DE69313066T2

DE69313066T2 - Kühlsystem mit sequentiellem Betrieb mehrerer Verdampfer

Info

Publication number: DE69313066T2
Application number: DE69313066T
Authority: DE
Inventors: Nihat O Cur; Jatin C Khanpara; Steven J Kuehl; Douglas D Leclear
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2013-10-07
Also published as: DE69313066D1; BR9304257A; ES2106286T3; US5272884A; CA2108342C; EP0593194B1; CA2108342A1; EP0593194A1; MX9306406A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlgeräte und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben von Kühlgeräten mit mehreren Verdampfern.
Typische Heim-Kühlgeräte enthalten oft zwei separate Kühlabteile bzw. -fächer, die auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Bspw. können ein Tiefkühlfach unter 0ºC und ein Kühl- bzw. Frischhaltefach etwas über 0ºC gehalten werden.
Bei vielen handelsüblichen Kühlgeräten findet ein einziger Verdampfer mit einem Verdampfungsdruck von ca. 1 - 1,136 bar (0 - 2 psig) Verwendung. Über diesen Verdampfer wird Luft aus sowohl dem Tiefkühl- als auch dem Frischhaltefach geführt. Diese "Misch"-Luftströmung bewirkt eine Entfeuchtung des Frischhaltefachs und die nachfolgende Reifbildung auf der einzigen Verdampferschlange; der angesammelte Reif muß in regelmäßigen Abständen abgetaut werden.
Weiterhin ergibt die Verwendung eines einzigen Verdampfers zur Kühlung von zwei auf unterschiedlichen Temperaturen gehaltenen Fächern eine nur ineffiziente Nutzung des Kühlsystems für das wärmere Kühlfach.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, in Kühlmöbeln mehrere Verdampfer vorzusehen. Die US-PS 25 76 663 lehrt die Verwendung von zwei Verdampfern, d.h. jeweils eines pro Fach. Die Verdampfer werden über ein Steuerventil sequentiell mit Kühlmittel versorgt.
Die US-PS 33 90 540 lehrt die Verwendung von mehreren Verdampfern in einem Kühlsystem, die jeweils von einem Expansionsventil gesteuert werden; dabei kann jeweils mehr als ein Verdampfer arbeiten.
Die US-PS 31 08 453 offenbart ein Kühlsystem mit mehreren Verdampfern, bei dem die Verdampfer unabhängig voneinander eingesetzt werden können. Weiterhin wird in Verbindung mit mindestens einem der Verdampfer ein Phasenänderungsmaterial verwendet.
Die US-PS 37 86 648 lehrt die Verwendung mehrerer Verdampfer zum Einstellen der Temperatur in mehreren Kühlfächern, wobei die Verdampfer unabhängig voneinander arbeiten.
Die US-PS 44 39 998 lehrt ein Kühlgerät mit mehreren Verdampfern mit einem elektronisch gesteuerten Ventilsystem zur Abgabe von Kühlmittel an jeweils einen Verdampfer, wobei das Ventilsystem aber nach einer vorbestimmten Zeitspanne auch dem anderen Verdampfer Kühlmittel zuführt.
Die US-PS 49 16 916 lehrt die Verwendung eines phasenändernden Energiespeichermaterials in Verbindung mit einem Kühlsystem mit mehreren Verdampfern.
Ausgehend von der US-PS 44 39 998 ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß einer der Verdampfer mit niedrigerem Druck als der andere betrieben wird, um in einem der Kühlfächer eine niedrigere Temperatur als im anderen zu erzeugen. Weiterhin ist in die Saugleitung hinter dem mit niedrigerem Druck arbeitenden Verdampfer ein Rückschlagventil eingefügt und wird aus dem mit niedrigerem Druck arbeitenden Verdampfer Kühlmittel entfernt, bevor der mit dem höheren Druck arbeitende Verdampfer zu arbeiten beginnt.
Weiterhin schafft die Erfindung ein Kühlmöbel mit mindestens einem ersten und einem zweiten Kühlfach sowie einer Kühlvorrichtung mit zwei separaten Verdampfern, d.h. jeweils einem pro Kühlfach, die eine Einrichtung, die erfaßt, ob für eines der Kühlfächer Kühlbedarf besteht, eine Einrichtung, die beim Erfassen eines Kühlbedarfs einen ersten Fach- Verdampfer arbeiten läßt, bis der erfaßte Kühlbedarf befriedigt ist, eine Einrichtung, die erfaßt, ob während des Kühlens des ersten Kühlfachs Kühlbedarf für das zweite Kühlfach besteht, eine Einrichtung, die, wenn vor dem Befriedigen des Kühlbedarfs des ersten Kühlfachs ein Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs erfaßt wird, das erste Kühlfach weiterkühlt, bis entweder der Kühlbedarf des ersten Kühlfachs befriedigt oder ein erstes voreingestelltes Zeitintervall abgelaufen ist, eine Einrichtung, die, wenn ersteres der Fall ist, den Betrieb des ersten Fach-Verdampfers beendet und den Betrieb des zweiten Fachverdampfers einleitet, bis der erfaßte Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs befriedigt ist, eine Einrichtung, die erfaßt, ob während des Kühlens des zweiten Kühlfachs Kühlbedarf für das erste Kühlfach besteht, eine Einrichtung, die bei Anforderung durch das erste Kühlfach das zweite Kühlfach weiterkühlt, bis entweder der Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs befriedigt oder ein zweites voreingestelltes Zeitintervall abgelaufen ist, und eine Einrichtung aufweist, die im ersteren Fall den zweiten Fach- Verdampfer ab- und den ersten Fach-Verdampfer einschaltet, bis der erfaßte Kühlbedarf des ersten Kühlfachs befriedigt ist.
Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen der Verdampfer mit niedrigerem Druck als den anderen zu betreiben und so in einem der Kühlfächer eine niedrigere Temperatur als im anderen zu erzeugen, Weiterhin ist in die Saugleitung zum ersten Verdampfer ein Rückschlagventil eingefügt und ist eine Steuerung vorgesehen, um aus dem mit niedrigerem Druck arbeitenden Verdampfer vor dem Einschalten des mit höherem Druck arbeitenden Verdampfers Kühlmittel abzuziehen.
Erfindungsgemäß sind zwei Verdampferkreise vorgesehen, von denen einer für ein Tiefkühlfach und der andere für ein Frischhaltefach arbeiten. Der Tiefkühlkreis arbeitet typischerweise mit einem Verdampfungsdruck von 1 - 1,136 bar (0 - 2 psig), bis der Kühlbedarf befriedigt ist. Der Frischhaltekreis arbeitet dann typischerweise mit einem Verdampfungsdruck von 2,224 - 2,496 bar (18 - 22 psig); mit diesem Druckniveau läßt sich der Energieverbrauch signifikant verringern.
Ein einziger Verdichter führt Kühlmittel über einen Kondensator zu, der über bekannte Expansionseinrichtungen wie Kapillaren, Drosselstellen, Expansionsventile oder dergl. entweder den Hoch- oder den Niederdruck-Verdampfer speist. Obgleich verschiedene Kühlkreisoptionen offenbart sind, arbeiten alle mit einem Magnetventil irgendeiner Art am Zulauf zur Kapillare, um zu ermitteln, welcher Verdampfer gespeist wird.
Bei einigen Systemen, in denen die Erfindung Einsatz finden kann, kann mit einem oder mehreren der Verdampfer ein Phasenänderungsmaterial benutzt werden, um einen effizienteren Verdichter benutzen zu können und den Gesamt-Energiverbrauch des Kühlmöbels zu senken.
Zum Ausführen der Verfahrensschritte und Bestimmen, welcher Verdampfer jeweils einzuschalten ist, ist eine Steuerung vorgesehen. Der Verdampfer des Frischhaltefachs erhält den Vorzug, wenn das Frischhaltefach zuerst oder wenn das Tiefkühl- und das Frischhaltefach gleichzeitig Kühlung anfordern; in diesem Fall wird der Frischhalte-Verdampfer zuerst in Betrieb genommen, bis entweder die eingestellte untere Temperaturgrenze des Temperaturfühlers für das Frischhaltefach erreicht oder eine bestimmte maximale Dauer, die einem typischen Laufzyklus des Frischhalte-Verdampfers unter normalen Arbeitsbedingungen entspricht, abgelaufen ist. Ist der untere Einstellpunkt des Frischhalte-Temperaturfühlers erreicht, wird der Temperaturfühler des Tiefkühlfachs geprüft; meldet er eine Temperatur über dem oberen Einstellpunkt (Kühlbedarf), wird anstatt des Frischhalte- der Tiefkühl- Verdampfer eingeschaltet. Ist der Einstellpunkt des Frischhalte-Verdampfers befriedigt und meldet das Tiefkühlfach keinen Kühlbedarf, wird der Verdichter abgeschaltet und wartet das Kühlmöbel auf weitere Kühlbedarfssignale.
Ist die typische Laufzeit für den Frischhalte-Verdampfer abgelaufen, bevor die untere Einstellgrenze (Abschalttemperatur) des Frischhalte-Temperaturfühlers erreicht ist, und fordert das Tiefkühlfach Kühlung an, werden der Frischhalte- Verdampfer ab- und der Tiefkühl-Verdampfer eingeschaltet. Der Tiefkühl-Verdampfer läuft dann, bis von den beiden Bedingungen, daß entweder der Kühlbedarf befriedigt oder eine vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, die einer typischen normalen Laufzeit des Tiefkühl-Verdampfers unter normalen Arbeitsbedingungen entspricht, eine zuerst erfüllt ist. Beim Erreichen einer dieser Bedingungen werden der Tiefkühl- Verdampfer von Kühlmittel freigepumpt und abgeschaltet und dann der Frischhalte-Verdampfer eingeschaltet; der Zyklus wiederholt sich, bis der Kühlbedarf beider Kühlfächer erfüllt ist.
Sobald die Einstellwerte der Temperaturfühler sowohl des Frischhalte- als auch des Tiefkühlfachs erfüllt sind, wird der Verdichter abgeschaltet und wartet das Kühlmöbel auf weitere Bedarfssignale. Meldet der Tiefkühl-Temperaturfühler seinen Kühlbedarf zuerst (Ist-Temperatur über der Einstell- Obergrenze), wird der Tiefkühl-Verdampferkreis eingeschaltet und läuft, bis von den beiden Bedingungen, daß entweder der Kühlbedarf erfüllt ist oder der Kühlfach-Temperaturfühler über seine obere Einstellgrenze (Kühlbedarf) hinaus ansteigt, eine zuerst erfüllt ist. Ist zuerst der Kühlbedarf des Tiefkühlfachs erfüllt und fordert das Kühlfach keine Kühlung an, wird der Verdichter abgeschaltet und wartet das Kühlmöbel auf weitere Bedarfssignale. Meldet der Temperaturfühler des Frischhaltefachs Kühlbedarf, läuft der Tiefkühl-Verdampfer weiter, bis er so lange gelaufen ist, wie ein Tiefkühl- Verdampfer unter normalen Arbeitsbedingungen typischerweise läuft. Nach Ablauf dieser Zeitspanne wird der Tiefkühl- Verdampfer abgeschaltet und von Kühlmittel freigepumpt; dann wird der Erischhalte-Verdampferkreis eingeschaltet. Der Frischhalte-Verdampfer läuft bis zum Erfüllen des Kühlbedarfs oder, falls der Temperaturfühler des Tiefkühlfachs weiteren Kühlbedarf meldet, bis die vorbestimmte typische Laufzeit eines Frischhalte-Verdampfers abgelaufen ist. Zu keiner Zeit laufen der Frischhalte- und der Tiefkühl-Verdampfer gleichzeitig.
Eine Verbesserung dieses Arbeitszyklus liegt darin, daß vor dem Abschalten des Verdichters am Ende eines Arbeitszyklus des Frischhalte- oder des Tiefkühl-Verdampfers nicht nur zuerst geprüft wird, ob der Temperaturfühler des jeweils anderen Fachs über seiner oberen Einstellgrenze (Kühlbedarf) liegt; es wird ebenfalls geprüft, ob die Temperatur im jeweils anderen Fach nahe genug an derjenigen liegt, bei der Kühlbedarf gemeldet wird, was bedeutet, daß vor dem Melden von Kühlbedarf ein verhältnismäßig kurzes AUS-Intervall liegt. Wird ein kurzes Zeitintervall oder eine geringe Temperaturdifferenz ermittelt, wird der jeweils andere Verdampfer vorzeitig aktiviert, um den Gesamt-Wirkungsgrad des Systems zu verbessern, da beim anfänglichen Anlaufen des Verdichters der Wirkungsgrad gering ist.
Andere Verbesserungen des Wirkungsgrads sind ebenfalls vorgesehen - bspw. das Einleiten eines Abtauzyklus für den Tiefkühl-Verdampfer nur an demjenigen Zeitpunkt nach einem voreingestellten Zeitintervall, an dem das Tiefkühlfach Kühlbedarf meldet. Der Abtauzyklus beginnt also, wenn das Tiefkühlfach und so der Tiefkühl-Verdampfer sich auf der wärmsten zulässigen Temperatur befinden, so daß die dem Tiefkühl-Verdampfer zum Abtauen zuzuführende Energiemenge geringer ist. Die Verwendung von Impuls- bzw. Stromstoßventilen minimiert weiterhin die Zufuhr elektrischer Energie und verhindert damit eine Kühlmittelwanderung zu den Verdampfern in AUS-Intervall des Arbeitszyklus.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines Kühlmöbels, für das das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist;
Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch das Kühlmöbel der Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Diagramm einer ersten Ausführungsform eines Kühlkreises;
Fig. 4 stellt den Kühlzyklus in einem Druck-Enthalpie- Diagramm dar;
Fig. 5 stellt ein typisches Leistung-Zeit-Diagramm für den Verdichter in einem Kühlgerät mit zwei sequentiell arbeitenden Verdampfern dar;
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Kühlkreisläufe;
Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Kühlkreisläufe;
Fig. 8 zeigt die erste Ausführungsform der Kühlkreise im AUS-Modus;
Fig. 9 zeigt die erste Ausführungsform der Kühlkreise im Frischhaltebetrieb;
Fig. 10 zeigt die erste Ausführungsform der Kühlkreise im Tiefkühlbetrieb;
Fig. 11 zeigt die erste Ausführungsform der Kühlkreise beim Auspumpen des Tiefkühl-Verdampfers;
Fig. 12 zeigt die Steuerschrittfolge für die Verdampfer als Flußdiagramm;
Fig. 12a zeigt eine Erweiterung des Schritts 104 der Fig. 12;
Fig. 12b zeigt eine Erweiterung des Schritts 138 der Fig. 12;
Fig. 12c zeigt eine Erweiterung des Schritts 112 der Fig. 12 sowie zwischen die Schritte 112, 114 einzuschaltende Schritte;
Fig. 12d zeigt eine Erweiterung des Schritts 146 der Fig. 12;
Fig. 12e zeigt eine Erweiterung des Schritts 126 sowie zwischen den Schritten 126, 32 der Fig. 12 einzufügende Schritte;
Fig. 12f zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens mit zusätzlichen Schritten zwischen den Schritten 108, 110 oder den Schritten 130, 126 der Fig. 12;
Fig. 12g zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem zusätzlichen Schritt zwischen den Schritten 100, 104 und 134, 138 der Fig. 12;
Fig. 13 ist ein Temperatur-Zeit-Graph des Tiefkühlfachs im Zusammenhang mit dem Einleiten des Auftauzyklus; und
Fig. 14 zeigt schaubildlich eine Steuerung mit den verschiedenen Ein- und Ausgaben.

Ausführliche Beschreibung der bevorzuaten Ausführungsform

Die Fig. 1 und 2 zeigen allgemein bei 20 ein Kühlmöbel mit einem Schrank 22 mit einer ersten öffenbaren Tür 24 zum Zugriff auf ein erstes Fach 26 sowie einer zweiten öffenbaren Tür 28 zum Zugriff auf ein zweites Fach 30. In den Fächern 26, 30 können sich Ablagen 32 für Kühlgut (Nahrungsmittel) befinden. Im allgemeinen wird eines der Fächer 26, 30 auf einer Temperatur gehalten, die weit genug unter 0ºC liegt, um zu gewährleisten, daß alles Kühlgut in diesem Fach im Tiefkühlzustand verbleibt. Das andere Fach wird typischerweise etwas über 0ºC gehalten, um das dort abgelegte Kühlgut zu kühlen, nicht aber eingefroren zu halten.
Um die Fächer auf den gewünschten Tempraturen zu halten, ist eine Kühlanlage vorgesehen, die einen Verdichter 34, einen Kondensator 36, einen Verdampfer 38 für das erste Fach 26 sowie einen zweiten Verdampfer 40 für das zweite Fach 30 aufweist. Mit geeigneten Luftbewegungseinrichtungen 42, 44 wird Luft in jedem Fach über den jeweiligen Verdampfer geführt, um die Temperatur dort überall bestmöglich konstant zu halten.
Für die Fächer 26, 30 ist jeweils ein Temperaturfühler 46 bzw. 47 vorgesehen, der geeignete Signale an eine Steuerung 48 (Fig. 14) für das Kühlmöbel abgibt.
Obgleich zur Ausführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens verschiedene Kühlkreise mit jeweils mehreren Verdampfern eingesetzt werden können, die sequentiell, aber nicht gleichzeitig arbeiten, sind in den Fig. 3 und 6 bis 11 einige spezielle beispielhafte Kühlkreise dargestellt.
In der Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform eines Kühlsystems gezeigt. In dieser Ausführungsform speist der einzelne Verdichter 34 den einzigen Kondensator 36 über die Leitung 50 mit Kühlmittel. Das Kühlmittel strömt auf der Leitung 52 aus dem Kondensator in parallele Leitungen 54, 56, die jeweils mit einem Stromstoß-Magnetventil 58, 60 versehen sind. Die Magnetventile 58, 60 sollten vorzugsweise stromstoß- bzw. impulsbetätigt sein und zum Zustandswechsel nur kurzzeitig (Sekundenbruchteile) erregt werden müssen. Werden keine Stromstoßventile verwendet, sollte es sich bei den Ventilen 58, 60 um normalerweise geschlossene Ausführungen handeln; letzteres Ventil kann auch normalerweise offen sein. Die Leitungen 54, 56 verlaufen durch einen Wärmetauscher 62 zu den Verdampfern 38 bzw. 40. In der Saugleitung 66 von Verdampfer 38 ist ein Rückschlagventil 64 vorgesehen. Die Saugleitung 68 hinter dem Verdampfer 40 enthält kein solches Ventil. Die Leitungen 66, 68 laufen zu einer Rücklauf- Säugleitung 70 zusammen, die bei der Rückkehr zum Verdichter 34 ebenfalls durch den Wärmetauscher 62 verläuft.
Die Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise des Kühlsystems mit zwei sequentiell geschalteten Verdampfern in einem Druck-Enthalpie-Diagramm. Dabei ist mit "Tiefkühlmodus" der Tiefkühlbetrieb gemeint; die Verdampfung erfolgt mit niedrigem Saugzug ähnlich dem herkömmlichen Kühlsystem "Frischhaltemodus" bezeichnet die Kühlung des Frischhaltefachs; die Verdampfung findet bei einem höheren Saugzug statt.
Die Fig. 5 zeigt ein typisches Leistung-Zeit-Diagramm für den Verdichter. Wie ersichtlich, treten im Frischhaltebetrieb die höheren und im Tiefkühlbetrieb die niedrigeren Verdichter- Leistungsspitzen auf; zwischen den EIN-Intervallen wird keine Leistung verbraucht (AUS-Intervalle). Wie sich aus den Ist- Leistungsdaten ergibt, folgen zuweilen der Frischhalte- und der Tiefkühlbetrieb ohne AUS-Zwischenintervall aufeinander; zu anderen Zeiten sind sie durch AUS-Zwischenzyklen getrennt.
Eine zweite Ausführungsform (Fig. 6) des Kühlkreislaufs enthält viele der gleichen Komponenten, die hier mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 3 gekennzeichnet sind. Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 6 und der Fig. 3 liegt in dem Beipaß 72 über dem Verdichter 34, der vor dem Anlassen des Verdichters über ein Magnetventil 74 einen Druckausgleich ermöglicht.
Eine dritte Ausführungsform (Fig. 7) des Kühlkreises enthält viele der gleichen Komponenten, die mit den gleichen Bezugszahlen wie in der Fig. 3 gekennzeichnet sind. Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 7 und der Fig. 3 liegt in einem Stromstoßventil 76 mit drei Stellungen am Knotenpunkt der Leitungen 52, 56, das einen Kühlmittelfluß durch die Leitung 56 oder die Leitung 54, aber nicht durch beide zuläßt. In der dritten Stellung des Ventils 76 sind beide Leitungen 56, 54 gesperrt.
Es hat sich herausgestellt, daß vermutlich derzeit die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform das höchste Potential für eine betriebliche Energieersparnis hat. Es sollen daher die einzelnen Betriebsarten der beiden Verdampfer unter Bezug auf diese Ausführungsform beschrieben werden.
In dieser Ausführungsform arbeitet der Verdampfer 38 auf das Tiefkühlfach 26, das unter dem Gefrierpunkt gehalten wird; folglich arbeitet der Verdampfer mit einem niedrigeren Druck generell im Bereich von 1 - 1,136 bar (0 - 2 psig).
Der Verdampfer 40 arbeitet auf das Frischhaltefach, wird normalerweise über dem Gefrierpunkt gehalten und arbeitet bei einem höheren Druck generell im Bereich von 2,224 - 2,496 bar (18 - 22 psig). Bei ausreichender Wärmeisolierung des Tiefkühlfachs 26 läßt der prozentuale Laufzeitanteil des Tiefkühlbetriebs, d.h. bei Kühlmittelzufuhr zum Verdampfer 38, sich signifikant verringern - bspw. auf ca. 20 bis 25 % der Gesamtlaufzeit. Die verbleibende Laufzeit wird für den Verdampfer 40 für das Frischhaltefach genutzt.
Da der Verdampfer 40 mit höherem Saugzug arbeitet, wo der Verdichter 34 eine weitaus höhere Kühlkapazität aufweist, könnte in einem solchen System ein Verdichter mit geringerer Leistung Einsatz finden. Eine gewisse Verkleinerung des Verdichters ist möglich und wird erfindungsgemäß angewandt. Gegenüber einem System nach dem Stand der Technik mit nur einem Verdampfer und nur einem Verdichter in einem ähnlichen Schrank kann die Kühlleistung des Verdichters um 0 bis 40 % verringert werden. Wird der Verdichter jedoch zu weit verkleinert, muß man aufgrund der heutigen Verdichtertechnologie bei kleineren Ausführungen mit geringerer Kapazität infolge konstruktiver und fertigungstechnischer Einschränkungen eine Beeinträchtigung des Verdichterwirkungsgrades in Kauf nehmen.
So hat sich ergeben, daß sich in den offenbarten Ausführungsformen ein Verdichter 34 ähnlicher Kapazität wie ein vergleichbarer herkömmlicher Verdichter oder ein solcher mit etwas geringerer Kapazität (die aber immer noch zu hoch ist für ein System mit zwei sequentiell arbeitenden Verdampfern) einsetzen läßt, wobei der Überschuß an Kühlkapazität als thermische Energie in einem Wärmespeicher- bzw. Phasenänderungsmaterial gespeichert wird, das dem Verdampfer (und erwünschtenfalls auch dem Verdampfer 38) zugeordnet ist; dieses Material ändert im Betrieb des Verdampfers 40 seine Phase von gasförmig auf flüssig oder von flüssig auf fest. Ein Beispiel für ein solches Material ist ein Gemisch von Wasser (80 - 100 %) und einem organischen Stoff wie Propylenglycol (20 - 0%). Damit kann der Verdichter weniger oft laufen und der Kühlkapazitätsüberschuß des Verdichters absorbiert werden, so daß mit höheren Saugzügen gearbeitet werden kann. Das Phasenänderungsmaterial nimmt dann die Wärmeenergie auf, wenn über den Verdampfer 40 kein Kühlmittel zugeführt wird. Der Kühlkapazitätsüberschuß kann natürlich auch dadurch aufgenommen werden, daß der Verdampfer 40 größer ausgelegt und für eine ausreichende Luftüberströmung desselben im Kühlfach gesorgt wird; dieser Verdampfer 40 wurde jedoch mehr Raum beanspruchen und so im gekühlten Raum ein größeres Volumen belegen.
Um ein Umschalten zwischen zwei sequentiell zu betreibenden Kühlkreisen zu ermöglichen und eine einwandfreie Verteilung der Kühlmittelcharge aufrechtzuerhalten, verwendet die vorliegende Erfindung die Kühlmittelventile 58, 60 sowie ein Rückschlagventil 64. Die Kühlmittelventile 58, 60 können elektromagnetisch dauererregt sein, dies ist jedoch nicht erforderlich. Vielmehr verwendet die in der Fig. 3 gezeigte bevorzugte Ausführungsform als Ventile 58, 60 zwei stromstoßbzw. impulserregte Magnetventile. Reguläre Magnetventile erfordern für ihre Spulen eine elektriche Leistungszufuhr von 5 - 15 W zum Aufrechterhalten des Offen- oder Schließzustandes (abhängig davon, ob es normalerweise offene oder geschlossene Ventile sind); sie verbrauchen also mindestens in Teilen ihrer Betriebszeit elektrische Leistung. Weiterhin überträgt sich ein Teil der von der Ventilspule verbrauchten Leistung als Wärme an das Kühlmittel. Beides beeinträchtigt den Energiewirkungsgrad des Kühlsystems insgesamt geringfügig und verringert die Energieeinsparung, die man von einem Kühlsystem mit zwei sequentiell arbeitenden Verdampfern erwartet. Die Stromstoßventile (Ventile 58, 60 der Fig. 3) erfordern demgegenüber einen Stromimpuls (von einigen Millisekunden Dauer) nur zur Zustandsänderung; zum Beibehalten des Offen- oder Schließzustands braucht keine elektrische Leistung zugeführt zu werden.
Das Rückschlagventil 64 ist wesentlich für die vorliegende Erfindung und notwendig für eine einwandfreie Verteilung der Kühlmittelcharge im Sequenzbetrieb. Ohne es würde das Hochdruck-Kühlmittel aus dem Verdampfer 40 während des Frischhalte-Betriebs zum Niederdruckbereich im kälteren Tiefkühl- Verdampfer 38 wandern und sich dort sammeln. Da die Kühlmittelcharge nur für einen einzigen Kühlkreis ermittelt und festgelegt wird, wurde die Kühlmittelansammlung im Verdampfer 38 sich auf weniger als das Optimum verringern, so daß der Verdampfer 40 im Frischhaltebetrieb unterversorgt wird. Das Rückschlagventil 64 mit dem höheren Saugzug in der Leitung 70 schließt im Frischhaltebetrieb, so daß kein Kühlmittel sich im Verdampfer 38 sammeln kann. Im Tiefkühlbetrieb sinkt der Saugzug in der Leitung 70 und das Rückschlagventil 64 öffnet, so daß ein Durchgang zum Verdampfer 38 möglich wird. Da im Tiefkühlbetrieb der Saugzug in der Leitung 70 niedriger ist als der Druck im Verdampfer 40, ist ein solches Rückschlagventil am Ablauf des Frischhalteverdampfers 40 nicht erforderlich.
Die verschiedenen Betriebsarten des Kühlkreises der Fig. 3 sind in den Fig. 8 - 11 gezeigt.
Die Fig. 8 zeigt den AUS-Zustand. In diesem Zustand sind das Magnetventil 60, das die Leitungen 56, 52 verbindet, und das Magnetventil 58, das die Leitungen 54, 52 verbindet, für den größten Teil des AUS-Zykylus geschlossen. Das Rückschlagventil 64 in der Leitung 66 ist ebenfalls geschlossen und es liegt im wesentlichen kein Kühlmittel (ggf. etwas Kühlmitteldampf) in den Leitungen 54, 56, 66, 68 oder in den Verdampfern 38, 40 vor. Das Kühlmittel befindet sich daher in einem Kreis aus dem Verdichter 34, der Leitung 50, dem Kondensator 36 und der Leitung 52. Am Ende eines AUS- Zyklus (wenn das eine oder andere Fach Kühlbedarf meldet) wird das Magnetventil 60 kurzzeitig erregt, um zu öffnen, so daß das Kühlmittel sich ausbreiten und der Druck sich im Frischhaltekreis ausgleichen kann, während der Verdichter 34 im AUS-Zustand verbleibt (der Ausgleich beansprucht typischerweise 3 min).
Die Fig. 9 zeigt die Arbeitsweise des Systems im Frischhaltebetrieb. Der Druckausgleich (nicht erforderlich, wenn der Zyklus unmittelbar an den Tiefkühlbetrieb anschließt) und der nachfolgende Frischhaltebetrieb werden eingeschaltet und letzterer beendet, wenn ein Steuersignal, daß einen Temperaturzustand im Kühlfach 30 darstellt, ein zeitabhängiges oder ein sonstiges Steuersignal vorliegt. In diesem Zustand ist das Magnetventil 60 nun offen (unmittelbar nach dem Druckausgleich), bleibt stromlos und bleibt so am Ende eines AUS-Intervalls im gleichen Zustand wie beschrieben. Schließt dieser Zustand an den Tiefkühlbetrieb an, wird das Magnetventil 58 kurz erregt, um zu schließen, und das Magnetventil 60 kurz erregt, um zu öffnen. Weiterhin sind das Rückschlagventil und das Magnetventil 58 normalerweise geschlossen (wie im AUS-Zustand der Fig. 8).
Der wesentliche Unterschied der Fig. 9 liegt darin, daß der Verdichter 34 eingeschaltet ist und daher Kühlmittel in Pfeilrichtung durch den Kreis gepumpt wird. Es strömt also Kühlmittel aus dem Kondensator 36 in den Leitungen 52, 56 durch den Wärmetauscher 62 und in den Verdampfer 40, wo aus der über den Verdampfer 40 im Kühlfach 30 streichenden Luft sowie aus dessen ggf. verwendeten Phasenänderungsmaterial Wärme aufgenommen wird. Dann strömt das Kühlmittel in den Saugleitungen 68, 70 über den Wärmetauscher 62 zurück zum Verdichter 34.
Die Fig. 10 zeigt die Funktionsweise des Kreises bei arbeitendem Verdampfer 38, d.h. im Tiefkühlmodus. Auch dieser Betriebsmodus wird auf ein geeignetes Steuersignal, das einen Temperaturzustand im Tiefkühlfach 26 darstellt, ein zeitabhängiges Signal oder ein sonstiges Steuersignal ansprechend eingeleitet und beendet. Wird der Tiefkühlbetrieb nach einem AUS-Intervall eingeleitet, ist das Magnetventil 60 im Druckausgleichsintervall offen, um einen Druckausgleich über den Kühlkreis des Frischhaltefachs zu erlauben. Sobald der Drückausgleich abgeschlossen ist oder wenn nach einem Frischhalteintervall der Tiefkühlbetrieb beginnt, wird das Magnetventil 60 kurz erregt, um zu schließen, und das Nagnetventil 58 kurz erregt, um zu öffnen (d.h. das Tiefkühlen zu starten), so daß die Leitung 52 zur Leitung 54 geöffnet und gegen die Leitung 56 gesperrt wird. Der Zufluß von Kühlmittel aus dem Verdampfer 38 öffnet das Rückschlagventil 64.
In diesem Betriebszustand muß der Verdichter in der Saugleitung 70 einen erheblich niedrigeren Druck liefern. Das Kühlmittel wird vom Verdichter 34 durch die Leitung 50, den Kondensator 36, die Leitung 52 und die Leitung 54 zum Verdampfer 38 und dann mit der Leitung 66 hinaus und durch das Ventil 64 der Leitung 70 zu und zum Verdichter zurückgehefert. In der Leitung 56 und im Verdampfer 40 verbleibendes Kühlmittel hat einen höheren Druck, so daß kein Kühlmittel aus der Leitung 66 in die Leitung 68 und in den Verdampfer 40 wandert. Da das Ventil die Verbindung zwischen den Leitungen 52, 56 sperrt, stellt die Leitung 68 eine Blindleitung mit hohem Druck dar, so daß jeglicher Kühlmittelstrom aus der Leitung 66 in die Leitung 68 unterbleibt.
Die Fig. 11 zeigt den Abpumpbetrieb, in dem am Ende des Tiefkühlbetriebs Kühlmittel aus dem Verdampfer 38 gepumpt wird. In diesem Betriebszustand bleibt das Magnetventil 60 geschlossen, so daß ein geschlossener Strömungsweg zwischen den Leitungen 52, 56 zum Hochdruckverdampfer 40 verbleibt. Das Magnetvenlil 58 wird jedoch ebenfalls kurzzeitig erregt und in den Schließzustand gebracht, so daß kein Kühlmittel aus der Leitung 52 in die Leitung 54 gelangen kann. Infolge des niedrigen Drucks in der Leitung 70 öffnet nun das Rückschlagventil 64.
In diesem Betriebszustand läuft der Verdichter 34 und beaufschlagt die Leitung 70 mit einem schwachen Saugzug. Infolge dieses schwachen Saugzugs wird Kühlmittel aus beiden Verdampfern 38, 40 abgezogen. Dies soll gewährleisten, daß in dem in Fig. 9 gezeigten Betriebszustand genug Kühlmittel für einen effizienten Betrieb des Verdampfers 40 verfügbar ist. Da im Kühlmittelkreis nur genug Kühlmittel für den Verdampferkreis 38 oder den Verdampferkreis 40, aber nicht genug für beide enthält, ist die Verteilung der Kühlmittelcharge kritisch. So darf aus dem Frischhaltebetrieb keinerlei Kühlmittel im Verdampfer 38 zurückbleiben, was das Abpumpintervall der Fig. 11 am Ende des Frischhalteintervalls der Fig. 10 erfordert.
Nach dem Ende des Abpumpens der Fig. 11, das für vorbestimmte Dauer oder ansprechend auf einen erfaßten Zustand erfolgen kann, wird zunächst der Verdichter 34 abgeschaltet; die Ventile 58, 60 bleiben geschlossen, falls ein AUS-Betrieb folgen soll. Bei abgeschaltetem Verdichter 34 und geschlossenen Ventilen 58, 60 schließt das Rückschlagventil 64 infolge des niedrigen Drucks im Verdichter 38 und des verhältnismäßig höheren Drucks in der Leitung 70, so daß sich der in Fig. 8 als AUS-Modus gezeigte Zustand ergibt. Am Ende des AUS-Zyklus wird zugelassen, daß Kühlmittel durch die Leitung 56 und den Verdampfer 40 wandert, um den Druck über dem Verdichter auszugleichen, der dadurch leichter anlaufen kann. Soll auf den Abpump- ein Frischhaltbetrieb folgen, bleibt der Verdichter 34 eingeschaltet, schließt das Ventil 58 und öffnet am Ende des Abpumpbetriebs das Ventil 60.
In allen oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Steuerung 48 so ausgelegt, daß sie eine bestimmte Schrittfolge liefert, mit der die beiden Verdampfer sequentiell geschaltet werden, um den Kühlbedarf zu erfüllen. Die Fig. 12 zeigt ein beispielhaftes Flußdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Steuerungsprozeß.
Im Schritt 100 wird bestimmt, ob im Frischhaltefach 30 Kühlbedarf herrscht. Dies ist generell der Fall, wenn dort eine Temperatur herrscht, die der Temperaturfühler 46 als obere Grenztemperatur vorgibt. Meldet das Frischhaltefach Kühlbedarf, geht der Steuerfluß über zdr linken Seite des Flußdiagramms, da das Frischhaltefach Priorität hat. Im Schritt 102 wird abgefragt, ob das Tiefkühlfach 26 Kühlbedarf meldet, obgleich, wie dargestellt, unabhängig davon, ob das Tiefkühlfach Kühlbedarf meldet, die Steuerung an den Schritt 104 übergeht, in dem der Frischhalte-Verdampfer 40 aktiviert wird, indem die Steuerung die entsprechenden Ventile und den Verdichter 34 betätigt (vergl. Fig. 12a). Dann wird im Schritt 106 abgefragt, ob die Einstell-Untergrenze des Temperaturfühlers 46 im Frischhaltefach erreicht ist (Ende des Kühlbedarfs in diesem Fach).
Ist die Einstell-Untergrenze des Temperaturfühlers noch nicht erreicht, geht die Steuerung zum Schritt 108 über, wo bestimmt wird, ob der Tiefkühl-Ternperaturfühler 47 Kühlbedarf meldet. Ist dies nicht der Fall (Temperatur unterhalb der Einstell-Obergrenze), geht die Steuerung zurück zum Schritt 106, um die Schritte 106 und 108 zu wiederholen, wie oben beschrieben.
Wird im Schritt 108 festgestellt, daß der Temperaturfühler 47 des Tiefkühlfachs Kühlbedarf meldet (eine Temperatur über der Einstell-Obergrenze meldet), geht die Steuerung über zum Schritt 110 und fragt, wie lange der Frischhalte-Verdampfer 40 (aufgrund der Eingabe aus dem Taktgenerator 111) gelaufen ist. Ein als Tmax1 bezeichnetes Intervall wird auf diejenige Dauer voreingestellt, die der Verdampfer eines Frischhaltefachs in einem normalen Kühlzyklus ohne ungewöhnliche Ereignisse typischerweise läuft - bspw. längeres Öffnen der Tür, Einlagern größerer Mengen warmer Speisen in das Frischhaltefach usw. Ist die Laufzeit des Frischhalte- Verdampfers in diesem Zyklus kürzer als Tmax1, geht die Steuerung zwecks Wiederholung der oben angegeben Schritte zum Schritt 106 zurück.
Läuft jedoch der Verdampfer länger als Tmax1, bevor der Temperaturfühler im Frischhaltefach meldet, daß die Bedingung erfüllt ist, geht der Programmfluß über zum Schritt 112, in dem die jeweiligen Ventile so betätigt werden, daß der Frischhalte-Verdampfer 40 aus- und der Tiefkühl-Verdampfer 38 eingeschaltet werden, um das Kühlen des Tiefkühlfachs 26 zu beginnen (da die Bedingungen im Tiefkühlfach dies erfordern) Dies geschieht, obgleich die Temperatur im Frischhaltefach 30 den Einstellwert des dortigen Temperaturfühlers (untere Temperaturgrenze) noch nicht erreicht hat.
Der Programmfluß geht dann zum Schritt 114, wo gefragt wird, ob der Einstellwert des Tiefkühl-Ternperaturfühlers 47 erreicht ist. Ist die Einstell-Untergrenze noch nicht unterschritten, geht der Programmfluß zum Schritt 116, wo bestimmt wird, ob der Frischhalte-Temperaturfühler 46 Kühlbedarf meldet. Da dies in dieser Situation wahrscheinlich ist, geht das Programm zum Schritt 118 und fragt, ob der Tiefkühl- Verdampfer voreingestellt lange eingeschaltet war. In diesem Fall wird ein zweites, als Tmax2 bezeichnetes Zeitintervall vorgegeben; es bezeichnet die typische Laufdauer des Tiefkühl-Verdampfers 38 in einem normalen Kühlzyklus ohne unübliche Ereignisse wie ein längeres Offenstehen der Tür zum Tiefkühlfach, das Einbringen größerer Mengen von nicht gefrorenem Kühlgut, häufige Entnahme von Eiswürfeln usw. Das Programm durchläuft diese Schleife weiter, bis entweder der Tiefkühl-Temperaturfühler das Erreichen der Einstelltemperatur meldet oder Tmax2 abgelaufen ist. Ist die erste dieser Bedingungen erfüllt, geht das Programm zum Schritt 120, wo - wie oben beschrieben - Kühlmittel aus dem Tiefkühl-Verdampfer 38 abgepumpt wird; danach geht das Programm zurück zum Schritt 104, um über geeignetes Betätigen der verschiedenen Ventile den Frischhalte-Verdampfer 40 einzuschalten.
Wird im Schritt 106 festgestellt, daß der Einstellwert des Frischhalte-Temperaturfühlers 46 erfüllt ist, geht das Programm zum Schritt 122, um den Frischhalte-Verdampfer 40 herunterzufahren. Bevor jedoch der Verdichter abgeschaltet wird, geht das Programm zum Schritt 124 und fragt, ob der Tiefkühl- Temperaturfühler 47 Kühlbedarf meldet. Falls ja, geht das Programm zum Schritt 126, um einen Betrieb des Tiefkühl- Verdampfers 38 einzuleiten.
Meldet der Tiefkühl-Temperaturfühler keinen Kühlbedarf, bestimmt das Programm im Schritt 128, ob die Temperatur im Tiefkühlfach 26 innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs liegt, in dem der Tiefkühl-Temperaturfühler Kühlung anfordert (Temperatur-Obergrenze); hierzu wird die Ist-Temperatur geprüft, die der Temperaturfühler 47 im Tiefkühlfach meldet. Nimmt man eine Standard-Temperaturzunahme im Tiefkühlfach an, läßt die als ΔT bezeichnete Temperaturdifferenz sich einem Zeitintervall zuordnen. Ist die Temperaturdifferenz klein genug, bedeutet dies, daß der Tiefkühl-Temperaturfühler 47 Kühlung im Tiefkühlfach 26 innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne anzufordern beginnt.
Da das Einleiten des Kühlzyklus, d.h. das anfängliche Anlaufen des Verdichters 34, der am wenigsten wirkungsvolle Teil des Kühlzyklus ist, läßt sich der Wirkungsgrad des Gesamt- Energieverbrauchs verbessern, indem man den Tiefkühl- Arbeitszyklus durch geeignete Wahl von ΔT verfrüht einleitet. Ist die Temperaturdifferenz kleiner als ΔT, geht das Programm weiter zum Schritt 126, wie bereits beschrieben. Ergibt sich im Schritt 128, daß die Temperatur im Tiefkühlfach außerhalb des kleinen Bereichs der Kühlbedarftemperatur liegt, geht die Steuerung an die Einheit 100 über, um den Zyklus aus dem AUS-Betrieb heraus erneut zu starten, der im Flußdiagramm der Fig. 12 mit 1 bezeichnet ist.
Ist die Antwort auf die Frage im Schritt 100 'nein', fragt das Programm im Schritt 130, ob der Tiefkühl-Temperaturfühler 47 Kühlbedarf meldet. Falls nicht, geht die Steuerung wieder zum Schritt 100, um im AUS-Betrieb abzuwarten, daß einer der Temperaturfühler 46, 47 Kühlbedarf meldet.
Meldet der Tiefkühl-Temperaturfühler 47 im Schritt 130 Kühlbedarf, geht das Programm zum Schritt 126, wo die Steuerung 48 über geeignetes Betätigen von Ventilen und des Verdichters 34 den Tiefkühl-Verdampfer 38 einschaltet. Im Schritt 132 ermittelt es dann, ob die Einstellbedingung des Tiefkühl- Temperaturfühlers 47 erfüllt ist.
Falls nicht (Temperatur über der Einstell-Untergrenze), geht das Programm zum Schritt 134, um zu ermitteln, ob der Frischhalte-Temperaturfühler 46 Kühlung anfordert. Falls nicht, geht das Programm zum Schritt 132 zurück und durchläuft die Schleife erneut. Meldet der Frischhalte-Temperaturfühler Kühlbedarf (Temperatur über der Einstell-Obergrenze), geht das Programm zum Schritt 136, um zu ermitteln, ob der Tiefkühl-Vedampfer 38 länger gelaufen ist als Tmax1 Falls nicht, geht das Programm zum Schritt 132 zurück, um die Schleife erneut zu durchlaufen.
Läuft der Tiefkühl-Verdampfer 38 länger als Tmax2, geht das Programm zum Schritt 138, in dem der Tiefkühl-Verdampfer 38 durch geeignete Ansteuerung der verschiedenen Ventile abgeschaltet, Kühlmittel aus dem Tiefkühl-Verdampfer abgepumpt und dann durch geeignetes Betätigen der Ventile der Frischhalte-Verdampfer 40 eingeschaltet wird (vergl. Fig. 12b). Das Programm ermittelt dann im Schritt 140, ob die Einstellbedingung des Frischhalte-Temperaturfühlers erfüllt ist.
Wenn nicht (Temperatur über der Einstell-Untergrenze), geht das Programm zum Schritt 142, um zü ermitteln, ob der Tiefkühl-Temperaturfühler 47 Kuhlung anfordert. Falls ja, bestimmt das Programm im Schritt 144, ob der Frischhalte-Verdampfer 40 länger als Tmax1, seine normale Laufzeit, eingeschaltet gewesen ist. Ist er länger als Tmax1 gelaufen, geht das Programm zum Schritt 126 zurück, um das Tiefkühlen einzuleiten. Dies ist auch der Fall, wenn im Schritt 140 vor dem Intervall Tmax1 die Einstellbedingung des Frischhalte-Temperaturfühlers 46 als erfüllt gilt (Einstell-Untergrenze erreicht).
Erweist sich im Schritt 132 die Einstellbedingung des Tiefkühl-Temperaturfühlers 47 als erfüllt, geht das Programm zum Schritt 146, in dem der Tiefkühl-Verdampfer 38 ausgeschaltet und ausgepumpt wird. Vor dem Abschalten des Verdichters 34 wird in Schritt 148 bestimmt, ob der Frischhalte- Temperaturfühler 46 Kühlung anfordert. Falls ja (Temperatur über der Einstell-Obergrenze), geht das Programm zum Schritt 104, um die obenbeschriebenen Schritte zu wiederholen.
Fordert der Frischhalte-Temperaturfühler noch keine Kühlung an, geht das Programm zum Schritt 150, um durch Prüfen der Isttemperatur mittels des Temperaturfühlers 46 im Frischhaltefach zu bestimmen, ob dort die Temperatur innerhalb eines - mit ΔT bezeichneten - Intervalls zu derjenigen Temperatur liegt, bei der der Frischhalte-Temperaturfühler 46 (über die Steuerung 48) einen Kühlbedarf einleitet. Ist, wie beschrieben, diese Temperaturdifferenz vorgeschrieben klein, leitet das Programm im Schritt 104 den Betrieb des. Frischhalte-Verdampfers 40 verfrüht ein, um einen kurzen AUS- Zyklus und ein ineffizientes Anlassen des Verdampfers 34 kurz danach zu vermeiden.
Während des Betriebs des Verdichters 34 und des Kondensators 36 erregt die Steuerung mehrere Gebläse 42, 44, die Luft über einen oder beide Verdampfer blasen, wie es zum Kühlen erforderlich ist; desgl. wird zum Kühlen des Kondensators ein Gebläse 152 geschaltet. Im Frischhalte-Kühlbetrieb nimmt die vom Kondensator 36 abgewiesene Wärmemenge infolge des höheren Saugzugs (und damit des Betiebs mit höherer Kühlkapazität) erheblich zu. Ohne weitere Maßnahmen (Ändern der Größe des Kondensators oder des Gebläsedurchsatzes für diesen) nimmt die Temperaturdifferenz zwischen dem Kondensator 36 und der Senken-, d.h. der Umlufttemperatur zu. Dadurch werden die Drücke höher und das Leistungsniveau des Verdichters niedriger als sonst möglich. Um die Temperaturdifferenz zwischen dem Kondensator und der Umluft zu verringern, kann die Steuerung das Kondensatorgebläse mit verschiedenen Geschwindigkeiten laufen lassen. So lassen sich bei arbeitendem Frischhalte-Verdampfer eine höhere Drehzahl und somit ein höherer Gebläsedurchsatz für den Kondensator ansetzen (vergl. Fig. 12a & 12b).
Eine weitere Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems betrifft den Abtauzyklus. Bei den heutigen handelsüblichen Kühlmöbeln durchläuft der Verdampfer, der die Kühlung unter 0ºC besorgt, seinen Abtauzyklus in Abhängigkeit von der Laufzeit des Verdichters. Nach Ablauf einer vorgewählten Laufzeit werden der Verdichter über einen Nockenschalter vom Stromnetz getrennt und eine Abtauheizung 154 eingeschaltet. Alle Kühlung im Tiefkühlfach wird also abgeschaltet und muß von der Abtauheizung überwunden werden.
Die Fig. 13 zeigt einen verbesserten Zyklus. Dieses Diagramm zeigt eine Kurve 200 schaubildlich als linearen Sägezahn, obgleich realiter die Kurvenabschnitte wahrscheinlich nicht linear sind. Die Kurve 200 zeigt die zeitliche Temperaturzuund -abnahme im Tiefkühlfach. Die Abschnitte mit positiver Steigung stellen die Intervalle dar, in denen der Verdampfer 38 nicht kühlt; in den Abschnitt mit negativer Steigung kühlt der Verdampfer. Ein erster Zeitpunkt ist mit der Vertikalen 202 bezeichnet, die den Beginn eines Kühlzyklus, d.h. das Einleiten des Kühlens durch den Tiefkühl-Verdampfer 38 zeigt. Eine nachfolgende Vertikale 204 bezeichnet ein nachfolgendes Einleiten des Kühlzyklus durch den Verdampfer.
Bei diesem verbesserten Zyklus gibt die Steuerung 48 nach einer vorgewählten Anzahl von Stunden Laufzeit im Tiefkühlbetrieb (vergl. Schritte 205a, 205b in Fig. 12c sowie die Schritte 205c und 205d in Fig. 12e) ein Signal ab. Die Vertikale 206 bezeichnet den Zeitpunkt der Abgabe dieses Signals. Jedoch erregt die Steuerung bei der Abgabe des Signals zur Zeit 206 die Abtauheizung noch nicht, sondern erst, nachdem der laufende Kühlzyklus beendet ist und die Temperatur im Tiefkühlfach bis auf die Einstell-Obergrenze des Betriebs im Normalzyklus angestiegen ist (bspw. in den Schritten 207a, 207b, 207c in Fig. 12b). Folglich wird in der Darstellung der Fig. 13 die Abtauheizung erst in dem mit der Linie 204 dargestellten Zeitpunkt erregt. Dadurch wird die Zeit verkürzt, für die die Abtauheizung erregt sein muß, um die Temperatur in der Sammelkammer des Verdampfers auf die Schmelztemperatur des Reifbelags anzuheben, und beseitigt den Tiefkühlbetrieb unmittelbar vor dem Abtauen. Ein laufender Kühlzykus wird also bestmöglich ausgenutzt.
Zuweilen kann der Frischhalte-Verdampfer 40 unabhängig von der Tiefkühlabtausteuerung eingeschaltet werden, wie bspw. zwischen den Schritten 108, 110 und den Schritten 130, 126, vergl. Fig. 12. So kann man während des Abtauens im Tiefkühlfach der Frischhalte-Kühlkreis arbeiten lassen, um das Frischhaltefach zu kühlen. Da aber handelsübliche Ausführungen des Verdichters 34 und der Abtauheizung Arbeitsströme ziehen, die die (in den V. St. A. verwendete) Standard-15A- Absicherung übersteigen, kann ein zweiter Zyklusschritt verwendet werden.
Der zweite Zyklusschritt verhindert eine Frischhaltekühlung bei erregter Abtauheizung (vergl. den Schritt 208 in Fig. 12g). Nach dem Erregen der Abtauheizung enthält der Abtauzyklus (Schritt 207c in Fig. 12b) jedoch ein Halte- und Ablaß- Intervall, das keinen wesentlichen Arbeitsstrom erfordert. Es kann also der Frischhaltekreis während des Halte- und Ablaß- Intervalls des Abtauzyklus (vergl. Fig. 22g) eingeschaltet werden. Indem man diese halb-unabhängige Frischhaltesteuerung zuläßt, kann man das Frischhaltefach auch bei abgeschaltetem Tiefkühlkreis kühlen.
Nach Ablauf des Abtauintervalls meldet der Tiefkühl-Temperaturfühler 47 Kühlbedarf; das Kühlsystem sollte dann bereit sein, durch Betrieb des Tiefkühl-Verdampfers (entsprechend den anhand der Fig. 12 erläuterten Schritten) den Kühlverlust im Abtauintervall auszugleichen.
Die Systemleistung läßt sich weiter verbessern, indem man elektromagnetisch betätigte Impuls- bzw. Stromstoßventile einsetzt. Wie oben beschrieben, wird im AUS-Berieb der Frischhalte-Kühlkreis über die Leitungen 56, 68 offengelassen, um den Druck über dem Verdichter 34 auszugleichen und so dessen Anlaufen zu unterstützen. Dadurch konnte aber über den Frischhalte-Verdampfer 40 Kühlmittel zuwandern und so während der gesamten Ausschaltzeit des Kühlsystems eine Wärmezufuhr in das Frischhaltefach 30 verursachen. Da bei offenem Frischhaltekreis zum Druckausgleich über dem Verdichter 34 nur drei bis vier Minuten erforderlich sind, läßt der Zyklus sich verbessern, indem man Impuls- bzw. Stromstoßventile einsetzt, die zum Beibehalten des Offen- bzw. Schließzustands keinen Strom verbrauchen, sondern nur zum Übergang aus dem Offen- in den Schließzustand und umgekehrt, und dann nur eine minimale Energiemenge. Der Tiefkühl- und der Frischhaltekreis können also innerhalb des AUS-Betriebs der Kühlmechanik größtenteils geschlossen bleiben; 3 - 4 min vor dem Anlassen des Verdichters erregt man dann kurzzeitig das Ventil, das den Frischhaltekreis schließt, und bringt es damit in den Offenzustand, so daß der Druck über dem Verichter vor dem Anlassen sich ausgleichen kann.

[Zusatz zur Bechreibung in EU 0 593 194:] Beschriftung der Flußdiagramme - Fig. 12 & Fig. 12a - 12g

Allgemein: Y = JA N = NEIN
FHF = Frischhaltefach
TKF = Tiefkühlfach

Fig. 12

100 Kühlbedarf FHF?
102 Kühlbedarf TKF?
104 FHF-Kühlung einschalten
106 Temperaturbedingung FHF erfüllt?
108 Kühlbedarf TKF?
110 Einschaltzeit FHF > Tmax1?
112 FHF ausschalten; TKF einschalten
114 Temperaturbedingung TKF erfüllt?
116 Kühlbedarf FHF?
118 Einschaltzeit TKF > Tmax2?
120 TKF auspumpen
122 FHF ausschalten
124 Kühlbedarf TKF?
126 TKF einschalten
128 TKF-Temperatur innerhalb ΔT?
130 Kühlbedarf TKF?
132 Temperaturbedingung TKF erfüllt?
134 Kühlbedarf FHF?
136 Einschaltzeit TKF > Tmax2?
138 TKF ausschalten, auspumpen; FHF einschalten
140 Temperaturbedingung FHF erfüllt?
142 Kühlbedarf TKF?
144 Einschaltzeit FHF > Tmax1?
146 TKF ausschalten, auspumpen
148 Kühlbedarf FHF?
150 Temperatur FHF innerhalb ΔT?

Fig. 12a

104a - FHF-Verdampferventile mit Erregungsimpulsen öffnen
- Verdichter einschalten
- Kondensatorgebläse mit hoher Drehzahl laufen lassen

Fig. 12b

138a - TKF-Verdampferventile mit Erregungsimpulsen offnen
- TKF-Laufzeit-Summenzähler ausschalten
- TKF-Verdampfer auspumpen
- FHF-Verdampferventile mit Erregungsimpulsen öffnen
- Verdichter weiterlaufen lassen
- Kondensatorgebläse mit hoher Drehzahl laufen lassen

Fig. 12c

112a - FHF-Verdampferventile mit Erregerimpulsen schließen
- TKF-Verdampferventile mit Erregerimpulsen öffnen
- Verdichter weiterlaufen lassen
- TKF-Laufzeit-Summenzähler einschalten
- Kondensatorgebläse mit niedriger Drehzahl laufen lassen
(von 116, 118)
205a Wert im TKF-Laufzeit-Summenzähler > vorgewählte Laufzeit?
205b Abtausignal zur Steuerung

Fig. 12d

146a - TKF-Verdampferventile mit Erregerimpulsen schließen
- TKF-Laufzeit-Summenzähler ausschalten
- TKF-Verdampfer auspumpen

Fig. 12e

126a - TKF-Verdampferventile mit Erregerimpulsen öffnen
- Kompressor einschalten
- TKF-Laufzeit-Summenzähler einschalten
- Kondensatorgebläse mit niedriger Drehzahl laufen lassen
(von 140,144)
205c Wert im TKF-Laufzeit-Surnmenzähler > vorgewählte Laufzeit?
205d Abtausignal zur Steuerung

Fig. 12f

207a Abtausignal zur Steuerung?
207b Abtauheizung erregen, Temperatur des TKF-Verdampfers erhöhen
207c Abtauheizung ausschalten, TKF-Verdampfer für vorbestimmte Dauer halten und ablassen

Fig. 12a

208 Abtauheizung erregt?

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Kühlmöbels mit zwei separaten Kühlfächern (26, 30) und einer Kühlvorrichtung mit zwei separaten Verdampfern (38, 40), die den Kühlfächern einzeln zugeordnet sind, wobei man

(1) ermittelt, ob eines der Kühlfächer Kühlbedarf meldet,

(2) beim Ermitteln eines Kühlbedarfs in einem ersten der Kühlfächer den Verdampfer dieses ersten Kühlfachs arbeiten läßt, bis der ermittelte Kühlbedarf befriedigt ist, und dann zum Schritt (1) zurückkehrt,

(3) während des Kühlens des ersten Kühlfachs ermittelt, ob ein zweites der Kühlfächer Kühlbedarf meldet,

(4) beim Melden eines Kühlbedarfs durch das zweite Kühlfach vor dem Befriedigen des Kühlbedarfs des ersten Kühlfachs das erste Kühlfach weiterkühlt, bis von den beiden Bedingungen, daß nämlich der Kühlbedarf des ersten Kühlfachs erfüllt oder ein erstes voreingestelltes Zeitintervall abgelaufen ist, eine als erste erfüllt ist,

(5) beim Erfüllen der ersten Bedingung als erster den Betrieb des Verdampfers des ersten Kühlfachs beendet und den Betrieb des Verdampfers des zweiten Kühlfachs einleitet, bis der ermittelte Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs befriedigt ist, und dann zum Schritt (1) zurückkehrt,

(6) während des Kühlens des zweiten Kühlfachs ermittelt, ob das erste Kühlfach Kühlbedarf meldet,

(7) beim Melden von Kühlbedarf durch das erste Kühlfach das zweite Kühlfach weiterkühlt, bis von den beiden Bedingungen, daß nämlich der Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs befriedigt oder ein zweites voreingestelltes Zeitintervall abgelaufen ist, eine als erste erfüllt ist,

(8) im ersteren Fall den Betrieb des Verdampfers des zweiten Kühlfachs beendet und den Betrieb des Verdampfers für das erste Kühlfach einleitet, bis der ermittelte Kühlbedarf des ersten Kühlfachs befriedigt ist, und dann zum Schritt (1) zurückkehrt, und

(9) zum Schritt (3) zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin einen (38) der Verdampfer bei einem anderen Druck als den anderen Verdampfer (40) arbeiten läßt, um in einem (26) der Kühlfächer eine niedrigere Temperatur als im anderen Kühlfach (30) zu erzeugen, daß man in der Saugleitung (66) hinter dem mit den niedrigeren Druck arbeitenden Verdampfer (38) ein Rückschlagventil (64) vorsieht und daß man vor den Einleiten des Betriebs des mit einem höheren Druck arbeitenden Verdampfers (40) aus dem mit einem niedrigeren Druck arbeitenden Verdampfer (38) das Kühlmittel entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste voreingestellte Zeitintervall eine voreingestellte normale Laufzeit für den Verdampfer des ersten Kühlfachs ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite voreingestellte Zeitintervall eine voreingestellte normale Laufzeit für den Verdampfer des zweiten Kühlfachs ist.

.4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem man vor dem Abschluß des Betriebs des einen Verdampfers eine Temperatur im jeweils anderen Kühlfach ermittelt, sie mit einer Kühlbedarfstemperatur vergleicht, bei der das andere Kühlfach Kühlbedarf zu melden beginnt, und, falls die ermittelte Temperatur nahe genug bei der Kühlbedarfstemperatur liegt, den Betrieb des Verdampfers für das jeweils andere Kühlfach unmittelbar vor dem Ende des Betriebs des einen Verdampfers verfrüht einleitet.

5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung einen Kondensator aufweist, der von einem Gebläse gekühlt wird, und daß man beim Betrieb des Verdampfers für den höheren Druck das Gebläse mit höherer Drehzahl laufen läßt.

6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur mindestens eines der Verdampfers in regelmäßigen Abständen anhebt, um auf diesem kondensierten und gefrorenen Wasserdampf abzutauen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anhebens der Temperatur erstmalig nach einer vorbestimmten Dauer eintritt, wenn ein dem Verdampfer zugeordnetes Kühlfach als nächstes Kühlbedarf meldet.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsschritt eines Verdampfers, der gerade nicht abgetaut wird, unabhängig davon ist, ob gerade der andere Verdampfer abgetaut wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet daß dem Schritt des Anhebens der Temperatur eines Verdampfers zum Abtauen desselben ein Halte- und Ablaßintervall für diesen Verdampfer folgt und daß der Betrieb des jeweils anderen Verdampfers nur unterbrochen wird, wenn die Temperatur des ersten Verdampfers angehoben wird, nicht jedoch, wenn er sich im Halte- oder Ablaßintervall befindet.

10. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Einleiten und Beenden des Betriebs der Verdampfer teilweise durch wahlweises Öffnen und Schließen von Ventilen in einem Kühlkreislauf erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt des Öffnens und Schließens von Ventilen diese kurzzeitig erregt, um sie zwischen einem Offen- und einem Schließzustand umzuschalten, wobei sie im erreichten Zustand verbleiben, bis sie erneut kurzzeitig erregt werden.

12. Kühlmöbel mit mindestens einem ersten (26) und einem zweiten (30) Kühlfach sowie einer Kühlvorrichtung mit zwei separaten Verdampfern (38, 40), d.h. jeweils einem pro Kühlfach, die eine

Einrichtung, die erfaßt, ob für eines der Kühlfächer Kühlbedarf besteht,

eine Einrichtung, die beim Erfassen eines Kühlbedarfs einen ersten (26) der Kühlfächer einen ersten Verdampfer (38) für das erste Kühlfach arbeiten läßt, bis der erfaßte Kühlbedarf befriedigt ist,

eine Einrichtung, die erfaßt, ob während des Kühlens des ersten Kühlfachs (26) Kühlbedarf für ein zweites Kühlfach (30) besteht,

eine Einrichtung, die, wenn vor dem Befriedigen des Kühlbedarfs des ersten Kühlfachs (26) ein Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs (30) erfaßt wird, das ersten Kühlfach (26) weiterkühlt, bis von den beiden Bedingungen, daß nämlich entweder der Kühlbedarf des ersten Kühlfachs befriedigt oder ein erstes voreingestelltes Zeitintervall abgelaufen ist, eine als erste erfüllt ist,

eine Einrichtung, die, wenn erstere als erste erfüllt ist, den Betrieb des Verdampfers (38) des ersten Kühlfachs beendet und den Betrieb des Verdampfes (40) des zweiten Kühlfachs einleitet, bis der erfaßte Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs befriedigt ist,

eine Einrichtung, die erfaßt, ob während des Kühlens des zweiten Kühlfachs (30) Kühlbedarf für das erste Kühlfach (26) besteht,

eine Einrichtung, die bei Anforderung durch das erste Kühlfach (26) das zweite Kühlfach (30) weiterkühlt, bis von den beiden Bedingungen, daß nämlich der Kühlbedarf des zweiten Kühlfachs (30) befriedigt oder ein zweites voreingestelltes Zeitintervall abgelaufen ist, eine als erste erfüllt ist, und eine Einrichtung aufweist, die, wenn die erste Bedingung als erste erfüllt ist, den Verdampfer (40) des zweiten Kühlfachs ab- und den Verdampfer (38) des ersten Kühlfachs einschaltet, bis der erfaßte Kühlbedarf des ersten Kühlfachs (26) befriedigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen (38) der Verdampfer mit niedrigerem Druck als den anderen Verdampfer (40) zu betreiben und so in einem (26) der Kühlfächer eine niedrigere Temperatur als im anderen Kühlfach (30) zu erzeugen, daß in die Saugleitung (66) zum ersten Verdampfer (38) in Rückschlagventil (64) eingefügt ist und daß eine Steuerung vorgesehen ist, um aus dem mit niedrigerem Druck arbeitenden Verdampfer (38) vor dem Einschalten des mit höherem Druck arbeitenden Verdampfers (40) Kühlmittel zu entfernen.

13. Kühlmöbel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmöbel einen Kondensator (36) aufweist, den ein Gebläse (1529 kühlt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Gebläse mit höherer Drehzahl laufen zu lassen, wenn der mit höherem Druck arbeitende Verdampfer arbeitet.

14. Kühlmöbel nach Anspruch 12 oder 13, mit einer Einrichtung (154) zum periodischen Anheben der Temperatur mindestens eines der Verdampfer, um auf diesem kondensierten und gefrorenen Wasserdampf abzutauen.

15. Kühlmöbel nach Anspruch 12, 13 oder 14, gekennzeichnet durch Leitungen zum Führen eines Kühlmittel- Fluids sowie in diesen Leitungen befindlichen Ventile, die wahlweise öffen- und schließbar sind, um den Betrieb der Verdampfer einzuleiten und zu beenden.