Titel

Kältegerät und Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts.

Stand der Technik

Bei einem Gefriervorgang eines Lebensmittels in einer Gefrierkammer eines Kältegeräts durchläuft das Lebensmittel eine individuelle Temperaturkurve. Eine Zeitdauer bis zum Erreichen einer vorgegebenen Gefriertemperatur hängt maßgeblich von einer individuellen Phasenübergangstemperatur des

Lebensmittels als auch von einer lebensmittelabhängigen Zeitdauer eines Durchschreitens des Phasenübergangs ab.

Die Phasenübergangstemperatur des jeweiligen Lebensmittels wiederum hängt von der Zusammensetzung eines Lebensmittels ab. Salze, Zucker, Lipide etc. bestimmen die jeweils individuelle Phasenübergangstemperatur.

Dementsprechend hat jedes Lebensmittel eine individuelle Übergangstemperatur in Abhängigkeit der Zusammensetzung.

Gleichfalls ist bekannt, dass ein Qualitätserhalt bei Tiefkühlprodukten maßgeblich über die Dauer des Gefrierens, also den eigentlichen Phasenübergang, bestimmt wird. Bekannte Kältegeräte weisen jedoch den Nachteil auf, dass der Nutzer des Gefriergeräts die jeweils individuelle Phasenübergangstemperatur wissen und als Zieltemperatur einstellen oder ungefähr die Zeit abschätzen muss, bis der Phasenübergang weitestgehend durchschritten ist. Die EP 228 21 49 offenbart eine Kühlvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern derselben. Das Verfahren beinhaltet das Absenken einer Temperatur in einer Lagerkammer auf einen Gefrierpunkt-Temperaturzone durch Einstellen der der Lagerkammer zugeführten Kaltluft und das Absenken der Temperatur in der Lagerkammer auf eine Temperatur unterhalb eines Gefrierpunktes durch Erhöhen einer Menge der der Lagerkammer zugeführten Kaltluft, wenn bestimmt wird, dass eine Temperatur von in der Lagerkammer gelagerten Gegenständen in der Gefrierpunkt-Temperaturzone durch die Kaltluft stabilisiert wird.

Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes Kältegerät bereitzustellen, welches in der Lage ist, ein Gefrieren jeweiliger Lebensmittel bei gleichzeitigem Qualitätserhalt und vereinfachter Bedienung des Kältegeräts bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft ein Kältegerät mit einer Lagerkammer zum Lagern von Lebensmitteln, einem Temperatursensor, welcher dazu eingerichtet ist, eine individuelle Phasenübergangstemperatur eines in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels zu detektieren, zumindest einer Kühleinheit und zumindest einem Ventilator, und einer Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, bei Detektierung der individuellen

Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels durch den Temperatursensor die Kühleinheit anzusteuern, eine Kühlleistung zu erhöhen und/oder den zumindest einen Ventilator anzusteuern, eine der Lagerkammer zugeführte Kaltluftströmung zu erhöhen.

Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen des Kältegeräts mit einer Lagerkammer zum Lagern von Lebensmitteln. Das Verfahren umfasst ferner ein Detektieren einer individuellen Phasenübergangstemperatur eines in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels mittels eines Temperatursensors. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Bereitstellen zumindest einer Kühleinheit und zumindest eines Ventilators und ein Ansteuern der Kühleinheit, eine Kühlleistung zu erhöhen und/oder ein Ansteuern des zumindest einen Ventilators, eine der Lagerkammer zugeführte Kaltluftströmung zu erhöhen bei Detektierung der individuellen Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels durch den Temperatursensor.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen des

Temperatursensors, welcher dazu eingerichtet ist, die individuelle

Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels zu detektieren, die Phasenübergangstemperatur des jeweiligen Lebensmittels automatisiert zu erkennen, sodass der Nutzer des Gefriergeräts diese nicht selbständig wissen muss, aber dennoch die damit verbundenen Vorteile des Gefrierens bei gleichzeitigem Qualitätserhalt des Lebensmittels nutzen kann. Zudem kann durch die exakte Detektierung eines Einsetzens des Phasenübergangs des jeweiligen Lebensmittels durch entsprechende Erhöhung der Kühlleistung der Kühleinheit die Geschwindigkeit des Phasenübergangs derart erhöht werden, dass dieser schnellstmöglich durchschritten und die Qualität des Tiefkühlprodukts somit größtmöglich erhalten bleibt.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kühleinheit einen ersten Verdampfer aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, bei Detektierung der individuellen Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels durch den

Temperatursensor die Kühleinheit anzusteuern, eine maximale Kühlleistung des ersten Verdampfers bereitzustellen. Somit kann eine schnellstmögliche

Beschreitung des Phasenübergangs des Lebensmittels unter Verwendung des ersten Verdampfers ermöglicht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kühleinheit einen zweiten Verdampfer aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, bei Detektierung der individuellen Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels durch den Temperatursensor die Kühleinheit anzusteuern, den zweiten Verdampfer zuzuschalten. Somit kann in vorteilhafter Weise eine weitere Verkürzung des Phasenübergangs des Lebensmittels erreicht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Drehzahl des zumindest einen

Ventilators zum Ändern, insbesondere zum Erhöhen, einer

Strömungsgeschwindigkeit der der Lagerkammer zugeführten Kaltluft zu steuern, insbesondere zu erhöhen. Somit kann der Phasenübergang des Lebensmittels ebenfalls durch entsprechende Ansteuerung des Ventilators zusätzlich zu oder alternativ zu der Ansteuerung der Kühleinheit entsprechend verkürzt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor dazu eingerichtet ist, die individuelle

Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels anhand eines während eines Gefrierprozesses des Lebensmittels auftretenden Temperaturplateaus des Lebensmittels zu

detektieren. Somit kann in vorteilhafter Weise eine exakte Bestimmung des individuellen Phasenübergangs des jeweiligen Lebensmittels vorgesehen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor dazu eingerichtet ist, das während des Gefrierprozesses des Lebensmittels auftretende Temperaturplateau des Lebensmittels zu detektieren, wenn während eines ersten vorgegebenen Zeitraums detektierte

Temperaturmesswerte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. Damit ist es in vorteilhafter Weise möglich, durch Vorgabe des Zeitraums und des

Bereichs eine genaue Bestimmung des individuellen Phasenübergangs des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels zu ermöglichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor dazu eingerichtet ist, das während des Gefrierprozesses des Lebensmittels auftretende Temperaturplateau des Lebensmittels zu detektieren, wenn zumindest drei der detektierten Temperaturmesswerte während des ersten vorgegebenen Zeitraums innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegen. Eine derartige Detektierung lässt somit in vorteilhafter Weise auf ein weitestgehend konstantes Temperaturplateau schließen, wodurch Rückschlüsse auf das Vorhandensein des individuellen Phasenübergangs des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels möglich sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der vorgegebene Bereich der detektierten Temperaturmesswerte zwischen 0,5 K und 2 K liegt. Somit kann in vorteilhafter Weise eine exakte Temperaturbestimmung des individuellen Phasenübergangs des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels ermöglicht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Kühleinheit anzusteuern, vor und/oder nach einem Phasenübergang des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels eine geringere Kühlleistung als während des Phasenübergangs bereitzustellen. Da es lediglich auf die schnellstmögliche Durchschreitung des Phasenübergangs des zu gefrierenden Lebensmittels zur Gewährleistung des Qualitätserhalts ankommt, kann die Kühlleistung der Kühleinheit somit aufgrund der exakten Erfassbarkeit des Phasenübergangs vor und nach dem Phasenübergang reduziert werden. Dies trägt ferner zu einem energieeffizienten Gefrierprozess des Lebensmittels bei.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor durch einen in das zu gefrierende Lebensmittel einfügbaren Kerntemperatursensor, einen Temperatursensor, welcher die Kerntemperatur des zu gefrierenden Lebensmittels durch Erfassen der Temperatur in der Lagerkammer detektiert, oder einen Temperatursensor, insbesondere einen Infrarottemperatursensor, welcher dazu eingerichtet ist, die Temperatur des zu gefrierenden Lebensmittels berührungslos zu detektieren, ausgebildet ist. Die Auswahl des Temperatursensors kann somit in vorteilhafter Weise an entsprechende bauliche bzw. systemische Anforderungen des Kältegeräts angepasst werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor oder die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die

Kerntemperatur des in der Lagerkammer angeordneten zu gefrierenden

Lebensmittels auf Basis der erfassten Temperatur in der Lagerkammer zu berechnen. Somit kann in vorteilhafter weise, falls von dem Vorsehen eines Kerntemperatursensors abgesehen wird, die Kerntemperatur des

entsprechenden Lebensmittels ebenfalls durch Detektieren der Temperatur in der Lagerkammer indirekt berechnet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Kältegerät durch einen Schockfroster oder ein herkömmliches Gefriergerät ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist somit in vorteilhafter Weise vielseitig anwendbar und in einer Vielzahl von bestehenden Geräten integrierbar.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der

Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen

Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kältegeräts gemäß einer

bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm eines Temperaturverlaufs eines in einer Lagerkammer des Kältegeräts angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines

Kältegeräts gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts

Gegenteiliges angegeben ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältegeräts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Das Kältegerät 1 weist eine Lagerkammer 10 zum Lagern von Lebensmitteln 12 auf. Ferner weist das Kältegerät 1 einen Temperatursensor 14 auf. Der

Temperatursensor 14 ist dazu eingerichtet, eine individuelle

Phasenübergangstemperatur T eines in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 zu detektieren.

Das Kältegerät 1 weist des Weiteren eine Kühleinheit 16 und einen Ventilator 17 auf. Darüber hinaus weist das Kältegerät 1 eine Steuereinheit 18 auf, welche dazu eingerichtet ist, bei Detektierung der individuellen

Phasenübergangstemperatur T des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 durch den Temperatursensor 14 die Kühleinheit 16 anzusteuern, eine Kühlleistung zu erhöhen und/oder den zumindest einen Ventilator anzusteuern, eine der Lagerkammer 10 zugeführte Kaltluftströmung zu erhöhen. Die Kühleinheit 16 weist einen ersten Verdampfer 16a auf. Die Steuereinheit 18 ist dazu eingerichtet, bei Detektierung der individuellen

Phasenübergangstemperatur T des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 durch den Temperatursensor 14 die Kühleinheit 16 anzusteuern, eine maximale Kühlleistung des ersten Verdampfers 16a bereitzustellen.

Die Kühleinheit 16 weist in der vorliegenden Ausführungsform des Weiteren einen zweiten Verdampfer 16b auf. Der zweite Verdampfer 16b ist jedoch optional. Die Steuereinheit 18 ist dazu eingerichtet, bei Detektierung der individuellen Phasenübergangstemperatur T des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 durch den Temperatursensor 14 die Kühleinheit 16 anzusteuern, den zweiten Verdampfer 16b zuzuschalten.

Die Steuereinheit 18 ist ferner dazu eingerichtet, eine Drehzahl des zumindest einen Ventilators 17 zum Ändern einer Strömungsgeschwindigkeit der der Lagerkammer 10 zugeführten Kaltluft zu steuern. Insbesondere soll die Drehzahl des zumindest einen Ventilators 17 bei Detektierung der

Phasenübergangstemperatur T des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 erhöht werden, um dadurch eine

Strömungsgeschwindigkeit der der Lagerkammer 10 zugeführten Kaltluft zu erhöhen.

Der Temperatursensor 14 ist dazu eingerichtet, die individuelle

Phasenübergangstemperatur T des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 anhand eines während eines Gefrierprozesses des Lebensmittels 12 auftretenden Temperaturplateaus des Lebensmittels 12 zu detektieren.

Die Steuereinheit 18 ist ferner dazu eingerichtet, die Kühleinheit 16 anzusteuern, vor und/oder nach einem Phasenübergang des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 eine geringere Kühlleistung als während des Phasenübergangs bereitzustellen. Der Temperatursensor 14 ist vorzugsweise durch einen in das zu gefrierende Lebensmittel 12 einfügbaren Kerntemperatursensor ausgebildet.

Alternativ kann der Temperatursensor 14 beispielsweise durch einen

Temperatursensor ausgebildet sein, welcher die Kerntemperatur des zu gefrierenden Lebensmittels 12 durch Erfassen der Temperatur in der

Lagerkammer 10 detektiert. Ferner alternativ kann der Temperatursensor 14 durch einen Temperatursensor, insbesondere einen Infrarottemperatursensor, ausgebildet sein, welcher dazu eingerichtet ist, die Temperatur des zu

gefrierenden Lebensmittels 12 berührungslos zu detektieren.

Der Temperatursensor 14 oder die Steuereinheit 18 sind im Falle des Vorsehens des oben genannten alternativen Temperatursensors dazu eingerichtet, die Kerntemperatur des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 auf Basis der erfassten Temperatur in der Lagerkammer 10 zu berechnen.

Das Kältegerät 1 ist vorzugsweise durch einen Schockfroster ausgebildet. Bei einem Schockfroster handelt es sich um ein Gefriergerät im herkömmlichen Sinne, jedoch mit erhöhter Kühlleistung zum Ermöglichen eines schnellen Gefrierprozesses. Alternativ kann das Kältegerät 1 beispielsweise durch ein herkömmliches Gefriergerät ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm eines Temperaturverlaufs eines in der Lagerkammer des Kältegeräts angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Insbesondere sind ein erster Temperaturverlauf K1 und ein zweiter

Temperaturverlauf K2 dargestellt. Der erste Temperaturverlauf K1 gibt einen herkömmlichen Temperaturverlauf eines in einer Lagerkammer eines Kältegeräts angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels wieder.

Die Temperatur des Lebensmittels sinkt hierbei im Wesentlichen konstant bis zu einem Erreichen der individuellen Phasenübergangstemperatur T des

Lebensmittels. Das Erreichen der individuellen Phasenübergangstemperatur T ist in der Regel durch eine leichte Temperaturerhöhung gefolgt von einem zeitlich definierten Temperaturplateau gekennzeichnet.

Das Ende des Temperaturplateaus entspricht somit dem Ende des individuellen Phasenübergangs des Lebensmittels, wonach die Temperaturkurve K1 wieder im Wesentlichen konstant auf geringere Temperaturen abfällt.

Im Gegensatz hierzu ist das erfindungsgemäße Kältegerät dazu ausgebildet, die individuelle Phasenübergangstemperatur T des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 automatisiert zu detektieren und somit mit Eintritt des Lebensmittels in den Phasenübergang eine Steuereinheit 18 des Kältegeräts 1 dazu eingerichtet ist, die Kühlleistung der Kühleinheit 16 und/oder die Drehzahl des Ventilators 17 zum Verringern der Zeitdauer des Phasenübergangs des zu gefrierenden Lebensmittels zu erhöhen.

Die Temperaturkurve K2 unterscheidet sich somit von der Temperaturkurve K1 in einer geringeren Zeitdauer des Phasenübergangs des zu gefrierenden

Lebensmittels 12.

Der Temperatursensor 14 ist ferner dazu eingerichtet, das während des

Gefrierprozesses des Lebensmittels 12 auftretende Temperaturplateau des Lebensmittels 12 zu detektieren, wenn während eines ersten vorgegebenen Zeitraums T1 detektierte Temperaturmesswerte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs B liegen.

Der Temperatursensor 14 ist überdies dazu eingerichtet, das während des Gefrierprozesses des Lebensmittels 12 auftretende Temperaturplateau des Lebensmittels 12 zu detektieren, wenn zumindest drei der detektierten

Temperaturmesswerte während des ersten vorgegebenen Zeitraums T1 innerhalb des vorgegebenen Bereichs B liegen.

Der Temperatursensor 14 ist darüber hinaus dazu eingerichtet, ein Ende eines Phasenübergangs des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 zu detektieren, wenn während eines zweiten vorgegebenen Zeitraums T2 detektierte Temperaturmesswerte unterhalb des vorgegebenen Bereichs B liegen bzw. diesen dauerhaft unterschreiten.

Der vorgegebene Bereich B der detektierten Temperaturmesswerte liegt zwischen 0,5 K und 2 K.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines

Kältegeräts.

Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen S1 des Kältegeräts mit einer

Lagerkammer 10 zum Lagern von Lebensmitteln 12. Das Verfahren umfasst ferner ein Detektieren S2 einer individuellen Phasenübergangstemperatur T eines in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 mittels eines Temperatursensors 14.

Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Bereitstellen S3 zumindest einer Kühleinheit 16 und zumindest eines Ventilators 17 und ein Ansteuern S4 der Kühleinheit 16, eine Kühlleistung zu erhöhen und/oder ein Ansteuern des zumindest einen Ventilators, eine der Lagerkammer 10 zugeführte

Kaltluftströmung zu erhöhen bei einer Detektierung der individuellen

Phasenübergangstemperatur des in der Lagerkammer 10 angeordneten zu gefrierenden Lebensmittels 12 durch den Temperatursensor 14.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise kann eine Art, Positionierung und Funktionalität des

Temperatursensors und der weiteren Komponenten des Kältegeräts

entsprechend jeweiliger baulicher bzw. systemischer Anforderungen modifiziert werden.