DE102016220163A1 - Refrigeration unit with dehydrating function and operating method for it - Google Patents
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Abstract
Ein Kältegerät umfasst ein Lagerfach (6), eine vom Lagerfach (6) getrennte Wärmetauscherkammer (5), die einen als Verdampfer betreibbaren Wärmetauscher (7) und eine Heizung enthält, einen Ventilator (8) zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen Lagerfach (6) und Wärmetauscherkammer (5), und eine Steuereinheit (10) zum Steuern des Betriebs von Wärmetauscher (7), Ventilator (8) und Heizung. Die Steuereinheit (10) unterstützt einen Dörrbetriebsmodus, in dem der Ventilator (8) gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist. A refrigeration appliance comprises a storage compartment (6), a heat exchanger chamber (5) separated from the storage compartment (6), which contains a heat exchanger (7) which can be operated as an evaporator and a heater, a fan (8) for driving the air exchange between storage compartment (6) and Heat exchanger chamber (5), and a control unit (10) for controlling the operation of the heat exchanger (7), fan (8) and heating. The control unit (10) supports a dehydration mode in which the fan (8) is in simultaneous operation with the heater.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit Dörrfunktion, d.h. ein Kältegerät, das in der Lage ist, eingelagertes Material, insbesondere Lebensmittel, schnell und effektiv zu dörren, und ein Verfahren zum Dörren von Material in dem Kältegerät.The present invention relates to a refrigerator with a dehydrating function, i. a refrigerator that is capable of quickly and effectively dehulling stored material, particularly food, and a method for dehydrating material in the refrigeration appliance.
In gewissem Umfang neigen fast alle Kältegeräte dazu, in ihnen gelagertes Kühlgut auszutrocknen, da von dem Kühlgut verdampfte Feuchtigkeit dazu neigt, sich an einem Verdampfer niederzuschlagen, und so dem Kühlgut verloren geht. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei No-Frost-Kältegeräten, bei denen Kühlgut und Verdampfer räumlich getrennt sind. Insbesondere unverpacktes Blattgemüse neigt daher in einem No-Frost-Kühlschrank zwar zu schnellem Welken, andererseits ist die Austrocknung nicht intensiv genug, um ein gezieltes Dörren von Lebensmitteln zu ermöglichen.To some extent, almost all refrigerators tend to dry out refrigerated goods stored in them, since moisture evaporated by the refrigerated goods tends to precipitate on an evaporator, and thus the refrigerated goods are lost. This effect is especially pronounced in no-frost refrigerators, in which refrigerated goods and evaporators are spatially separated. In particular, unpackaged leafy vegetables tend therefore in a no-frost refrigerator to fast withering, on the other hand, the dehydration is not intense enough to allow a targeted dehydration of food.
Bei vielen No-Frost-Kältegeräten ist in einer Verdampferkammer eine Heizung vorgesehen, um den Verdampfer abzutauen. Diese Heizung ist nur dann in Betrieb, wenn der Verdampfer nicht gleichzeitig kühlt, und wenn auch ein Ventilator, der im normalen Kühlbetrieb Luft zwischen Verdampferkammer und Lagerfach umwälzt, ausgeschaltet ist.In many no-frost refrigerators, a heater is provided in an evaporator chamber to defrost the evaporator. This heater is only in operation when the evaporator is not cooling at the same time, and even if a fan that circulates air between the evaporator chamber and storage compartment in the normal cooling mode is turned off.
Ein Kältegerät, bei dem in einem Lagerfach eine Heizung angeordnet ist, um den Inhalt des Lagerfachs zu trocknen, ist aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät zu schaffen, das mit einem einfachen Aufbau eine effiziente Trocknung von eingelagertem Material ermöglicht, sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Kältegerät anzugeben.Object of the present invention is to provide a refrigeration device that allows efficient drying of stored material with a simple structure, and to provide an operating method for such a refrigerator.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem Lagerfach, einer vom Lagerfach getrennten Wärmetauscherkammer, die einen als Verdampfer betreibbaren Wärmetauscher und eine Heizung enthält, einem Ventilator zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen Lagerfach und Wärmetauscherkammer, und einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebs von Wärmetauscher, Ventilator und Heizung die Steuereinheit einen Dörrbetriebsmodus unterstützt, in dem der Ventilator gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist. Die Heizung kann auf diese Weise nicht nur zum Abtauen des Wärmetauschers genutzt werden, sondern auch, um durch Wärmeeintrag in das Lagerfach dort die Verdunstung zu erhöhen.The object is achieved on the one hand by a refrigeration device with a storage compartment, a storage compartment separated from the heat exchanger chamber containing a heat exchanger operated as an evaporator and a heater, a fan for driving the air exchange between storage compartment and heat exchanger chamber, and a control unit for controlling the operation of heat exchanger, fan and heater, the control unit supports a drying mode in which the fan is in operation simultaneously with the heater. The heater can be used in this way not only to defrost the heat exchanger, but also to increase by heat input into the storage compartment there evaporation.
Indem im Dörrbetriebsmodus Heizphasen, in denen der Ventilator gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist, mit Kühlphasen abwechseln, in denen gleichzeitig der Wärmetauscher als Verdampfer und der Ventilator in Betrieb sind, kann Feuchtigkeit, die vom Material im Lagerfach im Laufe einer Heizphase abgegeben wird, in einer anschließenden Kühlphase am Wärmetauscher auskondensiert und so dem Material dauerhaft entzogen werden.In dry mode, when heating phases in which the fan is simultaneously in operation with the heater alternate with cooling phases in which both the heat exchanger as evaporator and the fan are in operation, moisture released from the material in the storage compartment during a heating phase can condensed in a subsequent cooling phase on the heat exchanger and thus permanently removed from the material.
Zwischen einer Kühlphase und einer darauffolgenden Heizphase sollte die Steuereinheit eine Abtauphase einschieben, in der die Heizung ohne den Ventilator in Betrieb ist, so dass am Wärmetauscher auskondensierter Reif auftauen und abfließen kann, ohne dass ein darüberstreichender Luftstrom Dampf zurück zum Lagerfach befördern könnte.Between a cooling phase and a subsequent heating phase, the control unit should insert a defrosting phase in which the heater is operating without the fan so that frost thickened at the heat exchanger can thaw and drain away without an overflowing air stream being able to transport steam back to the storage compartment.
Die Steuereinheit sollte dann von der Abtauphase in die Heizphase übergehen, d.h. den Ventilator in Betrieb nehmen, wenn ein Anstieg der Temperatur des Wärmetauschers von einem negativen auf einen positiven Wert darauf schließen lässt, dass der Wärmetauscher komplett abgetaut ist.The control unit should then transition from the defrost phase to the heating phase, i. operate the fan if a rise in the temperature of the heat exchanger from a negative to a positive value indicates that the heat exchanger is completely defrosted.
Die Steuereinheit kann mit einem im Lagerfach angeordneten Hygrometer verbunden sein, um anhand von dessen Messdaten zu entscheiden, wann das Material im Lagerfach so weit getrocknet ist, dass der Dörrbetriebsmodus beendet werden kann.The control unit can be connected to a hygrometer arranged in the storage compartment, in order to decide on the basis of its measurement data when the material in the storage compartment has dried sufficiently for the drying operation mode to be ended.
Die Dauer der Abtauphase lässt einen Rückschluss auf die am Wärmetauscher niedergeschlagene Reifmenge und damit auf den Trocknungsgrad des Materials im Lagerfach zu; deswegen kann die Steuereinheit zweckmäßigerweise eingerichtet sein, die Dauer der Abtauphase zu erfassen und den Dörrbetriebsmodus zu beenden, wenn diese einen Grenzwert unterschreitet. So kann das Hygrometer im Lagerfach überflüssig gemacht werden.The duration of the defrosting phase allows a conclusion on the amount of precipitate deposited on the heat exchanger and thus on the degree of dryness of the material in the storage compartment; Therefore, the control unit may be suitably arranged to detect the duration of the defrosting phase and to end the dehydration mode when it falls below a threshold value. So the hygrometer in the storage compartment can be made superfluous.
Dieser Grenzwert kann fest, d.h. für jeden Dörrvorgang gleich, vorgegeben sein. Vorteilhafter ist es jedoch, ihn proportional zur Menge des zu dörrenden Materials und dessen Trocknungseigenschaften für jeden Dörrvorgang individuell festzulegen. Dies kann auf einfache Weise erfolgen, indem die Dauer der ersten Abtauphase eines Dörrvorgangs gemessen und der Grenzwert als Funktion dieser Dauer, insbesondere als ein vorgegebener Bruchteil von ihr, festgelegt wird. So kann weitgehend unabhängig von der Menge des in das Lagerfach geladenen Materials sichergestellt werden, dass im Laufe des Dörrvorgangs der Wassergehalt des Materials entsprechend dem Bruchteil reduziert wird.This limit value can be fixed, ie the same for each drying process. It is more advantageous, however, to set it individually in proportion to the amount of material to be dehydrated and its drying properties for each dehydrating process. This can be done in a simple manner by measuring the duration of the first defrosting phase of a drying process and determining the limit value as a function of this duration, in particular as a predetermined fraction of it. So can be largely independent of the amount of material loaded into the storage compartment ensures that during the dehydration process the water content of the material is reduced according to the fraction.
Die Neigung des Materials, Wasser abzugeben, ist von diversen Faktoren abhängig, die zusammenfassend als Art des Materials bezeichnet werden können, wie etwa seine biologische Herkunft (Fleisch, Pilze, Früchte, Blätter), die Art der Aufbereitung (wie gewachsen, grob oder fein zerkleinert, mit oder ohne Schale) etc. Um diese Neigung einschätzen und bei der Entscheidung über ein Ende des Dörrvorgangs berücksichtigen zu können, kann die Steuereinheit ferner mit einem Lagerfach-Temperatursensor verbunden und eingerichtet sein, die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des Lagerfachs zu erfassen. Die Änderungsgeschwindigkeit kann als Differenz zwischen in einem vorgegebenen Zeitabstand gemessenen Temperaturen ermittelt werden; umgekehrt kann auch die für eine vorgegebene Temperaturänderung benötigte Zeit, insbesondere die Dauer einer Heizphase und/oder einer Kühlphase, gemessen werden. Die Änderungsgeschwindigkeit gibt Aufschluss über die Menge des Materials; wird diese mit der in einer Kühlphase von dem Material abgegebenen Wassermenge in Beziehung gesetzt, so lässt dies einen Rückschluss auf die Neigung des Materials zur Wasserabgabe zu und kann bei der Festlegung einer Bedingung für die Beendigung des Dörrvorgangs berücksichtigt werden. Insbesondere kann der Grenzwert für die Dauer der Abtauphase umso niedriger festgelegt werden, je stärker die Neigung des Materials ist, Wasser abzugeben.The tendency of the material to release water is dependent on various factors, collectively referred to as the type of material, such as its biological origin (meat, mushrooms, fruits, leaves), the type of preparation (such as grown, coarse or fine crushed, with or without shell), etc. In order to assess this tendency and to be able to take into account when deciding on an end of the drying process, the control unit may be further connected to a storage compartment temperature sensor and configured to detect the rate of change of the temperature of the storage compartment. The rate of change may be determined as the difference between temperatures measured at a predetermined time interval; conversely, the time required for a given temperature change, in particular the duration of a heating phase and / or a cooling phase, can also be measured. The rate of change provides information about the amount of material; if this is related to the quantity of water discharged from the material in a cooling phase, this allows a conclusion to be drawn about the tendency of the material to release water and can be taken into account when determining a condition for terminating the drying process. In particular, the higher the tendency of the material to release water, the lower the threshold value for the duration of the defrosting phase.
Um die Neigung des Materials zur Wasserabgabe abschätzen zu können, kann die Steuereinheit ferner mit einer Benutzerschnittstelle verbunden und eingerichtet sein, von dieser eine Eingabe eines Benutzer über die Art des in das Lagerfach geladenen Materials zu empfangen.In order to estimate the slope of the material for dispensing water, the control unit may further be connected to a user interface and configured to receive therefrom an input of a user about the nature of the material loaded in the storage compartment.
Die Steuereinheit kann ferner mit einer Waage verbunden sein, die im Lagerfach angeordnet ist, um das in das Lagerfach geladene Material zu wiegen. Eine solche Waage kann das Dörren auf unterschiedliche Weise vereinfachen. Zum einen kann das Gewicht des Materials fortlaufend überwacht werden und der Dörrvorgang beendet werden, wenn das Gewicht auf einen vorgegebenen Bruchteil des Anfangsgewichts des Materials abgenommen hat. Wie groß dieser Bruchteil sein soll, kann, wenn bekannt, anhand der Art des Materials festgelegt werden. Umgekehrt kann aus dem Gewicht und der Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme auf die Art des Materials geschlossen und ein Zielgewicht, bei dem der Dörrvorgang beendet wird, geeignet festgelegt werden.The control unit may also be connected to a scale which is arranged in the storage compartment in order to weigh the material loaded in the storage compartment. Such a scale can simplify dehydrating in different ways. Firstly, the weight of the material can be monitored continuously and the drying process can be terminated when the weight has decreased to a predetermined fraction of the initial weight of the material. The size of this fraction can, if known, be determined by the nature of the material. Conversely, from the weight and the speed of weight loss, it is possible to appropriately state the kind of the material and to set a target weight at which the dehydrating process is finished.
Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist der Wärmetauscher zwischen Betrieb als Verdampfer und Betrieb als Heizung umschaltbar.According to a preferred embodiment, the heat exchanger can be switched between operation as an evaporator and operation as heating.
Zu diesem Zweck kann der Wärmetauscher in einem Kältemittelkreislauf mit wenigstens einer Drosselstelle in Reihe verbunden sein, deren Durchlassrate durch die Steuereinheit gesteuert ist.For this purpose, the heat exchanger may be connected in a refrigerant circuit in series with at least one throttle point, whose passage rate is controlled by the control unit.
Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere dann ein energieeffizientes Dörren, wenn das Kältegerät wenigstens ein weiteres Lagerfach aufweist, aus dem die beim Betrieb des Wärmetauschers als Heizung freigesetzte Wärme abgezogen werden kann.This refinement makes energy-efficient drying possible, in particular, when the refrigerating appliance has at least one additional storage compartment from which the heat released as heating during operation of the heat exchanger can be drawn off.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit ferner eingerichtet, eine Meldung über die Beendigung des Dörrbetriebsmodus an ein vernetztes Gerät zu senden, das daraufhin durch ein - vorzugsweise akustisches oder taktiles - Signal seinen Benutzer auf das Ende des Dörrvorgangs aufmerksam macht. Nach Ausgabe dieses Signals kann eine Erläuterung, die auf den Abschluss des Dörrvorgangs hinweist, auf einem Bildschirm des vernetzten Geräts abrufbar sein. Indem der Benutzer daraufhin das Lagerfach entleert und neu beschickt, kann er die Dörrkapazität des Geräts voll ausnutzen, gleichzeitig kann er sich während eines Dörrvorgangs vom Kältegerät entfernen und andere Arbeiten erledigen. Ein passendes Dienstprogramm zum Empfang der Meldung und Erzeugen des Signals, wie etwa eine App für ein Smartphone, kann als Zubehör zum erfindungsgemäßen Kältegerät mitgeliefert oder zum Download bereitgestellt werden.Conveniently, the control unit is further configured to send a message about the termination of the dehydration mode to a networked device, which then alerts its user to the end of the dehydration process by a signal, preferably an acoustic or a tactile signal. After issuing this signal, an explanation indicating the completion of the dehydration operation may be retrievable on a screen of the networked device. By then emptying and reloading the storage compartment, the user can take full advantage of the dehydrating capacity of the device while at the same time being able to move away from the refrigeration device during a dehydration process and do other work. A suitable utility for receiving the message and generating the signal, such as an app for a smartphone, may be included as an accessory to the refrigeration device of the invention or provided for download.
Die Aufgabe wird zum anderen gelöst durch ein Verfahren zum Dörren von Material in einem Kältegerät, insbesondere einem Kältegerät wie oben beschrieben, mit den Schritten
- a) Einbringen des Materials in ein Lagerfach des Kältegeräts; und
- b) Umwälzen von Luft zwischen dem Lagerfach und einer Kammer, in der die Luft abwechselnd in einer Heizphase beheizt und in einer Kühlphase durch einen als Verdampfer betrieben Wärmetauscher gekühlt wird.
- a) introducing the material into a storage compartment of the refrigeration device; and
- b) circulating air between the storage compartment and a chamber in which the air is heated alternately in a heating phase and cooled in a cooling phase by a heat exchanger operated as an evaporator.
Eine weitere Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zum Dörren von Material in einem Kältegerät mit den Schritten
- a) Einbringen des Materials in ein durch einen Wärmetauscher temperierbares Lagerfach des Kältegeräts;
- b) Abwechselndes Betreiben des Wärmetauschers als Verdampfer und als Verflüssiger.
- a) introducing the material into a heatable by a heat exchanger storage compartment of the refrigerator;
- b) alternating operation of the heat exchanger as an evaporator and as a condenser.
Das Dörren kann beendet werden, wenn wenigstens einer der folgenden Parameter
- - Luftfeuchtigkeit im Lagerfach,
- - Dauer des Dörrvorgangs,
- - Gewicht des Materials,
- - Dauer einer Heiz-, Kühl- oder Abtauphase des Wärmetauschers, einen Grenzwert erreicht hat.
- - humidity in the storage compartment,
- - Duration of the drying process,
- - weight of the material,
- - Duration of a heating, cooling or defrosting phase of the heat exchanger, has reached a limit.
Dieser Grenzwert kann anhand eines Anfangswerts wenigstens eines der genannten Parameter und/oder der Art des Materials festgelegt werden.This limit value can be determined based on an initial value of at least one of said parameters and / or the type of material.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures.
Es zeigen
-
1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät; -
2 einen Kältemittelkreislauf des Kältegeräts; und -
3 ein Flussdiagramm eines von einer Steuereinheit des Kältegeräts ausgeführten Betriebsverfahrens.
-
1 a schematic section through an inventive refrigerator; -
2 a refrigerant circuit of the refrigeration device; and -
3 a flowchart of a running of a control unit of the refrigerator operating method.
Am Wärmetauscher
Am Boden der Wärmetauscherkammer
Eine elektronische Steuereinheit
Optional kann die Steuereinheit
Weiterhin optional kann in dem Lagerfach
Wenn bei laufendem Verdichter
Wenn die Ausschalt-Grenztemperatur unterschritten ist, kann in Schritt S3 eine Prüfung erfolgen, ob Bedingungen für eine Beendigung des Dörrvorgangs erfüllt sind. Diese können unterschiedlich sein, je nachdem, mit welchen Sensoren das Kältegerät ausgestattet ist, und werden später beschrieben.If the switch-off threshold temperature is exceeded, a check can be made in step S3 as to whether conditions for terminating the drying process have been met. These may vary depending on which sensors the refrigerator is equipped with and will be described later.
Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, wird die Drosselstelle
Im Fall der
Im einfachsten Fall, wenn das Hygrometer
Als weitere Bedingung kann vorgesehen sein, den Trocknungsvorgang zu beenden, wenn die Luftfeuchtigkeit am Ende der Kühl- oder Heizphasen sich im Laufe mehrerer Zyklen des Verfahrens nicht ändert oder wenn die Gesamtdauer des Dörrvorgangs einen zulässigen Höchstwert erreicht hat.As a further condition, it may be provided to terminate the drying process when the humidity at the end of the cooling or heating phases does not change over several cycles of the process or when the total duration of the drying process has reached a maximum permissible value.
Wenn die Waage
Einer Weiterentwicklung zufolge misst die Steuereinheit im Laufe einer Abtauphase S4 die Abtauzeit, die der Wärmetauscher benötigt, um sich von einer vorgegebenen Temperatur knapp unter 0°C auf eine Temperatur knapp darüber zu erwärmen. Diese Zeit ist ein Maß für die in der vorhergehenden Kühlphase gesammelte Reifmenge. Ist sie kürzer als ein vorgegebener Grenzwert, dann kann das Material
Bei der Festlegung dieses Grenzwertes sollte die Menge des in das Lagerfach
Denkbar ist auch, aus der Verkürzung der Kühlphasen im Laufe eines Dörrvorgangs auf den Gewichtsverlust des Materials
Das Verhältnis zwischen der anhand der Dauer einer Kühlphase abgeschätzten Materialmenge und der anhand der Abtauzeit der darauffolgenden Heizphase abgeschätzten Wassermenge ermöglicht der Steuereinheit
Das Kältegerät kann eine Netzwerkschnittstelle
Auf dem vernetzten Gerät kann eine spezielle App installiert sein, um die Meldung der Steuereinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Kammerchamber
- 33
- Kammerchamber
- 44
- Zwischenwandpartition
- 55
- Wärmetauscherkammerheat exchanger chamber
- 66
- Lagerfachwarehouse specialist
- 77
- Wärmetauscherheat exchangers
- 88th
- Ventilatorfan
- 99
- Luftstromairflow
- 1010
- Steuereinheitcontrol unit
- 1111
- Materialmaterial
- 1212
- Wärmetauscher-TemperatursensorHeat exchanger temperature sensor
- 1313
- Lagerfach-TemperatursensorStorage compartment temperature sensor
- 1414
- Hygrometerhygrometer
- 1515
- WaageLibra
- 1616
- Auffangrinnecollecting channel
- 1717
- Kondenswasserablaufcondensate drain
- 1818
- Verdunstungsschaleevaporation tray
- 1919
- Verdichtercompressor
- 2020
- KältemittelleitungRefrigerant line
- 2121
- Verflüssigercondenser
- 2222
- Zweigbranch
- 2323
- Zweigbranch
- 2424
- Drosselstellerestriction
- 2525
- Drosselstellerestriction
- 2626
- Drosselstellerestriction
- 2727
- Wärmetauscherheat exchangers
- 2828
- Drosselstellerestriction
- 2929
- VerdampferEvaporator
- 3030
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 3131
- NetzwerkschnittstelleNetwork Interface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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