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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf mit zwei oder mehr als zwei parallel zueinander verschalteten Verdampfern, die vorzugsweise unterschiedliche Kompartimente des Kühl- und/oder Gefriergerätes kühlen, sowie mit wenigstens einem Verdichter, mittels dessen die Verdampfer mit Kältemittel beaufschlagbar sind.
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Aus dem Stand der Technik sind Kühl- und/oder Gefriergeräte bekannt, die mehrere Verdampfer aufweisen, mittels derer mehrere Kompartimente, wie beispielsweise ein Gefrierfach und ein Kühlfach gekühlt werden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Geräten wird das Kältemittel sequentiell in jeden Verdampfer einzeln eingebracht. Eine gleichzeitige Versorgung mehrerer Verdampfer mit Kältemittel ist bei diesen Geräten nicht möglich.
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Aus dem Stand der Technik sind jedoch auch Kühl- und/oder Gefriergeräte bekannt, bei denen gleichzeitig mehreren parallel geschalteten Verdampfern Kältemittel zugeführt wird.
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Wird in einem im Vergleich zu den anderen Kompartimenten kälteren Kompartiment eine elektrische Abtauung des Verdampfers des Kompartimentes gestartet, verdampft das in dem Verdampfer befindliche Kältemittel in vergleichweise kurzer Zeit.
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Dies kann zur Folge haben, dass bei weiterhin laufendem Verdichter ein erheblicher Kältemittelüberschuss in der Verdichtersaugleitung auftritt, was ungünstige Folgen haben kann.
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Diese können beispielsweise darin bestehen, dass es zu energetischen Einbußen kommt, dass in der Saugleitung und im Verdichter ein erhöhter Geräuschpegel herrscht, oder dass der Verdichter ggf. flüssiges Kältemittel ansaugt, wodurch es zu einer Beschädigung des Verdichters kommen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine Abtauung des Verdampfers möglich ist, ohne dass die vorgenannten Phänomene auftreten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergerätes mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Danach ist vorgesehen, dass das Gerät des Weiteren wenigstens eine Verdampfer-Abtauheizung sowie Steuer- und/oder Regelungsmittel aufweist, die derart ausgeführt sind, dass die Verdampfer-Abtauheizung zumindest während eines Zeitabschnitts des Abtauvorgangs mit über der Zeit ansteigender Leistung betrieben wird und/oder dass die Steuer- und/oder Regelungsmittel derart ausgeführt sind, dass der Verdichter während des Abtauvorgangs des Verdampfers wenigstens zeitweise oder dauerhaft abgeschaltet wird.
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In der ersten Alternative ist vorgesehen, dass die Verdampfer-Abtauheizung, die vorzugsweise als elektrische Abtauheizung ausgeführt ist, mit einem zumindest zeitweise ansteigenden Leistungswert betrieben wird, also nicht gleich von Beginn des Abtauvorgangs während dessen Dauer mit voller Leistung betrieben wird.
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Dadurch ist es möglich, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Optimierung hinsichtlich Energieverbrauch, Geräuschentwicklung und Lebensdauer des Verdichters zu erreichen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zeitliche Verlauf der Leistung auf das jeweilige Kältegerät angepaßt ist.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass das Kältemittel in dem abtauenden Verdampfer so langsam verdampft, dass die genannten Parameter Energieverbrauch, Geräuschentwicklung und Lebensdauer des Verdichters möglichst günstige Werte erreichen.
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Alternativ oder zusätzlich zur Schaffung einer Anfahrrampe für die Leistung des Verdampfers kann vorgesehen sein, dass der Verdichter zumindest zeitweise während der Abtauphase abgeschaltet wird.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und/oder Regelungsmittel derart ausgeführt sind, dass der zeitliche Verlauf der Leistung, mit der die Verdampfer-Abtauheizung betrieben wird, fest vorgegeben ist oder veränderbar ist und/oder dass die Steuer- und/oder Regelungsmittel derart ausgeführt sind, dass der zeitliche Verlauf der Leistung, mit der die Verdampfer-Abtauheizung betrieben wird, mit der Größe und/oder der Bauart des abzutauenden Verdampfers variiert.
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Möglich ist es somit, den Verlauf der Leistung über die Zeit fest vorzugeben oder variabel zu gestalten, so dass dieser derart einstellbar ist, dass sich für die genannten Parameter möglichst günstige Werte ergeben.
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Die Steuer- und/oder Regelungsmittel können derart ausgeführt sein, dass die Leistung, mit der die Verdampfer-Abtauheizung betrieben wird, geregelt wird. Von der Erfindung ist also nicht nur eine bloße Ansteuerung der Verdampfer-Abtauheizung im Hinblick auf die Leistung, sondern auch eine Leistungsregelung erfasst.
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Denkbar ist es, dass wenigstens ein Temperaturfühler vorgesehen ist und dass die Steuer- und/oder Regelungsmittel derart ausgeführt sind, dass die Leistung, mit der die Verdampfer-Abtauheizung betrieben wird, derart eingestellt wird, dass die mittels des Temperaturfühlers ermittelte Temperatur einen Grenzwert nicht übersteigt bzw. in einem Toleranzbereich liegt.
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Anstatt auf dem Temperaturistwert kann auch eine andere geeignete Größe herangezogen werden, um die Regelung durchzuführen.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Temperaturfühler am Verdampferausgang angeordnet und/oder in der zum Verdichter führenden Saugleitung angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft dann einsetzbar, wenn in dem Leitungsabschnitt des Kältemittelkreislaufes zwischen den Verdampfern und dem Verdichter keine Absperrmittel und/oder keine weiteren Komponenten, wie beispielsweise ein Sammler, eines Kältemittelkreislaufes angeordnet sind.
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Jedoch sind von der Erfindung auch Ausführungsformen umfaßt, die stromabwärts der Verdampfer angeordnete Komponenten bzw. Bauteile zur Funktionssicherung, wie Rückschlagventile auf der Saugseite der Verdampfer oder Kältemittelsammelbehälter aufweisen.
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Denkbar ist es, dass der Kältemittelstrom lediglich durch stromaufwärtig angeordnete Mittel, vorzugsweise durch ein oder mehrere Ventile, insbesondere Magnetventile auf die Verdampfer verteilt wird, wohingegen stromabwärts der Verdampfer keine derartige Steuereinrichtung vorgesehen ist.
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Denkbar ist es ferner, dass die von den Verdampfern abführenden Leitungen in wenigstens eine gemeinsame Leitung münden, d. h. zu wenigstens einer gemeinsamen Leitung zusammengeführt werden, die vorzugsweise ebenfalls keine Absperrmittel aufweist. Diese gemeinsame Leitung bildet in diesem Fall die Saugleitung des Verdichters.
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Wie oben ausgeführt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein oder mehrere Ventile oder dergleichen vorgesehen sind, mittels derer der Zustrom von Kältemittel zu dem oder den Verdampfern gesteuert wird.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass je Verdampfer genau ein Ventil vorgesehen ist oder dass die Versorgung mehrerer Verdampfer über ein Ventil erfolgt. Das oder die Ventile können durch wenigstens ein Mehrwegeventil oder durch einzelne Ventile gebildet werden, die jeweils in den zu den Verdampfern führenden oder von diesen abführenden Leitungen angeordnet sind. Möglich wäre beispielsweise ein herkömmliches Stopp-Ventil in jeder einzelnen der zu den oder von den Verdampfern führenden Leitungen.
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Die zur Verteilung von Kältemittel auf die parallel angeordneten Verdampfer dienenden Ventile oder dergleichen können stromaufwärts und/oder stromabwärts der Verdampfer angeordnet sein.
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Sie können derart ausgeführt sein, dass im Normalbetrieb des Gerätes in einer ersten Arbeitsstellung des oder der Ventile jeder der Verdampfer einzeln mit Kältemittel versorgt wird und/oder in einer zweiten Arbeitsstellung Gruppen der Verdampfern gleichzeitig mit Kältemittel versorgt werden und/oder in einer dritten Arbeitsstellung alle Verdampfer gleichzeitig mit Kältemittel versorgt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedem der Verdampfer eine eigene Verdampfer-Abtauheizung zugeordnet ist.
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Denkbar ist es jedoch auch, dass eine Verdampfer-Abtauheizung mehreren Verdampfern zugeordnet ist.
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Bei der Verdampfer-Abtauheizung handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Abtauheizung.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Kompartiment um ein durch Wandungen abgegrenztes Fach oder um eine Temperaturzone des Gerätes handelt.
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Der Begriff „Kompartiment” ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung somit weit auszulegen und kennzeichnet jeden beliebigen Bereich eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, wie beispielsweise ein herkömmliches Fach, dass von Wandungen begrenzt ist, wie z. B. ein Kühlfach oder Kaltlagerfach oder Gefrierfach oder Teilbereiche dieser Fächer.
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Umfasst sind von dem Begriff „Kompartiment” jedoch auch Temperaturzonen des Gerätes, d. h. nicht durch Wandungen voneinander getrennte Bereiche des Geräteinnenraums.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergerätes mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf mit zwei oder mehr als zwei parallel verschalteten Verdampfern, die vorzugsweise unterschiedliche Kompartimente des Kühl- und/oder Gefriergerätes kühlen, mit wenigstens einem Verdichter, der Kältemittel zu den Verdampfern fördert, sowie mit wenigstens einer Verdampfer-Abtauheizung, wobei die Verdampfer-Abtauheizung zumindest während eines Zeitabschnitts des Abtauvorgangs mit über der Zeit ansteigender Leistung betrieben wird und/oder wobei der Verdichter während des Abtauvorgangs des Verdampfers wenigstens zeitweise oder dauerhaft abgeschaltet wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt in schematischer Ansicht einen Bereich eines Kältemittelkreislaufes eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes mit drei Verdampfern, die im Bedarfsfalle zeitgleich mit Kältemittel beaufschlagt werden können.
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In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 der Verflüssiger oder eine vom Verflüssiger führende Leitung gekennzeichnet. Mittels des Verflüssigers 10 wird Wärme an die Umgebung abgeführt.
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Mit dem Bezugszeichen 20 ist ein 4-Wege-Ventil gekennzeichnet, das die Aufgabe hat, das in dem Verflüssiger verflüssigte Kältemittel je nach Bedarf zu einem oder mehreren der Verdampfer 30, 40, 50 zu führen.
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Das Ventil 20 ist derart ausgeführt, dass jeder Verdampfer 30, 40, 50 einzeln mit Kältemittel beaufschlagt werden kann, oder dass mehrere oder alle der Verdampfer 30–50 mit Kältemittel versorgt werden können. Das Ventil 20 ist derart ausgestaltet, dass beliebige Kombinationen der Verdampfer 30–50 mit Kältemittel versorgt werden können. Die Verteilung des Kältemittels hängt von dem Kältebedarf des oder der Kompartimente ab, denen die Verdampfer 30–50 zugeordnet sind.
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An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass der Begriff „Kompartiment” beispielsweise einzelne Fächer, wie z. B. ein Kühlfach, ein Gefrierfach oder ein Kaltlagerfach, oder Teilbereiche solcher Fächer, wie z. B. einzelne Schubladen etc. betreffen kann. Der Begriff „Kompartiment” umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch auch einzelne Bereiche bzw. Zonen eines Kompartimentes.
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Anstelle des Ventils 20 sind auch alle anderen Mittel einsetzbar, mittels derer das Kältemittel in der gewünschten Weise auf einen oder mehrere der Verdampfer 30–50 verteilbar ist.
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Denkbar ist es beispielsweise auch, dass pro Zufuhrleitung jedes Verdampfers ein Auf-Zu-Ventil oder ein sonstiges Absperrmittel vorgesehen ist.
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Weiterhin ist es denkbar, dass je einer der Verdampfer 30–50 genau einem Kompartiment zugeordnet ist und/oder dass ein Verdampfer 30–50 mehreren Kompartimenten zugeordnet ist und/oder dass ein Kompartiment von mehreren Verdampfern 30–50 gekühlt wird.
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Stromabwärts der Verdampfer 30–50, d. h. in dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufes, der sich in der Figur rechts an die Verdampfer 30–50 bis hin zum Kompressor 70 anschließt, sind keine Absperrmittel, d. h. insbesondere keine Ventile vorgesehen.
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An der Stelle 60 werden die Abfuhrleitungen der Verdampfer 30–50, durch die das Kältemittel aus den Verdampfern abgeführt wird, einfach, d. h. ohne ein Ventil oder dergleichen miteinander verbunden. D. h. die Saugleitungen der Verdampfer kommunizieren miteinander. Sie werden an der Stelle 60 zu einer gemeinsamen Saugleitung zusammengeführt, die ebenfalls kein Absperrmittel aufweist und unmittelbar zum Verdichter 70 führt.
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Die Verteilung des Kältemittels auf die Verdampfer 30–50 erfolgt gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel somit ausschließlich stromaufwärts der Verdampfer 30–50, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
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Der Verdichter 70 steht über eine nicht dargestellte Leitung mit dem Verflüssiger 10 in Verbindung, so dass sich ein geschlossener Kältemittelkreislauf ergibt.
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Vorzugsweise sind weder in den Abfuhrleitungen der Verdampfer 30–50 noch in der zum Verdichter 70 führenden gemeinsamen Saugleitung Absperrmittel und/oder sonstige Bestandteile eines Kältemittelkreislaufes, wie z. B. Sammler angeordnet.
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Wird nun in einem im Vergleich zu anderen Kompartimenten kalten Kompartiment eine elektrische Abtauung des diesem Kompartiment zugeordneten Verdampfers eingeleitet, so wird die Abtauheizung nicht gleich mit voller Leistung betrieben, sondern mit einem „Softstart”, d. h. mit einer zeitweise oder dauerhaft ansteigenden Leistung.
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Die Leistung kann (muß jedoch nicht) während des Abtauvorgangs ihren Maximalwert erreichen.
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Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass entweder über die gesamte Abtaudauer oder zeitweise während der Abtauphase hinsichtlich der Leistung der Abtauheizung eine Anfahrrampe gefahren wird, also ein ansteigender Leistungswert.
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Die Steigung dieser Rampe wird vorzugsweise an das Kühl- und/oder Gefriergerät individuell angepaßt, so dass die Parameter Geräuschentwicklung, Energieverbrauch und Lebensdauer des Verdichters möglichst günstige Werte annehmen und bevorzugt ein Optimum erreichen.
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Dadurch kann erreicht werden, dass das in dem kalten Verdampfer, der beispielsweise als Lamellenverdampfer ausgeführt ist, zu Beginn der Abtauphase gespeicherte Kältemittel so langsam in die Saugleitung abgegeben wird, dass die obigen Parameter möglichst wenig beeinflußt werden.
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Möglich ist eine Steuerung der Leistung der Verdampfer-Abtauheizung.
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Möglich ist jedoch auch eine Regelung der Verdampfer-Abtauheizung.
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Denkbar ist es beispielsweise, dass mittels eines Temperaturfühlers, der z. B. am Verdampferausgang oder in der Saugleitung hinter dem betroffenen Verdampfer angeordnet sein kann, die Heizleistung der Abtauheizung so eingestellt wird, dass die Temperatur am Messpunkt einen festzulegenden Wert, von beispielsweise 0°C nicht überschreitet.
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Wie oben ausgeführt, ist es ebenso denkbar, den Verdichter für die Zeit der Abtauphase abzuschalten.
