EP2841856B1

EP2841856B1 - Einkreis-kältegerät und betriebsverfahren dafür

Info

Publication number: EP2841856B1
Application number: EP13720277.6A
Authority: EP
Inventors: Hans Ihle; Wolfgang Nuiding
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-04-11
Also published as: RU2591371C2; RU2014145302A; EP2841856A1; CN104272041A; WO2013160111A1; PL2841856T3; DE102012206806A1; CN104272041B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem ersten und einem zweiten Lagerfach, die durch in Reihe mit einem Verdichter verbundene Verdampfer gekühlt sind, sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Kältegerät.
Bei einem Kältegerät mit in Reihe verbundenen Verdampfern, auch als Einkreis-Kältegerät bezeichnet, kann das Kältemittel entweder nur durch beide Verdampfer gleichzeitig, wenn der Verdichter in Betrieb ist, oder durch keinen der beiden Verdampfer zirkulieren, wenn der Verdichter nicht in Betrieb ist. Wenn ein solches Kältegerät in herkömmlicher Weise an einem der Lagerfächer einen Temperaturfühler aufweist und eine Steuereinheit den Verdichter anhand der von diesem Temperaturfühler erfassten Temperatur ein- und ausschaltet, ergibt sich das Problem, dass, wenn warmes Kühlgut in das nicht von dem Temperaturfühler überwachte Lagerfach eingeladen wird und darin abgekühlt werden soll, die Steuereinheit nicht in der Lage ist, dies zu berücksichtigen. Das Abkühlen des neu eingeladenen Kühlguts kann daher sehr lange Zeit in Anspruch nehmen, und die Haltbarkeit von bereits vorhandenem Kühlgut kann beeinträchtigt werden, indem dieses durch das neu eingeladene Kühlgut erwärmt wird. Dieses Problem macht sich insbesondere dann störend bemerkbar, wenn das temperaturfühlerlose Lagerfach ein Gefrierfach ist und das darin neu eingeladene Kühlgut gefroren werden soll, da hierfür dem Kühlgut eine große Menge Wärme entzogen werden muss. EP0984236 A2 offenbart ein Kältegerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine bekannte Technik, um den Gefriervorgang in einem Einkreis-Kältegerät zu beschleunigen, ist als "Superbetrieb" bekannt. Während in einem Normalkühlmodus des Kältegerät die Steuereinheit den Verdichter anhand eines Vergleichs der vom Temperaturfühler erfassten Temperatur mit einer im Allgemeinen vom Benutzer einstellbaren Solltemperatur ein- und ausschaltet, tut sie dies im Superbetriebsmodus anhand eines Vergleichs mit einer fest vorgegebenen Solltemperatur, die im Allgemeinen deutlich niedriger ist als die vom Benutzer eingestellte. Wenn das Lagerfach, an dem der Temperaturfühler angeordnet ist, ein Normalkühlfach ist, dann liegt die Solltemperatur im Superkühlmodus im Allgemeinen knapp über dem Gefrierpunkt, sodass ein Einfrieren von Kühlgut im Normalfach soeben vermieden wird.
Der Superkühlmodus beeinträchtigt die Energieeffizienz eines solchen Gerätes, da zwangsläufig beide Lagerfächer heruntergekühlt werden, auch wenn nur im Gefrierfach eine höhere Kühlleistung als normal benötigt wird. Hinzukommt, dass die Notwendigkeit, ein Unterkühlen und insbesondere ein Gefrieren im Normalkühlfach zu vermeiden, regelmäßige Unterbrechungen des Verdichterbetriebs notwendig macht und so die Zeit, die zum Gefrieren von neu eingeladenem Kühlgut im Gefrierfach benötigt wird, verlängert.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kältegerät und ein Betriebsverfahren dafür anzugeben, die ein schnelles und energieeffizientes Abkühlen von neu eingeladenem Kühlgut ermöglichen.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit einem Verdichter, einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Verdampfer, die in Reihe mit dem Verdichter verbunden sind, einem ersten Lagerfach, das durch den stromaufwärtigen Verdampfer gekühlt ist, und einem zweiten Lagerfach, das durch den stromabwärtigen Verdampfer gekühlt ist, und einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, in einem Normalkühlmodus den Betrieb des Verdichters anhand eines Vergleichs der von einem Temperaturfühler in einem der Lagerfächer gemessenen Temperatur mit einem ersten Sollwert zu steuern und aus dem Normalkühlmodus durch einen Benutzer in einen Intensivkühlmodus umschaltbar ist, der Intensivkühlmodus wenigstens eine Phase langer Verdichterbetriebszeiten, in der die Steuereinheit den Betrieb des Verdichters anhand eines Vergleichs der gemessenen Temperatur mit einem zweiten Sollwert steuert, der niedriger als der erste Sollwert ist, und eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten umfasst, in der die vom Verdichter zwischen einem Einschalten und dem darauffolgenden Ausschalten umgewälzte Menge an Kältemittel kleiner ist als das Fassungsvermögen der beiden Verdampfer für flüssiges Kältemittel.
Da die Menge an flüssigem Kältemittel, die in der Phase kurzer Betriebszeiten jeweils zwischen einem Einschalten und einem Ausschalten, d.h. in einer Betriebsphase des Verdichters, in die Verdampfer gelangt, zwar ausreicht um den stromaufwärtigen Verdampfer zu füllen, nicht aber für den stromabwärtigen, entfällt in dieser Phase ein relativ großer Anteil der Kühlleistung des Verdichters auf das vom stromaufwärtigen Verdampfer gekühlte erste Lagerfach. Das erste Lagerfach bzw. darin neu eingelagertes Kühlgut kann daher schneller abgekühlt werden als durch einen herkömmlichen Superbetrieb, bei dem eine solche Bevorzugung des ersten Lagerfachs nicht möglich ist.
Um in einer Phase kurzer Verdichterlaufzeiten möglichst gezielt nur den stromaufwärtigen Verdampfer mit flüssigem Kältemittel zu versorgen, sollte die in der Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten in jeder Verdichterbetriebszeit umgewälzte Kältemittelmenge möglichst genau dem Fassungsvermögen für flüssiges Kältemittel des stromaufwärtigen Verdampfers entsprechen. Die umgewälzte Kältemittelmenge sollte daher auf jeden Fall zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,5-fachen des Fassungsvermögens des stromaufwärtigen Verdampfers betragen.
Wenn das Fassungsvermögen des Verdampfers und der Durchsatz des Verdichters bekannt sind, kann die Steuereinheit die seit dem letzten Einschalten des Verdichters verstrichene Zeit überwachen und den Verdichter jeweils dann wieder ausschalten, wenn die gewünschte Kältemittelmenge durchgesetzt ist. Alternativ kommt die Verwendung eines Temperaturfühlers in Betracht, der an einem der Verdampfer angeordnet ist, um das Vordringen von flüssigem Kältemittel in den Verdampfern zu überwachen und den Verdichter wieder auszuschalten, wenn eine Abkühlung am Ort des Temperaturfühlers anzeigt, dass die gewünschte Kältemittelmenge umgewälzt ist. Ein solcher Temperaturfühler ist zweckmäßigerweise in der Nähe eines Kältemittelauslasses des stromaufwärtigen Verdampfers oder eines Kältemitteleinlasses des stromabwärtigen Verdampfers angeordnet.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, um beim Umschalten in den Intensivkühlmodus erst eine Phase langer Betriebszeiten und anschließend eine Phase kurzer Betriebszeiten zu steuern. Da in der Phase langer Betriebszeiten beide Lagerfächer abgekühlt werden, kann die Phase kurzer Verdichterlaufzeiten, in der im Wesentlichen nur das erste Lagerfach gekühlt wird, anschließend lange Zeit aufrechterhalten werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Erwärmung des zweiten Lagerfachs kommt.
Der Temperaturfühler sollte zweckmäßigerweise am zweiten Lagerfach angeordnet sein.
Dies ermöglicht es insbesondere, die Steuereinheit eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten beginnen zu lassen, wenn die Temperatur am zweiten Lagerfach einen Grenzwert unterschreitet.
Alternativ kann eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten auch jeweils nach einer vorgegebenen Dauer einer Phase langer Verdichterbetriebszeiten gestartet werden.
Zweckmäßigerweise sollte die Steuereinheit eingerichtet sein, in einem vorgegebenen Zeitabstand ab dem Umschalten in den Intensivkühlmodus den Verdichter einzuschalten. So kann ein Benutzer, wenn er den Zeitpunkt, an dem neues Kühlgut einzuladen sein wird, vorab kennt, durch rechtzeitiges Umschalten in den Intensivkühlmodus erreichen, dass, wenn das neue Kühlgut tatsächlich eingeladen wird, gleichzeitig der Verdichter anspringt und Kühlleistung zum Gefrieren des neuen Kühlguts somit sofort zur Verfügung steht.
Eine besonders schnelle Abkühlung des neuen Kühlguts ist erreichbar, wenn gleichzeitig mit dem Einschalten des Verdichters auch eine Phase langer Verdichterbetriebszeiten beginnt.
In der Praxis ist es im Allgemeinen schwierig, auf die Minute genau vorherzusagen, wann einzuladendes neues Kühlgut bereitstehen wird. Dem kann Rechnung getragen werden, indem, wenn das Kältegerät eine Tür und einen Türsensor zum Erfassen einer Betätigung der Tür aufweist, die Steuereinheit im vorgegebenen Zeitabstand ab dem Umschalten in den Intensivkühlmodus nicht unmittelbar den Verdichter einschaltet, sondern zunächst nur ein Zeitfenster öffnet, und den Verdichter dann einschaltet, wenn in dem Zeitfenster eine Betätigung der Tür erfasst wird. So kann das Einschalten des Verdichters mit dem Einladen des Kühlguts genau synchronisiert werden, auch wenn der Zeitpunkt des Einladens nicht exakt vorhersagbar ist.
Der vorgegebene Zeitabstand sollte mehrere Stunden betragen, um eine ausreichende Abkühlung vor dem Einladen des neuen Kühlguts zu gewährleisten. Zweckmäßig ist es, wenn der vorgegebene Zeitabstand ein ganzzahliges Vielfaches von 24 Stunden ist; Abweichungen von bis zu + 6 oder- 6 Stunden von diesem Wert kommen ebenfalls in Betracht.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Steuern eines Verdichters in einem Kältegerät, in dem der Verdichter mit einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Verdampfer in Reihe verbunden ist, die ein erstes bzw. ein zweites Lagerfach kühlen, mit den Schritten:

a) in einem Normalkühlmodus Steuern des Betriebs des Verdichters anhand eines Vergleichs der von einem Temperaturfühler in einem der Lagerfächer gemessenen Temperatur mit einem ersten Sollwert;
b) bei Erfassung einer Benutzereingabe, Umschalten in einen Intensivkühlmodus, der wenigstens eine Phase langer Verdichterbetriebszeiten, in der der Betrieb des Verdichters anhand eines Vergleichs der gemessenen Temperatur mit einem zweiten Sollwert gesteuert wird, der niedriger als der erste Sollwert ist, und eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten umfasst, in der die vom Verdichter zwischen einem Einschalten und dem darauf folgenden Ausschalten umgewälzte Menge an Kältemittel kleiner ist als das Fassungsvermögen der beiden Verdampfer für flüssiges Kältemittel.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kältegeräts;
Fig. 2: den Wechsel von Verdichterbetriebs- und -nichtbetriebszeiten bei einer ersten Ausgestaltung des Kältegeräts;
Fig. 3: ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens einer Steuerschaltung des Kältegeräts.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Einkreis-Haushaltskältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse 1, dessen Innenraum in zwei Lagerfächer, hier ein Gefrierfach 2 und ein Normalkühlfach 3, unterteilt ist. Die Unterteilung ist hier eine Wand 4, die wie die Fächer 2, 3 umgebende Wände des Gehäuses 1 mit Isoliermaterial ausgefüllt ist; die zwei Fächer 2, 3 könnten aber auch in einem zusammenhängenden Innenraum des Gehäuses 1 gebildet oder lediglich durch eine den Luftaustausch zwischen ihnen behindernde Wandung getrennt sein.
Beiden Fächern 2, 3 ist jeweils ein Verdampfer 5 bzw. 6 zugeordnet. Die Verdampfer 5, 6 sind hier als Coldwall-Verdampfer dargestellt, es kommen aber auch andere Verdampfertypen in Betracht. Die Verdampfer 5, 6 können auf getrennten Platinen oder auch auf einer einzigen, die Wand 4 überbrückend sich über beide Fächer 2, 3 erstreckenden Platine gebildet sein.
Die Verdampfer 5, 6 sind Teil eines Kältemittelkreislaufs, der ferner in an sich bekannter Weise einen Verdichter 7, einen z.B. an einer Rückwand des Gehäuses 1 angebrachten Verflüssiger 8, einen Trockner 9 und eine Kapillare 10 umfasst. Kältemittel, das im Verdichter 7 verdichtet und erwärmt worden ist, gibt seine Wärme am Verflüssiger 8 ab und kondensiert dabei. Das flüssige Kältemittel entspannt sich beim Durchgang durch die Kapillare 10 und erreicht von dort zunächst den Verdampfer 5 des Gefrierfachs, wo es unter niedrigem Druck verdampfen kann. Der Verdampfer 6 schließt stromabwärts am Verdampfer 5 an, und sein Ausgang ist mit einem Sauganschluss des Verdichters 7 verbunden.
Eine Steuerschaltung 11 dient zum Ein- und Ausschalten des Verdichters anhand von Temperaturmesswerten, die von einem Verdampfer-Temperaturfühler 12 und einem Luft-Temperaturfühler 13 geliefert werden. Der Verdampfer-Temperaturfühler 12 ist in engem thermischem Kontakt mit dem Verdampfer 6, vorzugsweise auf der Platine des Verdampfers 6, montiert.
Der Verdampfer-Temperaturfühler 12 sollte am Verdampfer 6 benachbart zu einem stromaufwärtigen Abschnitt der auf dem Verdampfer 6 verlaufenden Kältemittelleitung angeordnet sein, um schnell zu reagieren, wenn frisches Kältemittel mit niedriger Temperatur vom Verdampfer 5 in den Verdampfer 6 vordringt. Zweckmäßig ist auch eine Anbringung des Verdampfer-Temperaturfühlers 12 im unteren Bereich des Verdampfers 6, damit der Temperaturfühler 12 während eines Abtauvorgangs zuverlässige Informationen über den Resteisbestand liefern kann, der sich beim Abtauen am unteren Rand des Verdampfers 6 sammelt. Der in Fig. 1 gezeigte Aufbau erfüllt diese beiden Anforderungen gleichzeitig, indem die Kältemittelleitung auf dem Verdampfer 6 von einem Kältemitteleinlass 14 am oberen Rand aus zunächst auf direktem Weg abwärts bis in jene untere Ecke des Verdampfers 6 verläuft, in der auch der Verdampfer-Temperaturfühler 12 angebracht ist, und sich anschließend in Mäandern über die Fläche des Verdampfers 6 ausbreitet.
Der Messwert des Luft-Temperaturfühlers 13 soll möglichst genau die Lufttemperatur im Normalkühlfach 3 wiedergeben. Zu diesem Zweck ist der Luft-Temperaturfühler 13 in einer Wand des Gehäuses 1 zwischen deren Isolationsmaterialfüllung und einem das Normalkühlfach 3 begrenzenden Innenbehälter entfernt vom Verdampfer 6 angeordnet.
Die Fächer 2, 3 haben jeweils eine hier nicht dargestellte Innenbeleuchtung, die durch einen in herkömmlicher Weise von der Tür des Fachs betätigten Schalter ein- und ausgeschaltet wird. Von diesen zwei Schaltern zeigt Fig. 1 nur den mit 16 bezeichneten Schalter des Gefrierfachs 2.
Eine Benutzerschnittstelle des Kältegeräts umfasst einen mit der Steuerschaltung 11 verbundenen Betriebsmodus-Wählschalter 17. Der Betriebsmodus-Wählschalter 17 dient zumindest zum Umschalten von einem Normalkühlmodus in einen Intensivkühlmodus. Ein Zurückschalten vom Intensiv- in den Normalkühlmodus kann durch nochmalige Betätigung des Betriebsmodus-Wählschalters 17 oder zeitgesteuert, nach Ablauf einer maximal zulässigen Dauer des Intensivkühlmodus, erfolgen.
Fig. 2 zeigt exemplarisch den Betriebszustand, ein- oder ausgeschaltet, des Verdichters 7 im Laufe der Zeit im Normalkühlmodus und im Intensivkühlmodus. Zum Zeitpunkt t0 befindet sich das Kältegerät im Normalkühlmodus. Eine Solltemperatur des Normalkühlfachs 3 ist in an sich bekannter Weise an einem Regler der Benutzerschnittstelle durch den Benutzer einstellbar. Die Steuerschaltung 11 schaltet den Verdichter 7 immer dann ein, wenn die vom Temperaturfühler 13 erfasste Lufttemperatur Tnk im Normalkühlfach 3 eine Einschaltschwelle Tein überschreitet, die der Solltemperatur zuzüglich eines kleinen Toleranzwerts entspricht, und schaltet ihn wieder aus, sobald eine um ein vorgegebenes Maß unter der Solltemperatur liegende Ausschaltschwelle Taus unterschritten ist. Es ergeben sich Einschaltphasen Δt1 von mittlerer Dauer, die mit relativ langen Ausschaltphasen Δt0 abwechseln.
Wenn der Benutzer zum Zeitpunkt t1 durch Betätigen des Betriebsmodus-Wählschalters 17 in den Intensivkühlmodus schaltet, hat dies zunächst zur Folge, dass die Steuerschaltung 11 nicht mehr die von der vom Benutzer am Regler eingestellten Solltemperatur abgeleiteten Ein- und Ausschaltschwellen Tein, Taus verwendet, sondern Ein- und Ausschaltschwellen Tein', Taus', die in entsprechender Weise von einer vom Hersteller des Geräts vorgegebenen, erheblich tieferen Temperatur abgeleitet sind. In der Praxis wird insbesondere eine Ausschaltschwelle Taus' verwendet, die nur soweit oberhalb von 0°C liegt, wie nötig ist, um eine lokale Unterschreitung des Gefrierpunkts im Normalkühlfach 3 zu vermeiden. D.h. je näher am Verdampfer 6 des Normalkühlfachs 3 der Temperaturfühler 13 angeordnet ist, umso näher am Gefrierpunkt kann Taus' gewählt werden.
Durch die Absenkung der Ein- und Ausschaltschwellen ergeben sich - insbesondere kurz nach dem Umschalten in den Intensivkühlmodus, wenn das Normalkühlfach 3 insgesamt noch deutlich wärmer als die tiefe Ausschaltschwelle Taus' ist, gegenüber dem Normalbetriebsmodus deutlich längere Einschaltphasen Δt1' und kürzere Ausschaltphasen Δt0', und beide Fächer 2, 3 werden zügig abgekühlt.
Dieser Effekt verlangsamt sich, wenn sich der örtliche Mittelwert der Temperatur des Normalkühlfachs 3 der tiefen Ausschaltschwelle Taus' nähert. Der Grund hierfür ist, dass das Normalkühlfach 3 im Laufe der Zeit homogen durchkühlt. Während in einer Anfangsphase des Intensivkühlmodus der vom Verdampfer 6 aus gesehen jenseits des Temperaturfühlers 13 liegende Bereich des Normalkühlfach sich im Wesentlichen noch auf der vom Benutzer eingestellten Solltemperatur befindet und in einer Stillstandszeit des Verdichters Wärme aus diesem Bereich sich zügig zum Temperaturfühler 13 und in den zwischen den Temperaturfühler 13 und den Verdampfer 6 liegenden Bereich des Normalkühlfachs 3 ausbreitet, nimmt im Verlauf mehrerer Verdichterbetriebszeiten der Temperaturgradient im Normalkühlfach 3 allmählich ab, so dass die Stillstandzeiten des Verdichters länger und die Betriebszeiten kürzer werden. Dies verhindert wiederum eine intensive Kühlung des Gefrierfachs 2.
Um trotzdem eine zum schnellen Gefrieren von neu eingeladenem Kühlgut ausreichende Kühlleistung im Gefrierfach 2 bereitstellen zu können, geht die Steuerschaltung 11 im Rahmen des Intensivkühlmodus zu einem Zeitpunkt t2 über in eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten. Hierzu wird der Verdichter 7 zum Zeitpunkt t2 zunächst für eine Zeit Δt0" ausgeschaltet, deren Länge so bemessen ist, das sie zum Verdampfen des im Verdampfer 5 des Gefrierfachs 2 vorhanden flüssigen Kältemittels ausreicht. Anschließend geht der Verdichter 7 für eine Zeitspanne Δt1" in Betrieb, deren Länge zeitgesteuert oder durch den Temperaturfühler 12 gesteuert sein kann. Im Falle der Zeitsteuerung wird der Verdichter 7 solange betrieben, wie in Kenntnis des Durchsatzes des Verdichters 7 und des Fassungsvermögens des Verdampfers 5 erforderlich, um den Kältemitteldampf aus dem Verdampfer 5 in den Verdampfer 6 zu verdrängen und den Verdampfer 5 mit frischem, flüssigem Kältemittel aufzufüllen. Im Falle einer Steuerung mittels des Temperaturfühlers 12 wird der Verdichter 7 solange betrieben, bis ein Temperaturabfall am Temperaturfühler 12 darauf hinweist, dass flüssiges Kältemittel über den Verdampfer 5 bis zum Temperaturfühler 12 vorgedrungen ist.
Im einen wie im anderen Falle wird praktisch nur der Verdampfer 5 des Gefrierfachs 2 mit flüssigem Kältemittel versorgt, wohingegen im Verdampfer 6 nur Kältemitteldampf ankommt. Auf diese Weise wird das Gefrierfach 2 mit hoher Leistung weiter gekühlt, während auf das Normalkühlfach 3 so gut wie keine Kühlleistung mehr entfällt. Die daraus im Laufe Zeit resultierende Erwärmung des Normalkühlfachs 3 kann hingenommen werden, da dieses ohnehin kälter ist, als der vom Benutzer eingestellten Solltemperatur entspricht; eine Erwärmung des Normalkühlfachs 3 ist sogar erwünscht, da sie nach einigen Stunden, zu einem Zeitpunkt t3, wenn die Temperatur im Normalkühlfach 3 wieder in die Nähe der vom Benutzer eingestellten Solltemperatur zurückgekehrt ist, eine Rückkehr zur Steuerung des Verdichters anhand der vorgegebenen tiefen Schwellen Taus', Tein' ermöglicht.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens der Steuerschaltung 11 gemäß einer weiterentwickelten Ausgestaltung der Erfindung. Zu Beginn des Verfahrens befindet sich das Verfahren im Normalkühlmodus: In Schritt S1 wird überprüft, ob die Temperatur Tnk des Temperaturfühlers 13 über der Einschaltschwelle Tein liegt, und wenn ja, wird in Schritt S2 der Verdichter 7 eingeschaltet. Wenn nicht, wird in Schritt S3 überprüft, ob die Temperatur Tnk unter der Ausschaltschwelle Taus liegt, und, wenn ja, wird der Verdichter 7 in Schritt S4 ausgeschaltet. Schritt S5 überprüft, ob eine Benutzereingabe, insbesondere eine Betätigung des Betriebsarten-Wählschalters 17, vorliegt. Ist dies nicht der Fall, kehrt das Verfahren zum Ausgang zurück. So werden die Schritte S1-S5 in einer Endlosschleife wiederholt, solange der Normalkühlmodus andauert.
Der Benutzer des Kältegeräts ist angehalten, wenn er eine größere Menge an frischem Kühlgut neu einlagern und einfrieren will, rechtzeitig vorher, in einem Zeitabstand D vom beabsichtigten Zeitpunkt der Einlagerung, den Intensivkühlmodus zu aktivieren. Der Zeitabstand D kann insbesondere 24h oder ein ganzzahliges Vielfaches davon betragen.
Wenn zum Zeitpunkt t1 der Intensivkühlmodus aktiviert worden ist, setzt die Steuerschaltung in Schritt S6 einen Zeitgeber in Gang. Es folgt ein Vergleich S7 der Temperatur Tnk mit einer vorgegebenen tiefen Einschaltschwelle Tein' und, bei Überschreitung dieser Einschaltschwelle, das Einschalten S8 des Verdichters. In Schritt S9 wird überprüft, ob eine vorgegebene tiefe Ausschaltschwelle Taus' unterschritten ist, und, falls ja, in Schritt S10 der Verdichter 7 wieder ausgeschaltet. In Schritt S11 wird überprüft, ob seit dem Start S6 des Zeitgebers eine vorgegebene Zeitspanne d verstrichen ist. Die Zeitspanne d beträgt D - n(Δt0" + t1") Δt0", wobei n eine natürliche Zahl ist und n(Δt0" + Δt1") mehrere Stunden betragen sollte. Wenn diese Zeitspanne noch nicht verstrichen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S6 zurück.
Anderenfalls wird der Verdichter 7 (sofern er zum Zeitpunkt der Überprüfung S11 nicht bereits ausgeschaltet ist) in Schritt S12 ausgeschaltet, das Verstreichen einer Ausschaltzeit Δt0" wird abgewartet (S13), der Verdichter wird in Schritt S14 eingeschaltet, und das Verstreichen der Einschaltzeit Δt1" wird abgewartet (S15). Die Schritte S12 bis S15 wiederholen sich zyklisch, bis in Schritt S17 festgestellt wird, dass seit dem Start des Zeitgebers in Schritt S6 die vorgegebene Zeitspanne D verstrichen ist. Aufgrund der obigen Definition der Zeitspanne fällt das Ende der Zeitspanne D immer mit dem Ende einer Ausschaltzeit zusammen.
Wenn die Zeitspanne D abgelaufen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S7 zurück, um Kühlgut, von dem angenommen wird, dass es genau zu diesem Zeitpunkt, in das Gefrierfach 2 geladen worden ist, schnell zu gefrieren.
Wenn seit dem Start des Zeitgebers eine zum Gefrieren des Kühlguts voraussichtlich ausreichend lange Zeit, z.B. 48 Stunden, verstrichen ist, dann wird dies in Schritt S16 erkannt und bewirkt, dass das Verfahren zum Normalbetrieb S8 zurückkehrt.
Einer Variante zufolge kann vorgesehen werden, dass nach Verstreichen der Zeitspanne D in Schritt S17 nicht bedingungslos zu Schritt S7 zurückgesprungen wird, sondern dass ein Zeitfenster geöffnet wird, dessen Dauer vorzugsweise nicht größer ist als Δt0"+Δt1 ", und dass in diesem Zeitfenster die Steuerschaltung 11 ein Signal des Schalters 16 abwartet, das einen Zugriff eines Benutzers auf das Gefrierfach 2 anzeigt. Wenn dieses Signal eintrifft, kann daraus gefolgert werden, dass tatsächlich neues Kühlgut eingelagert worden ist, und die Steuerschaltung 11 reagiert darauf, indem sie nun zu Schritt S7 springt. So werden der Start des Verdichters und die Einladung des Kühlguts exakt synchronisiert. Verstreicht das Zeitfenster, ohne dass der Schalter 16 eine Türbetätigung anzeigt, dann kehrt das Verfahren ebenfalls zu Schritt S7 zurück, um die Fächer des Kältegeräts kalt zu halten für den Fall, dass, wenn auch später als vorgesehen, doch noch neues Kühlgut eingeladen wird.
Falls die verspätete Beladung stattfindet, während die Steuerschaltung die Schritte S12 bis S15 in einer Schleife wiederholt, kann vorgesehen werden, dass die Türbetätigung ein Springen zum Schritt S7 auslöst.

Claims

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Verdichter (7), einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Verdampfer (5,6), die in Reihe mit dem Verdichter (7) verbunden sind, einem ersten Lagerfach (2), das durch den stromaufwärtigen Verdampfer (5) gekühlt ist, und einem zweiten Lagerfach (3), das durch den stromabwärtigen Verdampfer (6) gekühlt ist, und einer Steuereinheit (11), die eingerichtet ist, in einem Normalkühlmodus (S1-S5) den Betrieb des Verdichters (7) anhand eines Vergleichs der von einem Temperaturfühler (13) in einem der Lagerfächer (3) gemessenen Temperatur (Tnk) mit einem ersten Sollwert zu steuern und aus dem Normalkühlmodus durch einen Benutzer in einen Intensivkühlmodus umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensivkühlmodus wenigstens eine Phase langer Verdichterbetriebszeiten ([t1, t2]; S6-S11), in der die Steuereinheit (11) den Betrieb des Verdichters (7) anhand eines Vergleichs der gemessenen Temperatur (Tnk) mit einem zweiten Sollwert steuert, der niedriger als der erste Sollwert ist, und eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten ([t2, t3]; S12-S17) umfasst, in der die vom Verdichter (7) zwischen einem Einschalten und dem darauffolgenden Ausschalten umgewälzte Menge an Kältemittel kleiner ist als das Fassungsvermögen der beiden Verdampfer (5, 6) für flüssiges Kältemittel.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten ([t2, t3]; S12-S17) zwischen einem Einschalten und dem darauffolgenden Ausschalten vom Verdichter (7) umgewälzte Menge an Kältemittel zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,5-fachen des Fassungsvermögen für flüssiges Kältemittel des stromaufwärtigen Verdampfers (5) beträgt.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, beim Umschalten in den Intensivkühlmodus erst eine Phase langer Verdichterbetriebszeiten ([t1, t2]; S6-S11) und anschließend eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten ([t2, t3]; S12-S17) zu steuern.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (13) am zweiten Lagerfach (3) angeordnet ist.
Kältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten zu beginnen, wenn die Temperatur am zweiten Lagerfach einen Grenzwert unterschreitet.
Kältegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, nach einer vorgegebenen Dauer einer Phase langer Verdichterbetriebszeiten ([t1, t2]; S6-S11) eine Phase kurzer Verdichterbetriebszeiten ([t2, t3]; S12-S17) zu beginnen.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, in einem vorgegebenen Zeitabstand ab dem Umschalten (t2; S6) in den Intensivkühlmodus den Verdichter (11) einzuschalten.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Tür und einen Türsensor (16) zum Erfassen einer Betätigung der Tür aufweist und die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, in einem vorgegebenen Zeitabstand ab dem Umschalten (t2; S6) in den Intensivkühlmodus ein Zeitfenster zu definieren und den Verdichter (7) einzuschalten, wenn in dem Zeitfenster eine Betätigung der Tür erfasst wird.
Kältegerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, in dem vorgegebenen Zeitabstand ab dem Umschalten eine Phase langer Verdichterbetriebszeiten ([t3,...]; S6-S11) zu beginnen.
Kältegerät nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitabstand um maximal +6h oder -6h von einem ganzzahligen Vielfachen von 24 h abweicht.
Verfahren zum Steuern eines Verdichters in einem Kältegerät, in dem der Verdichter mit einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Verdampfer (5, 6) in Reihe verbunden ist, die ein erstes bzw. ein zweites Lagerfach (2, 3) kühlen, mit den Schritten:
a) in einem Normalkühlmodus (S1-S5) Steuern des Betriebs des Verdichters (7) anhand eines Vergleichs der von einem Temperaturfühler (13) in einem der Lagerfächer (3) gemessenen Temperatur (Tnk) mit einem ersten Sollwert;

b) bei Erfassung einer Benutzereingabe (S5), Umschalten in einen Intensivkühlmodus (S6-S17), der wenigstens eine Phase ([t1, t2]; S6-S11) langer Verdichterbetriebszeiten (Δt1'), in der der Betrieb des Verdichters (7) anhand eines Vergleichs der gemessenen Temperatur (Tnk) mit einem zweiten Sollwert gesteuert wird, der niedriger als der erste Sollwert ist, und eine Phase ([t2, t3]; S12-S17) kurzer Verdichterbetriebszeiten (Δt1") umfasst, in der die vom Verdichter (7) zwischen einem Einschalten und dem darauffolgenden Ausschalten umgewälzte Menge an Kältemittel kleiner ist als das Fassungsvermögen der beiden Verdampfer (5, 6) für flüssiges Kältemittel.