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Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Gefrierkompartiment und einer Vorrichtung zur Unterstützung eines Abtauvorgangs im Gefrierkompartiment.
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Im Gefrierkompartiment eines Kühl- und/oder Gefriergeräts kann es durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit an den Wänden oder an einem im Innenraum befindlichen Verdampfer und dem anschließenden Gefrieren des kondensierten Wassers zur Vereisung des Gefrierkompartiments kommen. Die Vereisung muss vom Benutzer in regelmäßigen Abständen durch Abtauen entfernt werden.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Technologien bekannt geworden, um eine Vereisung zu verhindern oder das Ausmaß zumindest erheblich zu reduzieren.
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In diesem Zusammenhang ist beispielsweise die NoFrost-Technologie zu nennen, mit der eine Vereisung vollständig verhindert werden kann. Dabei wird der Verdampfer in einem vom Kühlraum abgetrennten Verdampferraum angeordnet und Luft wird anhand eines Ventilators zwischen dem Verdampferraum und dem Kühlraum zirkuliert. Die Luftfeuchtigkeit kondensiert dabei am Verdampfer, also außerhalb des Kühlraums. Der Verdampfer wird anhand einer Verdampferheizung automatisch regelmäßig abgetaut und das Tauwasser aus dem Gerät geleitet. Nachteilig an der NoFrost-Technologie sind der Platzbedarf des separaten Verdampferraums, der vergleichsweise hohe apparative Aufwand mit den damit verbundenen Kosten sowie ein fallweise etwas höherer Stromverbrauch im Vergleich zu Geräten ohne NoFrost-Funktion.
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Andere Technologien vermindern das Ausmaß der Vereisung. Im Rahmen der SmartFrost-Technologie wird durch eine gute Geräteisolierung, den Einsatz eines modernen Kompressors und durch eine spezielle Anordnung der Kühlschleifen des Verdampfers die Neigung zur Eis- und Reifbildung verringert. Derartige Geräte überwinden einige Nachteile der NoFrost-Technologie, allerdings wird die Vereisung nicht vollkommen verhindert, sodass ein gelegentliches Abtauen erforderlich ist.
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Das manuelle Abtauen von Geräten mit beispielsweise SmartFrost-Technologie wird in der Regel so durchgeführt, dass das Gerät abgeschaltet wird, das Gefriergut aus dem Gefrierkompartiment entfernt wird und eine Schüssel mit warmem Wasser in das Gefrierfach gestellt wird. Nach einer Wartezeit, die im Wesentlichen von der Größe des Gefrierkompartiments und dem Ausmaß der Vereisung abhängt und beispielsweise etwa 30 Minuten betragen kann, ist das Eis abgeschmolzen bzw. kann mechanisch von der Wand gelöst werden. Das Gerät wird dann wieder eingeschaltet und das Gefriergut kann nach Erreichen der Solltemperatur wieder in das Gefrierkompartiment eingelagert werden.
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Ein störender Aspekt des Abtauens ist der vergleichsweise hohe Zeitbedarf und der damit einhergehende Umstand, dass das Gefriergut in beispielsweise einer Kühlbox zwischengelagert werden muss, um ein Antauen zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühl- und/oder Gefriergerät ohne NoFrost-Funktion bereitzustellen, in dem der Zeitbedarf für das Abtauen verkürzt werden kann.
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Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem wärmeisolierten Gerätekorpus, der einen Innenraum umschließt, und mit einem Kältemittelkreislauf mit Kompressor, Verflüssiger, Drossel und Verdampfer zur Kühlung des Innenraums, wobei der Gerätekorpus einen den Innenraum umschließenden Innenbehälter, eine die Außenseite des Geräts bildende Außenverkleidung und eine zwischen Außenverkleidung und Innenbehälter angeordnete Wärmedämmschicht aufweist, wobei der Innenraum ein Gefrierkompartiment mit einer Solltemperatur von unter 0°C umfasst, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdampfer aufweist, dessen Verdampferrohre an der vom Gefrierkompartiment abgewandten Außenseite des Innenbehälters angeordnet sind, um die Wände des Innenbehälters von außen zu kühlen bzw. aus dem durch den Innenbehälter umgebenen Raum Wärme aufzunehmen, und wobei wenigstens ein Heizelement vorgesehen ist, das in thermischer Verbindung mit dem Verdampfer und/oder der vom Gefrierkompartiment abgewandten Außenseite des Innenbehälters steht.
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Es wird also die aus der NoFrost-Technologie bekannte Idee der Abtauheizung auf Geräte ohne NoFrost-Technologie, beispielsweise auf SmartFrost-Geräte angewandt. Das Heizelement unterstützt die Eisschmelze während eines Abtauvorgangs. Der Benutzer muss zwar immer noch manuell abtauen, aber der Abtauvorgang kann per Knopfdruck gestartet werden und der Zeitbedarf für das Abtauen kann deutlich verkürzt werden, sodass eine Zwischenlagerung des Gefrierguts einfacher wird. Die Enteisung findet durch die Einbringung von Wärme auf den Innenbehälter statt, an dem das Eis anhaftet. Dadurch löst sich die Eisschicht deutlich schneller, als wenn die Wärme zum Beispiel durch eine Schüssel mit warmem Wasser von außen eingebracht wird.
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In einer Ausführungsform können die Verdampferrohre um den Teil des Innenbehälters gewickelt sind, der das Gefrierkompartiment des Geräts definiert, um den Kälteeintrag gleichmäßig über die Wandungen des Gefrierkompartiments zu verteilen und eine große Wirkungsfläche für die Kühlung zu haben.
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Bei dem Heizelement kann es sich um eine elektrische Widerstandsheizung handeln. Eine elektrische Widerstandsheizung kann direkt an den Verdampferrohren, direkt an der Außenseite des Innenbehälters oder in der Nähe angebracht werden. Generell kann die Heizung unterhalb oder oberhalb der Verdampferrohre oder zwischen einzelnen Verdampferrohren angebracht sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann als Heizelement ein Wärmerohr vorgesehen sein. Das Wärmerohr kann einen thermischen Kontakt mit entfernt angeordneten elektrischen Heizung oder auch einem Bereich am Boden des Gefrierkompartiments herstellen, wo der Benutzer während eines Abtauvorgangs eine Wärmequelle wie eine Schüssel mit heißem Wasser abstellt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kältemittelkreislauf so ausgebildet ist, dass im Rahmen eines Abtaubetriebs warmes Kältemittel aus dem Verflüssiger in den Verdampfer gelangen kann. Eine derartige Maßnahme kann die Effizienz der erfindungsgemäß vorgestellten Lösung erhöhen und die Abtauzeit weiter verkürzen, da das Heizelement nicht gegen einen zumindest Restkälteeintrag durch den Verdampfer arbeiten muss.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kältemittelkreislauf ausgebildet ist, den Abtaubetrieb unter Kreislaufumkehr durchzuführen, d.h. dass Kältemittel im Verdampfer verflüssigt und dann durch die Drossel in den Verflüssiger geleitet wird, wo es verdampft. Denkbar ist es auch, dass der Verflüssiger und/oder die Drossel des Kältemittelkreislaufs durch einen Bypass umgangen werden. Dieser Vorgang ist für sich genommen bekannt. Ein Beispiel für eine Ausbildung des Kältemittelkreislaufs, mit dem warmes Kältemittel über einen Bypass in den Verflüssiger geleitet wird, ist in der
DE 10 2014 001 929 A1 offenbart.
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Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass es sich bei dem Kompressor um einen Kompressor handelt, der mit variabler Drehzahl betrieben werden kann, dass es sich bei der Drossel um ein Expansionsventil mit regelbarem Durchflussquerschnitt handelt, und dass der Kältemittelkreislauf ausgebildet ist, den Abtaubetrieb durchzuführen, in dem der Kompressor mit niedriger Drehzahl betrieben und das Expansionsventil auf einen großen Durchflussquerschnitt gestellt wird. Dabei wird warmes Kältemittel in den Verdampfer geleitet und das Ausmaß der Kältemittelverdampfung im Verdampfer wird geringgehalten oder ganz vermieden, wodurch die Temperatur im Verdampfer ansteigt. Als niedrige Drehzahl ist dabei eine Drehzahl zu verstehen, die unterhalb der Drehzahl liegt, mit welcher der Kompressor im normalen Kühlbetrieb durchschnittlich betrieben wird. Der große Durchflussquerschnitt liegt zumindest nahe am größten Durchflussquerschnitt, der am Ventil eingestellt werden kann und jedenfalls oberhalb des Durchflussquerschnitts, welchen das Expansionsventil im normalen Kühlbetrieb bzw. während der Kühlphasen einnimmt. Bevorzugt ist der Einsatz von regelbaren Mikroexpansionsventilen, wie sie beispielsweise in der
WO 2018/104391 A1 offenbart sind.
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Vorzugsweise ist das Gerät ausgebildet, einen Abtauvorgang in Reaktion auf eine Benutzereingabe zu starten. In Reaktion auf die Benutzereingabe kann beispielsweise eine elektrische Heizung aktiviert werden. Zudem kann bei geeigneter Ausbildung des Geräts ein Abtaubetrieb des Kältemittelkreislaufs in Gang gesetzt werden. Die Benutzereingabe kann beispielsweise durch Knopfdruck, durch Fernsteuerung an einem externen Gerät oder durch Sprachbefehl erfolgen.
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Bei dem Gerät kann es sich um ein reines Kühlgerät mit einem Gefrierfach, ein reines Gefriergerät oder ein Kühl- und Gefrier-Kombinationsgerät handeln.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel. In den Figuren zeigen:
- 1: eine schematische Ansicht auf Teile eines Gefrierkompartiments eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts in einer ersten Ausführungsform; und
- 2: eine schematische Ansicht auf Teile eines Gefrierkompartiments eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts in einer zweiten Ausführungsform.
- 1 zeigt mehrere zusammengesetzte Bauteile, die gemeinsam ein Gefrierkompartiment eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts in einer ersten Ausführungsform bilden. Das Gerät ist als SmartFrost-Gerät ausgeführt.
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Die Bauteile umfassen einen Innenbehälter 10 aus einer tiefgezogenen Kunststoffplatine und einen Verdampfer 20 umfassend eine Mehrzahl an Rohrabschnitten 21a, 21b, ..., 21n, die im Betrieb des Geräts mit durch Expansion abgekühlten Kältemittel durchströmt werden. Die Rohrabschnitte 21a, 21b, ..., 21n sind an der Außenseite um die Seitenwände 11, die Decke 12 und den Boden 13 des Innenbehälters 10 gewickelt und stehen mit diesem in direkter thermischer Verbindung. Im Betrieb des Geräts werden die genannten Wandabschnitte 11, 12 und 13 so mehr oder weniger gleichmäßig über die gesamte Fläche gekühlt, um das Gefrierkompartiment auf eine Solltemperatur von kleiner 0°C zu kühlen.
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Der Kältemittelkreislauf des Geräts umfasst neben der Verdampfer 20 weiterhin einen drehzahlgeregelten Kompressor, der mit variabler Drehzahl betrieben werden kann, einen Verflüssiger und eine Drossel in Form eines regulierbaren Mikroexpansionsventils mit veränderlichem Durchflussquerschnitt.
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Das Gefrierkompartiment ist in einen Gerätekorpus eingefasst, dessen Außenseite durch eine Außenverkleidung definiert ist, wobei zwischen der Außenverkleidung und den Innenbehälter eine Wärmedämmschicht in Form einer Schaumisolierung eingefasst ist. Die um die der Schaumisolierung zugewandten Außenseite des Innenbehälters 10 gewickelten Rohrabschnitte 21a, 21b, ..., 21n des Verdampfers 20 sind entsprechend in der Schaumisolierung eingeschäumt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Bereich der um die der Schaumisolierung zugewandten Außenseite des Innenbehälters 10 gewickelten Rohrabschnitte 21a, 21b, ..., 21n des Verdampfers 20 ein Heizelement in Form einer elektrische Widerstandsheizung 30 angeordnet ist. Die Widerstandsheizung 30 unterstützt die Eisschmelze während eines Abtauvorgangs. Sie kann zur Einleitung eines Abtauvorgangs durch eine Benutzereingabe aktiviert werden, beispielsweise durch Knopfdruck, durch Fernsteuerung an einem externen Gerät oder durch Sprachbefehl. Mit Hilfe der Heizung 30 kann der Zeitbedarf für das Abtauen deutlich verkürzt werden. Die Enteisung findet durch die Einbringung von Wärme auf den Innenbehälter statt, an dem das Eis anhaftet. Dadurch löst sich die Eisschicht deutlich schneller, als wenn die Wärme zum Beispiel durch eine Schüssel mit warmem Wasser von außen eingebracht wird.
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Zur Stützung des Abtauvorgangs erfolgt weiterhin ein Betrieb des Kältemittelkreislaufs so, dass warmes Kältemittel aus dem Verflüssiger in den Verdampfer gelangt. Dies erfolgt, in dem der Kompressor mit niedriger Drehzahl betrieben und das Expansionsventil auf einen großen Durchflussquerschnitt gestellt wird. Dabei wird warmes Kältemittel in den Verdampfer geleitet und das Ausmaß der Kältemittelverdampfung im Verdampfer wird geringgehalten oder ganz vermieden, wodurch die Temperatur im Verdampfer ansteigt.
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2 zeigt mehrere zusammengesetzte Bauteile, die gemeinsam ein Gefrierkompartiment eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts in einer zweiten Ausführungsform bilden. Das Gerät ist auch in dieser Ausführungsform als SmartFrost-Gerät ausgeführt. Identische Bauteile werden mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in 1.
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Der Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 besteht in der Ausbildung des Heizelements, bei dem es sich in der Ausführungsform gemäß 2 um ein Wärmerohr 40 handelt. Das Wärmerohr 40 kann an seinen Enden, wie in 2 erkennbar, offen oder geschlossen sein. Wie die Widerstandsheizung 30 der Ausführungsform gemäß 1 ist auch das Wärmerohr der Ausführungsform gemäß 2 im Bereich der um die der Schaumisolierung zugewandten Außenseite des Innenbehälters 10 gewickelten Rohrabschnitte 21a, 21b, ..., 21n des Verdampfers 20 angeordnet und kann die Eisschmelze während eines Abtauvorgangs durch Weiterleitung der Wärme an einer anderen Stelle des Wärmerohres 40 einwirkenden Wärmequelle unterstützen. Als derartige auf das Wärmerohr wirkende Wärmequelle kommt wiederum beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung in Frage. Es kann aber auch Wärme aus einer manuell vom Benutzer beispielsweise am Boden des Gefrierkompartiments positionierten Wärmequelle wie einer Schüssel mit heißem Wasser an entfernte Abschnitte der um die der Schaumisolierung zugewandten Außenseite des Innenbehälters 10 gewickelten Rohrabschnitte 21a, 21b, ..., 21n des Verdampfers 20 weitergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014001929 A1 [0015]
- WO 2018/104391 A1 [0016]
