DE102012207682A1

DE102012207682A1 - Haushaltskältegerät mit drei Temperaturerfassungssensoren und Verfahren zum Betreiben eines Haushaltskältegeräts

Info

Publication number: DE102012207682A1
Application number: DE201210207682
Authority: DE
Inventors: Bertram Wolf
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät (1) mit zumindest einem kühlbaren Innenraum (3) zum Lagern von Kältegut, mit einem Speichermaterial (7), sowie einem ersten Kältekreislauf mit einem Verdampfer (9) zum Kühlen des Speichermaterials (7), und einem zweiten Kältekreislauf, der einen ersten Wärmetauscher (12) aufweist, welcher mit dem Verdampfer (9) thermisch gekoppelt ist, und einen zweiten Wärmetauscher (11) aufweist, der im Innenraum (3) angeordnet ist, wobei ein erster Temperaturerfassungssensor (17) zur Erfassung der Temperatur des zweiten Wärmetauschers (11) angeordnet ist, ein zweiter Temperaturerfassungssensor (18) zur Erfassung der Temperatur eines im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluids im Bereich des Kältespeichers (5) angeordnet ist, und ein dritter Temperaturerfassungssensor (19) zur Erfassung der Temperatur im Innenraum (3) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltskältegeräts (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät mit zumindest einem kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut, mit einem Speichermaterial, sowie einem ersten Kältekreislauf mit einem Verdampfer zum Kühlen des Speichermaterials, und einem zweiten Kältekreislauf, der einen ersten Wärmetauscher aufweist, welcher mit dem Verdampfer des ersten Kältekreislaufs thermisch gekoppelt ist. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus im zweiten Kältekreislauf einen zweiten Wärmetauscher, der im Innenraum angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Haushaltskältegeräts.
Aus der DE 10 2010 041 951 A1 ist ein Kältegerät als Haushaltskältegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Das Haushaltskältegerät umfasst einen ersten Kältekreislauf, der einen Primärkreislauf darstellt, wobei der Primärkreislauf einen Verdampfer, einen Verdichter und einen Verflüssiger aufweist. Der Verdampfer ist dabei in einem Behälter angeordnet, in dem ein Speichermaterial in Form eines PCM (Phase Change Material) angeordnet ist. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus einen als Sekundärkreislauf ausgebildeten zweiten Kältekreislauf, der zwei Wärmetauscher aufweist, wobei ein Wärmetauscher innerhalb des Behälters mit dem Speichermaterial angeordnet ist und ein zweiter Wärmetauscher in dem kühlbaren Innenraum angeordnet ist. Darüber hinaus ist auch eine Pumpe in dem Sekundärkreislauf enthalten. Der Behälter mit dem Speichermaterial ist durch eine isolierende Wand von dem Innenraum entkoppelt. In weiteren Ausführungen kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass ein zusätzlicher Verdampfer in dem Innenraum angeordnet ist, der thermisch mit dem Wärmetauscher des Sekundärkreislaufs, der sich in dem Innenraum befindet, gekoppelt ist. Dieser zusätzliche Verdampfer ist darüber hinaus mit dem Primärkreislauf verbunden. In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der sich außerhalb des Behälters mit dem Speichermaterial befindliche Wärmetauscher im Innenraum des Haushaltskältegeräts befindet und über Leitungen mit dem pumpfähigen Speichermaterial in Verbindung steht, wobei in diesem Fall das pumpfähige Speichermaterial eine breiige Mischung aus gefrorenen und nicht gefrorenen Bestandteilen ausgeführt ist und auch als „Slurry“ bezeichnet werden kann. Über eine Umwälzpumpe wird dieses Speichermaterial über die Leitungen durch den Wärmetauscher gepumpt.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2010 041 952 A1 ein Kältegerät als Haushaltskältegerät bekannt. Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Bereich einer Rückwand des Innenbehälters des Haushaltskältegeräts ein jedoch von dem kühlbaren Innenraum durch eine wärmeisolierende Wand getrennt Verdampfer eines Kältekreislaufs angeordnet ist. Der Verdampfer ist mit einem Kältespeicher, der ein Speichermaterial aufweist, thermisch gekoppelt. Der Kältespeicher ist innerhalb eines Luftkanals angeordnet, der zwischen dem Wandbereich des Isolierbehälters und der wärmeisolierenden Wand gebildet ist, angeordnet, wobei dieser Luftkanal mit dem Innenraum gekoppelt ist, wobei dazu entsprechende Klappen vorgesehen sind.
Durch die aus dem Stand der Technik bekannten Haushaltskältegeräte ist es möglich, diese sowohl in einem Netzbetrieb als auch in einem vom Netz entkoppelten Betrieb zu betreiben. Auch dann, wenn keine direkte elektrische Energieversorgung vom Netz erfolgt, ist ein derartiges Haushaltskältegerät ebenso voll funktionsfähig betreibbar.
Ein weiterer Vorteil von Haushaltskältegeräten, die über zwei separate Kältekreisläufe verfügen, die thermisch miteinander gekoppelt sind, ist darin zu sehen, dass der Innenraum des Haushaltskältegeräts über einen Wärmetauscher und das Speichermaterial gekühlt wird. Auch dann, wenn der erste Kältekreislauf nicht in Betrieb ist, weil beispielsweise keine elektrische Energie aus einem elektrischen Energieversorgungsnetz für das Kältegerät zur Verfügung steht, ist der bereits oben angesprochene netzunabhängige Betrieb möglich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Haushaltskältegerät mit zwei Kältekreisläufen und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Haushaltskältegeräts zu schaffen, bei welchem bzw. mit welchem ein effizienterer Betrieb im Hinblick auf eine Temperatureinstellung im Innenraum ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Haushaltskältegerät und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltskältegerät umfasst zumindest einen kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus einen Kältespeicher mit einem thermisches Speichermaterial zur thermischen Energiespeicherung, sowie einen ersten Kältekreislauf mit einem Verdampfer zum Kühlen des Speichermaterials. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus einen zweiten Kältekreislauf, der einen ersten Wärmetauscher aufweist, der mit dem Verdampfer des ersten Kältekreislaufs thermisch gekoppelt ist. Der zweite Kältekreislauf umfasst darüber hinaus einen zweiten Wärmetauscher, der im Innenraum angeordnet ist. Das Haushaltskältegerät umfasst einen ersten Temperatursensor, welcher zur Erfassung der Temperatur des zweiten Wärmetauschers angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein zweiter Temperaturerfassungssensor vorgesehen, welcher zur Erfassung der Temperatur eines im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluids im Bereich des Kältespeichers angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst das Haushaltskältegerät einen dritten Temperaturerfassungssensor, welcher zur Erfassung der Temperatur im Innenraum angeordnet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung mit einer Mehrzahl von Temperaturerfassungssensoren, die darüber hinaus auch noch zu jeweils spezifischen Temperaturerfassungen vorgesehen und angeordnet sind, ist die Kopplung der Kältekreisläufe und der Betrieb der jeweiligen Komponenten dieser Kältekreisläufe besser aufeinander abgestimmt und somit ist ein effizienterer Betrieb erreichbar. Insbesondere im Hinblick auf einen energieeffizienten Betrieb mit einer sehr genauen und schnellen Einstellung der Temperatur im Innenraum ist dadurch ein Vorteil erreicht.
Das Speichermaterial ist vorzugsweise ein PCM.
Unter einem Haushaltskältegerät wird ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im Gastronomiebereich eingesetzt wird, verstanden. Das Haushaltskältegerät dient insbesondere dazu, Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinlagerschrank.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Temperaturerfassungssensor in einem mittleren Drittel der Länge des zweiten Wärmetauschers an diesem angeordnet ist.
Dadurch kann die Temperatur dieses zweiten Wärmetauschers besonders exakt und aussagekräftig bestimmt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Temperaturerfassungssensor an einem Ausgang des ersten Wärmetauschers angeordnet ist. Diese Stelle ist besonders nahe am kältesten Punkt des Kältespeichers, insbesondere dann, wenn der zweite Wärmetauscher mit dem Verdampfer des ersten Kältekreislaufs direkt miteinander verbunden ist und der Eingang bzw. der Einspritzpunkt des Verdampfers direkt benachbart zum Ausgang des ersten Wärmetauschers liegt. Dadurch können besonders exakte Aussagen über die Temperaturwerte an der kältesten Stelle im Kältespeicher getroffen werden, was im Hinblick auf das im Wärmetauscher und somit auch im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluid besonders wesentlich ist, da diesbezüglich ein entsprechender Transport dann zu dem anderen Wärmetauscher im Innenraum erfolgt und entsprechende thermische Energie dann an den Innenraum abgegeben wird.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der dritte Temperaturerfassungssensor an einer Innenwand eines den Innenraum des Haushaltskältegeräts begrenzenden Innenbehälters angeordnet ist. Dadurch wird auch eine sehr direkte und genaue Erfassung der Temperaturwerte im Innenraum ermöglicht.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Haushaltsgerät eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine in dem zweiten Kältekreislauf geschaltete Pumpe zu aktivieren, wenn der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors größer einem Referenztemperaturwert ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu ausgebildet ist, die Pumpe dann einzuschalten, wenn der Temperaturwert des zweiten Temperaturerfassungssensors um einen Referenzwert niedriger ist, als der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors. Die Pumpe wird vorzugsweise somit nur dann eingeschaltet, wenn der Temperaturwert vom zweiten Temperaturerfassungssensor deutlich unter dem Temperaturwert von dem dritten Temperaturerfassungssensor liegt, da sonst eine Umwälzung des Fluids im zweiten Kältekreislauf nicht sinnvoll ist, da keine Kühlleistung erzielt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Referenzwert zwischen 1°C und 3°C beträgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu ausgebildet ist, den mit der Pumpe erzeugten Massenstrom des Fluids im zweiten Kältekreislauf abhängig von einem Unterschied der Temperaturwerte des ersten und des zweiten Temperaturerfassungssensors einzustellen.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass abhängig von einem Überschreiten eines Referenzunterschieds durch den Temperaturunterschied die Pumpleistung der Pumpe durch die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest reduzierbar ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Regelung der Pumpleistung der Pumpe durch die Steuer- und/oder Regeleinheit direkt proportional zum Temperaturunterschied ist.
Da der Wärmefluss zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Innenraum wegen des Wärmeübergangswiderstands zwischen diesem zweiten Wärmetauscher und dem Innenraum und der Wärmeleitwiderstände innerhalb der Materialien und der Luft begrenzt ist, kühlt sich der zweite Wärmetauscher immer stärker ab, wenn das Fluid schneller umgewälzt wird. Theoretisch ist aber nur eine Absenkung der Wärmetauschertemperatur auf die Temperatur des Fluids bzw. der Kühlsole möglich. Da aber eine starke Umwälzung dieses Fluids bzw. der Sole energetisch ungünstig ist (die benötigte Pumpleistung steht in einem ungünstigen Verhältnis zur erzielten Kälteleistung), ist es vorteilhaft, den Massenstrom des Fluids zu begrenzen. Zur Begrenzung dieses Massenstroms des Fluids, was entweder durch eine direkte Regelung der Pumpleistung oder ein Ein- und Ausschalten der Pumpe und somit einem Takten erfolgen kann, kann der Temperaturunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturerfassungssensor genutzt werden. Wird, wie bereits erwähnt, ein vorgegebener Temperaturunterschied zwischen den beiden genannten Temperaturerfassungssensoren unterschritten, so schaltet sich die Pumpe aus oder die Pumpleistung wird herab geregelt. Die Regelung der Pumpleistung kann aber auch direkt proportional zum Temperaturunterschied des ersten und des zweiten Temperaturerfassungssensors erfolgen. Steigt der Temperaturunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturerfassungssensor wieder an, so wird die Pumpe wieder eingeschaltet bzw. die Pumpleistung wird erhöht. Über diese Regelung kann die Laufzeit der Pumpe auf ein energetisch sinnvolles Maß in Abhängigkeit der vorherrschenden Temperaturen beschränkt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Haushaltskältegeräts mit zumindest einem kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut wird ein Speichermaterial verwendet, um thermische Energie zu speichern. Mit einem ersten Kältekreislauf des Haushaltskältegeräts, welcher einen Verdampfer aufweist, wird das Speichermaterial gekühlt. Ein zweiter Kältekreislauf des Haushaltskältegeräts, welcher einen ersten Wärmetauscher aufweist, wird über diesen ersten Wärmetauscher mit dem Verdampfer des ersten Kältekreislaufs thermisch gekoppelt. Ein zweiter Wärmetauscher des zweiten Kältekreislaufs wird im Innenraum des Haushaltskältegeräts angeordnet. Eine Temperatur des zweiten Wärmetauschers wird mit einem ersten Temperaturerfassungssensor erfasst, wobei eine Temperatur eines im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluids bzw. Kältemittels im Bereich des Kältespeichers mit einem zweiten Temperaturerfassungssensor erfasst. Eine Temperatur im Innenraum wird mit einem dritten Temperaturerfassungssensor erfasst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei darüber hinaus vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Haushaltskältegeräts als vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Haushaltskältegeräts; und
2 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Haushaltskältegeräts.
In den schematischen und im Hinblick auf gezeigte Funktionsprinzipien skizzenhaften Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer Schnittdarstellung ein Haushaltskältegerät 1, welches als Speicherkühlschrank ausgebildet ist, gezeigt, welches einen Innenbehälter 2 mit einem kühlbaren Innenraum 3 aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein weiterer kühlbarer Innenraum vorgesehen ist, der von dem gezeigten kühlbaren Innenraum 3 getrennt ist. Der in 1 gezeigte Innenraum 3 kann ein Gefrierfach, ein Frischhaltefach oder ein Kühlfach sein. Im Ausführungsbeispiel ist er vorzugsweise als Kühlfach vorgesehen. Dieses wird beispielsweise auf Temperaturen zwischen 4°C und 10°C temperiert. Der kühlbare Innenraum 3 ist vorgesehen, Kältegut, beispielsweise in Form von Lebensmitteln und/oder Getränken zu lagern. Am Innenbehälter 2 ist eine Tür 4 schwenkbar angeordnet, damit der Innenraum 3 zugänglich ist.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist im unteren Teil des Innenbehälters 2 ein Kältespeicher 5 angeordnet, der thermisch mittels einer Dämmung bzw. einer wärmeisolierenden Wand 6 vom kühlbaren Innenraum 3 getrennt ist. Der Kältespeicher 5 kann jedoch auch völlig vom restlichen Haushaltskältegerät 1, insbesondere vom Innenbehälter 2, getrennt angeordnet sein oder auch innerhalb des Innenraums 3 thermisch isoliert angeordnet sein.
Im Kältespeicher 5 ist ein Speichermaterial 7 angeordnet, welches im Ausführungsbeispiel ein PCM ist. Ein solches Speichermaterial ist zur Speicherung von Kälte ausgebildet. Als Speichermaterial 7 sind insbesondere Stoffe oder Stoffgemische vorgesehen, welche einen Schmelzpunkt (oder Phasenwechselpunkt) unterhalb der gewünschten Temperatur des kühlbaren Innenraums 3 aufweisen. Als beispielhafte geeignete Speichermaterialien 7 können Solelösungen mit einem Schmelzpunkt von < 4°C genannt werden, wenn es sich bei dem kühlbaren Innenraum 3 um einen oben genannten Kühlraum bzw. ein Kühlfach handelt.
Der Kältespeicher 5 ist insbesondere ein Tank bzw. ein Behälter, in dem das Speichermaterial 7 aufgenommen ist. Dieser Kältespeicher 5 dient im eingefrorenen Zustand als Kälteakku. Durch die thermische Isolierung des Kältespeichers 5 von dem Innenraum 3 kann der Kältespeicher 5 weitgehend unabhängig von der Innenraumtemperatur abgekühlt und eingefroren werden.
Das Haushaltskältegerät 1 umfasst darüber hinaus einen ersten Kältekreislauf, welcher ein Kompressor-Kältekreislauf ist und welcher den Primärkreislauf darstellt. Der erste Kältekreislauf umfasst einen Verflüssiger 8, einen Verdampfer 9 und einen Verdichter 10. Der erste Kältekreislauf ist insbesondere als ein Kaltdampfkompressionskreislauf ausgeführt und wird mittels eines nicht näher dargestellten elektrischen Energieversorgungsnetzes mit elektrischer Energie versorgt.
Der Verdampfer 9 ist wärmeleitend mit dem Kältespeicher 5 verbunden und es ist insbesondere vorgesehen, dass der Verdampfer 9 innerhalb des Kältespeichers 5 angeordnet ist und von dem Speichermaterial 7 umgeben ist. Der Verdampfer 9 steht also direkt mit dem Speichermaterial 7 in Kontakt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel strömt bzw. zirkuliert in diesem ersten Kältekreislauf ein erstes Kältemittel.
Der erste Kältekreislauf kann mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 20 des Haushaltskältegeräts 1 verbunden sein, um bei Bedarf ein- und ausgeschaltet zu werden, um das Speichermaterial 7 des Kältespeichers 5 zu kühlen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Haushaltskältegerät 1 einen kompressorlosen Kältemittel-Kältekreislauf auf, welcher den zweiten Kältekreislauf und somit den Sekundärkreislauf darstellt. Dieser zweite Kältekreislauf umfasst einen zweiten Wärmetauscher 11, einen mit dem zweiten Wärmetauscher 11 verbundenen ersten Wärmetauscher 12 und eine Umwälzpumpe 13. Der erste Wärmetauscher 12 ist wärmeleitend mit dem Kältespeicher 5 gekoppelt. Darüber hinaus ist der erste Wärmetauscher 12 ebenfalls wärmeleitend mit dem Verdampfer 9 des ersten Kältekreislaufs verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich der erste Wärmetauscher 12 innerhalb des Kältespeichers 5 befindet und ebenfalls von dem Speichermaterial 7 umgeben ist, also direkt mit dem Speichermaterial 7 in Kontakt steht.
Darüber hinaus sind der erste Wärmetauscher 12 und der Verdampfer 9 thermisch gekoppelt oder sind unmittelbar aneinander angeordnet und berühren sich flächig.
Der zweite Wärmetauscher 12 ist thermisch mit dem kühlbaren Innenraum 3 gekoppelt. Er ist insbesondere innerhalb des kühlbaren Innenraums 3 angeordnet. Er kann insbesondere an einer in Richtung des Innenraums 3 gerichteten Wand des Innenbehälters 2, insbesondere an der Rückwand 14 des Innenbehälters 2, angeordnet sein. Der zweite Wärmetauscher 11 kann auch in eine der Wände des Innenbehälters integriert sein.
Der die beiden Wärmetauscher 11 und 12 umfassende zweite Kältekreislauf ist mit einem geeigneten Fluid zum Wärme- bzw. Kältetransport gefüllt und ist derart eingerichtet, dass das gekühlte Fluid vom ersten Wärmetauscher 12 mittels der Umwälzpumpe 13 zum zweiten Wärmetauscher 11 befördert werden kann.
Im Betrieb des Haushaltsgeräts 1 erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der Temperatur des kühlbaren Innenraums 3 über den zweiten Kältekreislauf, der die beiden Wärmetauscher 11 und 12 umfasst. Dazu ist die Umwälzpumpe 13 mit der genannten Steuer- und/oder Regeleinheit 20 des Haushaltskältegeräts 1 verbunden, die beispielsweise die Umwälzpumpe 13 aufgrund einer Soll-Temperatur des Innenraums 3 und aufgrund einer gemessenen oder ermittelten Ist-Temperatur des Innenraums 3 bei Bedarf ein- und ausschaltet. Ist die Umwälzpumpe 13 eingeschaltet, dann pumpt diese von dem Speichermaterial 7 und gegebenenfalls vom Verdampfer 9 gekühltes, im ersten Wärmetauscher 12 befindliches Fluid in den zweiten Wärmetauscher 11. Hier kann das Fluid, welches ebenfalls ein Kältemittel darstellt, Wärme von der Luft des kühlbaren Innenraums 3 aufnehmen, welches anschließend nach dem Rücktransport des Fluids in den ersten Wärmetauscher 12 an das Speichermittel 7 oder direkt an das Kältemittel im Kompressor-Kältekreislauf über den Verdampfer 9 übergeben werden kann. Je nachdem, ob mehr oder weniger kaltes Fluid in den zweiten Wärmetauscher 11 gepumpt wird, kann die Temperatur des Innenraums 3 eingestellt oder auch geregelt werden.
Wird das Haushaltskältegerät 1 netzunabhängig betrieben, was bedeutet, dass das Haushaltskältegerät 1 nicht mit elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz versorgt wird, dann kann im Betrieb des Haushaltskältegeräts 1 das gekühlte, gegebenenfalls das eingefrorene Speichermaterial 7 die Wärme aus dem Fluid und damit aus dem Innenraum 3 aufnehmen, ohne dass der erste Kältekreislauf eingeschaltet werden muss. Der relativ geringe elektrische Strombedarf der Umwälzpumpe 13 und der Steuer- und/oder Regeleinheit 20 kann durch einen nicht näher dargestellten, gegebenenfalls wieder aufladbaren, relativ kleinen Akku des Haushaltsgeräts1 abgedeckt werden, wodurch ein vollständig netzunabhängiger Betrieb des Haushaltskältegeräts 1 bei relativ geringem Stromverbrauch aus dem Akku über einen gewissen Zeitraum möglich ist.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Haushaltskältegeräts 1 in einer geschnittenen Darstellung gezeigt. Das in 2 gezeigte Haushaltskältegerät 1 unterscheidet sich von der Darstellung in 1 durch einen zusätzlichen Verdampfer 15, der vorgesehen ist, bei Bedarf den Innenraum 3 direkt zu kühlen. Der zusätzliche Verdampfer 15 ist beispielsweise innerhalb des Innenraums 3, beispielsweise an der Rückwand 14 des Innenbehälters 3 angeordnet oder auch in diese integriert. Mittels des zusätzlichen Verdampfers 15 kann demnach der Innenraum 3 zusätzlich oder alternativ gekühlt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, den Innenraum 3 mittels des zusätzlichen Verdampfers 15 zu kühlen, wenn elektrische Energie über das Energieversorgungsnetz verfügbar ist.
Der zusätzliche Verdampfer 15 ist Teil eines Kompressions-Kältekreislaufs, der beispielsweise einen eigenen, nicht näher dargestellten Verdichter und Verflüssiger umfasst. Dieser Kompressions-Kältekreislauf kann von der Steuer- und/oder Regeleinheit 1a des Haushaltskältegeräts 1 angesteuert werden, um die Temperatur des Innenraums 3 insbesondere zu regeln.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es jedoch vorgesehen, dass der zusätzliche Verdampfer 15 mittels eines Ventils, insbesondere eines Zwei-Wege-Ventils 16, am Kompressions-Kältekreislauf und somit am ersten Kältekreislauf angeschlossen ist, der auch den Verdampfer 9 für den Kältespeicher 5 umfasst. Das Zwei-Wege-Ventil 16 ist beispielsweise mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 20 verbunden und ist dahingehend eingerichtet, je nach Bedarf den Verdampfer 9 und/oder den zusätzlichen Verdampfer 15 mit Kältemittel des Kompressor-Kältekreislaufs zu versorgen.
Bei den Ausführungen gemäß 1 und 2 ist der Kältespeicher 5 unterhalb des Innenraums 3 ausgebildet und angeordnet.
Wie bei beiden Ausführungen gemäß 1 und 2 zu erkennen ist, umfassen die Haushaltskältegeräte 1 einen ersten Temperaturerfassungssensor 17, der in etwa mittig an dem zweiten Wärmetauscher 11 des zweiten Kältekreislaufs angeordnet ist. Ein zweiter Temperaturerfassungssensor 18 ist an einem Ausgang des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältekreislaufs angeordnet. Der zweite Temperaturerfassungssensor 18 ist dabei zur Erfassung der Temperatur eines im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluids bzw. einer Sole ausgebildet. Er ist diesbezüglich auch entsprechend angeordnet und die in den 1 und 2 gezeigte Position ist dabei vorteilhaft. Idealerweise befindet sich der zweite Temperaturerfassungssensor 18 direkt in der umgewälzten Sole bzw. dem Fluid des zweiten Kältekreislaufs.
Ein dritter Temperaturerfassungssensor 19 ist zur Erfassung der Temperatur im Innenraum 3 angeordnet. Vorzugsweise ist er dabei an einer Innenwand des Innenbehälters 2 angeordnet.
Die Haushaltskältegeräte 1 gemäß 1 und 2 umfassen darüber hinaus die Steuer- und/oder Regeleinheit 20, die abhängig von den Temperaturwerten der Temperaturerfassungssensoren 17 bis 19 die Temperatur in dem Innenraum 3 einstellt. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 20 ist darüber hinaus dazu ausgebildet, die in den zweiten Kältekreislauf geschaltete Pumpe 13 zu aktivieren, wenn der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors 19 größer einem Referenztemperaturwert ist. Darüber hinaus ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 20 dazu ausgebildet, die Pumpe 13 dann einzuschalten, wenn der Temperaturwert des zweiten Temperaturerfassungssensors 18 um einen Referenzwert niedriger ist, als der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors 19.
Vorzugsweise ist darüber hinaus auch vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 20 dazu ausgebildet ist, den mit der Pumpe 13 erzeugten Massenstrom des Fluids im zweiten Kältekreislauf abhängig von einem Unterschied der Temperaturwerte des ersten und des zweiten Temperaturerfassungssensors 17 bzw. 18 einzustellen. Es wird also diesbezüglich die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturwerten des ersten und des zweiten Temperaturerfassungssensors 17 bzw. 18 bestimmt und ebenfalls mit einem Referenzunterschied verglichen. Abhängig von einem Überschreiten dieses Referenzunterschiedes durch die Temperaturdifferenz zwischen den beiden ersten Temperaturerfassungssensoren 17 bzw. 18 wird dann die Pumpleistung der Pumpe 13 durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 20 zumindest reduziert, gegebenenfalls die Pumpe 13 komplett abgeschaltet.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass eine Regelung der Pumpleistung der Pumpe 13 durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 20 direkt proportional zu diesem Temperaturunterschied zwischen den Temperaturwerten des ersten und des zweiten Temperaturerfassungssensors 17 und 18 durchgeführt wird.
Bei beiden Ausführungen sind Bedienelemente 21 und 22 vorgesehen, mit welchen ein Gefrierbetriebsmodus für den Kältespeicher 5 einstellbar ist, wobei dazu vorzugsweise die Zeitdauer des Einfrierens und/oder in Gefriergrad, bis zu welchem Anteil der Kältespeicher 5 eingefroren werden soll, nutzerdefiniert einstellbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Haushaltskältegerät
2: Innenbehälter
3: Innenraum
4: Tür
5: Kältespeicher
6: Wand
7: Speichermaterial
8: Verflüssiger
9: Verdampfer
10: Verdichter
11: Zweiter Wärmetauscher
12: Erster Wärmetauscher
13: Pumpe
14: Rückwand
15: Verdampfer
16: Ventil
17: Erster Temperaturerfassungssensor
18: Zweiter Temperaturerfassungssensor
19: Dritter Temperaturerfassungssensor
20: Steuer- und/oder Regeleinheit
21, 22: Bedienelemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010041951 A1 [0002]
DE 102010041952 A1 [0003]

Claims

Haushaltskältegerät (1) mit zumindest einem kühlbaren Innenraum (3) zum Lagern von Kältegut, mit einem Kältespeicher (5) mit einem Speichermaterial (7), sowie einem ersten Kältekreislauf mit einem Verdampfer (9) zum Kühlen des Speichermaterials (7), und einem zweiten Kältekreislauf, der einen ersten Wärmetauscher (12) aufweist, welcher mit dem Verdampfer (9) thermisch gekoppelt ist, und einen zweiten Wärmetauscher (11) aufweist, der im Innenraum (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperaturerfassungssensor (17) zur Erfassung der Temperatur des zweiten Wärmetauschers (11) angeordnet ist, ein zweiter Temperaturerfassungssensor (18) zur Erfassung der Temperatur eines im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluids im Bereich des Kältespeichers (5) angeordnet ist, und ein dritter Temperaturerfassungssensor (19) zur Erfassung der Temperatur im Innenraum (3) angeordnet ist.
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturerfassungssensor (17) in einem mittleren Drittel der Länge des zweiten Wärmetauschers (11) an diesem angeordnet ist.
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Temperaturerfassungssensor (18) an einem Ausgang des ersten Wärmetauschers (12) angeordnet ist.
Haushaltskältegerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Temperaturerfassungssensor (19) an einer Innenwand eines den Innenraum (3) begrenzenden Innenbehälters (2) angeordnet ist.
Haushaltskältegerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und/oder Regeleinheit (20) ausgebildet ist, die abhängig von den Temperaturwerten der Temperaturerfassungssensoren (17 bis 19) die Temperatur in dem Innenraum (3) einstellt.
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) dazu ausgebildet ist, eine in dem zweiten Kältekreislauf geschaltete Pumpe (13) zu aktivieren, wenn der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors (19) größer einem ersten Referenztemperaturwert ist.
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) dazu ausgebildet ist, die Pumpe (13) dann einzuschalten, wenn der Temperaturwert des zweiten Temperaturerfassungssensors (18) um einen zweiten Referenztemperaturwert niedriger ist, als der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors (19).
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Referenztemperaturwert zwischen 1°C und 3°C beträgt.
Haushaltskältegerät (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) dazu ausgebildet ist, den mit der Pumpe (13) erzeugten Massenstrom des Fluids im zweiten Kältekreislauf abhängig von einem vorgebbaren Unterschied der Temperaturwerte des ersten (17) und des zweiten Temperaturerfassungssensors (18) einzustellen.
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem Überschreiten eines Referenzunterschieds durch den Temperaturunterschied die Pumpleistung der Pumpe (13) durch die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) zumindest reduzierbar ist.
Haushaltskältegerät (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Pumpleistung der Pumpe (13) durch die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) direkt proportional zum Temperaturunterschied ist.
Verfahren zum Betreiben eines Haushaltskältegerät (1) mit zumindest einem kühlbaren Innenraum (3) zum Lagern von Kältegut, mit einem Kältespeicher (5) mit einem Speichermaterial (7), sowie einem ersten Kältekreislauf mit einem Verdampfer (9) zum Kühlen des Speichermaterials (7), und einem zweiten Kältekreislauf, der einen ersten Wärmetauscher (12) aufweist, welcher mit dem Verdampfer (9) thermisch gekoppelt wird, und einen zweiten Wärmetauscher (11) aufweist, der im Innenraum (3) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des zweiten Wärmetauschers (11) mit einem ersten Temperaturerfassungssensor (17) erfasst wird, eine Temperatur eines im zweiten Kältekreislauf zirkulierenden Fluids im Bereich des Kältespeichers (5) mit einem zweiten Temperaturerfassungssensor (18) erfasst wird, und eine Temperatur im Innenraum (3) mit einem dritten Temperaturerfassungssensor (19) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von den Temperaturwerten der Temperaturerfassungssensoren (17 bis 19) die Temperatur in dem Innenraum (3) durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit (20) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem zweiten Kältekreislauf geschaltete Pumpe (13) durch die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) aktiviert wird, wenn der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors (19) größer einem ersten Referenztemperaturwert ist, insbesondere die Pumpe (13) dann eingeschaltet wird, wenn der Temperaturwert des zweiten Temperaturerfassungssensors (18) um einen zweiten Referenztemperaturwert niedriger ist, als der Temperaturwert des dritten Temperaturerfassungssensors (19) ist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Pumpe (13) im zweiten Kältekreislauf erzeugter Massenstrom des Fluids im zweiten Kältekreislauf durch die Steuer- und/oder Regeleinheit (20) abhängig von einem vorgebbaren Unterschied der Temperaturwerte des ersten (17) und des zweiten Temperaturerfassungssensors (18) eingestellt wird.