EP4589224A1

EP4589224A1 - Kältegerät und verfahren zum betreiben eines kältegeräts

Info

Publication number: EP4589224A1
Application number: EP25150536.8A
Authority: EP
Inventors: Thomas Bischofberger; Tobias Jakobi; Stefan Holzer; Torsten Eschner; Lars Mack
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2024-01-18
Filing date: 2025-01-07
Publication date: 2025-07-23
Also published as: DE102024200448A1

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts umfasst ein Erfassen einer Ist-Temperatur in einem sich in einer Vertikalrichtung er-streckenden Lagerraum des Kältegeräts, welcher ein Kühlfach und ein in Bezug auf die Vertikalrichtung unterhalb des Kühlfach gelegenes Kaltlagerfach aufweist, ein Versorgen eines thermisch an den Lagerraum gekoppelten Verdampfers mit Kältemittel, um dem Lagerraum Wärme zu entziehen, wenn die Ist-Temperatur einen ersten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, ein Unterbrechen der Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel, wenn die Ist-Temperatur eine zweiten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, der kleiner als der erste Temperaturschwellwert ist, ein Betreiben eines im Kühlfach des Lagerraums positionierten Lüfters, um eine Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums zu erzeugen, wenn die Ist-Temperatur einen dritten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, welcher größer als der erste Temperaturschwellwert ist, und ein Stoppen des Betriebs des Lüfters, wenn die Ist-Temperatur einen vierten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, der kleiner als der erste Temperaturschwellwert und größer oder gleich dem zweiten Temperaturschwellwert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie einen Kühlschrank, einen Gefrierschrank bzw. eine Gefriertruhe oder eine Kühl-Gefrier-Kombination, und ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts.

STAND DER TECHNIK

In Haushaltskältegeräten wird Kühlgut in einem Lagerraum gelagert, welchem mithilfe eines Kältemittelkreislaufs unter Verdampfung von Kältemittel Wärme entzogen wird, um das Kühlgut zu kühlen. Üblicherweise wird Kühlgut mit verschiedenen Anforderungen an die Lagerbedingungen im Lagerraum gelagert. Um den verschiedenen Anforderungen z.B. an die Lagertemperatur gerecht zu werden, wird der Lagerraum oftmals in ein Kühlfach und ein sogenanntes Kaltlagerfach unterteilt. Sowohl das Kühlfach und das Kaltlagerfach werden hierbei durch einen gemeinsamen Verdampfer gekühlt. Aufgrund natürlicher Konvektion innerhalb des Lagerraums stellt sich eine Temperaturschichtung ein, bei der ein bodennaher bzw. unten liegender Bereich kühler ist als ein höher gelegener Bereich. Dieser Effekt wird genutzt, um im Kaltlagerfach eine geringere Temperatur zur erzeugen als im Kühlfach.
In der DE 10 2019 216 649 A1 ist z.B. ein Haushaltskältegerät beschrieben, dessen Lagerraum in ein Kühlfach und ein Kaltlagerfach unterteilt ist. Ferner ist im Lagerraum ein Lüfter vorgesehen sein, der eine Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums antreibt. Der Lüfter wird gleichzeitig oder geringfügig zeitversetzt zu einem Verdichter ein- und ausgeschaltet, welcher einen den Lagerraum kühlenden Verdampfer mit Kältemittel versorgt. Während des Betriebs des Lüfters werden Temperaturunterschiede innerhalb des Lagerraums deutlich verringert, was zumindest während des Betriebs des Lüfters dazu führen kann, dass eine geforderte Temperaturdifferenz zwischen dem Kaltlagerfach und dem Kühlfach unterschritten wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, verbesserte Lösungen für das Betreiben eines Kältegeräts bereitzustellen, insbesondere solche Lösungen, mit denen sich eine gewünschte Temperaturdifferenz in verschiedenen Zonen eines Lagerraums des Kältegeräts über in möglichst vielen Betriebssituationen aufrechterhalten lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts ein Erfassen einer Ist-Temperatur in einem sich in einer Vertikalrichtung erstreckenden Lagerraum des Kältegeräts, welcher ein Kühlfach und ein in Bezug auf die Vertikalrichtung unterhalb des Kühlfach gelegenes Kaltlagerfach aufweist, ein Versorgen eines thermisch an den Lagerraum gekoppelten Verdampfers mit Kältemittel, um dem Lagerraum Wärme zu entziehen, wenn die Ist-Temperatur einen ersten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, ein Unterbrechen der Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel, wenn die Ist-Temperatur eine zweiten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, der kleiner als der erste Temperaturschwellwert ist, ein Betreiben eines im Kühlfach bzw. Hauptlagerfach des Lagerraums positionierten Lüfters, um eine gerichtete Luftströmung bzw. Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums zu erzeugen, wenn die Ist-Temperatur einen dritten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, welcher größer als der erste Temperaturschwellwert ist, und ein Stoppen des Betriebs des Lüfters, wenn die Ist-Temperatur einen vierten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, der kleiner als der erste Temperaturschwellwert und größer oder gleich dem zweiten Temperaturschwellwert ist. Nach dem Stoppen des Lüfters stellt sich aufgrund natürlicher Konvektion eine Temperaturverteilung im Lagerraum einstellt, bei der die Ist-Temperatur im Kaltlagerfach kleiner ist als im Kühlfach, insbesondere aufgrund der in Bezug auf die Vertikalrichtung tieferen Positionierung des Kaltlagerfachs.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kältegerät vorgesehen, insbesondere ein Haushaltskältegerät, wie z.B. ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kühl-Gefrier-Kombination. Das erfindungsgemäße Kältegerät umfasst einen sich in einer Vertikalrichtung erstreckenden Lagerraum, welcher ein Kühlfach und ein in Bezug auf die Vertikalrichtung unterhalb des Kühlfachs gelegenes Kaltlagerfach aufweist, einen Kältemittelkreislauf mit einem thermisch an den Lagerraum gekoppelten Verdampfer, um dem Lagerraum durch Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel Wärme zu entziehen, einen in dem Kühlfach angeordneten Lüfter, welcher dazu ausgebildet ist, eine Luftumwälzung innerhalb zu erzeugen, einen mit dem Lagerraum verbundenen Temperatursensor, welcher dazu ausgebildet ist, eine Ist-Temperatur im Lagerraum zu erfassen, und
eine Steuerungseinrichtung, welche mit dem Temperatursensor, dem Kältemittelkreislauf und dem Lüfter signalverbunden ist. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, das Kältegerät gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung zu betreiben.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, den Lüfter bedarfsgerecht in Abhängigkeit einer Ist-Temperatur im Lagerraum zu betreiben und dadurch die Betriebszeiten des Lüfters zu verkürzen, um eine sich aufgrund natürlicher Konvektion einstellende Temperaturschichtung bzw. -verteilung in möglichst vielen Betriebssituationen aufrecht zu erhalten.
Der Lagerraum ist in der Vertikalrichtung, welche bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Kältegeräts z.B. parallel zur Schwerkraftrichtung sein kann, in ein Kühlfach und ein Kaltlagerfach unterteilt, welches in Bezug auf die Vertikalrichtung tiefer positioniert ist als das Kühlfach. In dem Kaltlagerfach soll im Betrieb des Kältegeräts eine geringere Temperatur herrschen als im Kühlfach. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine vorbestimmte Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlfach und dem Kaltlagerfach vorliegen soll, die z.B. in einem Bereich von 1 bis 4 Kelvin liegen kann. Sowohl das Kühlfach als auch das Kaltlagerfach werden gemeinsam durch denselben Verdampfer des Kältemittelkreislaufs gekühlt.
In dem Lagerraum, insbesondere in dem Kühlfach ist ein Lüfter angeordnet. Wenn der Lüfter betrieben wird, findet innerhalb des Lagerraums eine Luftumwälzung statt. Diese Luftumwälzung sorgt für eine erzwungene Konvektion, was den Wärmetransport aus dem Lagerraum zum Verdampfer fördert. Gleichzeitig wird durch die Luftumwälzung eine relativ homogene Temperaturverteilung innerhalb des Lagerraums erzielt. Wenn der Lüfter nicht läuft, stellt sich aufgrund natürlicher Konvektion grundsätzlich eine Temperaturschichtung ein, bei der im unteren Bereich des Lagerraums, in welchem das Kaltlagerfach angeordnet ist, eine niedrigere Ist-Temperatur vorliegt, als in einem oberen Bereich des Lagerraums.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Lagerraum durch den Verdampfer gekühlt wird, wenn die Ist-Temperatur im Lagerraum einen ersten Temperatuschwellwert bzw. eine erste Temperaturgrenze erreicht oder überschreitet. Der Lüfter wird jedoch erst dann aktiviert, wenn die Ist-Temperatur einen dritten Temperatuschwellwert bzw. eine dritte Temperaturgrenze erreicht oder überschreitet, die höher ist als die erste Temperaturgrenze. Das bedeutet, dass der Lüfter nur dann betrieben wird, wenn ein signifikanter zusätzlicher Wärmeeintrag in den Lagerraum erfolgt, z.B. wenn warmes Kühlgut in den Lagerraum eingelegt wird und/oder eine Türe, welche den Lagerraum verschließt, für einen längeren Zeitraum geöffnet wird. Bei Überschreitungen des ersten Temperaturschwellwerts, die so klein sind, dass die Ist-Temperatur die dritte Temperaturgrenze nicht erreicht, wird der Lüfter nicht aktiviert. Der Betrieb des Lüfters wird gestoppt, wenn die Ist-Temperatur einen vierten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet. Der vierte Temperaturschwellwert kann größer oder gleich einem zweiten Temperaturschwellwert sein, bei dem eine Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel gestoppt wird.
Somit kann bei Überschreiten der Ist-Temperatur der ersten Temperaturgrenze um kleine Werte die sich aufgrund natürlicher Konvektion einstellende Temperaturverteilung aufrechterhalten werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Berücksichtigung der Ist-Temperatur zur Aktivierung und Deaktivierung des Lüfters für eine Verkürzung der Betriebszeit des Lüfters sorgt. Dies verringert den Energieverbrauch des Kältegeräts.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der vierte Temperaturschwellwert größer als der zweite Temperaturschwellwert ist. Demnach wird der Lüfter bereits deaktiviert, bevor die Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel gestoppt wird. Folglich kann die Betriebszeit des Lüfters weiter verkürzt werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zusätzlich ein Erfassen einer Umgebungstemperatur und ein Bestimmen des dritten Temperaturschwellwerts und/oder des vierten Temperaturschwellwerts abhängig von der Umgebungstemperatur. Das heißt, eine Aktivierungs- und Deaktivierungstemperatur, bei welcher der Lüfter aktiviert bzw. gestoppt wird, können an die aktuelle Umgebungstemperatur angepasst werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung des Kältegeräts auf einen Look-up-Table zugreift, in welchem eine Vielzahl an Temperaturbereichen der Umgebungstemperatur und eine Vielzahl an dritten und/oder vierten Temperaturschwellwerten derart abgelegt sind, dass jeweils einem Temperaturbereich der Umgebungstemperatur ein dritter und/oder ein vierter Temperaturschwellwert zugeordnet ist. Die Ist-Temperatur und damit auch die natürliche Konvektion im Lagerraum wird durch die Umgebungstemperatur beeinflusst. Durch Berücksichtigung der Ist-Temperatur und Anpassung der Aktivierungs- und Deaktivierungstemperatur zur Aktivierung und Deaktivierung des Lüfters erlaubt eine noch gezieltere Beeinflussung der Temperaturverteilung im Lagerraum derart, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlfach und dem Kaltlagerfach in möglichst vielen Betriebssituationen innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten wird.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der dritte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur derart bestimmt wird, dass eine erste Temperatur-differenz zwischen dem ersten Temperaturschwellwert und dem dritten Temperaturschwellwert mit steigender Außentemperatur sinkt. Demnach wird bei hohen Außentemperaturen bereits bei geringeren Überschreitungen der ersten Temperaturgrenze der Lüfter in Betrieb genommen. Dadurch wird die Kühlleistung vergrößert und die Temperatur im Lagerraums kann schneller wieder gesenkt werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der vierte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur derart bestimmt wird, dass eine zweite Differenz zwischen dem zweiten Temperaturschwellwert und dem vierten Temperaturschwellwert mit steigender Außentemperatur sinkt. Demnach wird bei hohen Außentemperaturen die Temperatur, bei welcher der Lüfter deaktiviert wird, gesenkt. Dies sorgt für eine schnellere Rückkühlung des Lagerraums auf die gewünschte Temperatur, wobei trotzdem eine unnötig lange Laufzeit des Lüfters vermieden werden kann.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass eine Differenz zwischen dem ersten Temperaturschwellwert und dem zweiten Temperaturschwellwert in einem Bereich zwischen 0,25 und 3 Kelvin liegt.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass eine Differenz zwischen dem ersten Temperaturschwellwert und dem zweiten Temperaturschwellwert in einem Bereich zwischen 0,25 und 1,5 Kelvin liegt.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der dritte Temperaturschwellwert bis zu 4 K höher liegt als der erste Temperaturschwellwert. Der dritte Temperaturschwellwert kann z.B. um mindesten 0,25K und höchstens 4 K größer sein als der erste Temperaturschwellwert. Demnach kann vorgesehen sein, dass der Lüfter erst dann aktiviert, wenn die Ist-Temperatur im Lagerraum den ersten Temperaturschwellwert um mindestens 4 K überschreitet.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Verdampfer mithilfe eines Verdichters mit Kältemittel versorgt wird, und wobei ein Betreiben des Lüfters nur dann erfolgt, wenn der Verdichter den Verdampfer mit Kältemittel versorgt. Das heißt, der Lüfter wird zur Kühlung des Lagerraums nur dann betrieben, wenn auch der Verdampfer mit Kältemittel versorgt wird. Eine Ausnahme hiervon kann ein Abtauen des Lagerraums bilden, wie nachfolgend erläutert wird.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann das Verfahren zusätzlich ein Erfassen eines Abtausignals und Durchführen eines Abtauprozesses umfassen, wenn das Abtausignal erfasst wird, unabhängig von der erfassten Ist-Temperatur. Der Abtauprozess kann ein Unterbrechen der Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel und ein Betreiben des Lüfters für eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen. Das Abtausignal kann z.B. von der Steuerungseinrichtung erfasst werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung eine kumulierte Betriebszeit ermitteln, in welcher der Verdampfer mit Kältemittel versorgt wurde, und ein Abtausignal erfassen, wenn die kumulierte Betriebszeit einen vorbestimmten Grenzwert erreicht. Durch das Unterbrechen der Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel und den gleichzeitigen Betrieb des Lüfters findet ein effektiver Wärmeeintrag in den Lagerraum statt, wodurch Vereisungen im Lagerraum, die sich im Bereich des Verdampfers gebildet haben, zügig abgetaut werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Lagerraum in Bezug auf die Vertikalrichtung durch einen Boden und eine diesem gegenüberliegende Decke begrenzt ist, wobei das Kaltlagerfach in einem dem Boden zugewandten Endbereich des Lagerraums positioniert ist. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kältegeräts, z.B. bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren, ist das Kaltlagerfach in Bezug auf die Schwerkraftrichtung somit unterhalb des Kühlfachs gelegen.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Lagerraum in Bezug auf eine Tiefenrichtung durch eine Rückwand begrenzt ist, und wobei der Verdampfer an einer vom Lagerraum abgewandten Seite der Rückwand angeordnet ist. Beispielsweise kann der Verdampfer in wärmeleitendem Kontakt mit einer äußeren Oberfläche der Rückwand stehen. Weiter optional kann der Verdampfer an seinen sich nicht in Kontakt mit der Rückwand befindlichen Seiten von einem thermischen Isolationsmaterial umgeben sein. Allgemein kann es sich bei dem Verdampfer um einen Rückwandverdampfer handeln.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Verdampfer ohne fluidisch leitende Verbindung zum Lagerraum angeordnet ist. Im Unterschied zu sogenannten NoFrost-Kältegeräten, bei denen eine Luftumwälzung zwischen dem Lagerraum und einer Verdampferkammer stattfindet, in welcher der Verdampfer untergebracht ist, ist der Verdampfer gemäß der vorliegenden Ausführungsform außerhalb des Lagerraums und ohne fluidische Verbindung zu diesem angeordnet.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Kaltlagerfach in Bezug auf die Vertikalrichtung durch einen Zwischenboden vom Kühlfach abgeteilt ist. Der Zwischenboden kann sich z.B. zwischen zwei einander in einer Querrichtung gegenüberliegenden Seitenwänden erstrecken und beabstandet zum Boden des Lagerraums angeordnet sein. Der Zwischenboden kann beispielsweise als Glasplatte ausgeführt sein. Allgemein hilft der Zwischenboden, einen Luftaustausch zwischen dem Kühlfach und dem Kaltlagerfach zu verringern, um den gewünschten Temperaturunterschied leichter aufrecht erhalten zu können.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor mit dem Kühlfach verbunden ist, um eine Temperatur im Kühlfach als Ist-Temperatur des Lagerraums zu erfassen.
Die hierin im Zusammenhang mit einem Aspekt der Erfindung offenbarten Merkmale und Vorteile sind auch für den jeweils anderen Aspekt offenbart und umgekehrt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1: eine vereinfachte, schematische Schnittansicht eines Kältegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2: eine Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3: ein Diagramm, in dem ein zeitlicher Verlauf einer Ist-Temperatur im Lagerraum eines Kältegeräts gemeinsam mit Aktivierungszuständen eines Lüfters und einer Kältemittelzufuhr in einen Verdampfer während der Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 4: ein Diagramm, in dem ein zeitlicher Verlauf einer Ist-Temperatur im Lagerraum eines Kältegeräts gemeinsam mit Aktivierungszuständen eines Lüfters und einer Kältemittelzufuhr in einen Verdampfer während der Durchführung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist; und
Fig. 5: ein Diagramm, in dem ein zeitlicher Verlauf einer Ist-Temperatur im Lagerraum eines Kältegeräts gemeinsam mit Aktivierungszuständen eines Lüfters und einer Kältemittelzufuhr in einen Verdampfer sowie eines Abtausignals während der Durchführung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Kältegerät 100 in Form eines Kühlschranks. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das Kältegerät 100 kann z.B. auch als Gefrierschrank oder als Kühl-Gefrier-Kombination oder allgemein als Haushaltskältegerät ausgeführt sein.
Wie in Fig. 1 beispielhaft und lediglich schematisch dargestellt, weist das Kältegerät 100 einen Lagerraum 10, einen Kältemittelkreislauf 2, einen Lüfter 3, ein Sensorsystem 4 und eine Steuerungseinrichtung 5 auf.
Der Lagerraum 10 kann z.B. durch einen Innenbehälter 1 umgrenzt sein, welcher Teil eines Korpus 110 des Kältegeräts 100 ist. Der Innenbehälter 1 kann einen Boden 1A, eine diesem in einer Vertikalrichtung V gegenüberliegende Decke 1B, eine Rückwand, die sich in der Vertikalrichtung V zwischen dem Boden 1A und der Decke 1C erstreckt und den Lagerraum 5 in Bezug auf eine Tiefenrichtung T begrenzt, und einander gegenüberliegende Seitenwände 1D aufweisen, die sich in der Vertikalrichtung V zwischen dem Boden 1A und der Decke 1C erstrecken und den Lagerraum 5 in Bezug auf eine Querrichtung C begrenzen. Die Tiefenrichtung T erstreckt sich quer zur Vertikalrichtung V. Die Querrichtung erstreckt sich quer zur Vertikalrichtung V und zur Tiefenrichtung T. Der Lagerraum 10 erstreckt sich allgemein in der Vertikalrichtung V. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann das Kältegerät 100 bei bestimmungsgemäßer Verwendung so orientiert sein, dass die Vertikalrichtung V parallel zur Schwerkraftrichtung G verläuft. Der Boden 1A ist damit in Bezug auf die Vertikalrichtung unten angeordnet.
Die Seitenwände 10, der Boden 1A und die Decke 1B umgrenzen gemeinsam eine Zugangsöffnung, durch welche der Lagerraum 5 zugänglich ist und welche mittels einer Türe 115 verschließbar sein kann. Wie in Fig. 1 weiter gezeigt, kann der Korpus ein Isoliermaterial 112 aufweisen, welcher den Innenbehälter 1 umschließt.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist der Lagerraum 10 in Bezug auf die Vertikalrichtung V in ein Kühlfach 11 und in ein Kaltlagerfach 12 unterteilt, z.B. durch einen Zwischenboden 13, welcher sich entlang der Tiefenrichtung T erstreckt. Ferner kann der Zwischenboden 13 sich beispielsweise zwischen den Seitenwandungen 1D in der Querrichtung C erstrecken. Der Zwischenboden 13 kann z.B. eine Glasplatte sein. Das Kaltlagerfach 12 ist in Bezug auf die Vertikalrichtung V unterhalb dem bzw. tiefer als das Kühlfach 11 gelegen. Das Kaltlagerfach 12 kann z.B. in einem dem Boden 1A zugewandten Endbereich des Lagerraums 1 gelegen sein, wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt.
Der Kältemittelkreislauf 2 ist in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt und weist einen Verdampfer 20, einen Verdichter 21, einen Verflüssiger 22 und ein Drosselorgan (nicht gezeigt auf).
Der Verdampfer 20 ist thermisch an den Lagerraum 10 gekoppelt, um sowohl dem Kühlfach 11 als auch dem Kaltlagerfach 12 unter Verdampfung von Kältemittel Wärme zu entziehen. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, kann der Verdampfer 20 als Rückwandverdampfer ausgeführt sein. Hierbei ist der Verdampfer 20 an einer vom Lagerraum 10 abgewandten Seite der Rückwand 1C angeordnet. Vorzugsweise ist der Verdampfer 20 in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite der Rückwand 1C. Weiter optional kann der Verdampfer 20 an seinen freien, nicht mit der Rückwand 1C in wärmeleitendem Kontakt stehenden Oberflächen von dem Isoliermaterial 112 umgeben sein. Der Verdampfer 20 kann allgemein ohne fluidisch leitende Verbindung zum Lagerraum 10 angeordnet sein.
Ein Ausgang des Verdampfers 20 ist mit einem Sauganschluss des Verdichters 21 verbunden. Ein Eingang des Verflüssigers 22 ist mit einem Druckanschluss des Verdichters 21 verbunden. Der Verdichter 21 saugt das im Verdampfer 20 verdampfte, gasförmige Kältemittel an, komprimiert dieses und führt es dem Verflüssiger 22 zu, wo es unter Wärmeabgabe an die Umgebung kondensiert. Ein Ausgang des Verflüssigers 22 ist mit einem Eingang des Verdampfers 20 verbunden, und das Drosselorgan, z.B. in Form einer Kapillare oder eines Expansionsventils, ist zwischen dem Verflüssiger 22 und dem Verdampfer 20 angeordnet. Das im Verflüssiger 22 kondensierte Kältemittel wird im Drosselorgan entspannt und wieder dem Verdampfer 20 zugeführt.
Der Lüfter 3 ist in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt und in dem Lagerraum 10 angeordnet, insbesondere in dem Kühlfach 11. Allgemein ist der Lüfter 3 derart angeordnet und ausgebildet, um eine Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums 1 zu erzeugen. Durch den Betrieb des Lüfter 3 kann eine erzwungene Konvektion an der Rückwand 1C erzielt werden, um den Wärmeaustausch zwischen Lagerraum 10 und Verdampfer 20 zu fördern. Gleichzeitig wird durch die Luftumwälzung eine relativ homogene Temperaturverteilung innerhalb des Lagerraums 10 erreicht. Wenn der Lüfter 3 nicht betrieben wird, stellt sich aufgrund natürlicher Konvektion eine Temperaturverteilung innerhalb des Lagerraums 10 ein, bei der die Temperatur im Kaltlagerfach 12 kleiner ist als im Kühlfach 11, da das Kaltlagerfach 12 unterhalb des Kühlfachs 11 gelegen ist. Dies kann genutzt werden, um innerhalb des Lagerraums 10 Temperaturzonen mit verschiedenen Temperaturen zu erzeugen, z.B. um die verschiedenen Lageranforderungen für verschiedene Arten an Kühlgut besser erfüllen zu können.
Das Sensorsystem 4 umfasst einen Temperatursensor 41, welcher derart angeordnet ist, um eine Ist-Temperatur im Lagerraum 10 zu erfassen. Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, kann der Temperatursensor 41 z.B. mit dem Kühlfach 11 verbunden sein, um die Temperatur im Kühlfach 11 zu erfassen. Wie in Fig. 1 außerdem gezeigt, kann das Sensorsystem 4 zusätzlich einen optionalen Umgebungstemperatursensor 42 aufweisen, welcher derart angeordnet ist, um die Umgebungstemperatur außerhalb des Lagerraums 5 zu erfassen.
Die Steuerungseinrichtung 5 ist in Fig. 1 lediglich als Block dargestellt und kann z.B. eine elektronische Steuerungseinrichtung sein. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 5 einen nicht flüchtigen Datenspeicher (nicht gezeigt) und einen Prozessor (nicht gezeigt) aufweisen. Der Datenspeicher kann durch den Prozessor lesbar sein und Software speichern, welche durch den Prozessor ausführbar ist. Der Datenspeicher kann z.B. ein EEPROM, ein Flash-Speicher, ein SD-Speicher, eine Magnetspeicher oder ähnliches sein. Der Prozessor kann z.B. eine CPU, einen FPGA, einen ASIC oder ähnliches aufweisen. Allgemein ist die Steuerungseinrichtung 5 dazu ausgebildet, Eingangssignale zu empfangen und basierend auf den Eingangssignalen Steuersignale auszugeben.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist die Steuerungseinrichtung 5 mit dem Lüfter 3, dem Sensorsystem 4 und Kältemittelkreislauf 2, insbesondere dem Verdichter 21, signalverbunden, z.B. über einen Datenbus. Die Steuerungseinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, das Kältegerät 100 gemäß einem nachfolgend anhand der Fign. 2 bis 5 beschriebenen Verfahren M zu betreiben. Allgemein kann die Steuerungsreinrichtung 5 ein Steuersignal erzeugen, um den Verdichter 21 dazu veranlassen, den Verdampfer 21 mit Kältemittel zu versorgen, so dass dem Lagerraum 10 Wärme entzogen wird. Weiterhin kann die Steuerungseinrichtung 5 auch ein Steuersignal erzeugen, um den Lüfter 3 zu betreiben bzw. zu aktivieren, wodurch Luft im Lagerraum 10 umgewälzt wird, wie oben beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 5 erhält als Eingangssignale die vom Temperatursensor 41 erfasste Ist-Temperatur im Lagerraum und gegebenenfalls die vom Umgebungstemperatursensor 42 erfasste Umgebungstemperatur. Weiter optional kann die Steuerungseinrichtung 5 ein Abtausignal ermitteln.
Das Verfahren M zum Betreiben des Kältegeräts 100 wird nachfolgend unter Bezugnahme vorwiegend auf die Fign. 2 und 3 erläutert. Fig. 2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des Verfahrens M. Fig. 3 zeigt schematisch ein Zeit-Temperatur-Diagramm, in welchem eine Linie Ta die Ist-Temperatur im Lagerraum 10 über die Zeit t darstellt. Ferner sind in Fig. 3 ein Signal S1 über die Zeit t und ein Signal S2 über die Zeit t aufgetragen. Signal S1 repräsentiert eine Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel, wobei beim Wert "1" des Signals S1 dem Verdampfers 20 Kältemittel zugeführt wird, während beim Wert "0" eine Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel gestoppt bzw. unterbrochen ist. Signal S2 repräsentiert den Betriebszustand des Lüfters, wobei beim Wert "1" der Lüfter 3 betrieben wird bzw. aktiviert ist, während beim Wert "0" der Betrieb des Lüfters 3 unterbrochen bzw. gestoppt ist.
Wie in Fig. 2 schematisch gezeigt, kann die Steuerungseinrichtung 5 optional in einem ersten Abfrageschritt D0 ermittelt werden, ob ein Abtausignal erfasst wird. Ist dies der Fall, wie in Fig. 2 durch das Symbol "+" dargestellt, wird ein Abtauprozess M7 durchgeführt, der nachfolgend noch erläutert wird. Andernfalls, wie in Fig. 2 durch das Symbol "-" dargestellt, geht das Verfahren M zu Schritt M1 über.
In Schritt M1 erfolgt ein Erfassen der Ist-Temperatur im Lagerraum 10 mittels des Temperatursensors 41. Im optionalen Schritt M11 wird mittels des Umgebungstemperatursensors 42 die Umgebungstemperatur erfasst. Im ebenso optionalen Schritt M12 kann die Steuerungseinrichtung 5 einen dritten Temperaturschwellwert und/oder einen vierten Temperaturschwellwerts abhängig von der Umgebungstemperatur ermitteln. Dies wird nachfolgend noch genauer erläutert.
Im Abfrageschritt D1 wird die erfasste Ist-Temperatur im Lagerraum 10 mit einem ersten Temperaturschwellwert T1 verglichen. Wenn die Ist-Temperatur den ersten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, wie in Fig. 2 durch das Symbol "+" dargestellt, geht das Verfahren zu Schritt M2 über. Andernfalls, wie in Fig. 2 durch das Symbol "-" gezeigt, geht das Verfahren M zurück zu Schritt M1.
In Schritt M2 erfolgt ein Versorgen des Verdampfers 20 mit Kältemittel, um dem Lagerraum 10 Wärme zu entziehen. Wie in Fig. 3 erkennbar, erreicht die Ist-Temperatur Ta zum Zeitpunkt t31 den ersten Temperaturschwellwert T1. Das Signal S1 wechselt vom Wert "0" auf "1". Das heißt, die Steuerungseinrichtung 5 gibt ein Steuersignal aus, um den Verdampfer 20 mit Kältemittel zu versorgen, z.B. indem das der Verdichter 21 durch das Steuersignal aktiviert wird.
In einem weiteren Abfrageschritt D2 wird die Ist-Temperatur mit einem dritten Temperaturschwellwert verglichen. Wenn die Ist-Temperatur einen dritten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet. Der dritte Temperaturschwellwert ist in Fig. 3 als Temperatur T3 eingezeichnet und ist allgemein größer als der erste Temperaturschwellwert. Beispielsweise kann der dritte Temperaturschwellwert bis zu 4 K höher liegen als der erste Temperaturschwellwert.
Wird in Schritt D2 festgestellt, dass die Ist-Temperatur kleiner als der dritte Temperaturschwellwert ist, wie in Fig. 2 durch das Symbol "-" dargestellt, geht das Verfahren zu Vergleichsschritt D4 über. In Schritt D4 wird die Ist-Temperatur mit einem zweiten Temperaturschwellwert verglichen. Der zweite Temperaturschwellwert ist in Fig. 3 als Temperatur T2 eingezeichnet und ist allgemein kleiner als der erste Temperaturschwellwert. Beispielsweise kann der zweite Temperaturschwellwert zwischen 0,25 und 3 Kelvin, insbesondere zwischen 0,25 und 1,5 Kelvin kleiner sein als der erste Temperaturschwellwert.
Wenn der zweite Temperaturschwellwert T2 erreicht oder unterschritten wird, wie in Fig. 2 bei Schritt D4 durch das Symbol "+" dargestellt, geht das Verfahren M zu Schritt M5 über. Andernfalls, wie in Fig. 2 bei Schritt D4 durch das Symbol "-" dargestellt, geht das Verfahren M zurück zu Schritt M2. In Schritt M5 wird die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel unterbrochen bzw. gestoppt. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 5 hierzu die Ausgabe des Steuersignals zum Betreiben des Verdichters 21 beenden.
Wie in Fig. 3 schematisch gezeigt, steigt die Ist-Temperatur Ta nach dem Zeitpunkt t31, an dem der zweite Temperaturschwellwert erreicht und damit die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel eingeleitet wird, aufgrund des instationären Charakters der Wärmeabfuhr aus dem Lagerraum 10 kurzzeitig weiter an, bevor sie aufgrund der Wärmeabfuhr über den Verdampfer 20 sinkt, bis sie zum Zeitpunkt t32 den zweiten Temperaturschwellwert t32 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wechselt das Signal S1 entsprechend dem Schritt M5 des Verfahrens M vom Wert "1" auf "0". Das heißt, die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel wird gestoppt.
Wie in Fig. 3 weiter erkennbar ist, steigt die Temperatur nach dem Zeitpunkt t31, nach einem kleinen Unterschwinger, wieder an und erreicht zum Zeitpunkt t33 wieder den ersten Temperaturschwellwert T1. In Schritt D1 wird daher festgestellt, dass die Ist-Temperatur größer oder gleich dem ersten Temperaturschwellwert ist und die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel wird wieder aktiviert (Schritt M2), wie in Fig. 3 dadurch erkennbar ist, dass das Signal S1 wieder von "0" auf "1" wechselt. Die Ist-Temperatur Ta steigt nach dem Zeitpunkt t33 weiter an, z.B. aufgrund eines großen Wärmeeintrags in den Lagerraum 10. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn größere Mengen warmen Kühlguts in den Lagerraum 5 eingelegt werden und/oder wenn die Türe 115 für einen längeren Zeitraum geöffnet wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt, erreicht die Ist-Temperatur Ta zum Zeitpunkt t34 den dritten Temperaturschwellwert T3. Der Vergleichsschritt D3 ergibt somit, dass die Ist-Temperatur größer oder gleich dem dritten Temperaturschwellwert ist (Fig. 2, Symbol "+" bei D2) und das Verfahren M geht zu Schritt M3 über. In Schritt M3 wird der Lüfter 3 betrieben, um eine Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums 1 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 5 ein Steuersignal an den Lüfter 3 ausgeben, um diesen zu aktivieren. In Fig. 3 ist dies schematisch dadurch gezeigt, dass zum Zeitpunkt t33 der Wert des Signal S2 von "0" auf "1" wechselt.
Der Betrieb des Lüfter 3 sorgt für eine erzwungene Konvektion an den Wänden 1A, 1B, 1C, 1D des Lagerraums 10 und damit für eine Förderung des Wärmeübergangs an das im Verdampfer 20 strömende Kältemittel. Nach einem kurzen weiteren Anstieg beginnt die Ist-Temperatur Ta im Lagerraum 10 nach dem Zeitpunkt t33 daher zu fallen. Während des Betriebs des Lüfters 3 ergibt sich aufgrund der Umwälzung der Luft innerhalb des Lagerraums 10 eine relativ homogene Temperaturverteilung, was zumindest zeitweise dazu führen kann, dass eine gewünschte Temperaturdifferenz zwischen der Ist-Temperatur im Kühlfach 11 und der Ist-Temperatur im Kaltlagerfach 12 unterschritten wird und sich die Temperaturen im Kühlfach 11 und im Kaltlagerfach annähern.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nach Schritt M2 der Vergleichsschritt D3 durchgeführt, in welchem die Ist-Temperatur mit einem vierten Temperaturschwellwert vergleichen wird. In Fig. 3 ist der vierte Temperaturschwellwert als Temperatur T4 eingezeichnet. Allgemein ist der vierte Temperaturschwellwert vierte Temperaturschwellwert größer oder gleich dem zweiten Temperaturschwellwert. Vorzugsweise ist der vierte Temperaturschwellwert größer als der zweite Temperaturschwellwert. Weiterhin ist der vierte Temperaturschwellwert kleiner als der erste Temperaturschwellwert.
Wird in Schritt D3 ermittelt, dass die Ist-Temperatur größer dem dritten Temperaturschwellwert ist, wie in Fig. 2 durch das Symbol "-" dargestellt, geht das Verfahren wieder zu Schritt M3 zurück und der Lüfter 3 wird weiter betrieben. Wenn in Schritt D3 ermittelt wird, dass die Ist-Temperatur den vierten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, wie in Fig. 2 durch das Symbol "+" dargestellt, geht das Verfahren M zu Schritt M4 über, in welchem der Betrieb des Lüfters 3 gestoppt wird, z.B. indem die Steuerungseinrichtung 5 die Ausgabe des Steuersignals zum Betreiben des Lüfters 3 abbricht.
In Fig. 3 erreicht die Ist-Temperatur Ta zum Zeitpunkt t35 den vierten Temperaturschwellwert T4. Dementsprechend wechselt das Signal S2 zum Zeitpunkt t35 seinen Wert von "1" auf "0", und der Betrieb des Lüfters 3 wird gestoppt. Der Verdampfer 20 wird jedoch weiterhin mit Kältemittel versorgt, da die Ist-Temperatur Ta noch oberhalb des zweiten Temperaturschwellwerts T2 liegt. Nach dem Stoppen des Lüfters 3 findet keine erzwungene Konvektion mehr im Lagerraum 10 statt. Daher wird die Temperaturverteilung innerhalb des Lagerraums 10 nach dem Stoppen des Lüfters 3 wieder von natürlicher Konvektion bestimmt und es kann sich schnell wieder eine Temperaturverteilung einstellen, der die Ist-Temperatur im Kaltlagerfach 12 kleiner ist als im Kühlfach 11, insbesondere um einen vorbestimmten Wert kleiner, z.B. um mindestens 1 Kelvin.
Wie bereits oben angesprochen, kann in Schritt M 12 der dritte und/oder der vierte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur ermittelt werden. In Fig. 3 ist rein beispielhaft eine erste Temperaturdifferenz dT1 eingezeichnet, welche einer Differenz zwischen dem ersten Temperaturschwellwert und dem dritten Temperaturschwellwert entspricht. Weiter ist in Fig. 3 eine zweite Temperaturdifferenz dT2 eingezeichnet, welche einer Differenz zwischen dem zweiten Temperaturschwellwert und dem viert Temperaturschwellwert entspricht. Optional kann vorgesehen sein, dass der dritte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur derart bestimmt wird, dass die erste Temperaturdifferenz mit steigender Außentemperatur sinkt. Ebenso optional kann vorgesehen sein, dass der vierte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur derart bestimmt wird, dass die zweite Differenz mit steigender Außentemperatur sinkt. Dies ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt, welche zeigt, dass die Temperaturdifferenzen dT1, dT2 im Vergleich zu Fig. 3 verringert sind. Das heißt, der dritte Temperaturschwellwert T3 liegt näher beim ersten Temperaturschwellwert T1 und damit bei einer niedrigeren Temperatur als in Fig. 3. In ähnlicher Weise liegt der vierte Temperaturschwellwert T4 näher beim zweiten Temperaturschwellwert T2 und damit ebenfalls bei einer niedrigeren Temperatur als in Fig. 3. Folglich wird der Lüfter 3 bereits kurz nach dem Zeitpunkt t31, an dem die Versorgung des Verdichters 20 mit Kältemittel einsetzt (Schritt M2), zum Zeitpunkt t41 gestartet (Schritt M3). Darüber hinaus wird der Lüfter 3 erst zum Zeitpunkt t42 und damit kurz bevor zum Zeitpunkt t32 die Versorgung des Verdichters 20 mit Kältemittel gestoppt wird (Schritt M5) deaktiviert. Wie in Fig. 4 durch die schraffierten Flächen A angedeutet, wird die Betriebszeit des Lüfters 3 im Vergleich zu Fig. 3 somit verlängert, um die bei hohen Umgebungstemperaturen langsamere Wärmeabfuhr zu beschleunigen.
Wie sich aus dem Ablauf aus Fig. 2 ergibt und in Fig. 3 durch die Signale S1 und S2 verdeutlicht wird, erfolgt ein Betreiben (Schritt M3) des Lüfters 3 nur dann, wenn der Verdichter 21 den Verdampfer 21 mit Kältemittel versorgt. Eine Ausnahme hiervon liegt vor, wenn in Schritt D0 das Vorliegen eines Abtausignals detektiert wird, wie dies in Fig. 2 durch das Symbol "+" dargestellt ist. In diesem Fall geht das Verfahren zu einem Abtauprozess M7 über. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 5 eine kumulierte Betriebszeit ermitteln, in welcher der Verdampfer 20 mit Kältemittel versorgt wurde, und ein Abtausignal erfassen, wenn die kumulierte Betriebszeit einen vorbestimmten Grenzwert erreicht. In Fig. 5 ist das Abtausignal als Signal S6 dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird zum Zeitpunkt t51 das Abtausignal erfasst und das Signal S6 wechselt dementsprechend seinen Wert von "0" auf "1". Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t51 liegt im Beispiel von Fig. 5 die Ist-Temperatur Ta unterhalb des zweiten Temperaturschwellwerts T2, weshalb sowohl der Betrieb des Lüfters 3 gestoppt als auch die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel unterbrochen ist (Signale S1 und S2 gleich "0"). Zum Zeitpunkt t51 beginnt der Abtauprozess M7, und zwar unabhängig von der erfassten Ist-Temperatur. Falls nicht ohnehin unterbrochen, wie im Beispiel von Fig. 5, wird in Schritt M71 die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitspanne, z.B. bis die Ist-Temperatur einen vorbestimmten Wert oberhalb des ersten Temperaturschwellwerts erreicht oder überschreitet oder allgemein, solange das Abtausignal vorliegt. Weiterhin erfolgt in Schritt M72 ein Betreiben des Lüfters 3 für eine vorbestimmte Zeitspanne bzw. solange das Abtausignal vorliegt. Beispielsweise kann die kann der Lüfter 3 zumindest solange betrieben werden, wie die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel unterbrochen ist. Im Beispiel von Fig. 5 wird die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel unterbrochen bis ein fünfter Temperaturschwellwert T5 erreicht oder überschritten ist, welcher bei einer Temperatur oberhalb des dritten Temperaturschwellwerts T3 liegt. Der fünfte Temperaturschwellwert T5 wird zum Zeitpunkt t52 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wechselt das Signal S6 von "1" auf "0". Somit fällt das Abtausignal weg und die Versorgung des Verdampfers 20 mit Kältemittel setzt wieder ein, wie an der Änderung des Signals S1 von "0" auf "1" und an der ab dem Zeitpunkt t52 wieder sinkenden Ist-Temperatur erkennbar ist. Da die Ist-Temperatur Ta im Lagerraum 10 zum Zeitpunkt t52 oberhalb des dritten Temperaturschwellwerts T3 liegt, wird der Lüfter 3 entsprechend den Schritten M1 bis M5 des Verfahrens M noch weiter betrieben, bis die Ist-Temperatur zum Zeitpunkt t53 den vierten Temperaturschwellwert T4 erreicht.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.

BEZUGSZEICHEN

1: Innenbehälter
1A: Boden
1B: Decke
1C: Rückwand
1D: Seitenwände
2: Kältemittelkreislauf
3: Lüfter
4: Sensorsystem
5: Steuerungseinrichtung
10: Lagerraum
11: Kühlfach
12: Kaltlagerfach
13: Zwischenboden
20: Verdampfer
21: Verdichter
22: Verflüssiger
41: Temperatursensor
42: Umgebungstemperatursensor
100: Kältegerät
110: Korpus
112: Isoliermaterial
115: Türe
A: schraffierte Fläche
C: Querrichtung
dT1: erste Temperaturdifferenz
dT2: zweite Temperaturdifferenz
G: Schwerkraftrichtung
D0-D4: Verfahrensschritte
M: Verfahren
M1-M7: Verfahrensschritte
M 11, M12: Verfahrensschritte
M71, M72: Verfahrensschritte
S1, S2, S3: Signale
T: Tiefenrichtung
Ta: Ist-Temperatur
T1: erster Temperaturschwellwert
T2: zweiter Temperaturschwellwert
T3: dritter Temperaturschwellwert
T4: vierter Temperaturschwellwert
V: Vertikalrichtung

Claims

Verfahren (M) zum Betreiben eines Kältegeräts (100), umfassend:
Erfassen (M1) einer Ist-Temperatur in einem sich in einer Vertikalrichtung (V) erstreckenden Lagerraum (10) des Kältegeräts (100), welcher ein Kühlfach (11) und ein in Bezug auf die Vertikalrichtung (V) unterhalb des Kühlfachs (11) gelegenes Kaltlagerfach (12) aufweist;

Versorgen (M2) eines thermisch an den Lagerraum (10) gekoppelten Verdampfers (20) mit Kältemittel, um dem Lagerraum (10) Wärme zu entziehen, wenn die Ist-Temperatur einen ersten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet;

Unterbrechen (M5) der Versorgung des Verdampfers (20) mit Kältemittel, wenn die Ist-Temperatur eine zweiten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, der kleiner als der erste Temperaturschwellwert ist;

Betreiben (M3) eines im Kühlfach (11) des Lagerraums (1) positionierten Lüfters (3), um eine Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums (1) zu erzeugen, wenn die Ist-Temperatur einen dritten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, welcher größer als der erste Temperaturschwellwert ist; und

Stoppen (M4) des Betriebs des Lüfters (3), wenn die Ist-Temperatur einen vierten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet, der kleiner als der erste Temperaturschwellwert und größer oder gleich dem zweiten Temperaturschwellwert ist, so dass sich nach dem Stoppen des Lüfters (3) aufgrund natürlicher Konvektion eine Temperaturverteilung im Lagerraum (10) einstellt, bei der die Ist-Temperatur im Kaltlagerfach (12) kleiner ist als im Kühlfach (11).
Verfahren (M) nach Anspruch 1, wobei der vierte Temperaturschwellwert größer als der zweite Temperaturschwellwert ist.
Verfahren (M) nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich aufweisend:
Erfassen (M11) einer Umgebungstemperatur; und

Bestimmen (M12) des dritten Temperaturschwellwerts und/oder des vierten Temperaturschwellwerts abhängig von der Umgebungstemperatur.
Verfahren (M) nach Anspruch 3, wobei der dritte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur derart bestimmt wird, dass eine erste Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperaturschwellwert und dem dritten Temperaturschwellwert mit steigender Außentemperatur sinkt.
Verfahren (M) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der vierte Temperaturschwellwert abhängig von der Umgebungstemperatur derart bestimmt wird, dass eine zweite Differenz zwischen dem zweiten Temperaturschwellwert und dem vierten Temperaturschwellwert mit steigender Außentemperatur sinkt.
Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eine Differenz zwischen dem ersten Temperaturschwellwert und dem zweiten Temperaturschwellwert in einem Bereich zwischen 0,25 und 3 Kelvin, insbesondere zwischen 0,25 und 1,5 Kelvin liegt.
Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der dritte Temperaturschwellwert bis zu 4 K höher liegt als der erste Temperaturschwellwert.
Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Verdampfer (20) mithilfe eines Verdichters (21) mit Kältemittel versorgt wird, und wobei ein Betreiben (M3) des Lüfters (3) nur dann erfolgt, wenn der Verdichter (21) den Verdampfer (21) mit Kältemittel versorgt.
Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend:
Erfassen (D0) eines Abtausignals; und

Durchführen (M7) eines Abtauprozesses, wenn das Abtausignal erfasst wird, unabhängig von der erfassten Ist-Temperatur, wobei der Abtauprozess umfasst:
Unterbrechen (M71) der Versorgung des Verdampfers (20) mit Kältemittel; und

Betreiben (M72) des Lüfters (3) für eine vorbestimmte Zeitspanne.
Kältegerät (100), insbesondere Haushaltskältegerät, aufweisend:
einen sich in einer Vertikalrichtung (V) erstreckenden Lagerraum (10), welcher ein Kühlfach (11) und ein in Bezug auf die Vertikalrichtung (V) unterhalb des Kühlfachs (11) gelegenes Kaltlagerfach (12) aufweist;

einen Kältemittelkreislauf (2) mit einem thermisch an den Lagerraum (10) gekoppelten Verdampfer (20), um dem Lagerraum (10) durch Versorgung des Verdampfers (20) mit Kältemittel Wärme zu entziehen;

einen in dem Kühlfach (11) angeordneten Lüfter (3), welcher dazu ausgebildet ist, im Lagerraum (10) eine Luftumwälzung innerhalb des Lagerraums zu erzeugen;

einen mit dem Lagerraum (10) verbundenen Temperatursensor (4), welcher dazu ausgebildet ist, eine Ist-Temperatur im Lagerraum (10) zu erfassen; und

eine mit dem Temperatursensor (41), dem Kältemittelkreislauf (2) und dem Lüfter (3) signalverbundene Steuerungseinrichtung (5), welche dazu ausgebildet ist, das Kältegerät (100) gemäß einem Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche zu betreiben.
Kältegerät (100) nach Anspruch 10, wobei der Lagerraum (10) in Bezug auf die Vertikalrichtung (V) durch einen Boden (1A) und eine diesem gegenüberliegende Decke (1B) begrenzt ist, und wobei das Kaltlagerfach (12) in einem dem Boden (1A) zugewandten Endbereich des Lagerraums (1) positioniert ist.
Kältegerät (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Lagerraum (10) in Bezug auf eine Tiefenrichtung (T) durch eine Rückwand (1C) begrenzt ist, und wobei der Verdampfer (20) an einer vom Lagerraum (10) abgewandten Seite der Rückwand (1C) angeordnet ist. wobei in wärmeleitendem Kontakt mit einer den Lagerraum (10) begrenzenden Wandung (1A, 1B, 1C) steht
Kältegerät (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Verdampfer (20) ohne fluidisch leitende Verbindung zum Lagerraum (10) angeordnet ist.
Kältegerät (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Kaltlagerfach (12) in Bezug auf die Vertikalrichtung (V) durch einen Zwischenboden (13) vom Kühlfach (11) abgeteilt ist.
Kältegerät (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Temperatursensor (41) mit dem Kühlfach (11) verbunden ist, um eine Temperatur im Kühlfach (11) als Ist-Temperatur des Lagerraums (10) zu erfassen.