DE102021214438A1

DE102021214438A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts und Kältegerät

Info

Publication number: DE102021214438A1
Application number: DE102021214438.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Helferich; Hans Ihle; Tobias Jakobi; Lars Mack; Lincoln Massashi Takemoto
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät (100) und ein Verfahren mit einem Einkreis-Kältemittelkreislauf (122), wobei das Verfahren einen ersten Betriebsmodus mit einer ersten Regelung (202) mit einem Normal-Regelzyklus, und einen zweiten Betriebsmodus, in dem ein Ein- (248) und Ausschalten (238) des Verdichters zeitgesteuert erfolgt gemäß einem vorbestimmten Paar einer Laufzeit (ts_on) und einer Stehzeit (ts_off) des Verdichters, aufweist mit den weiteren Verfahrensschritten- Beobachten (250, 252, 306) der Temperatur des Lagerfachs höherer Soll-Temperatur über mehrere Paare der zeitgesteuerten Laufzeit (ts_on) und Stehzeit (ts_off) auf eine Temperaturdrift (D);- bei Erkennen einer Temperaturdrift (D) Einfügen einer zusätzlichen Lauf- oder Stehzeit oder Ändern des Paars von Laufzeit (ts_on) und Stehzeit (ts_off).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts mit Zeitsteuerung und ein Kältegerät mit Zeitsteuerung, insbesondere ein Kühl-Gefrier-Kombinations-Haushaltskältegerät mit einem Einkreis Kältemittelkreislauf.
Die EP 2 433 073 und die EP 2 702 340 beschreiben Kältegeräte, deren Verdichter nach einer maximalen Verdichter Stehzeit eine Verdichter Laufzeit ausführt.
Die EP 1 350 068 offenbart ein Einkreis Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Gefrierfachverdampfer und ein Kühlfachverdampfer in Reihe geschaltet sind, wobei ein Verdichter eine kurze Laufzeit ausführt.
Die WO 2010 106 001 beschreibt Kältegerät, gemäß dem ein Verdichter zeitgesteuert abwechselnd aus und ein geschaltet wird, solange die Temperatur des Kälteraums innerhalb eines Temperaturbandes liegt, das einer Soll-Temperatur des Kälteraums zugeordnet ist und durch eine obere Grenztemperatur und eine untere Grenztemperatur gebildet wird.
Bei Einkreis Kühl- und Gefriergeräten sind in der Regel die Verdampfer des kälteren Lagerfachs, z.B. Gefrierfach, und des wärmeren Lagerfachs, z.B. Kühlfach, in Serie geschaltet. Dabei wird zunächst der Verdampfer des kälteren Fachs und anschließend der Verdampfer des wärmeren Fachs durchströmt. Mit einem Temperaturfühler im wärmeren nachgeschalteten Fach steuert die Geräteelektronik den Verdichter an.
Grundsätzlich wird bei Einkreis Kältegeräten eine sogenannte Temperatur-Hysterese-Steuerung angewendet. Wird ein bestimmter Temperaturwert überschritten schaltet der Verdichter ein und beide Fächer werden gekühlt. Wird ein bestimmter Temperaturwert unterschritten schaltet der Verdichter aus. Die Fachtemperatur folgt dem Verdichterlauf verzögert mit einer Hysterese. Aus Kostengründen wird häufig kein Temperaturfühler im kälteren Fach verbaut. D.h. die Steuerung kennt die anliegende Fachtemperatur im kälteren Fach (Gefrierfach) nicht. Dies sorgt für Konflikte in der Fachabstimmung zwischen der Temperatur im wärmeren und der zugehörigen Temperatur im kälteren Fach.
Es ist wünschenswert, Einkreis Kühl- und Gefriergeräte zeigesteuert zu betreiben. Bei einer Zeitsteuerung kommt es jedoch aufgrund von Benutzungs- und Umgebungseinflüssen zu einer Drift der Temperatur des Lagerfachs, so dass die Grenzen der Temperatur-Hysterese-Steuerung erreicht werden und die Temperatur-Hysterese-Steuerung das Kältegerät wieder in einen für eine Zeitsteuerung geeigneten Zustand bringt. Die Drift der Temperatur des Lagerfachs ist bei Einkreis Kältegeräten aufgrund der Fachabstimmung eine Herausforderung.
Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein verbessertes Einkreis Kältegerät mit einer Zeitsteuerung des Verdichterlaufs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Kältegerät hat einen Einkreis-Kältemittelkreislauf, in dem ein Verdichter, ein Verflüssiger, und zwei Verdampfer aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei einer der Verdampfer zur Versorgung eines Lagerfachs niedriger Soll-Temperatur, und der andere Verdampfer zur Versorgung eines Lagerfachs höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor aufweist. Der Betrieb des Kältegeräts wird von einer Steuerung gesteuert.
Der Kältemittelkreislauf kann in Flussrichtung des Kältemittels nach dem Verflüssiger oder als Teil des Verflüssigers eine Rahmenheizung zur Verhinderung von Kondensation an einem Türrahmen des Gerätegehäuses aufweisen. Weiterhin weist der Kältemittelkreislauf üblicherweise einen Trockner und eine Drossel auf. Die Drossel ist meist eine Kapillare. Weiterhin weist der Kältemittelkreislauf üblicherweise einen inneren Wärmeübertrager, in dem die Kapillare und das Saugrohr zwischen dem zuletzt durchströmten Verdampfer und den Verdichter thermisch gekoppelt sind.
Der Temperatursensor repräsentiert die Fachtemperatur des wärmeren Fachs. Hier wird die Temperatur des Temperatursensors synonym mit der Fachtemperatur verwendet. Der Temperatursensor liefert elektrische Signale die Temperaturen entsprechen, Vergleiche von Temperaturen entsprechen in einer Geräteelektronik Vergleiche von den Temperaturen entsprechenden Signalen.
In dem Verfahren zum Betreiben des Kältegeräts wird in einem ersten Betriebsmodus ein Normal-Regelzyklus angewendet mit den Verfahrensschritten

- Einschalten des Verdichters wenn die Temperatur des Temperatursensors einen ersten Schwellwert erreicht; und
- Ausschalten des Verdichters wenn die Temperatur des Temperatursensors einen zweiten Schwellwert erreicht.

Im ersten Betriebsmodus wird der Normal-Regelzyklus mit Temperatur Grenzwerten, die den Bereich zulässiger Temperaturen für das wärmere Fach definieren, angewendet. Diese Steuerung entsprechend der Temperatur Grenzwerte ist auch als Temperatur-Hysterese-Steuerung bekannt, da sich die Fachtemperatur zeitlich versetzt zur Verdichterlauf- und - stehzeit ändert mit vernachlässigbaren Überschwingern. Diese Steuerung ist zu Beginn einer Inbetriebnahme des Kältegeräts und bei Einlagerung von einer großen Mengen warmer Ware in einem der Fächer vorgesehen, da sie eine hohe Kälteleistung in beiden Fächern bereit stellt und ein schnelles Herunterkühlen von einer Umgebungs-temperatur ermöglicht.
Das Verfahren weist einen zweiten Betriebsmodus mit einer zweiten Regelung auf, wenn die Temperatur des Temperatursensors zwischen dem ersten Schwellwert und dem zweiten Schwellwert liegt, mit den Verfahrensschritten

- Ein- und Ausschalten des Verdichters zeitgesteuert gemäß einem vorbestimmten Paar einer Laufzeit und einer Stehzeit des Verdichters.

Diese Zeitsteuerung ermöglicht es einerseits, dass sich die Temperatur des Lagerfachs sich während eines Zyklus aus einer Verdichterlaufzeit und einer Verdichterstehzeit (in beliebiger Reihenfolge) nur sehr wenig verändert, was vorteilhaft für die Lagerung von Lebensmitteln ist, und andererseits, dass häufig Temperaturen am unteren Ende der Temperatur-Hysterese vermieden werden können und dadurch die Energieeffizienz des Kältegeräts verbessert wird.
In dem Verfahren werden die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt

- Beobachten der Temperatur des Lagerfachs höherer Soll-Temperatur über mehrere Paare der zeitgesteuerten Laufzeit und Stehzeit auf eine Temperaturdrift;
- bei Erkennen einer Temperaturdrift Einfügen einer zusätzlichen Lauf- oder Stehzeit oder Ändern des Paars von Lauf- und Stehzeit.

Diese weiteren Verfahrensschritte ermöglichen es, die Dauer des zweiten Betriebsmodus zu verlängern und dessen Vorteile besser auszuschöpfen.
Der Idealfall der Zeitsteuerung ist gegeben, wenn die Temperatur des Lagerfachs höherer Soll-Temperatur über mehrere Paare der zeitgesteuerten Laufzeit und Stehzeit im Mittel konstant bleibt. Dieser Zustand wird aber nur selten erreicht. Meistens verändert sich die Temperatur des Lagerfachs systematisch über aufeinander folgende Paare entweder zu höheren oder zu tieferen Temperaturen hin. Diese systematische Veränderung wird hier als Drift der Temperatur des Lagerfachs bzw. Temperaturdrift bezeichnet.
Diese Temperaturdrift kann durch wiederholtes Messen der Temperatur und Vergleich mit einem höheren und einem niedrigerem Schwellwert beobachtet werden. Bei Erreichen oder Durchschreiten eines der Schwellwerte ist eine Temperaturdrift erkannt.
Der zweite Betriebsmodus kann gestartet werden, wenn die Temperatur des Temperatursensors zwischen dem ersten Schwellwert und dem zweiten Schwellwert liegt, also die Fachtemperatur zwischen Temperatur Grenzwerten des Normal-Regelzyklus. Es ist vorteilhaft, den zweiten Betriebszustand zu beginnen, wenn das Kältegerät in einem bezüglich der Temperatur stabilen Zustand ist, in dem sich Laufzeiten und Stehzeiten des Verdichters nicht stark ändern. Zum Beispiel wenn nach einem Einschalten des Kältegeräts oder nach Einlagerung einer großen Mengen warmer Ware in einem der Fächer gewartet wird, bis sich die Laufzeiten und Stehzeiten des Verdichters nicht mehr stark ändern.
Es ist jedoch weiterhin vorteilhaft, den zweiten Betriebszustand zu beginnen, wenn die Fachtemperatur in einem mittleren Bereich der Spanne zwischen den Fachtemperatur Grenzwerten liegt. Ein weiterer Vorteil des Betriebs des Kältegeräts im mittleren Bereich ist, dass eine langfristig angestrebte mittlere Fachtemperatur auch im zweiten Betriebszustand erreicht wird.
Beginnt der zweite Betriebszustand in diesem mittleren Bereich, so besteht die Chance auf eine hohe Verweildauer im zweiten Betriebszustand bei einer Temperaturdrift deren Richtung nicht bekannt oder abschätzbar ist.
Der mittlere Bereich der Fachtemperatur kann gut von beiden Fachtemperatur Grenzwerten angesteuert werden wenn das Kältegerät in einem bezüglich der Temperatur stabilen Zustand ist und man die sich nur noch wenig ändernden Lauf- und Stehzeiten des Verdichters der letzten Laufzeitzyklen kennt. So kann man z.B. im Normal-Regelzyklus vom oberen Fachtemperatur-Grenzwert ausgehend eine Initiierungs-Laufzeit vorsehen, die der Hälfte der Gesamtdauer aus der Dauer der letzten Laufzeit und der vorgesehenen zeitgesteuerten Laufzeit entspricht. Und damit den zweiten Betriebsmodus beginnen mit der vorgesehenen zeitgesteuerten Stehzeit.
Ein Vorteil von Kältegeräten mit einem Einkreis-Kältemittelkreislauf, so genannten Einkreis-Kältegeräten, sind günstige Fertigungskosten, da üblicherweise auf Ventile und auf parallele Kältemittelleitungen zu verschiedenen Fächern verzichtet wird und damit weiterhin eine Reihe von manuell zu fertigenden Lötstellen eingespart wird. Ein Nachteil von Einkreis-Kältegeräten ist ein hoher Aufwand bei der Planung und Auslegung des Kältemittelkreislaufs, da zwei Fächer mit unterschiedlichen Soll-Temperaturen und unterschiedlichem Kältebedarf nacheinander von derselben Kältemittelmenge durchströmt werden. Die Soll-Temperaturen müssen bei einer großen Spanne an Umgebungstemperaturen unter Beachtung von Temperatur-Randbedingungen bei unterschiedlichen Benutzereinstellungen erreicht werden mit einem möglichst geringen Energieverbrauch.
Dabei sind den Lagerfächern entsprechend ihrem Lagervolumen und ihrem Zweck (meist Kühlfach und Gefrierfach, möglich sind auch Kühlfach und Kaltlagerfach oder Kaltlagerfach und Gefrierfach) geeignet große Verdampfer zugeordnet. Dabei ist es Aufgabe der sogenannten Fachabstimmung, bei den diversen Betriebsbedingungen eine geeignete Kältemittelmenge in jedem Verdampfer bereitzustellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der zweite Betriebsmodus innerhalb des ersten Betriebsmodus ausgeführt. Der erste Betriebsmodus ist als Normal-Regelzyklus dem zweiten Betriebsmodus überlagert in dem Sinn, dass die Temperaturgrenzen, die den Schwellwerten des Temperatursensors entsprechen, auch in dem zweiten Betriebsmodus überwacht und eingehalten werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens tritt das Erkennen einer steigenden Temperaturdrift ein wenn die Temperatur des Temperatursensors einen dritten Schwellwert nahe dem ersten Schwellwert erreicht und/oder tritt das Erkennen einer fallenden Temperaturdrift ein wenn die Temperatur des Temperatursensors einen vierten Schwellwert nahe dem zweiten Schwellwert erreicht. Diese Ausgestaltung ermöglicht einerseits, dass bei Gleichheit des ersten und dritten sowie des zweiten und vierten Schwellwerts eine Temperaturdrift einschließlich Richtung erkannt wird und gleichzeitig in den ersten Betriebsmodus übergegangen wird. Das ist vorteilhaft wenn bei Erkennen einer Drift lange Laufzeiten im ersten Betriebsmodus ausgelöst werden sollen.
Diese Ausgestaltung ermöglicht andererseits, dass bei dritten und vierten Schwellwerten zwischen den ersten und zweiten Schwellwerten eine Temperaturdrift einschließlich Richtung erkannt wird bevor der erste oder zweite Schwellwert erreicht und in den ersten Betriebsmodus übergegangen wird. Dann kann das Paar der zeitgesteuerten Lauf- und Stehzeit im zweiten Betriebsmodus angepasst werden ohne diesen zu verlassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt bei Erkennen einer steigenden Temperaturdrift ein Einfügen einer zusätzlichen Laufzeit und bei Erkennen einer fallenden Temperaturdrift das Einfügen einer zusätzlichen Stehzeit, jeweils des ersten Betriebsmodus. Damit kann mit einer einzigen Lauf- oder Stehzeit im ersten Betriebsmodus eine geeignete Eintrittsbedingung für den zweiten Betriebsmodus angefahren werden. Damit kann vorteilhaft auf eine sehr geringe Drift reagiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine Anzahl Lauf-und Stehzeiten im ersten Betriebsmodus. Damit kann vorteilhaft auf eine erkannte Einlagerung von Ware in das Kältegerät reagiert werden, um diese Ware vor dem nächsten Übergang in den zweiten Betriebsmodus abzukühlen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bei mehreren aufeinanderfolgenden rein zeitgesteuerten Lauf- und Stehzeiten zu Beginn oder Ende jeder Laufzeit die Temperatur des Temperatursensors aufgenommen und das Erkennen einer Temperaturdrift erfolgt durch Vergleich der aufgenommenen Temperaturen. Diese Ausgestaltung zielt darauf ab, eine Temperaturdrift auch/bereits im mittleren Bereich der Fachtemperatur zu erkennen.
Dies wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens genutzt, um eine Stärke der Temperaturdrift als Mittelwert einer Temperaturdifferenz über mehrere Paare von Lauf- und Stehzeiten zu bestimmen. Eine Kenntnis der Stärke der Temperaturdrift ermöglicht eine bessere Korrektur des Paars der Lauf- und Stehzeiten für die Zeitsteuerung.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zählt ein Zähler die Anzahl aufeinanderfolgender rein zeitgesteuerter Einschaltvorgänge des Verdichters bis zum Erkennen einer Temperaturdrift. Dies ermöglicht Kenntnis einer Stärke der Temperaturdrift wenn keine laufende Änderung des vorbestimmten Paars der Lauf- und Stehzeiten für die Zeitsteuerung im zweiten Betriebsmodus erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Stärke der Temperaturdrift aus der Anzahl aufeinanderfolgender rein zeitgesteuerter Einschaltvorgänge bestimmt. Eine Kenntnis der Stärke der Temperaturdrift ermöglicht eine bessere Korrektur des Paars der vorbestimmten Lauf- und Stehzeiten für die Zeitsteuerung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine Änderung des Paars der vorbestimmten Lauf- und Stehzeit entsprechend der Stärke der Temperaturdrift. Diese Anpassung des Paars der vorbestimmten Lauf- und Stehzeit ermöglicht einen länger anhaltende zweiten Betriebsmodus.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der zweite Betriebsmodus für eine vorgegebene Anzahl Normal-Regelzyklen unterbrochen wenn die Stärke der Temperaturdrift eine vorgegebene Grenz-Stärke erreicht oder überschreitet. Damit kann erkannt werden wenn das Kältegerät nicht oder nicht mehr in einem bezüglich der Temperatur stabilen Zustand ist. Diese Kenntnis kann genutzt werden um die Einlagerung von warmem Kühlgut in eines der Fächer zu erkennen und beispielsweise mit einer vorgegebenen Anzahl von Lauf- und Stehzeiten im ersten Betriebsmodus darauf zu reagieren.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das vorbestimmte Paar einer Laufzeit und einer Stehzeit des Verdichters abhängig von der Umgebungstemperatur bestimmt. Damit kann der Betrieb des Kältegeräts an die aktuelle einfallende Wärmelast angepasst werden. Bei Einkreis Kältegeräten hängt ein Füllgrad des Verdampfers des wärmeren Fachs stark von der Umgebungstemperatur ab. Durch die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur bei der Bestimmung der Lauf- und Stehzeit kann der Füllgrad des Verdampfers des wärmeren Fachs verbessert werden.
Gemäß noch einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das vorbestimmte Paar einer Laufzeit und einer Stehzeit des Verdichters abhängig von einer Benutzereinstellung bestimmt. Dies ermöglicht es, den zeitgesteuerten Betrieb an einen Benutzerwunsch wie eine Vorbereitung eines Gefrierfachs auf eine geplante Kühlgut Einlagerung oder einen möglichst energieeffizienten Betrieb.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das vorbestimmte Paar einer Laufzeit und einer Stehzeit des Verdichters abhängig von einer Temperaturänderungsrate während einer Laufzeit des Verdichters bestimmt. Mit der Berücksichtigung der Temperaturänderungsrate als Maß für die Stärke der Temperaturdrift während einer Laufzeit des Verdichters kann ein über einen längeren Zeitraum konstanter Wärmeeintrag oder ein sich kurzfristig ändernder Wärmeeintrag in das Kältegerät berücksichtigt und zur Optimierung des Betriebs genutzt werden.
Dies wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Laufzeit und die Stehzeit des Verdichters entsprechend der Temperaturdrift beide verkürzt und/oder beide verlängert. Mit einer Verkürzung oder Verlängerung sowohl der Laufzeit als auch der Stehzeit kann das Paar der Lauf-und Stehzeit derart geändert werden, dass die mittlere Wärmeleistung gleich bleibt. Damit ist es möglich, Anlaufeffekte beim Einschalten des Verdichters zu berücksichtigen. Die Auswirkungen solcher Anlaufvorgänge sind wegen der Reihenschaltung der Verdampfer in den entsprechenden Fächern unterschiedlich. Das wird vorteilhaft genutzt, um über einen Zeitraum die Häufigkeit vorteilhafter Auswirkungen in einem der Fächer zu erhöhen oder die Häufigkeit nachteilhafter Auswirkungen in einem der Fächer zu verringern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Laufzeit und die Stehzeit des Verdichters bei einer geringen Temperaturänderungsrate verkürzt Dies kann bei Kältegeräten mit einem großen Verdampfer im ungeregelten Fach, zum Beispiel einem Gefrierfach Wickelverdampfer, genutzt werden, um bei einem über einen längeren Zeitraum konstanten Wärmeeintrag in das Kältegerät eine Erhöhung der Fachtemperatur des ungeregelten Fachs zu erreichen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Laufzeit und die Stehzeit des Verdichters bei einer großen Temperaturänderungsrate verlängert. Dies kann bei Kältegeräten mit einem großen Verdampfer im ungeregelten Fach genutzt werden, um bei sich kurzfristig ändernden Wärmeeintrag in das wärmere Fach eine Erniedrigung der Fachtemperatur des ungeregelten Fachs zu erreichen.
Eine geringe und eine große Temperaturänderungsrate können mit Hilfe von entsprechenden Schwellwerten ermittelt werden, die wiederum von der Umgebungstemperatur abhängen können. So kann eine geringe oder eine große Temperaturänderungsrate sowohl bei einer großen als auch bei einer geringen Wärmelast des gesamten Kältegeräts erkannt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert abhängig von einer Benutzer-Einstellung bestimmt. Diese Änderung der Temperatur-Hysterese im ersten Betriebsmodus ermöglicht es, einen Benutzerwunsch wie eine Vorbereitung eines Gefrierfachs auf eine geplante Kühlgut Einlagerung oder einen möglichst energieeffizienten Betrieb im ersten Betriebsmodus entsprechen zu können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist das Kältegerät einen Temperaturwähler zum Wählen einer Solltemperatur des wärmeren Lagerfachs auf und bei Einstellung einer höchsten und/oder niedrigsten wählbaren Solltemperatur wird der zweite Betriebsmodus verhindert. Bei Einstellung einer höchsten bzw. niedrigsten wählbaren Solltemperatur des wärmeren Lagerfachs durch einen Benutzer besteht eine Möglichkeit einer zu hohen bzw. zu niedrigen Temperatur des kälteren ungeregelten Fachs. Diesem Effekt wird durch Verhindern des zweiten Betriebsmodus entgegengewirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegeräts ist der Verdampfer zur Versorgung des Lagerfachs niedriger Soll-Temperatur ein Wickelverdampfer. Dieser Verdampfer ermöglicht eine hohe Kälteleistung für große Gefrierfächer.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegeräts weist der Verdampfer zur Versorgung des Lagerfachs niedriger Soll-Temperatur einen weiteren Temperatursensor auf. Die Temperatur des weiteren Temperatursensors kann verwendet werden, um eine Temperatur Abweichung vom in der Steuerung hinterlegten Sollwert zu bemerken. Daraufhin kann das Lauf-/Stehzeitverhältnis entsprechend angepasst werden. So ist es möglich, dass bei einem zu warmen Gefrierfach die Lauf-/Stehzeitenregelung ausgesetzt wird, bis das Gefrierfach wieder auf den Sollwert abgekühlt ist. Andersherum kann bei einem zu kalten Gefrierfach unter Berücksichtigung der Größe des Verdampfers ein geeignetes Paar Lauf- und Stehzeitenzeit gewählt werden um das Gefrierfach zu erwärmen, bis der Sollwert erreicht wird. Auch hier kann die Anpassung der Laufzeiten abhängig von der erfassten Umgebungstemperatur erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Kältegeräts gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines Kältemittelkreislaufs eines Kältegeräts gemäß der Erfindung;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung; und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung in einer weiteren Ausführungsform.

1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein Kältegerät 100 mit einem oberen Lagerfach 102 und einem unteren Lagerfach 104. In einem Gehäuse 106 sind die Lagerfächer 102 und 104 sowie ein Maschinenraum 108 angeordnet. Das obere Lagerfach 102 ist über eine Tür 110 zugänglich und das untere Lagerfach 104 ist durch eine Tür 112 verschließbar. Das obere Lagerfach 102 ist als Kühlfach für frische Lebensmittel vorgesehen als Fach mit einer höheren Temperatur und das untere Lagerfach 104 ist als Gefrierfach für Gefriergut vorgesehen als Fach mit einer niedrigeren Temperatur. Das Kältegerät 100 weist weiterhin einen Temperatursensor 113 zur Erfassung der Temperatur im wärmeren Fach und eine Steuereinheit 114 auf, welche das Kältegerät 100 steuert.
2 zeigt schematisch einen Kältemittelkreislauf 120 des Kältegeräts 100. Der Kältemittelkreislauf 120 ist ein Einkreis-Kältemittelkreislauf 122 in dem ein Verdichter 124, ein Verflüssiger 126, ein erster Verdampfer 128 und ein zweiter Verdampfer 130 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Zwischen dem Verflüssiger 126 und dem ersten Verdampfer 128 sind ein Trockner 132 und eine Drossel 134, hier eine Kapillare 136, angeordnet. Ein Abschnitt eines Saugrohrs 138 zwischen dem zuletzt durchströmten zweiten Verdampfer 130 und dem Verdichter 124 bildet mit einem Abschnitt der Kapillare 136 einen inneren Wärmeübertrager 140. Der erste Verdampfer 128 zur Versorgung des Lagerfachs 104 niedriger Soll-Temperatur vorgesehen und als Wickelverdampfter 142 dargestellt. Der zweite Verdampfer 130 ist zur Versorgung des Lagerfachs 102 höherer Soll-Temperatur vorgesehen und als Plattenverdampfer 144 dargestellt.
3 zeigt ein Flussdiagramm 200 eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Betreiben des Kältegeräts 100. Die Struktur des Verfahrens wird anhand des ersten Betriebsmodus und des zweiten Betriebsmodus erläutert, wobei der erste Betriebsmodus einer konventionellen Steuerung des Kältegeräts mit einer Temperaturhysterese entspricht. Innerhalb dieses als Normal-Regelzyklus ausgeführten Betriebsmodus werden Bedingungen geprüft, in denen der zweite Betriebsmodus angewendet werden kann. Sind diese Bedingungen erfüllt, so wird in den zweiten Betriebsmodus gewechselt. Im zweiten Betriebsmodus werden die Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus weiterhin überprüft und bei Nichterfüllung der Bedingungen wird in den ersten Betriebsmodus zurück gewechselt.
Diese Struktur ist in dem Flussdiagramm 200 zu erkennen an einer ersten Schleife 202 für den ersten Betriebsmodus und einer zweiten Schleife 204 für den zweiten Betriebsmodus. Zwischen den Schleifen 202 und 204 befinden sich Verfahrensschritte für das Erkennen einer Temperaturdrift und die Reaktion darauf.
Die Beschreibung des Verfahrens beginnt im ausgeschalteten Zustand des Verdichters 124, der auch unmittelbar nach dem Einschalten des Kältegeräts 100 besteht, so dass keine besondere Initialisierung des ersten Betriebsmodus notwendig ist.
In Schritt 206 erfolgt ein Überprüfen ob die Temperatur des Temperatursensors 113 einen ersten Temperatur Schwellwert T₁ erreicht, also ob die gemessene Temperatur im wärmeren Fach größer oder gleich der Einschalt-Temperatur der Temperaturhysterese ist. Falls dies nicht der Fall ist, so wird mit Schleife 208 in dem aktuellen Zustand des ausgeschalteten Verdichters verblieben.
Falls die Temperatur des Temperatursensors 113 den ersten Temperatur Schwellwert T1 erreicht erfolgt in Schritt 210 ein Einschalten des Verdichters.
Anschließend wird, vorzugsweise nach einer Wartezeit, in Schritt 212 geprüft, ob die Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus vollständig erfüllt sind. Ist dies der Fall, so erfolgt eine Verzweigung in den Ast 214.
Sind die Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus nicht alle erfüllt, so wird in Schritt 216 geprüft, ob die Temperatur des Temperatursensors 113 einen zweiten Temperatur Schwellwert T₂ erreicht, also ob die gemessene Temperatur im wärmeren Fach kleiner oder gleich der Ausschalt-Temperatur der Temperaturhysterese ist. Falls dies nicht der Fall ist, so wird mit Schleife 218 in dem aktuellen Zustand des ausgeschalteten Verdichters verblieben. Alternativ kann Schleife 218 zum Schritt 212 führen, so dass laufend auf die Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus geprüft wird.
Falls die Temperatur des Temperatursensors 113 den zweiten Temperatur Schwellwert T₂ erreicht erfolgt in Schritt 220 ein Ausschalten des Verdichters. Nach dem Ausschalten des Verdichters wird das Verfahren mit dem Schritt 206 fortgesetzt und die erste Schleife 202 für den ersten Betriebsmodus ist einmal vollständig durchlaufen.
Die erste Schleife 202 für den ersten Betriebsmodus kann unterbrochen werden durch eine Betriebsdauer im zweiten Betriebsmodus wenn in Schritt 212 die Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus vollständig erfüllt sind und im Verfahren eine Verzweigung in den Ast 214 erfolgt. Im zweiten Betriebsmodus wird der Verdichter zeitgesteuert geschaltet, so dass zu Beginn noch in Schritt 212 ein Paar von Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on und Soll-Verdichterstehzeit t_s__off vorbestimmt wird. Die Soll-Verdichterlaufzeit und Soll-Verdichterstehzeit werden von Zeitzählern überwacht. Da sofort mit einer Soll-Verdichterlaufzeit begonnen wird, wird der entsprechende Zeitzähler sofort mit einem Reset der zeitgesteuerten Verdichterlaufzeit t_on =0 eingeschaltet.
In dem Verfahren wird auch festgelegt, in welchem Bereich der Temperatur des wärmeren Lagerfachs eine Zeitsteuerung statt finden kann. Dieser für die Zeitsteuerung vorgesehene Temperaturbereich liegt zwischen einer oberen Bereichs-Grenztemperatur T₃ und einer unteren Bereichs-Grenztemperatur T₄. Die obere Bereichs-Grenztemperatur T₃ ist vorzugsweise gleich oder etwas niedriger als der Temperatur Schwellwert T₁ und die untere Bereichs-Grenztemperatur T₄ ist vorzugsweise gleich oder etwas höher als der Temperatur Schwellwert T₂. Mit diesen Grenzwerten liegt der für die Zeitsteuerung vorgesehene Temperaturbereich innerhalb der Temperatur-Hysterese des Normal-Regelzyklus.
Der Schritt 212 findet in diesem Ausführungsbeispiel in einer Phase des eingeschalteten Verdichters statt und entsprechend beginnt der zweite Betriebsmodus vorzugsweise mit einer Verdichterlaufzeit.
Dem Fachmann ist klar, dass man gleichwertig in einer Phase des ausgeschalteten Verdichters die Bedingungen für einen Übergang in den zweiten Betriebsmodus überprüfen ggf. in den zweiten Betriebsmodus übergehen könnte. Ein dem Schritt 212 entsprechender Übergangs-Prüf-Schritt wäre dann nach dem Schritt 220 und vor dem Schritt 206 angeordnet. dieser dem Schritt 212 entsprechender Übergangs-Prüf-Schritt wäre alternativ oder zusätzlich zu dem Schritt 212. Da an dieser Stelle der Schleife 202 des ersten Betriebsmodus der Verdichter ausgeschaltet ist würde der zweite Betriebsmodus dann vorzugsweise mit einer Verdichterstehzeit beginnen.
Der Ast 214 führt zur Einleitung des zweiten Betriebsmodus, wobei zunächst in Schritt 222 ein Zähler Cnt für die in Anzahl der vollständigen Paare von durchgeführten zeitgesteuerten Lauf und Stehzeiten zurückgesetzt wird.
Weiter geht es zu Schritt 230 als Einstieg in die zweite Schleife 204 für den zweiten Betriebsmodus, in dem geprüft wird, ob die zeitgesteuerte Verdichterlaufzeit t_on die Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, so wird mit Schleife 232 in dem aktuellen Zustand des eingeschalteten Verdichters verblieben.
In der Schleife 232 wird in Schritt 234 geprüft, ob die Temperatur T des Lagerfachs bei ausgeschaltetem Verdichter noch in dem für die Zeit-steuerung vorgesehenen Temperaturbereich liegt. Falls dies nicht der Fall ist, so wird über den Ast 236 der zweite Betriebsmodus verlassen und zu in den ersten Betriebsmodus zurückgekehrt.
Die beiden während des Verdichterlaufs, Schleife 232, sich wiederholenden Abfragen Schritte 230 und 234 können auch in der Reihenfolge vertauscht werden.
Falls die zeitgesteuerte Verdichterlaufzeit t_on die Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on erreicht hat erfolgt in Schritt 238 ein Ausschalten des Verdichters.
Nach dem Ausschalten des Verdichters wird das Verfahren mit dem Schritt 240 fortgesetzt, in dem geprüft wird, ob die Temperatur T des wärmeren Lagerfachs den dritten Temperatur Schwellwert T₃ erreicht hat. Mit diesem Schritt wird geprüft, ob die Temperatur des Lagerfachs bei ausgeschaltetem Verdichter noch in dem für die Zeitsteuerung vorgesehenen Temperaturbereich liegt. Falls dies nicht der Fall ist, so wird über den Ast 242 der zweite Betriebsmodus verlassen und zu in den ersten Betriebsmodus zurückgekehrt.
Falls die Temperatur des Lagerfachs in dem für die Zeitsteuerung vorgesehenen Temperaturbereich liegt. wird mit Schritt 244 fortgesetzt, in dem geprüft wird, ob die zeitgesteuerte Verdichterstehzeit t_off die Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off} erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, so wird mit Schleife 246 in dem aktuellen Zustand des ausgeschalteten Verdichters verblieben.
Die beiden während des Verdichter Stillstands, Schleife 246, sich wiederholenden Abfragen Schritte 240 und 244 können auch in der Reihenfolge vertauscht werden.
Falls die zeitgesteuerte Verdichterstehzeit t_off die Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off} erreicht hat wird der Verdichter in Schritt 248 eingeschaltet. Da der Übergang in den zweiten Betriebsmodus mit einer zeitgesteuerten Verdichterlaufzeit begann ist bei jedem Erreichen von Schritt 248 ein Paar der zeitgesteuerten Verdichterlaufzeit und Verdichterstehzeit vollendet und der entsprechende Zähler Cnt wird um 1 erhöht.
Mit jedem Erreichen des Schritts 248 ist eine weitere volle Schleife 204 des zweiten Betriebsmodus durchlaufen.
Der zweite Betriebsmodus hat also entsprechend Schleife 232 eine längere Phase mit laufendem Verdichter und entsprechend Schleife 246 eine längere Phase mit stehendem Verdichter, in denen einerseits auf ein Erreichen der nächsten Temperatur-Schaltschwelle gewartet wird und andererseits die Bedingungen für den Verbleib in dem zweiten Betriebsmodus überprüft werden. Daher ergeben sich die beiden Äste 236 und 242 zum Beenden des zweiten Betriebsmodus, wobei der Ast 236 bei laufendem Verdichter in den Verfahrensschritt 220 der Schleife 202 führt und der Ast 242 bei stehendem Verdichter in den Verfahrensschritt 210 der Schleife 202 führt.
In den beiden Äste 236 und 242 sind die Schritte 250 und 252 vorgesehen, in denen eine Temperaturdrift erkannt worden ist. Die Richtung der Temperaturdrift ergibt sich aus dem entsprechenden Ast 236 oder 242 und ein Maß für die Stärke der Temperaturdrift ist der Zählerstand des Zählers Cnt, wobei die Temperaturdrift um so größer ist, je kleiner der Zählerstand ist. Entsprechend der Stärke und Richtung der Temperaturdrift wird in den Schritten 250 und 252 das Paar der Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on und Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off} verändert für den nächsten Übergang in den zweiten Betriebsmodus.
In einer Ausführungsform des Verfahrens findet der nächste Übergang in den zweiten Betriebsmodus schon bei dem nächsten Erreichen des Schritts 212 statt, mit dem geänderten Paar der Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on und Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off}.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens findet der nächste Übergang in den zweiten Betriebsmodus erst nach einem oder mehrmaligem vollständigen Durchlaufen der Schleife 202 des ersten Betriebsmodus bei dem anschließenden Erreichen des Schritts 212 statt. Das vollständige Durchlaufen Schleife 202 des ersten Betriebsmodus mit ernsprechender Anzahl Durchläufe ist dabei eine in Schritt 212 zu prüfende Bedingung. In dieser Ausführungsform werden sozusagen eine Anzahl langer Laufzeiten des ersten Betriebsmodus eingefügt, bevor der zweite Betriebsmodus fortgesetzt wird. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft bei einer sehr niedrigen Temperaturdrift.
In einer Ausführungsform des Verfahrens gem. 3 kann die obere Bereichs-Grenztemperatur T₃ gleich dem Temperatur Schwellwert T₁ sein und kann die untere Bereichs-Grenztemperatur T₄ gleich dem Temperatur Schwellwert T₂ sein. Das ermöglicht einen breiten für den zweiten Temperaturmodus zugelassenen Bereich entsprechend des Normal-Regelzyklus des ersten Betriebsmodus.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gem. 3 kann die obere Bereichs-Grenztemperatur T₃ niedriger als der Temperatur Schwellwert T₁ sein und kann die untere Bereichs-Grenztemperatur T₄ höher als der Temperatur Schwellwert T₂ sein. Das ermöglicht es, den zugelassenen Temperaturbereich der Zeitsteuerung zu verkleinern und z.B. in einen mittleren Bereich der Temperaturhysterese des ersten Betriebsmodus zu legen.
4 zeigt ein Flussdiagramm 300 eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Betreiben des Kältegeräts 100 in einer weiteren Ausführungsform. In dieser Ausführungsform des Verfahrens wird eine nicht sehr große Temperaturdrift erkannt und die Zeitdauern der Zeitsteuerung werden dynamisch angepasst ohne zu dem ersten Betriebsmodus zurückzukehren. Die Struktur des Verfahrens ist ähnlich wie in 3 mit dem bereits beschriebenen ersten Betriebsmodus und wird mit einem veränderten zweiten Betriebsmodus erläutert. Wieder werden Bedingungen geprüft, in denen der zweite Betriebsmodus angewendet werden kann. Sind diese Bedingungen erfüllt, so wird in den zweiten Betriebsmodus gewechselt. Im zweiten Betriebsmodus werden die Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus weiterhin überprüft und bei Nichterfüllung der Bedingungen wird in den ersten Betriebsmodus zurück gewechselt. Bekannte Verfahrensschritte mit der gleichen Funktion, die an diese Ausführungsform angepasst werden, erhalten ein gestrichenes Bezugszeichen.
Diese Struktur ist in dem Flussdiagramm 300 zu erkennen an der bereits bekannten ersten Schleife 202 für den ersten Betriebsmodus und der bereits im Wesentlichen bekannten zweiten Schleife 204' für den zweiten Betriebsmodus. Zwischen den Schleifen 202 und 204' befinden sich veränderte Verfahrensschritte für das Erkennen einer Temperaturdrift und die Reaktion darauf.
In der ersten Schleife 202 findet die Überprüfung der Bedingungen für den zweiten Betriebsmodus wieder in Schritt 212, der Übergang in den zweiten Betriebsmodus wieder über Ast 214 mit einem Reset des Zählers Cnt in Schritt 222, und der der Einstieg in die zweite Schleife 204 wieder in Schritt 230 statt.
Die Prüfung, ob die Temperatur T des Lagerfachs bei ausgeschaltetem Verdichter noch in dem für die Zeitsteuerung vorgesehenen Temperaturbereich liegt, findet in den Schritten 234' und 240' statt. Die Schritte 234' und 240' entsprechen den Schritten 234 und 240 aus 3, jedoch liegt der für die Zeitsteuerung vorgesehenen Temperaturbereich nun deutlich innerhalb der Temperaturhysterese des ersten Betriebsmodus. Die obere Bereichs-Grenztemperatur T₃ ist niedriger als der Temperatur Schwellwert T₁ und die untere Bereichs-Grenztemperatur T₄ ist höher als der Temperatur Schwellwert T₂. Das ermöglicht es, eine Temperaturdrift zu erkennen und darauf zu reagieren, bevor die Grenzen der Temperaturhysterese des ersten Betriebsmodus erreicht werden. Wenn man die Verfahrensschritte der Reaktion auf die Temperaturdrift dem zweiten Betriebsmodus zurechnet kann häufig im zweiten Betriebsmodus verblieben werden.
Wenn nun in Schritt 240' festgestellt wird, dass die Temperatur T des Lagerfachs nicht mehr in dem für die Zeitsteuerung vorgesehenen Temperaturbereich zwischen T₃ und die untere Bereichs-Grenztemperatur T₄ liegt, erfolgt eine Verzweigung aus der Schleife 204' heraus in Ast 302. Dann wird in Schritt 304 geprüft, ob die Temperatur T des Lagerfachs noch innerhalb des Bereichs des Normal- Regelzyklus zwischen den Temperatur Schwellwerten T₁ und T₂ liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird in den ersten Temperaturmodus zu Schritt 210 verzweigt.
Liegt die Temperatur T des Lagerfachs noch zwischen den Temperatur Schwellwerten T₁ und T₂, so erfolgt in Schritt 306 eine Korrektur des Paars der Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on und Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off} und ein Reset des Zählerstands Cnt. Weil der Schritt 306 von der höheren Bereichs-Grenztemperatur T₃ aus erreicht wurde liegt also eine Temperaturdrift D in Richtung höhere Temperaturen vor. Ein Maß für die Stärke der Temperaturdrift D ist der Zählerstand Cnt der Anzahl vorher ununterbrochen durchlaufener Paare von zeitgesteuerten Lauf- und Stehzeiten. Aus diesen Werten ergibt sich die Korrektur der Parameter t_s__on und t_{s_off}.
Mit diesen neuen Parametern wird die Zeitsteuerung fortgesetzt in Schritt 248', in dem wieder der Verdichter eingeschaltet wird.
Die Schritte 240', 304 und 306 beobachten die Temperatur des Lagerfachs auf eine Temperaturdrift nach oben bei ausgeschaltetem Verdichter. Die entsprechende Beobachtung der Temperatur des Lagerfachs auf eine Temperaturdrift nach unten erfolgt in den Schritten 234', 308 und 306.
Liegt die Temperatur T des Lagerfachs noch zwischen den Temperatur Schwellwerten T₁ und T₂, so erfolgt in Schritt 306 eine Korrektur des Paars der Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on und Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off} und ein Reset des Zählerstands Cnt. Weil der Schritt 306 von der tieferen Bereichs-Grenztemperatur T₄ aus erreicht wurde liegt also eine Temperaturdrift D in Richtung niedrige Temperaturen vor. Da die Beobachtung der Temperatur des Lagerfachs auf eine Temperaturdrift nach unten bei laufendem Verdichter erfolgte wird nun die Schleife 204' mit dem Schritt 238' fortgesetzt.
In Schritt 306 kann eine einmalige Initiierungs-Verdichterlaufzeit oder Verdichterstehzeit bestimmt werden, mit der ausgehend von der aktuellen Fachtemperatur zunächst eine Fachtemperatur angestrebt wird, die einen geeigneten Ausgangspunkt für die Zeitsteuerung mit den neuen Parametern t_s__on und t_{s_off} bildet.
Nun wird eine leicht abgewandelte Ausführungsform des Verfahrens in Bezug auf 4 beschrieben, die ebenfalls anhand von 4 beschrieben wird, da sie dieselbe Struktur hat. In dieser Ausführungsform wird eine Drift festgestellt und es erfolgt dann wieder eine Korrektur der Soll-Lauf- und -Stehzeiten t_s__on und t_{s_off}. Jedoch wird in hier nicht gewartet, bis die Fachtemperatur T Bereichsgrenzen erreicht hat, sondern es wird die Fachtemperatur laufend auf eine Drift hin beobachtet.
Dazu wird an einer definierten Stelle der Schleife 204'', an der bei wiederholtem Erreichen eine ganze Zahl von vollen Durchläufen der zweiten Schleife 204'' erfolgt ist, die Fachtemperatur T aufgenommen. Die bevorzugten definierten Stellen sind die Zeitpunkte des Ein- und Ausschaltens des Verdichters, also Schritte 248'' und 238''. Die dort erfassten Temperaturen am Ende aufeinanderfolgender Laufzeiten oder aufeinanderfolgender Stehzeiten sollten idealerweise bei einer Zeitsteuerung mit optimalen Laufzeiten etwa gleich sein, so dass ein Vergleich über eine Anzahl solcher Laufzeiten eine Temperaturdrift gut erkennen lässt.
Als Beispiel wird die Fachtemperatur in Schritt 238'' aufgenommen. Im folgenden Schritt 240'' wird die aktuelle Fachtemperatur T nun nicht mehr mit einem Temperatur-Schwellwert verglichen, sondern mit der erfassten Temperatur vor einer wählbaren Anzahl voller Durchläufe der Schleife 204''.
Falls die Temperaturdifferenz dieses Vergleichs eine vorgegebene obere oder untere Temperaturdrift-Schwelle erreicht hat, so gilt eine Temperaturdrift als erkannt und es wird in Ast 302 zu Schritt 304'' verzweigt. Falls die Fachtemperatur noch zwischen den Temperatur Schwellwerten T₁ und T₂ liegt wird zu Schritt 306'' verzweigt, wo eine Korrektur des Paars der Soll-Verdichterlaufzeit t_s__on und Soll-Verdichterstehzeit t_{s_off} und ein Reset des Zählerstands Cnt erfolgt. Der Zähler Cnt wird hier eingesetzt um zu gewährleisten, dass die wählbaren Anzahl voller Durchläufe der Schleife 204'' in Schritt 240'' erreicht ist wenn der Temperaturvergleich erfolgt. Dass zwischen dem Reset des Zählers Cnt in Schritt 306'' und dem Inkrementieren in Schritt 238'' kein voller Durchlauf der zweiten Schleife 204'' liegt ist zu berücksichtigen.
Die Prüfung auf Erreichen des unteren Temperatur Schwellwerts T₂ kann wahlweise in Schritt 304'' erfolgen oder in Schritt 234'' unter Wegfall von Schritt 308, wobei ggf. zu Schritt 220 verzweigt wird.
Mit den in Verbindung mit 3 und 4 beschriebenen Zeitsteuerungen kann das Kältegerät 100 vor allem in langen Zeiträumen ohne Türöffnung, also ohne neuen Wärmeeintrag durch Benutzerhandlungen, sehr energieeffizient betrieben werden.
Bezugszeichenliste

100: Kältegerät
102, 104: Lagerfach
106: Gehäuse
108: Maschinenraum
110, 112: Tür
113: Temperatursensor
114: Steuereinheit
120: Kältemittelkreislauf
122: Einkreis-Kältemittelkreislauf
124: Verdichter
126: Verflüssiger
128, 130: Verdampfer
132: Trockner
133: Kältemittelleitung
134: Drossel
136: Kapillare
138: Saugrohr
140: innerer Wärmeübertrager
142: Wickelverdampfter
144: Plattenverdampfer
200: Flussdiagramm
202,204: Schleife
206: Prüfen Schwellwert T₁
208: Schleife
210: Einschalten
212: Prüfen Bedingungen
214: Ast
216: Prüfen Schwellwert T₂
218: Schleife
220: Ausschalten
222: Zähler zurücksetzen
230: Prüfen t_s__on
232: Schleife
234: Prüfen T₄
236: Ast
238: Ausschalten
240: Prüfen T₃
242: Ast
244: Prüfen t_{s_off}
246: Schleife
248: Einschalten
250, 252: Drift erkannt
300: Flussdiagramm
302: Ast
304: Prüfen Bedingungen
306: Korrektur
308: Prüfen Bedingungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2433073 [0002]
EP 2702340 [0002]
EP 1350068 [0003]
WO 2010106001 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Einkreis-Kältemittelkreislaufs (122), in dem ein Verdichter (124), ein Verflüssiger (126), und zwei Verdampfer (128, 130) aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei einer der Verdampfer (128) zur Versorgung eines Lagerfachs (104) niedriger Soll-Temperatur, und der andere Verdampfer (130) zur Versorgung eines Lagerfachs (102) höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach (102) höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor (113) aufweist, wobei das Verfahren einen ersten Betriebsmodus mit einer ersten Regelung (202) aufweist mit einem Normal-Regelzyklus mit den Verfahrensschritten - Einschalten (210) des Verdichters wenn eine Temperatur (T) des Temperatursensors einen ersten Schwellwert (T₁) erreicht; und - Ausschalten (220) des Verdichters wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors einen zweiten Schwellwert (T₂) erreicht; wobei das Verfahren einen zweiten Betriebsmodus mit einer zweiten Regelung (204) aufweist, wobei die Temperatur des Temperatursensors (T) zwischen dem ersten Schwellwert (T₁) und dem zweiten Schwellwert (T₂) liegt; mit den Verfahrensschritten - Ein- (248) und Ausschalten (238) des Verdichters zeitgesteuert gemäß einem vorbestimmten Paar einer Laufzeit (t_{s_on}) und einer Stehzeit (t_{s_off}) des Verdichters; dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden - Beobachten (250, 252, 306) der Temperatur des Lagerfachs höherer Soll-Temperatur über mehrere Paare der zeitgesteuerten Laufzeit (t_{s_on}) und Stehzeit (t_{s_off}) auf eine Temperaturdrift (D); - bei Erkennen einer Temperaturdrift (D) Einfügen einer zusätzlichen Lauf- oder Stehzeit oder Ändern des Paars von Laufzeit (t_{s_on}) und Stehzeit (t_{s_off}).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsmodus innerhalb des ersten Betriebsmodus ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen einer steigenden Temperaturdrift (D) eintritt wenn die Temperatur des Temperatursensors (T) einen dritten Schwellwert (T₃) nahe dem ersten Schwellwert (T₁) erreicht (240) und/oder das Erkennen einer fallenden Temperaturdrift (D) eintritt wenn die Temperatur des Temperatursensors einen vierten Schwellwert (T₄) nahe dem zweiten Schwellwert (T₂) erreicht (234).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer steigenden Temperaturdrift ein Einfügen einer zusätzlichen Laufzeit erfolgt und bei Erkennen einer fallenden Temperaturdrift das Einfügen einer zusätzlichen Stehzeit erfolgt, und/oder eine Anzahl Lauf- und Stehzeiten im ersten Betriebsmodus erfolgt (212).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren aufeinanderfolgenden rein zeitgesteuerten Laufzeiten und Stehzeiten zu Beginn (248)'' oder Ende (238'') jeder Laufzeit die Temperatur des Temperatursensors (T) aufgenommen wird und das Erkennen einer Temperaturdrift (D) durch Vergleich der aufgenommenen Temperaturen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler (Cnt) die Anzahl aufeinanderfolgender rein zeitgesteuerter Paare der vorbestimmten Laufzeit (t_{s_on}) und Stehzeit (t_{s_off}) zählt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stärke der Temperaturdrift als Mittelwert einer Temperaturdifferenz über mehrere Paare von Lauf- und Stehzeiten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stärke der Temperaturdrift aus der Anzahl aufeinanderfolgender rein zeitgesteuerter Paare der vorbestimmten Laufzeit (t_{s_on}) und Stehzeit (t_{s_off}) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung (306, 306'') des Paars der vorbestimmten Laufzeit (t_{s_on}) und Stehzeit (t_{s_off}) entsprechend der Stärke der Temperaturdrift erfolgt.
Verfahren einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Stärke der Temperaturdrift eine vorgegebene Grenz-Stärke erreicht oder überschreitet, der zweite Betriebsmodus für eine vorgegebene Anzahl Normal-Regelzyklen unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbestimmte Paar einer Laufzeit (t_{s_on}) und einer Stehzeit (t_{s_off}) des Verdichters abhängig von einer Temperaturänderungsrate während einer Laufzeit des Verdichters bestimmt wird (306'').
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbestimmte Paar einer Laufzeit (t_{s_on}) und einer Stehzeit (t_{s_off}) des Verdichters entsprechend der Temperaturdrift beide verkürzt werden oder beide verlängert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät einen Temperaturwähler zum Wählen einer Solltemperatur des wärmeren Lagerfachs aufweist und bei Einstellung einer höchsten und/oder niedrigsten wählbaren Solltemperatur der zweite Betriebsmodus verhindert wird.
Kältegerät (100) mit einem Einkreis-Kältemittelkreislauf (122), in dem ein Verdichter (124), ein Verflüssiger (126), und zwei Verdampfer (128, 130) aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei einer der Verdampfer (128) zur Versorgung eines Lagerfachs (104) niedriger Soll-Temperatur, und der andere Verdampfer (130) zur Versorgung eines Lagerfachs (102) höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach (102) höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor (113) aufweist, mit einer Steuerung (114) zum Steuern des Kältegeräts (100) gemäß einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche.
Kältegerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (128) zur Versorgung des Lagerfachs (104) niedriger Soll-Temperatur ein Wickelverdampfer (142) ist.