DE102013204733A1

DE102013204733A1 - Kältegerät

Info

Publication number: DE102013204733A1
Application number: DE102013204733.9A
Authority: DE
Inventors: Hans Ihle; Lincoln Takemoto
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-09-18

Abstract

Ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, hat wenigstens ein ersten Lagerfach (3), einen Verdichter (5), eine Regeleinheit (10) zum Regeln des Betriebs des Verdichters (5) anhand einer von einem Temperatursensor (11) erfassten Ist-Temperatur und einer Solltemperatur und einem von dem Verdichter (5) mit Kältemittel beaufschlagten, das erste Lagerfach (3) kühlenden Verdampfer (9). Die Regeleinheit (10) ist zwischen einem Normalkühlmodus und einem Superkühlmodus umschaltbar, in dem die Solltemperatur tiefer als im Normalkühlmodus ist. Die Solltemperatur ist in einer Anfangsphase des Superkühlmodus tiefer ist als in einer Endphase des Superkühlmodus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, das in der Lage ist, frisch eingebrachtes, warmes Kühlgut energieeffizient und unter Meidung einer übermäßigen Erwärmung bereits vorhandenen Kühlguts auf eine Lagertemperatur abzukühlen.
Herkömmliche Kältegeräte haben üblicherweise eine Thermostat-Regeleinheit, die den Betrieb eines Verdichters anhand eines Vergleichs einer am Kältegerät gemessenen Temperatur mit einer Soll-Temperatur regelt und den Verdichter ausschaltet, wenn die Soll-Temperatur um mehr als ein zulässiges Maß unterschritten ist bzw. ihn wieder einschaltet, wenn die Soll-Temperatur mehr als zulässig überschritten ist. Wenn in das Lagerfach eines solchen Kältegeräts warmes Kühlgut eingebracht wird, erwärmt dieses das bereits vorhandene Kühlgut, bevor die eingebrachte Wärme über den Verdampfer abgeführt werden kann. Eine übermäßige Erwärmung des vorhandenen Kühlguts kann zu einer Beeinträchtigung von dessen Haltbarkeit führen und ist daher zu vermeiden.
Um die Erwärmung des vorhandenen Kühlguts zu begrenzen, verfügen herkömmliche Kältegeräte, insbesondere solche mit einem Gefrierfach, oft über einen sogenannten Superkühlmodus, den der Benutzer einschalten kann, nachdem er warmes Kühlgut in das Gerät geladen hat. Der Übergang in den Superkühlmodus bewirkt, dass die Thermostat-Regeleinheit auf eine tiefere Soll-Temperatur als die im Normalkühlbetrieb verwendete umschaltet. Der Verdampfer erreicht daraufhin erheblich tiefere Temperaturen als im normalen Kühlbetrieb, was zwar einerseits erwünscht ist, um die Wärme des neu eingelagerten Kühlguts schnell abzuführen, was andererseits aber auch zu einem erhöhten Temperaturgradienten zwischen dem Verdampfer und der Umgebung des Kältegeräts und damit zu einem vermehrten Wärmezustrom von außen führt. Um diese Wärme wieder aus dem Gerät zu beseitigen, muss zusätzlich Energie aufgewandt werden.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kältegerät zu schaffen, mit dem frisch eingebrachtes, warmes Kühlgut schnell und energieeffizient auf eine dauerhafte Lagertemperatur gebracht werden kann.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät mit wenigstens einem Lagerfach, einem Verdichter, einer Regeleinheit zum Regeln des Betriebs des Verdichters anhand einer von einem Temperatursensor erfassten Ist-Temperatur und einer Soll-Temperatur, die zwischen einem Normalkühlmodus und einem Superkühlmodus, in dem die Soll-Temperatur tiefer als im Normalkühlmodus ist, umschaltbar ist, und einem von dem Verdichter mit Kältemittel beaufschlagten, das erste Lagerfach kühlenden Verdampfer die Soll-Temperatur in einer Anfangsphase des Superkühlmodus tiefer ist als in einer Endphase des Superkühlmodus.
Die Veränderung der Soll-Temperatur im Laufe des Superkühlmodus hat zur Folge, dass in der Anfangsphase des Superkühlmodus besonders tiefe Verdampfertemperaturen erreichbar sind, gleichzeitig aber das neu beladene Lagerfach oder auch ein anderes Lagerfach des Kältegeräts noch relativ warm ist und daher die Gefahr einer Unterkühlung eines Lagerfachs (die je nach Art des Fachs bestenfalls zu einem unnötig hohen Energieverbrauch beim Kühlen, schlimmstenfalls zu einer Schädigung des Kühlguts führen kann) durch einen extrem kalten Verdampfer gering ist. So ist gerade in der Anfangsphase des Superkühlmodus, in der herkömmlicherweise die Gefahr einer übermäßigen Erwärmung vorhandenen Kühlguts durch neu eingeladenes, warmes Kühlgut am höchsten ist, eine schnelle Abkühlung erreichbar. Wenn im Laufe des Superkühlmodus die niedrigere Temperatur sich vom Verdampfer aus im Lagerfach ausbreitet, werden durch Heraufsetzen der Soll-Temperatur die Gefahr der Unterkühlung und der Energieverbrauch reduziert.
Die Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass bei einem Kältegerät der oben angegebenen Art der Verdichter drehzahlgeregelt ist und die Drehzahl des Verdichters zumindest in einer Anfangsphase des Superkühlmodus niedriger ist als eine maximale Drehzahl des Verdichters.
Auf den ersten Blick überrascht, dass durch eine scheinbar leistungsvermindernde Maßnahme wie das Wählen einer niedrigen Drehzahl dieselbe Wirkung erreichbar sein sollte, wie durch das Wählen einer niedrigen Soll-Temperatur, die zu erreichen hohe Kühlleistung erfordert. Tatsächlich aber bewirkt die niedrige Drehzahl in der Anfangsphase des Superkühlmodus, dass einerseits der Verdampfer ständig kalt gehalten wird und in der Lage ist, kontinuierlich Wärme vom neuen Kühlgut aufzunehmen, und dass andererseits die Ist-Temperatur lange Zeit ununterbrochen über der Soll-Temperatur liegt, so dass der Verdichter mit der niedrigen Drehzahl lange Zeit kontinuierlich laufen kann. Es werden daher in der Anfangsphase des Superkühlmodus Stillstandsphasen des Verdichters vermieden, in denen der Verdampfer keine Wärme des frisch eingelagerten Kühlguts aufnehmen kann und diese sich bereits im vorhandenen Kühlgut verteilen muss.
In der Endphase des Superkühlmodus, wenn das frisch eingelagerte Kühlgut bereits weitgehend abgekühlt ist und der Wärmestrom zum Verdampfer sich deshalb verlangsamt, ist es zweckmäßig, den drehzahlgeregelten Verdichter wenigstens zeitweilig mit einer höheren Drehzahl, vorzugsweise der maximalen Drehzahl zu betreiben, um so eine tiefe Verdampfertemperatur zu erreichen und so eine zügige Abkühlung des neuen Kühlguts bis zum Ende des Superkühlmodus zu erreichen.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind sogenannte Einkreis-Kältegeräte, bei denen ein zweiter Verdampfer zum Kühlen eines zweiten Lagerfachs mit dem ersten Verdampfer in Reihe verbunden ist. Meist handelt es sich bei dem zweiten Lagerfach um ein ungeregeltes Gefrierfach, während das erste Lagerfach ein Normalkühlfach ist. Bei einem solchen Geräteaufbau wirkt sich die Einbringung von warmem Kühlgut in das Gefrierfach auf die vom Temperatursensor im Normalkühlfach erfasste Temperatur nicht aus, so dass ein manuelles Umschalten in den Superkühlmodus notwendig ist, damit die für das Gefrierfach benötigte Kühlleistung erzeugt wird.
Die Regeleinheit ist vorzugsweise eingerichtet, um – im Normalkühlmodus wie auch im Superkühlmodus – den Verdichter auszuschalten, wenn die Ist-Temperatur die Soll-Temperatur um mehr als ein vorgegebenes Maß unterschreitet, und ihn einzuschalten, wenn die Ist-Temperatur die Soll-Temperatur um mehr als ein vorgegebenes Maß überschreitet. Dies ist auch bei einem drehzahlgeregelten Verdichter sinnvoll, um, insbesondere im Normalkühlbetrieb, sicherzustellen, dass der Verdichter zu den Zeiten, in denen er tatsächlich in Betrieb ist, in einem Drehzahlbereich arbeiten kann, in dem er eine gute Energieeffizienz aufweist.
Der Drehzahlbereich, in dem der Verdichter die höchste Energieeffizienz aufweist, sollte insbesondere im Normalkühlmodus genutzt werden. Um in der Anfangsphase des Superkühlmodus eine lange kontinuierliche Laufzeit des Verdichters zu erreichen, insbesondere eine Laufzeit, die länger ist als eine typische Betriebsphase des Verdichters im Normalkühlmodus, sollte demnach die Drehzahl des Verdichters in der Anfangsphase des Superkühlmodus vorzugsweise niedriger als die energieeffizienteste Drehzahl sein. Insbesondere kann die Drehzahl in der Anfangsphase des Superkühlmodus weniger als die Hälfte der maximalen Drehzahl des Verdichters betragen.
Die Dauer der Anfangsphase des Superkühlmodus ist vorzugsweise fest vorgegeben. Insbesondere kann ihre Dauer zweckmäßigerweise so gewählt sein, dass die Soll-Temperatur der Anfangsphase in der Anfangsphase des Superkühlmodus nicht erreicht werden kann. Dies erlaubt es insbesondere bei einem Einkreis-Kältegerät mit ungeregeltem Gefrierfach, die Soll-Temperatur der Anfangsphase niedriger zu wählen als eine niedrigste zulässige Temperatur des geregelten Lagerfachs. So kann insbesondere durch Wählen einer Soll-Temperatur von unter 0°C ein langer kontinuierlicher Betrieb des Verdichters selbst dann erreicht werden, wenn das geregelte Fach ein Normalkühlfach ist, das nicht auf unter 0°C abgekühlt werden soll.
Die Dauer der Anfangsphase sollte wenigstens zwei Stunden, besser noch drei oder gar vier Stunden betragen.
In der Endphase ist die Soll-Temperatur vorzugsweise so gewählt, dass, würde die Regeleinheit dauerhaft anhand dieser Endphasen-Soll-Temperatur regeln, ein Gefrieren des ersten Lagerfachs ausgeschlossen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät;
2 Diagramme, die die Soll-Temperatur T und den Betriebszustand P des Verdichters im Laufe der Zeit gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kältegeräts darstellen; und
3 zu 2 analoge Diagramme, die die Soll-Temperatur T und die Drehzahl n des Verdichters im Laufe der Zeit gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung darstellen.
1 zeigt in einem schematischen Querschnitt ein Haushaltskältegerät gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein wärmeisolierendes Gehäuse, bestehend aus einem Korpus 1 und einer daran angelenkten Tür 2 von jeweils bekannter Bauart, umgeben ein Normalkühlfach 3 und ein Gefrierfach 4. Ein Kältemittelkreislauf des Geräts umfasst einen Verdichter 5, einen Verflüssiger 6, der die Wärme von durch den Verdichter 5 verdichtetem Kältemittel an die Umgebung abgibt, eine Drosselstelle 7 und, stromabwärts von der Drosselstelle 7, in Reihe verbundene Verdampfer 8, 9 des Gefrierfachs 4 bzw. des Normalkühlfachs 3. In der Darstellung der 1 ist der Verdampfer 8 des Gefrierfachs 4 dem Verdampfer 9 des Normalkühlfachs 3 vorgeschaltet, so dass die gesamte Kühlleistung des Kältemittelkreises zunächst dem Gefrierfach 4 zur Verfügung steht und lediglich derjenige Rest des Kältemittels, der im Verdampfer 8 noch nicht verdampft ist, flüssig am Verdampfer 9 ankommt. Diese Anordnung gewährleistet, dass auch ohne diesbezügliche Regelung ein erhöhter Anteil der Kühlleistung auf das Gefrierfach 4 entfällt, wenn warmes Kühlgut neu eingeladen worden ist.
Alternativ kann der Normalkühlfachverdampfer 9 auch stromaufwärts vom Gefrierfachverdampfer 8 angeschlossen sein. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine zweite Drosselstelle zwischen den Verdampfern 8, 9 einen höheren Druck und damit im Normalkühlfachverdampfer 9 eine höhere Verdampfungstemperatur als im Gefrierfachverdampfer 9 aufrecht erhält.
Eine Regeleinheit 10 ist mit einem am Normalkühlfach 3 angeordneten Temperatursensor 11 verbunden, um den Betrieb des Verdichters 5 anhand der von dem Sensor 11 erfassten Ist-Temperatur zu regeln. Ein Eingabeelement, z.B. ein Stellrad 12, ermöglicht es dem Benutzer, eine Soll-Temperatur des Normalkühlfachs 3 an der Regeleinheit 10 einzustellen. Des Weiteren verfügt die Regeleinheit 10 über eine Taste 13 oder ein anderes geeignetes Bedienelement, das vom Benutzer betätigbar ist, um die Regeleinheit 10 zeitweilig von einem Normalkühlmodus in einen Superkühlmodus umzuschalten.
Einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zufolge sind nur zwei Betriebszustände des Verdichters 5 durch die Regeleinheit 10 steuerbar; entweder ist der Verdichter 5 ein- oder ausgeschaltet. Im unteren der zwei Diagramme der 2 ist eine exemplarische Entwicklung des Betriebszustandes P im Laufe der Zeit t gezeigt; P = 1 entspricht dem eingeschalteten, P = 0 dem ausgeschalteten Zustand des Verdichters. Im Normalkühlmodus, in einer Zeitspanne vor dem Zeitpunkt t_SA in 2, vergleicht die Regeleinheit 10 die Ist-Temperatur mit der vom Benutzer eingestellten Soll-Temperatur T_B und schaltet den Verdichter 5 ein, wenn die Ist-Temperatur um mehr als einen vorgegebenen Wert ε1 über der Soll-Temperatur liegt, und schaltet ihn wieder aus, sobald die Soll-Temperatur um einen vorgegebenen Wert ε2 unterschritten ist. Der Betriebszustand P des Verdichters 5, dargestellt im unteren Diagramm, wechselt zwischen Betriebsphasen Δ1 (mit P = 1) relativ geringer Dauer und relativ langen Ruhephasen Δ0 (mit P = 0).
Zum Zeitpunkt t_SA belädt der Benutzer das Gefrierfach 4 mit warmem Kühlgut und startet durch Betätigen der Taste 13 den Superkühlmodus, um sicherzustellen, dass das neue Kühlgut schnell gefriert und bereits im Gefrierfach 4 befindliches, auf die Fachtemperatur abgekühltes Kühlgut nicht übermäßig erwärmt wird.
Die Folge der Betätigung der Taste 13 ist, wie im Diagramm von 2 gezeigt, dass die Regeleinheit 10 die Soll-Temperatur auf einen Anfangswert des Superkühlmodus, T_SA, herabsetzt. Dieser neue Sollwert T_SA liegt nahe am Gefrierpunkt und kann, obwohl das Normalkühlfach 3 als Ganzes nicht unter 0°C abkühlen soll, geringfügig tiefer als 0°C sein. Die Herabsetzung der Soll-Temperatur auf T_SA bewirkt zunächst, dass die Regeleinheit 10 am Zeitpunkt t_SA eine Überschreitung der Soll-Temperatur feststellt und den Verdichter 5 in Gang setzt. Es folgt eine relativ lange Verdichter-Betriebsphase Δ1’, die endet, sobald die Temperatur am Temperatursensor 11 den Wert T_SA – ε2 erreicht. Falls diese Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts gewählt ist, kann es zweckmäßig sein, den Temperatursensor 11 unweit vom Verdampfer 9 zu platzieren, um zu vermeiden, dass ausgedehnte Bereiche des Normalkühlfachs 3 unter 0°C abkühlen, bevor der Temperatursensor 11 T_SA – ε2 erreicht. Ein kurzzeitiges Absinken der Lufttemperatur auf unter 0°C in Teilen des Normalkühlfachs 3 kann hingenommen werden, da die Lufttemperatur der Temperatur des Verdampfers 9 im Allgemeinen deutlich schneller folgt als die des Kühlguts in Fach 3, das, vor allem wenn es frostempfindlich ist, meist einen hohen Wasseranteil und eine dementsprechend hohe spezifische Wärmekapazität aufweist.
Am Ende der ersten Betriebsphase Δ1’ nach Umschalten in den Superkühlmodus ist die Temperaturverteilung im Normalkühlfach 3 noch nicht homogen; während Bereiche des Fachs 3 in der Nähe des Verdampfers 9 bereits stark abgekühlt sind, sind türnahe Bereiche noch relativ warm, so dass nach kurzer Ruhephase Δ0’ die Temperatur am Sensor 11 wieder so weit gestiegen ist, dass der Verdichter 5 eingeschaltet wird. In dem Maße, wie sich die Temperaturverteilung im Normalkühlfach 3 homogenisiert, werden die Ruhephasen Δ0’ des Verdichters 5 allmählich länger und die Betriebsphasen Δ1’ kürzer. Dementsprechend steigt die Gefahr, dass es tatsächlich lokal zu einer Unterkühlung von Kühlgut im Normalkühlfach 3 kommen kann.
Um eine solche mögliche Unterkühlung zu verhindern, wird zum Zeitpunkt t_SE die Soll-Temperatur von der Regeleinheit 10 auf einen Wert T_SE knapp über 0°C heraufgesetzt. Damit endet eine Anfangsphase [t_SA, t_SE] des Superkühlmodus, und eine Endphase beginnt. Aufgrund der Heraufsetzung der Solltemperatur auf T_SE sind die Betriebsphasen Δ1“ in dieser Endphase gegenüber den Betriebsphasen Δ1’ der Anfangsphase nochmals geringfügig verkürzt, und die Ruhephasen Δ0“ sind entsprechend verlängert.
Es ist denkbar, dass die Regeleinheit 10 den Zeitpunkt t_SE von Fall zu Fall basierend auf Messungen der Dauern der Betriebs- und Ruhephasen Δ1’, Δ0’ in der Anfangsphase [t_SA, t_SE] des Superkühlmodus selbsttätig festlegt; einfacher und für die Praxis ausreichend ist es, wenn der Zeitpunkt t_SE einen fest vorgegebenen Zeitabstand vom Beginn t_SA des Superkühlmodus von z.B. 4 Stunden hat.
Wiederum nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem Anfang t_SA des Superkühlmodus endet dieser zum Zeitpunkt t_SB, und die Regeleinheit 10 kehrt zum Normalkühlmodus mit Soll-Temperatur T_B zurück.
Indem die niedrige Soll-Temperatur T_SA in der Anfangsphase [t_SA, t_SE] des Superkühlmodus längere Verdichterlaufzeiten Δ1’ ermöglicht, wird insbesondere kurz nach Einbringen des warmen Kühlguts in das Gefrierfach 4 dessen Wärme schnell abgeführt, und die Gefahr einer übermäßigen Erwärmung des bereits vorhandenen Kühlguts, zu der es insbesondere in den Ruhephasen Δ0’ kommen könnte, wird minimiert.
3 zeigt den zeitlichen Ablauf des Betriebs eines Kältegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Bei diesem Kältegerät ist der Verdichter 5 durch die Regeleinheit 10 nicht nur ein- und ausschaltbar, sondern auch seine Drehzahl n kann verschiedene von der Regeleinheit 10 vorgegebene nichtverschwindende Werte annehmen. Im Normalkühlmodus, vor Einschalten des Superkühlmodus zum Zeitpunkt t_SA, wechseln sich Ruhephasen Δ0 des Verdichters 5, in denen die Drehzahl n = 0 ist, mit Betriebsphasen Δ1 ab, in denen die Drehzahl n des Verdichters auf einem Wert n1 über 0 aber deutlich unter einem Maximalwert n_max liegt. Die Energieeffizienz der Kälteerzeugung ist eine Funktion der Drehzahl des Verdichters 5; bei hohen Drehzahlen führt ein Betrieb von Verflüssiger 6 und Verdampfern 8, 9 weitab vom thermischen Gleichgewicht zu Effizienzverlusten; bei niedrigen Drehzahlen wirken Reibungsverluste des Verdichters 5 einschränkend. Ein Effizienzoptimum ergibt sich im allgemeinen in einem mittleren Drehzahlbereich. Die Drehzahl n1 des Verdichters 5 in den Betriebsphasen Δ1 des Normalkühlmodus wird im Allgemeinen nahe am Effizienzoptimum gewählt sein.
Mit Einschalten des Superkühlmodus zum Zeitpunkt t_SA wird, wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben, die Soll-Temperatur an der Regeleinheit 10 heruntergesetzt. Die neue Soll-Temperatur kann, wie in 3 dargestellt, zunächst einen niedrigen Wert T_SA, insbesondere knapp unter dem Gefrierpunkt, und in einer späteren Phase des Superkühlmodus einen höheren Wert T_SE haben; bei dieser Ausgestaltung kommt jedoch auch in Betracht, dass die Soll-Temperatur während des gesamten Superkühlmodus auf T_SE konstant gehalten wird.
Die Herabsetzung der Soll-Temperatur zu Beginn des Superkühlmodus führt wie im Falle der 2 dazu, dass der Verdichter 5 lange Zeit braucht, bis am Temperatursensor 11 die Abschalttemperatur erreicht ist. Indem die Drehzahl n des Verdichters 5 gegenüber dem in den Betriebsphasen Δ1 des Normalkühlmodus geltenden Wert n1 auf n2 reduziert wird, verlängert sich diese Zeitspanne zusätzlich. Insbesondere wenn die Soll-Temperatur T_SA unter 0°C liegt, ist es zweckmäßig, die Drehzahl n2 so niedrig zu wählen, dass während der vorgegebenen Dauer einer Anfangsphase [t_SA, t_SE] des Superkühlmodus diese Soll-Temperatur T_SA nicht erreicht werden kann. Auf diese Weise ist ein pausenloser Betrieb des Verdichters 5 über die gesamte Anfangsphase [t_SA, t_SE] hinweg sichergestellt, und gleichzeitig ist eine Unterkühlung von Kühlgut im Normalkühlfach 3 mit Sicherheit ausgeschlossen.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, das Ende der Anfangsphase [t_SA, t_SE] anhand der Entwicklung der Ist-Temperatur festzulegen. Z.B. kann die Anfangsphase beendet werden, sobald die Temperatur am Sensor 11 T_SE oder einen anderen geeigneten positiven Wert unterhalb von T_B erreicht hat.
Der kontinuierliche Betrieb des Verdichters 5 in der Anfangsphase [t_SA, t_SE] gewährleistet eine ununterbrochen niedrige Temperatur des Verdampfers 8, so dass Wärme, die sich vom neu in das Gefrierfach 4 eingeladenen Kühlgut in das bereits vorhandene Kühlgut verteilt, aus diesem sofort wieder abgeführt wird. Da der Verdampfer 8 in der Anfangsphase pausenlos gekühlt ist, ist keine extrem niedrige Temperatur am Verdampfer 8 nötig, um eine ausreichende Kühlung sowohl des neu eingeladen als auch des bereits vorhandenen Kühlguts im Fach 4 sicherzustellen. Dank der relativ hohen Temperatur des Verdampfers 8 bleibt der Wärmezustrom zum Verdampfer 8 aus der Umgebung des Kältegeräts in der Anfangsphase des Superkühlmodus relativ gering, was einen energiesparenden Betrieb ermöglicht. Die Verdichterdrehzahl n2 kann zwischen einem Viertel und der Hälfte der maximalen Verdichterdrehzahl n_max betragen.
Auch bei dieser Ausgestaltung verlangsamt sich der Abfluss von Wärme aus dem neu eingeladenen Kühlgut zum Verdampfer 8 in dem Maße, wie sich dieses Kühlgut abkühlt. Daher schaltet nach Ablauf der Anfangsphase, zum Zeitpunkt t_SE, die Regeleinheit 10 den Verdichter 5 auf eine höhere Drehzahl, hier die maximale Drehzahl n_max, um. Falls eine Änderung der Soll-Temperatur während des Superkühlmodus vorgesehen ist, kann die Umschaltung auf eine neue Soll-Temperatur T_SE zum gleichen Zeitpunkt t_SE erfolgen. Die Heraufsetzung der Drehzahl hat zur Folge, dass nun, im Gegensatz zur Anfangsphase, die Abschalttemperatur (jetzt T_SE – ε2) tatsächlich erreicht wird, und Betriebsphasen Δ1“ des Verdichters 5 sich mit Ruhephasen Δ0“ abwechseln. In dem Maße, wie sich das neu eingeladene Kühlgut im Gefrierfach 4 abkühlt, nimmt auch der Wärmefluss von ihm zum Verdampfer 8 ab, und der Verdampfer 8 erreicht in der Endphase [t_SE, t_B] des Superkühlmodus von einer Betriebsphase zur anderen tiefere Temperaturen. So bleibt ein Temperaturgefälle zum neuen Kühlgut zum Ende t_B des Superkühlmodus bestehen, wodurch ein zügiges Gefrieren auch großer Mengen von neuem Kühlgut sichergestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Korpus
2: Tür
3: Normalkühlfach
4: Gefrierfach
5: Verdichter
6: Verflüssiger
7: Drosselstelle
8: Verdampfer
9: Verdampfer
10: Regeleinheit
11: Temperatursensor
12: Stellrad
13: Taste

Claims

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem ersten Lagerfach (3), einem Verdichter (5), einer Regeleinheit (10) zum Regeln des Betriebs des Verdichters (5) anhand einer von einem Temperatursensor (11) erfassten Ist-Temperatur und einer Solltemperatur (T_B, T_SA, T_SE) und einem von dem Verdichter (5) mit Kältemittel beaufschlagten, das erste Lagerfach (3) kühlenden Verdampfer (9), wobei die Regeleinheit (10) zwischen einem Normalkühlmodus und einem Superkühlmodus ([t_SA, t_B]), in dem die Solltemperatur (T_SA, T_SE) tiefer als im Normalkühlmodus ist, umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatur (T_SA) in einer Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) des Superkühlmodus tiefer ist als in einer Endphase ([t_SE, t_B]) des Superkühlmodus.
Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem ersten Lagerfach (3), einem Verdichter (5), einer Regeleinheit (10) zum Regeln des Betriebs des Verdichters (5) anhand einer von einem Temperatursensor (11) erfassten Ist-Temperatur und einer Solltemperatur (T_B, T_SA, T_SE), und einem von dem Verdichter (5) mit Kältemittel beaufschlagten, das erste Lagerfach (3) kühlenden Verdampfer (9), wobei die Regeleinheit (10) zwischen einem Normalkühlmodus und einem Superkühlmodus ([t_SA, t_B]), in dem die Solltemperatur (T_SA, T_SE) tiefer als im Normalkühlmodus ist, umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (5) drehzahlgeregelt ist und die Drehzahl (n1) des Verdichters (5) zumindest in einer Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) des Superkühlmodus niedriger ist als eine maximale Drehzahl (n_max) des Verdichters (5).
Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (5) in einer Endphase ([t_SE, t_B]) des Superkühlmodus wenigstens zeitweise mit der einer höheren Drehzahl (n2) als in der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) in Betrieb ist.
Kältegerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (n1) des Verdichters (5) in der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) niedriger ist als diejenige Drehzahl, bei der der Verdichter (5) die höchste Energieeffizienz aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (n1) des Verdichters (5) in der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) weniger als die Hälfte der maximalen Drehzahl (n_max) beträgt.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Verdampfer (8) zum Kühlen eines zweiten Lagerfachs (4) mit dem ersten Verdampfer (8) in Reihe verbunden ist.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (11) am ersten Lagerfach (3) angeordnet ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (10) eingerichtet ist, den Verdichter (5) auszuschalten, wenn die Ist-Temperatur die Solltemperatur um mehr als ein vorgegebenes Maß unterschreitet, und ihn einzuschalten, wenn die Ist-Temperatur die Solltemperatur um mehr als ein vorgegebenes Maß überschreitet.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) des Superkühlmodus so vorgegeben ist, dass die Solltemperatur (T_SA) der Anfangsphase in der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) nicht erreicht wird.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) wenigstens zwei Stunden beträgt.
Kältegerät nach Anspruch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatur (T_SE) in der Endphase ([t_SE, t_B]) so gewählt ist, dass bei dauerhaftem Betrieb der Regeleinheit (10) anhand dieser Endphasen-Solltemperatur (T_SE) ein Gefrieren des ersten Lagerfachs (3) ausgeschlossen ist.
Kältegerät nach Anspruch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltemperatur (T_SA) in der Anfangsphase ([t_SA, t_SE]) so gewählt ist, dass dauerhafter Betrieb der Regeleinheit (10) anhand dieser Anfangsphasen-Solltemperatur (T_SA) zum Gefrieren des ersten Lagerfachs (3) führt.