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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und Gefriergerät mit einem Gefrierteil und mit einem Kühlteil, wobei ein Temperaturfühler zur Messung des Temperaturistwertes des Kühlteils vorgesehen ist, mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Kompressor und einen Gefrierteilverdampfer zur Kühlung des Gefrierteils sowie einen Kühlteilverdampfer zur Kühlung des Kühlteils umfasst.
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Aus dem Stand der Technik sind Kühl-/Gefriergeräte bekannt, bei denen die Verdampfer für das Kühlteil sowie das Gefrierteil in Serie geschaltet sind.
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2 zeigt in schematischer Ansicht einen Kältemittelkreislauf eines solchen, aus dem Stand der Technik bekannten Gerätes.
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Das Kältemittel wird in dem Kompressor 10 verdichtet. In dem nachgeschalteten Verflüssiger 20 erfolgt die Wärmeabgabe an die Umgebung, wobei das Kältemittel verflüssigt wird.
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Zwischen dem Verflüssiger 20 und dem Gefrierteilverdampfer 30 befindet sich eine Kapillare. Durch einen inneren Wärmetauscher zwischen Kapillare und der zu dem Kompressor 20 führenden Saugleitung wird dem Kältemittel in der Kapillare Wärme entzogen, bevor es in den Gefrierteilverdampfer 30 einströmt.
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Bei bekannten Geräten wird das Kältemittel vorzugsweise an der höchsten Stelle des Gefrierteilverdampfers, bei dem es sich um einen gewickelten Verdampfer handeln kann, eingespritzt. Nach Durchströmen des Gefrierteilverdampfers 40 gelangt das Kältemittel in den nachgeschalteten Kühlteilverdampfer 40. Durch den genannten inneren Wärmetausch zwischen der Kapillare und der Saugleitung zwischen dem Kühlteilverdampfer 40 und dem Kompressor 10 nimmt das Kältemittel in der Saugleitung Wärme auf, bevor es in den Kompressor 10 gelangt.
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Wie dies aus der Anordnung gemäß 2 hervorgeht, sind die Verdampfer 30, 40 in Serie geschaltet, d. h. werden nacheinander durchströmt. Dadurch besteht eine Abhängigkeit zwischen dem Gefrierteil und dem Kühlteil dahingehend, dass die Temperatur in dem Gefrierteil nicht unabhängig von der Temperatur im Kühlteil eingestellt werden kann.
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Bei bekannten Geräten erfolgt die Geräteregelung dergestalt, dass von einem im Kühlteil angeordneten Temperaturfühler der Temperaturistwert im Kühlteil erfasst wird und auf einen Temperatursollwert geregelt wird. Die Geräteregelung erfolgt somit über das Kühlteil.
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Die Gefrierteiltemperatur stellt sich je nach Umgebungsbedingungen und dem Nutzerverhalten ein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und Gefriergerät des Eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine Temperierung des Gefrierteils unabhängig von der Temperierung des Kühlteils möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist vorgesehen, dass der Gefrierteilverdampfer und der Kühlteilverdampfer nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet sind, sodass alternativ der Gefrierteilverdampfer oder der Kühlteilverdampfer mit Kältemittel durchströmt wird.
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Das erfindungsgemäße Kühl- und Gefriergerät weist des Weiteren eine Steuer oder Regelungseinheit auf, die derart ausgebildet ist, dass die Durchströmung des Kühlteilverdampfers in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen Temperaturistwert und Soll-Wert des Kühlteils erfolgt und dass die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers für eine bestimmte Zeitdauer erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Temperatur in dem Kühlteil durch eine Temperaturregelung eingestellt wird, d. h. durch einen Abgleich zwischen Temperaturistwert und -sollwert. In Abhängigkeit davon wird der Kompressor ein- und ausgeschaltet, so dass der Temperaturistwert schließlich dem Sollwert entspricht oder in einem Sollwertbereich liegt.
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Erfindungsgemäß wird unabhängig davon die Temperatureinstellung im Gefrierteil durch eine Zeitsteuerung bzw. Zeitregelung vorgenommen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gefrierteil für eine bestimmte Zeitdauer gekühlt wird bzw. dass die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers für eine bestimmte Zeitdauer erfolgt.
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Die Temperatureinstellung im Gefrierteil erfolgt somit nicht basierend auf einem Vergleich zwischen Temperaturistwert im Gefrierteil und einem Gefrierteil-Temperatursollwert, sondern für eine bestimmte Zeitdauer.
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Alternativ oder zusätzlich besteht eine Ausgestaltung der Erfindung darin, dass im Gefrierteil kein Temperaturfühler angeordnet ist, da in dieser bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Temperaturistwert des Gefrierteils für die Temperatureinstellung im Gefrierteil keine Rolle spielt. Durch das Fehlen eines Temperaturfühlers im Gefrierteil entstehen entsprechende Kostenvorteile.
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Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die Temperatur in dem Gefrierteil unabhängig von der im Kühlteil zu regeln bzw. zu steuern.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „Kühlteil” ein herkömmliches Kühlkompartiment und/oder ein Kaltlagefach umfasst.
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Die Temperaturen in dem Kühlteil liegen über denen im Gefrierteil und vorzugsweise bei > 0° Celsius.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kältemittelkreislauf zumindest ein mit der Steuer- oder Regelungseinheit in Verbindung stehendes Ventil aufweist. Dieses Ventil trennt in einer ersten Stellung den Kühlteilverdampfer von dem Kältemittelkreislauf ab, sodass nur der Gefrierteilverdampfer und nicht der Kühlteilverdampfer vom Kältemittel durchströmt wird, das heißt nur das Gefrierteil gekühlt wird. In einer zweiten Stellung des wenigstens einen Ventils wird umgekehrt der Gefrierteilverdampfer von dem Kältemittelkreislauf abgetrennt, sodass nur der Kühlteilverdampfer, nicht jedoch der Gefrierteilverdampfer von Kältemittel durchströmt wird. In diesem Fall wird nur das Kühlteil gekühlt.
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Die bestimmte Zeitdauer, für die der Gefrierteilverdampfer von Kältemittel durchströmt wird kann beispielsweise von der Umgebungstemperatur, von einer Reglerstellung für das Gefrierteil, von Sonderfunktionen wie beispielsweise einer besonders starken Gefrierfunktion („Superfrost”), von der Anzahl und/oder Dauer der Türöffnungen des Gerätes bzw. des Gefrierteils, von der Kompressordrehzahl bzw. von der Kompressordrehzahlstufe etc. abhängen.
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Die bestimmte Zeitdauer, für die der Gefrierteilverdampfer von Kältemittel durchströmt wird kann beispielsweise auch von der Einschaltdauer, das heißt von der Dauer der Durchströmung des Kühlteilverdampfers abhängig sein bzw. eine Funktion dieser sein. Beträgt die Einschaltdauer bzw. die Verdampferdurchströmungsdauer des Kühlteilverdampfers X Minuten kann daraus auf die Durchströmungsdauer des Gefrierteilverdampfers (Y Minuten) geschlossen werden.
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Die bestimmte Zeitdauer, für die der Gefrierteilverdampfer von Kältemittel durchströmt wird, wird mit steigender Umgebungstemperatur, mit steigender Anzahl und/oder Dauer von Türöffnungen sowie mit einer geringeren Vorgabe eines Temperatursollwertes für das Gefrierteil und bei Einschalten von Sonderfunktionen, wie beispielsweise Superfrost ansteigen. Denkbar ist es weiterhin, dass die bestimmte Zeitdauer, für die der Gefrierteilverdampfer durchströmt wird mit zunehmender Kompressordrehzahl abnimmt, das heißt je höher die Kompressordrehzahl ist, desto kleiner ist die bestimmte Zeitdauer.
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Grundsätzlich ist somit vorzugsweise vorgesehen, dass die bestimmte Zeitdauer, für die der Gefrierteilverdampfer durchströmt wird, von zumindest einem Parameter abhängig ist.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem oder den Parametern um die vorgenannten Beispiele.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regelungseinheit derart ausgebildet ist, dass die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers für eine bestimmte Zeitdauer im Anschluss an die Durchströmung des Kühlteilverdampfers erfolgt. In diesem Fall schließt sich an die Kühlung des Kühlteils (unmittelbar oder mit einem zeitlichen Abstand) die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers an.
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Ist die Durchströmung des Kühlteilverdampfers somit abgeschlossen, da im Kühlteil der gewünschte Temperaturistwert erreicht ist, wird der Kompressor somit nicht abgeschaltet, sondern es erfolgt die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers (und nicht mehr die des Kühlteilverdampfers).
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Auch ist es denkbar, dass die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers für eine bestimmte Zeitdauer erfolgt und im (unmittelbaren oder zeitlich beabstandeten) Anschluss daran gegebenenfalls, das heißt im Falle des Kältebedarfs des Kühlteils, die Durchströmung des Kühlteilverdampfers erfolgt.
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Auch ist eine Priorisierung des Gefrierteils dahingehend denkbar, dass die Durchströmung des Gefrierteilverdampfers mit Ablauf einer bestimmten Ausschaltdauer für den Gefrierteilverdampfer beginnt. Ist diese Ausschaltdauer für den Gefrierteilverdampfer abgelaufen, wird dieser von Kältemittel durchströmt und zwar vorzugsweise unabhängig davon, ob im Kühlteil Kältebedarf besteht oder gerade eine Kühlung des Kühlteils durchgeführt wurde.
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Da der Ablauf der Ausschaltdauer für den Gefrierteilverdampfer unterbricht somit in diesem Fall die Kühlung des Kühlteils, das heißt die Kühlung des Gefrierteils genießt in diesem Ausführungsbeispiel Priorität vor der Kühlung des Kühlteils.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines Kühl und Gefriergerätes, wobei die Kühlung des Kühlteils basierend auf einem Vergleich von Temperaturistwert in dem Kühlteil und einem Temperatursollwert für das Kühlteil vorgenommenen wird, das heißt für das Kühlteil erfolgt eine herkömmliche Temperaturregelung basierend auf einem Vergleich von Temperaturistwert und Sollwert. Entspricht der Temperaturistwert dem Sollwert oder liegt dieser in einem Sollwertbereich, bleibt der Kompressor ausgeschaltet. Übersteigt der Temperaturistwert den Temperatursollwert oder eine obere Grenze eines Sollwertbereiches wird der Kompressor eingeschaltet. Erreicht die Temperatur wieder den Sollwertbereich oder unterscheidet einen unteren Grenzwert, wird der Kompressor wieder ausgeschaltet.
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Die Kühlung des Gefrierteils unterscheidet sich davon grundlegend. Für das Gefrierteil wird erfindungsgemäß keine solche Temperaturregelung durchgeführt, stattdessen wird das Gefrierteil wie oben ausgeführt für eine bestimmte Zeitdauer gekühlt und/oder das Gefrierteil wird ohne Messung der Temperatur im Gefrierteil gekühlt.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass während der Kühlung des Kühlteils keine Durchströmung des Gefrierteilverdampfers erfolgt und umgekehrt während der Kühlung des Gefrierteils keine Durchströmung des Kühlteilverdampfers erfolgt.
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Wie bereits oben ausgeführt besteht eine denkbare Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die Kühlung des Gefrierteils für eine bestimmte Zeitdauer im Anschluss an die Kühlung des Kühlteils erfolgt oder umgekehrt gegebenenfalls, das heißt im Falle des Kältebedarfs im Kühlteil die Kühlung des Kühlteils nach der Kühlung des Gefrierteils für eine bestimmte Zeitdauer erfolgt.
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Im Falle einer Priorisierung des Gefrierteils wird die Kühlung des Gefrierteils unabhängig von der des Kühlteils vorgenommen und zwar dann, wenn eine bestimmte Ausschaltdauer zur Kühlung des Gefrierteils abgelaufen ist.
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Die Ausschaltdauer und/oder die Einschaltdauer der Durchströmung des Gefrierteils kann fest vorgegeben sein oder von einem oder mehreren Parametern abhängen. Denkbare Parameter sind die Umgebungstemperatur, die Reglerstellung des Gefrierteils, Sonderfunktionen, wie z. B. eine besonders starke bzw. schnelle Kühlung des Gefrierteils, Anzahl und/oder Dauer der Türöffnungen des Gerätes, die Kompressordrehzahl bzw. eine Kompressordrehzahlstufe. Ein weiterer Parameter, von dem die Einschaltdauer der Durchströmung des Gefrierteils abhängen kann, ist die Einschaltdauer bzw. die Dauer der Durchströmung des Kühlteilverdampfers.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Ansicht eines Kältemittelkreislaufes eines Kühl- und Gefriergerätes gemäß der Erfindung und
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2: eine schematische Ansicht eines Kältemittelkreislaufes eines Gerätes aus dem Stand der Technik.
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Wie dies aus 2 hervorgeht, ist der Kältemittelkreislauf des erfindungsgemäßen Kühl- bzw. Gefriergerätes derart aufgebaut, dass der Gefrierteilverdampfer 30 und der Kühlteilverdampfer 40 nicht nacheinander, das heißt seriell durchströmt werden, sondern es liegt eine parallele Anordnung der Verdampfer vor.
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Zwischen dem Verflüssiger 20 und dem Gefrierteilverdampfer 30 bzw. Kühlteilverdampfer 40 befindet sich ein Ventil 50.
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Dieses Ventil ist derart aufgebaut, das entweder eine Verbindung zwischen Verflüssigen 20 und Gefrierteilverdampfer 30 besteht (Ventilstellung bzw. Ausgang B) oder alternativ eine Verbindung zwischen dem Verflüssigen 20 und dem Kühlteilverdampfer 40 (Ventilstellung bzw. Ausgang A).
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Statt eines einzigen Ventils ist auch der Einsatz mehrerer Ventile möglich, die diese Funktion aufweisen und die in den zu den Verdampfern führenden Leitungen angeordnet sind.
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In der Ventilstellung A gelangt das Kältemittel vom Kompressor 10 zum Verflüssigen 20 und über das Ventil 50 zum Kühlteilverdampfer 40 und von dort aus zurück zum Kompressor 10. Der Gefrierteilverdampfer 30 wird in dieser Ventilstellung nicht vom Kältemittel durchströmt. Es erfolgt somit nur eine Kühlung des Kühlteils mittels des Verdampfers 40.
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In der Ventilstellung B gelangt das Kältemittel vom Kompressor 10 über den Verflüssiger 20 und das Ventil 50 zum Gefrierteilverdampfer 30 und von dort zurück zum Kompressor 10. In diesem Fall wird der Kühlteilverdampfer 40 nicht vom Kältemittel durchströmt. Es erfolgt somit nur eine Kühlung des Gefrierteils mittels des Verdampfers 30.
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In dem Kühlteil des erfindungsgemäßen Kühl- und Gefriergerätes befindet sich ein Temperaturfühler, der zur Temperaturregelung des Kühlteils dient.
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Demgegenüber wird das Gefrierteil über eine Zeitregelung bzw. -steuerung gekühlt.
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Gemäß 1 wird das Kältemittel in den Kompressor 10 verdichtet und im Verflüssiger 20 erfolgt die Wärmeabgabe an die Umgebung unter Verflüssigung des Kältemittels.
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Im anschließenden Magnetventil 50 ist entweder Ventilstellung A, das heißt der Ausgang A oder die Ventilstellung B, das heißt der Ausgang B geöffnet.
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Soll das Gefrierteil gekühlt werden ist der Ausgang A geöffnet und der Ausgang B geschlossen. Soll das vorzugsweise als Vier-Sterne-Fach ausgeführte Gefrierteil gekühlt werden, ist der Ausgang B geöffnet und der Ausgang A geschlossen.
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Zwischen den Kapillaren, die sich jeweils stromaufwärts der Verdampfer 30, 40 befindet und den Saugleitungen, die sich zwischen den Verdampfern 30, 40 und dem Kompressor 10 befinden, wird dem Kältemittel in den Kapillaren Wärme entzogen.
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Nach dem Durchströmen des Gefrierteilverdampfers 30 oder alternativ des Kühlteilverdampfers 40 gelangt das Kältemittel in die zu dem Kompressor 10 führenden Saugleitung(en). In dem genannten inneren Wärmetauscher zwischen Kapillaren und Saugleitung(en) nimmt das Kältemittel in den Saugleitung(en) Wärme aus dem Kältemittel auf, das in den Kapillaren strömt.
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Das erfindungsgemäße Kühl- und Gefriergerät weist eine Steuer- oder Regelungseinheit auf, die den Betrieb des Kältemittelkreislaufes steuert und mit dem Temperaturfühler des Kühlteils in Verbindung steht.
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In einem denkbaren Betriebsmodus befindet sich der Temperaturistwert des Kühlteils unter dem Sollwert für das Kühlteil, das heißt das Kühlteil meldet Kältebedarf. Dies führt dazu, dass das Ventil in die Stellung A geschaltet wird und der Kompressor eingeschaltet wird, sodass der Kühlteilverdampfer 40 durchströmt wird.
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Hat die Temperatur in dem Kühlteil einen gewünschten Wert erreicht oder liegt in einem gewünschten Intervall, wird bei weiter laufendem Kompressor 10 das Ventil 50 auf die Ventilstellung B umgeschaltet, sodass nunmehr der Gefrierteilverdampfer 30 durchströmt wird und somit für eine bestimmte Zeit das Gefrierteil gekühlt wird. Wie oben ausgeführt, ist diese Zeit z. B. eine Funktion der Umgebungstemperatur, der Regelerstellung für das Gefrierteil, einer Sonderfunktion, wie beispielsweise einer besonders starken/schnellen Abkühlung, der Anzahl und/oder Dauer der Türöffnungen, der Kompressordrehzahlstufe etc.
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Das Gefrierteil wird somit unabhängig von dem Kühlteil gekühlt.
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In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kompressor 10 zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet wird und das Ventil in der Stellung B steht, sodass der Gefrierteilverdampfer 30 für eine bestimmte Zeitdauer mit Kältemittel beaufschlagt wird. Diese Zeitdauer ist eine Funktion der Umgebungstemperatur, Regelerstellung, Sonderfunktion wie beispielsweise Superfrost, Türöffnung, Kompressordrehzalstufe etc.
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Ist diese bestimmte Zeitspanne abgelaufen, wird das Ventil von der Stellung B auf die Stellung A umgeschaltet, der Kompressor bleibt in Betrieb, sodass nun das Kühlteil gekühlt wird, sofern dieses Kältebedarf meldet. Die Kühlung des Kühlteils erfolgt wie oben beschrieben basierend auf einem Vergleich zwischen Temperatur-Ist und -Sollwert im Kühlteil. Besteht kein Kältebedarf im Kühlteil, wird der Kompressor mit Ablauf der bestimmten Zeitspanne ausgeschaltet.
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In einer weiteren denkbaren Ausführungsform genießt das Gefrierteil Priorität.
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In diesem Fall wird wie oben beschrieben, das Kühlteil über den Temperaturfühler im Kühlteil bzw. im Kaltlagerfach etc. geregelt. Besteht dort Kältebedarf, wird der Kompressor 10 gestartet und über die Ventilstellung A der Kühlteilverdampfer 40 mit Kältemittel beaufschlagt. Ist das Fach kalt genug bzw. ist der Temperatursollwert erreicht, wird der Verdichter abgeschaltet.
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Lösgelöst von dieser Temperaturregelung des Kühlteils existieren eine Ein- und eine Ausschaltdauer für das Gefrierteil. Dies bedeutet, dass der Gefrierteilverdampfer 30 für eine bestimmte Zeitspanne mit Kältemittel beaufschlagt wird und für eine bestimmte Zeitspanne nicht mit Kältemittel beaufschlagt wird. Diese Zeiten, d. h. die Ein- und Ausschaltdauer sind z. B. Funktionen der Umgebungstemperatur, der Reglerstellung, Sonderfunktionen, wie beispielsweise Superfrost, Türöffnungen, Kompressordrehzahlstufe etc.
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Immer wenn die Ausschaltdauer für den Gefrierteilverdampfer 30 abgelaufen ist, schaltet das Ventil auf Stellung B und der Gefrierteilverdampfer 30 wird mit Kältemittel beaufschlagt. Dabei ist der Kompressor 10 eingeschaltet.
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Dieser Vorgang geschieht unabhängig davon, ob gerade das Kühlteil gekühlt wird, d. h. der Kompressor 10 ohnehin in Betrieb ist oder kein Kältebedarf im Kühlteil besteht.
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Das Gefrierteil wird dann für eine bestimmte Einschaltdauer für das Gefrierteil gekühlt.
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Anschließend kann über die Ventilstellung A auf das Kühlteil umgeschaltet werden, sofern dort Kältebedarf besteht oder der Kompressor 10 wird ausgeschaltet.
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Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, in dem Gefrierteil eine Temperatur unabhängig von der Temperatur des Kühlteils einzuregeln bzw. zu steuern. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es ferner möglich, die Temperatur des Gefrierteils z. B. auf eine Temperatur von –18° Celsius zu interpolieren.
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Da der Gefrierteilverdampfer und der Kühlteilverdampfer unabhängig voneinander mit Kältemittel beauftragt werden können, ist eine volle Berohrung des Kühlteilverfdampfers möglich.
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Abgesehen davon, besteht der Vorteil einer optimalen Geräteauslegung an eine neue Norm bzw. eine optimale Anpassung an unterschiedliche Umgebungstemperaturen. Grundsätzlich ist ein horizontales Verdampfermodul einsetzbar, was eine Vereinheitlichung verschiedener Gerätetypen ermöglicht.
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In besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist im Gefrierteil kein Temperaturfühler verbaut, wodurch entsprechende Kostenvorteile entstehen.
