WO2023036614A1 - Betreiben eines drehzahlgesteuerten verdichters eines haushalts-kältegeräts - Google Patents

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WO2023036614A1
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refrigeration appliance
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Lars Bickel
Hans Ihle
Moritz Klein
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BSH Hausgeräte GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a speed-controlled compressor of a household refrigeration appliance.
  • the invention also relates to a correspondingly equipped domestic refrigeration appliance.
  • the invention is particularly advantageously applicable to single-circuit refrigerator/freezer combination appliances and small refrigeration appliances, e.g.
  • the object is achieved by a method for operating a speed-controlled compressor of a household refrigeration appliance, in which it is checked at the beginning of an operating cycle of the compressor, how long has elapsed since the compressor was last operated at a lubrication speed, and if the time is greater than or equal to a predetermined time threshold, verifying that the target cooling speed is greater than or equal to the lubrication speed, if the target cooling speed is greater than or equal to the lubrication speed, the compressor is immediately set to its target cooling speed, and if the target cooling speed is lower than the lubrication speed, the compressor is operated at the lubrication speed for a predetermined lubrication period, the lubrication period being a maximum of 90 s.
  • An acoustically gentler start of the operating cycle is also advantageously achieved, which causes fewer noises that are irritating to the user.
  • the invention applies to household refrigeration appliances and their compressors in a refrigerant circuit for cooling cold rooms and/or freezer rooms, the compressors being operated cyclically.
  • this means that the compressor is switched on for a running or cycle time t z of an operating cycle Z0, during which it uses refrigerant in moves a cooling circuit of the household refrigeration appliance and thereby cools the at least one refrigerator.
  • the operating cycle Z0 After the end of the operating cycle Z0, it remains switched off for a standing or idle time t p before a new operating cycle Z0 is activated.
  • the running time t z of an operating cycle Z0 is often between 4 and 60 minutes, while the standing time t p is often between 5 and 60 minutes.
  • the cooling room (refrigerator compartment) and freezer room (freezer compartment) are cooled in a single-circuit refrigerant circuit, the entire refrigerant flows through both evaporators, so both evaporators receive exactly the same amount of refrigerant on average.
  • the running and resting times tend to be in the shorter range, since this means that, compared to normal long running and standing times, an unregulated freezer compartment temperature and thus the thermodynamic operating point can be favorably influenced.
  • running times t z of between 8 and 20 minutes and standing times of between 10 and 30 minutes are therefore often provided.
  • a speed-controlled compressor this is at the beginning of each operating cycle Z0 as part of a so-called "motor lubrication sequence" SP to ensure sufficient lubrication of its motor with lubricant (e.g. oil) for a specific period of time tiub ("lubrication period", e.g. between 1 s and 30 s ), operated at a speed ni U b ("lubrication speed"), which is equal to or greater than a predetermined lubrication threshold value num.
  • the lubrication threshold value num is considerably higher than the target speed nk ("cooling speed") actually required for cooling.
  • Typical lubrication threshold values num are well above 1200 rpm, for example between 1500 rpm and 2000 rpm, while cooling speeds nk are typically between 1000 rpm and 1200 rpm.
  • the motor lubrication sequence SP often results in liquid refrigerant being displaced from the freezer compartment into the refrigerator compartment.
  • the disadvantage of this is that the refrigerant does not primarily cool down the freezer compartment, as desired, but increasingly cools down the refrigerator compartment.
  • compartment coordination ie the balance between refrigerator compartment temperature and freezer compartment temperature
  • Checking "at the beginning" of the duty cycle may include checking before, at, or just after the start of the duty cycle.
  • a lubrication speed ni U b can be understood to mean any speed n of the compressor that is equal to or greater than the lubrication threshold value num that should at least be reached for effective lubrication of the compressor with lubricant (eg oil).
  • the lubrication speed ni U b and/or the limit value num are typically specified by a manufacturer of the compressor.
  • the fact that the compressor is "immediately"/directly set (in particular regulated) to its cooling speed nk means that it is set to its cooling speed nk or is controlled accordingly, omitting the dedicated engine lubrication sequence.
  • the engine speed can, for example, be set directly via a control device of the household refrigeration appliance or via an inverter.
  • performing the engine lubrication sequence can be omitted for one or more subsequent operating cycles.
  • the operation of the compressor with the lubrication speed ni U b can occur while performing a (dedicated) engine lubrication sequence during an operating cycle. This is a scenario that frequently occurs in particular at low ambient temperatures T (eg between 13° C. and 23° C.).
  • the operation of the compressor with the lubrication speed ni U b can occur outside of an engine lubrication sequence, for example because the cooling speed nk reaches or exceeds the lubrication threshold value ni U b in an operating cycle. This is a scenario that frequently occurs in particular at high ambient temperatures T (eg between 25° C. and 38° C.). The case can also occur that an engine lubrication sequence has been carried out at the beginning of an operating cycle and then the cooling Target speed rik has also reached or exceeded the lubrication threshold value ni U b , possibly once or several times in succession.
  • a check is made during the operating cycle (Z1-Z3) of the compressor as to whether the lubrication speed (niub) has occurred over at least the lubrication period. With this, a current with certainty adequate lubrication of the compressor is determined.
  • the point in time at which the lubrication speed (niub) is undershot is stored. This can be used to determine the length of time since the last lubrication.
  • the lubrication period is between 3 s and 90 s.
  • a lubrication period within this period of time is sufficient for lubricating the compressor, but is too short for a return of compressor oil distributed in the refrigerant circuit.
  • the time threshold value (t gr ) is between 30 min and 120 min.
  • a time threshold value within this time span is suitable for lubricating the compressor; a quantity of compressor oil distributed in the refrigerant circuit that is suitable for recirculation is not to be expected in this time span.
  • the time threshold value t gr is varied or can be varied. This achieves the advantage that the suppression of the engine lubrication phase can be adapted particularly well to changing operating conditions.
  • the time threshold value t gr is reduced as the ambient temperature rises or increased as the ambient temperature falls. This results in the advantage that the time threshold value t gr can be varied over the widest possible temperature range without having to accept a reduction in the service life of the compressor due to a lack of lubrication.
  • the configuration is based on the consideration that the fluid lubricant used to lubricate the moving components of the compressor becomes thicker (more viscous) as the ambient temperature T falls and then remains on the moving components longer than at higher ambient temperatures.
  • the time threshold value t gr is reduced linearly as the ambient temperature increases.
  • the time threshold t g according to the equation be determined, where t m in a minimum time threshold, t max x a maximum time threshold, Ti denotes a lower temperature threshold of the ambient temperature T and Th denotes an upper temperature threshold of the ambient temperature T.
  • Ti may be, for example, between 15°C and 20°C, while Th may be, for example, between 25°C and 30°C, for example at 28°C.
  • Another parameter that can be used to vary the time threshold t wr can be the lubrication duration ti U b , which indicates how long the compressor was last operated at a lubrication speed niub.
  • the last operation of the compressor with a lubrication speed ni U b can only be counted or considered if the lubrication duration ti U b reaches or exceeds a predetermined threshold value, ie is not too short.
  • the domestic refrigeration appliance is a combination appliance with two storage compartments with different setpoint temperatures and an associated evaporator in each case, with the evaporators being arranged in series. With evaporators arranged in this way, unwanted refrigerant displacement is improved, According to one embodiment of the method, the evaporators are arranged in a single-circuit refrigerant circuit. With evaporators arranged in this way, unwanted refrigerant displacement is improved,
  • the evaporator of the storage compartment with the lower target temperature is arranged upstream of the evaporator of the storage compartment with the higher target temperature.
  • the operating cycle of the compressor is controlled in such a way that several consecutive downtimes of the compressor are less than the time threshold value (t gr ).
  • t gr the time threshold value
  • the object is also achieved by a household refrigeration appliance with a speed-controlled compressor and a control device for controlling the compressor, the control device being set up, e.g. programmed, to carry out the method.
  • the household refrigeration appliance can be designed analogously to the method and vice versa, and has the same advantages.
  • the control device can in particular have a time measuring function and a function for determining a speed of the compressor or be equipped or coupled with corresponding means.
  • a tachometer for example, or knowledge of the set target speed can be used to determine the speed.
  • the control device can be a central control device of the household refrigeration appliance and/or an inverter of the compressor.
  • the domestic refrigeration appliance is a single-circuit combined refrigerator/freezer appliance.
  • the potential avoidance of the lubrication phase is particularly beneficial for such devices. It is a development that the household refrigeration device is a refrigeration device with exactly one refrigeration chamber.
  • the potential avoidance of the lubrication phase can be particularly advantageous, since such refrigeration devices are often small and have a rather small amount of refrigerant, which is particularly noticeably shifted during a lubrication phase.
  • the operating cycles typically have rather short running times at a low cooling target speed, so that the lubrication phase then has a particularly negative thermal and acoustic effect.
  • the household refrigeration device is a small refrigeration device such as a tabletop device, a vehicle refrigerator, etc.
  • Such refrigeration devices in particular have a rather small amount of refrigerant and are also arranged particularly close to a user in typical application scenarios, so that the acoustic effect has a particularly advantageous effect due to the omission of the lubrication phase.
  • the present invention can in principle be applied advantageously to any household refrigeration appliance equipped with a refrigerant circuit, e.g. also to multi-circuit fridge/freezer combination appliances.
  • FIG. 1 shows a possible sequence of operating cycles of a household refrigeration appliance according to the invention
  • FIG. 3 shows a sequence of operating cycles of a conventional household refrigeration appliance.
  • n eg in rpm
  • T [15 °C; 20°C].
  • the sequence of operating cycles ZO shown in FIG. 3 at the beginning of an operating cycle (here: the operating cycle Z1) it is checked how much time or how long t w has elapsed since the compressor 1 was last operated at a lubrication speed niub.
  • the length of time t w corresponds here to the length of time since the end of the engine lubrication sequence SP of the last operating cycle ZO carried out. If this period of time t w - as is the case here - is less than or equal to a predetermined time threshold value t gr , the compressor 1 is set to its cooling speed nk immediately, ie without carrying out an engine lubrication sequence SP.
  • the cooling speed nk can be constant within the scope of an operating cycle ZO, Z1 or can change over the course of an operating cycle ZO, Z1.
  • the rotational speed n of the compressor 1 is increased from standstill to the cooling rotational speed nk at the beginning of the operating cycle Z1 and is reduced again to a standstill before the end of the operating cycle Z1.
  • the cooling speed nk is comparatively low at low ambient temperatures T and can be between 1000 rpm and 1200 rpm, for example, while num is between 1500 rpm and 2000 rpm, for example.
  • the operating cycle following the operating cycle Z1 can also begin without an engine lubrication sequence SP.
  • FIG. 2 shows another possible sequence of operating cycles Z0, Z2, Z3 of the household refrigeration appliance 2.
  • it exceeds the lubrication threshold value num for a lubrication duration tiub that is not just negligibly short and thereby causes a noticeable lubrication of the compressor 1 .
  • T ambient temperature
  • the cooling speed nk exceeds the lubrication threshold value num for a period of time which results from the cooling requirement and which is greater than the predetermined lubrication period tiub; the predetermined lubrication period tiub is contained at least once in this period of time.
  • the cooling speed nk does not exceed the lubrication threshold value num during the operating cycle Z3, purely as an example, so that the time t w for a subsequent operating cycle (not shown) is also counted from the point at which the cooling speed nk falls below the lubrication threshold value num during the operating cycle Z2.
  • the time threshold value t gr can be a function of the ambient temperature T, for example, and can in particular decrease as the ambient temperature increases, in particular at least approximately linearly.
  • the running times or cycle times t z of the operating cycles Z0 to Z3 can be the same or different.
  • the idle or standing times t p between successive operating cycles Z0 to Z3 can also be the same or different.
  • the lubrication periods for different operating cycles Z0, Z2 can be the same or different.

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Betreiben eines drehzahlgesteuerten Verdichters (1) eines Haushalts-Kältegeräts (2), wobei zu Beginn eines Betriebszyklus (Z1-Z3) des Verdichters (1) überprüft wird, welche Zeitdauer (tw) seit einem letzten Betrieb des Verdichters (1) mit mindestens einer Schmierungsdrehzahl (nlub) vergangen ist, und, falls die Zeitdauer (tw) größer oder gleich einem vorgegebenen Zeitschwellwert (tgr) ist, überprüft wird, ob die Kühlungs-Zieldrehzahl (nk) größer oder gleich der Schmierungsdrehzahl (nlub) ist, falls die Kühlungs-Zieldrehzahl (nk) größer oder gleich der Schmierungsdrehzahl (nlub) ist, der Verdichter (1) unmittelbar auf seine Kühlungs-Zieldrehzahl (nk) eingestellt wird (Z1-Z3), und, falls die Kühlungs-Zieldrehzahl (nk) kleiner der Schmierungsdrehzahl (nlub) ist, der Verdichter (1) mit der Schmierungsdrehzahl (nlub) über eine vorbestimmte Schmierungsdauer (tlub) betrieben wird, wobei die Schmierungsdauer (tlub) maximal 90 s beträgt. Ein Haushalts-Kältegerät (1) ist mit einem drehzahlgesteuerten Verdichter (1) und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Verdichters (1) ausgebildet, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Einkreis-Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräte und kleine Kältegeräte, z.B. Tischgeräte.

Description

Betreiben eines drehzahlgesteuerten Verdichters eines Haushalts-Kältegeräts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines drehzahlgesteuerten Verdichters eines Haushalts-Kältegeräts. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend eingerichtetes Haushalts-Kältegerät. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Einkreis- Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräte und kleine Kältegeräte, z.B. Tischgeräte.
Zum Kühlen von Kühlräumen und/oder Gefrierräumen von Haushalts-Kältegeräten ist es bekannt, Verdichter eines Kältemittelkreislaufs zyklisch zu betreiben. Bei einem drehzahlgeregelten Verdichter wird dieser zu Beginn jedes Betriebszyklus im Rahmen einer sog. "Motorschmiersequenz" zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung seines Motors mit Schmierstoff (z.B. Öl) für eine bestimmte mit einer Schmierungsdrehzahl betrieben, die unabhängig von einer gewünschten Kühlleistung ist. Anschließend wird der Verdichter mit einer Drehzahl betrieben, die sich aus dem Bedarf an Kühlung der Kühlräume und Gefrierräume ergibt.
Während des Betriebs von Haushalts-Kältegeräten, insbesondere bei Klimaanlagen mit Komponenten im Innen- und Außenbereich, verbreitet sich Schmieröl des Verdichters im Kältemittelkreislauf. Aus JP 2008- 145 036 A und JP 2002- 115 925 A sind Geräte bekannt, die eingerichtet sind, im Kältemittelkreislauf verteiltes Schmieröl in gewissen Zeitabständen wieder in den Verdichter zurück zu fördern.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur verbesserten Geräteauslegung und Geräteleistung in Haushalts-Kältegeräten, insbesondere Einkreis- Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräten und/oder kleinen Kältegeräten, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines drehzahlgesteuerten Verdichters eines Haushalts-Kältegeräts, bei dem zu Beginn eines Betriebszyklus des Verdichters überprüft wird, welche Zeitdauer seit einem letzten Betrieb des Verdichters mit einer Schmierungsdrehzahl vergangen ist, und, falls die Zeitdauer größer oder gleich einem vorgegebenen Zeitschwellwert ist, überprüft wird, ob die Kühlungs-Zieldrehzahl größer oder gleich der Schmierungsdrehzahl ist, falls die Kühlungs-Zieldrehzahl größer oder gleich der Schmierungsdrehzahl ist, der Verdichter unmittelbar auf seine Kühlungs- Zieldrehzahl eingestellt wird, und, falls die Kühlungs-Zieldrehzahl kleiner der Schmierungsdrehzahl ist, der Verdichter mit der Schmierungsdrehzahl über eine vorbestimmte Schmierungsdauer betrieben wird, wobei die Schmierungsdauer maximal 90 s beträgt.
So wird der Vorteil erreicht, dass bei einem Anlaufen des Verdichters zu Beginn eines Betriebszyklus die Motorschmiersequenz ausgelassen werden kann, ohne dass die Gefahr einer unzureichenden Schmierung des Verdichters auftritt. Dadurch wiederum wird eine ungewollte Kältemittelverlagerung und deren Varianz reduziert, was vorteilhafterweise zu einer verbesserten Robustheit des Betriebs des Kältegeräts führt. Dies wiederum lässt kürzere, jedoch häufigere Betriebszyklen zu und kann die Effizienz des Geräts durch die Reduzierung von Startverlusten steigern. Damit wird eine bessere Fachabstimmung erreicht.
Auch wird vorteilhafterweise ein akustisch sanfterer Start des Betriebszyklus erreicht, der weniger den Nutzer irritierende Geräusche verursacht.
Die Erfindung wendet sich an Haushalts-Kältegeräte und deren Verdichter eines Kältemittelkreislaufs zum Kühlen von Kühlräumen und/oder Gefrierräumen, wobei die Verdichter zyklisch betrieben werden. Wie auch anhand der in Fig.3 dargestellten Skizze einer Auftragung einer Drehzahl n eines Verdichters über die Zeit t genauer beschrieben, bedeutet dies, dass der Verdichter für eine Lauf- bzw. Zykluszeit tz eines Betriebszyklus Z0 angeschaltet wird, während dessen er Kältemittel in einem Kühlkreis des Haushalts- Kältegeräts verschiebt und dadurch den mindestens einen Kühlraum kühlt. Nach dem Ende des Betriebszyklus Z0 bleibt er für eine Steh- bzw. Ruhezeit tp ausgeschaltet, bevor ein neuer Betriebszyklus Z0 aktiviert wird. Die Laufzeit tz eines Betriebszyklus Z0 liegt häufig zwischen 4 und 60 Minuten, während die Stehzeit tp häufig zwischen 5 und 60 Minuten liegt. Bei Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräten, deren Kühlraum (Kühlfach) und Gefrierraum (Gefrierfach) in einem Einkreis-Kältemittelkreislauf gekühlt werden, fließt das gesamte Kältemittel durch beide Verdampfer, beide Verdampfer erhalten also im Mittel exakt dieselbe Kältemittelmenge. Bei diese sog. "Einkreis-Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräte" liegen die Lauf- und Ruhezeiten eher im kürzeren Bereich, da dadurch gegenüber normal langen Lauf- und Stehzeiten eine ungeregelte Gefrierfachtemperatur und damit der thermodynamische Betriebspunkt günstig beeinflusst werden kann. Bei Einkreis-Kühl/Gefrier- Kombinationsgeräte sind daher häufig Laufzeiten tz zwischen 8 und 20 Minuten und Stehzeiten zwischen 10 und 30 Minuten vorgesehen.
Bei einem drehzahlgeregelten Verdichter wird dieser zu Beginn jedes Betriebszyklus Z0 im Rahmen einer sog. "Motorschmiersequenz" SP zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung seines Motors mit Schmierstoff (z.B. Öl) für eine bestimmte Zeitdauer tiub ("Schmierungsdauer", z.B. zwischen 1 s und 30 s), mit einer Drehzahl niUb ("Schmierungsdrehzahl") betrieben, die gleich oder größer als ein vorgegebener Schmierungsschwellwert num ist. Der Schmierungsschwellwert num ist zumindest bei niedrigen Umgebungstemperaturen erheblich höher ist als die zum Kühlen eigentlich benötigte Zieldrehzahl nk ("Kühlungsdrehzahl"). Typische Schmierungsschwellwerte num liegen deutlich oberhalb von 1200 U/min, z.B. zwischen 1500 U/min und 2000 U/min, während Kühlungsdrehzahlen nk typischerweise zwischen 1000 U/min und 1200 U/min liegen.
Die Motorschmiersequenz SP führt beispielsweise bei Einkreis-Kühl/Gefrier- Kombinationsgeräten oftmals dazu, dass flüssiges Kältemittel von dem Gefrierfach in das Kühlfach verschoben wird. Das hat nachteiligerweise zur Folge, dass das Kältemittel nicht wie gewünscht vor allem das Gefrierfach, sondern verstärkt das Kühlfach abkühlt. Durch diese zusätzliche Kälteleistung im Kühlfach wird bei auf die Motorschmiersequenz SP folgenden Kühlungsdrehzahlen nk die Fachabstimmung (d.h., die Balance zwischen Kühlfachtemperatur und Gefrierfachtemperatur) erschwert. Dies tritt insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen auf, da dann typischerweise besonders niedrige Kühlungsdrehzahlen nk verwendet werden oder allgemein im Kühlraum ein nur geringer Kältebedarf besteht und gleichzeitig eine erwünschte Kältemittelverlagerung in den Verflüssiger und/oder in eine Rahmenheizung stattfindet. Somit stört die ungewollte Kältemittelverlagerung in das Kühlfach während der Motorschmiersequenz SP die Geräteauslegung und auch die Geräteleistung. Die Geräteauslegung wird dadurch zusätzlich erschwert, dass die während der Motorschmiersequenz SP auftretende Schmierungsdrehzahl niUb in der Praxis einer nennenswerten Varianz unterliegt, die beispielsweise von der Umgebungstemperatur, der Reglerstellung und, bei Einbaugeräten, der Einbausituation abhängt.
Das Überprüfen "zu Beginn" des Betriebszyklus kann ein Überprüfen vor, mit oder kurz nach Beginn des Betriebszyklus umfassen.
Unter einer Schmierungsdrehzahl niUb kann jede Drehzahl n des Verdichters verstanden werden, die gleich oder größer als der Schmierungsschwellwert num ist, der zur effektiven Schmierung des Verdichters mit Schmierstoff (z.B. Öl) zumindest erreicht werden sollte. Die Schmierungsdrehzahl niUb und/oder der Grenzwert num werden typischerweise von einem Hersteller des Verdichters vorgegeben.
Dass der Verdichter "unmittelbar" / direkt auf seine Kühlungsdrehzahl nk eingestellt (insbesondere eingeregelt) wird, bedeutet, dass er unter Auslassung der dedizierten Motorschmiersequenz auf seine Kühlungsdrehzahl nk eingestellt wird bzw. entsprechend angesteuert wird. Die Motordrehzahl kann z.B. direkt über eine Steuervorrichtung des Haushalts-Kältegeräts oder über einen Inverter vorgenommen werden.
Allgemein kann auf die Durchführung der Motorschmiersequenz für ein oder mehrere folgende Betriebszyklen verzichtet werden.
Der Betrieb des Verdichters mit der Schmierungsdrehzahl niUb kann während einer Durchführung einer (dedizierten) Motorschmiersequenz während eines Betriebszyklus auftreten. Dies ist insbesondere ein bei niedrigen Umgebungstemperaturen T (z.B. zwischen 13 °C und 23 °C) häufig auftretendes Szenario.
Der Betrieb des Verdichters mit der Schmierungsdrehzahl niUb kann außerhalb einer Motorschmiersequenz aufgetreten, z.B. weil in einem Betriebszyklus die Kühlungsdrehzahl nk den Schmierungsschwellwert niUb erreicht oder überschreitet. Dies ist insbesondere ein bei hohen Umgebungstemperaturen T (z.B. zwischen 25 °C bis 38 °C) häufig auftretendes Szenario. Dabei kann auch der Fall auftreten, dass in einem Betriebszyklus anfänglich eine Motorschmiersequenz durchgeführt worden ist und danach die Kühlungs- Zieldrehzahl rik den Schmierungsschwellwert niUb ebenfalls erreicht oder überschritten hat, ggf. einmal oder mehrmals hintereinander.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird zu Beginn eines Betriebszyklus (Z1-Z3) des Verdichters überprüft, welche Zeitdauer (tw) seit einem letzten Betrieb des Verdichters mit mindestens einer Schmierungsdrehzahl (niub) über mindestens die Schmierungsdauer vergangen ist. Damit wird überprüft, wie lange die letzte mit Sicherheit ausreichende Schmierung des Verdichters her ist.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird während des Betriebszyklus (Z1-Z3) des Verdichters überprüft wird, ob die Schmierungsdrehzahl (niub) über mindestens die Schmierungsdauer aufgetreten ist. Damit wird eine aktuelle mit Sicherheit ausreichende Schmierung des Verdichters festgestellt.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird, falls die Schmierungsdrehzahl (niub) über mindestens eine Schmierungsdauer aufgetreten ist, der Zeitpunkt bei dem die Schmierungsdrehzahl (niub) unterschritten wird, gespeichert. Damit kann die Zeitdauer seit der letzten Schmierung bestimmt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens beträgt die Schmierungsdauer zwischen 3 s und 90 s. Eine Schmierungsdauer innerhalb dieser Zeitspanne ist ausreichend zur Schmierung des Verdichters, aber zu kurz für eine Rückführung von im Kältemittelkreislauf verteiltem Verdichteröl.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens beträgt der Zeitschwellwert (tgr) zwischen 30 min und 120 min. Ein Zeitschwellwert innerhalb dieser Zeitspanne ist geeignet zur Schmierung des Verdichters, eine für eine Rückführung geeignete Menge von im Kältemittelkreislauf verteiltem Verdichteröl ist in dieser Zeitspanne nicht zu erwarten.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Zeitschwellwert tgr variiert wird oder variierbar ist. So wird der Vorteil erreicht, dass die Unterdrückung der Motorschmierphase besonders gut an veränderliche Betriebsbedingungen anpassbar ist. Es ist eine Ausgestaltung, dass der Zeitschwellwert tgr mit steigender Umgebungstemperatur verringert bzw. mit sinkender Umgebungstemperatur erhöht wird. Dies ergibt den Vorteil, dass der Zeitschwellwert tgr über einen möglichst großen Temperaturbereich variierbar ist, ohne eine Verkürzung einer Lebensdauer des Verdichters aufgrund mangelnder Schmierung in Kauf nehmen zu müssen. Die Ausgestaltung beruht auf der Überlegung, dass das der zur Schmierung der beweglichen Komponenten des Verdichters verwendete fluide Schmierstoff mit sinkender Umgebungstemperatur T dickflüssiger (viskoser) wird und dann länger an den beweglichen Komponenten verbleibt als bei höheren Umgebungstemperaturen.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Zeitschwellwert tgr mit steigender Umgebungstemperatur linear verringert wird. Beispielsweise kann der Zeitschwellwert tg gemäß der Gleichung
Figure imgf000008_0001
bestimmt werden, wobei tmin einen minimalen Zeitschwellwert, tmax einen maximalen Zeitschwellwert, Ti einen unteren Temperaturschwellwert der Umgebungstemperatur T und Th einen oberen Temperaturschwellwert der Umgebungstemperatur T bezeichnet. Ti kann z.B. zwischen 15 °C und 20 °C liegen, während Th z.B. zwischen 25 °C und 30 °C liegen kann, beispielsweise bei 28 °C.
Ein anderer Parameter, der zur Variation des Zeitschwellwerts twr verwendbar ist, kann die Schmierungsdauer tiUb sein, die angibt, wie lange der Verdichter zuletzt mit einer Schmierungsdrehzahl niub betrieben worden ist. In einer Weiterbildung kann der letzte Betrieb des Verdichters mit einer Schmierungsdrehzahl niUb nur dann gezählt oder betrachtet werden, wenn die Schmierungsdauer tiUb einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet, also nicht zu kurz ist.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist das Haushalts-Kältegerät ein Kombinationsgerät mit zwei Lagerfächern mit unterschiedlicher Solltemperatur und jeweils einem zugeordneten Verdampfer, wobei die Verdampfer in Reihe angeordnet sind. Bei derart angeordneten Verdampfern verbessert sich eine ungewollte Kältemittelverlagerung, Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens sind die Verdampfer in einem Einkreis- Kältemittelkreislauf angeordnet. Bei derart angeordneten Verdampfern verbessert sich eine ungewollte Kältemittelverlagerung,
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens der Verdampfer des Lagerfachs niedriger Solltemperatur stromaufwärts des Verdampfers des Lagerfachs höherer Solltemperatur angeordnet ist. Bei derart angeordneten Verdampfern verbessert sich eine ungewollte Kältemittelverlagerung,
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Betriebszyklus des Verdichters derart gesteuert wird, mehrere aufeinander folgende Stehzeiten des Verdichters kleiner als der Zeitschwellwert (tgr) sind. Dies ermöglicht eine Steuerung des Kältegeräts mit kurzen Laufzeiten, derart, dass die mit der Erfindung erreichte Vermeidung einer ungewollten Kältemittelverlagerung durchgehend über einen längeren Zeitraum erreicht wird.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Kältegerät mit einem drehzahlgesteuerten Verdichter und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Verdichters, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet, z.B. programmiert, ist. Das Haushalts-Kältegerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf. Die Steuervorrichtung kann dazu insbesondere ein Zeitmessfunktion und eine Funktion zum Bestimmen einer Drehzahl des Verdichters aufweisen oder mit entsprechenden Mitteln ausgerüstet oder gekoppelt sein. Zum Feststellen der Drehzahl kann z.B. ein Drehzahlmesser oder die Kenntnis über die eingestellte Solldrehzahl verwendet werden.
Das Steuervorrichtung kann eine zentrale Steuervorrichtung des Haushalts-Kältegeräts und/oder ein Inverter des Verdichters sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Kältegerät ein Einkreis-Kühl/Gefrier- Kombinationsgerät ist. Das potenzielle Vermeiden der Schmierungsphase ist für solche Geräte besonders vorteilhaft. Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Kältegerät ein Kältegerät mit genau einem Kühlraum ist. Auch hierbei kann das potenzielle Vermeiden der Schmierungsphase besonders vorteilhaft sein, da solche Kältegerät häufig klein sind und eine eher geringe Menge an Kältemittel aufweisen, das während einer Schmierungsphase besonders merklich verschoben wird. Auch weisen bei solchen Geräten die Betriebszyklen typischerweise eher kurze Laufzeiten bei niedriger Kühlungs-Zieldrehzahl auf, so dann sich die Schmierungsphase thermisch und akustisch besonders negativ bemerkbar macht.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Kältegerät ein kleines Kältegerät wie ein Tischgerät, ein Fahrzeugkühlschrank usw. ist. Speziell solche Kältegeräte weisen eine eher geringe Menge an Kältemittel auf und sind zudem in typischen Anwendungsszenarien besonders nahe an einem Nutzer angeordnet, so dass sich der akustische Effekt durch Wegfall der Schmierungsphase besonders vorteilhaft auswirkt.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung grundsätzlich auf beliebige mit einem Kältemittelkreislauf ausgestattete Haushalts-Kältegeräte vorteilhaft anwendbar, z.B. auch auf Mehr- kreis-Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräte.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt eine mögliche Abfolge von Betriebszyklen eines erfindungsgemäßem Haushalts-Kältegeräts;
Fig.2 zeigt eine weitere mögliche Abfolge von Betriebszyklen des erfindungsgemäßem Haushalts-Kältegeräts; und
Fig.3 zeigt eine Abfolge von Betriebszyklen eines herkömmlichen Haushalts- Kältegeräts.
Fig.1 zeigt als Auftragung einer Verdichterdrehzahl n (z.B. in U/rnin) über die Zeit t eine mögliche Abfolge von Betriebszyklen Z0, Z1 eines Verdichters 1 eines Haushalts- Kältegeräts 2, z.B. eines Einkreis-Kühl/Gefrier-Kombinationsgeräts, bei niedrigen Umgebungstemperaturen beispielsweise im Bereich T = [15 °C; 20 °C]. Im Gegensatz zu der in Fig.3 gezeigten Abfolge von Betriebszyklen ZO wird nun zu Beginn eines Betriebszyklus (hier: des Betriebszyklus Z1) überprüft, wieviel Zeit bzw. welche Zeitdauer tw seit einem letzten Betrieb des Verdichters 1 mit einer Schmierungsdrehzahl niub vergangen ist. Die Zeitdauer tw entspricht hier der Zeitdauer seit Beendigung der Motorschmiersequenz SP des zuletzt durchgeführten Betriebszyklus ZO. Ist diese Zeitdauer tw - wie hier vorliegend - kleiner oder gleich einem vorgegebenen Zeitschwellwert tgr, wird der Verdichter 1 unmittelbar, d.h., ohne Durchführung einer Motorschmiersequenz SP, auf seine Kühlungsdrehzahl nk eingestellt.
Die Kühlungsdrehzahl nk kann im Rahmen eines Betriebszyklus ZO, Z1 konstant sein oder sich im Laufe eines Betriebszyklus ZO, Z1 ändern. Vorliegend wird die Drehzahl n des Verdichters 1 mit Beginn des Betriebszyklus Z1 aus dem Stillstand auf die Kühlungsdrehzahl nk hochgefahren und vor Ende des Betriebszyklus Z1 wieder bis zum Stillstand heruntergefahren. Die Kühlungsdrehzahl nk ist bei niedrigen Umgebungstemperaturen T vergleichsweise gering und kann z.B. zwischen 1000 U/min und 1200 U/min liegen, während num z.B. zwischen 1500 U/min und 2000 U/min liegt.
Würde die Zeitdauer tw oberhalb des vorgegebenen Zeitschwellwerts tgr liegen, würde analog zu Fig.3 der Betriebszyklus Z1 mit einer Motorschmiersequenz SP beginnen.
Ist die Zeitdauer tw auch für einen auf den Betriebszyklus Z1 folgenden Betriebszyklus immer noch kleiner oder gleich dem vorgegebenen Zeitschwellwert tgr, kann auch der auf den Betriebszyklus Z1 folgende Betriebszyklus ohne Motorschmiersequenz SP beginnen.
Fig.2 zeigt eine weitere mögliche Abfolge von Betriebszyklen Z0, Z2, Z3 des Haushalts- Kältegeräts 2. Im Gegensatz zu Fig.1 ist hier während eines Betriebszyklus Z2 ohne dedizierte anfängliche Motorschmiersequenz SP die Kühlungsdrehzahl nk zumindest teilweise so hoch eingestellt oder eingeregelt worden, dass sie den Schmierungsschwellwert num für einen nicht nur vernachlässigbar kurze Schmierungsdauer tiub überschreitet und dadurch eine merkliche Schmierung des Verdichters 1 bewirkt. Dieses Szenario kann beispielsweise auftreten, wenn eine hohe Umgebungstemperatur T (z.B. ab T = 25 °C) vorliegt, so dass die Kühlungsdrehzahl nk zur ausreichenden Kühlung des mindestens einen Kühlraums und/oder Gefrierraums des Haushalts-Kältegeräts 2 entsprechend hoch eingestellt oder eingeregelt wird. In dem Betriebszyklus Z2 überschreitet die Kühlungsdrehzahl nk den Schmierungsschwellwert num für eine Zeitspanne, die sich aufgrund des Kühlungsbedarfs ergibt und die grösser als die vorbestimmte Schmierungsdauer tiub ist, die vorbestimmte Schmierungsdauer tiub ist jedenfalls in dieser Zeitspanne mindestens einmal enthalten.
Zu Beginn eines auf den Betriebszyklus Z2 folgenden Betriebszyklus Z3 wird wiederum überprüft, welche Zeitdauer tw seit einem letzten Betrieb des Verdichters 1 mit einer Schmierungsdrehzahl niUb vergangen ist. Diese Zeitdauer tw entspricht hier der Zeitdauer tw seit Unterschreiten des Schmierungsschwellwerts num durch die Kühlungsdrehzahl nk während des Betriebszyklus Z2. Da vorliegend angenommen wird, dass die Zeitdauer tw zu Beginn des Betriebszyklus Z3 kleiner oder gleich dem Zeitschwellwert tgr ist, wird auch für den Betriebszyklus Z3 der Verdichter 1 unmittelbar ohne Durchführung einer Motorschmiersequenz SP auf seine Kühlungsdrehzahl nk eingestellt. Die Kühlungsdrehzahl nk überschreitet während des Betriebszyklus Z3 rein beispielhaft den Schmierungsschwellwert num nicht, so dass die Zeitdauer tw für einen folgenden Betriebszyklus (o. Abb.) ebenfalls ab Unterschreiten des Schmierungsschwellwert num durch die Kühlungsdrehzahl nk während des Betriebszyklus Z2 gezählt wird.
Der Zeitschwellwert tgr kann beispielsweise abhängig von der Umgebungstemperatur T sein, insbesondere mit steigender Umgebungstemperatur kleiner werden, insbesondere zumindest ungefähr linear.
Die Lauf- bzw. Zykluszeiten tz der Betriebszyklen Z0 bis Z3 können gleich oder unterschiedlich sein. Auch können die Ruhe- bzw. Stehzeiten tp zwischen aufeinanderfolgenden Betriebszyklen Z0 bis Z3 gleich oder unterschiedlich sein. Ferner können die Schmierungsdauern tiub unterschiedlicher Betriebszyklen Z0, Z2 gleich oder unterschiedlich ausfallen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So können die Szenarien gemäß Fig.1 und Fig.2 auch in Kombination auftreten. Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw. Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste
1 Verdichter
2 Haushalts-Kältegerät n Drehzahl des Verdichters rik Kühlungsdrehzahl num Schmierungsschwellwert niub Schmierungsdrehzahl
SP Motorschmiersequenz t Zeit tgr Zeitschwellwert tp Stehzeit tiub Schmierungsdauer tw Zeitdauer seit einem letzten Betrieb des Verdichters mit einer Schmierungsdrehzahl tz Laufzeit
T Umgebungstemperatur
Z0-Z3 Betriebszyklus des Verdichters

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines drehzahlgesteuerten Verdichters (1) eines Haushalts-Kältegeräts (2), bei dem
- zu Beginn eines Betriebszyklus (Z1-Z3) des Verdichters (1) überprüft wird, welche Zeitdauer (tw) seit einem letzten Betrieb des Verdichters (1) mit mindestens einer Schmierungsdrehzahl (niub) vergangen ist, und,
- falls die Zeitdauer (tw) größer oder gleich einem vorgegebenen Zeitschwellwert (tgr) ist, überprüft wird, ob die Kühlungs-Zieldrehzahl (nk) größer oder gleich der Schmierungsdrehzahl (niub) ist,
- falls die Kühlungs-Zieldrehzahl (nk) größer oder gleich der Schmierungsdrehzahl (niub) ist, der Verdichter (1) unmittelbar auf seine Kühlungs-Zieldrehzahl (n^ eingestellt wird (Z1-Z3), und,
- falls die Kühlungs-Zieldrehzahl (n^ kleiner der Schmierungsdrehzahl (niub) ist, der Verdichter (1) mit der Schmierungsdrehzahl (niub) über eine vorbestimmte Schmierungsdauer (tiub) betrieben wird, wobei die Schmierungsdauer (tiub) maximal 90 s beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn eines Betriebszyklus (Z1-Z3) des Verdichters (1) überprüft wird, welche Zeitdauer (tw) seit einem letzten Betrieb des Verdichters (1) mit mindestens der Schmierungsdrehzahl (niub) über mindestens die Schmierungsdauer (tiub) vergangen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während des Betriebszyklus (Z1-Z3) des Verdichters (1) überprüft wird, ob die Schmierungsdrehzahl (niub) über mindestens die Schmierungsdauer (tiub) aufgetreten ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- falls die Schmierungsdrehzahl (niub) über mindestens eine Schmierungsdauer (tiub) aufgetreten ist, speichern des Zeitpunkts bei dem die Schmierungsdrehzahl (niub) unterschritten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schmierungsdauer (tlub) zwischen 3 s und 90 s beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zeitschwellwert (tgr) zwischen 30 min und 120 min beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zeitschwellwert (tgr) abhängig von einer Umgebungstemperatur geändert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zeitschwellwert (tgr) zumindest ungefähr linear mit steigender Umgebungstemperatur verkürzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Haushalts- Kältegerät (2) ein Kombinationsgerät mit zwei Lagerfächern mit unterschiedlicher Solltemperatur und jeweils einem zugeordneten Verdampfer, wobei die Verdampfer in Reihe angeordnet sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Verdampfer in einem Einkreis- Kältemittelkreislauf angeordnet sind.
11 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Verdampfer des Lagerfachs niedriger Solltemperatur stromaufwärts des Verdampfers des Lagerfachs höherer Solltemperatur angeordnet ist.
12. Verfahren nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betriebszyklus des Verdichters derart gesteuert wird, dass mehrere aufeinander folgende Stehzeiten des Verdichters kleiner als der Zeitschwellwert (tgr) sind.
13. Haushalts-Kältegerät (1) mit einem drehzahlgesteuerten Verdichter (1) und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Verdichters (1), wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist. 15
14. Haushalts-Kältegerät (1) nach Anspruch 12, wobei das Haushalts-Kältegerät (1) ein Einkreis-Kühl/Gefrier-Kombinationsgerät ist.
15. Haushalts-Kältegerät (1) nach Anspruch 13, wobei das Haushalts-Kältegerät (1) ein Kältegerät mit genau einem Kühlraum oder Gefrierraum ist.
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