Kühlmitteltemperatur (T_evin) am Eingang des Verdampfers (6) ohne Änderung während einer bestimmten Zeit, z.B. von 20 Minuten, größer als ein bestimmter Wert, z.B. 5° F, ist.

PIPL -INC/. PItTER IANPER DR. - INC,. MANFRI R RONINC/
35. Verfahren nach Anspruch 3A, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (P„.) auf der Saugseite des Kompressors

(14), bei dem der Kompressor (14) eingeschaltet wird, derart gehalten wird, daß die Differenz (P_Qi - P_CQ) aus dem Binschaltdruck (Ρ_Λ,) und dem Ausschaltdruck (P„) einen bestimm-

Cl CO

ten Wert, z.B. von 2, nicht unterschreitet.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (P__) auf der Saugseite des Kompressors (14), bei dem der Kompressor (14) ausgeschaltet wird, erniedrigt wird, vorzugsweise um 1 psig, wenn die Schließzeit des Ventils (8) pro Periode (OTPP) einen Minimalwert, z.B. 0,12 Sekunden, während einer bestimmten Zeit, z.B. von 20 Minuten, eingenommen hat.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (P_ci) auf der Saugseite des Kompressors (14), bei dem der Kompressor (14) eingeschaltet wird, derart gehalten wird, daß die Differenz (P - P_co) aus dem Einschal tdruck (P_ci) und dem Ausschaltdruck (P_co) einen bestimmten Wert (ΔΡ) nicht überschreitet.