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Title:
CIRCUIT FOR THE OPERATION OF AN ELECTRICALLY ACTUATED MAGNET VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/006317
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a circuit for the operation of an electrically actuated magnet valve with a valve-control element which can be moved into at least two positions, movement of the control element enabling the fluid-flow path to be selected which corresponds to that particular position. The control element is moved from one position to the other as a result of the action of fluid, largely in liquid form, on at least that section of the flow path formed by the valve.

Inventors:
STRAUSS GEORG (DE)
Application Number:
PCT/EP1995/002621
Publication Date:
February 29, 1996
Filing Date:
July 06, 1995
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE (DE)
STRAUSS GEORG (DE)
International Classes:
F25B5/02; F25B41/06; (IPC1-7): F25B41/06
Foreign References:
EP0171240A21986-02-12
EP0345545A21989-12-13
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Schaltungsanordnung zum Betrieb eines elektrisch ansteuerbaren Magnetventils mit einem wenigstens in zwei Arbeitsstellungen bringbaren Ventilstellglied, durch dessen Verstellung jeweils ein zu der jewei¬ ligen Arbeitsstellung korrespondierender, mit einem Strömungsmedium beaufschlagter Strömungsweg aus¬ wählbar ist, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Verstellung des Ventil¬ stellgliedes in die jeweils andere Arbeitsstellung im Anschluß an eine Beaufschlagung zumindest des durch das Magnetventil (39) gebildeten Abschnitts des Strömungsweges mit überwiegend in flüssigen An¬ teilen vorliegenden Strömungsmedium erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Beaufschlagung des durch das Magnetventil (39) gebildeten Abschnitts des Strö¬ mungsweges mit flüssigem Strömungsmedium durch eine zeitliche Verzögerung der Verstellung des Ventil¬ stellgliedes bezüglich einer Aktivierung eines das Strömungsmedium antreibenden Mittels erzielt ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung durch ein im wesentlichen elektromechanisch ausgebildetes Zeitglied gebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung durch ein aus elektronischen Bauteilen (31, 33) zusammen¬ gesetztes Zeitglied (31, 33) gebildet ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis4 dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzö¬ gerung im Bereich zwischen 30 sek und 90 sek liegt.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzö¬ gerung 60 sek beträgt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das zum Antreiben des Strömungs¬ mediums dienende Mittel als Kältemittelverdichter ausgebildet ist.
8. Kühlmöbel, insbesondere Kühl oder Gefrierschrank oder Kühl und Gefrierkombination, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Description:
Schaltungsanordnung zum Betrieb eines elektrisch ansteu- erbaren Magnetventils

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Be¬ trieb eines elektrisch ansteuerbaren Magnetventils mit einem wenigstens in zwei Arbeitsstellungen bringbaren Ventilstellglied, durch dessen Verstellung jeweils ein zu der jeweiligen Arbeitsstellung korrespondierender, mit einem Strömungsmedium beaufschlagter Strömungsweg aus¬ wählbar ist.

Schaltungsanordnungen gemäß dem Oberbegriff des Anspru¬ ches 1 sind beispielsweise bei Kühlmöbeln mit mehreren Fächern unterschiedlicher Temperatur zum Ansteuern von dort zur Anwendung kommenden, bistabilen Magnetventilen im Einsatz, anhand welcher der von einem Verdichter in einem Kältekreis erzeugte Kältemittelfluß den Verdampfern in den Fächern unterschiedlicher Temperatur je nach Käl¬ tebedarf zugeleitet wird. Zu diesem Zweck wird das Ven¬ tilstellglied des bistabilen Magnetventils entsprechend der Kälteanforderung aus den Lagerfächern des Kühlmöbels in seine eine oder andere Arbeitsstellung bewegt. Dies

geschieht durch die von den Elektromagneten auf das Ven¬ tilstellglied ausgeübte Kraft, infolge derer das Ventil¬ stellglied in seine Verschlußposition beschleunigt wird, wobei durch den Verschließvorgang ein deutlich hörbares Geräusch erzeugt wird. Diesem ist in der Vergangenheit durch am Ventilstellglied angeordneten Schalldämpfungs¬ maßnahmen in Form von das Verschließen der düsenartigen Zufuhröffnungen bewirkenden Kunststoffteilen Rechnung ge¬ tragen. Für derartige Kunststoffteile ist jedoch, um die¬ se an den düsenartigen Zufuhröffnungen nicht vorzeitig zu verschleißen, eine relativ hohe Shore-Härte zu wählen, was zwangsläufig wiederum eine nicht unbeachtliche Ver¬ schlechterung der Geräuschdämmung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vor¬ zuschlagen, welche auf einfache Weise einen geräuscharmen Betrieb eines elektrisch ansteuerbaren Magnetventiles er¬ möglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Verstellung des Ventilstellgliedes in die jeweils andere Arbeitsstellung im Anschluß an eine Beaufschlagung zumindest des durch das Magnetventil gebildeten Ab¬ schnitts des Strömungsweges mit überwiegend in flüssigen Anteilen vorliegenden Strömungsmedium erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist eine über die Brauchbarkeitsdauer des elektrisch ansteuerbaren Magnet¬ ventils gleichbleibende, durch das flüssige Strömungsme¬ dium erzeugte Geschwindigkeits- und damit verbundene Ge-

räuschdämpfung für das bewegte Ventilstellglied erzeugt, da die Geräuschdämpfung von sich ggf. ändernden Werk- stoffeigenschaften von üblicherweise für Geräuschdämmung eingesetzten Werkstoffen, wie z.B. der Alterungsvorgang bei Kunststoffen, unabhängig ist. Ferner ist das Maß der Dämpfung für das Ventilstellglied auf einfache Weise durch dessen geometrische Gestaltung beeinflußbar.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Ge¬ genstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Beauf¬ schlagung des durch das Magnetventil gebildeten Ab¬ schnitts des Strömungsweges mit flüssigem Strömungsmedium durch eine zeitliche Verzögerung der Verstellung des Ven¬ tilstellgliedes bezüglich einer Aktivierung eines das Strömungsmedium antreibenden Mittels erzielt ist.

Durch eine derartige Lösung ist auf besonders einfache Art und Weise ohne zusätzlichen Sensoraufwand sicherge¬ stellt, daß der durch das Magnetventil gebildete Ab¬ schnitt des Strömungsweges mit flüssigem Strömungsmedium beaufschlagt ist.

Besonders einfach erzeugbar ist eine zeitliche Verzöge¬ rung, wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestal¬ tung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die zeitliche Verzögerung durch ein im wesentlichen elek- tromechanisch ausgebildetes Zeitglied gebildet ist. Zudem zeichnet sich ein derartiges Zeitglied durch seinen robu¬ sten Aufbau aus.

Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung des Gegen¬ standes der Erfindung ist vorgesehen, daß die zeitliche Verzögerung durch ein aus elektronischen Komponenten zu¬ sammengesetztes Zeitglied gebildet ist.

Bei einer solchen Lösung kann die Größenordnung der Zeit¬ verzögerung auch im Nachhinein auf einfache Weise vari¬ iert werden. Außerdem ist ein derartiges Zeitglied äu¬ ßerst preiswert realisierbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Ge¬ genstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die zeitli¬ che Verzögerung im Bereich zwischen 30 sek und 90 sek liegt.

Als besonders zutreffend hat sich eine zeitliche Verzöge¬ rung ergeben, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Aus¬ gestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die zeitliche Verzögerung 60 sek beträgt.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das zum Antreiben des Strömungsmediums dienende Mittel als Kältemittelverdichter ausgebildet ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung am Beispiel eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten Mehrtemperaturen-Kühlgerätes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Zweitemperaturen-Kühlgerät bei geöffneten Türen mit einem Kühlfach und einem Gefrier¬ fach, deren Temperaturen durch eine elektro¬ nische Regeleinrichtung gesteuert sind,

Fig. 2 einen Ausschnitt der elektronischen Regelein¬ richtung mit einer elektronischen Schaltungs¬ anordnung zur Ansteuerung eines den Kältemit¬ telfluß zum Gefrierfach bzw. Kühlfach steu¬ ernden Elektromagnetventils.

In Fig. 1 ist eine Kühl- und Gefrierkombination 10 ge¬ zeigt, deren wärmeisolierendes Gehäuse 11 zwei durch eine wärmeisolierende Zwischenwand 12 thermisch voneinander ge¬ trennte, vertikal übereinander angeordnete und mit separa¬ ten Türen 13 und 14 verschließbare Lagerfächer aufweist. Dabei ist das höherliegende, mit der Tür 13 verschließbare Lagerfach als Kühlfach 15 ausgebildet, welches mit in ver¬ tikalen Abständen übereinander angeordneten, zum Abstellen von Kühlgut dienenden Etageren 16 ausgestattet ist. Das andere unterhalb dem Kühlfach 15 angeordnete, von diesem durch die wärmeisolierende Zwischenwand 12 getrennte La¬ gerfach ist als Gefrierfach 17 ausgebildet, welches zur Aufnahme von Gefriergut schubladenartig ausziehbare Ge- friergutbehälter 18 aufweist.

Sowohl das Kühlfach 15 als auch das Gefrierfach 17 ist zur Aufrechterhaltung seiner bestimmungsgemäßen Lagerraum-Tem¬ peratur mit nicht gezeigten Verdampfern ausgestattet, wel¬ che in einen ebenso nicht gezeigten Kältekreis eingebunden

sind, innerhalb welchem ein die Verdampfer mit flüssigem Kältemittel versorgender Verdichter angeordnet ist, wel¬ cher intermittierend betrieben ist, wobei die Ein- und Ausschaltphasen des Verdichters von den in den Lagerfä¬ chern herrschenden Temperaturen abhängig sind. Diese wer¬ den von nicht dargestellten Temperatursensoren erfaßt und in einer zu einer elektronischen Regeleinrichtung gehören¬ den Auswertelogik 19 einerseits zu in Temperatur-Anzeige¬ elementen anzeigbaren Werten aufbereitet und andererseits zu einem in einer Schaltungsanordnung 30 weiter verarbeit¬ barem Digitalsignal "A" verarbeitet (siehe hierzu Fig. 2) .

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, stellt das aus- gangsseitig an der Auswertelogik 19 anliegende Digitalsi¬ gnal "A" das Eingangssignal für die Schaltungsanordnung 30 dar, welche eingangsseitig mit zwei zur Erzielung unter¬ schiedlicher Zeitspannen dienenden RC-Gliedern ausgestat¬ tet ist. Diese sind durch zwei in Parallelschaltung ange¬ ordnete ohm'sehe Widerstände 31 und 32 mit unterschiedli¬ chen Widerstandswerten und einen gemeinsamen, dazu in Rei¬ henschaltung liegenden Kondensator 33 gebildet, wobei dem mit dem niedrigeren Widerstandswert ausgestatteten Wider¬ stand 32 eine Diode 34 vorgeschaltet ist, welche mit ihrem Kathodenanschluß mit dem Widerstand 32 verbunden ist, so daß der über den Ladevorgang des Kondensators 33 über den höherohmigen Widerstand 31 stattfindet. Das durch den La¬ devorgang am Kondensator 33 erzeugte Spannungspotential liegt an den zusammengeführten Eingängen eines NAND-Gat- ters 35, dessen AusgangsSignal der Basis eines PNP-Transi- stors 36 zugeführt ist, dessen Emitteranschluß an eine

Gleichspannungsversorgung "U " angeschlossen ist, während

B sein Kollektoranschluß über einen den Kollektorstrom be¬ grenzenden ohm 1 sehen Widerstand 37 mit Massepotential ver¬ bunden ist. Zwischen dem Kollektoranschluß des PNP-Transi- stors 36 und dem ohm'sehen Widerstand 37 ist der Gate-An¬ schluß zum Abgriff für den Zündstrom eines Triacs 38 ange¬ ordnet, mit dessen zweiten Hauptelektroden-Anschluß ein an den Leitungspol "L" einer 230 Volt WechselSpannung ange¬ koppeltes, monostabiles, zwei Strömungswege schaltendes Elektro-Magnetventil 39 verbunden ist. Der andere Haupt¬ elektroden-Anschluß des Triacs 38 ist dem Null-Pol "N" der Wechselspannungsversorgung verbunden, welcher zugleich auch noch den Masseanschluß für diese Hauptelektrode des Triacs 38 bildet.

Ein für das Kühlfach 15 aufgrund der darin angestiegenen Lagertemperatur bestehender Kältebedarf wird am Ausgang der Auswertelogik 19 durch eine logische Eins für das Aus¬ gangssignal "A" signalisiert, welches einerseits die Akti¬ vierung des K ltemittelverdichters und andererseits einen Umschaltvorgang des monostabilen Magnetventils 39 aus sei¬ ner Ruhestellung zur Änderung des Strömungsweges für das Kältemittel zum Verdampfer des Kühlfaches 15 hin bedeutet. Hierbei ist der Umschaltvorgang des elektrisch ansteuerba¬ ren Magnetventils 39 durch das aus dem Widerstand 31 und den Kondensator 33 gebildete RC-Glied gegenüber dem Ein¬ schaltvorgang des Verdichters zeitlich verzögert, da die logische "Eins" am Ausgang der Auswertelogik 19 erst nach dem Abschluß des Ladevorgangs des Kondensators 33 an den zusammengeführten Eingängen des NAND-Gatters 35 anliegt

und an dessen Ausgang eine logische "Null" erzeugt, welche der Basis des als elektronischen Schalter dienenden PNP- Transistors 36 zugeführt ist, wodurch dieser in leitenden Zustand versetzt ist. Der durch den Leitungszustand des PNP-Transistors 36 zwischen dessen Emitter und dessen Kol¬ lektor fließende Strom dient als Zündstrom für den Triac 38, wodurch der Stromkreis für das monostabile Magnetven¬ til 39 geschlossen ist, so daß die gewünschte Positionsän¬ derung seines als für die Elektro-Magnete dienenden Ven¬ tilstellgliedes zur Umleitung des Kältemittels auf den Verdampfer des Kühlfaches 15 stattfindet.

Durch die eingangsseitige Beschaltung des NAND-Gatters 35 mit dem aus dem Widerstand 31 und dem Kondensator 33 ge¬ bildeten RC-Glied verzögert sich, wie bereits beschrieben, die Ansteuerung des Magnetventils 39 gegenüber der An- steuerung des Verdichters zeitlich, wobei diese an sich aufgrund des von der Auswertelogik 19 ausgegebenen Aus¬ gangssignals "A" bei einer Kälteanforderung für das Kühl¬ fach 15 gleichzeitig stattfinden müßte. Aufgrund der zeit¬ lichen Verzögerung zwischen der Inbetriebnahme des Ver¬ dichters und der Änderung des Strömungsweges für das Käl¬ temittel durch das Magnetventil 39 ist sichergestellt, daß das letztere mit in flüssiger Phase vorliegendem Kältemit¬ tel durchströmt ist, so daß die Umschaltbewegung des die Richtungsänderung für die Strömung bewirkenden Ventill¬ stellgliedes flüssigkeitsgedämpft und somit weitestgehend geräuschlos ohne zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen stattfin¬ det. Als für die Größenordnung der Verzögerungszeiten brauchbare Zeiten haben welche zwischen 30 sek und 90 sek

bereits gute Ergebnisse gezeigt, wobei sich eine Verzöge¬ rungszeit von 60 sek als günstig erwies.

Genauso ist es auch möglich, anstatt der zeitlich nach dem Verdichter stattfindenden Aktivierung des Magnetventils 39 zur Sicherung der Flüssigkeitsdämpfung für das Ventil¬ stellglied einen Flüssigkeitssensor zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes im Magnetventil 39 vorzusehen.

Hat die Lagertemperatur im Kühlfach 15 seinen bedarfsgemä¬ ßen Sollwert erreicht, wird dies über Temperatursensoren der Auswertelogik 19 signalisiert, woraufhin diese ein Si¬ gnal zur Außerbetriebnahme des Verdichters und eine logi¬ sche "Null" als AusgangsSignal "A" ausgibt. Dieses liegt als Umschaltsignal für das Magnetventil 39 um die Entlade- zeit des Kondensators 33 verzögert am Eingang des NAND- Gatters 35 an, wobei aufgrund des gegenüber dem Widerstand

31 sehr viel geringeren Widerstandswert für den Widerstand

32 der Umschaltvorgang des Magentventils 39 in seine den Strömungsweg zum Gefrierfach-Verdampfer freigebende Ruhe¬ lage nahezu gleichzeitig zum Stop des Verdichters erfolgt. Aufgrund der geringfügigen zeitlichen Verzögerung, für welche sich bereits eine Zeit von 50 ms als günstig er¬ wies, ist sichergestellt, daß zumindest der durch das Ma¬ gnetventil 39 vorgegebene Strömungsweg des Kältekreises noch mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist und somit der Umschaltvorgang des Ventilstellgliedes flüssigkeitsge¬ dämpft und somit nahezu geräuschlos stattfindet.

Für den Fall, daß für das Gefrierfach 17 Kältebedarf ge¬ meldet wird, ist das Ausgangssignal "A" der Auswertelogik 19 logisch "Null" , wodurch am NAND-Gatter 35 eine logische "Eins" anliegt und somit der Transistor 38 sperrt, so daß der Triac 38 inaktiv und damit das Magnetventil 39 strom¬ los ist.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel aus diskreten elektro¬ nischen Bauelementen aufgebauter Schaltungsanordnung 30 ist es auch denkbar, deren und die der Auswertelogik 19 zugrundeliegende Funktion durch einen entsprechend pro¬ grammierten Mikroprozessor nachzubilden, so daß die zeit¬ lich verzögerte Inbetriebnahme des Magnetventils 39 bezüg¬ lich dem Verdichter durch ein entsprechendes Softwarepro¬ gramm bewerkstelligt sein könnte.

Es versteht sich, daß die Erfindung auch auf eine Beschal- tung eines bistabilen Magnetventils mit in dieser Beschal- tung dann vorzusehenden ventilspezifischen Beschaltungsän- derung anwendbar ist.