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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Verdampfer.
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Während des Betriebes von Kühl- und/oder Gefriergeräten besteht in bestimmten Zeitabständen die Notwendigkeit der Abtauung des Verdampfers.
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Die Abtauung erfolgt in einer ausreichend langen Abtauphase, in der der Kältemittelkreislauf des Kühl- und/oder Gefriergerätes ausgeschaltet ist. Dabei kommt beispielsweise bei No-Frost-Verdampfern eine elektrische Abtauheizung zum Einsatz. Auch ist eine Abtauung dadurch möglich, dass eine längere Stehphase des Kompressors vorgesehen wird. Diese Maßnahmen werden während einer Abtauphase so lange vorgesehen, bis der Verdampfer hinreichend bzw. vollständig abgetaut ist.
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Das während der Abtauphase anfallende Tauwasser wird nach außen bzw. aus dem Kühl- und/oder Gefriergerät hinaus geleitet und verdunstet.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das anfallende Tauwasser in eine Auffangschale oberhalb eines Verdichters des Kühl- und/oder Gefriergeräts zu leiten, in der es aufgrund der Abwärme des Verdichters erwärmt wird. Diese Abwärme kann somit dazu genutzt werden, das Tauwasser zu verdunsten.
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Insbesondere bei hocheffizienten Verdichtern ist es allerdings bekannt, dass die Abwärme des Verdichters nicht ausreicht, um das anfallende Tauwasser vollständig zu verdunsten. Aus diesem Grund wird die Abwärme einer Heißgasleitung bzw. des Verflüssigers benutzt, um das Tauwasser zu verdunsten. Derartige Kühl- und/oder Gefriergeräte können dabei so ausgebildet sein, dass ein Teil der Heißgasleitung in der Verdunstungsschale oder im Bereich der Verdunstungsschale angeordnet ist.
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Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeiten, die Verdunstungsleistung zu erhöhen bestehen darin, den Bereich der Verdunstungsschale dynamisch zu belüften. Hierfür kann beispielsweise ein Ventilator so eingesetzt werden, dass er das Tauwasser anströmt und dadurch die Verdunstungsrate erhöht wird.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist es, dass die anfallende Menge des Tauwassers unter Umständen zu groß ist, um von einer Verdunstungseinrichtung des Kühl- und/oder Gefriergeräts verdunstet zu werden. Hierbei kann es dazu kommen, dass das nicht oder nicht vollständig verdunstete Tauwasser aus dem Gerät austritt bzw. die Verdunstungsschale überläuft und es zu Beschädigungen bzw. zu Beeinträchtigungen im Bereich des Kühl- und/oder Gefriergeräts oder in dazu benachbarten Bereichen kommt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kühl- und/oder Gefriergerät und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, bei denen eine hinreichend hohe Verdunstungsleistung vorliegt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach ist ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Verdampfer vorgesehen, wobei wenigstens ein Sensor im Bereich des Verdampfers vorgesehen ist, wobei der Sensor dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Messwert zu erfassen, der mit einer am Verdampfer befindlichen Eismenge korreliert.
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Bei dem Verdampfer kann es sich um einen beliebigen Verdampfer handeln, wie beispielsweise um einen freihängenden Verdampfer, um einen No-Frost-Verdampfer etc.
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Der erfasste Messwert kann beispielsweise mit der Menge der am Verdampfer befindlichen Eismenge bzw. -schicht oder mit der Zeitdauer korrelieren, die zum Abtauen der gesamten am Verdampfer befindlichen Eismenge erforderlich ist.
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Der Sensor, der im Folgenden auch als Verdampferfühler bezeichnet wird, kann in einer besonders bevorzugten Ausführung ein Temperaturfühler sein.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ oder „eine“ nicht zwingend genau eines der fraglichen Elemente betreffen muss, wenngleich auch dieser Fall umfasst ist, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente betreffen kann.
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Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, bei Übersteigen einer bestimmten Menge des anfallenden Tauwassers das Kühl- und/oder Gefriergerät so zu betreiben, dass die Verdunstungsleistung beispielsweise durch Anpassung des Regelalgorithmus des Kältekreislaufs entsprechend erhöht wird.
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Der genannte Sensor kann auf dem Verdampfer und/oder in dem Verdampfer und/oder im Bereich des Verdampfers angeordnet sein. Demnach kann der Verdampferfühler auch teilweise innerhalb des Verdampfers und teilweise außerhalb des Verdampfers angeordnet sein.
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Ein als Temperaturfühler ausgebildeter Sensor bringt den Vorteil mit sich, dass ein besonders robustes und genau arbeitendes Mittel zum indirekten Erfassen der Eismenge genutzt werden kann.
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Während der Abtauphase des Kühl- und/oder Gefriergeräts erwärmt sich der Verdampfer zunächst bis auf ca. 0°C. Das auf dem Verdampfer befindliche Eis nimmt sensible Wärme auf und erwärmt sich in diesem Bereich nahezu proportional zur aufgenommenen Wärme bzw. Energie.
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Hat das Eis bzw. der Verdampfer den Temperaturbereich von 0°C erreicht, nimmt es während des Schmelzvorgangs latente Wärme auf, d.h. trotz Wärmeaufnahme bleibt die Temperatur am Verdampfer nahezu konstant. Das Eis schmilzt. Ist der Verdampfer eisfrei und somit abgetaut, wird wieder sensible Wärme aufgenommen und die Temperatur steigt nahezu linear während der weiteren Wärmeaufnahme an.
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Entscheidend für die Menge des anfallenden Tauwassers ist die Zeitspanne, während der latente Wärme am Verdampfer aufgenommen wird und die Temperatur somit bei 0 °C oder nahe 0°C liegt. Je länger diese Zeit ist, umso größer ist die Menge des geschmolzenen Eises und somit auch die Menge des anfallenden Tauwassers. Die Menge des Tauwassers ist somit proportional zur genannten Zeitdauer oder hängt anderweitig mit der gemessenen Zeitdauer oder einem alternativen Parameter wie beispielsweise der Eismenge zusammen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass eine erste Einrichtung vorgesehen ist, die zum Messen der Zeitdauer ausgebildet ist, in der die Temperatur des Verdampfers im Bereich von 0°C ist, was grundsätzlich den Fall mit einschließt, dass die Temperatur bei genau 0 °C liegt.
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Mit dem Begriff „Bereich von 0°C“ kann beispielsweise ein Bereich zwischen -2 bis +2°C, zwischen -1°C und +1°C oder zwischen -0,5°C und +0,5°C gemeint sein. Denkbar sind auch davon abweichende Bereiche, die so gewählt sein können, dass eine hinreichend aussagekräftige Korrelation zwischen der Menge des Tauwassers und der gemessenen Zeitdauer besteht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Drehzahl und/oder die Laufzeit des Verdichters und/oder eines Verflüssigerventilators des Kühl- und/oder Gefriergeräts in Abhängigkeit von dem erfassten Messwert einzustellen.
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Die genannten Einrichtungen können in der Steuerungs-/Regelungseinheit des Kühl- und/oder Gefriergeräts implementiert sein bzw. deren Bestandteil bilden. Denkbar ist auch eine von dieser unabhängige Einrichtung, die mit der Steuerungs-/Regelungseinheit des Kühl- und/oder Gefriergeräts in Verbindung steht.
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Die genannten Parameter (Drehzahl und/oder Laufzeit des Verdichters und/oder eines Verflüssigerventilators) des Kühl- und/oder Gefriergeräts können entsprechend in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer eingestellt werden. Beispielsweise ist denkbar, die Drehzahl und/oder die Laufzeit der genannten Komponenten umso höher einzustellen, je länger die gemessene Zeitdauer ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die genannten Parameter (Drehzahl und/oder Laufzeit) angepasst werden, wenn die gemessene Zeitdauer unter einer Mindestzeitdauer liegt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass eine dritte Einrichtung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die aufaddierte Kompressorlaufzeit, die Anzahl der Türöffnungen, die Dauer der Türöffnungen und/oder die Umgebungstemperatur des Kühl- und/oder Gefriergeräts zu erfassen.
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Die dritte Einrichtung kann entsprechende Sensoren umfassen, welche am oder im Bereich des Kühl- und/oder Gefriergeräts vorgesehen sind und welche mit einer entsprechenden Auswerteinrichtung gekoppelt sein können. Die dritte Einrichtung bzw. Auswerteinrichtung kann ebenfalls als Teil der üblicherweise an dem Kühl- und/oder Gefriergerät vorgesehenen Steuerungs-/Regelungseinheit ausgebildet sein oder eine davon getrennte und insbesondere mit der Steuerungs-/Regelungseinheit des Kühl- und/oder Gefriergeräts verbundene Einrichtung sein.
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In Abhängigkeit von den durch die dritte Einrichtung erfassten Werten, wie beispielsweise der Dauer und/oder Anzahl der Türöffnungen, kann beispielsweise die Frequenz von Abtauvorgängen verändert werden. Wird beispielsweise ermittelt, dass die Tür des Kühl- und/oder Gefriergeräts besonders häufig oder besonders lange offen steht, so kann ein vorzeitiges Abtauen des Kühl- und/oder Gefriergeräts veranlasst werden bzw. es kann die Zeitspanne zwischen zwei Abtauvorgängen verringert werden.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass eine Steuer- oder Regelungseinheit vorgesehen ist, die aus dem gemessenen Wert die Menge des angefallenen Tauwassers bestimmt und vorzugsweise darauf basierend eine oder mehrere Maßnahmen ergreift, wie z.B. die Erhöhung der Verdunstungsleistung und/oder einen Hinweis an den Nutzer, dass eine hohe Tauwassermenge anfällt. Dies gilt sowohl für das Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß der Erfindung als auch für das erfindunsgemäße Verfahren.
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Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zum Abtauen des Verdampfers eines Kühl- und/oder Gefriergeräts nach einem der Ansprüche 1-6 gerichtet. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Ausschalten eines Verdichters und/oder Betreiben einer Abtauheizung des Verdampfers des Kühl- und/oder Gefriergeräts;
- Erfassen der Zeitdauer in der die Temperatur des Verdampfers im Bereich von 0°C liegt; und
- Verändern wenigstens eines Betriebsparameters des Kühl- und/oder Gefriergeräts in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer.
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Der Verdampferfühler kann dazu eingerichtet sein, die Temperatur des Verdampfers und/oder die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung des Verdampfers zu erfassen.
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In einer bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Verändern des wenigstens einen Betriebsparameters das Erhöhen der Verdunstungsleistung des Geräts umfasst. Die Verdunstungsleistung kann insbesondere durch entsprechendes Einstellen bzw. Erhöhen der Drehzahl des Verdichters und/oder des Verflüssigerventilators und/oder durch Einstellen bzw. Erhöhen der Laufzeit des Verdichters und/oder Ventilators erhöht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Verfahren das Ausgeben einer Information umfasst, wenn die gemessene Zeitdauer eine bestimmte Länge überschreitet. Eine derartige maximale Zeitdauer kann so gewählt sein, dass sie einer Menge Tauwasser entspricht, die nicht mehr sicher bzw. vollständig verdunstet werden kann. In diesem Fall kann es zu einem Überlaufen der Verdunstungsschale kommen. Diese Information kann von einem Nutzer des Kühl- und/oder Gefriergeräts dahingehend genutzt werden, dass er beispielsweise das Abtauen manuell unterbricht oder anderweitig sicherstellt, dass es zu keinen nachteiligen Auswirkungen durch die große Menge an Tauwasser kommt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1: Verlauf der Verdampfertemperatur währen einer ersten Abtauphase; und
- 2: Verlauf der Verdampfertemperatur während einer zweiten Abtauphase.
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1 und 2 zeigen unterschiedliche Temperaturverläufe der Verdampfertemperaturen während zweier unterschiedlicher Abtauphasen, wobei die Abtauphase der Figur 1 kürzer ist als die Abtauphase der 2.
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Insbesondere ist die Zeitdauer, in der latente Wärme aufgenommen wird in dem Beispiel der Figur 1 kürzer. Diese Zeitdauer wird im Folgenden auch als „latenter Bereich“ bezeichnet. Dies entspricht einem geringeren Betrag aufgenommener Schmelzenergie zum Schmelzen des an dem Verdampfer des Kühl- und/oder Gefriergeräts angelagerten Eises. Somit lässt sich aus der Dauer des Abtauvorgangs im 0°C-Bereich bzw. im latenten Bereich auf die anfallende Tauwassermenge rückschließen.
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Diese Menge kann von Faktoren wie der Raumtemperatur, der Temperatureinstellung des Kühl- und/oder Gefriergeräts bzw. der Innenraumtemperatur des Kühl- und/oder Gefriergeräts, der Häufigkeit der Abtauphasen, der Verdampfergeometrie und gegebenenfalls von weiteren Faktoren abhängen. In einem Normalbetrieb des Kühl- und/oder Gefriergerät bzw. einem normalen Ablauf beim Abtauen des Verdampfers kann die anfallende Tauwassermenge so gering sein, dass die anfallende Abwärme des Kältekreislaufs ausreichen kann, um das anfallende Tauwasser zu verdunsten.
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In einem Fall, in dem die Tauwassermenge erhöht ist, kann die Tauwassermenge die Menge überschreiten, welche durch einen normalen Betrieb des Kältekreislaufs beziehungsweise der entsprechenden Komponenten verdunstet werden kann. Dies kann auch dann der Fall sein, wenn die Luftfeuchtigkeit im Bereich des Kühl- und/oder Gefriergeräts erhöht ist und sich damit besonders viel Wasser aus der Luft an dem Verdampfer in Form von Eis anlagert.
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In diesem Fall kann in die Geräteregelung/-steuerung manuell oder automatisch eingegriffen werden, um die Verdunstungsleistung zu erhöhen. Dies kann beispielsweise über die Anpassung von Parametern, wie beispielsweise durch die Erhöhung der Drehzahl des Verdichters, der Drehzahl des Verflüssigerventilators, der Laufzeit des Verdichters, der Laufzeit des Verflüssigerventilators geschehen.
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In einem weiteren Fall kann die Menge des Tauwassers ebenfalls diejenige Menge übersteigen, welche mit den zur Verfügung stehenden Maßnahmen (Abwärme des Verdichters etc.) noch sicher verdunstet werden kann. In diesem Fall kann eine Information an einen Nutzer des Kühl- und/oder Gefriergeräts ausgegeben werden.
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Ein solcher Fall kann auftreten, wenn beispielsweise aufgrund einer undichten Dichtung kontinuierlich Feuchtigkeit ins Gerät eintritt und zu einer erhöhten Eisbildung am Verdampfer führt. Die dann auftretenden großen Tauwassermengen können zu einem Überlaufen der Verdunstungsschale führen. Durch die entsprechende Information an den Nutzer kann dieser reagieren und beispielsweise ein Überlaufen der Verdunstungsschale manuell verhindern.
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Das Abtauintervall kann beispielsweise in Abhängigkeit von Parametern wie der aufaddierten Kompressorlaufzeit, der Anzahl der Türöffnungen, der Dauer der Türöffnungen, der Umgebungstemperatur des Kühl- und/oder Gefriergeräts und ähnlichem eingestellt werden. Je nach Dauer der latenten Phasen, d.h. der Phasen, in denen das Eis am Verdampfer schmilzt, kann das Abtauintervall, d.h. die Zeit zwischen zwei Abtauphasen angepasst werden.
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Die Abtauphase kann ab einem bestimmten vom Verdampferfühler gemessenen Wert beendet werden.
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1 zeigt einen im Zeitverlauf ansteigenden Temperaturverlauf des Verdampfers, wobei die Temperatur in einem ersten sensiblen Bereich zunächst linear oder annähernd linear ansteigt. Im mittleren, latenten Bereich bleibt die Temperatur bei etwa 0°C. Hierbei erfolgt das Abschmelzen des am Verdampfer angelagerten Eises. Je mehr Eis am Verdampfer angelagert ist, umso länger dauert der latente Bereich bzw. der Abschmelzvorgang. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem der Abschmelzvorgang etwa doppelt so lange dauert, wie in 1. Daraus kann geschlossen werden, dass etwa doppelt so viel Eis am Verdampfer angelagert bzw. abgeschmolzen ist, wie in dem Beispiel gemäß 1.
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Im rechten Bereich der beiden Figuren ist ein zweiter sensibler Bereich gezeigt, der dem weiteren Erwärmen des Verdampfers entspricht. Hierbei ist das Eis am Verdampfer abgeschmolzen und der Verdampfer erwärmt sich je nach Wärmeeintrag mehr oder weniger linear weiter.
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Der Wärmeeintrag kann dabei wie oben beschrieben mittels einer Heizeinrichtung, bei ausgeschaltetem Verdichter und/oder durch Wärmeeintrag in den Verdampfer aus der Umgebungsluft des Kühl- und/oder Gefriergeräts erfolgen.
