СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНЫМ АППАРАТОМ Российский патент 2015 года по МПК F25D29/00 

Область техники

Данное изобретение относится к способу управления холодильным аппаратом. Холодильный аппарат включает в себя по меньшей мере одну холодильную камеру, которая закрывается по меньшей мере одной дверью. Кроме того, холодильный аппарат включает в себя холодильный контур, в котором имеется компрессор и устройство управления, предназначенное для включения или выключения компрессора.

Уровень техники

Такой способ управления холодильным аппаратом известен из патентного документа DE 10 2009 001 678 А1. В известном способе сначала определяют температуру, имеющую место в холодильной камере, и сравнивают с максимальной температурой и минимальной температурой. Компрессор включают, если температура превышает максимальную температуру, и выключают, если температура опускается ниже минимальной температуры. Когда температура ниже максимальной температуры и выше минимальной температуры, то есть находится в диапазоне между максимальной температурой и минимальной температурой, тогда компрессор попеременно включают на определенное время включения и отключают на определенное время отключения. В известном способе время включения и время отключения определены заранее, то есть включение и отключение компрессора производят с регулированием по времени. Такой вариант осуществления предполагает тот недостаток, что необходимо заранее определять для холодильного аппарата время включения и время отключения. Это может приводить к возникновению неравномерных циклов охлаждения - в частности, в тех случаях, когда преобладающие условия существенно отличаются от условий, которые предусмотрены для холодильного аппарата. В результате этого температура в холодильной камере часто превышает максимальную температуру или соответственно опускается ниже минимальной температуры, вследствие чего коэффициент полезного действия холодильного аппарата понижается. Кроме того, из-за предварительного задания времени включения и времени отключения недостатком является необходимость определять время включения и время отключения заранее путем продолжительных серий испытаний.

Раскрытие изобретения

Задача данного изобретения - избежать недостатков способа, известного из уровня техники, и таким образом улучшить известный способ управления холодильным аппаратом.

Для решения этой задачи предлагается способ согласно пункту 1, а также устройство согласно пункту 10.

Предпочтительные варианты осуществления способа согласно изобретению описываются в пунктах 2-9. Предпочтительные варианты осуществления устройства согласно изобретению описываются в пунктах 11 и 12.

Способ управления холодильным аппаратом, согласно изобретению, отличается, в частности, тем, что управление холодильным аппаратом динамически регулируют путем регулировки времени отключения в зависимости от температуры. Это означает, что возможен отказ от продолжительных серий испытаний для установки характеристик регулирования.

Кроме того, способ согласно изобретению предлагает то преимущество, что характеристики регулирования оптимизируются, в частности, для разной температуры окружающей среды и разной температуры в холодильной камере. Кроме того, посредством способа согласно изобретению достигается оптимизация эффективности эксплуатируемого устройства.

Разница между максимальной температурой и минимальной температурой предпочтительно составляет от 0,1° до 10°, предпочтительно от 0,2° до 2°, еще более предпочтительно от 0,5° до 1°.

В предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению регулировку времени отключения в зависимости от температуры осуществляют только при наличии постоянных условий эксплуатации. Этот вариант осуществления дает то преимущество, что характеристики регулирования холодильного аппарата не приспосабливаются к кратковременно изменяющимся условиям, вследствие чего характеристики регулирования оптимизируются при наличии этих постоянных условий.

Способ согласно изобретению предпочтительно отличается тем, что наличие постоянных условий включает в себя наличие в течение определенного промежутка времени закрытого состояния двери и/или приблизительно постоянной температуры окружающей среды и/или ненаступления фазы оттаивания. Этот вариант осуществления предлагает то преимущество, что мешающие внешние воздействия не влияют на процесс адаптации регулировки холодильного аппарата, вследствие чего улучшается характеристика регулирования для условий, неизменных на протяжении долгого срока. Такие возможные внешние воздействия представляют собой, например, существенное изменение температуры окружающей среды или кратковременное выравнивание температуры наружного воздуха и внутренней температуры в холодильной камере, происходящее при открывании двери. Фаза оттаивания также может влиять на температуры внутри холодильного аппарата таким образом, что целесообразная адаптация регулировки в зависимости от температуры становится невозможной. По этой причине предпочтительно не предпринимать регулирование температуры во время фазы оттаивания.

В альтернативном варианте возможно определение наличия постоянных условий исходя из характеристики регулирования устройства управления. Так, в частности, циклические возвращения характеристики регулирования в течение какого-то времени указывают на наличие более постоянных условий. При этом не имеет значения, оптимизирована ли характеристика регулирования по отношению к наличествующим условиям окружающей среды или нет. Если характеристика регулирования на протяжении временного интервала постоянна и/или циклически повторяется, может быть сделан вывод о наличии постоянных условий.

Кроме того, способ согласно изобретению предпочтительно отличается тем, что временной интервал составляет от 10 минут до 12 часов, предпочтительно от 30 минут до 6 часов, еще более предпочтительно от 1 ч до 5 ч. Этот вариант осуществления предлагает то преимущество, что исключается возможность принятия изменений температуры, обусловленных кратковременно действующими причинами, в качестве основания для адаптации регулировки холодильного аппарата. Так, например, при заполнении холодильного аппарата относительно большим количеством сравнительно теплой жидкости, допустим, неохлажденными напитками, температура внутри холодильного аппарата повышается на определенный период. Если бы характеристика регулирования холодильного аппарата приспосабливалась к этим условиям, то эффективность холодильного аппарата была менее подходящей для случая постоянно действующих условий. В соответствии с этим адаптацию регулировочной характеристики холодильного аппарата производят только при наличии постоянно действующих условий.

В предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению осуществляют регулировку времени отключения путем уменьшения времени отключения при превышении максимальной температуры. Кроме того, способ предпочтительно отличается тем, что регулировку времени отключения осуществляют путем увеличения времени отключения, если температура опускается ниже минимальной.

Преимущество, предлагаемое этим вариантом осуществления, состоит в том, что температура во внутренней части холодильного аппарата по возможности остается в пределах температурного интервала, ограниченного минимальной температурой и максимальной температурой. В результате этого увеличивается энергетическая эффективность. Кроме того, вариант осуществления предлагает то преимущество, что время отключения автоматически выбирается таким, что температура во внутренней части холодильного аппарата при постоянно неизменных условиях максимально долго остается в пределах температурного интервала. К тому же при этом имеется возможность отказаться от предварительного определения длительности отключения для данного холодильного аппарата, проводимого с большими временными затратами.

В качестве альтернативы описанному выше варианту осуществления вместо уменьшения времени отключения было бы возможно и увеличение времени включения. Это привело бы также к улучшенной характеристике регулирования холодильного аппарата. Однако такой вариант осуществления имеет тот недостаток, что оптимальное время включения, или продолжительность работы компрессора, которая определяется для заданного холодильного контура заранее, сбрасывается. В этом отношении для оптимизации регулировки холодильного аппарата изменение времени отключения нужно предпочитать изменению времени включения.

В предпочтительном варианте осуществления способ согласно изобретению отличается тем, что после уменьшения и/или увеличения времени отключения ставят маркер для предотвращения повторного уменьшения и/или повышения времени отключения, причем по истечении определенного блокирующего периода маркер удаляют, чтобы снова позволить уменьшение и/или увеличение времени отключения. Блокирующее время предпочтительно определяется количеством рабочих периодов компрессора. Продолжительность рабочего периода компрессора получают из суммы времени его отключения и времени включения.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что регулирование лучше приспосабливается к долговременно проявляющимся изменениям окружающей среды.

Блокирующее время предпочтительно составляет по меньшей мере два рабочих периода. Далее, блокирующее время предпочтительно составляет от 2-кратной до 20-кратной продолжительности рабочего периода. Кроме того, предпочтительно блокирующее время, составляющее от 2 до 10 рабочих периодов.

В предпочтительном варианте осуществления способ отличается тем, что время включения составляет от 30 секунд до 30 минут, предпочтительно от 1 минуты до 10 минут, еще более предпочтительно примерно 4 минуты. Кроме того, время отключения предпочтительно составляет от 1 минуты до 60 минут, предпочтительно от 2 минут до 20 минут, еще более предпочтительно примерно 8 минут.

Предпочтительным является уменьшение времени отключения на постоянную величину при превышении максимальной температуры и его увеличение на постоянную величину при понижении температуры ниже минимальной. Постоянная величина составляет от 5 секунд до 5 минут, предпочтительно от 10 секунд до 2 минут, еще более предпочтительно примерно 0,5 минуты.

Аппарат согласно изобретению для осуществления способа согласно изобретению содержит по меньшей мере одну холодильную камеру, которая закрывается по меньшей мере одной дверью, холодильный контур, содержащий компрессор; устройство управления, предназначенное для включения или выключения компрессора, и температурный датчик, предназначенный для определения температуры в холодильной камере.

Аппарат согласно изобретению использует преимущества способа согласно изобретению. Аппарат согласно изобретению предпочтительно включает в себя устройство для определения наличия постоянных условий эксплуатации.

Кроме того, устройство предпочтительно включает в себя внешний температурный датчик, выполненный с возможностью измерения температуры окружающей среды. В предпочтительном варианте указанное устройство включает в себя датчик двери, выполненный с возможностью определения, открытого положения двери.

Кроме того, указанное устройство предпочтительно выполнено с возможностью определения наступления фазы оттаивания.

Краткое описание чертежей

Подробности и дальнейшие преимущества способа согласно изобретению и устройства согласно изобретению следуют из описанного ниже предпочтительного варианта осуществления. На чертежах, которые лишь схематично иллюстрируют вариант осуществления, представлены по отдельности:

фиг.1: схематичный вид холодильного аппарата согласно изобретению;

фиг.2: диаграмма, которая представляет ход изменения температуры, измеренной в холодильной камере холодильного аппарата, и ход изменения производительности компрессора в зависимости от времени, для обычного холодильного аппарата;

фиг.3: диаграмма, которая представляет ход изменения температуры, измеренной в холодильной камере холодильного аппарата, и ход изменения производительности компрессора, в зависимости от времени, для холодильного аппарата согласно изобретению.

Осуществление изобретения

На фигуре 1 показан схематичный вид холодильного аппарата 10. Холодильный аппарат 10 включает в себя холодильную камеру 14, которая закрывается дверью 12, холодильный контур 20 и устройство 30 управления. Холодильный контур 20 включает в себя, в частности, компрессор 22. Температурный датчик 32 устройства 30 управления расположен во внутренней части холодильной камеры 14 и измеряет температуру Т воздуха в холодильной камере 14.

В предпочтительном варианте осуществления устройство 30 управления холодильного аппарата 10 имеет датчик двери 34, который распознает, открыта или закрыта дверь 12 холодильного аппарата 10. В соответствии с этим датчик двери 34 в состоянии фиксировать, препятствует ли она воздуху, находящемуся внутри холодильной камеры 14, смешиваться 10 с воздухом, находящимся вне холодильного аппарата 10. Таким образом, закрытая дверь 12 способствует поддержанию постоянных температур внутри холодильной камеры 14.

Возможно наличие в устройстве 30 управления холодильного аппарата 10 внешнего температурного датчика 36. Целесообразно расположение внешнего температурного датчика 36 на наружной стороне холодильного аппарата 10. Внешний температурный датчик 36 устройства 30 управления предпочтительно расположен так, что возможная теплоотдача от испарителя холодильного контура 20 не влияет на измерение температуры наружного воздуха.

На фигуре 2 показана диаграмма, которая изображает ход изменения температуры и производительности компрессора 22 холодильного аппарата 10, причем характеристика регулирования еще не оптимизирована для преобладающих условий окружающей среды. В нижней области диаграммы отражен ход изменения температуры Т внутри холодильной камеры 14 холодильного аппарата 10. Температура Т имеет сильные колебания вследствие нерегулярной характеристики регулирования.

Если температура Т находится в пределах интервала от Tmin до Tmax, то компрессор 22 холодильного аппарата 10 согласно изобретению попеременно включают на время, равное времени tern включения, и отключают на время, равное времени t_aus отключения.

Если температура Т превышает температуру Tmax, то устанавливают маркер, если он еще не установлен, и время t_aus отключения для будущих циклов уменьшают. Если маркер уже установлен, время t_aus отключения остается неизменным. После прохождения определенного заранее определенного количества циклов маркеры снова удаляют.

Если температура Т опускается ниже минимальной температуры Tmin, то включают компрессор 22, а время t_aus отключения увеличивают на то же постоянное значение, если маркер еще не установлен, и затем такой маркер устанавливают. Маркер снова удаляют после прохождения заранее определенного количества циклов.

Если температура Т понижается от уровня, превышающего максимальную температуру Tmax, так что температура Т снова находится в интервале между Tmin и Tmax, то компрессор 22 сначала отключают на период, равный времени t_aus отключения. Если температура Т поднимается от уровня, находящегося ниже минимальной температуры Tmin, до температуры, которая находится в пределах интервала, определяемого минимальной температурой Tmin и максимальной температурой Tmax, то компрессор 22 отключают на время t_aus отключения.

Как видно, в частности, из графика, передающего производительность компрессора, для этого варианта осуществления наличие постоянных условий выражается в регулярно повторяющемся поведении регулировочной характеристики (три коротких пика производительности и затем один длинный).

Фигура 3 передает оптимизированную характеристику регулирования холодильного аппарата 10 согласно изобретению. При оптимизированной характеристике регулирования значения времени tern включения и времени t_aus отключения остаются неизменными в течение времени. Температура Т также остается относительно постоянной и изменяется в пределах интервала между минимальной температурой Tmin и максимальной температурой Tmax.

Согласно изобретению характеристика регулирования, изображенная на фигуре 3, самостоятельно установилась таким образом, что температура не выходит за пределы заданного интервала и продолжительность t_aus фаз отключения, а также продолжительность t_ein фаз включения остается постоянной на протяжении довольно долгого времени.

Как поясняет диаграмма, показанная на фигуре 2, компрессор 22 три раза последовательно включают на время t_ein включения и выключают на время t_aus отключения. После этого следует более длительное включение компрессора 22, продолжительность которого превышает время t_ein включения. Это обусловлено тем, что температура Т поднялась выше максимальной температуры Tmax. Как видно далее на фигуре 2, после более длительной фазы отключения снова следует описанный рисунок регулировки. Следовательно, эта регулярно повторяемая и возвращающаяся характеристика регулировки указывает на наличие постоянных условий. Изображенная на фигуре 3 диаграмма также указывает на повторяющуюся регулировочную характеристику устройства 30 управления. Следовательно, из показанной на фигуре 3 диаграммы также следует, что имеют место постоянные условия. Соответственно, производится регулировка времени t_aus отключения для улучшения характеристики регулирования устройства 30 управления.

Способ согласно изобретению для холодильного аппарата позволяет оптимизировать эффективность холодильного аппарата. Кроме того, способ согласно изобретению предоставляет оптимальные установки регулятора, причем независимо от имеющей место температуры окружающей среды и температуры в камере. Помимо этого, благодаря способу согласно изобретению уменьшаются затраты на испытания и соответственно разработку. Кроме того, способ согласно изобретению реализуется с малыми затратами, на основе программного обеспечения.

Обозначения

10 холодильный аппарат

12 дверь

14 холодильная камера

20 холодильный контур

22 компрессор

30 устройство управления

32 температурный датчик

34 датчик двери

36 внешний температурный датчик

Т температура

Tmax максимальная температура

Tmin минимальная температура

t_ein время включения

t_aus время отключения.

Способ управления холодильным аппаратом включает следующие технологические операции: a) определение температуры (Т) в холодильной камере; b) сравнение температуры (Т) с максимальной температурой (Tmax); c) сравнение температуры (Т) с минимальной температурой (Tmin); d) включение компрессора (22), если температура (Т) превышает максимальную температуру (Tmax); е) выключение компрессора, если температура (Т) опускается ниже минимальной температуры (Tmin); f) попеременное включение компрессора на время (tern) включения и отключение компрессора на время (t_aus) отключения, когда температура (Т) ниже максимальной температуры (Tmax) и выше минимальной температуры (Tmin); g) изменение времени (t_aus) отключения, в зависимости от температуры (Т). Холодильный аппарат содержит, по меньшей мере, одну холодильную камеру, холодильный контур, который включает компрессор, устройство управления и температурный датчик для определения температуры в холодильной камере. Использование данной группы изобретения позволяет повысить эффективность эксплуатации холодильного аппарата. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления холодильным аппаратом (10), содержащим по меньшей мере одну холодильную камеру (14), которая закрывается по меньшей мере одной дверью (12), холодильный контур (20), содержащий компрессор (22), и устройство (30) управления, предназначенное для включения или отключения компрессора (22), отличающийся следующими технологическими операциями:
a) определение температуры (Т) в холодильной камере (14);
b) сравнение температуры (Т) с максимальной температурой (Tmax);
c) сравнение температуры (Т) с минимальной температурой (Tmin);
d) включение компрессора (22), если температура (Т) превышает максимальную температуру (Tmax);
e) выключение компрессора (22), если температура (Т) опускается ниже минимальной температуры (Tmin);
f) попеременное включение компрессора (22) на время (t_ein) включения и отключение компрессора (22) на время (t_aus) отключения, когда температура (Т) ниже максимальной температуры (Tmax) и выше минимальной температуры (Tmin);
g) изменение времени (t_aus) отключения в зависимости от температуры (Т).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение времени (t_aus) отключения, зависящее от температуры, осуществляют только при постоянстве условий эксплуатации.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что наличие постоянных условий включает в себя состояние, когда на протяжении определенного временного интервала дверь (12) остается закрытой и/или температура окружающей среды остается приблизительно постоянной и/или не наступила фаза оттаивания.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что временной интервал составляет от 10 минут до 12 часов, предпочтительно от 30 минут до 6 часов, особенно предпочтительно от 1 часа до 3 часов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение времени (t_aus) отключения осуществляют путем уменьшения времени (t_aus) отключения при превышении максимальной температуры (Tmax).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение времени (t_aus) отключения осуществляют путем увеличения времени (t_aus) отключения при понижении температуры ниже уровня минимальной температуры (Tmin).

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что после уменьшения и/или увеличения времени (t_aus) отключения ставят маркер для предотвращения повторного уменьшения и/или увеличения времени отключения, причем по истечении определенного блокирующего периода маркер удаляют, чтобы позволить уменьшение и/или увеличение времени отключения.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что время (t_ein) включения составляет от 30 секунд до 30 минут, предпочтительно от 1 минуты до 10 минут, еще более предпочтительно примерно 4 минуты.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что время отключения (t_aus) составляет от 1 минуты до 60 минут, предпочтительно от 2 минут до 20 минут, еще более предпочтительно примерно 8 минут.

10. Холодильный аппарат для осуществления способа по одному из пп. 1-9, содержащий по меньшей мере одну холодильную камеру (14), которая закрывается по меньшей мере одной дверью (12); холодильный контур (20), содержащий компрессор (22); устройство (30) управления, выполненное с возможностью управления холодильным аппаратом способом по одному из пунктов 1-9, и температурный датчик (32) для определения температуры (Т) в холодильной камере (14).

11. Холодильный аппарат по п. 10, отличающийся тем, что он содержит устройство для определения наличия постоянных условий эксплуатации.

12. Холодильный аппарат по п. 11, отличающийся тем, что указанное устройство включает в себя внешний температурный датчик (36), выполненный с возможностью измерения температуры окружающей среды, и/или датчик (34) двери, выполненный с возможностью определения открытого положения двери (12), и/или указанное устройство выполнено с возможностью определения наступления фазы оттаивания.