DE102022209230A1

DE102022209230A1 - Verfahren zur Steuerung eines Kältegeräts und Kältegerät

Info

Publication number: DE102022209230A1
Application number: DE102022209230.9A
Authority: DE
Inventors: Tobias Helferich; Hans Ihle; Tobias Jakobi
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät (10) mit einem Kältemittelkreislauf (30), in dem ein Verdichter (32), ein Verflüssiger (34), eine Rahmenheizung (52), ein erster Verdampfer (36) und ein zweiter Verdampfer (38) aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer (36) ein zwangsbelüfteter Verdampfer mit einer Abtauheizung (50) ist und zur Versorgung eines Lagerfachs (14) niedriger Soll-Temperatur vorgesehen ist, und das Lagerfach (12) höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor (24) aufweist. Nach einem Abtauvorgang erfolgt eine gesteuerte verkürzte Verdichterlaufzeit und eine gesteuerte Verdichterstehzeit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kältegeräts und ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Verdichter, ein Verflüssiger, eine Rahmenheizung, ein erster Verdampfer und ein zweiter Verdampfer aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer ein zwangsbelüfteter Verdampfer mit einer Abtauheizung ist und zur Versorgung eines Lagerfachs niedriger Soll-Temperatur vorgesehen ist, und der zweite Verdampfer zur Versorgung eines Lagerfachs höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor aufweist, insbesondere ein Kühl-Gefrier-Kombinations-Haushaltskältegerät.
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.
Die DE 10 2017 221 866 zeigt ein Kühl-Gefrier-Kombinations-Haushaltskältegerät mit einem Einkreis-Kältemittelkreislauf, in dem ein Verdichter, ein Verflüssiger, ein erster Verdampfer und ein zweiter Verdampfer aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer ein zwangsbelüfteter Verdampfer mit einer Abtauheizung ist und zur Versorgung eines Lagerfachs niedriger Soll-Temperatur vorgesehen ist, und der zweite Verdampfer zur Versorgung eines Lagerfachs höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor aufweist.
Es ist wünschenswert, Einkreis Kühl- und Gefriergeräte mit einer Rahmenheizung zu betreiben, die eine Kondensation an den Türdichtungen verhindert. Bei Kältegeräten mit einem zwangsbelüfteten Verdampfer, einem sogenannten No-Frost-Verdampfer, im kälteren Fach muss der Verdampfer von Zeit zu Zeit abgetaut werden.
Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein verbessertes Kältegerät mit einem zwangsgekühltem Verflüssiger und einer Rahmenheizung zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung 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 weist einen Kältemittelkreislauf auf, in dem ein Verdichter, ein Verflüssiger, eine Rahmenheizung, ein erster Verdampfer und ein zweiter Verdampfer aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer ein zwangsbelüfteter Verdampfer mit einer Abtauheizung ist und zur Versorgung eines Lagerfachs niedriger Soll-Temperatur vorgesehen ist, und der zweite Verdampfer zur Versorgung eines Lagerfachs höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor aufweist. Der Kältemittelkreislauf weist zwischen dem Verflüssiger und dem ersten Verdampfer kein Absperr- oder Wege-Ventil auf.
Bei einem Abtauvorgang des zwangsbelüfteten Verdampfers erwärmt die Abtauheizung den Verdampfer und schmelzt den angesammelten Reif ab. Der Verdampfer hat einen Verdampfer Temperatursensor zur Erfassung der Verdampfer Temperatur und Steuerung des Abtauvorgangs anhand des erfassten Temperaturverlaufs, insbesondere zum Erkennen wann die Abtauung des Reifs vollständig ist. Während der Abtauung ist der Ventilator zum Umwälzen der Luft zwischen Verdampfer und Lagerfach ausgeschaltet.
In diesem Kältegerät kann folgender Effekt auftreten, wobei zur Vereinfachung der folgenden Erklärung angenommen wird, dass das kältere Fach ein Gefrierfach ist. Es könnte sich allerdings genauso gut um ein Kaltlagerfach handeln. Bei dem Kältegerät mit einem zwangsgekühlten Verflüssiger und einer Rahmenheizung stellt sich in Bezug auf die Rahmenheizung die Situation ein, dass während der Abtauung der Verdichter außer Betrieb ist und die Rahmenheizung kein warmes Kältemittel mehr bekommt. Aufgrund der Nähe der Rahmenheizung zu dem Gefrierfach kann die Rahmenheizung während eine Abtauphase stark Abkühlen, während sich gleichzeitig der Verdampfer erwärmt. Damit ist der Gefrierfachverdampfer nicht mehr die kälteste Stelle im Kältemittelkreislauf, sondern die Rahmenheizung. Dies führt während einer längeren Abtauphase wurde zu einer Verlagerung von Kältemittel vor allem aus dem Gefrierfachverdampfer und dem Kühlfachverdampfer in die Rahmenheizung. Das Einkreis Kältegerät hat üblicherweise kein Ventil zwischen Verflüssiger und erstem Verdampfer, welches einen Druckausgleich zwischen Verflüssiger und Verdampfer während einer Verdichterstehzeit verhindern würde.
Nach einem Abtauvorgang besteht ein Kältebedarf in den wärmeren Fach mit dem Temperatursensor. In einer ersten Verdichterlaufzeit, also nach einem ersten Einschalten des Verdichters nach einem Abtauvorgang, wird zunächst der Gefrierfachverdampfer mit Kältemittel befüllt und durch dessen Verdampfung gekühlt. Das folgende wärmere Fach wird zunächst nur durch überhitztes gasförmiges Kältemittel gekühlt. Es erhält erst dann flüssiges Kältemittel, wenn der Gefrierfachverdampfer gefüllt ist. Dies kann einerseits zu einer sehr langen Verdichterlaufzeit führen, und andererseits zu einem außerordentlich kalten Gefrierfach.
Die Erfindung nutzt diese Erkenntnisse einerseits dazu, eine sehr lange Verdichterlaufzeit zu vermeiden und damit das nachfolgende Fach früher abzukühlen, und unnötig tiefe Temperatur des Gefrierfachs zu vermeiden. Andererseits kann das erkannte Phänomen zu einer absichtlichen Kältemittelverlagerung eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des Kältegeräts ist der zweite Verdampfer ein statischer Verdampfer. Ein derartiger Verdampfer lässt sich vorteilhaft in eine Rückwand des wärmeren Lagerfachs integrieren.
In einer Ausgestaltung ist in den wärmeren Fach einen Temperatursensor verbaut, jedoch im kälteren Fach nicht. Dies ist ein kostengünstiges Kältegerät.
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 ein Saugrohr zwischen dem zuletzt durchströmten Verdampfer und den Verdichter thermisch gekoppelt sind, auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Kältegerät eine Steuerung auf, die eingerichtet ist, das im folgenden beschriebene Verfahren durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines solchen Kältegeräts weist einen ersten Betriebsmodus auf mit einem Normal-Regelzyklus mit den sich wiederholenden Verfahrensschritten

- Einschalten des Verdichters wenn eine Temperatur (T) des Temperatursensors einen ersten Schwellwert (T₁) erreicht; und
- Ausschalten des Verdichters wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors einen zweiten Schwellwert (T₂) erreicht.

- Abtauen des ersten Verdampfers, und daran anschließend
- erstes Einschalten des Verdichters,
- erstes Ausschalten des Verdichters nach einem Eintreten einer ersten Bedingung, und
- Übergang in den ersten Betriebsmodus nach einem Eintreten einer zweiten Bedingung.

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.
Der erste Betriebsmodus wird für einen Abtauvorgang unterbrochen. Innerhalb des als Normal-Regelzyklus ausgeführten ersten Betriebsmodus werden Bedingungen geprüft, in denen der zweite Betriebsmodus angewendet werden kann. Eine der Bedingungen ist, dass ein Abtauvorgang notwendig ist. Dies kann sich aus entsprechenden Sensorsignalen direkt oder indirekt als Abschätzung aus dem Betrieb des Kältegeräts seit der letzten Abtauung ergeben. Eine andere Bedingung für einen Wechsel in den zweiten Betriebsmodus ist, dass eine Soll-Temperaturen eines der Fächer geändert wurde. Dies führt gegenüber dem Normalfall für eine Durchführung eines zweiten Betriebsmodus, einer erforderlichen Abtauung, zu einer besonderen Durchführung eines zweiten Betriebsmodus, da eine Abtauung des ersten Verdampfers aufgrund einer Bereifung zu diesem Zeitpunkt nicht erforderlich ist. Da auch bei einer besonderen Durchführung des zweiten Betriebsmodus eine deutliche Erwärmung des ersten Verdampfers erfolgt wird auch hier von einem Abtauvorgang gesprochen.
Eine besondere Durchführung des zweiten Betriebsmodus wird vorzugsweise bei einer Verringerung der niedrigeren Soll-Temperatur, also der Soll-Temperatur des Lagerfachs mit niedrigerer Soll-Temperatur, oder bei einer Erhöhung der höheren Soll-Temperatur, also der Soll-Temperatur des Lagerfachs mit, eingeleitet.
Es erfolgt in einem zweiten Betriebsmodus das Abtauen des zwangsbelüfteten ersten Verdampfers. Während des Abtauens ist der Verdichter üblicherweise ausgeschaltet. Nach dem Abtauen liegt typischerweise ein Kältebedarf in dem nachfolgenden wärmeren Lagerfach vor. Dies führt zu einem ersten Einschalten des Verdichters nach einem Abtauvorgang. Damit beginnt der erste Verdichterlauf nach einem Abtauvorgang, der ohne weitere Steuerungsmaßnahme sehr lange ausfallen kann mit den oben angegebenen Nachteilen.
Zu Beginn des ersten Verdichterlaufs nach der Abtauung befindet sich eine wesentliche Kältemittelmenge in flüssiger Form in der Rahmenheizung, die zu diesem Zeitpunkt der kälteste Ort im Kältemittelkreislauf ist. Der Druck im Kältemittelkreislauf ist nach der Abtauung aufgrund des Verdichter Stillstands ausgeglichen. Während des ersten Verdichterlaufs wird zunächst gasförmiges Kältemittel von der Niederdruckseite auf die Hochdruckseite verlagert und ein Fluss von Kältemittel von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite kommt in Gang. Jedoch führt die Verlagerung von Kältemittel aus der Rahmenheizung in den ersten Verdampfer zunächst noch nicht zu einer Ansammlung von flüssigem Kältemittel in dem ersten Verdampfer, da das ankommende flüssige Kältemittel sofort verdampft wird. In dieser Phase wird der erste Verdampfer sehr stark gekühlt durch Verdampfung des ankommenden flüssigen Kältemittels, der zweite Verdampfer wird jedoch nur sehr schwach gekühlt durch das bereits verdampfte nun gasförmige Kältemittel aus dem ersten Verdampfer.
Wenn der erste Verdampfer eine Temperatur erreicht hat, die deutlich unter der Temperatur der Rahmenheizung legt, ist ein Zustand erreicht, in dem aufgrund der Temperaturverhältnisse keine Verlagerung von Kältemittel in die Rahmenheizung mehr stattfindet. Dieser Zustand kann dazu genutzt werden, eine Kältemittelverlagerung von der Heizung in den Verdampfer herbeizuführen, obwohl die Soll-Temperatur des ersten Lagerfachs und des zweiten Lagerfachs noch nicht erreicht ist. Diese Kältemittelverlagerung wird eingeleitet durch Ausschalten des Verdichters.
Der erste Verdichterlauf wird durch Ausschalten des Verdichters aufgrund des Eintreten einer ersten Bedingung beendet. Die erste Bedingung kann derart gewählt werden, dass eine vergleichsweise kurze Verdichterlaufzeit entsteht, wobei allerdings eine Ausschalt-Temperatur aus dem ersten Betriebsmodus nicht erreicht wird.
Die erste Bedingung kann vorteilhaft das Erreichen einer vorbestimmten Einschaltdauer sein. Dies ist eine sehr einfache Steuerung, bei der die vorbestimmte Einschaltdauer empirisch ermittelt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Bedingung erfüllt, wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors seit dem ersten Einschalten um eine Schwellwert Differenz (ΔT) abgenommen hat. Diese Ausgestaltung verwenden ein Sensor Signal des Temperatursensors des zweiten Lagerfachs.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die Temperatur (T_A) des Verdampfer Temperatursensors einen dritten Schwellwert (T₃) erreicht. Diese Ausgestaltung nutzt den Effekt, dass der erste Verdampfer in der ersten Verdichterlaufzeit besonders stark abgekühlt. Alternativ kann auch hier wieder auf eine Temperaturdifferenz am Verdampfer Temperatursensor abgestellt werden. Diese Ausgestaltung nutzt den Verdampfer Temperatursensor neben seinem oben angegebenen Zweck zusätzlich zur Erfassung der Verdampfer Temperatur während der ersten Verdichterlaufzeit, um aus dieser Information Rückschlüsse auf die Kältemittelverteilung zu ziehen und diese zu beeinflussen.
Zum Zeitpunkt des Ausschaltens ist die Temperatur der Rahmenheizung immer noch sehr niedrig, so dass die Rahmenheizung Kältemittel zurückhält. Dieses zurückgehaltene Kältemittel fehlt dem ersten und zweiten Verdampfer, und verhindert eine effektive Kühlung des zweiten Verdampfers.
Mit dem Ausschalten des Verdichters beginnt die erste Verdichterstehzeit nach dem Abtauen. In dieser Verdichterstehzeit findet ein Druckausgleich zwischen dem Verflüssiger und den Verdampfern statt. Dadurch wird Kältemittel aus der Rahmenheizung in ersten Verdampfer verlagert, weil der erste Verdampfer kälter ist als die Rahmenheizung und zwischen der Rahmenheizung und dem ersten Verdampfer kein Ventil angeordnet ist.
Nachdem genügt Kältemittel verlagert worden ist, kann in den folgenden Verdichterlaufzeiten und Stehzeiten das Kältegerät im ersten Betriebsmodus betrieben werden, da den Verdampfern jetzt genügend Kältemittel zur Verfügung steht. Das Ende der Kältemittelverlagerung ist gleichzeitig der Übergang vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus. Dieser Übergang wird durch Eintreten der zweiten Bedingung ausgelöst.
Die Dauer der Verdichterstehzeit wird durch die zweite Bedingung bestimmt, aufgrund der in den ersten Betriebsmodus gewechselt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Bedingung das Erreichen einer vorbestimmten Ausschaltdauer. Die vorbestimmte Ausschaltdauer kann auf eine empirisch ermittelte Dauer des Druckausgleichs abgestimmt werden.
Einer anderen Ausgestaltung zufolge ist die zweite Bedingung erfüllt, wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors einen vierten Schwellwert (T₄) erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Bedingung erfüllt, wenn die Temperatur (T_A) des Verdampfer Temperatursensors einen fünften Schwellwert (T₅) erreicht.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine besondere Durchführung des zweiten Betriebsmodus unabhängig von einem Abtau-Bedarf aufgrund von Soll-Temperaturen der Lagerfächer eingeleitet. Dies ermöglicht eine Kältemittelverlagerung aufgrund einer Änderung einer Einstellung des Kältegeräts durch einen Benutzer.
Vorzugsweise wird die besondere Durchführung des zweiten Betriebsmodus bei einer Verringerung der niedrigeren Soll-Temperatur oder bei einer Erhöhung der höheren Soll-Temperatur eingeleitet. In dem beispielhaften Kältegerät wäre das eine Verringerung der Gefrierfach Temperatur oder eine Erhöhung der Kühlfach Temperatur durch einen Benutzer. Dabei kann es sich um eine dauerhafte Einstellung der Soll-Temperatur des jeweiligen Fachs handeln oder um eine vorübergehende Einstellung, wie beispielsweise eine Vorbereitung des Gefrierfachs auf eine Einlagerung einer größeren Menge von Kühlgut.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist bei der besonderen Durchführung das Abtauen unvollständig. In diesem Fall handelt es sich nicht um ein vollständiges Abtauen, sondern um ein Antauen. Dies ermöglicht es einerseits, unnötig hohe Temperaturen im Verdampfer zu erreichen, und andererseits, eine Kältemittel Verlagerung innerhalb einer kürzeren Zeitspanne vorzunehmen.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste Bedingung derart gewählt, dass bei dem ersten Ausschalten des Verdichters eine Temperatur des Lagerfachs mit niedrigerer Soll-Temperatur wesentlich unter der niedrigen Soll-Temperatur liegt. Im obigen Beispiel entspricht dies einer starken Kühlung des Gefrierfachs.
Gemäß noch einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einer besonderen Durchführung des Abtauens die zweite Bedingung derart gewählt, dass zwischen dem Ausschalten des Verdichters und dem Übergang in den ersten Betriebsmodus eine kurze Zeitdauer im Vergleich zu einer durchschnittlichen Ausschaltdauer im ersten Betriebsmodus verstreicht. Dadurch wird ersichtlich Kältemittel für eine längere Zeit in der Rahmenheizung zurückerhalten, um ein starkes Abkühlen des Gefrierfachs zu ermöglichen.
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 10 mit einem oberen Lagerfach 12 und einem unteren Lagerfach 14. In einem Gehäuse 16 sind die Lagerfächer 12 und 14 sowie ein Maschinenraum 18 angeordnet. Das obere Lagerfach 12 ist über eine Tür 20 zugänglich und das untere Lagerfach 14 ist durch eine Tür 22 verschließbar. Das obere Lagerfach 12 ist als Kühlfach für frische Lebensmittel vorgesehen als Fach mit einer höheren Temperatur und das untere Lagerfach 14 ist als Gefrierfach für Gefriergut vorgesehen als Fach mit einer niedrigeren Temperatur. Das Kältegerät 10 weist weiterhin einen Temperatursensor 24 zur Erfassung der Temperatur im wärmeren Fach und eine Steuereinheit 26 auf, welche das Kältegerät 10 steuert.
2 zeigt schematisch einen Kältemittelkreislauf 30 des Kältegeräts 10. Der Kältemittelkreislauf 30 ist ein Einkreis-Kältemittelkreislauf, in dem ein Verdichter 32, ein Verflüssiger 34, ein erster Verdampfer 36 und ein zweiter Verdampfer 38 aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet und durch eine Kältemittelleitung 39 miteinander verbunden sind. Zwischen dem Verflüssiger 34 und dem ersten Verdampfer 36 sind ein Trockner 40 und eine Drossel 42, hier eine Kapillare 43, angeordnet. Ein Abschnitt eines Saugrohrs 44 zwischen dem zuletzt durchströmten zweiten Verdampfer 38 und dem Verdichter 32 bildet mit einem Abschnitt der Kapillare 42 einen inneren Wärmeübertrager 46.
Der erste Verdampfer 36 ist ein zwangsbelüfteter Lamellenverdampfer 47 mit einem Ventilator 48, einem Verdampfer Temperatursensor 49 und einer Abtauheizung 50. Der erste Verdampfer 36 ist zur Versorgung des Lagerfachs 14 niedriger Soll-Temperatur vorgesehen.
Der zweite Verdampfer 38 ist zur Versorgung des Lagerfachs 12 höherer Soll-Temperatur vorgesehen und als statischer Verdampfer, Plattenverdampfer 51, dargestellt. Der Kältemittelkreislauf 30 weist zwischen dem Verflüssiger 34 und dem Trockner 40 eine Rahmenheizung 52 auf.
3 zeigt ein Flussdiagramm 60 eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Betreiben des Kältegeräts 10. Die Struktur des Verfahrens wird anhand des ersten Betriebsmodus als Schleife 61 und des zweiten Betriebsmodus als Schleife 69 erläutert, wobei der erste Betriebsmodus einer konventionellen Steuerung des Kältegeräts mit einer Temperaturhysterese entspricht. Die zugehörigen Verfahrensschritte sind

- Einschalten 62 des Verdichters 32 wenn eine Temperatur T des Temperatursensors 24 einen ersten Schwellwert T₁ erreicht; und
- Ausschalten 64 des Verdichters wenn die Temperatur T des Temperatursensors 24 einen zweiten Schwellwert T₂ erreicht.

Innerhalb dieses als Normal-Regelzyklus in Schleife 61 ausgeführten ersten Betriebsmodus werden in Abfrage 66 Bedingungen geprüft, in denen der zweite Betriebsmodus angewendet werden kann. Eine der Bedingungen ist, dass ein Abtauvorgang notwendig ist. Dies kann sich aus entsprechenden Sensorsignalen direkt oder indirekt als Abschätzung aus dem Betrieb des Kältegeräts seit der letzten Abtauung ergeben. Eine andere Bedingung für einen Wechsel in den zweiten Betriebsmodus ist, dass eine Soll-Temperaturen eines der Fächer geändert wurde. Dies führt gegenüber dem Normalfall für eine Durchführung eines zweiten Betriebsmodus, einer erforderlichen Abtauung, zu einer besonderen Durchführung eines zweiten Betriebsmodus, da eine Abtauung des ersten Verdampfers aufgrund einer Bereifung zu diesem Zeitpunkt nicht erforderlich ist.
Eine besondere Durchführung des zweiten Betriebsmodus wird vorzugsweise bei einer Verringerung der niedrigeren Soll-Temperatur, also der Soll-Temperatur des Lagerfachs mit niedrigerer Soll-Temperatur, oder bei einer Erhöhung der höheren Soll-Temperatur, also der Soll-Temperatur des Lagerfachs mit, eingeleitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist dabei möglich, dass der Abtauvorgang unvollständig ist, also der Reif im Verdampfer nicht vollständig entfernt wird. Dies kann sich ergeben, da bei der besonderen Durchführung des zweiten Betriebsmodus nicht das Entfernen von Reif das Ziel ist, sondern den Verdampfer auf eine Temperatur zu bringen, die von der Temperatur der Rahmenheizung abhängt. Eine Bindung der Temperatur des ersten Verdampfers über die Temperatur der Rahmenheizung kann bereits eine Kältemittelverlagerung von den Verdampfern in die Rahmenheizung bewirken, ohne dass der Reif im Verdampfer vollständig abtaut.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung zielt auch eine Kältemittelverlagerung von der Rahmenheizung in den Verdampfer ab zur Erreichung einer besonders niedrigen Gefrierfach Temperatur. Dabei läuft der Verdichter so lange, dass bei dem ersten Ausschalten des Verdichters eine Temperatur des Lagerfachs mit niedrigerer Soll-Temperatur wesentlich unter der niedrigen Soll-Temperatur liegt. Wesentlich können dabei Temperaturdifferenzen von fünf oder 10 °C sein.
Ist eine dieser Bedingungen für eine Durchführung des zweiten Betriebsmodus erfüllt, so wird in Zweig 68 in den zweiten Betriebsmodus zu Schleife 69 gewechselt, mit den Verfahrensschritten

- Abtauen 70 des ersten Verdampfers, und daran anschließend
- erstes Einschalten 72 des Verdichters. Das erste Einschalten des Verdichters bezieht sich auf das erstmalige Einschalten des Verdichters nach einem Abtauvorgang.

Nun wird in Abfrage 74 das Eintreten einer ersten Bedingung geprüft, wobei bis zum Eintreten der ersten Bedingung der Verdichter in Unterschleife 75 eingeschaltet bleibt. Bei dem Eintreten der ersten Bedingung wird in Zweig 76 verzweigt mit dem Verfahrensschritt

- erstes Ausschalten 78 des Verdichters. Das erste Ausschalten bezieht sich wiederum auf das erstmalige Ausschalten nach einem Abtauvorgang im zweiten Betriebsmodus.

Abhängig vom angestrebten Zweck wird die erste Bedingung derart gestaltet sein, dass sie zu einer vergleichsweise kurzen ersten Verdichterlaufzeit führt, falls nach einem vollständigen Abtauvorgang schnell wieder zu einem normalen Betrieb des Kältegeräts mit einer angemessenen Füllung des zweiten Verdampfers übergegangen werden soll.
Andererseits kann die erste Bedingung derart gestaltet sein, dass sie zu einer vergleichsweise langen ersten Verdichterlaufzeit führt, falls eine tiefe Temperatur des ersten Lagerfachs oder hohe Temperatur des Zweiten Lagerfachs erreicht werden soll.
Nun wird in Abfrage 80 das Eintreten einer zweiten Bedingung geprüft, wobei bis zum Eintreten der zweiten Bedingung der Verdichter in Unterschleife 81 ausgeschaltet bleibt. Bei dem Eintreten der zweiten Bedingung wird in Zweig 82 verzweigt und in Punkt 84 in den ersten Betriebsmodus des Verdichters zurückgekehrt, wobei das Verfahren mit Verfahrensschritt 62 fortgesetzt wird.
Abhängig vom angestrebten Zweck wird die zweite Bedingung derart gestaltet sein, dass sie zu einer vergleichsweise langen ersten Verdichterstehzeit führt, falls nach einem vollständigen Abtauvorgang schnell wieder zu einem normalen Betrieb des Kältegeräts mit einer angemessenen Füllung des zweiten Verdampfers übergegangen werden soll. Die Verdichterstehzeit soll dabei so lang sein, dass ein Druckausgleich zwischen dem Verflüssiger und den Verdampfern stattfindet.
Andererseits kann die zweite Bedingung derart gestaltet sein, dass sie zu einer vergleichsweise kurzen ersten Verdichterstehzeit führt, falls eine tiefe Temperatur des ersten Lagerfachs oder hohe Temperatur des Zweiten Lagerfachs erreicht werden soll, und ein Druckausgleich zwischen dem Verflüssiger den Verdampfern zunächst vermieden werden soll.
Die Schleife 69 mündet in Punkt 84 in die Schleife 61. Beginn und Ende der Schleife 69, also Abfrage 66 und Punkt 84, sind derart gewählt, dass bei beiden der Verdichter 32 ausgeschaltet ist.
In Verfahrensschritt 70 wird der Verdampfer 36 mittels der Abtauheizung 50 erwärmt. In einem normalen Abtauvorgang ist das Ziel das vollständige Abtauen von Reif in dem Verdampfer 36. Der zwangsbelüftete Verdampfer 36, ein sogenannter dynamischer Verdampfer, ist in einer nicht gezeigten separaten Verdampferkammer angeordnet. Der von dem Lagerfach 14 an den Verdampfer 36 übertragene Wärmefluss hängt von der Drehzahl des Ventilators 48 ab. Während einer Abtauung ist der Ventilator 48 ausgeschaltet.
Wenn in Abfrage 66 eine Bedingung einer besonderen Durchführung des zweiten Betriebsmodus erkannt wird, erfolgt ebenfalls bei ausgeschaltetem Ventilator 48 eine Erwartung des Verdampfers 36 durch die Abtauheizung 50. Jedoch wird eine deutlich geringere Energie an den Verdampfer abgegeben, da nicht die vollständige Entfernung von Reif das Ziel ist, sondern die Erwärmung des Verdampfers 36 auf einer Temperatur höher als die Temperatur der Rahmenheizung 52.
Die Abfragen der ersten und zweiten Bedingungen können sowohl mittels einer Zeitsteuerung als auch mittels einer Temperatursteuerung erfolgen, wobei die Temperatursteuerung wiederum mit absoluten Temperaturen oder mit Temperatur Differenzen erfolgen kann.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: Kältegerät
12, 14: Lagerfach
16: Gehäuse
18: Maschinenraum
20, 22: Tür
24: Temperatursensor
26: Steuereinheit
30: Kältemittelkreislauf
32: Verdichter
34: Verflüssiger
36, 38: Verdampfer
40: Trockner
39: Kältemittelleitung
42: Drossel
43: Kapillare
44: Saugrohr
46: innerer Wärmeübertrager
47: Lamellenverdampfter
48: Ventilator
49: Verdampfer Temperatursensor
50: Abtauheizung
51: Plattenverdampfer
52: Rahmenheizung
60: Flussdiagramm
61: Schleife
62: Einschalten
64: Ausschalten
66: Abfragen Bedingungen für zweiten Betriebsmodus
68: Zweig
69: Schleife
70: Abtauen
72: Einschalten
74: Abfrage erste Bedingung
75: Unterschleife Verdichter eingeschaltet
76: Zweig
78: erstes Ausschalten
80: Abfrage zweite Bedingung
81: Unterschleife

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017221866 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kältegeräts (10) mit einem Kältemittelkreislauf (30), in dem ein Verdichter (32), ein Verflüssiger (34), eine Rahmenheizung (52), ein erster Verdampfer (36) und ein zweiter Verdampfer (38) aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer (36) ein zwangsbelüfteter Verdampfer mit einer Abtauheizung (50) ist und zur Versorgung eines Lagerfachs (14) niedriger Soll-Temperatur vorgesehen ist, und der zweite Verdampfer (38) zur Versorgung eines Lagerfachs (12) höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach (12) höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor (24) aufweist, wobei das Verfahren einen ersten Betriebsmodus (61) aufweist mit einem Normal-Regelzyklus mit den sich wiederholenden Verfahrensschritten - Einschalten (62) des Verdichters wenn eine Temperatur (T) des Temperatursensors (24) einen ersten Schwellwert (T₁) erreicht; und - Ausschalten (64) des Verdichters (32) wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors (24) einen zweiten Schwellwert (T₂) erreicht; wobei das Verfahren einen zweiten Betriebsmodus (69) mit den Verfahrensschritten - Durchführung eines Abtauvorgangs (70) des ersten Verdampfers (30), und daran anschließend - erstes Einschalten (72) des Verdichters (32), - erstes Ausschalten (78) des Verdichters nach einem Eintreten einer ersten Bedingung, und - Übergang in den ersten Betriebsmodus (61) nach einem Eintreten einer zweiten Bedingung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bedingung das Erreichen einer vorbestimmten Einschaltdauer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors seit dem ersten Einschalten um eine Schwellwert Differenz (ΔT) abgenommen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn die Temperatur (T_A) eines Verdampfer Temperatursensors (49) einen dritten Schwellwert (T₃) erreicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bedingung das Erreichen einer vorbestimmten Ausschaltdauer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn die Temperatur (T) des Temperatursensors einen vierten Schwellwert (T₄) erreicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn die Temperatur (T_A) des Verdampfer Temperatursensors (49) einen fünften Schwellwert (T₅) erreicht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine besondere Durchführung des zweiten Betriebsmodus unabhängig von einem Abtau-Bedarf aufgrund von Soll-Temperaturen der Lagerfächer eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Durchführung des zweiten Betriebsmodus bei einer Verringerung der niedrigeren Soll-Temperatur oder bei einer Erhöhung der höheren Soll-Temperatur eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der besonderen Durchführung das Abtauen unvollständig ist.
Verfahren einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bedingung derart gewählt wird, dass bei dem ersten Ausschalten des Verdichters eine Temperatur des Lagerfachs mit niedrigerer Soll-Temperatur wesentlich unter der niedrigen Soll-Temperatur liegt.
Verfahren einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bedingung derart gewählt wird, dass zwischen dem Ausschalten des Verdichters und dem Übergang in den ersten Betriebsmodus eine kurze Zeitdauer im Vergleich zu einer durchschnittlichen Ausschaltdauer im ersten Betriebsmodus verstreicht.
Kältegerät (10) mit einem Kältemittelkreislauf (30), in dem ein Verdichter (32), ein Verflüssiger (34), ein erster Verdampfer (36) und ein zweiter Verdampfer (38) aufeinanderfolgend ohne Abzweig angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer (36) ein zwangsbelüfteter Verdampfer mit einer Abtauheizung (50) ist und zur Versorgung eines Lagerfachs (14) niedriger Soll-Temperatur vorgesehen ist, und der zweite Verdampfer (38) zur Versorgung eines Lagerfachs (12) höherer Soll-Temperatur vorgesehen ist, wobei das Lagerfach (12) höherer Soll-Temperatur einen Temperatursensor (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (30) zwischen dem Verflüssiger (34) und dem ersten Verdampfer (36) eine Rahmenheizung (52) aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verdampfer (38) ein statischer Verdampfer ist.
Kältegerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät eine Steuereinheit (26) aufweist, die eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.