DE19700544A1 - Verfahren zur Einstellung der Temperatur eines Kühl- und/oder Gefriergeräts sowie Kühl- und/oder Gefriergerät - Google Patents

Description

Verfahren zur Einstellung der Temperatur eines Kühl- und/oder Gefriergeräts sowie Kühl- und/oder Gefriergerät.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstel­ lung der Temperatur eines Kühl- und/oder Gefriergeräts so­ wie auf ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer Einrich­ tung zur Einstellung der Temperatur, insbesondere einer Einrichtung zur Temperaturregelung.

Ein Kühl- und/oder Gefriergerät weist üblicherweise eine Kältemaschine auf, die nach der Temperatur im Inneren des Geräts, insbesondere nach der Temperatur eines Verdampfers oder eines Absorbers eingestellt ist. Dabei ist diese Tem­ peratureinstellung in der Regel eine Temperaturregelung, bei der nach Überschreiten der am Reglerrad oder dgl. defi­ nierten Temperatur die Kältemaschine eingeschaltet und nach Erreichen einer demgegenüber niedrigeren, vorgegebenen Tem­ peratur ausgeschaltet wird.

Für die Regelung der Temperatur im Kühl- und/oder Gefrier­ raum stellen das Öffnen der Gerätetür und/oder das Einla­ gern von warmer Ware grundsätzlich ein Problem dahingehend dar, daß derartige Störungen zu einer Abweichung des Tempe­ raturverlauf von einem Verlauf mit der jeweils gerätespezi­ fischen Regelamplitude führen. Dieses Problem findet seinen Niederschlag darin, daß nach dem Öffnen der Gerätetür und/oder dem Einlagern warmer Ware in ein Kühl- und/oder Gefriergerät für eine vom jeweiligen Gerätetyp abhängige Zeitspanne die Kühl- bzw. Gefrierraumtemperatur erhöht ist gegenüber der am Reglerrad oder dgl. eingestellten Solltem­ peratur, weil die durch die geöffnete Tür eindringende war­ me Luft und die warme Ware als Beladung Wärme einbringen. Hierdurch erwärmt sich nachteiligerweise auch das bereits eingelagerte, abgekühlte Kühl- bzw. Gefriergut, so daß des­ sen Gesamtlagerfähigkeit verkürzt wird.

Die zuletzt eingelagerte, warme Ware, die Auslöser der Stö­ rung ist, und die bereits eingelagerte Ware werden länger frisch gehalten, wenn sie schneller wieder auf die einge­ stellte Solltemperatur abgekühlt werden. Eine Verschärfung des Problems kann zusätzlich dadurch auftreten, daß bei ho­ hen Außentemperaturen, beispielsweise im Sommer, die Effi­ zienz des Wärmeaustausches von Wärmetauscher des Geräts und der Umgebungsluft mit dem Ansteigen der Umgebungstemperatur verringert wird und gleichzeitig in der Regel aufgrund der hohen Außentemperaturen auch das einzulagernde Gut, insbe­ sondere Getränke und Gemüse, vergleichsweise hohe Einlage­ rungstemperaturen aufweisen.

Derzeit übliche Regler, insbesondere auch elektronische Regler, reagieren nur eingeschränkt auf diese Temperaturer­ höhung im Innenraum des Geräts, wobei die Reaktion herkömm­ licher Regler grundsätzlich abhängig ist von der Regelungs­ art, der Anbringung der Temperaturfühler und der Auslegung der Kältemaschine.

Bei einer Vielzahl von Gerätetypen ist es darüberhinaus be­ nutzerseitig vorgesehen, daß nach dem Einlegen von warmer Ware eine sogenannte Intensivkühl- oder Superkühl-Funktion manuell gewählt werden kann. Diese Funktion wird üblicher­ weise durch das Drücken einer Intensiv- oder Supertaste am Gerät aktiviert und wird anschließend vom Benutzer durch erneutes Drücken der Taste deaktiviert oder deaktiviert sich anschließend automatisch nach Ablauf einer vorbestimm­ ten Zeit.

Bezüglich der erstgenannten Möglichkeit ist es nachteilig, daß der Benutzer den tatsächlich erforderlichen Zeitraum nicht kennt und die Superkühl-Funktion in der Regel daher zu früh oder zu spät deaktiviert oder sogar ganz vergißt, zu deaktivieren, was sich besonders nachteilig auf den Energieverbrauch des Geräts auswirkt.

Bezüglich der zweiten Möglichkeit ist auch die Steuerung des Deaktivierungszeitpunkts nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer mit Nachteilen behaftet, weil eine derartige standardmäßig vorgegebene Deaktivierung selten den wahren Gegebenheiten gerecht wird und in der Regel die Superkühl-Funktion entweder zu früh oder zu spät abschaltet. Dies führt dazu, daß das Gerät die vorgegebene Solltemperatur noch nicht wieder bzw. schon lange zuvor erreicht hat, was im ersten Fall nachteilig für die Lagerfähigkeit der Ware und im zweiten Fall nachteilig für den Energieverbrauch des Geräts ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur Einstellung der Temperatur eines Kühl- und/oder Ge­ friergeräts sowie ein Kühl- und/oder Gefriergerät anzuge­ ben, mit denen das Ausregeln von Störungen, insbesondere Türöffnungen und/oder Einlagern von warmer Ware, besonders schnell und energiesparend möglich ist.

Bezüglich des Verfahrens der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Ab­ weichung des zeitlichen Temperaturverlaufs von einem Ver­ lauf mit gerätespezifischer Regelamplitude erfaßt wird und eine Kältemaschine in Abhängigkeit von dieser Abweichung eingestellt wird.

Bezüglich des Kühl- und/oder Gefriergeräts der eingangs ge­ nannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Einrichtung zur Einstellung der Temperatur, insbesondere eine Einrichtung zur Temperaturregelung derart ausgestaltet ist, daß eine Abweichung des zeitlichen Tempe­ raturverlaufs von einer gerätespezifischen Regelamplitude erfaßbar ist und daß eine Kältemaschine in Abhängigkeit von dieser Abweichung eingestellt ist.

Auf diese Weise ist ein derart ausgestaltetes Gerät dahin­ gehend ertüchtigt, daß ausgehend von der normalen Regel­ schwankung (Regelamplitude) jede Abweichung von diesem vor­ stehend zugrunde gelegten Temperaturverlauf zunächst erfaßt wird. Anhand der erfaßten Abweichung wird dann die Kältema­ schine in geeigneter Weise zur Zurückführung des Tempera­ turverlaufs in den Regelverlauf mit seiner gerätespezifi­ schen Regelamplitude derart eingestellt, daß die Zurückfüh­ rung möglichst schnell und dabei gleichzeitig ohne Über­ schwingen erfolgt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann es vorge­ sehen sein, daß eine Türöffnung und ggfs. deren Dauer er­ faßt werden und eine Verknüpfung von Türöffnung und ggfs. deren Dauer mit der Abweichung vorgenommen wird. Auf diese Weise kann auf der Grundlage dieser Verknüpfung sehr schnell unterschieden werden, ob eine Temperaturerhöhung einzig allein auf dem durch die Türöffnung bedingten Ein­ trag von warmer Luft oder zusätzlich auch auf den Eintrag von warmer Ware zurückführbar ist.

Zur Erfassung der Abweichung kann es grundsätzlich vorgese­ hen sein, daß bereits Abweichungen des Temperaturgradienten vom Verlauf des Temperaturgradienten innerhalb der geräte­ spezifischen Regelamplitude ausgewertet werden. Bevorzugt wird jedoch die Abweichung des zeitlichen Temperaturver­ laufs nach Überschreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine oder nach Überschreiten der oberen Rege­ lamplitudentemperatur T_oben ausgewertet. Der sich unmittelbar nach Überschreiten dieser Kriterie ergebende Verlauf ist besonders aussagekräftig zur Ermittlung der zukünftigen Laufzeit der Kältemaschine sowie zur Ermittlung der Inten­ sität des Kältemaschinenbetriebs.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Kältemaschine in Abhän­ gigkeit von einer Temperatur T_üsoll eingestellt ist, wobei T_üsoll nach einer vorgegebenen Zeit t_üsoll nach Erreichen der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine oder nach Über­ schreiten der oberen Regelamplitudentemperatur T_oben erfaßt wird. Diese Variante ist schaltungstechnisch besonders ein­ fach innerhalb der Einrichtung zur Einstellung der Tempera­ tur umsetzbar.

Durch den Einsatz elektronischer Regler ist es alternativ dazu mit einem Zugewinn an Regelgenauigkeit vorteilhaft, wenn die Kältemaschine in Abhängigkeit von einer Temperatur T_üsoll(t) eingestellt wird, wobei T_üsoll (t) kontiniuierlich nach Überschreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältema­ schine oder nach Überschreiten der oberen Regelamplituden­ temperatur T_oben erfaßt wird.

Eine demgegenüber geringfügig einfachere Alternative kann es vorsehen, daß die Kältemaschine in Abhängigkeit von ei­ ner Temperatur T_üsoll eingestellt wird, wobei T_üsoll zu diskre­ ten Zeitpunkten t_i, i ∈ N mit O, erfaßt wird, wobei t₀ der Zeitpunkt bei Überschreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine oder bei Überschreiten der oberen Regelampli­ tudentemperatur T_oben ist.

Ausführungsbeispiele werden anhand einer Figur näher erläu­ tert. Dabei zeigt die Figur den zeitlichen Temperaturver­ lauf im Innenraum eines elektronisch geregelten Kühlteils einer Kühl-Gefrier-Kombination.

Im vorderen Teil des zeitlichen Temperaturverlaufs ist ein annäherungsweise durch eine Sinusfunktion beschreibbares Regelspiel mit einer gerätespezifischen Regelamplitude dargestellt, die nach oben die Differenz T_oben - T_soll und nach unten die Differenz T_soll - T_unten beträgt. Die normale Regelamplitude beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 0,4 bis 0,5 K. Diese Regelamplitude ergibt sich bei einem Gerätezu­ stand, in dem das Gerät zwar mit Kühlgut befüllt ist, je­ doch keine Störungen, wie Türöffnung oder Einlagerung von warmer Ware, auftreten.

Im weiteren Verlauf des zeitlichen Temperaturverlaufs ist eine derartige Störung wiedergegeben. Die Innentemperatur des Geräts steigt über die normale, gerätespezifische Re­ gelschwankung hinaus. Dabei ist aus dem Verlauf dieses Ab­ weichens von der gerätespezifischen Regelamplitude ein Rückschluß auf die Art der Störung bzw. Beladung möglich.

Im vorliegenden Fall wird dabei wie folgt verfahren:
Mit Erreichen der oberen Regelamplitudentemperatur T_oben wird ein Zeitpunkt t₀ bestimmt. Beginnend mit dem Zeitpunkt T₀ werden zu diskreten Zeitpunkten t₁, t₂, t₃, t₄, t₅ die Tempe­ raturwerte erfaßt und dahingehend analysiert, ob im Ver­ gleich zu dem vorangegangenen Temperaturwert der Anstieg der Temperatur zum Erliegen gekommen ist. Die unter der Temperaturkurve liegende Fläche wird beginnend mit dem Zeitpunkt t₀ bis zum Erreichen des lokalen Temperatur-Maximums, im Ausführungsbeispiel bei t₄, aufintegriert. Das sich so ergebende Integral ist ein aussagekräftiges Krite­ rium zur Bestimmung des sich fortlaufend noch aufgrund der Störung ergebenden Kältebedarfs. Die Kältemaschine wird nun dementsprechend eingestellt, so daß die Temperatur nun in­ nerhalb kürzester Zeit, beispielsweise mittels einer zum Zeitpunkt t₀ eingeschalteten Intensivkühlung, zur Solltempe­ ratur T_soll zurückgeführt wird.

Im Ausführungsbeispiel ist diese Vorgehensweise schematisch für die durch eine lange Türöffnung bedingte Abweichung des Temperaturverlaufs vom Verlauf mit gerätespezifischer Rege­ lamplitude gezeigt. Es tritt eine Überhöhung von etwa 1 K auf, die bedingt durch das Einschalten der Intensivkühlung bei t₀ anschließend sehr schnell wieder ausgeregelt wird. Diese schnelle Ausregelung kann hier erfolgen, weil der An­ stieg der Temperatur im Innenraum lediglich durch das Ein­ dringen von warmer Luft bedingt war, welche - wie in der Figur gezeigt - im Vergleich zu einem Wärmeeintrag durch das Einlagern von warmer Ware schnell wieder abgekühlt wer­ den kann.

Um tatsächlich sicher gehen zu können, daß im vorangegange­ nen Ausführungsbeispiel die Störung durch eine vergleichs­ weise lange Türöffnung verursacht wurde, kann zusätzlich von einer üblicherweise in modernen Kühl-Gefrier-Kombinationen enthaltenen Elektronik eine Türöffnung und ggf. deren Dauer erfaßt und ausgewertet werden, so daß bei­ spielsweise aus dem gleichzeitigen Zusammentreffen der Kri­ terien "Temperatursteigerung aufgehalten bei T₄" und "Türöffnung vor t₀" unmittelbar der Schluß auf den noch be­ nötigten Kältebedarf zur Ausregelung der Störung gezogen werden kann. Eine derartige Verknüpfungsmöglichkeit kann in einfacher Weise als fuzzyfizierte Temperaturregelung imple­ mentiert werden, wodurch die Eindeutigkeit des abgeleiteten Ergebnisses eine zuverlässige Aussage über das Maß der not­ wendigen Gegenregelung zur schnellen und effizienten Rück­ führung der Abweichung in die normale Regelamplitude ermög­ licht.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Wert t₀ defini­ tionsgemäß auf den Zeitpunkt gesetzt, zu dem der Tempera­ turverlauf die obere Regelamplitudentemperatur T_oben er­ reicht. Der Zeitpunkt t₀ kann aber auch definitionsgemäß auf das Erreichen der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine gesetzt werden oder beispielsweise auch auf das Erreichen einer Temperatur, die beispielsweise 0,5 K über T_oben liegt.

Die letztgenannte Alternative gewährleistet, daß auf jeden Fall der Rückschluß auf eine signifikante Abweichung von der Regelschwankung gezogen werden kann.

Vorstehend wurde der Sachverhalt einer vergleichsweise lan­ gen Türöffnung diskutiert. Analog kann auch bei der Ausre­ gelung einer Störung verfahren werden, die durch das Bela­ den des Geräts mit warmer Ware, wie z. B. Gemüse oder Ge­ tränkeflaschen, verursacht wird. So sind beispielsweise bei dem Gerät der eingangs genannten Art Abweichungen von 1,5 bis 2 K bei einer Beladung mit 3,5 kg zimmertemperaturwar­ mer Ware beobachtet worden. Die Überhöhung kann bei einer Beladung mit 10 kg zimmertemperaturwarmer Ware sogar 3 bis 5 K erreichen. Derartige Abweichungen von der normalen Re­ gelschwankung können beispielsweise durch eine Intensivie­ rung der Kühlung für eine Zeitdauer von 2 bis 3 Stunden bzw. bei größerer Last für eine Zeitdauer von 4 bis 6 Stun­ den ausgeregelt werden. Dabei kann der Temperaturverlauf nicht nur bis zum Erreichen einer maximalen Temperatur T_max erfaßt und ausgewertet werden, sondern selbstverständlich solange bis der Temperaturverlauf wieder in die normale Re­ gelschwankung zurückgeführt ist.

Neben der bereits vorstehend beschriebenen Bildung des In­ tegrals kann auch aus der Dauer des Zeitraums bis zum Er­ reichen von T_max sowie der Höhe von T_max eine entsprechende Regelung des Geräts vorgenommen werden.

Der jeweils in die Einrichtung zur Temperatureinstellung zu integrierende Algorithmus sowie die zu speichernden Daten hängen jeweils vom Gerätetyp, der Regelungsart, der Tempe­ raturfühleranbringung und der Auslegung des Kühlkreislaufs sowie von der Art der Kältemaschine ab. Derartige Algorith­ men und Daten lassen sich jedoch anhand einfacher Versuche ermitteln und in der Einrichtung zur Temperatureinstellung implementieren oder können durch einen Selbstlernprozeß durch die geräteeigene Elektronik auch unter Berücksichti­ gung der Umgebungstemperatur ermittelt und abgespeichert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Einstellung der Temperatur eines Kühl- und/oder Gefriergeräts , bei dem eine Abweichung des zeitlichen Temperaturverlaufs von einem Verlauf mit gerätespezifischer Re­ gelamplitude erfaßt und ausgewertet wird und eine Kältemaschine in Abhängigkeit von dieser Abweichung eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung der Gerätetür sowie ggfs. deren Dauer erfaßt wer­ den und eine Verknüpfung von Türöffnung und ggfs. deren Dauer mit der Abweichung vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung des zeitlichen Temperaturverlaufs nach Über­ schreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine oder nach Überschreiten der oberen Regelamplitudentemperatur T_oben erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine in Abhängigkeit von einer Temperatur T_üsoll eingestellt wird, wobei T_üsoll nach einer vorgegebenen Zeit t_üsoll nach Überschreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschi­ ne oder nach Überschreiten der oberen Regelamplitudentemperatur T_oben erfaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine in Abhängigkeit von einer Temperatur T_üsoll(t) eingestellt wird, wobei T_üsoll(t) kontinuierlich nach Über­ schreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine oder nach Überschreiten der oberen Regelamplitudentemperatur T_oben erfaßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine in Abhängigkeit von einer Temperatur T_üsoll(t) eingestellt wird, wobei T_üsoll(t) kontinuierlich nach Über­ schreiten der Einschalttemperatur T_ein der Kältemaschine oder nach Überschreiten der oberen Regelamplitudentemperatur T_oben erfaßt wird.

7. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer Einrichtung zur Ein­ stellung des Temperatur, insbesondere einer Einrichtung zur Temperaturregelung, wobei die Einrichtung derart ausgestaltet ist, daß eine Abweichung des zeitlichen Temperaturverlaufs von einer gerätespezifischen Regelamplitude erfaßbar und auswertbar ist und daß eine Kältemaschine in Abhängigkeit von dieser Ab­ weichung eingestellt ist.