EP4051972A1 - Refrigeration appliance comprising a compartment that can be heated and cooled - Google Patents

Refrigeration appliance comprising a compartment that can be heated and cooled

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EP4051972A1
EP4051972A1 EP20797692.9A EP20797692A EP4051972A1 EP 4051972 A1 EP4051972 A1 EP 4051972A1 EP 20797692 A EP20797692 A EP 20797692A EP 4051972 A1 EP4051972 A1 EP 4051972A1
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EP
European Patent Office
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storage chamber
temperature
expansion valve
heat exchanger
opening
Prior art date
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Pending
Application number
EP20797692.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas BABUCKE
Oliver Janda
Niels Liengaard
Clemens Mack
Matthias Mrzyglod
Vitali ULRICH
Carsten Weiss
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4051972A1 publication Critical patent/EP4051972A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F25D11/02Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
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    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2513Expansion valves

Definitions

  • Refrigeration device with a compartment that can be heated and cooled
  • the present invention relates to a refrigeration device, in particular a household refrigeration device, with at least one storage compartment that can be optionally heated or cooled.
  • Such a refrigeration device is known from DE 102016032 986 A, for example.
  • heat exchangers of the heatable and coolable compartment and a first cooled compartment are arranged in parallel line strands of the refrigerant circuit, and both strands open onto the evaporator of a second cooled compartment. Since the pressure in the latter evaporator is lower than in each of the heat exchangers, the second refrigerated compartment is inevitably the coldest, i.e. the first refrigerated compartment can be considered as a normal refrigerator compartment, the second as a freezer compartment.
  • four expansion valves are therefore required, which makes the known refrigeration device relatively expensive.
  • its refrigerant circuit is sensitive to overflowing the heat exchangers, which makes a sensitive and correspondingly complex control necessary.
  • One object of the present invention is therefore to create a refrigeration device with a storage compartment that can be heated and cooled, which is more simply constructed and can accordingly be implemented cost-effectively. Another object is to create an operating method for such a refrigeration device.
  • a refrigeration device in particular a household refrigeration device, with at least a first, a second and a third storage chamber, a refrigerant circuit, on which the following are connected in series between a pressure connection and a suction connection of a compressor: a condenser, a first expansion valve, a first heat exchanger of the first storage chamber, a second expansion valve, and a second heat exchanger of the second storage chamber; a third heat exchanger assigned to the third storage chamber and a Control circuit for controlling the operation of the compressor and the expansion valves, the control circuit is set up to maintain a higher storage temperature in the third storage chamber than in the second storage chamber.
  • connection between the second and third heat exchanger does not require any further expansion valve; on the contrary, this connection should be as free as possible of throttle points which impede the passage of refrigerant to the third heat exchanger or promote a pressure difference between the second and third heat exchanger.
  • the smallest free cross section of a refrigerant line connecting the heat exchangers is preferably essentially the same size, but in any case at least half as large as a mean free cross section of lines of the heat exchangers.
  • the speed of the compressor should be adjustable to a large number of values, preferably continuously, so that fluctuations in the temperature in the storage chambers over time and the additional consumption of electrical energy associated with these fluctuations can be minimized by uninterrupted operation of the compressor.
  • the control circuit is preferably set up to increase the speed of the compressor if the temperature of the second storage chamber is above a setpoint value and / or to reduce the speed of rotation if the temperature of the second storage chamber is below a setpoint value.
  • the cooling effect of the third heat exchanger is largely not based on the evaporation of liquid refrigerant in it, but rather on the vapor flowing through it originating from the second heat exchanger, the change in speed influences the cooling effect of the third heat exchanger at most slightly; On the other hand, the pressure decrease has a direct effect on the evaporation of the refrigerant taking place in the second heat exchanger.
  • the control circuit is preferably set up to increase the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the third storage chamber is above a target value, and / or to decrease the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the third storage chamber is below a target value.
  • the first expansion valve and the third heat exchanger in the refrigerant circuit are separated in one direction by two heat exchangers and the second expansion valve and in the other by the compressor, an adjustment of the first expansion valve surprisingly affects the third heat exchanger in particular. Opening the first expansion valve initially causes a reduction in the throttling effect of the entire refrigerant circuit.
  • the pressure in the second and third heat exchanger changes only slightly because of the fact that the throughput of the compressor increases as this pressure increases while the speed remains the same.
  • the main consequence of opening the first expansion valve is an increased flow of liquid refrigerant through the second expansion valve and consequently, at the latest after the second heat exchanger is completely filled with liquid refrigerant, an increased supply of liquid refrigerant to the third heat exchanger and thus increased cooling the third storage room.
  • the control circuit can also be configured to increase the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the third storage chamber is above a setpoint value and / or to reduce the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the third storage chamber is below a setpoint value.
  • a decision as to which of these two options is to be used is expediently made on the basis of a comparison of the setpoint temperature of the first storage chamber with the ambient temperature.
  • control circuit can be configured to increase the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the first storage chamber is above a target value, and / or to decrease the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the first Storage chamber is below a target value.
  • control circuit can be configured to increase the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the first storage chamber is below a setpoint value and / or to reduce the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the first storage chamber is above a setpoint value.
  • the choice between the alternatives can be made on the basis of a comparison of the setpoint temperature of the first storage chamber with the ambient temperature.
  • a third expansion valve, a fourth heat exchanger of a fourth storage chamber and a fourth expansion valve can be connected to one another in series and connected in parallel to the first expansion valve, the first heat exchanger and the second expansion valve. In this way, several compartments that can be optionally heated or cooled can be created in the refrigerator.
  • the temperatures in these compartments can be set independently of one another by adjusting the evaporation pressures using the upstream and downstream expansion valves.
  • the degree of opening of the third expansion valve can also be increased if the temperature of the third storage chamber is above a target value, and / or the degree of opening of the third expansion valve can be reduced if the temperature of the third storage chamber is below a target value lies.
  • further storage chambers can be provided, each with an assigned heat exchanger and the expansion valves connected upstream and downstream of this in a branch of the refrigerant circuit.
  • a fan for driving the exchange of air between the heat exchanger and the storage chamber can be assigned to at least one of the heat exchangers.
  • Such a fan is advantageous in order to intensify the heat exchange with the storage chamber and thus to achieve a high exchange rate with a compact heat exchanger. They are not absolutely necessary to control the cooling of the various storage chambers. In the simplest case, such a fan can therefore be operated at an unregulated or fixed speed.
  • a storage chamber is operated in a cooled manner, it can be useful to regulate the speed of the fan based on a predetermined temperature difference between the evaporator and the storage chamber in order to reduce the extent to which the air in the storage chamber is dried by condensation on the evaporator or the Adjust the moisture content of the air.
  • the object is also achieved by a method for operating a refrigeration device as described above with the steps:
  • FIG. 1 shows a block diagram of a refrigeration device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of an operating method of the refrigeration device.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a refrigeration device according to the invention. At least three bearing chambers 2, 3, 4 are recessed in a heat-insulating housing 1. A heat exchanger 5, 6, 7 is assigned to each of these storage chambers 2, 3, 4. The assignment can consist in the fact that the heat exchanger is embedded in the manner of a cold wall evaporator between an inner container of the storage chamber and an insulating material layer surrounding the inner container, or that the heat exchanger 5, 6, 7 is embedded in the inner container 8 of the relevant storage chamber 2, 3 , 4 is mounted. In the latter case, a partition 9 can be provided in the inner container, which divides the volume of the inner container into the storage chamber 2, 3, 4 and a heat exchanger chamber 10 accommodating the heat exchanger 5, 6, 7.
  • a fan 11 can be assigned to each heat exchanger 5, 6, 7 to prevent the heat transfer between the storage chamber 2, 3, 4 and its heat exchanger 5 , 6, 7 intensify.
  • the speed or power of such a fan 11 can be predetermined or, as will be explained in more detail below, controllable.
  • Each storage chamber 2, 3, 4 is equipped with a temperature sensor 12. Measured values from the temperature sensors 12 are recorded by a control circuit 13.
  • a refrigerant circuit comprises, one after the other, a condenser 15, a pressure line 16, a first expansion valve 17, the heat exchanger 5, a second expansion valve 18, the second heat exchanger 6, the third heat exchanger 7 and a suction line 19 which leads to a suction connection of the compressor 14.
  • the expansion valves 17, 18 are from Design known per se, not described here, and designed to maintain a pressure difference between inlet and outlet that is predetermined by a control signal.
  • the source of the control signals is the control circuit 13.
  • the pressure line 16 and the suction line 19 run in opposite directions over part of their length in close contact with one another in order to form an internal heat exchanger 22 in which the compressed refrigerant passes to the residual heat shortly before reaching the expansion valve 17 Vents in the suction line 19.
  • the pressure difference that can be set at the expansion valve 17 is variable within wide limits.
  • the expansion valve 17 allows a pressure to be set in the heat exchanger 5 that differs only slightly, if at all, from the pressure at the pressure connection of the compressor 14, so that refrigerant condensation takes place in the heat exchanger 5 as in the condenser 15 and the storage chamber 2 at a set temperature can be operated above ambient temperature, and refrigerant condensed in the condenser 15 and heat exchanger 5 is fed to the heat exchangers 6 and 7 via the expansion valve 18.
  • An upper limit of the temperature at which the storage chamber 2 can be operated should not be below + 18 ° C.
  • the requirements for the expansion valve 18 are less stringent: in order to enable the storage chamber 3 to be operated as a freezer compartment, a non-negligible pressure drop at the expansion valve 18 is necessary even if the storage chamber 2 is operated as a normal refrigeration compartment.
  • the maximum pressure difference at the expansion valve 18 should be sufficient to enable freezer operation of the storage chamber 3 even when essentially the full output pressure of the compressor 14 is present at the inlet of the expansion valve 18.
  • both heat exchangers 6, 7 and a line connecting them can be manufactured from the same type of tube with constant cross-sectional dimensions.
  • Setpoint temperatures for all three storage chambers 2, 3, 4 can be set on a user interface 20 of the control circuit 13. If one of the storage chambers 2, 3, 4 has a fan 11, the user interface 20 can also provide the option of selecting a humidity value for the relevant storage chamber.
  • 2 shows a flow chart of a working method of the control circuit 13. In step S1, the temperatures T2, T3. T4 in storage chambers 2,
  • step S2 the setpoint temperature T2s set by the user for the storage chamber 2 is compared with the ambient temperature T env . If the former is lower, that is, if the storage chamber 2 is being cooled, the method goes to step S3.
  • step S3 the temperature T2 is compared with the target temperature T2s. If both values T2, T2s agree within a predetermined tolerance interval, the method goes directly to step S4. If the measured temperature T2 is significantly lower than T2s, then the control circuit reduces the degree of opening of the expansion valve 18 (S5) in order to increase the pressure or the boiling temperature of the refrigerant in the heat exchanger 5 in this way.
  • the reduction in the degree of opening can consist in an increase in the pressure difference to be maintained between the heat exchangers 5 and 6 by the expansion valve 18.
  • step S6 the degree of opening is increased (or the pressure difference is reduced) if the temperature T2 is significantly higher than T2s.
  • step S5 or S6 can be a constant, or it can take into account circumstances such as the amount of the difference between T2 and T2s or the period of time that the deviation between T2 and T2s already lasts, in order to minimize the time until correspondence between T2 and T2s is restored or control overshoots.
  • step S4 the temperature T3 is compared with the setpoint temperature T3s set by the user for the storage chamber 3.
  • the heat exchanger 6 of the storage chamber 3 always works as an evaporator; To this end, it is continuously supplied with liquid refrigerant during operation, which either condenses in the condenser 15 and only a small part evaporates in the heat exchanger 5, or because condensation has taken place in the heat exchanger 5 in addition to that of the condenser.
  • the heat exchanger 6 is therefore the coldest of the heat exchangers 5, 6, 7, and T3, T3s are normally located in one for one, since it, like the heat exchanger 7, is essentially the suction pressure of the compressor 14 and it is well supplied with liquid refrigerant Freezer compartment typical range below -10 ° C, e.g. around -18 ° C. If both values T3, T3s match within a predetermined tolerance interval, the method goes directly to step S7. If the measured temperature T3 is significantly lower than T3s, then the control circuit 13 reduces the speed of the compressor 14 (S8) in order to increase the pressure or the boiling temperature of the refrigerant in the heat exchanger 6 in this way. Conversely, the speed is increased in step S9 if the temperature T3 is significantly higher than T3s.
  • step S8 or S9 can be a constant, or it can take into account circumstances such as the amount of the difference between T3 and T3s or the time span that the deviation between T3 and T3s has already lasted, in order to minimize the time until correspondence between T3 and T3s is restored or control overshoots.
  • step S7 the temperature T4 is compared with the setpoint temperature T4s set by the user for the storage chamber 4. If the two values T4, T4s match within a predetermined tolerance interval, the method goes back to step S1 after a predetermined waiting time (S12). If the measured temperature T4 is significantly lower than T4s, the control circuit reduces the degree of opening of the expansion valve 17 (S10) in order to reduce the mass flow of the refrigerant and thus to reduce the amount of liquid refrigerant that reaches the heat exchanger 7 . Conversely, the degree of opening is increased in step S11 if the temperature T4 is significantly higher than T4s, so that more liquid refrigerant reaches the heat exchanger 7.
  • step S2 If, on the other hand, it is determined in step S2 that heating mode has been selected for the storage chamber 2, ie if T2s> T env , then T2 is then also compared with T2s (S3 '), but if T2 is significantly below T2s, the Expansion valve 17 further open (S5 '), or if T2 is significantly above T2s, further closed (S6').
  • the temperature T4 in the storage chamber 4 is then regulated via the expansion valve 18: if it is determined in step S7 'that this is lower than the target temperature T4s, then the degree of opening of the expansion valve 18 is reduced to reduce the amount of liquid refrigerant in the heat exchanger 7 to decrease (S10 '), in the opposite case (S1T) the degree of opening is increased.
  • a fan 21 can be arranged on the condenser 15 in order to blow ambient air over the condenser 15 and thus accelerate the heat dissipation via the condenser 15.
  • the fan 21 can run at a fixed speed. It is also conceivable that the control circuit 13 varies its speed in the same direction as that of the compressor 14 or with the ambient temperature in order to take into account the increased heat accumulation at the condenser 15 with increased compressor output.
  • the speeds of the fans 11 are independent of the temperatures in the storage chambers 2, 3, 4 and the environment. They can be fixed; in particular in the case of the storage chamber 4 that can be used as a normal refrigeration compartment, it can be useful to give the user at the interface 20 the choice between different power levels or speeds of the fan 11 there.
  • the higher the power of the fan 11, the smaller the temperature difference between the storage chamber 4 and the evaporator 7, which is sufficient to maintain the setpoint temperature T4s of the storage chamber 4.
  • the higher the temperature of the heat exchanger 7, the smaller the proportion of air humidity from the storage chamber 4 that condenses on the heat exchanger 7 and has to be conducted outside.
  • a high fan output is therefore suitable for storing items that are sensitive to drying out.
  • a lower fan output can be set for items to be cooled that tend to form mold or the like in high humidity.
  • the refrigerant circuit can have a plurality of line strands, which each extend between connection points 23 of the pressure line 16 and 24 of a line connecting the expansion valve 18 to the heat exchanger 6, each of which, analogously to the components 17, 5, 18 has in series an upstream expansion valve, a heat exchanger for the further storage chamber and a downstream expansion valve.

Abstract

The invention relates to a refrigeration appliance, in particular a domestic refrigeration appliance, comprising at least a first, a second and a third storage chamber (2, 3, 4), and a refrigerant circuit on which the following are connected in series between a pressure connection and a suction connection of a compressor (14): a condenser (15), a first expansion valve (17), a first heat exchanger (5) of the first storage chamber (2), a second expansion valve (18), and a second heat exchanger (6) of the second storage chamber (3), a third heat exchanger (7) associated with the third storage chamber (4), and a control circuit (13) for controlling the operation of the compressor (14) and the expansion valves (17, 18). The third heat exchanger (7) is connected in series downstream of the second heat exchanger (6). The control circuit (13) is designed to maintain a higher storage temperature (T4s) in the third storage chamber (4) than in the second storage chamber (3).

Description

Kältegerät mit heiz- und kühlbarem Fach Refrigeration device with a compartment that can be heated and cooled
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem Lagerfach, das wahlweise heiz- oder kühlbar ist. The present invention relates to a refrigeration device, in particular a household refrigeration device, with at least one storage compartment that can be optionally heated or cooled.
Ein solches Kältegerät ist z.B. aus DE 102016032 986 A bekannt. Bei diesem bekannten Kältegerät sind Wärmeübertrager des heiz- und kühlbaren Fachs und eines ersten gekühlten Fachs mit jeweils einem vor- und einem nachgeschalteten Expansionsventil in zueinander parallelen Leitungssträngen des Kältemittelkreislaufs angeordnet, und beide Stränge münden auf den Verdampfer eines zweiten gekühlten Fachs. Da der Druck in letzterem Verdampfer niedriger ist als in jedem der Wärmeübertrager, ist das zweite gekühlte Fach zwangsläufig das kälteste, d.h. das erste gekühlte Fach kommt in Betracht als Normalkühlfach, das zweite als Gefrierfach. Um drei verschiedene Temperaturzonen im Kältegerät zu realisieren, werden somit vier Expansionsventile benötigt, was das bekannte Kältegerät relativ teuer macht. Außerdem ist sein Kältemittelkreislauf empfindlich gegen Überlaufen der Wärmeübertrager, was eine feinfühlige und dementsprechend aufwendige Steuerung notwendig macht. Such a refrigeration device is known from DE 102016032 986 A, for example. In this known refrigeration device, heat exchangers of the heatable and coolable compartment and a first cooled compartment, each with an upstream and a downstream expansion valve, are arranged in parallel line strands of the refrigerant circuit, and both strands open onto the evaporator of a second cooled compartment. Since the pressure in the latter evaporator is lower than in each of the heat exchangers, the second refrigerated compartment is inevitably the coldest, i.e. the first refrigerated compartment can be considered as a normal refrigerator compartment, the second as a freezer compartment. In order to implement three different temperature zones in the refrigeration device, four expansion valves are therefore required, which makes the known refrigeration device relatively expensive. In addition, its refrigerant circuit is sensitive to overflowing the heat exchangers, which makes a sensitive and correspondingly complex control necessary.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Kältegerät mit heiz- und kühlbarem Lagerfach zu schaffen, das einfacher aufgebaut und dementsprechend kostengünstig realisierbar ist. Eine weitere Aufgabe ist, ein Betriebsverfahren für ein solches Kältegerät zu schaffen. One object of the present invention is therefore to create a refrigeration device with a storage compartment that can be heated and cooled, which is more simply constructed and can accordingly be implemented cost-effectively. Another object is to create an operating method for such a refrigeration device.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer ersten, einer zweiten und einer dritten Lagerkammer, einem Kältemittelkreislauf, an dem zwischen einem Druckanschluss und einem Sauganschluss eines Verdichters der Reihe nach hintereinandergeschaltet sind: ein Verflüssiger, ein erstes Expansionsventil, ein erster Wärmeübertrager der ersten Lagerkammer, ein zweites Expansionsventil, und ein zweiter Wärmeübertrager der zweiten Lagerkammer; einem der dritten Lagerkammer zugeordneten dritten Wärmeübertrager und einer Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs des Verdichters und der Expansionsventile die Steuerschaltung eingerichtet ist, um in der dritten Lagerkammer eine höhere Lagertemperatur aufrecht zu erhalten als in der zweiten Lagerkammer. The object is achieved on the one hand in that in a refrigeration device, in particular a household refrigeration device, with at least a first, a second and a third storage chamber, a refrigerant circuit, on which the following are connected in series between a pressure connection and a suction connection of a compressor: a condenser, a first expansion valve, a first heat exchanger of the first storage chamber, a second expansion valve, and a second heat exchanger of the second storage chamber; a third heat exchanger assigned to the third storage chamber and a Control circuit for controlling the operation of the compressor and the expansion valves, the control circuit is set up to maintain a higher storage temperature in the third storage chamber than in the second storage chamber.
Bei diesem Aufbau werden zwar weiterhin zwei Expansionsventile benötigt, um den Massenstrom durch den ersten Wärmeübertrager und die Drücke im ersten und im zweiten Wärmeübertrager einzustellen, eine Temperaturregelung der dritten Lagerkammer kann jedoch ohne Rückgriff auf Expansionsventile erfolgen, indem je nach Bedarf nur Kältemitteldampf oder Dampf und flüssiges Kältemittel zu variablen Anteilen vom zweiten in den dritten Wärmeübertrager durchgelassen werden. Ein Überlaufen des zweiten Wärmeübertragers führt hier nicht zu Funktionsstörungen und muss nicht regelungstechnisch unterdrückt werden, sondern gehört zum normalen Betrieb des Kältegeräts, indem es die Versorgung des dritten Wärmeübertragers mit flüssigem Kältemittel ermöglicht. In this design, two expansion valves are still required to set the mass flow through the first heat exchanger and the pressures in the first and second heat exchangers, but the temperature of the third storage chamber can be regulated without resorting to expansion valves by using only refrigerant vapor or steam and, as required liquid refrigerant can be let through in variable proportions from the second to the third heat exchanger. An overflow of the second heat exchanger does not lead to malfunctions and does not have to be suppressed by control technology, but is part of normal operation of the refrigeration device, as it enables the third heat exchanger to be supplied with liquid refrigerant.
Die Verbindung zwischen zweitem und drittem Wärmeübertrager erfordert kein weiteres Expansionsventil; im Gegenteil sollte diese Verbindung möglichst frei von den Übertritt von Kältemittel zum dritten Wärmeübertrager behindernden bzw. eine Druckdifferenz zwischen zweitem und drittem Wärmeübertrager begünstigenden Drosselstellen sein. Vorzugsweise ist der kleinste freie Querschnitt einer die Wärmeübertrager verbindenden Kältemittelleitung in wesentlichen genauso groß, auf jeden Fall aber mindestens halb so groß, wie ein mittlerer freier Querschnitt von Leitungen der Wärmeübertrager. The connection between the second and third heat exchanger does not require any further expansion valve; on the contrary, this connection should be as free as possible of throttle points which impede the passage of refrigerant to the third heat exchanger or promote a pressure difference between the second and third heat exchanger. The smallest free cross section of a refrigerant line connecting the heat exchangers is preferably essentially the same size, but in any case at least half as large as a mean free cross section of lines of the heat exchangers.
Die Drehzahl des Verdichters sollte auf eine Vielzahl von Werten, vorzugsweise kontinuierlich, einstellbar sein, so dass durch ununterbrochenen Betrieb des Verdichters zeitliche Schwankungen der Temperatur in den Lagerkammern und der mit diesen Schwankungen verbundene Mehrverbrauch an elektrischer Energie minimiert werden können. The speed of the compressor should be adjustable to a large number of values, preferably continuously, so that fluctuations in the temperature in the storage chambers over time and the additional consumption of electrical energy associated with these fluctuations can be minimized by uninterrupted operation of the compressor.
Die Steuerschaltung ist vorzugsweise eingerichtet, die Drehzahl des Verdichters zu erhöhen, wenn die Temperatur der zweiten Lagerkammer über einem Sollwert liegt und/oder die Drehzahl zu senken, wenn die Temperatur der zweiten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt. Durch eine Erhöhung der Verdichterdrehzahl kann der Druck in einer zum Verdichter führenden Saugleitung und über diese auch der Druck im zweiten und dritten Wärmeübertrager gesenkt werden. Da die Kühlwirkung des dritten Wärmeübertragers großenteils nicht auf der Verdampfung von flüssigem Kältemittel darin basiert sondern auf hindurchströmendem, vom zweiten Wärmeübertrager herrührendem Dampf, beeinflusst die Drehzahländerung die Kühlwirkung des dritten Wärmeübertragers allenfalls geringfügig; auf die im zweiten Wärmeübertrager stattfindende Verdampfung des Kältemittels wirkt sich die Druckabnahme hingegen unmittelbar aus. The control circuit is preferably set up to increase the speed of the compressor if the temperature of the second storage chamber is above a setpoint value and / or to reduce the speed of rotation if the temperature of the second storage chamber is below a setpoint value. By increasing the compressor speed, the pressure in a suction line leading to the compressor and via this also the pressure in the second and third heat exchanger can be lowered. Since the cooling effect of the third heat exchanger is largely not based on the evaporation of liquid refrigerant in it, but rather on the vapor flowing through it originating from the second heat exchanger, the change in speed influences the cooling effect of the third heat exchanger at most slightly; On the other hand, the pressure decrease has a direct effect on the evaporation of the refrigerant taking place in the second heat exchanger.
Die oben erwähnten Sollwerte können identisch sein; sie können aber auch die Grenzen eines Intervalls definieren, innerhalb dessen die Drehzahl des Verdampfers unverändert bleibt. The above mentioned setpoints can be identical; but you can also define the limits of an interval within which the speed of the evaporator remains unchanged.
Um die Temperatur in der dritten Lagerkammer zu regeln, ist die Steuerschaltung vorzugsweise eingerichtet, den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils zu vergrößern, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer über einem Sollwert liegt, und/oder den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils zu verkleinern, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt. Obwohl das erste Expansionsventil und der dritte Wärmeübertrager im Kältemittelkreislauf in einer Richtung durch zwei Wärmeübertrager und das zweite Expansionsventil und in der anderen durch den Verdichter getrennt sind, wirkt sich eine Verstellung des ersten Expansionsventils überraschenderweise vor allem im dritten Wärmeübertrager aus. Ein Öffnen des ersten Expansionsventils bewirkt zunächst einmal eine Verringerung der Drosselwirkung des gesamten Kältemittelkreislaufs. Der Druck im zweiten und dritten Wärmeübertrager ändert sich dadurch jedoch nur wenig, denn in dem Maße, in dem dieser Druck zunimmt, wächst bei gleichbleibender Drehzahl auch der Durchsatz des Verdichters. Infolgedessen ist die wesentliche Konsequenz aus der Öffnung des ersten Expansionsventils ein erhöhter Fluss von flüssigem Kältemittel durch das zweite Expansionsventil und infolgedessen, spätestens nachdem der zweite Wärmeübertrager vollständig mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist, eine verstärkte Zufuhr von flüssigem Kältemittel zum dritten Wärmeübertrager und damit eine verstärkte Kühlung der dritten Lagerkammer. In order to regulate the temperature in the third storage chamber, the control circuit is preferably set up to increase the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the third storage chamber is above a target value, and / or to decrease the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the third storage chamber is below a target value. Although the first expansion valve and the third heat exchanger in the refrigerant circuit are separated in one direction by two heat exchangers and the second expansion valve and in the other by the compressor, an adjustment of the first expansion valve surprisingly affects the third heat exchanger in particular. Opening the first expansion valve initially causes a reduction in the throttling effect of the entire refrigerant circuit. The pressure in the second and third heat exchanger changes only slightly because of the fact that the throughput of the compressor increases as this pressure increases while the speed remains the same. As a result, the main consequence of opening the first expansion valve is an increased flow of liquid refrigerant through the second expansion valve and consequently, at the latest after the second heat exchanger is completely filled with liquid refrigerant, an increased supply of liquid refrigerant to the third heat exchanger and thus increased cooling the third storage room.
Die Steuerschaltung kann auch eingerichtet sein, den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils zu vergrößern, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer über einem Sollwert liegt, und/oder den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils zu verkleinern, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt. Eine Entscheidung, nach welcher dieser beiden Möglichkeiten verfahren wird, wird zweckmäßigerweise anhand eines Vergleichs der Solltemperatur der ersten Lagerkammer mit der Umgebungstemperatur getroffen. The control circuit can also be configured to increase the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the third storage chamber is above a setpoint value and / or to reduce the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the third storage chamber is below a setpoint value. A decision as to which of these two options is to be used is expediently made on the basis of a comparison of the setpoint temperature of the first storage chamber with the ambient temperature.
Um die Temperatur der ersten Lagerkammer zu steuern, kann die Steuerschaltung eingerichtet sein, den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils zu vergrößern, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer über einem Sollwert liegt, und/oder den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils zu verkleinern, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt. In order to control the temperature of the first storage chamber, the control circuit can be configured to increase the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the first storage chamber is above a target value, and / or to decrease the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the first Storage chamber is below a target value.
Alternativ kann die Steuerschaltung eingerichtet sein, den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils zu vergrößern, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt, und/oder den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils zu verkleinern, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer über einem Sollwert liegt. Alternatively, the control circuit can be configured to increase the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the first storage chamber is below a setpoint value and / or to reduce the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the first storage chamber is above a setpoint value.
Auch hier kann die Auswahl zwischen den Alternativen anhand eines Vergleichs der Solltemperatur der ersten Lagerkammer mit der Umgebungstemperatur getroffen werden. Here, too, the choice between the alternatives can be made on the basis of a comparison of the setpoint temperature of the first storage chamber with the ambient temperature.
Ein drittes Expansionsventil, ein vierter Wärmeübertrager einer vierten Lagerkammer und ein viertes Expansionsventil können untereinander in Reihe verbunden und zum ersten Expansionsventil, dem ersten Wärmeübertrager und dem zweiten Expansionsventil parallel geschaltet sein. So können mehrere wahlweise heiz- oder kühlbare Fächer in dem Kältegerät geschaffen werden. A third expansion valve, a fourth heat exchanger of a fourth storage chamber and a fourth expansion valve can be connected to one another in series and connected in parallel to the first expansion valve, the first heat exchanger and the second expansion valve. In this way, several compartments that can be optionally heated or cooled can be created in the refrigerator.
Die Temperaturen in diesen Fächern sind durch Einstellen der Verdampfungsdrücke mit Hilfe der vor- und nachgeschalteten Expansionsventile unabhängig voneinander einstellbar. The temperatures in these compartments can be set independently of one another by adjusting the evaporation pressures using the upstream and downstream expansion valves.
Bei einem Kältegerät mit vierter Lagerkammer wie oben beschrieben kann auch der Öffnungsgrad des dritten Expansionsventils vergrößert werden, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer über einem Sollwert liegt, und/oder der Öffnungsgrad des dritten Expansionsventils verkleinert werden, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt. Wenn gewünscht, können weitere Lagerkammern, jeweils mit einem zugeordnetem Wärmeübertrager und dem diesem in einem Zweig des Kältemittelkreislaufs vor- und nachgeschalteten Expansionsventilen, vorgesehen sein. In a refrigeration device with a fourth storage chamber as described above, the degree of opening of the third expansion valve can also be increased if the temperature of the third storage chamber is above a target value, and / or the degree of opening of the third expansion valve can be reduced if the temperature of the third storage chamber is below a target value lies. If desired, further storage chambers can be provided, each with an assigned heat exchanger and the expansion valves connected upstream and downstream of this in a branch of the refrigerant circuit.
Wenigstens einem der Wärmeübertrager kann ein Lüfter zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen dem Wärmeübertrager und der Lagerkammer zugeordnet sein. Ein solcher Lüfter ist vorteilhaft, um den Wärmeaustausch mit der Lagerkammer zu intensivieren und somit eine hohe Austauschleistung mit einem kompakten Wärmeübertrager zu erreichen. Zum Steuern der Kühlung der diversen Lagerkammern sind sie nicht zwingend notwendig. Ein solcher Lüfter kann daher im einfachsten Fall mit ungeregelter oder fester Drehzahl betrieben werden. A fan for driving the exchange of air between the heat exchanger and the storage chamber can be assigned to at least one of the heat exchangers. Such a fan is advantageous in order to intensify the heat exchange with the storage chamber and thus to achieve a high exchange rate with a compact heat exchanger. They are not absolutely necessary to control the cooling of the various storage chambers. In the simplest case, such a fan can therefore be operated at an unregulated or fixed speed.
Insbesondere wenn eine Lagerkammer gekühlt betrieben wird, kann es sinnvoll sein, die Drehzahl von deren des Lüfters anhand einer vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer und der Lagerkammer zu regeln, um so das Ausmaß der Trocknung der Luft in der Lagerkammer durch Kondensation am Verdampfer bzw. den Feuchtegehalt der Luft einzustellen. In particular if a storage chamber is operated in a cooled manner, it can be useful to regulate the speed of the fan based on a predetermined temperature difference between the evaporator and the storage chamber in order to reduce the extent to which the air in the storage chamber is dried by condensation on the evaporator or the Adjust the moisture content of the air.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts wie oben beschrieben mit den Schritten: The object is also achieved by a method for operating a refrigeration device as described above with the steps:
Vergrößern des Öffnungsgrads des zweiten Expansionsventils, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer über einem Sollwert liegt, und/oder Verkleinern des Öffnungsgrads des zweiten Expansionsventils, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt. Increasing the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the first storage chamber is above a target value, and / or reducing the degree of opening of the second expansion valve when the temperature of the first storage chamber is below a target value.
Erhöhen der Drehzahl des Verdichters, wenn die Temperatur der zweiten Lagerkammer über einem Sollwert liegt und/oder Senken der Drehzahl, wenn die Temperatur der zweiten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt; Increasing the speed of the compressor when the temperature of the second storage chamber is above a setpoint value and / or lowering the speed when the temperature of the second storage chamber is below a setpoint value;
Öffnen des ersten Expansionsventils, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer über einem Sollwert liegt, und/oder Verkleinern des Öffnungsgrads des ersten Expansionsventils, wenn die Temperatur der dritten Lagerkammer unter einem Sollwert liegt, sowie durch ein Computerprogrammprodukt, welches Instruktionen umfasst, die bei Ausführung auf einem Computer diesen befähigen, als Steuerschaltung in einem Kältegerät wie oben beschrieben zu arbeiten oder das oben genannte Verfahren auszuführen. Opening the first expansion valve when the temperature of the third storage chamber is above a setpoint value, and / or reducing the degree of opening of the first expansion valve when the temperature of the third storage chamber is below a setpoint value, as well as by a computer program product which includes instructions that, when executed enable a computer to act as a control circuit in one To work refrigeration device as described above or to carry out the above-mentioned method.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen: Further features and advantages of the invention emerge from the description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Kältegeräts; und 1 shows a block diagram of a refrigeration device according to the invention; and
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens des Kältegeräts. 2 shows a flow diagram of an operating method of the refrigeration device.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Kältegeräts. In einem wärmedämmenden Gehäuse 1 sind wenigstens drei Lagerkammern 2, 3, 4 ausgespart. Jeder dieser Lagerkammern 2, 3, 4 ist ein Wärmeübertrager 5, 6, 7 zugeordnet. Die Zuordnung kann z.B. darin bestehen, dass der Wärmeübertrager in Art eines Cold-Wall- Verdampfers zwischen einem Innenbehälter der Lagerkammer und einer den Innenbehälter umgebenden Dämmmaterialschicht eingebettet ist, oder dass der Wärmeübertrager 5, 6, 7 im Innenbehälter 8 der betreffenden Lagerkammer 2, 3, 4 montiert ist. In letzterem Fall kann im Innenbehälter eine Trennwand 9 vorgesehen sein, die das Volumen des Innenbehälters in die Lagerkammer 2, 3, 4 und eine den Wärmeübertrager 5, 6, 7 aufnehmende Wärmeübertragerkammer 10 unterteilt. Unabhängig davon, wie der Wärmeübertrager 5, 6, 7 der Lagerkammer 2, 3, 4 zugeordnet ist, kann jedem Wärmeübertrager 5, 6, 7 ein Lüfter 11 zugeordnet sein, um den Wärmeübergang zwischen der Lagerkammer 2, 3, 4 und ihrem Wärmeübertrager 5, 6, 7 zu intensivieren. Die Drehzahl oder Leistung eines solchen Lüfters 11 kann fest vorgegeben oder, wie im Folgenden noch genauer erläutert, steuerbar sein. Fig. 1 shows a block diagram of a refrigeration device according to the invention. At least three bearing chambers 2, 3, 4 are recessed in a heat-insulating housing 1. A heat exchanger 5, 6, 7 is assigned to each of these storage chambers 2, 3, 4. The assignment can consist in the fact that the heat exchanger is embedded in the manner of a cold wall evaporator between an inner container of the storage chamber and an insulating material layer surrounding the inner container, or that the heat exchanger 5, 6, 7 is embedded in the inner container 8 of the relevant storage chamber 2, 3 , 4 is mounted. In the latter case, a partition 9 can be provided in the inner container, which divides the volume of the inner container into the storage chamber 2, 3, 4 and a heat exchanger chamber 10 accommodating the heat exchanger 5, 6, 7. Regardless of how the heat exchanger 5, 6, 7 is assigned to the storage chamber 2, 3, 4, a fan 11 can be assigned to each heat exchanger 5, 6, 7 to prevent the heat transfer between the storage chamber 2, 3, 4 and its heat exchanger 5 , 6, 7 intensify. The speed or power of such a fan 11 can be predetermined or, as will be explained in more detail below, controllable.
Jede Lagerkammer 2, 3, 4 ist mit einem Temperaturfühler 12 ausgestattet. Messwerte der Temperaturfühler 12 werden von einer Steuerschaltung 13 erfasst. Each storage chamber 2, 3, 4 is equipped with a temperature sensor 12. Measured values from the temperature sensors 12 are recorded by a control circuit 13.
Ein Kältemittelkreislauf umfasst, ausgehend von einem Druckanschluss eines Verdichters 14, der Reihe nach einen Verflüssiger 15, eine Druckleitung 16, ein erstes Expansionsventil 17, den Wärmeübertrager 5, ein zweites Expansionsventil 18, den zweiten Wärmeübertrager 6, den dritten Wärmeübertrager 7 und eine Saugleitung 19, die zu einem Sauganschluss des Verdichters 14 führt. Die Expansionsventile 17, 18 sind von an sich bekannter, hier nicht beschriebener Bauart und ausgelegt, um eine durch ein Steuersignal vorgegebene Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslass aufrecht zu erhalten. Quelle der Steuersignale ist die Steuerschaltung 13. Die Druckleitung 16 und die Saugleitung 19 verlaufen auf einem Teil ihrer Länge gegenläufig in engem Kontakt miteinander, um so einen internen Wärmeübertrager 22 zu bilden, in dem das verdichtete Kältemittel kurz vor Erreichen des Expansionsventils 17 Restwärme an den Dampf in der Saugleitung 19 abgibt. Starting from a pressure connection of a compressor 14, a refrigerant circuit comprises, one after the other, a condenser 15, a pressure line 16, a first expansion valve 17, the heat exchanger 5, a second expansion valve 18, the second heat exchanger 6, the third heat exchanger 7 and a suction line 19 which leads to a suction connection of the compressor 14. The expansion valves 17, 18 are from Design known per se, not described here, and designed to maintain a pressure difference between inlet and outlet that is predetermined by a control signal. The source of the control signals is the control circuit 13. The pressure line 16 and the suction line 19 run in opposite directions over part of their length in close contact with one another in order to form an internal heat exchanger 22 in which the compressed refrigerant passes to the residual heat shortly before reaching the expansion valve 17 Vents in the suction line 19.
Die am Expansionsventil 17 einstellbare Druckdifferenz ist in weiten Grenzen variabel. Einerseits erlaubt das Expansionsventil 17, im Wärmeübertrager 5 einen Druck einzustellen, der sich, wenn überhaupt, nur wenig vom Druck am Druckanschluss des Verdichters 14 unterscheidet, so dass im Wärmeübertrager 5 wie im Verflüssiger 15 Kondensation von Kältemittel stattfindet und die Lagerkammer 2 auf einer Solltemperatur oberhalb der Umgebungstemperatur betrieben werden kann, und in Verflüssiger 15 und Wärmeübertrager 5 kondensiertes Kältemittel über das Expansionsventil 18 den Wärmeübertragern 6 und 7 zugeführt wird. Eine Obergrenze der Temperatur, bei der die Lagerkammer 2 betrieben werden kann, sollte nicht unter +18°C betragen. The pressure difference that can be set at the expansion valve 17 is variable within wide limits. On the one hand, the expansion valve 17 allows a pressure to be set in the heat exchanger 5 that differs only slightly, if at all, from the pressure at the pressure connection of the compressor 14, so that refrigerant condensation takes place in the heat exchanger 5 as in the condenser 15 and the storage chamber 2 at a set temperature can be operated above ambient temperature, and refrigerant condensed in the condenser 15 and heat exchanger 5 is fed to the heat exchangers 6 and 7 via the expansion valve 18. An upper limit of the temperature at which the storage chamber 2 can be operated should not be below + 18 ° C.
Weniger hohe Anforderungen bestehen für das Expansionsventil 18: um einen Betrieb der Lagerkammer 3 als Gefrierfach zu ermöglichen, ist selbst wenn die Lagerkammer 2 als Normalkühlfach betrieben wird, eine nicht vernachlässigbarer Druckabfall am Expansionsventil 18 notwendig. Die maximale Druckdifferenz am Expansionsventil 18 sollte ausreichen, um einen Gefrierfachbetrieb der Lagerkammer 3 auch dann zu ermöglichen, wenn im Wesentlichen der volle Ausgangsdruck des Verdichters 14 am Eingang des Expansionsventils 18 anliegt. The requirements for the expansion valve 18 are less stringent: in order to enable the storage chamber 3 to be operated as a freezer compartment, a non-negligible pressure drop at the expansion valve 18 is necessary even if the storage chamber 2 is operated as a normal refrigeration compartment. The maximum pressure difference at the expansion valve 18 should be sufficient to enable freezer operation of the storage chamber 3 even when essentially the full output pressure of the compressor 14 is present at the inlet of the expansion valve 18.
Zwischen den Wärmeübertragern 6 und 7 findet kein nennenswerter Druckabfall statt. Insbesondere können beide Wärmeübertrager 6, 7 und eine sie verbindende Leitung aus demselben Typ Rohr mit gleichbleibenden Querschnittsabmessungen gefertigt sein. There is no significant pressure drop between the heat exchangers 6 and 7. In particular, both heat exchangers 6, 7 and a line connecting them can be manufactured from the same type of tube with constant cross-sectional dimensions.
Solltemperaturen für alle drei Lagerkammern 2, 3, 4 sind an einer Benutzerschnittstelle 20 der Steuerschaltung 13 einstellbar. Wenn eine der Lagerkammern 2, 3, 4 einen Lüfter 11 aufweist, kann an der Benutzerschnittstelle 20 auch die Möglichkeit vorgesehen sein, einen Wert der Luftfeuchtigkeit für die betreffende Lagerkammer zu wählen. Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens der Steuerschaltung 13. In Schritt S1 werden mit Hilfe der Fühler 12 die Temperaturen T2, T3. T4 in den Lagerkammern 2,Setpoint temperatures for all three storage chambers 2, 3, 4 can be set on a user interface 20 of the control circuit 13. If one of the storage chambers 2, 3, 4 has a fan 11, the user interface 20 can also provide the option of selecting a humidity value for the relevant storage chamber. 2 shows a flow chart of a working method of the control circuit 13. In step S1, the temperatures T2, T3. T4 in storage chambers 2,
3, 4 gemessen. In Schritt S2 wird die vom Benutzer für die Lagerkammer 2 eingestellte Solltemperatur T2s mit der Umgebungstemperatur Tenv verglichen. Ist erstere niedriger, d.h. wenn die Lagerkammer 2 gekühlt wird, geht das Verfahren zu Schritt S3. 3, 4 measured. In step S2, the setpoint temperature T2s set by the user for the storage chamber 2 is compared with the ambient temperature T env . If the former is lower, that is, if the storage chamber 2 is being cooled, the method goes to step S3.
In Schritt S3 wird die Temperatur T2 mit der Solltemperatur T2s verglichen. Wenn beide Werte T2, T2s innerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls übereinstimmen, geht das Verfahren unmittelbar über zu Schritt S4. Ist die gemessene Temperatur T2 signifikant niedriger als T2s, dann verringert die Steuerschaltung den Öffnungsgrad des Expansionsventils 18 (S5), um auf diesem Wege den Druck bzw. die Siedetemperatur des Kältemittels im Wärmeübertrager 5 hochzusetzen. Die Verringerung des Öffnungsgrads kann hier in einer Heraufsetzung der vom Expansionsventil 18 aufrecht zu erhaltenden Druckdifferenz zwischen den Wärmeübertragern 5 und 6 bestehen. Umgekehrt wird in Schritt S6 der Öffnungsgrad heraufgesetzt (bzw. die Druckdifferenz heruntergesetzt), wenn die Temperatur T2 signifikant höher ist als T2s. In step S3, the temperature T2 is compared with the target temperature T2s. If both values T2, T2s agree within a predetermined tolerance interval, the method goes directly to step S4. If the measured temperature T2 is significantly lower than T2s, then the control circuit reduces the degree of opening of the expansion valve 18 (S5) in order to increase the pressure or the boiling temperature of the refrigerant in the heat exchanger 5 in this way. The reduction in the degree of opening can consist in an increase in the pressure difference to be maintained between the heat exchangers 5 and 6 by the expansion valve 18. Conversely, in step S6 the degree of opening is increased (or the pressure difference is reduced) if the temperature T2 is significantly higher than T2s.
Das Ausmaß, in dem die Druckdifferenz in Schritt S5 oder S6 verändert wird, kann eine Konstante sein, oder sie kann Umstände wie etwa den Betrag der Differenz zwischen T2 und T2s oder die Zeitspanne, die die Abweichung zwischen T2 und T2s bereits andauert, berücksichtigen, um die Zeit bis zur Wiederherstellung der Übereinstimmung zwischen T2 und T2s oder ein Überschwingen der Steuerung zu minimieren. The extent to which the pressure difference is changed in step S5 or S6 can be a constant, or it can take into account circumstances such as the amount of the difference between T2 and T2s or the period of time that the deviation between T2 and T2s already lasts, in order to minimize the time until correspondence between T2 and T2s is restored or control overshoots.
In Schritt S4 wird die Temperatur T3 mit der vom Benutzer für die Lagerkammer 3 eingestellten Solltemperatur T3s verglichen. Der Wärmeübertrager 6 der Lagerkammer 3 arbeitet immer als Verdampfer; dazu wird er im Betrieb kontinuierlich mit flüssigem Kältemittel versorgt, das entweder im Verflüssiger 15 kondensiert und im Wärmeübertrager 5 nur zu einem kleinen Teil verdampft ist, oder weil im Wärmeübertrager 5 noch Kondensation, zusätzlich zu der des Verflüssigers, stattgefunden hat. Der Wärmeübertrager 6 ist daher, da in ihm wie im Wärmeübertrager 7 im Wesentlichen der Ansaugdruck des Verdichters 14 herrscht und er gut mit flüssigem Kältemittel versorgt ist, der kälteste der Wärmeübertrager 5, 6, 7, und T3, T3s liegen normalerweise in einem für ein Gefrierfach typischen Bereich unter -10°C, z.B. um -18°C. Wenn beide Werte T3, T3s innerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls übereinstimmen, geht das Verfahren unmittelbar über zu Schritt S7. Ist die gemessene Temperatur T3 signifikant niedriger als T3s, dann reduziert die Steuerschaltung 13 die Drehzahl des Verdichters 14 (S8), um auf diesem Wege den Druck bzw. die Siedetemperatur des Kältemittels im Wärmeübertrager 6 hochzusetzen. Umgekehrt wird in Schritt S9 die Drehzahl heraufgesetzt, wenn die Temperatur T3 signifikant höher ist als T3s. In step S4, the temperature T3 is compared with the setpoint temperature T3s set by the user for the storage chamber 3. The heat exchanger 6 of the storage chamber 3 always works as an evaporator; To this end, it is continuously supplied with liquid refrigerant during operation, which either condenses in the condenser 15 and only a small part evaporates in the heat exchanger 5, or because condensation has taken place in the heat exchanger 5 in addition to that of the condenser. The heat exchanger 6 is therefore the coldest of the heat exchangers 5, 6, 7, and T3, T3s are normally located in one for one, since it, like the heat exchanger 7, is essentially the suction pressure of the compressor 14 and it is well supplied with liquid refrigerant Freezer compartment typical range below -10 ° C, e.g. around -18 ° C. If both values T3, T3s match within a predetermined tolerance interval, the method goes directly to step S7. If the measured temperature T3 is significantly lower than T3s, then the control circuit 13 reduces the speed of the compressor 14 (S8) in order to increase the pressure or the boiling temperature of the refrigerant in the heat exchanger 6 in this way. Conversely, the speed is increased in step S9 if the temperature T3 is significantly higher than T3s.
Das Ausmaß, in dem die Drehzahl in Schritt S8 oder S9 verändert wird, kann eine Konstante sein, oder sie kann Umstände wie etwa den Betrag der Differenz zwischen T3 und T3s oder die Zeitspanne, die die Abweichung zwischen T3 und T3s bereits andauert, berücksichtigen, um die Zeit bis zur Wiederherstellung der Übereinstimmung zwischen T3 und T3s oder ein Überschwingen der Steuerung zu minimieren. The extent to which the speed is changed in step S8 or S9 can be a constant, or it can take into account circumstances such as the amount of the difference between T3 and T3s or the time span that the deviation between T3 and T3s has already lasted, in order to minimize the time until correspondence between T3 and T3s is restored or control overshoots.
In Schritt S7 wird die Temperatur T4 mit der vom Benutzer für die Lagerkammer 4 eingestellten Solltemperatur T4s verglichen. Wenn beide Werte T4, T4s innerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls übereinstimmen, geht das Verfahren nach einer vorgegebenen Wartezeit (S12) zurück zu Schritt S1. Ist die gemessene Temperatur T4 signifikant niedriger als T4s, dann verringert die Steuerschaltung den Öffnungsgrad des Expansionsventils 17 (S10), um auf diesem Wege den Massenstrom des Kältemittels zu verringern und damit die Menge an flüssigem Kältemittel zu reduzieren, die bis in den Wärmeübertrager 7 gelangt. Umgekehrt wird in Schritt S11 der Öffnungsgrad heraufgesetzt, wenn die Temperatur T4 signifikant höher ist als T4s, so dass mehr flüssiges Kältemittel in den Wärmeübertrager 7 gelangt. In step S7, the temperature T4 is compared with the setpoint temperature T4s set by the user for the storage chamber 4. If the two values T4, T4s match within a predetermined tolerance interval, the method goes back to step S1 after a predetermined waiting time (S12). If the measured temperature T4 is significantly lower than T4s, the control circuit reduces the degree of opening of the expansion valve 17 (S10) in order to reduce the mass flow of the refrigerant and thus to reduce the amount of liquid refrigerant that reaches the heat exchanger 7 . Conversely, the degree of opening is increased in step S11 if the temperature T4 is significantly higher than T4s, so that more liquid refrigerant reaches the heat exchanger 7.
Wenn hingegen in Schritt S2 festgestellt wird, dass für die Lagerkammer 2 Heizbetrieb gewählt ist, d.h. wenn T2s>Tenv ist, dann wird zwar anschließend ebenfalls T2 mit T2s verglichen (S3‘), doch wird, wenn T2 signifikant unter T2s liegt, das Expansionsventil 17 weiter geöffnet (S5‘), bzw. wenn T2 signifikant über T2s liegt, weiter geschlossen (S6‘). If, on the other hand, it is determined in step S2 that heating mode has been selected for the storage chamber 2, ie if T2s> T env , then T2 is then also compared with T2s (S3 '), but if T2 is significantly below T2s, the Expansion valve 17 further open (S5 '), or if T2 is significantly above T2s, further closed (S6').
Die Schritte S4, S8, S9 zur Temperaturregelung in der Lagerkammer 3 sind mit den oben für den Fall des Kühlbetriebs in der Lagerkammer 2 beschriebenen identisch. io The steps S4, S8, S9 for temperature control in the storage chamber 3 are identical to those described above for the case of the cooling operation in the storage chamber 2. ok
Die Regelung der Temperatur T4 in der Lagerkammer 4 erfolgt dann über das Expansionsventil 18: wenn in Schritt S7‘ festgestellt wird, dass diese niedriger ist als die Solltemperatur T4s, dann wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 18 verringert, um das Angebot an flüssigem Kältemittel im Wärmeübertrager 7 zu verringern (S10‘), im gegenteiligen Fall (S1T) wird der Öffnungsgrad vergrößert. The temperature T4 in the storage chamber 4 is then regulated via the expansion valve 18: if it is determined in step S7 'that this is lower than the target temperature T4s, then the degree of opening of the expansion valve 18 is reduced to reduce the amount of liquid refrigerant in the heat exchanger 7 to decrease (S10 '), in the opposite case (S1T) the degree of opening is increased.
Wenn gewünscht, kann ein Lüfter 21 am Verflüssiger 15 angeordnet sein, um Umgebungsluft über den Verflüssiger 15 zu blasen und so die Wärmeabgabe über den Verflüssiger 15 zu beschleunigen. Der Lüfter 21 kann mit fester Drehzahl laufen. Denkbar ist auch, dass die Steuerschaltung 13 seine Drehzahl gleichsinnig mit der des Verdichters 14 oder mit der Umgebungstemperatur variiert, um dem bei erhöhter Verdichterleistung erhöhten Wärmeanfall am Verflüssiger 15 Rechnung zu tragen. If desired, a fan 21 can be arranged on the condenser 15 in order to blow ambient air over the condenser 15 and thus accelerate the heat dissipation via the condenser 15. The fan 21 can run at a fixed speed. It is also conceivable that the control circuit 13 varies its speed in the same direction as that of the compressor 14 or with the ambient temperature in order to take into account the increased heat accumulation at the condenser 15 with increased compressor output.
Die Drehzahlen der Lüfter 11 sind von den Temperaturen in den Lagerkammern 2, 3, 4 und der Umgebung unabhängig. Sie können fest vorgegeben sein; insbesondere im Falle der als Normalkühlfach nutzbaren Lagerkammer 4 kann es zweckmäßig sein, dem Benutzer an der Schnittstelle 20 die Auswahl zwischen verschiedenen Leistungsstufen bzw. Drehzahlen des dortigen Lüfters 11 zu geben. Je höher die Leistung des Lüfters 11, umso kleiner ist die Temperaturdifferenz zwischen Lagerkammer 4 und Verdampfer 7, die ausreicht, um die Solltemperatur T4s der Lagerkammer 4 aufrecht zu erhalten. Und je höher die Temperatur des Wärmeübertragers 7 ist, umso kleiner ist der Anteil der Luftfeuchtigkeit aus der Lagerkammer 4, der am Wärmeübertrager 7 kondensiert und ins Freie geleitet werden muss. Daher eignet sich eine hohe Lüfterleistung zur Lagerung von gegen Austrocknung empfindlichem Kühlgut. Für Kühlgut, das bei hoher Feuchtigkeit zu Schimmelbildung oder dergleichen neigt, kann eine niedrigere Lüfterleistung eingestellt werden. The speeds of the fans 11 are independent of the temperatures in the storage chambers 2, 3, 4 and the environment. They can be fixed; in particular in the case of the storage chamber 4 that can be used as a normal refrigeration compartment, it can be useful to give the user at the interface 20 the choice between different power levels or speeds of the fan 11 there. The higher the power of the fan 11, the smaller the temperature difference between the storage chamber 4 and the evaporator 7, which is sufficient to maintain the setpoint temperature T4s of the storage chamber 4. And the higher the temperature of the heat exchanger 7, the smaller the proportion of air humidity from the storage chamber 4 that condenses on the heat exchanger 7 and has to be conducted outside. A high fan output is therefore suitable for storing items that are sensitive to drying out. A lower fan output can be set for items to be cooled that tend to form mold or the like in high humidity.
Dieselben Überlegungen gelten für die Steuerung des Lüfters 11 in der Lagerkammer 2, wenn diese als Normalkühlfach oder in einem dazu benachbarten Temperaturbereich, etwa als Frischkühlfach, eingesetzt wird. The same considerations apply to the control of the fan 11 in the storage chamber 2 when this is used as a normal cooling compartment or in a temperature range adjacent thereto, for example as a fresh cooling compartment.
Um ideale Lagerbedingungen sowohl für gegen Austrocknung empfindliches als auch für nässeempfindliches Kühlgut schaffen zu können, kann es wünschenswert sein, mehr als die drei in der Fig. 1 gezeigten Lagerkammern in einem Kältegerät zur Verfügung zu haben. Zum Kühlen oder Heizen einer solchen weiteren Lagerkammer kann der Kältemittelkreislauf eine Mehrzahl von Leitungssträngen aufweisen, die sich jeweils zwischen Anschlusspunkten 23 der Druckleitung 16 und 24 einer das Expansionsventil 18 mit dem Wärmetauscher 6 verbindenden Leitung erstrecken, von denen jeder, analog zu den Komponenten 17, 5, 18 in Reihe ein stromaufwärtiges Expansionsventil, einen Wärmeübertrager für die weitere Lagerkammer und ein stromabwärtiges Expansionsventil aufweist. In order to be able to create ideal storage conditions for both items that are sensitive to drying out and items that are sensitive to moisture, it may be desirable to have more than the three storage chambers shown in FIG. 1 available in a refrigeration device to have. For cooling or heating such a further storage chamber, the refrigerant circuit can have a plurality of line strands, which each extend between connection points 23 of the pressure line 16 and 24 of a line connecting the expansion valve 18 to the heat exchanger 6, each of which, analogously to the components 17, 5, 18 has in series an upstream expansion valve, a heat exchanger for the further storage chamber and a downstream expansion valve.
BEZUGSZEICHEN REFERENCE MARK
1 Gehäuse 1 housing
2 Lagerkammer 2 storage room
3 Lagerkammer 3 storage room
4 Lagerkammer 4 storage room
5 Wärmeübertrager 5 heat exchangers
6 Wärmeübertrager 6 heat exchangers
7 Wärmeübertrager 7 heat exchangers
8 Innenbehälter 8 inner containers
9 Trennwand 9 partition
10 Wärmeübertragerkammer10 heat exchanger chamber
11 Lüfter 11 fans
12 Temperaturfühler 12 temperature sensors
13 Steuerschaltung 13 Control circuit
14 Verdichter 14 compressors
15 Verflüssiger 15 condenser
16 Druckleitung 16 pressure line
17 Expansionsventil 17 expansion valve
18 Expansionsventil 18 expansion valve
19 Saugleitung 19 suction line
20 Benutzerschnittstelle 20 User Interface
21 Lüfter 21 fans
22 interner Wärmeübertrager22 internal heat exchanger
23 Anschlusspunkt 23 Connection point
24 Anschlusspunkt 24 connection point

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer ersten, einer zweiten und einer dritten Lagerkammer (2, 3, 4), einem Kältemittelkreislauf, an dem zwischen einem Druckanschluss und einem Sauganschluss eines Verdichters (14) der Reihe nach hintereinandergeschaltet sind: ein Verflüssiger (15), ein erstes Expansionsventil (17), ein erster Wärmeübertrager (5) der ersten Lagerkammer (2), ein zweites Expansionsventil (18), und ein zweiter Wärmeübertrager (6) der zweiten Lagerkammer (3), einem der dritten Lagerkammer (4) zugeordneten dritten Wärmeübertrager (7) und einer Steuerschaltung (13) zum Steuern des Betriebs des Verdichters (14) und der Expansionsventile (17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wärmeübertrager (7) dem zweiten Wärmeübertrager (6) in Reihe nachgeschaltet ist und dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, in der dritten Lagerkammer (4) eine höhere Lagertemperatur (T4s) aufrecht zu erhalten als in der zweiten Lagerkammer (3). 1. Refrigeration device, in particular household refrigeration device, with at least a first, a second and a third storage chamber (2, 3, 4), a refrigerant circuit on which a condenser is connected in series between a pressure connection and a suction connection of a compressor (14) (15), a first expansion valve (17), a first heat exchanger (5) of the first storage chamber (2), a second expansion valve (18), and a second heat exchanger (6) of the second storage chamber (3), one of the third storage chambers ( 4) associated third heat exchanger (7) and a control circuit (13) for controlling the operation of the compressor (14) and the expansion valves (17, 18), characterized in that the third heat exchanger (7) is in series with the second heat exchanger (6) is connected downstream and that the control circuit (13) is set up to maintain a higher storage temperature (T4s) in the third storage chamber (4) than in the second storage chamber (3).
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Wärmeübertrager (6, 7) ohne zwischengeschaltete Drosselstelle miteinander verbunden sind. 2. Refrigerating device according to claim 1, characterized in that the second and the third heat exchanger (6, 7) are connected to one another without an interposed throttle point.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Verdichters (14) auf eine Vielzahl von Werten, vorzugsweise kontinuierlich, einstellbar ist und die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, die Drehzahl zu erhöhen, wenn die Temperatur (T3) der zweiten Lagerkammer über einem Sollwert (T3s) liegt und/oder die Drehzahl zu senken, wenn die Temperatur (T3) der zweiten Lagerkammer unter einem Sollwert (T3s) liegt. 3. Refrigerating device according to claim 1 or 2, characterized in that the speed of the compressor (14) can be set to a plurality of values, preferably continuously, and the control circuit (13) is set up to increase the speed when the temperature (T3 ) the second storage chamber is above a setpoint value (T3s) and / or to reduce the speed if the temperature (T3) of the second storage chamber is below a setpoint value (T3s).
4. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils (17) zu vergrößern, wenn die Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) über einem Sollwert (T4s) liegt, und/oder den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils (17) zu verkleinern, wenn die Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) unter einem Sollwert (T4s) liegt. 4. Refrigeration device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (13) is set up to increase the degree of opening of the first expansion valve (17) when the temperature (T4) of the third Storage chamber (4) is above a target value (T4s), and / or to reduce the degree of opening of the first expansion valve (17) when the temperature (T4) of the third storage chamber (4) is below a target value (T4s).
5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils (18) zu vergrößern, wenn die Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) über einem Sollwert (T4s) liegt, und/oder den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils (18) zu verkleinern, wenn die Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) unter einem Sollwert (T4s) liegt. 5. Refrigerating device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (13) is set up to increase the degree of opening of the second expansion valve (18) when the temperature (T4) of the third storage chamber (4) is above a setpoint value (T4s) and / or to reduce the degree of opening of the second expansion valve (18) when the temperature (T4) of the third storage chamber (4) is below a target value (T4s).
6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils (18) zu vergrößern, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer (2) über einem Sollwert (T2s) liegt, und/oder den Öffnungsgrad des zweiten Expansionsventils (18) zu verkleinern, wenn die Temperatur (T2) der ersten Lagerkammer (2) unter einem Sollwert (T2s) liegt. 6. Refrigerating device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (13) is set up to increase the degree of opening of the second expansion valve (18) when the temperature of the first storage chamber (2) is above a setpoint value (T2s), and / or to reduce the degree of opening of the second expansion valve (18) when the temperature (T2) of the first storage chamber (2) is below a target value (T2s).
7. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils (17) zu vergrößern, wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer (2) unter einem Sollwert (T2s) liegt, und/oder den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils (17) zu verkleinern, wenn die Temperatur (T2) der ersten Lagerkammer (2) über einem Sollwert (T2s) liegt. 7. Refrigerating device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (13) is set up to increase the degree of opening of the first expansion valve (17) when the temperature of the first storage chamber (2) is below a setpoint value (T2s), and / or to reduce the degree of opening of the first expansion valve (17) when the temperature (T2) of the first storage chamber (2) is above a setpoint value (T2s).
8. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, bei einer Abweichung der Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) von einem Sollwert (T4s) ein zu verstellendes Expansionsventil abhängig davon auszuwählen, ob eine Solltemperatur (T2s) der ersten Lagerkammer (2) über oder unter einer Umgebungstemperatur (Tenv) liegt. 8. Refrigeration device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (13) is set up to select an expansion valve to be adjusted depending on whether the temperature (T4) of the third storage chamber (4) deviates from a target value (T4s) a target temperature (T2s) of the first storage chamber (2) is above or below an ambient temperature (T env ).
9. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Expansionsventil, ein vierter Wärmeübertrager einer vierten Lagerkammer, und ein viertes Expansionsventil untereinander in Reihe verbunden und zum ersten Expansionsventil (17), dem ersten Wärmeübertrager (5) und dem zweiten Expansionsventil (18) parallel geschaltet sind. 9. Refrigeration device according to one of the preceding claims, characterized in that a third expansion valve, a fourth heat exchanger, a fourth Storage chamber and a fourth expansion valve connected in series and connected in parallel to the first expansion valve (17), the first heat exchanger (5) and the second expansion valve (18).
10. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem der Wärmeübertrager (5, 6, 7) ein Lüfter (11) zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen dem Wärmeübertrager (5, 6, 7) und der Lagerkammer (2, 3, 4) zugeordnet ist. 10. Refrigeration device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the heat exchangers (5, 6, 7) has a fan (11) for driving the exchange of air between the heat exchanger (5, 6, 7) and the storage chamber (2, 3 , 4) is assigned.
11. Kältegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, die Drehzahl wenigstens eines Lüfters (11) anhand einer vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer (5, 6, 7) und der zugeordneten Lagerkammer (2, 3, 4) zu regeln. 11. Refrigerating device according to claim 10, characterized in that the control circuit (13) is set up to control the speed of at least one fan (11) on the basis of a predetermined temperature difference between the evaporator (5, 6, 7) and the associated storage chamber (2, 3, 4) to regulate.
12. Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts nach Anspruch 1 mit den Schritten: 12. A method for operating a refrigeration device according to claim 1 with the steps:
Vergrößern (S6) des Öffnungsgrads des zweiten Expansionsventils (18), wenn (S3) die Temperatur (T2) der ersten Lagerkammer (2) über einem Sollwert (T2s) liegt, und/oder Verkleinern (S5) des Öffnungsgrads des zweiten Expansionsventils (18), wenn die Temperatur der ersten Lagerkammer (2) unter einem Sollwert (T2s) liegt. Increase (S6) the degree of opening of the second expansion valve (18) when (S3) the temperature (T2) of the first storage chamber (2) is above a target value (T2s), and / or decrease (S5) the degree of opening of the second expansion valve (18) ) if the temperature of the first storage chamber (2) is below a setpoint (T2s).
Erhöhen (S9) der Drehzahl des Verdichters (14), wenn (S4) die Temperatur (T3) der zweiten Lagerkammer (3) über einem Sollwert (T3s) liegt und/oder Senken (S8) der Drehzahl, wenn die Temperatur (T3) der zweiten Lagerkammer (3) unter einem Sollwert (T3s) liegt; Increase (S9) the speed of the compressor (14) if (S4) the temperature (T3) of the second storage chamber (3) is above a setpoint value (T3s) and / or decrease (S8) the speed if the temperature (T3) the second storage chamber (3) is below a target value (T3s);
Vergrößern (S11) des Öffnungsgrads des ersten Expansionsventils (17), wenn die Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) über einem Sollwert (T4s) liegt, und/oder Verkleinern (S10) des Öffnungsgrads des ersten Expansionsventils (17), wenn die Temperatur (T4) der dritten Lagerkammer (4) unter einem Sollwert (T4s) liegt. Increase (S11) the degree of opening of the first expansion valve (17) when the temperature (T4) of the third storage chamber (4) is above a target value (T4s), and / or decrease (S10) the degree of opening of the first expansion valve (17) when the temperature (T4) of the third storage chamber (4) is below a target value (T4s).
13. Computerprogrammprodukt, welches Instruktionen umfasst, die bei Ausführung auf einem Computer diesen befähigen, als Steuerschaltung in einem Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zu arbeiten oder das Verfahren nach Anspruch 12 auszuführen. 13. Computer program product which comprises instructions which, when executed on a computer, enable it to work as a control circuit in a refrigeration device according to one of claims 1 to 11 or to carry out the method according to claim 12.
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