DE19705905A1 - Verfahren zur Regelung der Innentemperatur eines Kühlgerätes mit mindestens zwei Fächern unterschiedlicher Temperatur und zur Ermittlung und Behandlung defekter Kühlfächer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Innentemperatur eines Kühlgerätes, insbesondere eines Haushaltkühlschrankes, mit mindestens zwei Fächern unterschiedlicher Temperatur, einem Verdichter und zwei über ein Ventil getrennten Kältekreisläufen, und zur Ermittlung und Behandlung defekter Kühlfächer.

Es ist ein Kühlverfahren für Kühlmöbel mit wenigstens zwei Fächern unterschiedlicher Temperatur bekannt (DE 44 33 712 A1), deren Verdampfer zusammen mit einem Verdichter und einem Verflüssiger in einem Kältemittelkreislauf liegen. Bei Signalisierung eines Kältebedarfs für die Fächer beaufschlagt der Verdichter den Kältekreislauf mit flüssigem Kältemittel. Dabei ist die zur Kälteerzeugung beitragende Kältemittelmenge steuerbar, weshalb dem Verdichter druckseitig ein Speicher zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel nachgeschaltet ist, der im Bedarfsfall durch ein Umlenkorgan in den Kältemittelkreis einkoppelbar ist. Es wird relativ viel Kältemittel benötigt, da im Kältemittelsammler immer eine gewisse Restmenge verbleibt. Außerdem muß der Speicher entsprechend geheizt oder gekühlt werden.

Auch ist es bekannt (DE 33 17 074 A1), den Kältemittelkreislauf so zu gestalten, daß im Bedarfsfalle temperatur- oder zeitabhängig bestimmte Verdampferabschnitte ab- oder zugeschaltet werden.

Im nicht in Betrieb befindlichen Verdampferabschnitt bleiben Reste des Kältemittels aber immer enthalten.

Nach DE 44 43 591 A1 sind die Kältemittelkanäle beider Kühlfächer derart ausgebildet, daß sie über ein im wesentlichen identisches Kältemittel-Aufnahmevolumen verfügen. Die Kältemittelkanäle sind fallend angeordnet. Damit sammelt sich das Kältemittel am tiefsten Punkt, wenn der Verdichter nicht läuft. Ein sofortiges Kühlen des zweiten Faches ist so aber nur mit Kältemittelverlust möglich; es ist eine "Ruhepause" erforderlich.

Ebenfalls ist ein Kühlverfahren für einen elektrischen Kühlschrank mit zwei Kühleinheiten, einem Kühlraum und einem Gefrierfach, bekannt (DE 33 24 590 A1), bei dem im Normalfall das Kältemittel sowohl dem Gefrierfach als auch dem Kühlfach zugeführt wird. Während des Einfrostens, also einem Schnellgefriervorgang, wird für eine vorbestimmte Zeit ausschließlich dem Gefrierfach das Kältemittel zugeführt. Nach Abschluß des Schnellgefriervorganges wird geprüft, ob das Kühlfach wieder zu kühlen ist. Ist die vorgegebene Kühltemperatur erreicht, wird der Verdichter nicht abgeschaltet, sondern es werden wieder beide Fächer mit Kältemittel beaufschlagt. Das Prinzip eines üblichen Zweipunktreglers bleibt also erhalten, es wird lediglich verhindert, daß bei zwangsweisem Dauerlauf eines Faches (beim Schnellfrosten) das zweite Fach über einen längeren Zeitraum nicht gekühlt wird.

Letztlich ist es bekannt (DE 195 05 706 A1), zur Reduzierung von Verdichterlaufzeiten aus dem zu erwartenden "Kühlbedarf" einen Faktor für die Kühldauer zu ermitteln. Unberücksichtigt bleiben die Verdichteranlaufhäufigkeit und der Kältemittelfluß beim An- oder Abschalten des Verdichters.

Nachteilig beim Stand der Technik ist, daß durch die Zweipunktregelung der Verdichter häufig ein- und ausgeschaltet wird und daß bei Beginn eines Kühlvorganges der Kältemittelkreislauf des nicht zu kühlenden Faches noch Kältemittel enthält, wodurch eine größere Kältemittelmenge für das zu kühlende Fach erforderlich ist und damit ein größerer Energiebedarf entsteht und daß keine Maßnahmen vorgesehen sind, defekte Kühlfächer zu erkennen und erkannte Defekte im Kühlprozeß zu berücksichtigen.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung der Innentemperatur eines Kühlgerätes mit mindestens zwei Fächern unterschiedlicher Temperatur und zur Ermittlung und Behandlung defekter Kühlfächer, bei dem eine Reduzierung von Anlaufstromspitzen durch häufiges Ein- und Ausschalten des Verdichters sowie eine Reduzierung der Verdichterlaufzeiten erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen in günstigen Energiebilanzen, da Anzahl und Länge der Schaltzyklen des Verdichters mit den damit verbundenen Anlaufstromspitzen durch vorausschauendes Prüfen des entstehenden Kühlbedarfs geregelt werden; die Anzahl der Schaltvorgänge des Verdichters wird reduziert. Zum anderen ergeben sich durch bessere Ausnutzung des verwendeten Kältemittels in beiden Kältemittelkreisläufen verkürzte Verdichterlaufzyklen, was sich zusätzlich vorteilhaft auf die Energiebilanz auswirkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Temperaturdiagramm eines Kühlschrankes mit zwei Kühlfächern unterschiedlicher Temperatur für einen Kühlvorgang und

Fig. 2 ein Temperaturdiagramm für einen Kühlvorgang mit Totalausfall eines defekten Faches.

Zur Erzielung eines optimalen Verdichterbetriebes für ein Kühlgerät mit mindestens zwei durch ein Ventil getrennte Kältekreisläufen, die durch einen Verdichter betrieben werden, wird nach Einschalten des Verdichters innerhalb eines ersten Testzeitraumes, beispielsweise 60 Minuten, die Temperaturfunktion eines zu kühlenden Faches beobachtet. Bei einem normalen Kühlvorgang ergibt sich eine monoton fallende Temperaturkurve. Wird in dem Testzeitraum im gerade gekühlten Fach eine nicht monoton fallende Temperaturkurve festgestellt, wird dieses Fach eine bestimmte Schaltzeit nicht bedient. Dafür wird das Ventil zum Test des zweiten Faches umgeschaltet.

Vor Abschalten des Verdichters wird vorausschauend geprüft, ob in einem anderen Fach in naher Zukunft ein Einschalten des Verdichters notwendig wird. Bei Erreichen eines definierten Temperaturniveaus dieses anderen Faches wird bei Erreichen der Ausschalttemperatur des zur Zeit gekühlten Faches sofort das andere Fach auch ohne Erreichen seines Einschaltwertes gekühlt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Ventil zur optimalen Ausnutzung des vorhandenen Kältemittels vor Einschalten des Verdichters in Richtung des nicht zu kühlenden Faches geschaltet wird. Diese Stellung wird nach Einschalten des Verdichters eine definierte Saugzeit, beispielsweise 15 oder 20 Sekunden, beibehalten, wodurch der nicht zu betreibende Verdampfer leergesaugt wird. Anschließend wird das Ventil in die eigentliche Lage entsprechend dem aktuellen Kühlbedarf geschaltet.

Zur ausreichenden Bearbeitung des zur Zeit nicht gekühlten Faches bei extremem Wärmebedarf des zur Zeit gekühlten Faches wird nach Einschalten des Verdichters innerhalb des Testzeitraumes die Temperaturfunktion beobachtet. Im Testzeitraum wird die Temperaturfunktion auf monoton fallenden Verlauf getestet. Bei nicht monoton fallender Temperaturfunktion im Testzeitraum wird dieses Fach eine einstellbare Schaltzeit, beispielsweise 15 oder 20 Minuten, nicht bedient. Während dieser Schaltzeit wird das andere Fach bedient. Die normale Fachbedienung setzt wieder ein, wenn die Temperaturfunktion des abgeschalteten Faches wieder monoton fallend ist.

Verläuft die Temperaturfunktion des gekühlten Faches nicht monoton fallend, ist es möglich, alle Kühlfächer in einem zweiten Testzeitraum 2 alternierend zu betreiben. Im zweiten Testzeitraum 2 wird im vorrangig zu kühlenden Fach während der Verdichterlaufzeit am Beginn der Verdichterlaufzeit eine Temperatur T1 und am ende der Verdichterlaufzeit eine Temperatur T2 gemessen. Wird anhand der Temperaturdifferenz eine Kühlung festgestellt, z. B. bei einer Kühlung um 1K, so wird in den Normalbetrieb zurückgekehrt. Ansonsten wird der Vorgang immer wieder wiederholt, bis der zweite Testzeitraum 2 beendet ist.

Nach negativem Ablauf des zweiten Testzeitraumes 2 wird das Fach 1 als defekt angesehen wird. Dieses Fach wird dann zur Abschaltung gebracht, was optisch und/oder akustisch signalisiert wird.

Möglich ist es auch, im Testzeitraum nicht die Temperaturfunktion auf monoton fallend zu prüfen, sondern nur die Temperaturänderung in einer Zeiteinheit zu betrachten und falls die z. B. die Temperatur um 1K fällt wieder in den Normalbetrieb zurückzukehren.

Möglich ist es weiterhin, nur die Verdichterlaufzeit, die zur Kühlung jedes Faches erforderlich ist, zu messen. Die Verdichterlaufzeit entspricht dann dem Testzeitraum. Übersteigt die Laufzeit einen bestimmten Wert, so wird der alternierende Betrieb zwischen beiden Fächern aufgenommen. Läßt sich über einen zweiten Testzeitraum keine nennenswerte Verkürzung der Laufzeit erkennen, so wird das Fach als defekt angesehen und abgeschaltet. Im Ausführungsbeispiel wird es aber erst dann als defekt angesehen, wenn zusätzlich im Fach Übertemperatur herrscht. Nach Fig. 1 werden Fach 1 und Fach 2 durch einen Störeinfluß erwärmt, z. B. durch Einlegen warmer Speisen. Nach Erreichen des Verdichtereinschaltwertes beginnt im Fach 1 ein Testzeitraum 1. In diesem Testzeitraum wird keine Kühlung erzielt. Daraufhin wird, um eine Bearbeitung des nun ebenfalls zu kühlenden Faches 2 zu ermöglichen, ein alternierender Betrieb gewählt. Nachdem nun im Fach 1 und im Fach 2 eine monoton fallende Temperaturfunktion bzw. ein Kühlerfolg durch Feststellen einer sinkenden Temperatur erkannt wird, wird wieder in den Normalbetrieb umgeschaltet.

Nach Fig. 2 werden Fach 1 und Fach 2 ebenfalls durch einen Störeinfluß erwärmt, z. B. durch Einlegen warmer Speisen. Nach Erreichen des Verdichtereinschaltwertes beginnt im Fach 1 ein Testzeitraum 1. In diesem Testzeitraum wird keine Kühlung erzielt. Daraufhin wird, um eine Bearbeitung des nun ebenfalls zu kühlenden Faches 2 zu ermöglichen, wiederum ein alternierender Betrieb gewählt. Nachdem nun aber im Fach 1 nach einem zweiten Testzeitraum 2 wiederum keine monoton fallende Temperaturfunktion erkannt wird, wird Fach 1 als defekt abgeschaltet. Das Fach 2 wird nun normal weiterbearbeitet.

Das Prinzip des Verfahrens besteht also darin, daß nach dem Einschalten des Verdichters innerhalb eines Testzeitraumes die Temperaturfunktion des zu kühlenden Faches beobachtet wird. Während dieses Testzeitraumes muß im Normalbetrieb bei intaktem Kühlfach die Temperaturfunktion monoton fallend verlaufen, wenn keine Störungen, wie Stromausfall oder offene Tür, vorliegen. Verläuft die Funktion nicht monoton fallend, wird dieses Fach eine festzulegende Schaltzeit nicht bedient, und das Ventil wird umgeschaltet, damit der Kühlvorgang für das zweite Fach beginnen kann. Hatte das zweite Kühlfach bereits seine Ausschalttemperatur erreicht, wird der Verdichter ausgeschaltet. War die Ausschalttemperatur im zweiten Fach nicht erreicht, beginnt der Kühlvorgang für das zweite Fach. Diese Testphasen wiederholen sich zyklisch und ist der Temperaturverlauf in dem vorrangig betrachteten Fach später monoton fallend, so wird der Normalbetrieb wieder aufgenommen. Durch dieses Verfahren wird verhindert, daß es zu extrem langen Einschaltzeiten des Verdichters kommt. Gleichzeitig wird in den nichtdefekten Fächern eine unerlaubt hohe Erwärmung vermieden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erzielung eines optimalen Verdichterbetriebes für ein Kühlgerät mit mindestens zwei durch ein Ventil getrennte Kältekreisläufen, die durch einen Verdichter betrieben werden, bei dem nach Einschalten des Verdichters innerhalb eines Testzeitraumes die Temperaturfunktion eines vorrangig zu kühlenden Faches beobachtet wird, bei nicht monoton fallender, Temperaturkurve dieses Fach eine bestimmte Schaltzeit nicht bedient wird und dafür das Ventil zum Test des zweiten Faches umgeschaltet wird.

2. Verfahren zur Erzielung eines optimalen Verdichterbetriebes für ein Kühlgerät mit mindestens zwei durch ein Ventil getrennte Kältekreisläufen, die durch einen Verdichter betrieben werden, bei dem vorausschauend vor Abschalten des Verdichters geprüft wird, ob in einem anderen Fach in naher Zukunft ein Einschalten des Verdichters notwendig ist, und bei dem der Verdichter bei Erreichen eines definierten Temperaturniveaus dieses anderen Faches bei Erreichen der Ausschalttemperatur des zur Zeit gekühlten Faches sofort das andere Fach auch ohne Erreichen seines Einschaltwertes kühlt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zur optimalen Ausnutzung des vorhandenen Kältemittels vor Einschalten des Verdichters in Richtung des nicht zu kühlenden Faches geschaltet und der nicht zu betreibende Verdampfer leergesaugt wird, daß diese Stellung nach Einschalten des Verdichters eine definierte Saugzeit beibehalten wird und daß das Ventil anschließend in die eigentliche Lage entsprechend dem aktuellen Kühlbedarf geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur ausreichenden Bearbeitung des zur Zeit nicht gekühlten Faches bei extremem Wärmebedarf des zur Zeit gekühlten Faches nach Einschalten des Verdichters innerhalb des Testzeitraumes die Temperaturfunktion beobachtet wird, daß nach Ablauf/während des ersten Testzeitraumes die Temperaturfunktion auf monoton fallenden Verlauf getestet wird, daß bei nicht monoton fallender Temperaturfunktion im ersten Testzeitraum dieses Fach eine einstellbare Schaltzeit nicht bedient wird, daß während dieser Schaltzeit das andere Fach bedient wird und daß die normale Fachbedienung wieder einsetzt, wenn die Temperaturfunktion des abgeschalteten Faches wieder monoton fallend ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlfächer in einem zweiten Testzeitraum alternierend betrieben werden, daß im zweiten Testzeitraum im vorrangig zu kühlenden Fach während der Verdichterlaufzeit am Beginn der Verdichterlaufzeit eine Temperatur (T1) und am Ende der Verdichterlaufzeit eine Temperatur (T2) gemessen wird und daß im Falle ordnungsgemäßer Kühlung der Normalbetrieb fortgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlfächer in einem zweiten Testzeitraum alternierend betrieben werden, daß im zweiten Testzeitraum im vorrangig zu kühlenden Fach während der Verdichterlaufzeit am Beginn der Verdichterlaufzeit eine Temperatur (T1) und am Ende der Verdichterlaufzeit eine Temperatur (T2) gemessen wird und daß im Falle fehlender Kühlung der alternierende Betrieb fortgesetzt wird, bis der zweite Testzeitraum 2 beendet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, oder einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach negativem Ablauf des Testzeitraumes 2 das Fach als defekt angesehen wird, zur Abschaltung gebracht wird und dieses optisch und/oder akustisch signalisiert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, oder einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Testzeitraum vorzugsweise bis 60 Minuten beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, oder einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeit vorzugsweise bis 20 Minuten beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 3, oder einem der Ansprüche 4 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Saugzeit vorzugsweise bis 20 Sekunden beträgt.