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Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem ersten und mit wenigstens einem zweiten Kompartiment, die bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, und mit wenigstens einem Verdampfer, der wenigstens einen ersten Verdampferabschnitt zur Kühlung des ersten Kompartiments und wenigstens einen zweiten Verdampferabschnitt zur Kühlung des zweiten Kompartiments aufweist, die so angeordnet sind, dass sie nacheinander von Kältemittel durchströmt werden, sowie mit wenigstens einem Kompressor, der im Betrieb den Verdampfer mit Kältemittel versorgt.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kühl- und/oder Gefriergeräten mit unterschiedlichen Kompartimenten bzw. Temperaturzonen ist es bekannt, die Temperierung der unterschiedlichen Kompartimente beispielsweise durch eine gezielte Luftführung mittels eines Ventilators und einer vertikalen Trennplatte vorzunehmen, die sich im rückwärtigen Bereich des gekühlten Innenraums befindet. Die vertikale Trennplatte begrenzt einen Kühlluftkanal, in dem sich der Verdampfer befindet. Der Ventilator ist so angeordnet, dass er Luft durch den Kühlluftkanal fördert, wodurch diese gekühlt wird. Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist es, dass als zusätzliche Bauteile die genannte vertikale Trennplatte sowie der Ventilator benötigt werden. Hierdurch wird der Aufbau des Kühl- und/oder Gefriergeräts komplexer, was mit Kostennachteilen verbunden ist.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Kühl- bzw. Gefriergeräte bekannt, bei denen eine Luftklappe als Regelorgan zur Steuerung des Luftstroms in die unterschiedlichen Kompartimente genutzt wird. Hierbei besteht ebenfalls der Nachteil, dass zusätzliche Einrichtungen wie die genannte Luftklappe und gegebenenfalls ein Luftkanal benötigt werden und dadurch der Aufbau des Kühl- und/oder Gefriergeräts verkompliziert wird. Es sind ferner spezielle Luftführungsgeometrien bekannt, bei denen beispielsweise ausgehend von einem zentralen Verdampfersystem die Luftführung in die einzelnen Kompartimente so gesteuert werden kann, dass unterschiedliche Kühlleistungen in unterschiedlichen Kompartimenten erbracht werden können. Auch hierbei werden Zusatzteile zur Luftführung benötigt.
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Bekannt sind auch Geräte, bei denen zwei getrennte Verdampfer vorgesehen sind, wobei einer der Verdampfer dem Kühlteil und der andere dem Kaltlagerfach des Kühl- und/oder Gefriergeräts zugeordnet ist. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Verdampfer vorgesehen sein, die unterschiedlich zu temperierenden Bereichen bzw. Kompartimenten des Kühl- und/oder Gefriergeräts zugeordnet sind. Auch dieser Aufbau eines Kühl- und/oder Gefriergerätes ist komplex und daher mit Kostennachteilen verbunden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Temperaturzonen“ und der Ausdruck der „bei unterschiedlichen Temperaturen betriebenen Kompartimente“ synonym verwendet.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, bei dem mit geringem Aufwand eine Temperierung unterschiedlicher Kompartimente des Gerätes erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist vorgesehen, dass das Gerät wenigstens eine Steuer- und/oder Regelungseinheit aufweist, die den Kompressor derart ansteuert, dass dieser in Abhängigkeit des Kältebedarfs des oder der Kompartimente mit unterschiedlich langer Laufzeit und/oder mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben wird. Die Temperierung der Temperaturzonen bzw. der bei unterschiedlicher Temperatur betriebenen Kompartimente erfolgt somit mittels der gezielten Ansteuerung des Kompressors des Kältemittelkreislaufs.
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Bei dem ersten und zweiten Verdampferabschnitt handelt es sich um Abschnitte ein und desselben Verdampfers. Dieser Verdampfer dient somit zur Kühlung des ersten und des zweiten Kompartiments. Grundsätzlich können auch weitere Kompartimente und weitere Verdampferabschnitte vorhanden sein, d.h. die Erfindung ist nicht auf das Vorhandensein von genau zwei Kompartimenten und genau zwei Verdampferabschnitten beschränkt.
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Vorzugsweise wird auf zusätzliche Regel- oder Steuerorgane wie Ventilatoren oder Luftklappen zur Temperierung verzichtet. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompressorregelung oder -steuerung erfolgt die Temperierung der unterschiedlichen Kompartimente des Kühl- und/oder Gefriergerätes, wie beispielsweise eines Kühl- und eines Kaltlagerfachs.
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Der Verdampfer kann in den unterschiedlichen Kompartimenten als freihängender Verdampfer angeordnet sein oder auch als eingeschäumter Verdampfer, der dem gekühlten Innenraum Wärme durch die Innenbehälterwandung hindurch entzieht.
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Bei den Kompartimenten kann es sich beispielsweise um ein Kühlfach und um ein Kaltlagerfach oder um ein Kühlfach und ein Gefrierfach des Kühl- und/oder Gefriergeräts handeln. Grundsätzlich sind Kompartimente von der Erfindung umfasst, die im Betrieb des Gerätes bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden.
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Das Kühl- und/oder Gefriergerät umfasst wenigstens einen Kompressor, der dazu eingerichtet ist, den Verdampfer mit unterschiedlich langen Laufzeiten des Kompressors und/oder mit unterschiedlichen Drehzahlen des Kompressors mit Kältemittel zu beaufschlagen.
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Der Kompressor ist Bestandteil des Kältemittelkreislaufs, in dem auch der Verdampfer angeordnet ist. Von dem Verdampfer gelangt das Kältemittel durch eine Saugleitung in den Kompressor. Weitere Bestandteile sind ein dem Kompressor nachgeschalteter Verflüssiger sowie ein dem Verdampfer vorgeschaltetes Drosselelement, insbesondere eine Kapillare.
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Der Verdampfer ist so angeordnet, dass in Strömungsrichtung des innerhalb des Verdampfers strömenden Kältemittels zunächst das erste Kompartiment und danach das zweite Kompartiment gekühlt wird, d.h. das Kältemittel durchströmt zunächst den ersten Verdampferabschnitt und dann den zweiten Verdampferabschnitt, wobei die Verdampferabschnitte in Reihe durchströmt werden. Danach gelangt das Kältemittel zurück zum Kompressor oder durchströmt je nach Ausführung des Gerätes einen weiteren Verdampfer oder Verdampferabschnitt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine Steuer- und/oder Regelungseinheit vorgesehen ist, die den Kompressor derart ansteuert bzw. regelt, dass dieser in Abhängigkeit des Kältebedarfs des oder der Kompartimente mit unterschiedlich langer Laufzeit und/oder mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben wird.
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So ist es möglich, den Kompressor so anzusteuern, dass bei kürzeren Laufzeiten bzw. niedrigeren Drehzahlen Kältemittel nur oder überwiegend in dem zuerst durchströmten Verdampferabschnitt, d.h. in dem ersten Verdampferabschnitt verdampft. In den nachgeschalteten zweiten Verdampferabschnitt gelangt in diesem Fall dann nur noch bereits verdampftes bzw. überwiegend bereits verdampftes Kältemittel, wodurch der zweite Verdampferabschnitt keine oder nur eine sehr geringe Kälteleistung entfaltet.
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Soll auch in dem zweiten Verdampferabschnitt eine Kühlleistung vorliegen, wird die Laufzeit des Kompressors verlängert und/oder seine Drehzahl erhöht, so dass auch in dem zweiten Verdampferabschnitt flüssiges Kältemittel vorliegt. Es kann somit erfindungsgemäß allein durch die Einstellung der Laufzeiten und/oder der Drehzahl des Kompressors eine differenzierte Kälteleistung in den wenigstens zwei unterschiedlichen Kompartimenten erbracht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist denkbar, dass der Verdampfer einen einzigen, insbesondere einzelnen und durchgängigen Kältemittelkanal umfasst oder dass er eine Mehrzahl z. B. parallel angeordneter Kältemittelkanäle umfasst. Die parallelen Kältemittelkanäle können dabei ebenfalls durchgängig ausgebildet sein. Mit dem Begriff „durchgängig“ ist gemeint, dass der Kältemittelkanal keine Abzweigungen aufweist.
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Vorzugsweise ist der erste Verdampferabschnitt vollständig dem ersten Kompartiment zugeordnet und der in Strömungsrichtung nachgelagerte zweite Verdampferabschnitt ist vollständig dem zweiten Kompartiment zugeordnet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit ausgebildet ist, den Kompressor derart anzusteuern, dass die Kälteleistung bzw. deren Verteilung über die Kompartimente ausschließlich über die Laufzeit und/oder die Drehzahl des Kompressors eingestellt wird. In diesem Fall sind keine weiteren Einrichtungen vorgesehen, wie z.B. Klappen zur Steuerung des Luftstroms etc., mittels derer eine insbesondere automatische Steuerung/Regelung der Kälteleistung in den einzelnen Kompartimenten erfolgen könnte.
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Grundsätzlich ist in jedem der Kompartimente ein Temperatursensor vorgesehen. Der oder die Temperatursensoren übertragen den jeweiligen Istwert der Temperatur in den jeweiligen Kompartimenten an die Steuer- und/oder Regelungseinheit des Kühl- und/oder Gefriergeräts oder stellen diesen zumindest bereit, wobei der oder die gemessenen Istwerte bei der Einstellung des Kompressors bzw. dessen Laufzeit oder relativer Laufzeit (Verhältnis der Einschaltdauern zu den Ausschaltdauern) des Kompressors berücksichtigt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass in wenigstens einem Kompartiment wenigstens ein Ventilator angeordnet ist, der angeordnet ist, Luft innerhalb dieses Kompartimentes zu fördern oder über mehrere Kompartimente zu fördern. Der Ventilator kann dazu genutzt werden, die Luft innerhalb eines Kompartiments und/oder zwischen wenigstens zwei Kompartimenten umzuwälzen und so eine zusätzliche Möglichkeit bieten, die Temperierung der Kompartimente zu beeinflussen bzw. zu regeln.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass wenigstens ein Absperrelement bzw. Rückschlagventil vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, im geschlossenen Zustand eine Druckdifferenz zwischen der Hoch- und der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs aufrechtzuerhalten, in dem der Kompressor angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann vorgesehen, dass wenigstens ein Temperatursensor zum Messen der Umgebungstemperatur des Geräts vorgesehen ist. Die Umgebungstemperatur betrifft hierbei die in der Umgebung des Kühl- und/oder Gefriergeräts auftretende Temperatur wie beispielsweise die Raumtemperatur des Raums, in dem das Kühl- und/oder Gefriergerät aufgestellt ist.
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Die Steuer- und/oder Regelungseinheit des Kühl- und/oder Gefriergeräts kann die erfasste Umgebungstemperatur und/oder gegebenenfalls weitere Parameter bei der Einstellung der Laufzeiten und/oder der Drehzahlen des Kompressors berücksichtigen. Beispielsweise können bei niedriger Raumtemperatur die Kompressorlaufzeiten verkürzt und/oder die Drehzahlen verringert werden und bei erhöhter Raumtemperatur die Kompressorlaufzeiten und/oder die Kompressordrehzahlen erhöht werden oder umgekehrt.
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Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gerichtet, wobei in Abhängigkeit des Kältebedarfs des oder der Kompartimente der Kompressor mit kürzeren oder längeren Laufzeiten und/oder mit höheren oder geringeren Drehzahlen betrieben wird. In einer besonders bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Kompressor in Abhängigkeit der gemessenen Umgebungstemperatur mit kürzeren oder längeren Laufzeiten und/oder mit höheren oder geringeren Drehzahlen betrieben wird
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Das Kühl- und/oder Gefriergerät, das verfahrensgemäß betrieben wird, kann einen Teil oder alle Merkmale umfassen, die im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Kühl- und/oder Gefriergerät genannt wurden.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ oder „eine“ nicht zwingend dahingehend zu verstehen ist, dass genau eines der fraglichen Elemente vorliegt, wenngleich auch dieser Fall umfasst ist. Die Begriffe „ein“ oder „eine“ können erfindungsgemäß auch eine Mehrzahl der fraglichen Elemente betreffen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführung erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Ansicht eines Kühl- und/oder Gefriergeräts mit zwei Kompartimenten;
- 2: eine schematische Ansicht des Verdampfers eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts bei langer Kompressorlaufzeit; und
- 3: eine schematische Ansicht des Verdampfers eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts bei kurzer Kompressorlaufzeit.
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1 zeigt ein Kühl- und/oder Gefriergerät 1 mit einem Verdampfer 2, der zwei unterschiedlichen Kompartimenten 3, 4 bzw. Temperaturzonen des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 zugeordnet ist. Die Kompartimente können bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Der Verdampfer 2 wird mittels eines nicht gezeigten Kompressors mit Kältemittel beaufschlagt, wobei der Kompressor dazu eingerichtet ist den Verdampfer 2 mit unterschiedlich langen Laufzeiten mit Kältemittel zu beaufschlagen.
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Im oberen Bereich des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 ist ein erstes Kompartiment 3 vorgesehen und darunter ein zweites Kompartiment 4. Bei den Kompartimenten 3, 4 kann es sich beispielsweise um ein Kühlteil 3 und um ein Kaltlagerfach 4 des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 handeln.
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Der Verdampfer 2 kann beispielsweise entlang einer Rückwand des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 und durchgängig im Bereich beider Kompartimente 3, 4 angeordnet sein. Er kann eingeschäumt oder auch freihängend angeordnet sein.
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Der Verdampfer 2 kann einen ersten Verdampferabschnitt zur Kühlung des ersten Kompartiments 3 und wenigstens einen zweiten Verdampferabschnitt zur Kühlung des zweiten Kompartiments 4 aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie nacheinander von Kältemittel durchströmt werden. Es kann frei gewählt werden, welcher Verdampferabschnitt welches Kompartiments 3, 4 dem anderen in Strömungsrichtung vorgelagert ist. Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, kann der Verdampferabschnitt des zweiten, unteren Kompartiments 4 dem Verdampferabschnitt des ersten Kompartiments 3 vorgelagert sein. Denkbar und von der Erfindung umfasst ist auch der umgekehrte Fall.
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Die Begriffe „erster“ und „zweiter“ Verdampferabschnitt bedeuten somit nicht zwingend, dass der erste stets vor dem zweiten Verdampferabschnitt von Strömungsmittel durchströmt, wenngleich dies eine denkbare Ausführung der Erfindung ist. Von der Erfindung ist auch der entgegengesetzte Fall umfasst, dass der zweite vor dem ersten Verdampferabschnitt durchströmt wird.
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Erfindungsgemäß ist ferner wenigstens eine Steuer- und/oder Regelungseinheit vorgesehen, die den Kompressor derart ansteuert bzw. regelt, dass dieser in Abhängigkeit des Kältebedarfs des oder der Kompartimente 3, 4 mit unterschiedlich langer Laufzeit und/oder mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben wird.
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Es kann ferner eine beliebige Anzahl von Temperatursensoren bzw. Fühlern vorgesehen sein. So kann wenigstens ein Fühler 5 zur Messung der Umgebungstemperatur des Kühl- und/oder Gefriergeräts vorgesehen sein. Es kann ferner wenigstens ein Fühler 5' zur Messung der Temperatur des Verdampfers 2 vorgesehen sein, der beispielsweise auf Höhe des zweiten Kompartiments 4 und/oder auf Höhe des ersten Kompartiments 3 vorgesehen sein kann. Es können auch zwei oder mehr Fühler 5' zur Messung der Temperatur des Verdampfers 2 im Bereich eines der Kompartimente 3, 4 vorgesehen sein. Denkbar sind ferner Temperaturfühler bzw. Luftfühler 5" und/oder 5"', die zur Messung der Temperatur im ersten bzw. im zweiten Kompartiment 3, 4 eingerichtet sein können. Es kann ferne eine Trennplatte 6 zum Trennen der beiden Kompartimente 3, 4 vorgesehen sein. Bei der Trennplatte 6 handelt es sich vorzugsweise um eine horizontale Trennplatte.
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Im Innenraum des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 ist wenigstens ein Ventilator 7 vorgesehen, mittels dessen die Luft innerhalb des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 bzw. innerhalb wenigstens eines der Kompartimente 3, 4 und insbesondere zwischen den wenigstens zwei Kompartimenten 3, 4 umgewälzt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist es mit Hilfe des Verdampfers, des Kompressors und einer dazu abgestimmten Steuer- und/oder Regelungseinheit möglich, innerhalb des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 mindestens zwei Kompartimente 3, 4 mit ggf. unterschiedlichen Temperaturzonen bereitzustellen. Der Verdampfer 2 kann dabei wie in 1 gezeigt beispielsweise schaumseitig auf der Rückwand des Innenbehälters des Kühlteils und des darunter angeordneten Kaltlagerfachs angebracht sein.
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Durch eine lange Laufzeit des Kompressors wird der Verdampfer 2 so betrieben, dass beide Verdampferabschnitte mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt werden.
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Somit werden sowohl das Kühlteil als auch das Kaltlagerfach gekühlt. Dies entspricht dem in 2 gezeigten Fall.
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Bei einer demgegenüber kurzen Kompressorlaufzeit verdampft das flüssige Kältemittel nur oder überwiegend in dem Bereich des Verdampfers 2, der sich in Strömungsrichtung des Kältemittels direkt an den Kältemittelausgang des Kompressors anschließt, d.h. gemäß 3 in dem unten dargestellten Verdampferabschnitt, der durch eine durchgezogene Linie wiedergegeben ist. Die gestrichelte Linie des zweiten Verdampferabschnitts, der dem ersten Verdampferabschnitt nachgelagert und über dem ersten Verdampferabschnitt angeordnet ist, verdeutlicht, dass kein oder wenig flüssiges Kältemittel vorliegt, so dass dieser Verdampferabschnitt keine oder keine nennenswerte Kälteleistung aufweist.
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Durch eine entsprechende Anordnung des Kältemittelkanals bzw. des Verdampfers 2 und die entsprechende Regelung/Ansteuerung des Kompressors kann somit gezielt nur ein gewisser Bereich des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 wie beispielsweise das Kaltlagerfach gekühlt werden. Dies geht so aus 3 hervor. Die Anordnungen und Anzahl der zu kühlenden Fächer bzw. der Kompartimente sind im Rahmen der Erfindung frei wählbar.
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Die Temperatur des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 kann nach folgenden Kriterien geregelt werden. Die Kriterien können dabei gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden.
- • Ein- und/oder Ausschaltdauer und/oder Drehzahl des Kompressors werden konstant gehalten
- • Ein- und/oder Ausschaltdauer und/oder Drehzahl des Kompressors sind abhängig von der Umgebungstemperatur
- • Ein- und/oder Ausschaltdauer und/oder Drehzahl des Kompressors sind abhängig von der Solltemperatur im Kühlteil und/oder Kaltlagerfach
- • Ein- und/oder Ausschaltdauer und/oder Drehzahl des Kompressors sind sowohl abhängig von der Umgebungstemperatur, als auch von der Solltemperatur im Kühlteil und/oder Kaltlagerfach
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Die Temperatur in den Kompartimenten 3, 4 kann mittels eines Temperatursensors oder mehrerer Temperatursensors erkannt werden. Verlässt mindestens eine Temperatur eine Solltemperatur bzw. den dafür vorgegebenen Korridor, dann kann eine Kühlanforderung des betroffenen Faches wie folgt definiert werden:
- • Kühlanforderung Zone 3 + Zone 4: Lange Kompressorlaufzeiten und/oder hohe Kompressordrehzahl, damit beide Fächer bzw. Zonen gekühlt werden, wie in 2 gezeigt
- • Kühlanforderung Zone 4, keine Anforderung Zone 3 : Kurze Kompressorlaufzeiten und/oder niedrige Kompressordrehzahl, es wird nur Zone 4 gekühlt, wie in 3 gezeigt
- • Kühlanforderung Zone 3, keine Anforderung Zone 4: Lange Kompressorlaufzeit und/oder hohe Kompressordrehzahl, bei der beide Fächer gekühlt werden. Ein Ventilator könnte optional dazu geschaltet werden. Sollte Zone 4 eine Grenztemperatur unterschreiten, wird die Kühlung beendet. Die Priorität liegt auf den Temperaturen in Zone 4. (Bei einer Priorität auf Zone 3 wird die Kühlung fortgesetzt, bis die Temperatur am Sensor der Zone 3 erreicht wird.)
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Die Anforderung der Fächer kann auch umgekehrt werden.
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Optional oder zusätzlich zur normalen Zyklusregelung, könnte der Kompressor zusätzlich kurz Takten, um Kältemittel in den ersten Kältemittelkanälen des Verdampfers 2 zu verdampfen, und somit speziell ein Fach zu kühlen.
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Um direkt nach dem Kompressorstart die erforderliche Kälteleistung zur Verfügung zu haben, kann ein Absperrelement zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zwischen Hoch- und Niederdruckseite eingesetzt werden.
