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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit wenigstens einer ersten durch eine Tür verschließbaren Lagerkammer, einer Verdampferkammer und einem Ventilator, der zum Kühlen der Lagerkammer Luftzirkulation zwischen Lagerkammer und Verdampferkammer antreibt. Um eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Lagerkammer zu erreichen, kommunizieren bei einem solchen Kältegerät die beiden Kammern über zwei Durchgänge, wobei ein Einlassdurchgang, über den frische Kaltluft in die Lagerkammer eintritt, auf einem höheren Niveau angeordnet ist als ein Auslassdurchgang, über den die erwärmte Luft zur Verdampferkammer zurückströmt.
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Wenn die Verdampferkammer auf einem tieferen Niveau als die erste Lagerkammer angeordnet ist, muss ein Druckkanal vorgesehen werden, der den Höhenunterschied zwischen der Verdampferkammer und dem Einlass überbrückt. Dieser Druckkanal verläuft im Allgemeinen in einer Wand des Gerätekorpus zwischen der Lagerkammer und einer die Lagerkammer umgebenden Wärmedämmschicht. Während der Betriebszeit des Verdampfers ist der Druckkanal kälter als die Lagerkammer; während der Standzeit des Verdampfers gleichen sich die Temperaturen allmählich an.
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Wenn allerdings die Tür der Lagerkammer geöffnet wird und warme Umgebungsluft in die Lagerkammer gelangt, kann ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen Lagerkammer und Druckkanal auftreten, der zur Folge hat, dass die kalte Luft im Druckkanal absinkt und durch warme Luft aus der Lagerkammer ersetzt wird, deren Feuchtigkeit sich an den Wänden des Druckkanals niederschlägt. Im Allgemeinen verdunstet zwar ein Teil dieser Feuchtigkeit wieder, wenn in der nächsten Betriebszeit von Verdampfer und Ventilator wieder Luft im Druckkanal zirkuliert. Reste, die nicht verdunsten, können sich jedoch im Laufe der Zeit im Druckkanal ansammeln und diesen zunehmend verengen, so dass das Lagerfach nur noch unzureichend gekühlt wird.
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Man kann zwar im Druckkanal eine Klappe vorsehen, um diesen während der Standzeiten des Verdampfers zu verschließen und so ein Vordringen von feuchtwarmer Luft in den Druckkanal zu unterbinden. Dabei stellt man jedoch fest, dass eine solche Klappe, sofern sie nicht hermetisch dicht ist, das Problem eher verschärft, als es zu lindern, da die kondensierende Feuchtigkeit dazu neigt, sich an Engstellen in der Umgebung der Klappe zu sammeln, dort meist auch windgeschützt ist und kaum wieder verdunstet, beim Gefrieren aber die Bewegungsfreiheit der Klappe einschränkt und auf diese Weise nur noch mehr strömungsabgeschattete Stellen schafft, an denen sich das Kondensat sammeln kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts zu schaffen, mit denen eine Vereisung des Druckkanals vermieden werden kann.
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Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im Gastronomiebereich eingesetzt wird und insbesondere dazu dient, Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinlagerschrank.
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Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät mit wenigstens einer ersten durch eine Tür verschließbaren Lagerkammer, einer Verdampferkammer, die auf einem tieferen Niveau als die erste Lagerkammer angeordnet ist, einen intermittierend betriebenen Verdampfer enthält und mit der Lagerkammer über einen Saugkanal und einen zu einem Einlass der Lagerkammer ansteigenden Druckkanal kommuniziert, und einem Ventilator zum Antreiben der Luftzirkulation zwischen Lagerkammer und Verdampferkammer der Ventilator funktionsmäßig an die Tür gekoppelt ist, um in einer Standzeit, in der der Verdampfer außer Betrieb ist, bei offener Stellung der Tür im Druckkanal mit einer Leistung zu laufen, die ausreichend ist, um einen von der Lagerkammer zur Verdampferkammer gerichteten Luftstrom zu unterdrücken.
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Um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, würde es im Prinzip genügen, wenn der Ventilator nur den nötigen Gegendruck erzeugt, um die Luft im Druckkanal entgegen dem Konvektionsdruck im Stillstand zu halten. In der Praxis wird man die Ventilatorleistung sicherheitshalber etwas höher wählen, so dass im Druckkanal ein von der Verdampferkammer zur ersten Lagerkammer gerichteter Luftstrom in Gang gehalten wird.
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Andererseits sollte dieser Luftstrom auch nicht zu stark sein, damit nicht die über die offene Tür eindringende Warmluft, anstatt in den Druckkanal einzudringen, in großer Menge in die Verdampferkammer eingesogen wird und dort die Reifbildung am Verdampfer beschleunigt. Deshalb ist die Leistung des Ventilators bei offener Tür in der Standzeit des Verdampfers vorzugsweise niedriger als die Leistung des Ventilators bei geschlossener Tür in der Laufzeit des Verdampfers.
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Während der Laufzeit des Verdampfers kann die Leistung des Ventilators von der Stellung der Tür unabhängig sein; vorzugsweise ist sie jedoch bei offener Tür niedriger als bei geschlossener Tür, um unnötige Reifbildung am Verdampfer zu verhindern.
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Da durch den Ventilatorbetrieb Feuchtigkeit aus dem Druckkanal ferngehalten wird, kann dort eine verstellbare Klappe angeordnet sein, ohne dass die Gefahr eines Festfrierens besteht.
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Da ein dichtes Schließen der Klappe nicht erforderlich ist, um die Reifbildung in der Umgebung der Klappe zu verhindern, kann ein auf der Temperatur der ersten Lagerkammer gehaltenes thermomechanisches Element als Antrieb für die Klappe eingesetzt werden.
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Eine solche verstellbare Klappe kann insbesondere bei einem Kältegerät mit mehreren Lagerkammern zum Steuern der Verteilung der Kaltluft aus der Verdampferkammer auf die Lagerkammern dienen.
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Wenn die Tür der zweiten Lagerkammer offen ist, kann es sinnvoll sein, den Ventilator nicht zu betreiben, um keine Warmluft aus der zweiten Lagerkammer anzusaugen.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn die zweite Lagerkammer auf einem tieferen Niveau als die Verdampferkammer angeordnet ist.
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Die Verdampferkammer sollte eine Abtauheizung aufweisen.
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In Zeiten, in denen diese in Betrieb ist, sollte allerdings der Ventilator bei offener Tür der ersten Lagerkammer außer Betrieb bleiben, um nicht von dort zusätzlich warme feuchte Luft in die Lagerkammer einzublasen bzw. den Abtauvorgang durch Kaltluftzufuhr aus der Lagerkammer zu verzögern.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts mit wenigstens einer ersten durch eine Tür verschließbaren Lagerkammer, einer Verdampferkammer, die auf einem tieferen Niveau als die erste Lagerkammer angeordnet ist, einen intermittierend betriebenen Verdampfer enthält und mit der Lagerkammer über einen Saugkanal und einen zu einem Einlass der Lagerkammer ansteigenden Druckkanal kommuniziert, und einem Ventilator zum Antreiben der Luftzirkulation zwischen Lagerkammer und Verdampferkammer, bei dem in einer Standzeit des Verdampfers die Stellung der Tür überwacht und bei Erfassen eines Öffnens der Tür die Leistung des Ventilators heraufgesetzt wird, um einen von der Lagerkammer zur Verdampferkammer gerichteten Luftstrom zu unterdrücken.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur.
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1 zeigt einen schematischen vertikalen Schnitt durch den Korpus eines Kältegeräts gemäß der Erfindung;
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Das in 1 gezeigte Haushaltskältegerät ist ein Kombinationsgerät mit einem Normalkühlfach 2 im oberen Teil des Korpus 1 und einem Gefrierfach 3 im unteren Teil. In einer horizontalen Trennwand 4 zwischen den Fächern 2, 3 ist eine Verdampferkammer 5 mit einem Verdampfer 6, typischerweise in Lamellenbauform, und einer Abtauheizung 7 untergebracht.
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Am Boden des Normalkühlfachs 2, benachbart zu einer das Normalkühlfach 2 verschließenden Tür 8, ist ein Luftauslass 9 gebildet, von dem aus sich ein kurzer Saugkanal 10 im Innern der Trennwand 4 zu einem vorderen Rand der Verdampferkammer 5 erstreckt. An einem hinteren Rand der Verdampferkammer 5 ist ein Ventilator 11 untergebracht; von ihm aus erstreckt sich ein Druckkanal 12 entlang einer Rückwand 13 des Korpus 1 aufwärts bis zu einem Lufteinlass 14 des Normalkühlfachs 2 in dessen hinterer oberer Ecke. Der Druckkanal 12 ist durch eine poröse Wärmedämmschicht 15 der Rückwand 13 von der Umgebung thermisch isoliert; vom Normalkühlfach 5 trennt ihn eine Verschalung 16, deren Dicke und Isolationswirkung im Vergleich zur Wärmedämmschicht 15 gering ist.
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Ein Luftauslass 17 des Gefrierfachs 3 befindet sich an dessen Decke in der Nähe einer Tür 18; ein von hier ausgehender Saugkanal 19 trifft am vorderen Rand der Verdampferkammer 5 mit dem Saugkanal 10 zusammen. Ein zweiter vom Ventilator 11 ausgehender Druckkanal 20 verläuft – vom Gefrierfach durch eine Verschalung 21 abgegrenzt – an der Rückwand 13 abwärts bis in Höhe einer Stufe 22, unter der in an sich bekannter Weise ein Maschinenraum 26 mit einem den Verdampfer 6 versorgenden Verdichter 27 untergebracht ist. In Höhe der Stufe 22 verläuft der Druckkanal 20 horizontal nach vorn bis zu einem Lufteinlass 23 des Gefrierfachs 3 an einer Vorderkante der Stufe 22. Typischerweise enthält das Gefrierfach 3 mehrere Auszugkästen, und die Oberkante eines dieser Auszugkästen liegt in Höhe des horizontalen Abschnitts der Verschalung 21, so dass über den Lufteinlass 23 ins Gefrierfach 3 eintretende Kaltluft wenigstens zum Teil an einer Rückseite des Auszugkastens nach unten abgelenkt wird. Indem alle Auszugkästen an Unter- und Oberseite von Kaltluft umspült werden, kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Gefrierfach 3 erreicht werden.
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Um unterschiedlichen Kältebedarf von Normalkühlfach 2 und Gefrierfach 3 befriedigen zu können, ist eine Klappe 24 im Druckkanal 11 angeordnet. Die Klappe 22 kann von einer elektronischen Steuereinheit 25 gesteuert sein, die auch den Betrieb des Verdichters 27 und des Ventilators 11 anhand der Messsignale von Temperatursensoren im Normalkühlfach 2 und im Gefrierfach 3 steuert. Indem diese Steuereinheit 25 die Klappe 24 bei Kältebedarf des Gefrierfachs 3 im Wesentlichen geschlossen hält, wird die vom Ventilator 11 umgewälzte Kaltluft ausschließlich dem Gefrierfach 3 zugeführt. Bei Kältebedarf des Normalkühlfachs 2 hingegen wird die Klappe 22 offen gehalten; in diesem Fall verteilt sich die Kaltluft auf beide Fächer 2, 3.
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Einer vereinfachten Variante zufolge ist die Klappe 24 thermomechanisch gesteuert, insbesondere durch eine Druckdose 31, in der ein dicht eingeschlossenes Medium sich unter dem Einfluss der Temperatur des Normalkühlfachs 2 ausdehnt oder zusammenzieht, wobei eine daraus resultierende Verformung der Druckdose 31 die Klappe 24 verstellt. In diesem Fall ist die Klappe 24 nicht binär zwischen einer vollständig offenen und einer vollständig geschlossenen Stellung umschaltbar. Stattdessen werden, wenn der Verdichter 27 in Betrieb ist, in der Regel beide Fächer 2, 3 gleichzeitig gekühlt, und in dem Maße, in dem die Temperatur des Normalkühlfachs 2 sich von oben her einer Solltemperatur annähert, nimmt der Öffnungsgrad der Klappe 24 kontinuierlich ab, bis eine Stellung erreicht ist, in der der dem Normalkühlfach 2 zugeführte Kaltluftstrom gerade stark genug ist, um den Wärmezustrom aus der Umgebung über die Wärmedämmschicht 15 auszugleichen. Da die Klappe 24 hier ohne externe Energiezufuhr funktioniert, braucht sie nicht verdrahtet zu werden, auch ein elektrischer Temperatursensor am Normalkühlfach 2 kann entfallen, was eine einfache und kostengünstige Montage erlaubt. Die Steuereinheit 25 steuert den Betrieb von Verdichter 27 und Ventilator 11 hier ausschließlich basierend auf den Messsignalen eines Temperatursensors 28 am Gefrierfach 6.
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Wenn der Kältebedarf in beiden Fächern 2, 3 vorläufig befriedigt ist, d.h. im ersten o.g. Fall wenn beide Temperatursensoren anzeigen, dass für das jeweilige Fach eine Ausschalttemperatur unterschritten ist, im zweiten Fall wenn der Temperatursensor 28 des Gefrierfachs 3 dies anzeigt, werden der Verdichter 27 und der Ventilator 11 ausgeschaltet, und der Luftstrom zwischen Verdampferkammer 5 und Fächern 2, 3 kommt zum Erliegen. Wenn in dieser Zeit die Tür 8 geöffnet wird und Umgebungsluft in das Normalkühlfach 2 gelangt, ist die Temperatur im Druckkanal 12 tiefer als im Normalkühlfach 5. Wenn gleichzeitig die Klappe 24 nicht hermetisch dicht ist, neigt die kalte Luft im Druckkanal 12 dazu, abwärts zur Verdampferkammer 5 zu fließen, wodurch warme Luft mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, die bei der Temperatur im Druckkanal 12 zu Reifbildung neigt, in den Druckkanal 12 eingesogen würde.
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Um dies zu verhindern, ist die Steuereinheit 25 mit einem Türöffnungssensor 29 an der Tür 8 verbunden und eingerichtet, den Ventilator 11 wenigstens so lange zu betreiben, wenn der Türöffnungssensor 29 ein Offenstehen der Tür 8 anzeigt, und vorzugsweise den Ventilator 11 auch nach Schließen der Tür 8 so lange weiter zu betreiben, wie nötig, damit die eingedrungene Außenluft die Temperatur des Normalkühlfachs 2 annimmt.
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Der Betrieb des Ventilators 11 bei offener Tür 8 sollte nicht zur Folge haben, dass über den bei offener Tür unvermeidlichen Luftaustausch hinaus Umgebungsluft über den Saugkanal 10 in die Verdampferkammer 5 eingesaugt wird und diese erwärmt. Die Leistung des Ventilators 11 bei offener Tür 8 und ausgeschaltetem Verdichter 27 ist daher deutlich kleiner als die bei Betrieb des Verdichters 27, typischerweise wenigstens kleiner als die Hälfte dieser Leistung, und vorzugsweise gerade groß genug, um den Konvektionsdruck im Druckkanal 12 soeben zu überwinden und einen aufwärts gerichteten Luftstrom im Druckkanal 12 mit niedrigstmöglicher Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Zu diesem Zweck kann die Drehzahl des Ventilators 11 regelbar sein; es kann aber auch genügen, dass die Steuereinheit 25 eine Versorgungsspannung, die sie während des Betriebs des Verdichters 27 kontinuierlich an den Ventilator 11 anlegt, in dieser Zeit gepulst anlegt.
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Die Steuereinheit 25 steuert auch den Betrieb der Abtauheizung 7. Einer Weiterbildung der Erfindung zufolge lässt die Steuereinheit 25 den Ventilator 11 ausgeschaltet, wenn sich bei Öffnen der Tür 8 die Abtauheizung 7 in Betrieb befindet, da in diesem Fall der Betrieb des Ventilators 11 dazu führen könnte, dass feuchtwarme Luft aus der Verdampferkammer 5 im Druckkanal 12 Reif abscheidet und Wärme des Abtauvorgangs in das Normalkühlfach 5 eingetragen wird.
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Noch einer Weiterentwicklung zufolge ist die Steuereinheit 25 ferner mit einem Türöffnungssensor 30 des Gefrierfachs 3 verbunden und eingerichtet, einen Betrieb des Ventilators 11 bei offener Tür 8 zu unterbinden, wenn gleichzeitig die Tür 18 offen ist, da in diesem Fall die über den Lufteinlass 23 ins Gefrierfach 6 eintretende Kaltluft dieses größtenteils über die Tür 18 verlassen und durch warme Außenluft ersetzt würde, die über den Saugkanal 19 in die Verdampferkammer 5 gelangt.
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Während der Verdichter 25 in Betrieb ist und den Verdampfer 6 mit frischem Kältemittel versorgt, kann das Öffnen einer beliebigen Tür 8 oder 18 eine Reduzierung der Leistung des Ventilators 11 zur Folge haben, ebenfalls um zu verhindern, dass Kaltluft über die offene Tür 8 oder 18 aus dem Gerät herausgeblasen wird und stattdessen Umgebungsluft in die Verdampferkammer 5 eingesaugt wird, die zu starker Reifbildung am Verdampfer 6 führen würde. So kann die Häufigkeit, mit der der Verdampfer 6 abgetaut werden muss, reduziert werden, was die Energieeffizienz des Geräts verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Korpus
- 2
- Normalkühlfach
- 3
- Gefrierfach
- 4
- Trennwand
- 5
- Verdampferkammer
- 6
- Verdampfer
- 7
- Abtauheizung
- 8
- Tür
- 9
- Luftauslass
- 10
- Saugkanal
- 11
- Ventilator
- 12
- Druckkanal
- 13
- Rückwand
- 14
- Lufteinlass
- 15
- Wärmedämmschicht
- 16
- Verschalung
- 17
- Luftauslass
- 18
- Tür
- 19
- Saugkanal
- 20
- Druckkanal
- 21
- Verschalung
- 22
- Stufe
- 23
- Lufteinlass
- 24
- Klappe
- 25
- Steuereinheit
- 26
- Maschinenraum
- 27
- Verdichter
- 28
- Temperatursensor
- 29
- Türöffnungssensor
- 30
- Türöffnungssensor
- 31
- Druckdose
