Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche

Abstract

 Beispielsweise für Getränkeautomaten, bei welchen sowohl der Karbonisator (VT) zum Bereitstellen von CO₂-Wasser als auch der Getränkekonzentrats-Raum (VR) zu kühlen sind, sind dem Karbonisator (VT) zwei Kühlbedarfskriterien zugeordnet, wobei das eine Kühlbedarfskriterium Vorrang vor dem Kühlbedarfskriterium des Getränkekonzentrats-Vorratsraums (VR) hat und das zweite Kühlbedarfskriterium des Karbonisators (VT) letztrangig ist; der Kühlkreislauf ist jeweils zwischen dem Karbonisator (VT) und dem Vorratsraum für die Getränkekonzentrate (VR) bedarfsweise umschaltbar.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche, insbesondere in Getränkeautomaten mit Kühlung des CO_Z -Wasservorrats und des Raums für die Getränkekonzentrate, durch einen von zwei über eine Ventilanordnung wahlweise in den Kühlkreislauf eines Verflüssigers umschaltbaren Verdampfer in Abhängigkeit des durch Sensoren erfaßten Kältebedarfs unter vorrangiger Anschaltung eines der Kühlkreisläufe.

[0002] Für eine Beaufschlagung von einer Mehrzahl von Kühlbereichen, insbesondere von zwei Kühlbereichen, ist es beispielsweise bei Kühl-Gefrier-Kombinationseinheiten bekannt geworden, ein Kühlsystem mit einem Verflüssiger und mit je einem den Kühlbereichen zugeordneten Verdampfer einzusetzen, wobei ein Ventilsystem wahlweise den Verdampferteil den Verflüssigern zuschaltet. Üblicherweise werden in diesem Zusammenhang Kompressor-Verflüssiger verwendet. Die Verdampfer werden bevorzugt alternierend dem Verflüssiger zugeschaltet, um einen möglichst guten Wirkungsgrad zu erzielen und den Herstellungsaufwand gering zu halten. Ist einer der Kühlbereiche besonders zu kühlen - beispielsweise die Tiefgefriereinheit bei einer Kühl-Gefrier-Kombination - , so findet in bekannter Weise eine Vorrangschaltung Anwendung. Erst wenn dieser bevorzugte Kühlbereich ausreichend dem Kühlprozeß unterzogen worden ist, wird der weitere Kühlbereich bei Kühlbedarf versorgt.

[0003] Bei Getränkeautomaten, bei welchen ein Mischgetränk durch Mischung von karbonisiertem Wasser mit Getränkekonzentraten bereitstellbar ist, ist es notwendig, bzw. zumindest in hohem Maße zweckmäßig, den Behälter zu kühlen, in welchem das karbonisierte Wasser bereitgehalten wird bzw. das Wasser karbonisiert wird. Je kühler das Wasser ist, desto größer ist auch dessen Aufnahmefähigkeit für CO₂ -Gas. Außerdem ist bei Mischung eines Getränks aus Getränkekonzentrat und karbonisiertem Wasser der Volumenanteil ein mehrfaches vom Volumenanteil des Getränkekonzentrats, so daß die Temperatur des Karbonisators auch im wesentlichen bestimmend ist für die Temperatur des Mischgetränks.

[0004] Der Kühlung des karbonisierten Wassers ist nach unten eine natürliche Grenze gesetzt, die durch den Gefrierpunkt des Gemisches gegeben ist. Zur Erhöhung der Kältekapazität wird ein Teil des karbonisierten Wassers in Eisform bevorratet. Der sich bildende Eispanzer wird als Kriterium für die Kälteversorgung ausgewertet.

[0005] Durch die Wärmekapazität von ungekühlten Getränkekonzentraten und durch weitere störende Einflüsse beim Misch- und Ausgabevorgang kann eine Temperatur des Mischgetränks die Folge sein, die oberhalb der gewünschten Getränketemperatur liegt. Deshalb und um die bevorrateten Getränkekonzentrate vorteilhaften Lagerbedingungen auszusetzen, kann es erforderlich sein, den Vorratsraum für die Getränkekonzentrate ebenfalls zu kühlen. Andererseits ist es aber auch wünschenswert, für den Fall eines relativ hohen zu erwartenden Getränkeausgabebedarfs die "Kältekapazität" möglichst stark zu erweitern, und zwar durch vorsorgliche Bildung eines möglichst starken Eispanzers.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche, insbesondere für den beschriebenen Anwendungsbereich bereitzustellen, welche in der Lage ist, unterschiedlichen Bedürfnissen bezüglich der Kühlenergie aus einem gemeinsamen Kühlsystem für die beiden Kühlbereiche gerecht zu werden.

[0007] Eine Schaltungsanordnung für einen Kühlkreislauf mit einem Verflüssiger und mit einer Mehrzahl von Verdampfern, welche an diesen Verflüssiger mittels einer Ventilanordnung anschließbar sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren zumindest einem der Kühlbereiche für zumindest zwei Kältebedarfskriterien und zumindest einem weiteren Kühlbereich für zumindest ein Kältebedarfskriterium zugeordnet sind und daß durch eine den Sensoren nachgeschaltete logische Verknüpfungsschaltung die Sensoren unterschiedlichen Vorrangigkeiten derart zugeordnet sind, daß die Vorrangigkeit der Kältebedarfskriterien zwischen den Kühlbereichen alterniert.

[0008] Eine nach diesen erfindungsgemäßen Kriterien aufgebaute Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen eignet sich insofern bevorzugt für Getränkeautomaten mit getrennter Bevorratung von karbonisiertem Wasser und Getränkekonzentraten insoweit, daß die Kühlung des Wasservorrats auf einen vorgegebenen Grundwert vorrangig ist vor der Kühlung des Vorratsraums für die Getränkekonzentrate. Soll jedoch der Wasservorrat einer zusätzlichen Kühlung unterzogen werden - beispielsweise für den Fall, daß für eine erhöhte Ausgabe von karbonisiertem Wasser, welches durch wärmeres Frischwasser ersetzt wird, vorgesorgt werden soll, so ist dieser Kühlbedarf gegenüber der Kühlung des Getränkekonzentrats-Vorratsraums nachrangig.

[0009] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei einem Einsatz in Getränkeautomaten dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren für die Bereitstellung der Kältebedarfskriterien für das karbonisierte Wasser Elektroden sind, welche in Bereichen des sich ausbildenden Eispanzers in unterschiedlichen Abständen von der Kühleinrichtung angeordnet sind. Die Elektrode, durch welche der höchstrangige Kältebedarf innerhalb des Getränkeautomaten erfaßbar ist, ist dabei in einem Bereich angeordnet, bei welchem der sich bildende Eispanzer eine vorgegebene Mindeststärke aufweist. Die zweite Elektrode erfaßt eine zusätzlich verstärkte Ausbildung des Eispanzers. Unabhängig von der Stärke des ausgebildeten Eispanzers ist jedoch die Temperatur des Karbonisators annähernd gleich im Bereich nahe und oberhalb des Gefrierpunktes.

[0010] Zum Erfassen des Kältebedarfs im Vorrastsraum für die Getränkekonzentrate ist zweckmäßigerweise ein elektronisch auswertbares Schaltelement, z.B. ein NTC-Schaltelement einsetzbar. Eine nach den erfindungsgemäßen Merkmalen aufgebaute Schaltungsanordnung wird zweckmäßigerweise derart auszugestalten sein, daß über eine ODER-Verknüpfung sämtliche Sensoren für die Bereitstellung der Kältebedarfskriterien verknüpft werden und damit zur Aktivierung des Kältekreislaufes auswertbar sind. Durch eine weitere logische Verknüpfungsschaltung, welcher die Signale der Wärmebedarfs-Sensoren zugeführt werden, ist den einzelnen Kältebedarfs kriterien eine Priorität zuzuordnen, wobei das Ausgangssignal dieser weiteren logischen Verknüpfungsschaltung das Umschalteventil für den Kühlkreislauf ansteuert. Wird die Schaltung dahingehend ausgelegt, daß das Umschalteventil eine bevorzugte Schaltstellung einnimmt, so kann der Aufwand für diese weitere logische Verknüpfungsschaltung vereinfacht ausgestaltet werden. Ist diese bevorzugte Grundstellung beispielsweise dem Kältebereich zugeordnet, aus welchem auch das Kältebedarfskriterium für den letztrangigen Kältebereich abgreifbar ist, so kann auf die Erfassung dieses Kriteriums in der weiteren logischen Verknüpfungsschaltung verzichtet werden.

[0011] Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben:

Die Figur zeigt schematisiert einen Schaltungsaufbau für den Einsatz in einem Getränkeautomaten mit Kühlung einerseits des karbonisierten Wassers und andererseits des Vorratsraums für die Getränkekonzentrate.

[0012] Der Kühlkreislauf für den Getränkeautomaten besteht im wesentlichen aus einem durch einen Motor M angetriebenen Verdichter VD, einer Verflüssigerstrecke VS, einem durch einen Umschaltemagneten USM ansteuerbaren Umschalteventil USV sowie aus zwei Verdampferstrecken VDS1 und VDS2 mit zugeordneten Drosselventilen DrVl und DrV2 für den Vorratstank VT für den CO_Z -Wasser-Vorrat bzw. für den Vorratsraum VR für die Getränkekonzentrate. Sensoren ES1 und ES2 zur Überwachung der Eispanzerbildung im CO₂-Wasservorrat sind im Vorratstank VT angeordnet. Mittels diesen Sensoren ES1 und ES2 wird der unterschiedliche Widerstandswert des Flüssigkeitszustandes bzw. des Eiszustandes zwischen den jeweiligen Sensoren und der Gehäusewandung des Vorratstanks VT ausgewertet und den Differenzverstärkern DV1 und DV2 als Steuerkriterium zugeführt. Für das Kältebedarfskriterium im Vorratsraum VR für die Getränkekonzentrate ist ein temperaturabhängig veränderlicher Widerstand TR eingesetzt, welcher dem Differenzverstärker DV3 zugeordnet ist.

[0013] Über einen Schalter ZS ist der Sensor ES2 lediglich bedarfsweise anschaltbar. Im Normalbetrieb für den Getränkeautomaten liefern lediglich der Sensor ES1 und der Sensor TR Kältebedarnskriterien an die Auswerteschaltung. Soll aber eine verstärkte Eispanzerbildung im Vorratstank VT für das karbonisierte Wasser gebildet werden, so ist auch über den Schalter ZS der Sensor ES2 an die Auswerteschaltung angeschlossen.

[0014] Die Ausgänge sämtlicher Differenzverstärker DV1, DV2, DV3 sind über eine ODER-Verknüpfungsschaltung OG verknüpft und steuern über eine Verstärkerstufe V2 und einen Leistungsverstärker den Motor M für den Kältemittel-Verdichter VD an. Dies führt dazu, daß unabhängig davon, welcher der Sensoren einen Kältebedarf signalisiert, das Kühlsystem in Funktion tritt.

[0015] Daneben sind die Ausgängeder Differenzverstärker DV1 und DV2 einer UND-Verknüpfungsschaltung UG zugeführt, deren Ausgang über eine Verstärkerschaltung V1 und einen Leistungsverstärker den Umschaltemagneten USM für das Kältemittel-Umschaltventil USV ansteuert. Das Ausgangssignal des DIN-Differenzverstärkers DV1 wird dem Eingang der UND-Verknüpfungsschaltung UG invertiert zugeführt. Das Kältemittel-Umschalteventil USV nimmt bevorzugt die Ausgangsstellung ein, bei welcher der Kältekreislauf über die Verdampferstrecke VDS1 des Vorratstanks VT für das karbonisierte Wasser geführt ist.

[0016] Wird vom Sensor ES1 ein Kältebedarf signalisiert, so wird über das invertierte Signal an der UND-Verknüpfungsschaltung UG diese gesperrt, so daß unabhängig davon ob vom Sensor TR des Vorratsraums VR für die Getränkekonzentrate ein Wärmebedarfskriterium vorliegt. Der Kältekreislauf wird gesichert über die Verdampferstrecke VDS1 geführt. Liegt seitens des Sensors ES1 kein Kältebedarfskriterium vor, so wird durch das invertierte Signal die UND-Verknüpfungsschaltung UG durchgesteuert. Ein nunmehr vorliegendes Kältebedarfskriterium vom Sensor TR für den Getränkekonzentrats-Vorratsraum VR wird weitergeleitet und über den Verstärker V1 und den Leistungsverstärker wird der Umschaltemagnet USM erregt und damit das Kältemittel-Umschalteventil USV umgeschaltet. Damit wird die Verdampferstrecke VDS2 aktiviert und der Voratsraum VR für die Getränkekonzentrate gekühlt. Liegt jedoch seitens des Sensors TR kein Kältebedarfskriterium vor, so nimmt das Kältemittel-Umschaltventil USV wieder seine Ausgangslage ein. Ein Kältebedarfskriterium vom Sensor ES2 wird für den Fall, daß der Schalter ZS geschlossen ist, lediglich zur Ansteuerung des Kältemittel - Verdichters VD über dessen Motor M ausgewertet, so daß wiederum die Verdampferstrecke VDS1 mit Kältemittel beaufschlagt wird.

[0017] Die als Ausführungsbeispiel angegebene Schaltungsanordnung wird in der praktischen Anwendung Teil einer Gesamtschaltung zum Betrieb eines Getränkeautomantens sein. Zur Durchführung der Steuerlogik ist es dann denkbar und zweckmäßig, anstelle diskreter Schaltelemente eine Mikroprozessorschaltung zu verwenden.

[0018] Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die schaltungstechnischen Maßnahmen durch Funktionsbaugruppen, insbesondere in Form von logischen Verknüpfungsgliedern realisiert. Bevorzugt in der Verbindung mit weiteren steuertechnischen Maßnahmen ist es jedoch zweckmäßig, bei Verfolgung der erfindungsgemäßen Lösung eine Mikroprozessor-Schaltung einzusetzen, welche die dargelegten Funktionsbaugruppen äquivalent einschließt.

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche, insbesondere in Getränkeautomaten mit Kühlung des CO₂ -Wasservorrats und des Raums für die Getränkekonzentrate, durch einen von zwei über eine Ventilanordnung wahlweise in den Kühlkreislauf eines Verflüssigers umschaltbaren Verdampfer in Abhängigkeit des durch Sensoren erfaßten Kältebedarfs unter vorrangiger Anschaltung eines der Kühlkreisläufe, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (ES1, ES2, CR) zumindest einem der Kühlbereiche (VT) für zumindest zwei Kältebedarfskriterien und zumindest einem weiteren Kühlbereich (VR) für zumindest ein Kältbedarfskriterium zugeordnet sind und daß durch eine den Sensoren (ES1, ES2, TR) nachgeschaltete logische Verknüpfungsschaltung (UG,OG) die Sensoren unterschiedlichen Vorrangigkeit derart zugeordnet sind, daß die Vorrangigkeit der Kältebedarfskriterien zwischen den Kühlbereichen (VT, VR) alterniert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für einen Getränkeautomaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren für die Bereitstellung der Kältebedarfskriterien für das karbonisierte Wasser Elektroden (ES1, ES2) sind, welche im Bereich des sich ausbildenden Eispanzers in unterschiedlichen Abständen von der Kühleinrichtung angeordnet sind.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein NTC-Schaltelement (TR) angeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für einen Getränkeautomaten, dadurch gekennzeichnet, daß eine logische Verknüpfungsschaltung (OG, UG) dem Kühlbereich (VT) für den C0₂ -Wasservorrat für einen Kältebedarf erster Vorrangigkeit dem Kühlbereich (VR) für die Getränkekonzentrate für einen Kältebedarf zweiter Vorrangigkeit und wiederum dem Kühlbereich (VT) für den CO₂ -Wasservorrat für einen Kühlbedarf dritter Vorrangigkeit zugeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Oder-Verknüpfung sämtliche Sensoren (ES1, ES2, TR) zur Anschaltung des Kältekreislaufes verknüpft sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere logische Verknüpfungsschaltung (UG) angeordnet ist, welche die Signale der Wärmebedarfssensoren (ES1, ES2, TR) zugeführt werden, wobei das Ausgangssignal dieser weiteren logische Verknüpfungsschaltung (UG) in Abhängigkeit der von dieser erfaßten Kältebedarfs-Priorität eine Umschalteventil (USV) für den Kühlkreislauf ansteuert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6., dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalteventil (USV) eine bevorzugte Schaltstellung einnimmt, welche dem Kühlbereich mit niedrigstrangigem Kältebedarfskriterium zugeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daduch gekennzeichnet, daß die schaltungstechnischen Maßnahmen, insbesondere die logischen Verknüpfungsglieder, innerhalb einer Mikroprozessor-Schaltung integriert realisiert sind.

Zeichnung