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    • 专利摘要:
    Nach einem Verfahren zur Regelung einer Kältemaschine nach dem Verdampferprinzip wird ein Kältemittel über ein steuerbares Expansionsorgan einem Verdampfer zugeführt, der mit einem Temperiermedium in wärmeleitender Verbindung steht. Die Kältemittelzufuhrrate wird abhängig von einer Temperaturdifferenz (to2-to1) des Kältemittels auf einer Verdampferseite eines Verdampferausganges einerseits und an einem Verdampfereingang andererseits mit einem Regler geregelt. Hierzu wird mit dem Regler eine SOLL-Temperatur (SOLL_to1) am Verdampfereingang aus der besagten Temperaturdifferenz (to2-to1) des Kältemittels selbsttätig gebildet und an den untergeordneten Regler abgegeben. Die Bildung der SOLL-Temperatur erfolgt derart, daß eine bei Start des Verdampfens des Kältemittels in dem Verdampfer tief voreingestellte SOLL-Temperatur (SOLL_to1) am Verdampfereingang im Verlauf des Verdampfens durch den Regler selbsttätig kontinuierlich erhöht wird, bis die besagte Temperaturdifferenz (to2-to1) des Kältemittels, die sich dadurch verringert, einen ersten vorgegebenen Wert erreicht, und durch den Regler bei weiterem Absinken der besagten Temperaturdifferenz (to2-to1) unter einem zweiten Wert, der höchstens so hoch wie der erste vorgegebene Wert ist, ein die SOLL-Temperatur (SOLL_to1) am Verdampfereingang herabsetzender Temperatursprung vorgegebener Größe erzeugt wird. Danach kann ein neuer Regelzyklus beginnen, in dem die besagte Temperaturdifferenz (to2-to1) über den ersten vorgegebenen ...
    公开号:DE102004005802A1
    申请号:DE200410005802
    申请日:2004-02-06
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Georg Barthel
    申请人:Lauda Dr R Wobser GmbH and Co KG；
    IPC主号:F25B40-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kältemaschinenach dem Verdampferprinzip gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 1.
    [0002] Einweiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine zur Ausübung desVerfahrens geeignete Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs14.
    [0003] ZumStand der Technik gehörtbereits ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw.eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14 mit einem elektronischenEinspritzsystem aus Regler, elektronischem Expansionsventil undzwei Meßwertaufnehmernbzw. Sensoren, mit denen eine Kältemittel-Mengenregelungabhängigvon einer Temperaturdifferenz des Kältemitteis zwischen einem Verdampfereintrittund -austritt verbessert wird (Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau,18. Auflage, Seite M 65.) Mit diesem elektronischen Einspritzsystemsoll ein stetiger, kühllastangepaßter Verlaufdes Verdampfungsdrucks erreicht werden, wobei ein höherer Verdampfungsdruckinfolge geringerer Überhitzungeintreten soll. Als weitere Vorteile werden höhere Leistungszahlen für die Kälteerzeugung,geringere Verdichterlaufzeiten und eine größere Regelgenauigkeit auchbei Laständerungengenannt.
    [0004] Umeinen hohen Wirkungsgrad bzw. höhereLeistungszahlen bei Kältema schinenmit einem Verdampfer zu erreichen, ist man generell bestrebt, dieTemperaturdifferenz zwischen Verdampferausgang und Verdampfereingang,auch Überhitzunggenannt, möglichstgering zu halten. Werden die Regelparameter aber auf eine zu kleine Überhitzungeingestellt, wird die Regelung instabil. Deswegen wird in der Praxisder Verdampfer mit einer mindest so großen Überhitzung wie die kleinstestabile ÜberhitzungMSS (Minimum Stable Signal) betrieben.
    [0005] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrenzur Regelung einer Kältemaschinenach dem Verdampferprinzip der eingangs genannten Gattung bzw. eineentsprechende Vorrichtung zu schaffen, mit der der Wirkungsgradder Kältemaschinebei stabilem Betriebsverhalten weiter gesteigert wird.
    [0006] DieseAufgabe wird durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenenMerkmalen gelöst.
    [0007] Mitder erfindungsgemäßen Lösung wirderreicht, daß derNaßdampfbereichin dem Verdampfer nur kurzzeitig bis zu dem Verdampferausgang unddarüberhinaus ausgedehnt wird, also ein Überhitzungsbereich, in demexpandiertes, gasförmigesKältemittelnur überhitztwird, weitgehend vermieden ist. Gleichwohl ist die Regelung derKältemittelzufuhrin den Verdampfer stabil.
    [0008] Dazuwird in Abhängigkeitvon einer Temperaturdifferenz des Kältemittels auf einer Verdampferseite desVerdampferausgangs einerseits und an dem Verdampfereingang andererseits – und gegebenenfallsweiteren Größen, insbesondereder Temperatur einer Temperierflüssigkeit,siehe Anspruch 3 – indem Regler gemäß einerspeziellen Charakteristik, die weiter unten definiert ist, ein Sollwertder Temperatur am Verdampfereingang bzw. eine SOLL- Temperatur gebildetund einem dem Regler untergeordneten Regler vorgegeben, der dieseSOLL-Temperatur mit einem Istwert dieser Temperatur bzw. IST-Temperaturam Verdampfereingang vergleicht, wonach abhängig von dem Vergleichsergebnisdas Kältemittel über dassteuerbare Expansionsorgan, einem Einspritzventil, in den Verdampfereingespeist wird. Die oben genannte Temperaturdifferenz als Kriteriumder Sollwertbildung der Temperatur am Verdampfereingang geht vorzugsweise,wie unten erläutertwird, nicht von der Temperatur des Kältemittels direkt am Verdampferausgang,also der herkömmlichdefinierten Überhitzung,aus.
    [0009] Nachdem erfindungsgemäßen Verfahrenwertet der erste Regler die Temperaturdifferenz des Kältemittelsauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs einerseits und desVerdampfereingangs andererseits nach dem Kriterium aus, ob diesein einem Bereich übereinem ersten vorgegebenen Wert, einem Toleranzwert von z.B. 3 Kliegt oder in einem tieferen Bereich. Nur im erstgenannten Fallwird der Sollwert der Temperatur am Verdampfereingang zeitabhängig kontinuierlicherhöht,wodurch überden untergeordneten Regler und das von ihm gesteuerte Expansionsorgandie Kältemitteleinspritzungin den Verdampfer verstärktwird, sonst aber in den tieferen Bereich der besagten Temperaturdifferenzunabhängigvon dieser konstant gehalten wird und gegebenenfalls bei Übergangin einen noch tieferen Bereich unterhalb eines zweiten vorgegebenen Wertsder besagten Temperaturdifferenz, der höchstens so hoch wie der erstevorgegebene Wert ist und vorzugsweise bis etwa zu 2 Kelvin niedrigerals dieser ist, in definierter Weise verringert wird, wie weiterunten ausgeführtwird.
    [0010] BeiStart des Verdampfens und Beginn eines ersten Regelzyklus ist andem untergeordneten Regler die SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang auf einen tiefen Wert voreingestellt, was zur Folgehat, daß wenigKältemittelin den Verdampfer eingespritzt wird, durch dessen Überhit zungim Bereich des Verdampferausgangs eine große Temperaturdifferenz desKältemittelsauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs einerseits und desVerdampfereingangs andererseits überdem ersten vorgegebenen Wert entsteht. Deshalb wird an dem untergeordnetenRegler die SOLL-Temperaturdes Kältemittelsam Verdampfereingang kontinuierlich erhöht, wodurch mehr Kältemittelin den Verdampfer strömt,bis die Temperatur des Kältemittelsauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs im wesentlichen aufdie Temperatur am Verdampfereingang abfällt, was den Überlaufdes Verdampfers mit nicht vollständigverdampftem Kältemittelanzeigt, wobei ein rascher Temperaturabfall charakteristisch ist. – Wenn dabeider erste voreingestellte Wert der besagten Temperaturdifferenzerreicht und unterschritten wird, erfolgt keine weitere Erhöhung derSOLL-Temperaturdes Kältemittelsam Verdampfereingang mehr, sondern aufgrund dieser Temperaturdifferenzzunächst eineKonstanthaltung und gegebenenfalls unterhalb des zweiten vorgegebenenWerts der besagten Temperaturdifferenz sogar eine definierte Absenkung.Die somit konstant gehaltene oder sogar verminderte Kühlmittelzufuhrhat zeitlich verzögertwieder einen den Verdampfer nicht mehr vollständig ausfüllenden Naßdampfbereich zur Folge. – Ein neuerzeitabhängiggesteuerter Regelzyklus beginnt, in dem die besagte Temperaturdifferenzdes Kältemittelsansteigt und die SOLL-Temperaturdes Kältemittelsam Verdampfereingang bzw. Einspritztemperatur wieder selbsttätig kontinuierlicherhöhtwird.
    [0011] DieserVorgang wiederholt sich ereignisabhängig, nämlich von der besagten Temperaturdifferenzabhängigin Regelzyklen fortlaufend.
    [0012] Dieoben erwähnteAbsenkung der SOLL-Temperatur des Kältemittels am Verdampfereingangerfolgt zunächstbei jedem Übergangder besagten Temperaturdifferenz des Kältemittels unter den zweitenvorgegebenen Wert mit einem einmaligen Temperatursprung (Δ SOLL_to1– Offset)vorgegebe ner Größe, dieinsbesondere gemäß Anspruch2 in einem Wertebereich der Temperatur der Temperierflüssigkeitje einer Temperatur der Temperierflüssigkeit fest zugeordnet ist.Der Temperatursprung liegt abhängigvon mehreren Parametern typisch bei -1 K für eine Temperatur von 0°C der Temperierflüssigkeitund fälltmit kleiner werdenden Temperaturen der Temperierflüssigkeitab. Statt von der Temperatur der Temperierflüssigkeit kann für die Bemessungdes Temperatursprungs auch von der SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang ausgegangen werden. Zusätzlich, aber in der Praxisnicht immer notwendig kann die SOLL-Temperatur gemäß Anspruch5 zeitabhängigbezogen auf den Zeitpunkt abgesenkt werden, bei dem die besagteTemperaturdifferenz (to 2 – to1) des Kältemittelsden zweiten vorgegebenen Wert füreine vorgegebene Zeit von z.B. 40 sec unterschreitet. Diese Verkleinerungkann gemäß Anspruch6 zunächstals weiterer Sprung erfolgen und nach einer weiteren vorgegebenenZeit von z.B. 40 sec kontinuierlich, insbesondere linear abfallen.
    [0013] DasAbsenken der SOLL-Temperatur wird jedenfalls beendet, wenn die besagteTemperaturdifferenz den zweiten vorgegebenen Wert der besagten Temperaturdifferenzwieder überschreitet,bzw. jeweils zum Ende eines Regelzyklus.
    [0014] DerRegelung liegt mit dem eingesetzten Kältemittel (z.B. R404A) folgenderZusammenhang zugrunde: Einspritzventil weit geöffnet hatzur Folge: – großen Kältemitteldurchsatz, – hohenVerdampfungsdruck Po 1 (z.B. KältemittelR404A: 5.0 bar), – hoheEinspritztemperatur to 1 (z.B. -6°C;aus Kältemitteltabelle), – hoheKühlleistung(z.B. 1700W); Einspritzventil nur wenig geöffnet hatzur Folge: – geringen Kältemitteldurchsatz, – kleinenVerdampfungsdruck Po 1 (z.B. KältemittelR404A; 0.85 bar), – tiefeEinspritztemperatur to 1(z.B. -50°C;aus Kältemitteltabelle), – geringeKühlleistung(z.B. 150 W).
    [0015] Dievor Start des Verdampfers tief voreingestellte SOLL-Temperatur amVerdampfereingang ist tiefer als die gewünschte Temperatur tb einesBads eines mit dem Kälte-ThermostatengekühltenTemperiermediums angesetzt, so daß die Temperatur der Temperierflüssigkeitbzw. Badtemperatur tb sicher erreicht wird, z.B, für tb = – 40°C auf – 50 °C.
    [0016] Mehrim einzelnen wird zu Beginn des Verdampfens die SOLL-Temperaturam Verdampfereingang ausgehend von dem tief voreingestellten Wertabhängigvon einer Reihe Parametern, kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlicherhöht.Wenn die erfaßteTemperaturdifferenz des Kältemittelsbeidseitig des Verdampfers den zweiten vorgegebenen Wert unterschreitet,senkt der Regler an dem untergeordneten Regler die SOLL-Temperaturan dem Verdampfereingang geringfügig,d.h. wiederum abhängigvon mehreren Parametern, ab, beispielsweise um weniger als 1 K,wie oben angegeben.
    [0017] DerRegler, d.h. Hauptregler, der im Verlauf der zyklischen Regelungan dem untergeordneten Regler die SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang in der beschriebenen Weise bildet, regelt somit denFüllstanddes Verdampfers mit nicht vollständigverdampftem Kältemittelbis zu dessen Ausgang und kurzzeitig darüber hinaus in der Art einerZweipunkt- bzw. Dreipunktregelung rasch und genau. Die Ausdehnung desNaßdampfbereichsin dem Verdampfer erfolgt gezielt zeitweise bis zu dessen Ausdehnungan den Verdampferausgang und darüberhinaus, wobei jedoch nicht vollständig verdampftes Kältemittelaus dem Verdampfer nur kurzzeitig austreten kann, weil in dieserSituation die Füllungdes Verdampfers mit nicht vollständigverdampftem Kältemittelselbsttätigbis vor den Verdampferaus lauf zurückgefahren wird. Danach steigtdie Füllungmit nicht vollständigverdampftem Kältemittelwiederum bis zum Erreichen des Verdampferausgangs kontinuierlichan. Somit schwankt die Füllungdes Verdampfers mit dem Kältemitteldurch die Regelung in Regelzyklen ständig um einen Wert, der naheeiner vollständigenFüllungliegt. Der Wirkungsgrad der Kältemaschineist optimiert.
    [0018] DieEinspritztemperatur to 1 bzw. IST-Temperatur am Verdampfereingangwird der Temperatur des Temperiermediums, insbesondere einer Temperierflüssigkeiteines Bads eines Flüssigkeitsthermostatennachgeführt,wobei die SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang entsprechend beeinflußt wird.
    [0019] Nachdem oben beschriebenen Anfangs-Modus der Regelung, bei der auf maximaleKälteleistunggeregelt wird, kann die Regelung auf einen anderen Modus übergehen,in dem die Temperatur der Temperierflüssigkeit bzw. die Badtemperaturauf einem eingestellten Sollwert weitgehend konstant gehalten wird.
    [0020] Dasdynamische Verhalten dieser Nachführung in dem Anfangs-Moduswird durch die in Anspruch 3 angegebene Maßnahme verbessert, wonach dieTemperatur der Temperierflüssigkeiterfaßtund zeitlich differenziert auf die SOLL-Temperatur am Verdampfereingangadditiv aufgeschaltet wird.
    [0021] Dieoben definierte Bildung der SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang, d.h. der Sollwert erfolgt in dem übergeordnetenRegler nicht unbedingt zeitlich völlig kontinuierlich in derArt einer Analogregelung, sondern zweckmäßig mit digitalen Mitteln inaufeinanderfolgenden fest zeitgesteuerten Reglerdurchläufen, diejeweils kurz gegenübereinem typischen Regelzyklus sind.
    [0022] Dazuhat sich fürtypische Kältemaschinenein Takt der Reglerdurchläufeum 1 Hz als zweckmäßig erwiesen.Mit jedem Reglerdurchlauf wird ein neuer Sollwert SOLL_to 1 desKältemittelsan dem Verdampfereingang gemäß dem inAnspruch 9 angegebenen Regelalgorithmus gebildet.
    [0023] Zurvereinfachten präzisenAuswertung eines Temperaturhubs, der sich auf der Verdampferseitedes Verdampferausgangs abhängigvon dessen Füllungeinstellt, ist besonders zweckmäßig dieMaßnahmenach Anspruch 10 vorgegeben, womit der resultierende Temperaturhubeinfach auswertbare 4 – 10K betragen kann. Dieser großeTemperaturhub beruht darauf, daß indem Betriebsfall, in dem kein flüssigesKältemittel ausdem Verdampferausgang austritt, sich die Temperatur an der Meßstelleinfolge des zusätzlichzugeführten Wärmestromesverhältnismäßig starkerhöht,weil durch das aus dem Verdampferausgang austretende gasförmige Kältemittelwenig Wärmeabgeleitet wird, aber in dem Betriebsfall, in dem nicht vollständig verdampftes flüssiges Kältemittelaus dem Verdampferausgang austritt, ein größerer Teil des der MeßstellezusätzlichzugeführtenWärmestromsabgeleitet wird, wodurch die Temperatur der Meßstelle signifikant wenigerhoch ist.
    [0024] Dievon dem Zustand des Kältemittelsvon dem Verdampferausgang abhängigeErhöhungder Temperatur an der Meßstellekann durch Wärmeleitungzu der Meßstellevon einer separaten Heizung erreicht werden und besonders vorteilhaftgemäß Anspruch12 durch Wärmeleitungvon einem inneren Wärmetauscherzu der Meßstelle. – Das mitdem inneren Wärmetauschergemäß Anspruch11 durchgeführteVerfahren hat den Hauptzweck, daß in dem inneren Wärmetauscheraus dem Verdampferauslaß zeitweiseaustretende flüssige Kältemittelanteilenachverdampft werden, so daß derVerdichter stets nur mit gasförmigemKältemittelgespeist wird und Flüssigkeitsschläge in demVerdichter vermieden werden, die ihn sonst auf Dauer zerstören können.
    [0025] Anspruch13 beinhaltet eine an sich bekannte zweckmäßige Methode der Temperaturerfassung – Istwert – an demVerdampfereingang.
    [0026] DieMerkmale einer Anordnung zur Ausübungdes erfindungsgemäßen Regelungsverfahrenssind in Anspruch 14 angegeben. Danach umfaßt die Anordnung zwei Regler.In einem ersten Regler, der auch als äußerer Regler oder Hauptreglerbezeichnet werden kann, wird aus der IST-Temperaturdifferenz des Kältemittels jeweilsauf einer Verdampferseite eines Verdampferausgangs einerseits undan einem Verdampfereingang andererseits, ein Sollwert der Einspritztemperaturbzw. eine SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang errechnet bzw. gebildet, die in einen dem Hauptregleruntergeordneten Regler oder Hilfsregler eingespeist wird, um darinmit der IST-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang verglichen zu werden. An den Ausgang des untergeordnetenReglers ist das steuerbare Expansionsorgan angeschlossen, das mit demEingang des Verdampfers in Verbindung steht.
    [0027] Deruntergeordnete Regler ist somit in einem dem Hauptregler, der denSollwert bildet, unterlagerten oder inneren Regelkreis angeordnet,dessen Regelstrecke der Verdampfereingang ist; er regelt die Temperatur desKältemittelsan dem Verdampfereingang, d.h. die Einspritztemperatur, auf denSollwert dieser Temperatur. Wie weiter oben für das Verfahren im einzelnenangegeben bestimmt die Temperatur am Verdampfereingang bzw. dieEinspritztemperatur die Rate expandierten Kältemittels, die in den Verdampfergelangt und diesen durchströmt,und zwar ergibt fürein typisches Kältemitteleine kleine, d.h. tiefe Temperatur am Verdampfereingang einen geringenKältemitteldurchsatzdurch den Verdampfer und eine große, d.h. relativ hohe Temperatur amVerdampfereingang einen hohen Kältemitteldurchsatz.
    [0028] Derunterlagerte oder innere Regelkreis ist Teil eines äußeren Regelkreises,der auch als Hauptregelkreis bezeichnet werden kann, und der denHauptregler, den ihm untergeordneten Regler, das Expansionsorganund den Verdampfer mit Temperaturmeßstelle an der Verdampferseitedes Verdampferausgangs einschließt.
    [0029] Dasmit dieser Anordnung ausgeübteRegelungsverfahren, auf dem die Besonderheiten der Anordnung beruhen,ist oben im Zusammenhang mit Anspruch 1 beschrieben.
    [0030] Zusammenfassendzeigt die Regleranordnung dabei annähernd Zweipunktverhalten für die Regelung desNaßdampfbereichsim Verdampfer. Zweipunktverhalten liegt insbesondere vor, wenn mitdem Regler nur um den ersten vorgegebenen Wert und nicht um denzweiten vorgegebenen Wert der Temperaturdifferenz des Kältemittelsauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs einerseits und desVerdampfereingangs andererseits geregelt wird. Der Regler ist dannnur fürdie in Anspruch 14 genannten Bereiche (A) und (B) eingerichtet. – Soweitaußerdem ersten vorgegebenen Wert auch der zweite vorgegebene Wert derbesagten Temperaturdifferenz die Regelung bestimmt, ist der übergeordneteRegler füreine Dreipunktregelung ausgelegt, bei der die SOLL-Temperatur andem Eingang des untergeordneten Reglers nicht verändert wird,wenn die ermittelte Temperaturdifferenz des Kältemittels auf der Verdampferseitedes Verdampferausgangs und an dem Verdampfereingang zwischen demersten und dem zweiten vorgegebenen Wert liegt, jedoch definiertabgesenkt wird, wenn der zweite vorgegebene Wert unterschrittenwird, um auch in diesem Fall die SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang und damit der Kältemitteldurchsatz so zu ändern, daß der Naßdampfbereichum einen Maximalwert an dem Verdampferausgang nur wenig schwankt.
    [0031] Durchdie Regleranordnung wird der Verdampfer im zeitlichen Mittel weitestgehendmit Naßdampfgefüllt,womit der Wirkungsgrad der Kältemaschineoptimiert ist. Trotzdem ist die Regelung nicht instabil.
    [0032] Weiterevorteilhafte Merkmale der Anordnung sind in den Ansprüchen 15 – 24 angegeben.
    [0033] Wieoben erwähnt,kommt es auf Grund des vorliegenden Regelkonzepts regelmäßig zu einemkurzzeitigen Austritt nicht vollständig verdampften Kältemittelsaus dem Verdampfer, wodurch ein dem Verdampfer direkt nachgeschalteterVerdichter störendbelastet würde,in dem Flüssigkeitsschläge auftretenkönnen.Um diese zu vermeiden, ist gemäß Anspruch18 zwischen dem Ausgang des Verdampfers und dem Verdichter ein innererWärmetauscherangeordnet, der das Kältemittelvor seinem Eintritt in den Verdichter vollständig gasförmig verdampft und hierzu durchdas verdichtete und verflüssigteKältemittel,welches dem steuerbaren Expansionsorgan zugeführt wird, erwärmt wird. – Außerdem kannder Wärmetauscherin besonders vorteilhafter Weise dazu herangezogen werden, den mitdem Temperatursensor an dem Verdampferausgang erfaßbaren Temperaturhubum einige Kelvin zu erhöhen,indem der Wärmetauschermit der Temperaturmeßstellein einem wärmeleitendenLeitungsabschnitt zwischen dem Wärmetauscherund dem Verdampferausgang in Verbindung steht. Der Wärmetauscherkann also verschiedene Funktionen in der Regelanordnung und derdamit geregelten Kältemaschineausüben.
    [0034] UmstörendeSchwankungen der Temperatur des Temperiermediums, d.h. der Badtemperaturim Falle eines Badthermostats rasch auszuregeln, wird die Temperaturtb der Temperierflüssigkeitbzw. die Badtemperatur direkt erfaßt und in dem Hauptregler zeitlichdifferenziert auf den in dem Haupt regler gebildeten Wert der SOLL-Temperaturam Verdampfereingang aufaddiert, mit der der Sollwerteingang desuntergeordneten Reglers beaufschlagt wird. Dadurch wird die Einspritztemperaturbzw. die Temperatur am Verdampfereingang der Temperatur der Temperierflüssigkeitrasch nachgeführt.
    [0035] Derdynamisch stabile und unkomplizierte Regler bzw. Hauptregler istmit festem Takt zeitgesteuert, wobei der Regler geeignet ist, nachjedem zeitgesteuerten Regleraufruf einen Reglerdurchlauf zu absolvieren undbei jedem Reglerdurchlauf die Sollwerttemperatur (SOLL to 1 ) desKältemittelsan dem Verdampfereingang gemäß folgendemRegelalgorithmus einschließlichder Generierung der Temperatursprünge der SOLL-Temperatur zubilden: SOLL_to 1 = SOLL_to 1alt + Δ SOLL_to1 + Gradient tb,wobei ist: SOLL_to 1alt der Wert der SOLL-Temperaturam Ende eines vorangegangenen Reglerdurchlaufs, Δ SOLL_to 1 der bis zum Ende desaktuellen Regelzyklus Reglerdurchlaufs nach Maßgabe der besagten Temperaturdifferenzgebildete Differenzwert der SOLL-Temperatur, Gradienttb der Gradient bzw.das zeitliche Differential der Badtemperatur tb.
    [0036] DieErfindung wird im folgenden exemplarisch anhand einer Zeichnungmit sieben Figuren beschrieben. Es zeigen:
    [0037] 1 eineschematische Darstellung der Kältemaschine,
    [0038] 2 diehierin implementierten Regelkreise mit einem äußeren Hauptregler und eineminneren Hilfsregler,
    [0039] 3 eineKennlinie des Hauptreglers, und zwar eine Abhängigkeit einer Sollwertänderungder SOLL-Temperatur des Kältemittelsam Verdampfereingang Δ SOLLto 1 von der Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsan einer Verdampferseite des Verdampferausgangs einerseits und desVerdampfereingangs andererseits,
    [0040] 4 zusätzlich zu 3 diezeitliche Änderungder SollwertänderungSOLL_to 1 im Zustand C der 3,
    [0041] 5 zusätzlich zu 4 diezeitliche Änderungder Sollwertänderung Δ SOLL_to1 im Zustand A der 3,
    [0042] 6 zusätzlich zu 3 eineKennlinie der Abhängigkeitvorzugebender Werte eines Sollwertsprungs (Δ SOLL_to 1 – Offset) von der Temperaturtb der Temperierflüssigkeit,der bei jedem Übergangvon dem Bereich B in den Bereich A der besagten Temperaturdifferenz(to 2 – to1) generiert wird, und
    [0043] 7 einentypischen zeitlichen Verlauf der SOLL-Temperatur SOLL_to 1 und weitererRegelparameter nach dem Startzeitpunkt der Regelung.
    [0044] In 1 istmit 1 ein Verdampfer bezeichnet, der Bestandteil eines Badthermostatenmit einem Bad 2 eines Temperiermediums ist. Die Temperaturdes Temperiermediums bzw. des Temperierbads wird mit einem Temperatursensor 3 erfaßt.
    [0045] Stromaufwärts einesVerdampfereingangs 4 ist ein steuerbares Expansionsorgan 5 einesflüssigen Kältemittelsangeordnet, welches durch Expansion hinter dem Expansionsorgan verdampftund dabei Wärme ausder Umgebung, insbesondere dem Temperiermedium in dem Bad 2 aufnimmt.Das steuerbare Expansionsorgan 5 ist in dem Ausführungsbeispieldurch ein Expansionsventil realisiert, welches mittels eines Schrittmotorsund einer Spindel einstellbar ist.
    [0046] Zwischendem Expansionsorgan 5 und dem Verdampfereingang sind einTemperatursensor 6 und ein Drucksensor 7 angeordnet,mit denen die Temperatur bzw. der Druck am Verdampfereingang 4 erfaßt wird.Es genügteiner dieser beiden Sensoren 6, 7. Der Temperatursensor 6 istwenig aufwendig realisierbar. Die Temperatur am Verdampfereingangkann aber auch mit dem Drucksensor 7 durch kältemittelabhängige Umrechnungermittelt werden.
    [0047] Einweiterer Temperatursensor 8 befindet sich an einer Temperaturmeßstellean einer Verdampferseite eines Verdampferausgangs 9, vondem eine Leitung zu einem inneren Wärmetauscher 10 führt. EinLeitungsabschnitt 11 zwischen dem Verdampferausgang 9 unddem inneren Wärmetauscher 10,in dem der Temperatursensor 8 vorzugsweise etwa mittigangeordnet ist, besteht aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Kupfer.
    [0048] Imweiteren Kreislauf des Kältemittelsfolgen auf den Wärmetauscher 10 einVerdichter 12, ein luftgekühlter Verflüssiger 13 und einKältemittelsammler 14,der ausgangsseitig übereinen Trockner 15 mit dem Wärmetauscher 10 verbundenist. Das Expansionsorgan 5 wird aus dem inneren Wärmetauscher 10,in welchem dem KältemittelWärme entzogenwird, gespeist.
    [0049] ZurRegelung der Kältemittelzufuhrrate,die überdas Expansionsorgan 5 in den Verdampfer 1 eingespeistwird, dienen ein erster Regler 16, der auch als Hauptregleroder äußerer Reglerbezeichnet wird, sowie ein diesem nachgeschalteter untergeordneterRegler 17.
    [0050] Ineinem äußeren Regelkreiswird der Hauptregler 16 an seinem Eingang 18 mitSignalen der Temperatursensoren 6 und 8 gespeist,derart, daß inihm die Temperaturdifferenz to 2 – to 1 des Kältemittelsauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs einerseits und anddem Verdampfereingang ande rerseits ausgewertet werden kann. Einweiterer Eingang 19 wird mit einem Signal aus dem Temperatursensor 3 entsprechendder Badtemperatur tb gespeist.
    [0051] Indem mit festem Takt von 1 Hz zeitgesteuerten Regler 16 wirdaus der obigen Temperaturdifferenz to 2 – to 1 des Kältemittelsbei jedem Reglerdurchlauf nach einem Regleraufruf ein Sollwert SOLL_to1 der Temperatur an dem Verdampfereingang 4 aus dem Wertder SOLL-Temperatur eines vorangegangenen Reglerdurchlaufs, auseinem fürden aktuellen Reglerdurchlauf gebildeten Differenzwert der SOLL-Temperaturund dem Gradienten der Badtemperatur gemäß dem weiter oben angegebenenRegelalgorithmus gebildet. Auf eine Zeitabhängigkeit des Sollwerts dieBildung von Sollwertsprüngenwird weiter unten eingegangen.
    [0052] Derresultierende Sollwert der Temperatur to 1 an dem Verdampfereingang 4 wirdin einen Eingang des untergeordneten Reglers 17 eingespeist.In diesem wird er mit dem IST-Wert der Temperatur an dem Verdampfereingang 4 verglichen.Abhängigvon der so gebildeten Regelabweichung der Temperatur an dem Verdampfereingangwird das Expansionsorgan 5 von dem Ausgang des untergeordnetenReglers 17 verstellt.
    [0053] Inder Kennlinie gemäß 3 istein Beispiel dargestellt, bei welchen Wertebereichen der Temperaturdifferenzto 2 – to1 des Kältemittels,die mit dem Temperatursensor 8 und dem Temperatursensor 6 durch denRegler 16 erfaßbarist, die SOLL-Temperatur (SOLL_to 1) unterschiedlich verändert wird.Dargestellt sind drei Bereiche A, B, C für die Bildung der Sollwertdifferenz Δ SOLL_to1 in einem aktuellen Reglerdurchlauf gegenüber einem vorangegangenen ReglerdurchlaufSOLL_to 1alt, die in die weiter oben genannteFormel eingeht: SOLL_to 1 = SOLL_to 1alt + Δ SOLL_to1 + Gradient tb.
    [0054] Gemäß 3 sinddie drei Bereiche durch die Temperaturdifferenz to 2 – to 1 definiert,nämlich C. fürto 2 – to1 größer als3K, B. fürto 2 – to1 zwischen 3K und 1,5 K und A. fürto 2 – to1 kleiner als 1, 5.
    [0055] Dabeibetragen der oben genannte erste vorgegebene Wert 3 K und der obengenannte zweite vorgegebene Wert 1.5 K.
    [0056] Indem oberen Bereich C vergrößert derRegler 16 den Sollwert SOLL_to 1 zeitabhängig gemäß 4.Bei einem Übergangvon dem mittleren Bereich B, in dem keine Sollwertänderungeintritt, zu dem unteren Bereich A, wird zunächst ein einmaliger Sollwertsprung(Δ SOLL_to1 – Offset)in dem Regler 16 erzeugt, der den Sollwert to 1 verringert.Die vorgegebene Abhängigkeitdes Sollwertsprungs von der Temperatur der Temperierflüssigkeittb bzw. der Badtemperatur, die mit dem Temperatursensor 3 erfaßt wird,zeigt 6. Hieraus ist der mit abnehmender Badtemperaturlinear fallende Verlauf des Sollwertsprungs ersichtlich. Schließlich kannder Regler 16 in dem Bereich A den Sollwert SOLL_to 1 weitergemäß 5 verringern,wenn die besagte Temperaturdifferenz to 2 – to 1 sich länger, in 5 mindestens40 sec, in dem Bereich A aufhält,also der Verdampferausgang "naß" ist.
    [0057] Andem Regler 16 ist der Sollwert SOLL_to 1 niedrig voreingestellt,z.B. auf -26°Cgemäß 7,und zwar so, daß zumStartzeitpunkt der Kältemaschineein Naßdampfbereichin nur übereinem kleinen Teil des Verdampfers 1 ausgehend von demVerdampfereingang erstreckt, währendim restlichen Verdampfer 1 das gasförmige Kältemittel auf einen Wert über derBadtemperatur überhitztist.
    [0058] Ausgehendvon diesem Startzustand der Kältemaschine,der gleichzeitig den Beginn eines ersten Regelzyklus ist, wird andem untergeordneten Regler 17 die SOLL-Temperatur des Kältemittelsan dem Verdampfereingang SOLL_to 1 gemäß 4 in Reglerdurchläufen quasikontinuierlich erhöht.Durch dementsprechend erhöhteKühlmittelzufuhrdehnt sich der Naßdampfbereichin dem Verdampfer 1 immer weiter aus, bis dieser den Verdampferausgangerreicht und noch nicht vollständigverdampftes Kältemittelaus dem Verdampfer 1 austritt. Wenn letzteres eintritt,fällt diemit dem Temperatursensor 8 erfaßte Temperatur to 2 sehr schnellauf etwa die Höheder Temperatur to 1 ab, die an dem Eingang des Verdampfers erfaßt wird,siehe 7, wobei zunächstin dem Bereich B der Kennlinie 3 eine weitereSollwerterhöhungunterbleibt und, sobald die Temperaturdifferenz to 2 – to 1 inden Bereich A übergeht,ein den Sollwert SOLL_to 1 reduzierender Sollwertsprung Δ SOLL_to1 – Offseteiner Höhegemäß 6 erzeugtwird. Danach kann der Sollwert SOLL_to 1 durch den Hauptregler 16 andem untergeordneten Regler 17 nach einer Totzeit von 40sec in 5 sprunghaft weiter etwas herabgesetzt und nacheiner zusätzlichenTotzeit von 40 sec kontinuierlich weiter reduziert werden. Somitwird ein längerer Überlaufvon Kältemittelim Naßdampfbereichwird vermieden, wenn dies nicht bereits vor Ablauf der ersten Totzeitohne weiteres erfolgte, und steigt die Temperatur to 2 bei dem Ausgang desVerdampfers 9 mit Sicherheit wieder an. Der Beginn diesesAnstiegs markiert den Beginn des nächsten Regelzyklus. – DieseRegelzyklen wiederholen sich fortlaufend, wobei die Füllung desVerdampfers 1 mit Naßdampfdes Kältemittelsum ein Maximum an dem Verdampferausgang 9 ständig etwasschwankt. Der Verdampfer 1 ist im zeitlichen Mittel weitestgehendmit nicht vollständigverdampftem Kältemittelgefüllt,wodurch der Wirkungsgrad der Kältemaschineoptimiert ist. Dies gilt auch bei Änderung der Badtemperatur tb,da deren Änderungstendenzsofort auf den Sollwert SOLL – to1 aufaddiert wird, wodurch die Temperatur to 1 an dem Eingang desVerdampfers, d.h. die Einspritztemperatur, der Badtemperatur nachgeführt wird.
    [0059] Dasperiodisch an dem Ausgang des Verdampfers austretende, noch nichtvollständigverdampfte Kältemittelwird in dem inneren Wärmetauscher 10 nachverdampft,so daß nurgasförmigesKältemittelden Verdichter 12 erreicht, der somit schonend betriebenwird.
    [0060] Ineinem anderen Beispiel der Regelung ergeben sich im eingeschwungenenZustand folgende typische Betriebszustände: Verdampfer teilweisemit vollständigverdampftem Kältemittelgefüllt:
    [0061] Verdampferbis zum Verdampferausgang vollständigmit naßdampfförmigem Kältemittelgefüllt:
    [0062] DerTemperatursensor 8, mit dem obige Werte to 2 gemessen wurden,ist in einem Leitungsabschnitt 11 zwischen dem Verdampferausgang 9 unddem inneren Wärmetauscher 10 etwamittig angeordnet. Infolge Wärmeleitungsvorgängen vondem inneren Wärmetauscherzu dem Temperatursensor und von diesem zu dem Verdampferausgangist der Temperaturunterschied to 2 von 6,5°C bei den beiden obigen Füllungszuständen desVerdampfers wesentlich größer alsin dem Fall, in dem die Werte to 2 direkt an dem Verdampferausgangerfaßtwürden.
    [0063] Eshat sich herausgestellt, daß mitdem oben beschriebenen Regelungsverfahren, das als Füllstandsregelungfür denVerdampfer mit naßdampfförmigem Kältemittelaufgefaßtwerden kann, im Vergleich zu bisherigen Überhitzungsregelungen der Wirkungsgraddes Verdampfers und damit der Kältemaschinedeutlich erhöhtwird. Damit geht eine Erhöhungder Kühlleistungder Kältemaschineeinher. In Badthermostaten wird eine deutlich tiefere Endtemperaturdes Temperiermediums erzielt. – DasRegelungsverfahren läßt sichaber auch fürandere Kühlsystemeals Badthermostate vorteilhaft einsetzen.
    1 Verdampfer 2 Bad 3 Temperatursensor 4 Verdampfereingang 5 Expansionsorgan 6 Temperatursensor 7 Drucksensor 8 Temperatursensor 9 Verdampferausgang 10 innererWärmetauscher(Zwischenwärmetauscher) 11 Leitungsabschnitt 12 Verdichter 13 Verflüssiger 14 Kältemittelsammler 15 Trockner 16 Regler(Hauptregler) 17 untergeordneterRegler 18 Eingang 19 weitererEingang 20 Druckleitung
    权利要求:
    Claims (24)
    [1] Verfahren zur Regelung einer Kältemaschinenach dem Verdampfer-, prinzip, bei dem ein Kältemittel über ein steuerbares Expansionsorgan(5) einem Verdampfer (1) zugeführt wird, der mit einem Temperiermediumin wärmeleitenderVerbindung steht, wobei die Kältemittelzufuhrratezumindest abhängigvon einer Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsauf einer Verdampferseite eines Verdampferausgangs (9)einerseits und an einem Verdampfereingang (4) andererseitsmit einem Regler (16) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einemdem Regler (16) untergeordneten Regler (17) dieIST-Temperatur (to1) am Verdampfereingang (4) über das steuerbare Expansionsorgan(5) geregelt wird, daß hierzu mit dem Regler (16)eine SOLL-Temperatur (SOLL to 1) am Verdampfereingang (4)aus der besagten Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsselbsttätiggebildet wird und an den untergeordneten Regler (17) abgegebenwird, derart, daß einebei Start des Verdampfens des Kältemittelsin dem Verdampfer (1) tief voreingestellte SOLL-Temperatur(SOLL to 1) am Verdampfereingang (4) im Verlauf des Verdampfensdurch den Regler (16) selbsttätig kontinuierlich erhöht wird,bis die besagte Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittels,die sich dadurch verringert, einen ersten vorgegebenen Wert erreicht,und durch den Regler (16) bei weiterem Absinken der besagtenTemperaturdifferenz (to 2 – to1) unter einem zweiten vorgegebenen Wert, der höchstens so hoch wie der erstevorgegebene Wert ist, ein die SOLL-Temperatur (SOLL_to 1) am Verdampfereingangherabsetzender Temperatursprung (Δ SOLL_to1 –Offset)vorgegebener Größe erzeugtwird, wonach ein neuer Regelzyklus beginnen kann, in dem die besagteTemperaturdifferenz (to 2 – to1) überden ersten vorgegebenen Wert ansteigt und die SOLL-Temperatur (SOLL_to1) am Verdampfereingang durch den Regler (16) wiederum selbstständig kontinuierlicherhöhtwird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieGröße des dieSOLL-Temperatur (SOLL_to 1) am Verdampfereingang herabsetzendenTemperatursprungs (Δ SOLL_to1 – Offset)in Abhängigkeitvon einer Temperatur (tb) einer Temperierflüssigkeit vorgegeben ist, diemit dem Verdampfer (1) gekühlt wird.
    [3] Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß dieTemperatur (tb) der Temperierflüssigkeitin dem Regler (16) zeitlich differenziert auf den nachMaßgabeder besagten Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsgebildeten Wert der SOLL-Temperatur(SOLL_to 1) des Kältemittelsam Verdampfereingang (4) additiv aufgeschaltet wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1 und wenigstens einem derAnsprüche2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur (tb) der Temperierflüssigkeitin einem Bad (2) eines Badthermostaten erfaßt wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1 und gegebenenfalls einemder Ansprüche2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem die besagte Temperaturdifferenz(to 2 – to1) des Kältemittels,die sich nach dem Start des Verdampfens verringert, den zweitenvorgegebenen Wert füreine vorgegebene Zeit unterschritten hat, mit dem Regler (16)an dem untergeordneten Regler (17) die SOLL-Temperatur(SOLL_to 1) an dem Verdampfereingang (4) selbsttätig weiterabgesenkt wird, bevor der neue Regelzyklus beginnt.
    [6] Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5 und gegebenenfallswenigstens einem der Ansprüche2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Absenken derSOLL-Temperatur (SOLL_to 1) an dem Verdampfereingang nach der vorgegebenenZeit ab Erreichen des zweiten vorgegebenen Werts als Sprung erfolgtund nach einer weiteren vorgegebenen Zeit zusätzlich fortlaufend (integral)verläuft.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1 und gegebenenfalls wenigstenseinem der Ansprüche2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der SOLL-Temperatur(SOLL-to 1 ) durch Zeitsteuerung des Reglers (16) zyklischin Reglerdurchläufenerfolgt.
    [8] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß dieReglerdurchläufemit etwa 1 Hz zeitgesteuert sind.
    [9] Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7 und gegebenenfallswenigstens einem der Ansprüche2 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die SOLL-Temperatur (SOLL_to1) des Kältemittelsan dem Verdampfereingang in den Reglerdurchläufen jeweils gemäß folgendemRegelalgorithmus gebildet wird: SOLL_to 1 = SOLL_to1alt + Δ SOLL_to1 + Gradient tb, wobei ist: SOLL_to 1alt derWert der SOLL-Temperatur am Ende eines vorangegangenen Reglerdurchlaufs, Δ SOLL_to1 der fürden aktuellen Reglerdurchlauf gegenüber dem vorangegangenen Reglerdurchlaufnach Maßgabeder besagten Temperaturdifferenz (to 2– to 2) gebildete Differenzwertder SOLL-Temperatur, Gradient tb der Gradient bzw. das zeitlicheDifferential der Badtemperatur tb.
    [10] Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis9, dadurch gekennzeichnet, daß einerTemperaturmeßstelleauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs (9), ander die Temperatur (to 2) des aus dem Verdampfer (1) ausströmenden Kältemittelserfaßtwird, ein zusätzlicher,annäherndkonstanter Wärmestromzugeführtwird.
    [11] Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, daß dasaus dem Verdampferausgang (9) ausströmende dampfförmige Kältemittel über eineninneren Wärmetauscher(10) einem Verdichter (12) zugeleitet wird, indem es verdichtet wird, anschließend bei Kühlung verflüssigt wird und anschließend über deninneren Wärmetauscher(10) und überdas durch den untergeordneten Regler (17) gesteuerte Expansionsorgan(5) dem Eingang des Verdampfers (1) wieder zugeleitetwird.
    [12] Verfahren nach den Ansprüchen 1, 10, 11 und gegebenenfallswenigstens einem der Ansprüche2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche, annähernd konstanteWärmestromder Temperaturmeßstelle (8)auf der Verdampferseite des Verdampferausgangs (9) durchWärmeleitungvon dem inneren Wärmetauscher(10) zugeführtwird.
    [13] Verfahren nach wenigstens einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur(to 1) des Kältemittelsam Verdampfereingang (4) durch Druckmessung am Verdampfereingang undkältemittelabhängige Umrechnungerfaßtwird.
    [14] Anordnung zur Regelung einer Kältemaschine nach dem Verdampferprinzip,in der ein Kältemittel über einsteuerbares Expansionsorgan (5) einem Verdampfer (1)zugeführtwird, mit mindestens einem Regler (16), in dem zumindestaus einer Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsjeweils auf einer Verdampferseite eines Verdampferausgangs (9)einerseits und an einem Verdampfereingang (4) andererseits,eine das Expansionsorgan (5) steuernde Ausgangsgröße gebildetwird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (16)ein untergeordneter Regler (17) nachgeschaltet ist, dessenAusgang mit dem steuerbaren Expansionsorgan (5) verbundenist und der wenigstens einen Eingang eines IST-Temperaturwerts (to 1) an dem Verdampfereingang(4) und eines in dem Regler (16) abhängig vonder besagten Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsgebildeten SOLL-Temperatur (SOLL_to 1) des Kältemittels an dem Verdampfereingangaufweist, daß deruntergeordnete Regler (17) auf einen tiefen SOLL-Temperaturwert (SOLL_to1) am Verdampfereingang (4) voreingestellt ist und daß der Regler(16) geeignet ist, in einem Bereich (C) über einemersten vorgegebenen Wert der besagten Temperaturdifferenz (to 2– to1) desKältemittelssteigende SOLL-Temperaturwerte (SOLL_to 1) des Kältemittels an dem Verdampfereingang(4) zu bilden, in einem Bereich (B) unter dem ersten vorgegebenenWert bis zu einem zweiten vorgegebenen Wert der besagten Temperaturdifferenz(to 2 – to1) des Kältemittels,der höchstensso groß wieder erste vorgegebene Wert ist, den SOLL-Temperaturwert (SOLL_to1) des Kältemittelsan dem Verdampfereingang (4) unabhängig von der besagten Temperaturdifferenz(to 2 – to1) konstant zu halten und bei Übergangaus dem Bereich (B), der sich unter dem ersten vorgegebenen Wertbis zu dem zweiten vorgegebenen Wert der besagten Temperaturdifferenz(to 2– to2) des Kältemittelserstreckt, in einem Bereich (A), der unter dem zweiten vorgegebenenWert der besagten Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) liegt, einen die SOLL-Temperatur(SOLL_to 1) am Verdampfereingang (4) herabsetzenden Temperatursprung(Δ SOLL_to1 – Offset)vorgegebener Größe zu generieren.
    [15] Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß derRegler (16) Mittel umfaßt, die geeignet sind, dieGröße des Temperatursprungs(Δ SOLL_to1 – Offset)abhängigvon einer erfaßtenTemperatur (tb) einer Temperierflüssigkeit nach einer vorgegebenen,vorzugsweise linearen Beziehung zu generieren.
    [16] Anordnung nach Anspruch 14 und gegebenenfalls Anspruch15, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler(16) geeignet ist, in dem Bereich (A) unter einem zweitenvorgegebenen Wert der besagten Temperaturdifferenz (to 2– to 1),zeitlich verzögerteinen weiter herabgesetzten SOLL-Temperaturwert(SOLL_to 1) des Kältemittelsan dem Verdampfereingang zu bilden.
    [17] Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis16, dadurch gekennzeichnet, daß eineTemperaturmeßstelledes Kältemittelsauf der Verdampferseite des Verdampferausgangs (9), ander ein mit dem Regler (16) in Verbindung stehender Temperatursensor(8) angeordnet ist, mit einem Heizelement thermisch gekoppeltist.
    [18] Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis17, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Wärmetauscher(10) in einer Leitung des Kältemittels zwischen dem Verdampferausgang(9) und einem Verdichter (12) angeordnet ist, daß eine Druckleitung(20) von dem Verdichter (12) zu einem gekühlten Verflüssiger (13)führt,der überden inneren Wärmetauscher(10) mit dem steuerbaren Expansionsorgan (5) inVerbindung steht, und daß derinnere Wärmetauscher(10) als Heizelement der Temperaturmeßstelle dient, die in einemLeitungsabschnitt (1 1) zwischen dem Verdampferausgang(9) und dem inneren Wärmetauscher(10) angeordnet ist.
    [19] Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis18, dadurch gekennzeichnet, daß einTemperatursensor (6), der an dem Verdampfereingang (4)angeordnet ist, mit je einem Eingang 18) des Reglers (16)und des untergeordneten Reglers (17) in signal- bzw. datenübertragenderVerbindung steht.
    [20] Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis18, dadurch gekennzeichnet, daß einDruckmesser (7), der zwischen dem Expansionsorgan (5)und dem Verdampfereingang (4) angeordnet ist, über einenDruck/Temperaturumrechner mit je einem Eingang des Reglers (16)und des untergeordneten Reglers (17) in signal- bzw. datenübertragenderVerbindung steht.
    [21] Anordnung nach wenigstens einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß einTemperierflüssigkeit-Temperaturfühler (3)in ein Bad (2) eines Bad-Thermostaten taucht, der mit dem Verdampfer(1) wärmeleitendverbunden ist, und daß derTemperierflüssigkeit-Temperaturfühler (3)mit einem Eingang des Reglers (16) verbunden ist, der den Temperierflüssigkeit-Temperaturwert (tb)zeitlich differenziert und auf den in dem Regler (16) nachMaßgabe derbesagten Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) des Kältemittelsgebildeten Wert der SOLL-Temperatur (SOLL_to 1) des Kältemittelsam Verdampfereingang (4) aufaddiert.
    [22] Anordnung nach wenigstens einem der vorangehendenAnsprüche,gekennzeichnet durch eine Zeitsteuerung des Reglers (16),der nach jeweils einem Regleraufruf einen Reglerdurchlauf absolviert.
    [23] Anordnung nach wenigstens den Ansprüchen 14und 22 und gegebenenfalls wenigstens einem der Ansprüche 15 bis21, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (16)zur Bildung der SOLL-Temperatur (SOLL_to 1) des Kältemittelsan dem Verdampfereingang bei jedem Reglerdurchlauf gemäß folgendemRegelalgorithmus eingerichtet ist: SOLL_to 1= SOLL_to 1alt + Δ SOLL_to 1 + Gradient tb,wobeiist: SOLL_to 1alt der Wert der SOLL-Temperaturam Ende eines vorangegangenen Reglerdurchlaufs, Δ SOLL_to1 der bis zum Ende des aktuellen Reglerdurchlaufs gegenüber demEnde des vorangegangenen Reglerdurchlaufs nach Maßgabe derbesagten Temperaturdifferenz (to 2 – to 1) gebildete Differenzwertder SOLL-Temperatur, Gradient tb der Gradient bzw. das zeitlicheDifferential der Badtemperatur tb.
    [24] Anordnung nach wenigstens einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß der Regler(16) und der untergeordnete Regler (17) elektronischeRegler sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004005802B4|2006-04-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-10-12| 8364| No opposition during term of opposition|
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