DE102020210411A1 - Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren (S1-S3, S10-S17) dient zum Abtauen eines Verdampfers (5) eines Kältegeräts (1), wobei ein Abtauvorgang (S1-S3, S10-S17) mit einer voreingestellten Abtau-Endtemperatur (Tend) gestartet wird (S1), eine Referenzdauer (Ta) zum Durchlaufen eines Schmelzbereichs einer Verdampfertemperatur (t) zwischen einem unteren Bereichsgrenzwert (Tlow) unterhalb des Gefrierpunkts und einem oberen Bereichsgrenzwert (Thigh) oberhalb des Gefrierpunkts gemessen wird, mindestens ein Zeitschwellwert (Thr1, Thr2) berechnet wird, die Referenzdauer (Ta) mit dem mindestens einen Zeitschwellwert (Thr1, Thr2) verglichen wird und die Abtau-Endtemperatur (Tend) in Abhängigkeit von einem Ergebnis des mindestens einen Vergleichs angepasst wird. Ein Kältegerät (1) weist einen durch einen Verdampfer (5) kühlbaren Kühlraum (2), eine zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers (5) eingerichtete Steuereinrichtung (6), einen Abtausensor (7) und einen Umgebungstemperatursensor (9) auf, wobei die Steuereinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ablaufen zu lassen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf statisch betriebene Haushalts-Kältegeräte.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts. Die Erfindung betrifft auch ein Kältegerät, aufweisend einen durch einen Verdampfer kühlbaren Kühlraum, eine Steuereinrichtung zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers, einen Umgebungstemperatursensor und mindestens einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Abtausensor, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren ablaufen zu lassen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf statisch betriebene Haushalts-Kältegeräte.
• Bei statisch gekühlten Kältegeräten können unterschiedliche Verdampferkonzepte zum Einsatz kommen, z.B. Rollbond-Verdampfer, ToS-Verdampfer, usw. Durch Türöffnungen und Lebensmitteleinlagerung wird Feuchtigkeit in einen Kühlraum eingebracht. Diese Feuchtigkeit sammelt sich als Reifschicht an der gekühlten Oberfläche des Verdampfers (falls der Verdampfer dem Kühlraum direkt ausgesetzt ist) oder an einer von dem Verdampfer gekühlten Oberfläche des Kühlraums (hinter welcher typischerweise der Verdampfer angeordnet ist). Diese Reifschicht wirkt thermisch isolierend und nimmt dem Kältesystem Leistung. Daher sind regelmäßige Abtauungen nötig. Dabei wird der Reif abgeschmolzen und das geschmolzene Wasser aus dem Kühlraum abgeführt. Bei statischen Geräten erfolgt die Abtauung im Rahmen eines Abtauvorgangs über eine lange Stehzeit, bei welcher dem Verdampfer keine Kühlleistung zugeführt wird. Eine Steuereinrichtung (auch als Gerätesteuerung bezeichnet) vergleicht mit Hilfe eines Abtausensors (z.B. eines Verdampfer- oder Fachfühlers) den aktuellen Temperaturwert mit einem voreingestellten Abtau-Endwert. Sobald dieser Abtau-Endwert erreicht oder überschritten wird, gilt die Abtauung als beendet. Ein solcher Abtauvorgang hat mehrere Nachteile: falls der Abtau-Endwert unabhängig von der Umgebungstemperatur vergeben wird, besteht die Gefahr einer zu langen (übermäßigen) Erwärmung des Kühlraums oder einer zu kurzen Erwärmung, bei der möglicherweise Eisreste am Verdampfer bzw. der gekühlten Oberfläche des Kühlraums zurückbleiben. Außerdem wird der tatsächliche Bereifungsgrad des Verdampfers nicht berücksichtigt. Ein unbenutztes, trockenes Kältegerät weist denselben Abtau-Endwert wie ein stark benutztes und daher stark bereiftes Kältegerät.
• Es existieren bereits Ansätze, auf Umgebungseinflüsse zu reagieren. So ist es z.B. üblich, dass der Abtauendwert in Anhängigkeit von einer Umgebungstemperatur angepasst wird.
• US 6,058,724 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Abtauung eines Kühlschranks umfasst den Schritt des Einstellens eines anfänglichen Abtauzyklus, den Schritt des Bestimmens, ob Bedingungen für den Eintritt des Abtauens erfüllt sind, den Schritt des Aktivierens einer Abtauheizung, um den am Verdampfer gebildeten Frost zu entfernen, wenn die Bedingungen für den Eintritt des Abtauens erfüllt sind, und Einstellen einer Abtauwiederherstellungstemperatur und eines Abtauzyklus gemäß einer Latenzwärmeperiode, die von der Temperatur eines Abtausensors erfasst wird, um den Abtauvorgang durchzuführen, den Schritt des Beenden des Abtauvorgangs, wenn die Temperatur des Abtausensors die Abtauwiederherstellungstemperatur erreicht, und den Schritt eines Zurücksetzens eines Abtauzyklus gemäß der Betriebsrate eines Kompressors und der Anzahl der Türöffnungs-/ Schließzeiten, wenn die Abtaueintrittsbedingungen nicht erfüllt sind. Die Menge des am Verdampfer gebildeten Frosts wird aus der Latenzwärmeperiode bestimmt, die durch eine Temperaturänderung des Abtausensors bestimmt wird, und eine Abtauwiederherstellungstemperatur und ein Abtauzyklus werden entsprechend adaptiv zurückgesetzt.
• DE 10 2009 028 778 A1 offenbart ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Verdampfer geschaltet ist, mit dem eine Kühlleistung in einen Kühlraum einbringbar ist und dem ein Abtauheizelement zugeordnet ist, die zur Vermeidung einer Vereisung des Verdampfers in einer ersten Abtau-Betriebsart aktivierbar ist. Dazu weist das Kältegerät eine Überwachungseinrichtung auf, mit der zumindest ein Betriebsparameter des Kältegeräts erfassbar ist, und in Abhängigkeit von der Größe des erfassten Betriebsparameters das Abtauheizelement in einer zweiten Abtau-Betriebsart mit einer im Vergleich zur ersten Abtau-Betriebsart gesteigerten Heizleistung aktivierbar ist.
• KR 2016 0099181 A offenbart ein Verfahren zum Abtauens eines Kühlschranks. Dazu umfasst das Verfahren: einen Schritt zum Ermöglichen, dass eine Steuereinheit bestimmt, ob ein Kühlschrank eine Abtaubedingung während eines normalen Betriebsmodus erfüllt oder nicht; ein Schritt zum Ermöglichen, dass die Steuereinheit in einen Abtaumodus geschaltet wird, je nachdem, ob der Kühlschrank die Abtaubedingung erfüllt, um einen Abtauvorgang durchzuführen oder nicht; und einen Schritt, der es der Steuereinheit ermöglicht, die verschiedenen eingestellten Temperaturen gemäß der Anzahl der Öffnungs- und Schließzeiten einer Tür anzuwenden, um die von einem Abtautemperatursensor eingegebene Abtautemperatur und die unterschiedliche eingestellte Temperatur zu vergleichen, um den Abtaumodus zu beenden.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine energetisch besonders effektive Abtauung eines Verdampfers eines Kältegeräts bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
• Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts, bei dem
• - ein Abtauvorgang mit einer voreingestellten Abtau-Endtemperatur gestartet wird,
• - eine Referenz(zeit)dauer zum Durchlaufen eines Schmelzbereichs einer Verdampfertemperatur zwischen einem unteren Bereichsgrenzwert unterhalb des Gefrierpunkts und einem oberen Bereichsgrenzwert oberhalb des Gefrierpunkts gemessen wird,
• - mindestens ein Zeitschwellwert berechnet wird,
• - die Referenzdauer mit dem mindestens einen Zeitschwellwert verglichen wird und
• - die Abtau-Endtemperatur in Abhängigkeit von einem Ergebnis des mindestens einen Vergleichs angepasst wird.
• Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Abtauvorgang besonders bedarfsgerecht durchgeführt werden kann, insbesondere durch Unterscheidung, ob der Verdampfer stark oder weniger stark bereift ist. Dadurch können unnötig lange Abtauvorgänge besonders zuverlässig vermieden werden, was wiederum energetisch besonders günstig ist und Stress für Lebensmittel reduziert, und es kann andererseits zuverlässig vermieden werden, dass nicht zu kurz abgetaut wird, was eine Gefahr von Eisrückständen vermeidet.
• Das Verfahren zum Abtauen des Verdampfers kann auch als Verfahren zum Entfrosten oder Enteisen des Verdampfers bezeichnet werden.
• Der Verdampfer stellt eine Komponente eines Kältemittelkreislaufs dar, der z.B. durch eine Steuereinheit steuerbar ist. Der Verdampfer kann z.B. in einer Rückwand des Kältegeräts bzw. eines Kühlraums davon eingeschäumt sein oder kann freihängend vor der Rückwand in dem Kühlraum positioniert sein.
• Das Kältegerät ist insbesondere ein Haushalts-Kältegerät. Das Kältegerät kann ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kombination daraus sein.
• Dass der Abtauvorgang mit einer voreingestellten Abtau-Endtemperatur gestartet wird, umfasst, dass die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur durch den Schwellwertvergleich anpassbar ist, d.h., entweder unverändert bleibt oder erhöht oder erniedrigt werden kann.
• Während des Abtauvorgangs wird mittels eines Temperatursensors („Abtausensors“) kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich eine Verdampfertemperatur gemessen. Die Verdampfertemperatur entspricht einer Temperatur des Verdampfers als solchem oder einer Temperatur an einer durch den Verdampfer gekühlten Oberfläche des Kühlraums. Der Abtausensor kann dazu direkt an dem Verdampfer oder an der durch den Verdampfer gekühlten Oberfläche angeordnet sein, ist aber nicht darauf beschränkt. So kann auch jeder andere Abtausensor verwendet werden, aus dessen Temperaturmesswerten auf die Verdampfertemperatur zurückgeschlossen werden kann. Zur Bestimmung der Verdampfertemperatur kann auch eine Kombination von Abtausensor und mindestens einem weiteren Temperatursensor, z.B. einem Kühlraumsensor, verwendet werden.
• Es ist eine Weiterbildung, dass die die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen wenig bereiften Verdampfer günstig gewählt ist. Ist die gemessene Referenzdauer dann vergleichsweise gering (wie durch den Schwellwertvergleich bestimmt), braucht sie nicht geändert zu werden, sondern wird z.B. dann erhöht, wenn die gemessene Referenzdauer vergleichsweise groß ist. Umgekehrt kann die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen stärker bereiften Verdampfer günstig gewählt sein. Ist die gemessene Referenzdauer dann vergleichsweise gering, kann sie herabgesetzt werden, ansonsten unverändert bleiben. Dieses Prinzip lässt sich auf ein oder mehrere Zeitschwellwerte analog anwenden.
• Es ist eine Weiterbildung, dass der untere Bereichsgrenzwert in einem Bereich zwischen - 3 °C und -0,5 °C liegt, insbesondere bei -0,5 °C. Es ist eine Weiterbildung, dass der obere Bereichsgrenzwert in einem Bereich zwischen +0,5 °C und +3 °C liegt, insbesondere bei +0,5 °C.
• Durch Nutzung des mindestens einen Zeitschwellwerts (auch als Vergleichszeit bezeichenbar) lässt sich eine Einschätzung abgeben, wie stark der Verdampfer bzw. die durch ihn gekühlte Oberfläche des Kühlraums bereift ist. Mittels des Schwellwertvergleichs kann dann die Abtau-Endtemperatur abhängig von einem Bereifungsgrad angepasst werden. Das Verfahren kann einen Schwellwertvergleich anhand eines oder mehrerer Zeitschwellwerte durchführen. Je mehr Zeitschwellwerte genutzt werden, desto genauer lässt sich die Abtau-Endtemperatur an den energetisch günstigsten Fall anpassen.
• Mindestens ein Zeitschwellwert kann abhängig von z.B. experimentell und/oder durch Simulationen bestimmten Koeffizienten und ggf. abhängig von mindestens einem variablen Parameter, wie z.B. einer Umgebungstemperatur, berechnet werden. Wird der mindestens eine Zeitschwellwert nur anhand von Koeffizienten berechnet, kann er auch als fester Wert abgespeichert sein und braucht nicht explizit berechnet zu werden. Das Berechnen umfasst dann ein Abrufen eines Zeitschwellwerts.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass genau ein Zeitschwellwert berechnet wird und für den Fall, dass die Referenzdauer den Zeitschwellwert unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, ansonsten auf einen höheren Wert eingestellt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren besonders einfach umsetzbar ist. Die Abtau-Endtemperatur kann dabei auf zwei Bereifungsgrade (wenig bereift / stärker bereift) hin angepasst werden kann.
• Es ist eine Weiterbildung, dass dann, wenn die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, sie auf dem anfänglich vorgegebenen Wert belassen wird, während sie dann, wenn sie auf einen höheren Wert eingestellt wird, der anfänglich voreingestellte Wert erhöht wird, z.B. durch Addition eines Änderungswerts oder „Offsets“. Diese Weiterbildung ist besonders vorteilhaft, wenn die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen wenig bereiften Verdampfer günstig ist. Es ist eine Weiterbildung, dass dann, wenn die Abtau-Endtemperatur auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, sie ausgehend von dem anfänglich vorgegebenen Wert um einen Offset erniedrigt wird, während sie dann, wenn sie auf einen höheren Wert eingestellt wird, unverändert belassen wird. Diese Weiterbildung ist besonders vorteilhaft, wenn die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen stark bereiften Verdampfer günstig ist.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass zwei unterschiedliche Zeitschwellwerte berechnet werden und
• - für den Fall, dass die Referenzdauer den kleineren der beiden Zeitschwellwerte unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur auf einen niedrigsten Wert eingestellt wird,
• - für den Fall, dass die Referenzdauer den größeren der beiden Zeitschwellwerte erreicht oder überschreitet, die Abtau-Endtemperatur auf einen größten Wert eingestellt wird,
• - ansonsten die Abtau-Endtemperatur auf einen mittleren Wert eingestellt wird.
• So wird der Vorteil erreicht, dass die Abtau-Endtemperatur auf mehr als zwei Bereifungsgrade hin angepasst werden kann, z.B. wenig bereift / stärker bereift / sehr stark bereift. Diesen Bereifungsgraden entspricht der niedrigste Wert, der mittlere Wert bzw. der größte Wert der Abtau-Endtemperatur. Andererseits ist das Verfahren so immer noch einfach umsetzbar.
• Allgemein kann der Vergleich der Referenzdauer mit einem Zeitschwellwert durch geeignete Kombination von Vergleichsoperationen kleiner („<“), kleiner gleich („≤“), größer („>“) oder größer gleich („≥“) durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Abtau-Endtemperatur in einer Weiterbildung unverändert gelassen werden, wenn die Referenzdauer Δt_a unterhalb eines Zeitschwellwerts Thr bleibt (also t_a < Thr gilt), ansonsten (bei Δt_a ≥ Thr) erhöht werden, und in einer anderen Weiterbildung unverändert gelassen werden, wenn die Referenzdauer unterhalb des Zeitschwellwerts bleibt oder ihn erreicht (also Δt_a ≤ Thr gilt), ansonsten (bei Δt_a > Thr) erhöht werden, usw. Im Folgenden wird das Verfahren ohne Beschränkung der Allgemeinheit so beschrieben, dass mittels eines Schwellwertvergleichs überprüft wird, ob die Referenzdauer kürzer als ein bestimmter Zeitschwellwert oder nicht.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Zeitschwellwert in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur berechnet wird. Dies ergibt den Vorteil, dass die Referenzdauer besonders genau auf den Auftaubedarf abstimmbar ist.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass der kleinere Zeitschwellwert Thr 1 gemäß $$\text{Thr}1=\text{CDM}0+\text{CDM1}\cdot {\text{Tr}}^{\text{CDM2}}$$

  

  mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird. Beispielsweise können die Koeffizienten in folgenden Bereichen liegen: CDM0 zwischen 10 und 30 min, CDM1 zwischen 1 und 2 min/°C und CDM2 zwischen 0,5 und 1,5. Sie können z.B. experimentell ermittelt und/oder durch Simulationen bestimmt worden sein. Der niedrigste Zeitschwellwert Thr1 liegt dann typischerweise in einem Bereich zwischen 30 und 60 Minuten.
• Für den Fall, dass genau ein Zeitschwellwert Thr verwendet wird, kann Thr1 = Thr gelten.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass der größere Zeitschwellwert Thr2 gemäß $$\text{Thr2}=\text{CWCM}0+\text{CWCM1}\cdot \text{Tr}$$

  

  mit Tr der Umgebungstemperatur und CWCM0 und CWCM1 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird. Beispielsweise kann CWCM0 zwischen 20 und 30 min liegen und CWCM1 zwischen 3 und 4 min/°C liegen. Sie können z.B. experimentell ermittelt und/oder durch Simulationen bestimmt worden sein. Der höchste Zeitschwellwert Thr2 liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 70 und 80 Minuten.
• Für den Fall, dass genau ein Zeitschwellwert Thr verwendet wird, kann Thr2 = Thr gelten.
• Für den Fall, dass in dem Verfahren zwei Zeitschwellwerte verwendet werden, können diese den Zeitschwellwerten Thr1 und Thr 2 entsprechen.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest eine höhere Abtau-Endtemperatur um einen Offset $$\Delta \text{To}=\Delta {\text{t}}_{\text{a}}/\text{Thr}\cdot \left[\text{CROFF}1\cdot {\left(\text{Tr}/\text{Thr}\right)}^{\text{CROFF}2}+\text{CROFF}3\right]$$

  

  höher ist, als die nächstniedrigere Abtau-Endtemperatur, wobei Δt_a die gemessenen Referenzdauer, Thr einen Zeitschwellwert, Tr die Umgebungstemperatur und CROFF1, CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten darstellen. Beispielsweise kann CROFF1 zwischen Werte zwischen 1 und 2,5 annehmen, CROFF2 Werte zwischen 0,7 und 1,5 annehmen und CROFF3 Werte zwischen 3 und 4 annehmen. Sie können z.B. experimentell ermittelt und/oder durch Simulationen bestimmt worden sein. Typische Offsets ΔTo liegen im Bereich zwischen 2 K für niedrige Umgebungstemperaturen Tr und 11 K für hohe Umgebungstemperaturen Tr.
• Für den Fall, dass genau ein Zeitschwellwert verwendet wird oder vorliegt, kann Thr diesem Zeitschwellwert entsprechen. Falls dann die Referenzdauer Δt_a unterhalb des Zeitschwellwerts Thr liegt, kann z.B. die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend beibehalten werden (falls diese für einen wenig bereiften Verdampfer günstig voreingestellt worden ist), ansonsten die Abtau-Endtemperatur gemäß Tend := Tend + ΔTo erhöht werden
• Für den Fall, dass zwei Zeitschwellwerte Thr 1 und Thr2 verwendet werden, für die Thr2 > Thr1 gilt, kann Thr aus Gl. (3) z.B. dem größeren Zeitschwellwert Thr2 entsprechen. Dies kann für den Fall, dass die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend für einen wenig bereiften Verdampfer günstig voreingestellt worden ist, folgendermaßen umgesetzt sein: wenn die Referenzdauer Δt_a kürzer ist als der erste Zeitschwellwert Thr1, wird voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend beibehalten. Dies deckt den Fall ab, dass der Verdampfer wenig bereift ist (sog. „trockene Abtauung“), was häufig eintritt, wenn das Kältegerät wenig genutzt wird und/oder geringe Umgebungstemperaturen vorliegen. Wenn die Referenzdauer Δt_a zwischen den beiden Zeitschwellwerten Thr1 und Thr 2 liegt (also Thr1 < Δt_a < Thr2 gilt), wird die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend auf den neuen Wert Tend := Tend + ΔTo1 eingestellt, wobei ΔTo1 = ΔTo aus Gl. (3) gilt. Dies deckt den Fall ab, dass der Verdampfer mäßig bereift ist, was häufig eintritt, wenn das Kältegerät in gemäßigten Breiten durchschnittlich genutzt wird, z.B. mit 20 Türöffnungen pro Tag. Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Δt_a den größeren Zeitschwellwert Thr2, kann ein anderer Offset ΔTo2 gemäß Tend := Tend + x + ΔTo2 hinzugefügt werden, wobei z.B. ATo2 > ΔTo1 für typische Werte der Umgebungstemperatur Tr gilt. ΔTo2 kann ebenfalls berechnet werden oder ein fest gewählter Wert sein, z.B. in einem Bereich zwischen 15 K und 20 K. Dies deckt den Fall ab, dass der Verdampfer stärker bereift oder vereist ist, was beispielsweise eintreten kann, wenn das Kältegerät in warmen und feuchten Umgebungen überdurchschnittlich häufig genutzt wird, z.B. mit 60 bis 70 Türöffnungen pro Tag.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen konstant bleibt. Dies ist vorteilhafterweise besonders einfach umsetzbar.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen variabel ist, z.B. abhängig von einer Auslastung des Kompressors des Kühlmittelkreislaufs und/oder von einer Anzahl von Türöffnungsvorgängen während einer Kühlphase. Dies ist energetisch besonders vorteilhaft.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass während eines Abtauvorgangs eine Abtauheizung und/oder ein aktiviert wird.
• Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Kältegerät, aufweisend einen durch einen Verdampfer kühlbaren Kühlraum, eine zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers eingerichtete Steuereinrichtung und einen Abtausensor, wobei das Haushalts-Kältegerät, insbesondere dessen Steuereinrichtung, dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben ablaufen zu lassen. Das Haushalts-Kältegerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
• So ist es beispielsweise eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Kältegerät einen Umgebungstemperatursensor aufweist.
• Das Kältegerät kann ein statisch gekühltes Kältegerät sein, ist aber nicht darauf beschränkt. So kann das Kältegerät auch ein sog. No-Frost-Kältegerät sein.
• Das Kältegerät kann eine zur Beschleunigung der Abtauung nutzbare Abtauheizung und/oder einen Lüfter aufweisen.
• Das Kältegerät kann eine Uhr oder „Timer“ bzw. eine entsprechende Funktion zur Zeitmessung aufweisen.
• Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
• 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts-Kältegeräts;
• 2 zeigt als Auftragung einer von einem Abtausensor des Haushalts-Kältegeräts gemessenen Verdampfertemperatur gegen eine Zeitdauer t zwei mögliche Temperaturverläufe während eines Abtauvorgangs für einen wenig bereiften Verdampfer und für einen stark bereiften Verdampfer;
• 3 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts; und
• 4 zeigt einen weiteren möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts.
• 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts-Kältegeräts in Form z.B. eines Kühlschranks 1. Der Kühlschrank 1 weist einen Kühlraum 2 auf, der durch eine mittels einer Tür 3 verschließbaren frontseitigen Beschickungsöffnung 4 mit Kühlgut beschickbar ist. Der Kühlraum 2 ist mittels eines Verdampfer 5 eines Kältekreislaufs kühlbar, wobei eine Kühlleistung mittels einer Steuereinrichtung 6 steuerbar ist. Die Steuereinrichtung 6 ist mit einem Abtausensor 7 zum Abfühlen einer Temperatur („Verdampfertemperatur“) T des Verdampfers 5 oder einer dadurch gekühlten Rückwand des Kühlraums 2 verbunden. Der Kühlschrank 1 kann ferner eine an dem Verdampfer 5 oder an der dadurch gekühlten Rückwand des Kühlraums 2 vorhandene Abtauheizung 8 sowie einen Umgebungstemperatursensor 9 zum Abfühlen einer Umgebungstemperatur Tr aufweisen. Der Kühlschrank 1 kann ferner mindestens einen Kühlraumsensor (o. Abb.) zum Abfühlen einer Temperatur des Kühlraums 2 aufweisen.
• 2 zeigt als Auftragung einer von dem Abtausensor 7 gemessenen Verdampfertemperatur T in °C gegen eine Zeitdauer t in mm zwei mögliche Temperaturverläufe während eines Abtauvorgangs, nämlich einen Temperaturverlauf K1 für einen wenig bereiften Verdampfer 5 und einen Temperaturverlauf K2 für einen stark bereiften Verdampfer.
• Der Temperaturverlauf K1 zeigt aufgrund der geringen Bereifung und damit geringen Latenzwärme einen vergleichsweise schnellen Durchgang durch den Schmelzbereich zwischen T_low und Thigh und damit eine kurze Referenzdauer Δt_a (K1) von hier z.B. ca. 15 min. Der Temperaturverlauf K2 zeigt aufgrund der starken Bereifung und damit hohen Latenzwärme einen vergleichsweise langsamen Durchgang durch den Schmelzbereich und damit eine vergleichsweise lange Referenzdauer Δt_a (K2) von hier z.B. ca. 85 min. Allgemein unterscheidet sich die gemessene Referenzdauer Δt_a in Abhängigkeit von dem Bereifungsgrad des Verdampfers 5 (bzw. der davon gekühlten Wand) deutlich: So dauert ein Durchlauf des Schmelzbereichs bei stark bereiften Verdampfern 5 deutlich länger als bei weniger stark bereiften (oder sogar trockenen) Verdampfern 5.
• Die zu Beginn des Abtauvorgangs voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend kann beispielsweise auf einen für eine geringe Bereifung günstigen Wert von Tend eingestellt sein, der im Bereich zwischen 4 und 5 °C liegt.
• 3 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen des Verdampfers 5 des Kühlschranks 1, der durch die Steuereinrichtung 6 gesteuert wird.
• In einem Schritt S1 wird - z.B. nach einer fest vorgegebenen Zeitdauer seit Beendigung des letzten Abtauvorgangs - ein neuer Abtauvorgang gestartet. Dazu wird die durch den Verdampfers 5 bereitgestellte Kühlleistung auf null gestellt (was auch als Abschalten des Verdampfers 5 bezeichnet werden kann). Optional kann nun auch die Abtauheizung 8 angeschaltet werden. Mit Schritt S1 beginnt die von dem Abtausensor 7 gemessene Verdampfertemperatur T langsam zu steigen, wie auch in 2 gezeigt. Die zu Beginn des Abtauvorgangs voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend kann beispielsweise auf T_end = 4 °C oder 5 °C eingestellt sein.
• In einem Schritt S2 wird durch die Steuereinrichtung 6 überprüft, ob die durch den Abtausensor gemessene Verdampfertemperatur T bereits den unteren Temperaturgrenzwert T_low überschritten hat („T > T_low?“). Falls nicht („N“), wird weiter auf das Erreichen dieser Bedingung überprüft. T_low kann z.B. den Wert -0,5 °C aufweisen und damit leicht unterhalb des Gefrierpunkts von 0 °C liegen.
• Falls ja („J“), wird in Schritt S3 die Referenzdauer Δt_a bestimmt, die verstreicht, bis die Verdampfertemperatur T einen oberen Temperaturgrenzwert Thigh des vorgegebenen Schmelzbereichs erreicht, also T = Thigh gilt. Die Referenzdauer Δt_a kann z.B. gemäß t(T_high) - t(T_low) berechnet werden. Der obere Temperaturgrenzwert Thigh kann z.B. den Wert +0,5 °C aufweisen und damit leicht oberhalb des Gefrierpunkts liegen.
• Nach Bestimmen der Referenzdauer Δt_a wird in Schritt S4 ein einziger Zeitschwellwert Thr berechnet, z.B. gemäß $$\text{Thr}=\text{CDM}0+\text{CDM1}\cdot {\text{Tr}}^{\text{CDM2}},$$

  

  mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 vorgegebenen Koeffizienten.
• In einem Schritt S5 wird die Referenzdauer Δt_a mit dem Zeitschwellwert Thr verglichen. Liegt die Referenzdauer Δt_a unterhalb des Zeitschwellwerts Thr („J“), bleibt die voreingestellte Abtau-Endtemperatur T_end unverändert, wie durch Schritt S6 angedeutet.
• Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Δt_a hingegen den Zeitschwellwerts Thr („J“), wird in Schritt S7 ein Offset ΔTo berechnet, beispielsweise gemäß $$\Delta \text{To}=\Delta {\text{t}}_{\text{a}}/\text{Thr}\cdot \left[\text{CROFF}1\cdot {\left(\text{Tr}/\text{Thr}\right)}^{\text{CROFF}2}+\text{CROFF}3\right],$$

  

  wobei CROFF1, CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten bezeichnen.
• Folgend wird in einem Schritt S8 die anfängliche Abtau-Endtemperatur Tend um den Offset ΔTo erhöht, also gemäß Tend = Tend + ΔTo..
• Folgend auf die Schritte S6 oder S8 wird der Abtauvorgang so lange durchgeführt, bis die Abtau-Endtemperatur Tend erreicht wird, wie durch Schritt S9 angedeutet.
• 4 zeigt einen weiteren möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen des Verdampfers 5 des Kühlschranks 1, der durch die Steuereinrichtung 6 gesteuert wird. Dabei entsprechen hier die Schritte S1 bis S3 und S6 den Schritten S1 bis S3 und S6 aus 2.
• Nach Bestimmen der Referenzdauer Δt_a in Schritt S3 wird in einem Schritt S10 ein erster Zeitschwellwert Thr1 berechnet, z.B. gemäß $$\text{Thr}1=\text{CDM}0+\text{CDM1}\cdot {\text{Tr}}^{\text{CDM2}}$$

  

  mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 vorgegebenen Koeffizienten. Thr1 kann z.B. in einem Bereich [10; 30] min liegen.
• In einem Schritt S11 wird die Referenzdauer Δt_a mit dem Zeitschwellwert Thr1 verglichen. Liegt die Referenzdauer Δt_a unterhalb des Zeitschwellwerts Thr1, bleibt die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend unverändert, wie durch Schritt S12 angedeutet.
• Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Δt_a hingegen den Zeitschwellwert Thr1 („J“), wird in einem Schritt S13 ein zweiter Zeitschwellwert Thr2 berechnet, z.B. gemäß $$\text{Thr2}=\text{CWCM}0+\text{CWCM1}\cdot \text{Tr}$$

  

  mit CWCM0, CWCM1 vorgegebenen Koeffizienten. Thr1 kann z.B. in einem Bereich [70; 80] min liegen.
• In Schritt S14 wird dann die Referenzdauer Δt_a mit dem zweiten Zeitschwellwert Thr2 verglichen. Liegt die Referenzdauer Δt_a unterhalb des zweiten Zeitschwellwerts Thr2 („J“), wird die Abtau-Endtemperatur Tend in Schritt S15 um einen bestimmten „ersten“ Offset„ ΔTo1 erhöht, also Tend := Tend + ΔTo1 gesetzt. Dieser erste Offset ΔTo1 kann in Abhängigkeit von der Referenzdauer Δt_a, dem zweiten Zeitschwellwert Thr 2 und der Umgebungstemperatur Tr berechnet werden, beispielsweise gemäß $$\Delta \text{To1}=\Delta {\text{t}}_{\text{a}}/\text{Thr2}\cdot \left[\text{CROFF}1\cdot {\left(\text{Tr}/\text{Thr}\right)}^{\text{CROFF}2}+\text{CROFF}3\right],$$

  

  wobei CROFF1, CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten bezeichnen. ΔTo1 kann für typische Umgebungstemperaturen Tr z.B. in einem Bereich [2; 11] K liegen.
• Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Δt_a hingegen den zweiten Zeitschwellwert Thr2 („N“), wird die Abtau-Endtemperatur T_end um einen „zweiten“ Offset ΔTo2 erhöht, wie durch Schritt S16 angedeutet. Der zweite Offset ΔTo2 kann ein fester Wert sein, z.B. 15 K. Für typische Umgebungstemperaturen Tr gilt ΔTo2 > ΔTo1.
• Folgend auf die Schritte S12, S15 oder S16 wird der Abtauvorgang so lange durchgeführt, bis die Abtau-Endtemperatur Tend erreicht wird, wie durch Schritt S17 angedeutet. In der anschließenden Kühlphase kann dann z.B. wieder Kühlleistung auf den Verdampfer 5 aufgegeben werden.
• Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
• Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
• Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
• Bezugszeichenliste

1

Kühlschrank

2

Kühlraum

3

Tür

4

Beschickungsöffnung

5

Verdampfer

6

Steuereinrichtung

7

Abtausensor

8

Abtauheizung

9

Umgebungstemperatursensor

K1

Temperaturverlauf

K2

Temperaturverlauf

t

Zeitdauer

T

Verdampfertemperatur

Thr

Schwellwert

Thr1

Erster Schwellwert

Thr2

Zweiter Schwellwert

Tend

Abtau-Endemperatur

Thigh

Oberer Grenzwert des Schmelzbereichs

Tlow

Unterer Grenzwert des Schmelzbereichs

Tr

Umgebungstemperatur

Δta

Referenzdauer

ΔTo

Offset

ΔTo1

Offset

ΔTo2

Offset

S1-S17

Verfahrensschritte

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 6058724 [0004]
• DE 102009028778 A1 [0005]
• KR 20160099181 A [0006]

Claims (10)

1. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) zum Abtauen eines Verdampfers (5) eines Kältegeräts (1), insbesondere Haushalts-Kältegeräts, bei dem - ein Abtauvorgang (S1-S9; S1-S3, S10-S17) mit einer voreingestellten Abtau-Endtemperatur (T_end) gestartet wird (S1), - eine Referenzdauer (T_a) zum Durchlaufen eines Schmelzbereichs einer Verdampfertemperatur (t) zwischen einem unteren Bereichsgrenzwert (T_low) unterhalb des Gefrierpunkts und einem oberen Bereichsgrenzwert (T_high) oberhalb des Gefrierpunkts gemessen wird, - mindestens ein Zeitschwellwert (Thr; Thr1, Thr2) berechnet wird, - die Referenzdauer (T_a) mit dem mindestens einen Zeitschwellwert (Thr; Thr1, Thr2) verglichen wird und - die Abtau-Endtemperatur (T_end) in Abhängigkeit von einem Ergebnis des mindestens einen Vergleichs angepasst wird.
2. Verfahren (S1-S9) nach Anspruch 1, bei dem genau ein Zeitschwellwert (Thr) berechnet wird und für den Fall, dass die Referenzdauer (T_a) den Zeitschwellwert (Thr) unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur (T_end) auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, ansonsten auf einen höheren Wert eingestellt wird.
3. Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach Anspruch 1, bei dem zwei unterschiedliche Zeitschwellwert (Thr1, THr2) berechnet werden und - für den Fall, dass die Referenzdauer (T_a) den kleineren der beiden Zeitschwellwerte (Thr1) unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur (T_end) auf einen niedrigsten Wert eingestellt wird, - für den Fall, dass die Referenzdauer (T_a) den größeren der beiden Zeitschwellwerte (Thr2) erreicht oder überschreitet, die Abtau-Endtemperatur (T_end) auf einen größten Wert eingestellt wird, - ansonsten die Abtau-Endtemperatur (T_end) auf einen mittleren Wert eingestellt wird.
4. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Zeitschwellwert (Thr; Thr1, Thr2) in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur (Tr) berechnet wird.
5. Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach den Ansprüchen 3 bis 4, bei dem der kleinere Zeitschwellwert (Thr1) gemäß $$\text{Thr}1=\text{CDM}0+\text{CDM1}\cdot {\text{Tr}}^{\text{CDM2}},$$

   

   mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird.
6. Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach den Ansprüchen 3 bis 5, bei dem der größere Zeitschwellwert (Thr2) gemäß $$\text{Thr2}=\text{CWCM}0+\text{CWCM1}\cdot \text{Tr}\text{,}$$

   

   mit Tr der Umgebungstemperatur und CWCM0, CWCM1 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird.
7. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem zumindest eine höhere Abtau-Endtemperatur (T_end) um einen Offset $$\Delta \text{To}=\Delta {\text{t}}_{\text{a}}/\text{Thr}\cdot \left[\text{CROFF}1\cdot {\left(\text{Tr}/\text{Thr}\right)}^{\text{CROFF}2}+\text{CROFF}3\right]$$

   

   höher ist als eine nächstniedrigere Abtau-Endtemperatur (T_end), wobei Δt_a die gemessenen Referenzdauer, Thr einen Zeitschwellwert, Tr die Umgebungstemperatur und CROFF1, CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten darstellen.
8. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen konstant bleibt.
9. Kältegerät (1), insbesondere Haushalts-Kältegerät, aufweisend einen durch einen Verdampfer (5) kühlbaren Kühlraum (2), eine zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers (5) eingerichtete Steuereinrichtung (6), einen Abtausensor (7) und einen Umgebungstemperatursensor (9), wobei die Steuereinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ablaufen zu lassen.
10. Kältegerät (1) nach Anspruch 9, wobei das Kältegerät (1) ein statisch betriebenes Haushalts-Kältegerät ist.

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