DE102018202971A1 - Refrigerating appliance with defrost heating - Google Patents
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Abstract
Ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, umfasst einen Verdampfer (7), einen Ventilator (13) zum Antreiben eines Luftstroms durch den Verdampfer (7), eine durch den Luftstrom gekühlten Lagerkammer (3, 5), eine Abtauheizung (10) zum Abtauen des Verdampfers (7) und einer Steuereinheit (18) zum Steuern des Betrieb der Abtauheizung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) eingerichtet ist, eine für einen Druckabfall am Verdampfer repräsentative Größe (I) mit einem Grenzwert (Iend) zu vergleichen und die Abtauheizung (10) bei Überschreitung des Grenzwerts zu starten. A refrigerator, in particular a domestic refrigerator, comprises an evaporator (7), a fan (13) for driving an air flow through the evaporator (7), a storage chamber cooled by the air flow (3, 5), a defrost heater (10) for defrosting the Evaporator (7) and a control unit (18) for controlling the operation of the defrost heater (10), characterized in that the control unit (18) is arranged, a representative of a pressure drop at the evaporator size (I) with a limit (I end ) to compare and the defrost heater (10) to start when the limit is exceeded.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einer Abtauheizung, insbesondere ein Haushaltskältegerät in No-Frost-Bauweise, bei dem ein durch die Abtauheizung abzutauender Verdampfer in einer von einer Lagerkammer getrennten Verdampferkammer untergebracht ist und die Lagerkammer durch einen Luftstrom gekühlt wird, der von einem Ventilator zwischen der Verdampferkammer und der Lagerkammer umgewälzt wird.The present invention relates to a refrigeration device with a defrost heater, in particular a household refrigeration appliance in no-frost construction, in which an evaporator to be defrosted by the defrost heater is housed in a separate evaporator chamber from a storage chamber and the storage chamber is cooled by an air flow from a fan is circulated between the evaporator chamber and the storage chamber.
Feuchtigkeit, die vom in der Lagerkammer untergebrachten Kühlgut abgegeben wird oder die beim Öffnen einer Tür der Lagerkammer von außen in die Lagerkammer hineingelangt, schlägt sich im Laufe der Zeit auf dem Verdampfer als Reif nieder. Die im Laufe der Zeit zunehmende Dicke der Reifschicht behindert sowohl die Luftzirkulation als auch den Wärmeaustausch zwischen der im Kontakt mit dem Verdampfer zirkulierenden Luft und einem in den Verdampfer verdampfenden Kältemittel, so dass mit zunehmender Dicke der Reifschicht eine immer höhere Leistung des Ventilators erforderlich ist, um die Luftzirkulation zwischen Verdampferkammer und Lagerkammer aufrechtzuerhalten, und eine immer tiefere Verdampfertemperatur benötigt wird, um die zirkulierende Luft auf eine für das Lagerfach gewünschte Temperatur herunterzukühlen. Beides erhöht den Energieverbrauch des Kältegeräts.Moisture released from refrigerated goods stored in the storage chamber or entering the storage chamber from the outside when a door of the storage chamber is opened, precipitates as frost on the evaporator over time. The increasing thickness of the frost layer over time obstructs both air circulation and heat exchange between the air circulating in contact with the evaporator and a refrigerant evaporating in the evaporator, so that with increasing thickness of the frost layer, an ever higher fan output is required, to maintain the air circulation between the evaporator chamber and the storage chamber, and an ever lower evaporator temperature is required to cool the circulating air to a desired temperature for the storage compartment. Both increase the energy consumption of the refrigerator.
Um einen energieeffizienten Betrieb des Kältegeräts zu ermöglichen, muss die Reifschicht daher von Zeit zu Zeit beseitigt werden. Eine einfache Lösung ist, die Abtauheizung jeweils in regelmäßigen Zeitabständen zu betreiben. Dies führt jedoch dazu, dass die Abtauheizung auch unnötigerweise eingeschaltet wird, wenn sich innerhalb des fest vorgegebenen Zeitintervalls nur wenig oder kein Reif gebildet hat. In einem solchen Fall beeinträchtigt der Energieaufwand für das Abtauen unnötigerweise die Energieeffizienz des Kältegeräts.In order to enable energy-efficient operation of the refrigerator, therefore, the frost layer must be removed from time to time. A simple solution is to operate the defrost heater at regular intervals. However, this leads to the defrost heater also being turned on unnecessarily if little or no frost has formed within the fixed time interval. In such a case, the energy expenditure for defrosting unnecessarily impairs the energy efficiency of the refrigeration appliance.
Um eine bedarfsangepasste und dadurch energieeffiziente Abtauung zu erreichen, sind diverse Sensoren vorgeschlagen worden. In
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät und ein Betriebsverfahren dafür zu schaffen, die mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine bedarfsgerechte Steuerung der Abtauheizung ermöglichen.Object of the present invention is to provide a refrigeration device and an operating method for this, which allow simple and inexpensive means a needs-based control of the defrost heater.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit einem Verdampfer, einem Ventilator zum Antreiben eines Luftstroms durch den Verdampfer, einer durch den Luftstrom gekühlten Lagerkammer, einer Abtauheizung zum Abtauen des Verdampfers und einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der Abtauheizung die Steuereinheit eingerichtet ist, eine für einen Druckabfall am Verdampfer repräsentative Größe mit einem Grenzwert zu vergleichen und die Abtauheizung bei Überschreitung des Grenzwerts zu starten.The object is achieved on the one hand by a refrigerating appliance, in particular a household refrigeration appliance, with an evaporator, a fan for driving an air flow through the evaporator, a cooled by the air flow storage chamber, a defrost heater for defrosting the evaporator and a control unit for controlling the operation the defrost heater, the control unit is adapted to compare a representative of a pressure drop at the evaporator size with a limit and to start the defrost heater when the limit is exceeded.
Einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zufolge kann zu diesem Zweck die Steuereinheit mit mindestens einem Drucksensor verbunden sein, der dem an einer Einlassseite oder einer Auslassseite des Verdampfers herrschenden Luftdruck ausgesetzt ist. Wenn ein solcher Drucksensor bereits vorgesehen ist, um zum Beispiel eine Türöffnungshilfe zu steuern, kann er ohne Mehrkosten auch für die Steuerung der Abtauheizung herangezogen werden.According to a first embodiment of the invention, for this purpose the control unit may be connected to at least one pressure sensor which is exposed to the air pressure prevailing on an inlet side or an outlet side of the evaporator. If such a pressure sensor is already provided, for example, to control a door opening aid, it can be used at no additional cost for the control of the defrost heater.
Einer zweiten, bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist die für den Druckabfall verantwortliche repräsentative Größe eine elektrische Größe des Ventilators. Elektrische Größen können erfasst werden, ohne dass dafür ein zusätzlicher Sensor in der Umgebung des Verdampfers benötigt wurde; die zur Ermittlung der repräsentativen Größe benötigten Messdaten können über geeignete Schaltungen an einem Motor des Ventilators und insbesondere an einer Stromversorgung des Ventilators abgegriffen werden.According to a second preferred embodiment, the representative variable responsible for the pressure drop is an electrical quantity of the fan. Electrical quantities can be detected without the need for an additional sensor in the vicinity of the evaporator; The measurement data required for determining the representative size can be tapped via suitable circuits on a motor of the fan and in particular on a power supply of the fan.
Als repräsentative Größe kann insbesondere die elektrische Leistung des Ventilators herangezogen werden. Da die Betriebsspannung des Ventilators im einfachsten Fall fest und unveränderlich ist, ist eine Messung der vom Ventilator aufgenommenen Stromstärke gleichbedeutend mit einer Ermittlung der Leistung. In dem Fall, dass die Betriebsspannung des Ventilators veränderlich ist, kann in äquivalenter Weise der Quotient von elektrischer Leistung und Betriebsspannung als repräsentative Größe ermittelt werden.In particular, the electric power of the fan can be used as a representative variable. Since the operating voltage of the fan is fixed and immutable in the simplest case, a measurement of the current consumed by the fan is equivalent to a determination of the power. In the case that the operating voltage of the fan is variable, the quotient of electric power and operating voltage can be equivalently determined as a representative quantity.
Falls der Ventilator ein Tachosignal liefert, kann auch die Drehzahl des Ventilators als mit der Leistung verknüpfte repräsentative Größe genutzt werden.If the fan provides a tacho signal, the fan speed can also be used as the representative variable associated with the power.
Die Steuereinheit sollte eingerichtet sein, bei geschlossener Tür der Lagerkammer das Verhältnis die repräsentative Größe zu überwachen und bei offener Tür die Überwachung zu unterbrechen. Für eine solche Unterbrechung kann es mehrere Gründe geben, zum Beispiel kann der Betrieb des Ventilators an die Stellung der Tür gekoppelt sein, um durch Ausschalten des Ventilators bei offener Tür zu verhindern, dass warme, feuchte Luft, die bei offener Tür in die Lagerkammer gelangt und ihre Feuchtigkeit sofort am Verdampfer abscheiden kann. Wenn der Ventilator bei offener Tür ausgeschaltet ist, stehen keine für die Reifdicke aussagekräftigen Messwerte von Leistung und Drehzahl des Ventilators zur Verfügung. The control unit should be set up to monitor the ratio of the representative size when the door of the storage chamber is closed and to interrupt monitoring when the door is open. There may be several reasons for such an interruption, for example, the operation of the fan may be coupled to the position of the door to prevent hot, humid air from entering the storage chamber when the door is open by turning off the fan when the door is open and their moisture can immediately settle on the evaporator. If the fan is off when the door is open, there is no meaningful measure of the horsepower output and fan speed.
Ein zweiter Grund ist, dass die Leistung des Ventilators nicht allein durch den Strömungswiderstand des Verdampfers bestimmt ist, sondern auch durch den der Lagerkammer. Deshalb kann sich aufgrund der Entnahme oder Hinzufügung von Kühlgut in der Lagerkammer bei offener Tür der Strömungswiderstand sprunghaft ändern, ohne dass dies auf eine Änderung der Reifmenge am Verdampfer zurückzuführen ist.A second reason is that the performance of the fan is determined not only by the flow resistance of the evaporator, but also by that of the storage chamber. Therefore, due to the removal or addition of refrigerated goods in the storage chamber with the door open the flow resistance can change suddenly, without this being due to a change in the amount of frost on the evaporator.
Im einfachsten Fall, insbesondere dann, wenn die Tür lange Zeit nicht geöffnet wird, kann der Grenzwert die Summe aus der repräsentativen Größe unmittelbar nach einem Abtauen des Verdampfers und einer vorgegebenen Abweichung sein. Indem die repräsentative Größe unmittelbar nach dem Abtauen erfasst wird, kann einem a priori nicht bekannten Strömungswiderstand der Lagerkammer Rechnung getragen werden; sobald die repräsentative Größe um die vorgegebene Abweichung zugenommen hat, kann davon ausgegangen werden, dass die Reifschicht vom Verdampfer dick genug geworden ist, um ein Abtauen notwendig zu machen.In the simplest case, especially if the door is not opened for a long time, the limit may be the sum of the representative quantity immediately after defrosting of the evaporator and a predetermined deviation. By detecting the representative quantity immediately after defrosting, an a priori unknown flow resistance of the storage chamber can be taken into account; once the representative size has increased by the predetermined deviation, it can be considered that the frost layer from the evaporator has become thick enough to require defrosting.
Da ein Großteil der sich als Reif am Verdampfer niederschlagenden Feuchtigkeit durch Öffnen der Tür in die Lagerkammer gelangt, ist der Fall, dass der Grenzwert überschritten wird, ohne dass seit dem vorhergehenden Abtauen die Tür geöffnet worden ist, in der Praxis recht selten. Meist wird zwischen zwei Abtauvorgängen die Tür ein oder mehrere Male geöffnet. Um den sich dabei durch hinzukommendes oder entferntes Kühlgut ändernden Strömungswiderstand der Lagerkammer zu berücksichtigen, sollte die Steuereinheit eingerichtet sein nach einem Schließen der Tür den Grenzwert zu aktualisierenSince most of the moisture precipitated as frost on the evaporator enters the storage chamber by opening the door, the case that the limit is exceeded without the door having been opened since the previous defrosting is quite rare in practice. In most cases the door is opened one or more times between two defrosts. In order to take into account the flow resistance of the storage chamber, which changes as a result of added or removed refrigerated goods, the control unit should be set up to update the limit value after closing the door
Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die repräsentative Größe vor und nach dem Schließen der Tür zu erfassen und den Grenzwert anhand der Differenz dieser beiden erfassten Größen zu anzupassen, insbesondere ihn um diese Differenz zu verändern. So kann verhindert werden, dass Veränderungen der repräsentativen Größe, die sich während des Offenstehens der Tür durch Entnahme oder Hinzufügung von Kühlgut ergeben, auf die Steuerung der Abtauheizung auswirken.In particular, the control unit can be set up to detect the representative size before and after closing the door and to adjust the limit value based on the difference between these two detected variables, in particular to change it by this difference. This can prevent that changes in the representative size, which arise during the opening of the door by removal or addition of refrigerated goods, affect the control of the defrost heater.
Des weiteren sollte die Steuereinheit eingerichtet sein, auch vor einem Ausschalten eines Verdichters die repräsentative Größe zu erfassen, damit, wenn die Tür geöffnet wird, während der Verdichter ausgeschaltet ist, ein aussagekräftiger Messwert für die repräsentative Größe zur Verfügung steht.Further, the control unit should be arranged to detect the representative size even before a compressor is turned off, so that when the door is opened while the compressor is off, a meaningful measurement of the representative size is available.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts, insbesondere wie oben beschrieben, mit den Schritten:
- a) Erfassen einer für einen Druckabfall am Verdampfer repräsentativen Größe,
- b) Vergleichen der erfassten Größe mit einem Grenzwert und
- c) Starten der Abtauheizung bei Überschreitung des Grenzwerts.
- a) detecting a variable representative of a pressure drop across the evaporator,
- b) comparing the detected quantity with a limit value and
- c) Start the defrost heater if the limit is exceeded.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
-
1 : einen schematischen Schnitt in Tiefenrichtung durch ein erfindungsgemäßes Haushaltskältegerät; -
2 : den Zusammenhang zwischen Druckverlust und Lamellenabstand in einem Lammellenverdampfer; -
3 : Kennlinien eines Ventilators; -
4 : eine exemplarische zeitliche Entwicklung des Druckabfalls am Verdampfer des Kältegeräts aus1 ; und -
5 : ein Flussdiagramm eines von einer Steuereinheit des Kältegeräts der1 ausgeführten Arbeitsverfahrens.
-
1 a schematic section in the depth direction by a household refrigerator according to the invention; -
2 : the relationship between pressure loss and fin spacing in a sludge evaporator; -
3 : Characteristics of a fan; -
4 : an exemplary temporal evolution of the pressure drop at the evaporator of the refrigerator off1 ; and -
5 a flowchart of one of a control unit of the refrigeration device of1 executed work procedure.
Als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Kältegerät zeigt
Die Verdampferkammer
Der Freiraum
Die vertikale Zwischenwand
Alternativ kommt auch ein Aufbau in Betracht, bei dem ein Ventilator im Verdampfer abgekühlte Luft in das Gefrierfach pumpt, Luft aus dem Gefrierfach über einen Spalt oder anderweitigen Durchgang in das Normalkühlfach gelangt und Luft aus dem Normalkühlfach in den Verdampfer eingesaugt wird.Alternatively, there is also a structure in which a fan in the evaporator cools air cooled into the freezer, air from the freezer through a gap or other passage passes into the normal refrigeration compartment and air is sucked from the normal refrigeration compartment in the evaporator.
Feuchtigkeit, die von der Luft beim Zirkulieren durch die Lagerkammern
Um den Druckverlust
Das Diagramm der
Der Elektromotor des Ventilators
Die praktische Anwendung dieses Gedankens wird anhand der
Die freie Spaltbreite im Verdampfer
Die Beschreibung des Verfahrens setzt daher in
In Schritt
Anschließend wird ein Grenzwert Iend der Stromstärke festgelegt, bei deren Überschreitung davon ausgegangen wird, dass auf dem Verdampfer
In Schritt
Wenn die Türen
Im letzteren Fall wird der zuletzt gewonnene Messwert
In der Zeitspanne [
Dieser neue Messwert wird wiederum in Schritt
Ab dem Zeitpunkt
Zum Zeitpunkt
Zum Zeitpunkt
Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann sichergestellt werden, dass trotz wechselnder Beladung der Lagerkammern
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Korpuscorpus
- 22
- Innenbehälterinner container
- 33
- NormalkühlfachNormal refrigeration compartment
- 44
- Zwischenwandpartition
- 55
- Gefrierfachfreezer
- 66
- Verdampferkammerevaporator chamber
- 77
- (Lamellen-)Verdampfer(Lamellar) Evaporator
- 88th
- Freiraumfree space
- 99
- Unterkantelower edge
- 1010
- Abtauheizungdefrost heater
- 1111
- Eintrittsspaltentrance slit
- 1212
- Verteilerkammerdistribution chamber
- 1313
- Ventilatorfan
- 1414
- Freiraumfree space
- 1515
- Auslassoutlet
- 1616
- Leitungmanagement
- 1717
- Klappeflap
- 1818
- Steuereinheitcontrol unit
- 1919
- Verdichtercompressor
- 2020
- Türdoor
- 2121
- DifferenzdrucksensorDifferential Pressure Sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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