DE19613859A1 - Kühl- und/oder Gefriergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer Einrichtung zur Einstellung der Temperatur im Kühl- und/oder Gefrierraum, wobei die Einrichtung Mittel zur Einstellung der Laufzeit eines Kompressors umfaßt.

Bei einem Kühlgerät älterer Bauart ist es üblich, daß eine automatische Kühlschrankregelung der Temperatur gemäß der Temperatur des Verdampfers erfolgt. Hierbei liegt der Einschaltpunkt des Temperaturreglers, meist ein Dampfdruckregler, üblicherweise bei einer Temperatur unter 0 Grad, so daß eine manuelle Abtauung des Kühlgeräts nach Bedarf vorgenommen werden muß.

Heutzutage ist es Stand der Technik, daß eine automatische zyklische Abtauung bei jedem Temperaturzyklus, auch Regelspiel genannt, üblich ist.

Der Vorteil der älteren, vorstehend genannten Methode liegt im wesentlichen darin, daß die Regelung des Kühlschranks bei Minustemperaturen des Verdampfers relativ kurze Kompressorlaufzeiten zur Folge hat. Dies wiederum führt dazu, daß die Verdampfungstemperatur relativ hoch ist, und die Verflüssigung des umlaufenden Kältemittels weitgehend im Verflüssiger und nicht erst im dem Verflüssiger in Strömungsrichtung des Kältemittels folgenden Kapillarrohr stattfindet. Auf diese Weise arbeitet der Kompressor mit vergleichsweise günstigem Wirkungsgrad. Diesem Vorteil ist als Nachteil die manuelle Abtauung des Geräts gegenüberzustellen.

Bei der vorstehend genannten, heute üblichen Kühlschrankregelung ist als Vorteil die automatische, zyklische Abtauung anzuführen. Demgegenüber ist es als Nachteil aufzuführen, daß sich bei der zyklischen Abtauung bei jedem Regelspiel vergleichsweise lange Kompressorlaufzeiten ergeben, weil der Verdampfer zwecks Abtauung eine Temperatur größer 0°C aufweisen muß. Hieraus resultieren eine relativ niedrige Verdampfungstemperatur und eine nur unzureichende Verflüssigung des Kältemittels im Verflüssiger. Dementsprechend arbeitet der Kompressor vergleichsweise energetisch ungünstig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät anzugeben, bei dem eine automatische Abtauung und ein Arbeiten des Kompressors bei vergleichsweise energetisch günstigen Bedingungen gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Zeitglied vorgesehen ist, welches aktivierbar oder deaktivierbar ist, wobei nach Aktivierung bzw. Deaktivierung ein Einschalten des Kompressors für eine vorbestimmte Zeit unterbunden ist. Hierbei kann das Zeitglied als hardware-mäßiges Bauteil insbesondere implementiert in einem Hybridbauteil, oder auch software- mäßig definiert oder in äquivalenter Form vorliegen.

Auf diese Weise wird die normale Einstellung der Temperatur mittels der Einrichtung zur Einstellung der Temperatur überlagert von einer vorbestimmbaren Totzeit, während derer das Einschalten des Kompressors unterbunden ist. Diese Totzeit ist derart gewählt, daß die Temperatur am Verdampfer während dieser Totzeit soweit ansteigt, daß ein Abtauen des Verdampfers gewährleistet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht es vor, daß ein erster Temperatursensor die Temperatur im Kühl- und/oder Gefrierraum und ein zweiter Temperatursensor die Temperatur am Verdampfer erfassen. Auf diese Weise kann die Einrichtung zur Einstellung der Temperatur im Normalbetrieb nach der Lufttemperatur im Kühl- und/oder Gefrierraum arbeiten ohne auf eine Abtauung des Verdampfers achten zu müssen.

Diese Regelung ist üblicherweise so ausgelegt, daß die Lauf- und Standzeiten des Kompressors für jeden Kompressor und jeden Kühl- und/oder Gefrierschrank bedarfsgerecht gewählt sind. In Abhängigkeit vom Geräte- und Kompressortyp sind beispielsweise Kompressorlaufzeiten zwischen etwa 2 und 6 Minuten bei einer Umgebungstemperatur zwischen etwa 18 und 25°C vorgesehen. Dies bedeutet ein Arbeiten des Kompressors bei vergleichsweise hohen Verdampfungstemperaturen, eine gute Verflüssigung des Kältemittels im Verflüssiger, geringe Temperaturamplituden und geringe Temperaturdifferenzen im Kühl- und/oder Gefrierschrank und wegen der relativ hohen Verdampfertemperaturen einen vergleichsweise geringen Feuchtigkeitsniederschlag am Verdampfer.

Nach einem individuell und bedarfsgerecht vorgebbaren Kriterium kann dann der Verdampfer, vorzugsweise nach Beendigung einer Laufzeit des Kompressors, abgetaut werden. Das Signal des zweiten Temperatursensors dient dann während der Aktivierung des Zeitglieds zur Bestimmung der Zeitdauer und ggf. zur Korrektur einer vorgegebenen Aktivierungsdauer des Zeitglieds. So kann das Zeitglied beispielsweise dann deaktiviert werden, wenn die Temperatur am Verdampfer eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht hat.

Zur Bestimmung des vorstehend genannten Kriteriums zur Aktivierung des Zeitglieds ist es besonders vorteilhaft,
wenn das Zeitglied in Abhängigkeit von betriebsrelevanten Parametern, vorzugsweise mindestens einem der Parameter Temperatur am Verdampfer, Luftfeuchtigkeit im Kühl- und/oder Gefrierraum, Anzahl der Türöffnungsvorgänge und Anzahl der Kompressorregelspiele, aktivierbar ist. Hierbei sind insbesondere die Parameter Anzahl der Türöffnungsvorgänge und Anzahl der Kompressorregelspiele erheblich bedeutsamer als die übrigen genannten betriebsrelevanten Parameter. Die besondere Auswahl gerade eines oder beider dieser Parameter zur Auslösung des Zeitglieds und zur Definierung des Kriteriums zur Aktivierung des Zeitglieds spiegeln die umfangreichen Erfahrungen wieder, die bezüglich der Betauung des Verdampfers vorhanden sind. Aus dieser Erfahrung ist es beispielsweise bekannt, wieviel Luftfeuchtigkeit im Mittel pro Türöffnungsvorgang in den Kühl- und/oder Gefrierraum eingetragen wird bzw. wieviel Luftfeuchtigkeit und Wärme pro Kühlguteingabe, welche einen Temperaturanstieg im Kühl- und/oder Gefrierraum verursacht und damit für die Kompressorregelung signifikant ist, im Mittel eingetragen wird.

Zur Erzielung einer besonders kurzen Kompressorlaufzeit und einer besonders kurzen Abtauzeit ist es vorteilhaft, wenn ein Verdampfer im Innenbehälter derart angeordnet vorgesehen ist, daß ein Luftkanal zwischen dem Verdampfer und der Rückwand des Innenbehälters vorgesehen ist. Des weiteren ist es zur Erzielung der vorstehend genannten Vorteile zweckmäßig, wenn der Verdampfer, insbesondere bei einem hohen Gerät, sektionsweise unterteilt ist, so daß sich nur kurze geschlossene Luftströmungswege ergeben.

Zur Vermeidung eines unnötig hohen Temperaturanstiegs im Kühlraum während des Zeitintervalls, in dem das Zeitglied aktiviert und ein Einschalten des Kompressors unterbunden ist, ist ein Korrekturglied vorgesehen, welches die vorbestimmte Zeit periodisch überprüft und ggf. das Zeitglied deaktiviert.

Hierbei kann das Korrekturglied beispielsweise dieselben betriebsrelevanten Parameter aus- und bewerten, die ursächlich die Aktivierung des Zeitglieds hervorgerufen hatten. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, daß bei Kompressorstillstand durch Aktivierung des Zeitglieds und gleichzeitiger Einlagerung von warmen Kühlguts ein vergleichsweise schneller Temperaturanstieg im Kühlraum und damit auch am Verdampfer auftritt, so daß der Verdampfer unverhältnismäßig schnell abtaut und ein sich daran anschließendes unverzügliches Einschalten des Kompressors erforderlich ist. Dieses Einschalten des Kompressors wird in dem vorstehend beispielhaft beschriebenen Fall mittels des Korrekturgliedes erreicht.

Weiter kann zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer ein Ventil vorgesehen sein, welches für die Dauer des Stillstandszeit des Kompressors geschlossen ist. Auf diese Weise sind die energetischen Verluste beim Anlaufen des Kompressors, der aufgrund der vergleichsweise kurzen Taktzeiten des Geräts (Zyklus eines Regelspiels) häufig anläuft, vergleichsweise klein gehalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt die Figur in schematischer Darstellung ein Längsschnitt durch ein Kühlgerät 2, welches im Ausführungsbeispiel kein Gefrierfach aufweist. Selbstverständlich läßt sich die nachfolgend beschriebene Ausführungsform bei entsprechender Anpassung auch bei einem Kühlgerät mit Gefrierfach oder einem Gefriergerät einsetzen.

Das Kühlgerät 2 verfügt über ein mit Isolierschaum gefülltes Gehäuse 4 und eine mit Isolierschaum gefüllte Gerätetür 6. An der Gerätetür 6 sind Türabsteller 8 und eine Türdichtung 10 angeordnet. Das Gehäuse 4 verfügt außenliegend über einen Kompressor 12 und einen rückwärtig angeordneten Verflüssiger 14. In einem oberen Kühlraum 16 sind Ablageplatten 18 zum Abstellen von Kühlgut vorgesehen. In einem unteren Kühlraum 20 ist eine Gemüseschale 22 angeordnet, die durch eine Glasplatte 24 abgedeckt ist.

Im oberen Teil des Gehäuses 4 ist ein Elektronikfach 26 zur Aufnahme einer Einrichtung 28 zur Einstellung der Temperatur im Kühlraum 16, 20 vorgesehen. Unterhalb des Elektronikfachs 26 ist ein Magnetsensor 30 angeordnet, der über die Erfassung der Lageänderung eines Magneten 32 die Anzahl der Türöffnungsvorgänge erfaßt. Im Kühlraum 16 des Kühlgeräts 2 sind außerdem ein erster Temperatursensor 34, der zugleich als Regelelement ausgeführt ist, und eine Beleuchtungseinrichtung 36 angeordnet. Dieser erste Temperatursensor 34 und die Beleuchtungseinrichtung 36 sind gestrichelt dargestellt, weil diese an einer Seitenwand im Inneren des Gehäuses 4 angeordnet sind und im dargestellten Schnittbild eigentlich nicht zu erkennen wären. Weiter ist im rückwärtigen Teil des Gehäuses innerhalb des Kühlraums 16 ein sektionsweise unterteilter Verdampfer 38, 38a bis 38d angeordnet. An der unteren Sektion 38d des Verdampfers 38 ist ein zweiter Temperatursensor 40 angeordnet, der die Temperatur des Verdampfers erfaßt. Durch die Unterteilung des Verdampfers 38 in Sektionen 38a bis 38d ergeben sich nur besonders kurze geschlossene Luftströmungswege, so daß der Verdampfer 38 besonders effektiv arbeitet.

Die Einrichtung 28 zur Einstellung der Temperatur im Kühlraum 16, 20 umfaßt im Ausführungsbeispiels eine Logikschaltung 42, ein Zeitglied 44 und ein Korrekturglied 46.

Im Normalbetrieb wird die Temperatur des Kühlschranks 2 gemäß des am Punkt A2 anliegenden Temperatursignals gesteuert. Die Logikschaltung 42 gibt über das zunächst deaktivierte Zeitglied 44 ein Signal an den Eingang E1 des Kompressors 12 zum Einschalten oder Ausschalten des Kompressors 12.

Die Regelung ist dabei derart ausgelegt, daß der Kompressor 12 noch bei Minustemperaturen des Verdampfers 38a bis 38d eingeschaltet werden kann und für eine kurze Laufzeit, beispielsweise etwa zwei bis sechs Minuten bei einer Umgebungstemperatur von etwa 18 bis 25°C, eingeschaltet bleibt. Auf diese Weise wird eine fast vollständige Verflüssigung des Kältemittels im Verflüssiger 14 erzielt, so daß der Kompressor 12 bei energetisch günstigen Arbeitsbedingungen läuft.

Erreicht die Temperatur im Kühlraum 16, 20 die Kompressorausschalttemperatur, gibt die Logikschaltung 42 ein Signal über das deaktivierte Zeitglied 44 an den Eingang E1 zum Ausschalten des Kompressors 12 aus. Im deaktivierten Zustand läßt das Zeitglied 44 jedes Signal der Logikschaltung 42 unbeeinflußt an den Eingang E1 durch. Die sich anschließende Stillstandszeit des Kompressor 12 führt zu einem allmählichen Anstieg der Temperatur im Kühlraum 16, 20. Mit Erreichen der oberen Kompressoreinschalttemperatur gibt die Logikschaltung 42 dann wieder ein Signal zum Einschalten des Kompressors 12 an den Eingang E1. Dieser vorstehend beschriebene Zyklus wird auch als Regelspiel bezeichnet.

In hier nicht weiter dargestellter Weise erfaßt die Logikschaltung 42 die Anzahl der Regelspiele und die mittels des Sensors 30 erfaßte Anzahl der Türöffnungsvorgänge. Erreicht die Anzahl der Regelspiele beispielsweise eine als maximal definierte Anzahl von 50 Regelspielen oder erreicht die Anzahl der Türöffnungsvorgänge eine als maximal definierte Anzahl von 100 Vorgängen, so ist hier ein beispielhaft definiertes Kriterium zum Abtauen des Verdampfers 38 erfüllt. Die Logikschaltung 42 aktiviert in diesem Fall das Zeitglied 44, das daraufhin für eine vorbestimmte Zeit, im Ausführungsbeispiel 30 Minuten, ein Einschalten des Kompressors 12 verhindert, obwohl der erste Temperatursensor 34 möglicherweise zum Ende dieser Zeit hin eine höhere Temperatur als die Kompressoreinschalttemperatur erfaßt.

Während dieser "Totzeit" des Kompressors 12 erfaßt die Logikschaltung 42 über den Ausgang A1 des Sensors 40 die aktuelle Temperatur des Verdampfers 38, hier der Verdampfersektion 38d. Das Signal am Ausgang A1 wird ebenfalls von dem Korrekturglied 46 erfaßt, welches die vorbestimmte "Totzeit" des Kompressors 12 periodisch überprüft und ggf. das Zeitglied 44 deaktiviert, so daß die Regelung des Kühlschranks 2 wieder gemäß dem Signal des ersten Temperatursensors 34 erfolgt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn infolge einer Einlagerung von warmen Kühlgut während der Aktivierungszeit des Zeitglieds 44 die Temperatur im Kühlraum 16, 20 und damit auch des Verdampfers 38 unverhältnismäßig schnell ansteigt. Der Verdampfer 38 taut dabei erheblich schneller ab als dies ursprünglich zu erwarten war, und die normale Einstellung der Temperatur kann dementsprechend bereits wieder nach kürzerer "Totzeit" des Kompressors 12 erfolgen.

Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Verdampfer 38 und der Rückwand des Gehäuses 4 ein Luftkanal 48 vorgesehen, der zur beidseitigen Beaufschlagung des Verdampfers 38 mit Luft und damit zum besonders guten Wärmetausch genutzt wird. Hierdurch werden zum einen relativ kurze Kompressorlaufzeiten und zum anderem relativ kurze Totzeiten des Kompressors 12 erzielt.

Die vorstehend genannten Maßnahmen führen insgesamt dazu, daß das Kühlgerät 2 bei unveränderter Isolierung einen besonders geringen Energieverbrauch aufweist. Der Kompressor arbeitet immer nur dann vergleichsweise energetisch ungünstig, wenn nach einem Abtauvorgang eine vergleichsweise lange Kompressorlaufzeit gegeben ist, wodurch sich niedrige Verdampfungstemperaturen und eine unzureichende Verflüssigung des Kältemittels im Verflüssiger 14 ergeben.

Es sei grundsätzlich angemerkt, daß das Zeitglied auch derart ausgestaltet sein kann, daß das Zeitglied 44 im Normalfall aktiviert und im Fall der Abtauung deaktiviert wird. Dies ist eigentlich nur eine logische Umkehrung der Schaltung des Zeitglieds 44, welche aber auch unter dem vorliegenden Hauptanspruch verstanden ist.

Claims (7)

1. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) mit einer Einrichtung (28) zur Einstellung der Temperatur im Kühl- und/oder Gefrierraum (16, 20), wobei die Einrichtung (2) Mittel (42) zur Einstellung der Laufzeit eines Kompressors (12) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied (44) vorgesehen ist, welches aktivierbar oder deaktiviert ist, wobei nach Aktivierung bzw. Deaktivierung ein Einschalten des Kompressors (12) für eine vorbestimmte Zeit unterbunden ist.

2. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein -erster Temperatursensor (34) die Temperatur im Kühl- und/oder Gefrierraum (16, 20) und ein zweiter Temperatursensor (40) die Temperatur am Verdampfer (38) erfassen.

3. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (44) in Abhängigkeit von betriebsrelevanten Parametern, vorzugsweise mindestens einem der Parameter Temperatur am Verdampfer (38), Luftfeuchtigkeit im Kühl- und/oder Gefrierraum (16, 20), Anzahl der Türöffnungsvorgänge und Anzahl der Kompressorregelspiele, aktivierbar bzw. deaktivierbar ist.

4. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdampfer (38) im Innenbehälter derart angeordnet vorgesehen ist, daß ein Luftkanal (48) zwischen dem Verdampfer (38) und der Rückwand des Innenbehälters vorgesehen ist.

5. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (38, 38a bis 38d) sektionsweise unterteilt ist.

6. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturglied (46) vorgesehen ist, welches die vorbestimmbare Zeit periodisch überprüft und ggf. das Zeitglied (44) deaktiviert bzw. aktiviert.

7. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Verflüssiger (14) und einem Verdampfer (38) ein Ventil vorgesehen ist, welches für die Dauer der Stillstandszeit des Kompressors (12) geschlossen ist.