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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Korpus und mit wenigstens einem in dem Korpus befindlichen gekühlten Innenraum sowie mit wenigstens einer Elektronik, die zumindest einen Teil der Gerätekomponenten steuert oder regelt.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Kühl- und/oder Gefriergeräte verfügen über eine Elektronik, die den Betrieb des Gerätes und seiner Komponenten steuert oder regelt. Die Elektronik besitzt einen sehr großen Funktionsumfang, weshalb viele Bauteile auf der Elektronik integriert sind. So sind beispielsweise Schaltnetzteile der Elektronik darauf ausgelegt, vorhandene Komponenten des Gerätes parallel zu betreiben. Die Auslegung der Elektronik und von deren Bauteile orientiert sich an einem Zustand, der im realen Betrieb des Gerätes nur sehr selten oder nie auftritt. So überwacht die Temperaturregelung permanent die Ist-Temperatur in dem gekühlten Innenraum und reagiert sehr schnell auf Veränderungen.
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Diese Auslegung der Elektronik bewirkt zwar ein optimales Betriebsverhalten des Gerätes, ist allerdings mit dem Nachteil verbunden, dass die Elektronik nicht energieeffizient arbeitet und zudem vergleichsweise aufwändig in der Herstellung ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Energieeffizienz der Geräteelektronik gegenüber bekannten Geräten verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass die Elektronik mehrere Elektronikkomponenten aufweist, die derart ausgeführt sind, dass diese in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Gerätes ein- oder ausgeschaltet sind und/oder dass das Gerät mehrere Schaltnetzteile zur Stromversorgung aufweist, die eine unterschiedliche Energieeffizienz aufweisen.
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Die Elektronik ist vorzugsweise so gestaltet, dass diese in dem Betriebszustand, in dem sich das Gerät zumeist befindet, nur einen sehr geringen Stromverbrauch aufweist. In anderen Betriebszuständen des Gerätes kann ein im Vergleich zu bekannten Geräten erhöhter Energieverbrauch der Elektronik auftreten. Insgesamt wird im Vergleich zu bekannten Geräten ein verringerter Energieverbrauch erzielt.
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Dabei ist die Elektronik vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese selbst erkennt, welche Art der Steuerung oder Regelung im jeweiligen Betriebszustand des Gerätes am effizientesten ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass die Elektronik die thermische Trägheit des Gerätes nutzt, um ihrerseits selbst energiesparend in größeren Intervallen und nicht permanent relevante Wert zu messen und entsprechend zu reagieren.
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In einer Ausführungsform weist die Elektronik mehrere Elektronikkomponenten auf, die ausgebildet sind, in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Gerätes ein- oder ausgeschaltet zu sein.
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So kann eine Elektronikkomponente ausgebildet sein, um die Steuerung oder Regelung des Kältemittelkreislaufes durchzuführen. Eine weitere Elektronikkomponente kann ausgebildet sein, um ein Userinterface bzw. ein Bedienelement oder eine Beleuchtung oder sonstige Verbraucher des Gerätes anzusteuern oder zu regeln.
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Eine, mehrere oder alle der Elektronikkomponenten können ausgebildet sein, dass sie in einem ersten Betriebszustand den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten des Gerätes steuern oder regeln und in einem zweiten Betriebsmodus keine solche Steuerung oder Regelung durchführen.
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Die Elektronikkomponenten können auf einer gemeinsamen oder auf getrennten Platinen angeordnet sein.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Elektronikkomponenten über einen Bus oder über eine Leitung oder über digitale Signale miteinander und/oder mit einer übergeordneten Hauptelektronik kommunizieren. Die Hauptelektronik kann ausgebildet sein zu bestimmen, welchen Betriebszustand die untergeordneten Elektronikkomponenten annehmen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das energetisch effizientere Schaltnetzteil ausgebildet ist, dass es im Grundbetrieb des Gerätes aktiv ist. Der Grundbetrieb kann beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass keine Öffnung der Tür oder eines sonstigen Verschlusselementes erfolgt, mittels dessen der gekühlte Innenraum verschließbar ist. Dieser Grundzustand nimmt eine relativ lange Zeitspanne in Anspruch, wird jedoch mit einem sehr energieeffizienten Schaltnetzteil betrieben, so dass der Stromverbrauch vergleichsweise gering ist.
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Ggf. kann in diesem Grundbetrieb eine Unterstützung der Kälteerzeugung durch Thermogeneratoren, wie Peltier-Elemente erfolgen. Eine weitere Energieeinsparung kann beispielsweise durch „energy-harvesting” erfolgen.
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Das energetisch weniger effiziente Schaltnetzteil kann ausgebildet sein, dass es in den Zuständen des Gerätes aktiv ist, die vom Grundbetrieb abweichen. Das energetisch weniger effiziente Schaltnetzteil ist somit für zusätzliche Lasten vorgesehen, die beispielsweise dann entstehen, wenn ein besonders hoher Kühlbedarf besteht oder wenn vom energetisch optimalen Betrieb abweichende Betriebszustände des Gerätes vorliegen.
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Das energetisch weniger effiziente Schaltnetzteil kann zur Stromversorgung eines oder mehrerer Mikrocontroller der Elektronik dienen und/oder zur Stromversorgung eines vorgelagerten Puffers. Eine Aufladung des Energiepuffers kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine sehr kurze Einschaltdauer des Schaltnetzteils erfolgt.
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Bei dem Puffer kann es sich beispielsweise um einen Kondensator, eine Batterie oder um einen Akku handeln.
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Ggf. kann in diesem vom Grundbetrieb abweichenden Betrieb des Gerätes eine Unterstützung der Kälteerzeugung durch Thermogeneratoren, wie Peltier-Elemente erfolgen. Eine Energieeinsparung kann beispielsweise durch „energy-harvesting” erfolgen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gerät keine Verstellmittel zur Verstellung des oder der Temperatursollwerte auf. Die Regelung der Temperatur erfolgt somit auf einen oder mehrere fest vorgegebene Werte, wie z. B. auf + 5°C und –18°C.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Betrieb der Gerätekomponenten in Abhängigkeit der Interaktion des Nutzers. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein Display, das sich hinter der Tür befindet, nur dann in Betrieb ist, wenn die Tür des Gerätes geöffnet wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Temperaturregelung durch einen Thermostaten und die Temperaturmessung und -anzeige durch eine separate Elektronik.
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Die Thermostatstellung kann durch einen oder mehrere Schrittmotoren veränderbar sein.
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Auch ist es denkbar, dass mehrere Thermostate mit Schrittmotoren für unterschiedliche Funktionen vorgesehen sind, wie beispielsweise zur Überwachung des Einschaltwertes und zur Überwachung des Ausschaltwertes.
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Es kann eine selbstlernende Elektronik zum Einsatz kommen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektronikkomponenten derart ausgebildet, dass diese nur dann in Betrieb sind, d. h. sich nicht im Schlafmodus befinden, wenn der Temperatur-Istwert einen Sollwertbereich über- oder unterschreitet. Diese Überschreitung oder Unterschreitung weckt die Elektronikkomponenten aus einem Schlafmodus. Das Signal zur Aktivierung kann von einem Thermostat oder von elektronischen Bauteilen, wie z. B. von einem Timerbaustein stammen.
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Eine weitere Energieeinsparung kann dadurch erzielt werden, dass die Messung der Temperatur in dem gekühlten Innenraum nicht permanent, sondern nur in größeren Zeitabständen erfolgt, wie beispielsweise in Zeitintervallen > 10 s oder > 60 s oder in Abhängigkeit der Differenz zum Zielwert.
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Auch eine zeitgesteuerte Regelung und/oder eine selbstlernende bzw. adaptive Regelung ist denkbar und von der Erfindung mit umfasst. Auch eine Steuerung über gemessene Werte und vorgegebene Parameter ist denkbar, wie z. B. die Messung der Umgebungstemperatur oder der mittleren Temperatur in dem gekühlten Innenraum. Die Steuerung kann mittels digitaler Schaltzustände erfolgen.
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Zu einer weiteren Steigerung der Energieeffizienz der Elektronik führt es, wenn Komponenten eingesetzt werden, die direkt mit Netzspannung versorgt werden. In Betracht kommen beispielsweise Ventilatoren mit integriertem Inverter/Schaltnetzteil, eine LED-Beleuchtung für einen AC-Anschluss, eine Aktivierung der Komponenten über einen mechanischen Schalter oder eine elektronische Aktivierung ohne oder mit nur einmaliger Aktivität des Mikrocontrollers. Ein zusätzliches Eingreifen durch den Mikrocontroller ist dabei möglich.
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Auch die Erkennung der Anwesenheit des Nutzers kann zur Steigerung der Energieeffizienz beitragen. Dazu können ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein, wie ein Näherungssensor, IR-Sensoren, Radarsensoren, Geräuschsensoren. Auch eine selbstlernende, zeitlich gesteuerte Nutzererkennung ist denkbar.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Kühl- oder Gefriergerät mit einer Elektronik, die den Betrieb des Gerätes und damit auch seiner Komponenten steuert oder regelt.
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Diese Elektronik weist im Vergleich zu bekannten Geräten einen verminderten Energieverbrauch auf.
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Dies wird dadurch erreicht, dass die Elektronik wenigstens zwei Elektronikkomponenten aufweist, die in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Gerätes ein- oder ausgeschaltet sind.
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So kann beispielsweise eine Elektronikkomponente nur zur Regelung oder Steuerung des Kompressors bzw. des Kältemittelkreislaufes dienen. Wird dabei die Temperatur nur vergleichsweise selten gemessen, kann diese Elektronikkomponente in den Phasen, in denen kein aktueller Temperaturmesswert vorliegt, inaktiv bleiben.
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Eine weitere Elektronikkomponente kann beispielsweise das Display des Gerätes ansteuern. Wird das Display beispielsweise so betrieben, dass dieses nur aktiv ist, wenn der Nutzer sich in der Nähe des Geräts befindet oder die Tür öffnet, kann diese Elektronikkomponente inaktiv bleiben, solange dies nicht der Fall ist.
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Insgesamt wird auf diese Weise eine Energieeinsparung der Elektronik des Gerätes erzielt.
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Entsprechendes gilt für die Verwendung mehrerer Schaltnetzteile, die Bestandteile der Elektronik bilden und eine unterschiedliche Energieeffizienz aufweisen. Dabei kann das Schaltnetzteil mit der größeren Energieeffizienz in den Zeiten der Grundlast betrieben werden und das einfach ausgeführte Schaltnetzteil mit der geringeren Energieeffizienz nur den vergleichsweise kurzen Zeiträumen, in denen mehr Energie als die Grundlast benötigt wird.
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Auch auf diese Weise ist eine Verbesserung der Energieeffizienz der Elektronik des Gerätes denkbar.