DE3806205A1

DE3806205A1 - Kuehlschrank mit kaeltespeichersystem

Info

Publication number: DE3806205A1
Application number: DE3806205A
Authority: DE
Inventors: Koji Yamada; Noriaki Sakamoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1988-09-08
Also published as: FR2611385A1; US4840037A; GB8804744D0; FR2611385B1; KR920000790Y1; DE3806205C2; GB2201500A; KR890017961U; JPS63137267U; GB2201500B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kühl schränke und ist insbesondere auf einen Kühlschrank des Kältespeichertyps gerichtet, der ein Kältespeichermaterial zum Kühlen des Innenraums eines Kühlschrank-Faches benutzt.

Es ist bekannt, einen Kühlschrank mit einem Kältespeicher material zu versehen, um die Kühlleistung eines Kühlkreis laufes zu steigern. Ein Beispiel für einen derartigen Kühl schrank des Kältespeichertyps ist in der Japanischen Ge brauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 53-10 586, eingereicht am 9. Oktober 1973 für Kenichi KAGAWA, offenbart. Gemäß dieser Japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 53-10 586 sind ein Hilfsverdampfer und ein Hilfskondensator innerhalb eines Gehäuses angeordnet, das das Kältespeicher material beinhaltet. Der Hilfsverdampfer und der Hilfskon densator sind in Parallelanordnung in einem Flüssigkeits kreislauf miteinander verbunden, um die Betriebsleistungs fähigkeit des Kühlkreislaufes, insbesondere die Betriebs leistungsfhäigkeit eines Kompressors zu erhöhen.

Es sind bereits Betrachtungen über die Möglichkeiten der Benutzung von Kältespeichermaterialien in Kühlschränken zum Zwecke des Ausgleichens des Netz-Energieverbrauchs während einer 24-Stunden-Periode durch Verbrauch von Energie ("Nachtstrom"), die ansonsten nicht verbraucht würde, ange stellt worden. Ein derartiger Kühlschrank ist wie folgt aufgebaut:

Zum Kühlen von Kühlschrank-Fächern ist ein Hauptverdampfer vorgesehen, und zum Kühlen des Kältespeichermaterials ist ein Kältespeicherverdampfer vorgesehen. Eine zeitgesteuerte Umschalteinrichtung ändert selektiv die Betriebsart des Kühlschranks. In einer ersten Betriebsart (gewöhnlicher Kühlbetrieb) wird dem Hauptverdampfer Kühlmittel zum Kühlen der Kühlschrank-Fächer zugeführt. In einer zweiten Be triebsart werden die Kühlschrankfächer durch das Kältespei chermaterial gekühlt. In einer dritten Betriebsart wird das Kältespeichermaterial durch den Kältespeicherverdampfer gekühlt. Das Kältespeichermaterial ist in einer Weise ein gebaut, die es gestattet, dieses durch den Kältespeicher verdampfer zu kühlen. Ein Thermosiphon ist in einer Weise vorgesehen, die eine Wärmeübertragung zwischen dem Haupt verdampfer und dem Kältespeichermaterial gestattet. Der Thermosiphon ist durch eine Rohrleitung, die einen ge schlossenen Kreislauf bildet, verwirklicht, wobei die Rohr leitung in sich eine Arbeitsflüssigkeit, beispielsweise ein Kühlmittel, enthält. In den Nachtstunden, während derer ein nur geringer Energiebedarf besteht, wird das Kältespeicher material vollständig durch den Kältespeicherverdampfer gekühlt. Für eine vorbestimmte Zeitperiode während des Ta ges, während derer ein größerer Energiebedarf besteht, wer den die Kühlschrank-Fächer statt in der ersten Betriebsart, d. h. im gewöhnlichen Kühlbetrieb, der einen großen Ener gieverbrauch erfordert, in der zweiten Betriebsart gekühlt, d. h. die Kühlung wird mittels des Kältespeichermaterials durchgeführt. Während der zweiten Betriebsart für die Küh lung tauscht der Thermosiphon Wärme zwischen dem Kältespei chermaterial und dem Hauptverdampfer aus. Ein Kompressor, der während der Kühlung mittels der ersten Betriebsart Kühlmittel an den Hauptverdampfer liefert und den größten Anteil an Energie verbraucht, die der Kühlschrank benötigt, wird nicht betrieben. Daher erfordert die zweite Betriebsart weniger Energie als die erste Betriebsart, um die Kühl schrank-Fächer zu kühlen.

Indessen steigt bei diesem Kühlschranktyp, wenn die Kühl schrank-Fachtür geöffnet oder geschlossen wird, während die umgebende Raumtemperatur hoch ist, wie dies beispielsweise im Sommer der Fall ist, die Temperatur in dem betreffenden Fach aufgrund der hohen Temperatur der Raumluft, die in dieses Fach strömt, an. Dies bewirkt, daß die Kältespei chermaterial-Kühlbetriebsart häufig während derjenigen Tageszeitperiode erforderlich wird, der die zweite Kühlbe triebsart zugeordnet ist.

Im Gegensatz dazu ist, wenn die Raumtemperatur niedriger ist, d. h. beispielsweise im Winter, der Betrag des Tempe raturanstiegs in jedem Fach klein, und zwar selbst dann, wenn die Kühlschrank-Fachtüren häufig geöffnet und ge schlossen werden. Als Ergebnis wird die Kältespeichermate rial-Kühlbetriebsart nur wenige Male während derjenigen Tageszeitperiode, der die zweite Kühlbetriebsart zugeordnet ist, durchgeführt. Daher ändert sich die Häufigkeit der Durchführung der zweiten Kühlbetriebsart aufgrund der Ein wirkungen der Raumtemperatur. Falls der Kühlschrank derart eingerichtet ist, daß die Fächer mittels der zweiten Kühl betriebsart nur für eine vorbestimmte Zeitperiode bestimmter Dauer gekühlt werden, kann das Kältespeichermaterial die erforderliche Kühlkapazität behalten, und zwar selbst dann, wenn (wie im Winter) das Ende der vorbestimmten Zeitperiode erreicht wird. Trotz der verbleibenden, überschüssigen Kühlkapazität wird die Kühlung des Kältespeichermaterials (dritte Betriebsart) über deren vorbestimmte Zeitdauer (bei Nacht) durchgeführt, und zwar obwohl diese höchstwahr scheinlich nicht denselben Betrag an Kühlung erfordert wie er erforderlich wäre, wenn die gesamte Kühlkapazität (bei spielsweise im Sommer) ausgeschöpft worden wäre. Dies ist jedoch unwirtschaftlich.

Andererseits kann, falls eine übermäßig lange Zeitperiode für die zweite Kühlbetriebsart eingestellt ist, die Kühlka pazität des Kältespeichermaterials bis zum Ende der Zeitpe riode ausgenutzt werden, die für die zweite Kühlbetriebsart vorgesehen ist. Dies würde der Aufgabe des Ausgleichens des Netz-Energieverbrauchs über den Zeitraum einer 24-Stunden- Periode zuwiderlaufen.

Insoweit sind für die Anordnungen von Kältespeicher-Kühlfä chern nicht die Einwirkungen der Raumtemperatur in Betracht gezogen worden. Daher nutzen Kühlschränke dieser Art auch nicht vollständig die Kühlkapazität des Kältespeichermate rials aus.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlschrank zu schaffen, der in der Lage ist, wirkungsvoller zum Ausgleich des Netz-Energieverbrauchs während einer 24- Stunden-Periode beizutragen. Desweiteren besteht die Aufgabe für die vorliegende Erfindung darin, in dem Kühlschrank die Kühlkapazität des Kältespeichermaterials wirksamer, d. h. mit höherem Wirkungsgrad, auszunutzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Kühlschrank mit einem Kältespeichermaterial vor, der einen Kühlkreislauf, eine Belastungserfassungseinrichtung, eine Taktzähleinrichtung und eine Steuereinrichtung enthält.

Der Kühlkreislauf enthält Mittel zum Kühlen der Kühl schrank-Fächer und Mittel zum Kühlen des Kältespeichermate rials. Die Belastungserfassungseinrichtung mißt die Größe der Belastung aufgrund des Wärmeinhaltes des Gutes, das zu kühlen ist. Die Taktzähleinrichtung erzeugt Zeitdaten, und in Übereinstimmung mit diesen Zeitdaten veranlaßt die Steuereinrichtung, den Kühlschrank gemäß einer der drei Betreibsarten, die im folgenden beschrieben werden, zu betreiben:

Erste Betriebsart:

In der ersten Betriebsart (auch als gewöhnliche Betiebsart bekannt) werden die Kühlschrank-Fächer durch einen Hauptver dampfer mittels eines normalen Kühlkreislaufes gekühlt.

Zweite Betriebsart:

In der zweiten Betriebsart werden die Kühlschrank-Fächer durch Wärmeübetragung zwischen den Kühlschrank-Fächern und dem Kältespeichermaterial gekühlt.

Dritte Betriebsart:

In der dritten Betriebsart wird das Kältespeichermaterial durch einen Kältespeicherverdampfer gekühlt.

Die Steuereinrichtung führt eine Zeitsteuerung der ver schiedenen Betriebsarten in Übereinstimmung mit der Größe der Belastung, die durch die Belastungserfassungseinrichtung erfaßt ist, aus, um auf diese Weise die Kühlkapazität des Kältespeichermaterials optimal auszunutzen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung im einzelnen anhand mehrerer Fi guren beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Prinzipschaltbild der we sentlichen Teile einer Steuerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kühlkreislaufes gemäß dem Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung.

Fig. 3 zeigt - teilweise im Schnitt - eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels für die vorliegende Er findung.

Fig. 4 zeigt - teilweise im Schnitt - eine Rückansicht des Ausführungsbeispiels für die vorliegende Er findung.

Fig. 5 zeigt - teilweise im Schnitt - eine vergrößerte Teilansicht des Ausführungsbeispiels für die vor liegende Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine skalenartige Darstellung, die zur Erläu terung der Arbeitsweise des Kühlschranks gemäß der vorliegenden Erfindung dient.

Der Gesamtaufbau des Kühlschranks gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 3 bis 5 gezeigt. Das Innere eines Hauptkörpers 7 des Kühlschranks ist in ein Gefrier- Fach 9 oberhalb eines Kühl-Faches 11 in der Mitte und ein Gemüse-Fach 13 darunter eingeteilt. An den Vorderseiten der Fächer 7, 9 u. 11 sind jeweilige adiabatische, d. h. einen Wärmeaustausch behindernde Türen 15, 17, 19 angebracht. An der Rückseite des Gefrier-Faches 9 ist ein Hauptverdampfer raum 21 ausgebildet, der von dem Gefrier-Fach 9 abgeteilt ist. Der Hauptverdampferraum 21 weist in sich einen Haupt verdampfer 23 auf. Das Innere des Hauptverdampferraums 21 kommuniziert mit dem Inneren des Gefrier-Faches 9 durch einen Rückführungskanal 25, der in einer wärmeisolierenden Wandung 27 ausgebildet ist, welche eine Unterteilung zwi schen dem Gefrier-Fach 9 und dem Kühl-Fach 11 darstellt, und außerdem durch eine Kaltluftzuführungsöffnung 29, die in einem oberen Abschnitt des Hauptverdampferraums 21 ausge bildet ist. An der Rückseite der Kaltluftzuführungsöffnung 29 ist ein Kaltluftventilator 31 vorgesehen. Der Kaltluft ventilator 31 drückt Kaltluft, die durch den Hauptverdampfer 23 erzeugt wird, durch die Kaltluftzuführungsöffnung 29 in das Gefrier-Fach 9, während Luft innerhalb des Gefrier- Faches 9 durch den Rückführungskanal 25 strömt, um zu dem Hauptverdampferraum 21 zurückzukehren. Kaltluft, die durch den Hauptverdampfer 23 erzeugt wird, wird ebenfalls in das Kühl-Fach 11 durch eine Luftzuführungsöffnung oder einen Zuführungskanal (nicht gezeigt) gedrückt, der in einer rückseitigen wärmeisolierenden Wandung ausgebildet ist, während die Luft innerhalb des Kühl-Faches 11 durch das Innere des Gemüse-Faches 13 und den Rückführungskanal 25 strömt, um zu dem Hauptverdampferraum 21 zurückzukehren. Die Luftzuführungsöffnung eines Zuführungskanals (nicht gezeigt) ist mit einem Schieber (nicht gezeigt) versehen, um die Temperatur in dem Kühl-Fach 11 regeln zu können.

Wie im einzelnen in Fig. 5 gezeigt, ist in einem Decken oberflächenabschnitt 33 des Kühlschrank-Hauptkörpers 7 Käl tespeichermaterial 35 vorgesehen, das in wärmeisolierendes Material eingeschlossen ist und einen Kältespeicherverdamp fer 37 umgibt. Ein Thermosiphon 39, der mit einem elektro magnetischen Ventil 41 versehen ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, verbindet den Kältespeicher-verdampfer 37 mit dem Hauptverdampfer 23 in einer Weise, die eine Wärmeüber tragung gestattet, wie dies weiter unten zu beschreiben sein wird. Der Thermosiphon 39 besteht aus einer Rohrleitung, die eine in sich geschlossene Schleife bildet und in sich Ar beitsflüssigkeit, z. B. ein Kühlmittel, enthält. Die Ab schnitte des in sich geschlossenen Rohrleitungssystems, die dem Hauptverdampfer 23 und dem Kältespeicherverdampfer 37 am nächsten liegen, sind zickzackförmig ausgebildet, um so den Wärmeaustausch zu steigern. Ein Glasröhren-Abtauheizelement 42 ist unterhalb des Hauptverdampfers 23 zum Zwecke eines periodischen Abtauens vorgesehen.

Der Kühlkreislauf wird im folgenden anhand von Fig. 2 be schrieben.

Die Ausströmseite eines Kompressors 43 ist durch einen Kon densator 45 und ein erstes Kapillarröhrchen 47 mit der Ein strömseite eines elektromagnetischen Strömungsweg-Umschalt ventils 49 verbunden. Das Umschaltventil 49 hat zwei Aus strömöffnungen. Eine erste der zwei Ausströmöffnungen ist durch ein zweites Kapillarröhrchen 51 mit einer Einström öffnung des Hauptverdampfers 23 verbunden. Eine zweite der zwei Ausströmöffnungen ist durch ein drittes Kapillarröhr chen 55 mit einem Eingang des Kältespeicherverdampfers 37 verbunden. Ein Auströmauslaß des Hauptverdampfers 23 ist durch einen Akkumulator 53 mit der Einströmseite des Kom pressors 43 verbunden, wodurch ein Kühlmittel-Strömungsweg für den gewöhnlichen Kühlbetrieb (erste Betriebsart) zum Kühlen des Hauptverdampfers 23 und demzufolge des Inneren der Fächer hergestellt ist.

Der Kühlspeicherverdampfer 37 ist in Parallelanordnung mit dem Hauptverdampfer 23 mit dem Akkumulator 53 verbunden, wodurch ein Kühlmittel-Strömungsweg für die Kältespeicher- Betriebsart (dritte Betriebsart) zum Kühlen des Kältespei cherverdampfers 37 und demzufolge des Kältespeichermaterials 35 hergestellt ist. Wie zuvor bemerkt, ist der Thermosiphon 39 thermisch zwischen den Hauptverdampfer 23 und den Kälte speicherverdampfer 37 und demzufolge das Kältespeichermate rial geschaltet. Es ist eine Anordnung derart getroffen, daß ein Kältespeichermaterial-Kühlbetrieb bewirkt werden kann, in welchem der Hauptverdampfer 23 und demzufoge das Innere der Fächer durch Wärmeaustausch zwischen dem Hauptverdampfer 23 und dem Kältespeichermaterial 35 gekühlt werden, wenn das elektromagnetische Ventil 41 geöffnet ist.

Fig. 1 zeigt wesentliche Teile der Steuerschaltung des Kühlschranks gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ein Ein-Chip-Mikrocomputer 57 arbeitet Programme ab, die in einem ROM (nicht gezeigt) gespeichert sind, und steuert die Erregung und Entregung von Relais 59, 61, 63, 65 in Überein stimmung mit Ausgangs-Zeitsteuersignalen aus einer Takt schaltung 67, einem Signal von einer Raumtemperatur-Erfas sungsschaltung 69 usw.. Das Anlegen von logischen "High"- Signalen jeweils an die Basisanschlüsse von Transistoren 71 bis 77, die jeweils mit einem der Relais 59 bis 65 verbunden sind, führt zu einer jeweiligen Erregung der Relais 59 bis 65. Wenn das erste Relais 59 erregt ist, wird ein Kontakt (nicht gezeigt) geschlossen, und als Ergebnis wird der Kom pressor 43 durch Energie aus dem öffentlichen Netz oder aus einer Wechselrichtereinrichtung, die beispielsweise einen 120 Hz-Wechselstrom ausgibt, betätigt. Wenn das zweite Re lais 61 erregt ist, wird ein Kontakt (nicht gezeigt) ge schlossen, und als Ergebnis wird dem elektromagnetischen Ventil 41 Energie zugeführt, was dieses veranlaßt, eine Position einzunehmen, welche eine Bewegung der Arbeitsflüs sigkeit in dem Thermopsiphon 39 und einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältespeichermaterial 35 und dem Hauptverdamp fer 23 gestattet. Wenn das dritte Relais 63 erregt ist, wird ein Kontakt (nicht gezeigt) geschlossen, und als Ergebnis wird dem Umschaltventil 49 Energie zugeführt, wodurch eine Umschaltung von dem ersten Srömungsweg für den gewöhnlichen Kühlbetrieb (erste Betriebsart) zu dem zweiten Strömungsweg für den Kältespeicherbetrieb ausgeführt wird. Wenn das vierte Relais 65 mit Energie versorgt ist, wird ein Kontakt (nicht gezeigt) geschlossen, und als Ergebnis wird der Kaltluftventilator 31 betätigt, wodurch Kaltluft in den Fächern umgewälzt wird. Ein Gefriersensor 79, der an sich bekannt ist, enthält einen Thermistor, der einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Ein Ende des Gefriersen sors 79 ist mit einer Gleichstromversorgungseinrichtung VCC verbunden, und das andere Ende ist durch einen Widerstand 81 mit Erde verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Ge friersensor 79 und dem Widerstand 81 ist mit einer Tempera turerfassungsschaltung 83 verbunden. Wenn die Temperatur des Fachinneren, die durch den Gefriersensor 79 erfaßt wird, über einen vorbestimmten Wert, z. B. -19°C, steigt, gibt die Temperaturerfassungsschaltung 83 ein logisches "High"-Signal an einen der Eingangsanschlüsse des Mikrocomputers 57 aus, und es wird ein gewöhnlicher Kühlbetrieb oder der Kältespei chermaterial-Kühlbetrieb durchgeführt. Eine Raumtemperatur erfassungsschaltung 85 enthält einen Raumtemperatursensor 87 und einen A/D-Wandler 89. Der Raumtemperatursensor 87 ist vorzugsweise ein Thermistor, der einen negativen Temperatur koeffizienten hat, welcher die umgebende Raumtemperatur erfaßt. Der A/D-Wandler 89 digitalisiert eine analoge Aus gangsspannung an dem Raumtemperatursensor 87 und liefert ein entsprechendes Signal an einen der Eingangsanschlüsse des Mikrocomputers 57.

Erste Betriebsart (gewöhnlicher Kühlbetrieb):

Der gewöhnliche Kühlbetrieb wird dadurch durchgeführt, daß der Kompressor veranlaßt wird, dem Hauptverdampfer 23 Kühl mittel zuzuführen. Eine Energiezufuhr zu dem zweiten Relais 61 und dem dritten Relais 63 wird durch den Mikrocomputer 57 abgeschaltet, was dadurch veranlaßt wird, daß ein "Low"- Signal an die Basisanschlüsse des zweiten Transistors 73 und des dritten Tansistors 75 gelegt wird, wodurch das elektromagnetische Ventil 41 geschlossen wird und das elektromagnetische Ventil 49 deaktiviert wird. Als Ergebnis hört der Thermosiphon 39 auf zu arbeiten. Der Kühlmittel- Strömungsweg in dem Kühlkreislauf wird zu dem Strömungsweg für den gewöhnlichen Kühlbetrieb umgeschaltet. Wenn die Temperatur in dem Gefrier-Fach 9 ansteigt und die Temperaturerfassungsschaltung 83 ein "High"-Signal an einen der Eingangsanschlüsse des Mikrocomputers 57 ausgibt, werden das erste Relais 59 und das vierte Relais 65 durch den Mikrocomputer 57 erregt, was dadurch bewirkt wird, daß "High"-Signale an die Basisanschlüsse des ersten Transistors 71 und des vierten Transistors 77 gelegt werden. Wenn das erste Relais 59 und das vierte Relais 65 erregt sind, werden der Kompressor 43 und der Kaltluftventilator 31 durch Netzenergie betrieben. Als Ergebnis wird dem Hauptverdampfer 23 Kühlmittel zugeführt, und Kaltluft, die dadurch erzeugt wird, wird durch den Kaltluftventilator 31 umgewälzt, um die Kühlschrank-Fächer zu kühlen. Wenn die Temperatur in dem Gefrier-Fach 9 auf den vorgeschriebenen Wert abgesunken ist, wird das "High"-Signal aus der Temperaturerfassungsschaltung 89 abgeschaltet, und das erste Relais 59 und das vierte Relais 65 werden durch den Mikrocomputer entregt. Die "High"-Signale werden nicht länger an die Basisanschlüsse des ersten Transistors 71 und des vierten Transistors 77 gelegt. Als Ergebnis wird der gewöhnliche Kühlbetrieb gestoppt. Auf diese Weise wird die Innentemperatur der Fächer individuell durch den gewöhnlichen Kühlbetrieb unter einer vorgegebenen Temperatur gehalten.

Zweite Betriebsart:

In der zweiten Betriebsart werden die Kühlschrank-Fächer mittels des Kältespeichermaterials grkühlt. Dabei wird Wärme zwischen dem Kältespeichermaterial 35 und dem Hauptverdamp fer 23 ausgetauscht. Die Energiezuführung zu dem ersten Relais 59 wird mit Hilfe des Mikrocomputers 57 durch ein "Low"-Signal an der Basis des ersten Transistors 71 abge schaltet, und es wird dem dritten Relais 63 Energie mit Hilfe des Mikrocomputers 57 zugeführt, was dadurch bewirkt wird, daß ein "High"-Signal an die Basis des dritten Tran sistors 75 gelegt wird, wodurch der Kompressor 43 deakti viert bleibt und das Umschaltventil 49 aktiviert wird. Als Ergebnis wird der Kühlmittel-Strömungsweg in dem Kühlkreis lauf von dem Strömungsweg für den gewöhnlichen Kühlbetrieb zu dem Strömungsweg für den Kältespeicher-Kühlbetrieb umge schaltet.

Wenn die Temperatur in dem Gefrier-Fach 9 ansteigt und die Temperaturerfassungsschaltung 83 ein "High"-Signal an einen der Eingangsanschlüsse des Mikrocomputers 57 ausgibt, wird dem zweiten Relais 61 und dem vierten Relais 65 Energie zugeführt, wenn der Mikrocomputer 57 "H"-Signale an die Basisanschlüsse des zweiten Transistors 73 und des vierten Transistors 77 ausgibt. Wenn das zweite Relais 61 und das vierte Ralis 65 erregt sind, wird das elektromagnetische Ventil 41 geöffnet, und der Kaltluftventilator 31 wird durch Netzenergie betrieben.

Als Ergebnis wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Hauptver dampfer 23 und dem Kältespeichermaterial 35 ermöglicht. Eine Arbeitsflüssigkeit, vorzugsweise - jedoch nicht notwendiger weise - ein Kühlmittel, das in dem Rohrsystem des Thermosi phons 39 eingeschlossen ist, absorbiert Wärme von dem Hauptverdampfer 23, in dem die Arbeitsflüssigkeit von einem flüssigen Zustand in einen gasförmigen Zustand verdampft wird. Das Gas strömt längs des Rohrsystems des Thermosiphons 39 und steigt zu dem Abschnitt des Kältespeichermaterials 35 auf, worin die gasförmige Arbeitsflüssigkeit abgekühlt und in ihren flüssigen Zustand kondensiert wird, und strömt dann längs des Rohrsystems, um zu dem Hauptverdampfer zurückzu kehren. Dort absorbiert die Arbeitsflüssigkeit wiederum Wärme des Gefrier-Faches. Kaltluft, die durch den Hauptver dampfer 23 erzeugt wird, wird durch den Kaltluftventilator 31 umgewälzt, um dadurch die Kühlschrank-Fächer zu kühlen. Wenn die Temperatur in dem Gefrier-Fach 9 auf den vorge schriebenen Wert, d. h. beispielsweise -22°C, abgesunken ist, wird das "High"-Signal aus der Temperaturerfassungs schaltung 83 abgeschaltet, und das zweite Relais 61 und das vierte Relais 65 werden durch den Mikrocomputer 57 dadurch entregt, daß dieser veranlaßt, daß die "High"-Signale von den Basisanschlüssen des zweiten Transistors 73 und des vierten Transistors 77 abgeschaltet werden. Als Ergebnis wird das elektromagnetische Ventil 41 geschlossen, der Kaltluftventilator 31 wird ausgeschaltet, und die Kühlung mittels des Kältespeichermaterials hört auf. Auf diese Weise werden die Innenräume der Fächer individuell durch den Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials unter der voreingestellten Temperatur gehalten. Wie weiter unten klar herausgestellt wird, kann der Kühlbetrieb mittels des Käl tespeichermaterials tagsüber nur innerhalb einer einge stellten Zeitbandbreite durchgeführt werden.

Dritte Betriebsart:

In der dritten Betriebsart wird das Kältespeichermaterial durch Zuführen von Kühlmittel zu dem Kältespeicherverdampfer 37 während eines vorbestimmten Zeitintervalls (üblicherweise nachts) gekühlt, wenn der Energieverbrauch niedrig ist. Die Energiezuführung zu dem zweiten Relais 61 wird durch den Mi krocomputer 57 abgeschaltet, der bewirkt, daß ein "Low"- Signal an die Basis des zweiten Transistors 73 gelegt wird. Dem dritten Relais 63 wird durch den Mikrocomputer 57 Ener gie zugeführt, der bewirkt, daß ein "High"-Signal an die Basis des dritten Transistors 75 gelegt wird. Wenn das zweite Relais 61 entregt ist, wird das dritte Relais 63 erregt, und das Umschaltventil 49 wird betätigt. Als Ergeb nis wird der Kühlmittel-Strömungsweg von dem Strömungsweg für den gewöhnlichen Kühlbetrieb zu dem Strömungsweg für den Kältespeicher-Kühlbetrieb umgeschaltet. Während diese Be dingungen bestehen, veranlaßt der Mikrocomputer 57, daß ein "High"-Signal an die Basis des ersten Transistors 71 gelegt wird, der seinerseits veranlaßt, daß das erste Relais 59 erregt wird. Dies verbindet den Kompressor 43 mit einer Wechselrichtereinheit (nicht gezeigt), die 120 Hz-Wechsel strom ausgibt, was den Kompressor veranlaßt, mit einer hö heren Leistung zu arbeiten, als er ansonsten arbeiten würde, wenn er mit dem gewöhnlichen Ernergieversorgungsnetz ver bunden wäre. Dem Kältespeicherverdampfer 37 wird Kühlmittel zugeführt, wodurch der Kältespeicherverdampfer 37 und dem zufolge das Kältespeichermaterial 35 gekühlt werden. Während dieses Kältespeicher-Kühlbetriebs wird, wenn die Innentem peratur der Fächer über den vorgeschriebenen Wert ansteigt, der Kältespeicher-Kühlbetrieb vorübergehend unterbrochen,-u und es wird der zuvor beschriebene gewöhnliche Kühlbetrieb bewirkt, um die Innenräume der Fächer zu kühlen.

Die Kühlkapazität des Kältespeichermaterials 35 ist derart ausgelegt, daß sie selbst dann ausreichend ist, wenn der Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials häufig in Situationen mit hoher Temperatur, wie beispielsweise im Sommer usw., durchgeführt wird. Demzufolge kann die Kühlka pazität des Kältespeichermaterials 35 in Zeiten niedriger Temperatur, wenn die Häufigkeit des Durchführens des Kühl betriebs mittels des Kältespeichermaterials gering ist, zu groß sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist daher eine Anordnung wie im folgenden beschrieben getroffen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, bewirkt der Mikrocomputer 67 eine Steuerung derart, daß in der Periode von 8.00 bis 13.00 Uhr das Fachinnere durch den zuvor beschriebenen gewöhnlichen Kühlbetrieb gekühlt wird, wenn die Fachinnentemperatur über den vorgeschriebenen Wert ansteigt. Desweiteren läuft die Steuerung derart ab, daß in der Periode von 13.00 bis 16.00 Uhr das Fachinnere durch den zuvor beschriebenen Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials gekühlt wird, wenn die Fachinnentemperatur über den vorgeschriebenen Wert ansteigt. Außerdem wird von 13.00 bis 16.00 Uhr die mittlere Raumtem peratur berechnet. Falls die mittlere Raumtemperatur bei spielsweise von 13.00 bis 16.00 15°C oder mehr beträgt, wird das Durchführen des gewöhnlichen Kühlbetriebs anstelle des Kühlbetriebs mittels des Kältespeichermaterials möglich gemacht, wie dies in Fig. 6(A) angegeben ist. In diesem Fall ist - falls die mittlere Raumtemperatur von 13.00 bis 16.00 Uhr 15°C oder mehr beträgt, die Zeitbandbreite, in welcher der Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials durch führbar ist, die Zeitbandbreite von 13.00 bis 16.00 Uhr. Daran anschließend wird während der Zeitperiode von 16.00 bis 22.00 Uhr der gewöhnliche Kühlbetrieb durchgeführt. Während der Zeitperiode von 22.00 bis 8.00 Uhr am nächsten Tage wird der Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials durchgeführt. Wenn indessen die mittlere Raumtemperatur in der Zeit von 13.00 bis 16.00 Uhr beispielsweise niedriger als 15°C liegt, verlängert der Mikrocomputer 57 das Zeit band, in welchem der Kühlbetrieb mittels des Kältespei chermaterials durchführbar ist, durch Vormahme einer Ein stellung, so daß das Zeitband beispielsweise bis 18.00 Uhr reicht, wie dies in Fig. 6(B) angedeutet ist. In diesem Fall ist, falls die mittlere Raumtemperatur von 13.00 bis 16.00 Uhr niedriger als 15°C liegt, das Zeitband, in welchem der Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials durchführbar ist, das Zeitband von 13.00 bis 18.00 Uhr eines Tages. Darauf folgend findet während der Periode von 18.00 bis 22.00 Uhr der gewöhnliche Kühlvorgang statt. Während der Periode von 22.00 bis 8.00 Uhr des nächsten Tages wird das Kältespeichermaterial gekühlt.

Wenn beispielweise die mittlere Raumtemperatur von 13.00 bis 16.00 Uhr niedriger als 15°C ist, wird das Zeitband, in welchem ein Kühlbetrieb mittels des Kältespeichermaterials durchgeführt wird, um zwei Stunden verlängert. Das Kälte speichermaterial 35 weist um 16.00 Uhr noch Kühlkapazität auf, weil die niedrige Raumtemperatur nach wie vor Wärme mit dem Hauptverdampfer 23 durch den Thermosiphon 39 austauschen kann. Auf diese Weise wird die Kühlkapazität des Kältespei chermaterials wirksam ausgenutzt. Das Kühlen des Kältespei chermaterials wird verzögert, so daß ein größerer Anteil der Kühlkapazität des Kältespeichermaterials 35 ausgenutzt wer den kann. Das Kältespeichermaterial wird nicht nutzlos ge kühlt, und es wird keine Energie verschwendet.

Die vorliegende Erfindung wurde in bezug auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben. Indessen sind andere Aus führungsbeispiele auf der Grundlage der Prinzipien der vor liegenden Erfindung für den Fachmann offensichtlich aus führbar. Beispielsweise kann, wenn das Zeitband zum Bewirken des Kühlbetriebs mittels des Kältespeichermaterials verlän gert wird, um nach wie vor eine Kühlfachkühlung in dem ver längerten Zeitband sicherzustellen, ein Kältespeicherma terial-Temperatursensor nahe dem Kältespeichermaterial vor gesehen sein, um die vorhandene Kältespeichermaterial-Kühl kapazität zu erfassen. Es wird eine Umschaltung vorgenommen, um ein Kühlen des Kühl-Faches durch den gewöhnlichen Kühl betrieb zu gestatten, falls die erfaßte Kühlkapazität unzu reichend ist. Derartige Ausführungsbeispiele sind durch die Ansprüche abgedeckt.

Claims

1. Kühlschrank mit einem Kühlschrank-Fach, das ein

- Kältespeichermaterial,
- einen Kühlkreislauf zum Kühlen des Faches des Kälte speichermaterials und
- Mittel zum Kühlen des Faches mittels Wärmeübertragung zwischen dem Fach und dem Kältespeichermaterial auf weist,

gekennzeichnet durch

- ein Belastungserfassungsmittel zum Messen der Größe der Belastung aufgrund des Wärmeinhalts eines zu küh lenden Gutes,
- ein Taktabzählmittel zum Erzeugen von Zeitdaten und
- Steuermittel zum Beeinflussen des Kühlschranks derart, daß er gemäß einer ersten, einer zweiten oder einer dritten Betriebsart arbeitet, wobei in der ersten Be triebsart das Kühlschrank-Fach (9, 11, 13) durch den Kühlkreislauf gekühlt wird, wobei in der zweiten Be triebsart das Fach (9, 11, 13) durch das Kältespei chermaterial (35) gekühlt wird und wobei in der drit ten Betriebsart das Kältespeichermaterial (35) durch den Kühlkreislauf gekühlt wird, welche Betriebsarten in Übereinstimmung mit den Zeitdaten durchgeführt werden, wobei die zweite Betriebsart ein Zeitdauer hat, die eine Funktion der Belastung ist, wie sie durch das Belastungserfassungsmittel bestimmt ist.

2. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kühlkreislauf

- einen Kompressor (43) zum Komprimieren eines Kühlmit tels,
- einen ersten, gewöhnlichen Kühlmittel-Strömungsweg, der Kühlmittel führt, das durch den Kompressor (43) komprimiert ist, um das Fach (9, 11, 13) in der ersten Betriebsart zu kühlen,
- einen zweiten, Kältespeicher-Kühlmittelströmungs weg, der Kühlmittel führt, das durch den Kompressor (43) komprimiert ist, um das Kältespeichermaterial (35) in der dritten Betriebsart zu kühlen,
- ein Wärmeübertragungsmittel zum Kühlen des Faches (9, 11, 13) durch das Kältespeichermaterial (35) in der zweiten Betriebsart, wenn der Kompressor (43) nicht betrieben wird, und
- ein Strömungsweg-Umschaltmitttel (49), das auf Signale aus den Steuermitteln reagiert, zum Auswählen entweder des ersten oder des zweiten Strömungsweges enthält.

3. Kühlschrank nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Kühlmittel-Strömungs weg einen Kältespeicherverdampfer (37) enthält, der in einer wärmeaustauschenden Beziehung zu dem Kältespei chermaterial (35) steht.

4. Kühlschrank nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Strömungsweg einen Hauptverdampfer (23) zum Erzeugen von Kaltluft enthält, wobei der Hauptverdampfer (23) unterhalb eines Kälte speicherverdampfers (37) vorgesehen ist.

5. Kühlschrank nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Wärmeübertragungsmittel aus einem Thermosiphon (39) besteht, der mit dem Hauptver dampfer (23) und dem Kältespeicherverdampfer (37) zum Austauschen von Wärme zwischen dem Hauptverdampfer (23) und dem Kältespeichermaterial (35) verbunden ist.

6. Kühlschrank nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Thermosiphon (39) ein elek tromagnetisches Ventil (41) enthält, das auf Signale aus den Steuermitteln anspricht.

7. Kühlschrank nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Strömungsweg-Umschaltmittel ein elektromagnetisches Strömungsweg-Umschaltventil (49) ist, das abhängig von den Steuermittelnbetätigbar ist.

8. Kühlschrank nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Belastungserfassungsmittel ein Raumtemperatur-Erfassungsmittel zum Messen der Tem peratur eines Raumes, in dem der Kühlschrank aufgestellt ist, enthält.

9. Kühlschrank nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Raumtemperatur-Erfassungsmit tel einen Thermistor-Wärmesensor (87) und einen A/D- Wandler (89), der damit verbunden ist, enthält.

10. Kühlschrank nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kältespeicherverdampfer (37) in einer wärmeaustauschenden Beziehung zu dem Kälte speichermaterial (35) steht.

11. Kühlschrank nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste, gewöhnliche Kühlmit tel-Strömungsweg einen Hauptverdampfer (23) zum Erzeugen von Kaltluft enthält, wobei der Hauptverdampfer (23) unterhalb eines Kältespeicherverdampfers (37) vorgesehen ist.

12. Kühlschrank nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Wärmeübertragungsmittel einen Thermosiphon (39) enthält, der mit dem Hauptverdampfer (23) und dem Kältespeicherverdampfer (37) zum Aus tauschen von Wärme zwischen dem Hauptverdampfer (23) und dem Kältespeichermaterial (35) verbunden ist.

13. Kühlschrank nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der Thermosiphon (39) ein elek tromagnetisches Ventil (41) enthält, das abhängig Si gnalen aus den Steuermitteln betätigbar ist.

14. Kühlschrank nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Strömungsweg-Umschaltmittel ein elektromagnetisches Strömungsweg-Umschaltventil (49) ist, das abhängig von Signalen aus den Steuermit teln betätigbar ist.