WO2013060611A2

WO2013060611A2 - Kältegerät mit verdunstungsschale und hilfseinrichtung zur verdunstungsförderung

Info

Publication number: WO2013060611A2
Application number: PCT/EP2012/070565
Authority: WO
Inventors: Hans Ihle
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-05-02
Also published as: WO2013060611A3; DE102011085155A1

Abstract

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer durch eine Tür (2) verschließbaren Lagerkammer (3), einer Verdunstungsschale (9) zum Verdunsten von aus der Lagerkammer (3) abgeleitetem Tauwasser und einer Hilfseinrichtung (6, 10, 12), die durch eine Steuereinheit (13) steuerbar ist, um die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale (9) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Steuereinheit (13) funktionsmäßig verbundener Luftfeuchtesensor (15) mit der Verdunstungsschale (9) an einem gemeinsamen Luftvolumen angeordnet ist.

Description

Kältegerät mit Verdunstungsschale und Hilfseinrichtung zur

Verdunstungsförderung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie etwa einen Kühl- oder Gefrierschrank, mit einer Verdunstungsschale zum Verdunsten von aus einer Lagerkammer des Geräts abgeleitetem Tauwasser und einer

Hilfseinrichtung, die zuschaltbar ist, um bei Bedarf die Verdunstung des Tauwassers in der Verdunstungsschale zu fördern.

Bei jedem Öffnen einer Tür des Kältegeräts gelangt mit der Umgebungsluft auch

Feuchtigkeit in die Lagerkammer eines Kältegeräts und schlägt sich dort im Laufe der Zeit an der kältesten Stelle nieder, das heißt je nach Bauart des Kältegeräts zum Beispiel unmittelbar an einem Verdampfer oder an einer durch den Verdampfer gekühlten Wand der Lagerkammer. Von dort muss die Feuchtigkeit beseitigt werden, damit sie nicht den Wärmeaustausch zwischen der Lagerkammer und dem Verdampfer und damit den Wirkungsgrad des Kältegeräts beeinträchtigt und/oder damit von dieser kältesten Stelle abfließendes Wasser nicht das Kühlgut durchnässt. Es ist daher üblicherweise unterhalb dieser kältesten Stelle eine Auffangrinne oder -schale vorgesehen, in der sich das Tauwasser sammeln kann und von wo aus es durch einen Durchgang in der

wärmeisolierenden Wand des Kältegeräts zu einer Verdunstungsschale geleitet wird. Die Verdunstungsschale ist jenseits der wärmeisolierenden Wand angeordnet, um aus ihr verdunstende Feuchtigkeit frei an die Umgebung abgeben zu können. Um die

Verdunstung in der Schale zu fördern, ist sie herkömmlicherweise in einem

Maschinenraum des Kältegeräts auf einem Verdichter montiert, um durch dessen

Abwärme beheizt zu werden.

Verbesserungen der Isolation und der Kälteerzeugung führen bei modernen Kältegeräten dazu, dass das Verhältnis von anfallendem Tauwasser zur am Verdichter verfügbaren Abwärme immer ungünstiger wird. Wenn jedoch das Tauwasser schneller anfällt, als es in der Verdunstungsschale verdunsten kann, dann läuft diese über, und das auslaufende Wasser kann zu Schäden am Gerät und an dessen Umgebung führen. Eine Möglichkeit, die fehlende Abwärme des Verdichters zu ersetzen ist, eine elektrische Heizeinrichtung an der Verdunstungsschale anzubringen. Es liegt jedoch auf der Hand, dass der Betrieb einer solchen Heizeinrichtung, insbesondere, wenn er nicht

bedarfsorientiert gesteuert erfolgt, die Gesamtenergieeffizienz des Kältegeräts

beeinträchtigt und Effizienzgewinne durch verbesserte Isolation oder verbesserte

Kälteerzeugung weitgehend wieder zunichte macht. Es wäre zwar an sich denkbar, einen Füllstandssensor an der Verdunstungsschale anzubringen und die Heizeinrichtung nur dann zu betreiben, wenn dieser die Überschreitung eines kritischen Wasserspiegels anzeigt. Ein solcher Füllstandssensor muss jedoch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aufweisen, denn wenn eine Störung des Füllstandsensors darin besteht, dass eine Überschreitung des kritischen Wasserspiegels nicht erfasst wird, droht ein Überlaufen der Verdunstungsschale mit den daraus resultierenden Folgeschäden. Führt hingegen eine Störung des Füllstandssensors dazu, dass ständig eine Überschreitung des kritischen Wasserspiegels erfasst wird, dann läuft die Heizeinrichtung pausenlos, und es wird nutzlos Energie vergeudet. Da eine solche Störung sich äußerlich nicht unmittelbar bemerkbar macht, kann es sein, dass sie lange Zeit übersehen wird und dem Benutzer erhebliche Kosten verursacht. Ein Füllstandssensor mit der für die Praxis erforderlichen Zuverlässigkeit führt jedoch zu nicht vernachlässigbaren und für den Anwender vielfach abschreckenden Kosten bei der Gerätefertigung. Aus der nicht vorveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung 10 201 1 078 321.0 geht ein Kältegerät hervor, bei dem ein Luftfeuchtesensor in einer Lagerkammer angeordnet und mit einer Steuereinheit verbunden ist. Anhand von Daten dieses Luftfeuchtesensors kann die Steuereinheit abschätzen, wie viel Kondenswasser aus der Luft der Lagerkammer sich demnächst am Verdampfer niederschlagen wird bzw. wie stark folglich in der näheren Zukunft der Zufluss an Kondenswasser zur Verdunstungsschale sein wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine preiswerte und zuverlässige Lösung anzugeben, mit der eine ausreichende Verdunstung von Kondenswasser sichergestellt werden kann und gleichzeitig eine gute Energieeffizienz des Kältegeräts gewahrt bleibt.

Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem

Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer durch eine Tür verschließbaren Lagerkammer, einer Verdunstungsschale zum Verdunsten von aus der Lagerkammer abgeleitetem Tauwasser und einer Hilfseinrichtung, die durch eine Steuereinheit steuerbar ist, um die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale zu erhöhen, ein mit der Steuereinheit funktionsmäßig verbundener Luftfeuchtesensor mit der Verdunstungsschale an einem gemeinsamen Luftvolumen angeordnet ist. Als zu einem gemeinsamen Luftvolumen gehörig können zwei Orte insbesondere dann angesehen werden, wenn zwischen ihnen ein Unterschiede der Temperatur und

Luftfeuchtigkeit nivellierender Luftaustausch durch Konvektion, Zwangslüftung oder zufällige Luftbewegung jederzeit möglich ist. Die Verdunstungsrate, die bei gegebener Temperatur an der Verdunstungsschale erreichbar ist, hängt davon ab, wie stark die mit der Wasseroberfläche der

Verdunstungsschale in Kontakt stehende Luft bereits mit Feuchtigkeit gesättigt ist. Der mit der Verdunstungsschale an einem gemeinsamen Luftvolumen angeordnete

Luftfeuchtesensor ermöglicht es der Steuereinheit, diese Tatsache zu berücksichtigen und die Verdunstung mittels der Hilfseinrichtung zu fördern.

Eine enge räumliche Nachbarschaft zwischen dem Luftfeuchtesensor und der

Verdunstungsschale ist nicht erforderlich. Da die Luft innerhalb des gemeinsamen Luftvolumens zum Durchmischen neigt, kann auch ein entfernter Luftfeuchtesensor einen guten Rückschluss auf die Aufnahmefähigkeit der Luft an der Verdunstungsschale ermöglichen. Daher kann das gemeinsame Luftvolumen durchaus ein das Kältegerät umgebender Raum sein.

Vorzugsweise ist das gemeinsame Luftvolumen durch einen Maschinenraum des

Kältegeräts oder einen Teil dieses Maschinenraums gebildet. Dies vereinfacht

insbesondere Montage und Verdrahtung des Luftfeuchtesensors, da der Maschinenraum herkömmlicherweise bereits Halterungen und Kontakte für diverse andere Einbauten aufweist. Der Luftfeuchtesensor kann über dem Wasserspiegel der Verdunstungsschale

angeordnet sein, um auch vom Wasserspiegel selber freigesetzte Luftfeuchtigkeit erfassen und ggf. bei der Steuerung der Hilfseinrichtung berücksichtigen zu können. Es kann aber auch sinnvoll sein, den Luftfeuchtesensor auf dem Weg der über die Verdunstungsschale geführten Luft stromaufwärts von der Verdunstungsschale anzubringen, um den Feuchtigkeitsgehalt der Luft vor dem Passieren der

Verdunstungsschale, vorzugsweise aber nach Passieren einer Wärmequelle, erfassen zu können. So kann insbesondere beurteilt werden, wie effizient die über die

Verdunstungsschale streichende Luft Feuchtigkeit aufzunehmen vermag und inwieweit womöglich die Verdunstungsschale zusätzlich beheizt werden muss, um eine zum Verhindern des Überlaufens erforderliche Verdunstungsrate zu erzielen.

Die Hilfseinrichtung kann diverse Komponenten umfassen. Eine Komponente ist z.B. ein in thermischen Kontakt mit der Verdunstungsschale angeordneter Verdichter. Ein solcher Verdichter ist bei vielen herkömmlichen Kältegeräten vorhanden; neuartig ist jedoch, dass gemäß der Erfindung vorzugsweise die Energieeffizienz des Verdichters durch die Steuereinheit veränderbar ist, um mit Hilfe des Verdichters die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale erhöhen zu können. So kann, wenn eine ausreichend niedrige Luftfeuchtigkeit erfasst wird und kein Bedarf besteht, die Verdunstungsrate zu erhöhen, der Verdichter in an sich üblicher weise mit der besten erreichbaren Energieeffizienz betrieben werden, wohingegen bei hoher Luftfeuchtigkeit, wenn die vom energieeffizient betriebenen Verdichter freigesetzte Wärme nicht mehr ausreicht, um eine ausreichende Verdunstung zu gewährleisten, durch Herabsetzen der Energieeffizienz die

Abwärmeleistung des Verdichters, mit der die Verdunstungsschale beheizt wird, heraufgesetzt werden kann.

Um die Energieeffizienz des Verdichters zu verändern, kommen verschiedene

Möglichkeiten in Betracht. Eine Möglichkeit ist, den Volumendurchsatz des Verdichters zwischen verschiedenen nicht verschwindenden Werten zu verändern. Ist der

Volumendurchsatz zu gering, dann kommen die für die Kälteerzeugung erforderlichen Druckunterschiede zwischen Ein- und Auslass des Verdichters nicht zustande, ist er zu hoch, dann leistet der Verdichter zwar viel mechanische Arbeit, wälzt aber dabei nur wenig Kältemittel um. Daher muss ein Optimum der Effizienz bei einem mittleren

Volumendurchsatz des Verdichters existieren, und indem von diesem optimalen

Durchsatz nach unten oder, vorzugsweise, nach oben abgewichen wird, kann der Verdichter mit verringerter Energieeffizienz betrieben werden. Bei einem in an sich bekannter Weise thermostatisch, anhand von Ein- und

Ausschaltgrenztemperaturen gesteuerten Verdichter kann die Energieeffizienz auch durch Verändern der Differenz zwischen Ein- und Ausschaltgrenztemperatur beeinflusst werden. Eine Veränderung dieser Differenz wirkt sich indirekt auf die Laufzeit des Verdichters und damit auf die Häufigkeit aus, mit der außerhalb einer die Lagerkammer umgebenden Isolation liegende Teile des Kältemittelkreislaufs abgekühlt werden, und beeinflusst so die Effizienz. Denkbar ist auch die Laufzeit des Verdichters direkt zu steuern, um die

Energieeffizienz zu verändern.

Alternativ oder ergänzend kann als Hilfseinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen sein. Deren Bereitstellung und Einbau verursacht zwar zusätzliche Kosten, doch kann die von ihr erzeugte Wärme mit geringeren Verlusten als die Abwärme des Verdichters der Verdunstungsschale zugeführt werden, sodass letztlich eine höhere Gesamtenergieeffizienz des Kältegeräts erreichbar ist. Ein besonders günstiges Verhältnis von Energieaufwand zur damit erreichten

Verbesserung der Verdunstungsleistung ist mit einem Ventilator als Hilfseinrichtung erreichbar.

Wenn die Hilfseinrichtung mehrere der oben aufgezählten verdunstungsunterstützenden Komponenten wie effizienzvervänderbaren Verdichter, Heizeinrichtung und Ventilator umfasst, dann kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Steuereinheit eine erste dieser Komponenten in die Verdunstungsrate erhöhender Weise betreibt, wenn ein erster Grenzwert der Luftfeuchtigkeit überschritten ist, und eine zweite Komponente in die Verdunstungsrate erhöhender Weise betreibt, wenn ein vom ersten Grenzwert

verschiedener zweiter Grenzwert der Luftfeuchtigkeit überschritten ist. Für eine

Komponente, die die Verdunstungsleistung bei geringem Energieeinsatz wirksam erhöht, wird man den Grenzwert zweckmäßigerweise niedriger festlegen als für eine andere, nur im Notfall zu betreibende Komponente.

Daher ist vorzugsweise die erste Komponente ein Ventilator, und der erste Grenzwert ist niedriger als der zweite. Die zweite Komponente kann der Verdichter sein. 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 einen schematischen Schnitt durch ein Haushaltskältegerät, an dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens der Steuereinheit des

Kältegeräts aus Fig. 1 ;

Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Teils des Arbeitsverfahrens aus Fig. 2 gemäß einer ersten Ausgestaltung;

Fig. 4 denselben Teil des Arbeitsverfahrens wie Fig. 3 gemäß einer

zweiten Ausgestaltung; und

Fig. 5 denselben Teil des Arbeitsverfahrens gemäß einer dritten

Ausgestaltung.

Das in Fig. 1 gezeigte Haushaltskältegerät, hier ein Kühlschrank, hat in fachüblicher Weise ein wärmeisolierendes Gehäuse mit einem Korpus 1 und einer außerhalb der Schnittebene der Figur liegenden Tür, die zusammen mit dem Korpus 1 eine

Lagerkammer 3 begrenzt. Die Lagerkammer 3 ist hier durch einen an ihrer Rückwand zwischen einem Innenbehälter des Korpus 1 und einer diesen umgebenden isolierenden Schaumstoffschicht angeordneten Coldwall-Verdampfer 4 gekühlt, doch dürfte für den Fachmann unmittelbar einsichtig sein, dass die im Folgenden erläuterten Besonderheiten der Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Typen von Verdampfern, insbesondere einem Nofrost-Verdampfer, anwendbar sind. Denkbar ist auch die

Anwendung auf ein automatisch abtauendes, insbesondere ein Nofrost-, Gefriergerät, da dieses zumindest in einer Abtauphase seines Verdampfers ebenfalls Tauwasser abgibt. Der Verdampfer 4 ist Teil einer Kältemaschine, die ferner einen in einem aus dem Korpus 1 ausgesparten Maschinenraum 5 untergebrachten Verdichter 6 sowie einen in Fig. 1 nicht dargestellten Verflüssiger umfasst, der beispielsweise außen an der Rückwand des Korpus 1 oder auch im Maschinenraum 5 untergebracht sein kann. Bei dem hier betrachteten Coldwall-Kältegerät erstreckt sich am Fuße der durch den Verdampfer 4 gekühlten Rückwand der Lagerkammer 3 eine Auffangrinne 7 für

Kondenswasser, das sich an dem vom Verdampfer 4 gekühlten Bereich des

Innenbehälters niederschlägt und daran abwärts fließt. Eine Rohrleitung 8 führt vom tiefsten Punkt der Auffangrinne 7 durch die isolierende Schaumstoffschicht hindurch zu einer Verdunstungsschale 9, die auf einem Gehäuse des Verdichters 6 montiert ist, um durch Abwärme des Verdichters 6 beheizt zu werden. Eine elektrische Heizeinrichtung 10 ist hier in Form einer sich im Innern der Verdunstungsschale 9 erstreckenden

Widerstands-Heizschleife dargestellt; sie könnte auch beispielsweise in Form einer Folienheizung an einer Außenwand 1 1 der Verdunstungsschale 9 angebracht sein, wobei in diesem Fall außen um die Außenwand 1 1 herum noch eine Isolationsschicht vorgesehen sein kann, um sicherzustellen, dass die Heizeinrichtung 10 ihre Wärme im Wesentlichen in die Verdunstungsschale 9 hinein abgibt.

Um die Verdunstung von Tauwasser in der Verdunstungsschale 9 zu fördern, kann anstelle der Heizeinrichtung 10 oder zusätzlich zu dieser noch ein Ventilator 12 in dem Maschinenraum 5 so angeordnet sein, dass er einen Luftstrom über dem Wasserspiegel der Verdunstungsschale 9 antreiben kann.

Heizeinrichtung 10, Verdichter 6 und Ventilator 12 sind gesteuert durch eine elektronische Steuereinheit 13, die hier der Einfachheit halber in dem Maschinenraum 5 dargestellt ist, die aber in der Praxis weitgehend beliebig am Kältegerät und insbesondere benachbart zu einem - hier nicht dargestellten - Bedienfeld angeordnet sein kann. Die Steuereinheit 13 ist verbunden mit einem an der Lagerkammer 3 angeordneten Temperatursensor 14 sowie mit einem Luftfeuchtesensor 15. Der Luftfeuchtesensor 15 kann wie in Fig. 1 gezeigt im Maschinenraum 5 über dem Wasserspiegel der Verdunstungsschale 9 angebracht sein, um die Abgabe von Feuchtigkeit durch die Verdunstungsschale 9 jederzeit zu überwachen. Es kommt aber auch eine Anbringung in Kontakt mit noch nicht durch die Verdunstungsschale 9 befeuchteter Luft in Betracht, um die

Wasseraufnahmefähigkeit der über den Wasserspiegel der Verdunstungsschale 9 streichenden Luft genau abschätzen zu können, etwa in einem auf dem Weg der über die Verdunstungsschale 9 geführten Luft stromaufwärts von der Verdunstungsschale 9 liegenden Bereich des Maschinenraums 5 oder an einem von der Vorderseite des Geräts unter dem Korpus 1 her zum Maschinenraum 5 verlaufenden Ansaugkanal 16. Da die Luftfeuchtigkeit in einem Raum, in dem das Kältegerät aufgestellt ist, im Allgemeinen gleichmäßig verteilt ist, kann der Luftfeuchtesensor 15 auch außen am Gehäuse des Kältegeräts an einer der Raumluft ausgesetzten Stelle angeordnet sein. Derartige Stellen sind bei einem Kältegerät in Tischbauweise oder einem freistehenden Gerät insbesondere an der Tür oder benachbart zu dieser an einer Vorderseite des Korpus 1 zu finden.

Seitenwände des Korpus 1 sind weniger zweckmäßig, da eng benachbart aufgestellte andere Geräte oder Möbel hier den Luftaustausch mit dem Raum behindern können.

Insbesondere kann der Luftfeuchtesensor, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt und mit Bezugszeichen 15' bezeichnet, an einem Ort angebracht sein, den die vom Ventilator 12 umgewälzte, in Fig. 1 durch Pfeile symbolisierte Luft nach Vorwärmen am Unterteil des Verdichters 6 erreicht. So wird der Einfluss der Vorwärmung auf die Feuchte der Luft automatisch berücksichtigt.

Einer elementaren Ausgestaltung der Erfindung zufolge sind die Steuerung des

Verdichterbetriebs und die Steuerung von Hilfseinrichtungen wie Heizeinrichtung 10 und Ventilator 12, die in der Lage sind, die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale 9 zu erhöhen, zwei getrennte Prozesse, die anstatt von derselben Steuereinheit 13 auch von zwei getrennten, nicht miteinander kommunizierenden Steuereinheiten ausgeführt werden könnten. In diesem Falle beruht die Steuerung der Hilfseinrichtungen einfach darin, wie in dem Flussdiagramm der Fig. 2 gezeigt, die vom Sensor 15 erfasste Luftfeuchte zu überwachen und anhand dieser den Ventilator 12 und die Heizeinrichtung 10 zu schalten. In Schritt S1 des Verfahrens aus Fig. 2 wird die vom Sensor 15 gemessene Luftfeuchte φ mit einem ersten, niedrigen Grenzwert φ1 verglichen. Steigt die Luftfeuchte φ über φ1 , dann wird der Ventilator 12 eingeschaltet (S2), fällt sie unter diesen Wert, wird er ausgeschaltet (S3), bei konstanter Luftfeuchte φ bleibt der Betriebszustand des Ventilators 12 unverändert. Wenn der Ventilator 12 eingeschaltet ist, die Luftfeuchte also über φ1 beträgt, dann wird in Schritt S4 mit einem zweiten, höheren Grenzwert fi2 verglichen. Steigt die Luftfeuchte über φ2, wird die Heizeinrichtung 10 eingeschaltet (S5), fällt sie unter diesen Wert, wird die Heizeinrichtung 10 ausgeschaltet (S6), und bei

gleichbleibender Luftfeuchte φ bleibt auch der Betriebszustand der Heizeinrichtung 10 unverändert.

Einer ersten Weiterentwicklung des Verfahrens zufolge kann der Betriebszustand des Ventilators 12 auch mit dem des Verdichters 6 verknüpft sein, insbesondere dahingehend, dass der Ventilator 12 gleichzeitig mit dem Verdichter 6 oder geringfügig gegen diesen zeitversetzt ein- und ausgeschaltet wird, und der Betriebszustand des Ventilators nur bei ausgeschaltetem Verdichter 6 in der in Fig. 2 gezeigten Weise von der Luftfeuchte φ gesteuert wird.

Wenn der Verdichter 6 zwischen unterschiedlich effizienten Betriebsmodi umschaltbar ist, kann die Heizeinrichtung 10 entfallen, und stattdessen wird der Verdichter 6 zwischen einem hoch effizienten Betriebsmodus, falls die Luftfeuchte φ < φ2 ist, und einem mindereffizienten Betriebsmodus bei Luftfeuchte φ > φ2 umgeschaltet. Verschiedene Möglichkeiten, unterschiedlich effiziente Betriebsmodi des Verdichters 6 zu

implementieren, werden anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert. Die Effizienz der Kälteerzeugung hängt ab von der Leistung bzw. dem Volumendurchsatz des Verdichters 6, bzw., was bei einem drehangetriebenen Verdichter praktisch gleichbedeutend ist, von dessen Drehzahl. Ist die Drehzahl zu niedrig, dann werden die für eine ausreichende Kühlleistung benötigten Druckdifferenzen im Kältemittelkreis nicht erreicht; ist sie zu hoch, dann führt ein starker Unterdruck im Verdampfer 4 zu

Verdampfertemperaturen, die niedriger sind nötig und deren Aufrechterhaltung unnötig viel Energie erfordert, während gleichzeitig die mit jeder Umdrehung des Verdichters beförderte Menge an Kältemittel abnimmt. Zwischen beiden Extremen liegt daher ein idealer Drehzahl- bzw. Leistungsbereich, in dem der Verdichter 6 seine höchste Effizienz erreicht.

Der Schritt S4, mit dem das Verfahren der Fig. 3 einsetzt, ist derselbe, wie in Fig. 2 dargestellt. Wenn die Luftfeuchte über φ2 liegt, legt die Steuereinheit 13 in Schritt S1 1 für den Betrieb des Verdichters 6 eine hohe Drehzahl, oberhalb des idealen

Drehzahlbereichs, anderenfalls in Schritt S12 eine niedrige Drehzahl im idealen Bereich fest.

Im nachfolgenden Schritt S13 wird überprüft, ob die vom Temperatursensor 14 erfasste Temperatur T der Lagerkammer 3 über einer Einschaltschwelle Tmax liegt. Wenn ja, wird der Verdichter mit der zuvor in S12 oder S13 festgelegten Drehzahl eingeschaltet (S14), und das Verfahren kehrt zu Schritt S4 zurück. Anderenfalls verzweigt es zu Schritt S15, wo die Temperatur T mit einer Ausschaltschwelle Tmin verglichen wird. Ist diese unterschritten, dann wird der Verdichter 6 wieder ausgeschaltet (S16), anderenfalls kehrt das Verfahren unmittelbar zu Schritt S4 zurück, ohne den Betriebszustand des

Verdichters 6 zu ändern.

Die Abwärme, die der Verdichter 6 an die Verdunstungsschale 9 abgibt, rührt zum Teil aus Reibungsverlusten, zum Teil aus adiabatischer Erwärmung des Kältemittels im Verdichter 6 her. Die Reibungsverluste sind im Wesentlichen zur Drehzahl proportional; der Massendurchsatz des Kältemittels, und damit die tatsächlich nutzbare Kühlleistung, wächst bei hohen Drehzahlen nur schwächer als linear mit der Drehzahl, da der ansaugbare Massenstrom begrenzt ist durch die Menge des Kältemittels, das im Verdampfer 4 laufend verdampft. Daher führt zwar die Wahl einer hohen Drehzahl zwar zu einer Erhöhung der Kühlleistung und damit zu einer Verkürzung der Betriebsphasen des Verdichters 6, doch ist diese Verkürzung geringer, als dem Verhältnis der Drehzahlen der beiden Betriebszustände entspricht. Der somit bei hoher Drehzahl verringerte Wirkungsgrad des Verdichters 6 führt dazu, dass ein größerer Anteil der von ihm aufgenommenen elektrischen Antriebsleistung als Abwärme zum Erwärmen der Verdunstungsschale 9 zur Verfügung steht.

Falls das Kältegerät einen einfachen Verdichter verwendet, dessen Drehzahl nicht auf verschiedene nichtverschwindende Werte einstellbar ist und der nur durch Ein- und Ausschalten gesteuert werden kann, dann kann die Steuereinheit 10 das in Fig. 4 gezeigte Verfahren einsetzen. Hier basiert nur das Einschalten des Verdichters 6 auf einer Messung der Temperatur in der Lagerkammer 3, ausgeschaltet wird der Verdichter 6 jeweils nach einer fest vorgegebenen Laufzeit. Je nachdem, ob in Schritt S4 der Grenzwert φ2 der Luftfeuchtigkeit überschritten ist oder nicht, wählt die Steuereinheit eine kurze Laufzeit (S1 1 ') oder eine lange Laufzeit (S12'). Wenn in Schritt S13 festgestellt wird, dass die Temperatur T die Einschaltschwelle Tmax überschritten hat, wird der Verdichter eingeschaltet (S14'), die zuvor festgelegte Laufzeit wird abgewartet (S15'), und der Verdichter wird wieder ausgeschaltet (S16'). Da bei jedem Einschalten des Verdichters Energie verbraucht wird, um z.B. eine vom Verdampfer 4 zum Verdichter 6 führende Saugleitung zu kühlen und das für die benötigten Verdampfungstemperaturen erforderliche Druckgefälle aufzubauen, ist die Effizienz des Verdichters 6 bei kurzer Laufzeit niedriger, und einer größerer Anteil der von ihm aufgenommenen Antriebsleistung steht als Abwärme zum Beheizen der Verdunstungsschale 9 zur Verfügung.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Arbeitsverfahren ist davon ausgegangen, dass die Leistung bzw. die Drehzahl des Verdichters 6 auf eine Vielzahl unterschiedlicher Werte einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, den Verdichter 6 ohne Unterbrechung zu betreiben und die Effizienzeinbußen zu vermeiden, die wie oben erläutert, durch die Notwendigkeit bedingt sind, nach jeder Unterbrechung des Verdichterbetriebs zwischenzeitlich erwärmte Teile wieder abzukühlen und das Druckgefälle auf dem Kältemittelkreis wieder aufzubauen. Die Leistung eines solchen Verdichters 6 kann geregelt werden, indem in regelmäßigen Zeitabständen überprüft wird, ob die Temperatur T der Lagerkammer eine obere Schwelle Tmax über- oder eine untere Schwelle Tmin unterschreitet. Im Fall der Überschreitung reicht die momentane Leistung des Verdichters 6 offensichtlich nicht aus, um die Lagerkammer 3 kalt zu halten, und daher wird diese Leistung nötigenfalls sooft um ein festes Inkrement erhöht, bis Tmax unterschritten ist. Umgekehrt ist bei Unterschreitung von Tmin die Kühlleistung höher als der Bedarf, sodass sie entsprechend vermindert werden kann. Die Häufigkeit, mit der eine solche Anpassung stattfindet, und die Größe des Inkrements sind für ein gegebenes Kältegerätemodell so zu optimieren, dass sowohl Überschwinger der Temperatur als auch ein unnötig langes Verweilen der Temperatur T außerhalb des Intervalls [Tmin, Tmax] vermieden wird. Auf diesem Grundprinzip baut das Verfahren der Fig. 5 auf, indem ein effizienzoptimiertes kleines Inkrement in Schritt S12" nur dann gewählt wird, wenn zuvor in Schritt S4 festgestellt worden ist, dass die Luftfeuchte unter φ2 liegt. Anderenfalls wird in Schritt S1 1 " ein nicht effizienzoptimiertes, großes Inkrement festgelegt. Im Extremfall kann dieses Inkrement von gleicher Größenordnung wie die maximale Leistung des Verdichters 6 sein, sodass ein einmaliges Erhöhen der Leistung um das große Inkrement dazufuhrt, dass der Verdichter 6 mit Volllast arbeitet, bzw. ein Dekrementieren zum Stillstand des Verdichters führt.

Wiederum wird im Schritt S13 überprüft, ob die obere Grenztemperatur Tmax überschritten ist. Wenn ja, wird in Schritt S14" die Verdichterleistung um das zuvor festgelegte Inkrement erhöht, und das Verfahren kehrt zu S4 zurück. Anderenfalls wird in Schritt S15 geprüft, ob die untere Grenztemperatur Tmin unterschritten ist, und, falls ja, wird in Schritt S16" die Leistung des Verdichters 6 um das Inkrement vermindert. Die Verwendung des großen Inkrements führt zu starken Schwankungen der Verdichterleistung im Laufe der Zeit und damit zu einer verschlechterten Effizienz und erhöhter Abgabe von Abwärme an die Verdunstungsschale 9.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Luftvolumen durch einen Maschinenraum (5) des Kältegeräts oder einen Teil des Maschinenraums gebildet ist.

Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

Luftfeuchtesensor (15) über dem Wasserspiegel der Verdunstungsschale (9) angeordnet ist.

Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

Luftfeuchtesensor auf dem Weg der über die Verdunstungsschale geführten Luft stromaufwärts von der Verdunstungsschale angeordnet ist.

Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung einen in thermischem Kontakt mit der Verdunstungsschale (9) angeordneten Verdichter (6) umfasst und dass die Energieeffizienz des Verdichters (6) durch die Steuereinheit (13) veränderbar ist.

Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verändern der Energieeffizienz der Volumendurchsatz des Verdichters (6) zwischen

verschiedenen nichtverschwindenden Werten veränderbar ist (S1 1 , S12; S14", S16"). Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verändern der Energieeffizienz eine Differenz zwischen Ein- und Ausschaltgrenztemperatur (Tmax, Tmin) oder eine Laufzeit des Verdichters (6) veränderbar ist (S1 1 ', S12').

Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung (10), insbesondere eine Widerstandsheizung, umfasst.

Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung einen Ventilator (12) umfasst.

Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung wenigstens eine erste und eine zweite die Verdunstung unterstützende Komponente (6, 10, 12) umfasst, und dass die Steuereinheit (13) die erste Komponente (12) in die Verdunstungsrate erhöhender Weise betreibt (S2), wenn ein erster Grenzwert (φ1 ) der

Luftfeuchtigkeit überschritten ist, und die zweite Komponente (6, 10) in die Verdunstungsrate erhöhender Weise betreibt (S5), wenn ein vom ersten

Grenzwert (φ1 ) verschiedener zweiter Grenzwert (φ2) der Luftfeuchtigkeit überschritten ist. 1. Kältegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste

Komponente ein Ventilator (12) ist und der erste Grenzwert (φ1 ) niedriger als der zweite (φ2) ist.

Kältegerät nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente ein Verdichter (6) ist und dass die Effizienz des Verdichters bei die Verdunstungsrate erhöhendem Betrieb geringer ist als bei nicht die

Verdunstungsrate erhöhendem Betrieb, und dass der erste Grenzwert (φ1 ) niedriger als der zweite (φ2) ist.