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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kühleinheit. Die Kühleinheit ist zur Verwendung mit einem Kühlschrank angepasst. Die Offenbarung ist auf dem Haushaltsgerätegebiet und für Kühlvorrichtungen anwendbar.
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Hintergrund
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In Kühlschränken werden kältemittelbasierte Kühlsysteme verwendet, um zwei Abteile auf unterschiedliche Temperaturen zu kühlen. Bekannte Kühlsysteme sind jedoch nicht gut dazu angepasst, jedes Abteil effizient auf einen bestimmten Temperatursollwert zu kühlen. Außerdem erfordern bekannte Kühlsysteme zusätzliche Abtauvorrichtungen zum Entfernen einer etwaigen Eisschicht, die sich während des Betriebs gebildet haben kann. Daher besteht Bedarf an einer Kühleinheit, die diese Nachteile ausräumt.
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Übersicht
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Hierin sind Kühleinheiten, Kühlschränke und Verfahren zur entsprechenden Verwendung offenbart und beansprucht.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Kühleinheit für einen Kühlschrank. Die Kühleinheit umfasst Folgendes:
- • einen Primärkältemittelkreis;
- • einen Sekundärkältemittelkreis;
- • einen Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme von dem Sekundärkältemittelkreis an den Primärkältemittelkreis; und
- • eine Steuereinheit, die wirksam ist, um den Betrieb des Primär- und/oder des Sekundärkältemittelkreises zu steuern.
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Der Wärmetauscher ist dazu angepasst, ein Kühlschrankabteil des Kühlschranks zu kühlen. Vorzugsweise umfasst der Wärmetauscher einen Verflüssiger des Sekundärkältemittelkreises und einen Verdunster des Primärkältemittelkreises oder befindet sich damit in thermischer Verbindung.
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Die zwei hintereinandergeschalteten Kältemittelkreisläufe der Kühleinheit können zum Kühlen unterschiedlicher Gegenstände verwendet werden. In dem Kühlschrank kann der Primärkältemittelkreis zum Kühlen eines Kühlschrankabteils verwendet werden und der Sekundärkältemittelkreis kann zum Kühlen eines Gefrierabteils oder einer Eismaschine verwendet werden. Außerdem kann der Primärkältemittelkreis zum Kühlen des Sekundärkältemittelkreises verwendet werden.
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Der Wärmetauscher umfasst vorzugsweise eine Verflüssigerröhre, die als Verflüssiger des Sekundärkühlkreises (Sekundärverflüssiger) wirksam ist, und eine Verdunsterröhre, die als Verdunster des Primärkühlkreises (Primärverdunster) wirksam ist. Der Wärmetauscher kann mit dem Sekundärverflüssiger und dem Primärverdunster in thermischer Verbindung stehen. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise mit dem Inneren eines Abteils des Kühlschrank thermisch verbunden. Die Verwendung von zwei Kältemittelkreisen ermöglicht das genauere Einstellen der Temperaturen in den Abteilen, und es ist möglich, unnötiges Kühlen beider Abteile zu vermeiden, wenn nur eines der Abteile gekühlt werden muss. Das senkt den Energieverbrauch.
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Bei einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Deaktivieren des Kühlens des Kühlschrankabteils den Betrieb des Primärkältemittelkreises mit einer Wärmeübertragungsrate des Sekundärkältemittelkreises zu steuern.
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Dadurch dient der Primärkreis zum Übertragen von Wärme von dem Sekundärkreis an einen Verflüssiger des Primärkältemittelkreises (Primärverflüssiger), aber der Primärkreis wird nicht zum Kühlen des Kühlschrankabteils betrieben. Das ermöglicht die Verwendung eines Gefrierabteils oder einer Eismaschine, ohne ein Kühlschrankabteil zu kühlen, und somit das Sparen von Energie. Der Primärkältemittelkreis und der Sekundärkältemittelkreis werden bevorzugt durch denselben Thermostat gesteuert. Dieser Betrieb kann das Betreiben eines Verdichters des Primärkältemittelkreises zur gleichen Zeit wie einen Verdichter des Sekundärkältemittelkreises umfassen. Optional kann die Kühleinheit einen Wärmetauscher-Temperatursensor umfassen, der dazu angepasst ist, eine Temperatur des Wärmetauschers zu messen, und die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, den Betrieb des Primärkältemittelkreises zu steuern, um die Wärmetauschertemperatur in Richtung eines vorab definierten Sollwerts zu steuern. Der Sollwert kann auf einen Wert über typischen Kühlschranktemperaturen eingestellt sein, zum Beispiel auf Raumtemperatur. Der Sollwert kann auf einen festen Wert eingestellt sein. Es wird jedoch bevorzugt, die Raumtemperatur unter Verwendung eines Raumtemperatursensors außerhalb einer Wärmedämmwand des Kühlschranks zu bestimmen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abtauen des Wärmetauschers die folgenden Schritte auszuführen:
- • Deaktivieren des Betriebs des Primärkältemittelkreises.
- • Aktivieren des Betriebs des Sekundärkältemittelkreises.
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Die Steuereinheit ist ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abbrechen des Abtauens des Wärmetauschers den Betrieb des Primärkältemittelkreises zu aktivieren.
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Der Abtauprozess kann ohne Verwendung eines Heizelements wie etwa einer elektrischen Abtauheizung ausgeführt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühleinheit ferner Folgendes:
- • einen Wärmetauscher-Temperatursensor, der dazu angepasst ist, eine Temperatur des Wärmetauschers zu messen, und
- • Logik zum Erzeugen eines Signals für die Steuereinheit, um das Abtauen des Wärmetauschers abzubrechen, wenn ein Anstieg der Wärmetauschertemperatur eine vorgegebene Schwelle überschritten hat.
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Der Abtauprozess kann somit abgebrochen werden, wenn ein Anstieg der Temperatur des Wärmetauschers eine vorgegebene Schwelle übersteigt. Ein derartiger Anstieg kann darauf hinweisen, dass die Eisschicht geschmolzen ist und ein Anteil des Wassers die Oberfläche des Wärmetauschers verlassen hat.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das angibt, dass eine Luftfeuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil unter einer vorgegebenen Mindestfeuchtigkeit liegt, die folgenden Schritte auszuführen:
- • Deaktivieren des Betriebs des Primärkältemittelkreises, und
- • Aktivieren des Betriebs des Sekundärkältemittelkreises.
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Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das angibt, dass die Luftfeuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil höher als eine vorgegebene Höchstfeuchtigkeit ist oder eine Temperatur in dem Abteil höher als eine vorgegebene Höchsttemperatur ist, den Betrieb des Primärkältemittelreises zu aktivieren. Das ermöglicht das Erhöhen der Temperatur des Wärmetauschers und somit das Erhöhen der Verdunstung etwaiger Flüssigkeit darauf. Dadurch wird die Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil erhöht, um das Austrocknen von darin aufbewahrten Gegenständen, insbesondere Nahrungsmitteln, zu verringern. Eine zusätzliche Vorrichtung, wie etwa ein elektrisch beheizter und/oder piezoelektrisch angesteuerter Befeuchter, ist nicht notwendig.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühleinheit ferner Folgendes:
- • einen Kühlschrankabteil-Feuchtigkeitssensor, der dazu konfiguriert ist, eine Feuchtigkeit in einem Kühlschrankabteil zu bestimmen,
- • einen Kühlschrankabteil-Temperatursensor, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur in dem Kühlschrankabteil zu bestimmen, und [sic]
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Die Kühleinheit kann Logik zum Erzeugen eines Signals umfassen, das angibt, ob die Feuchtigkeit unter der vorgegebenen Mindestfeuchtigkeit liegt, ob die Feuchtigkeit über der vorgegebenen Höchstfeuchtigkeit liegt und/oder die Temperatur über einer vorgegebenen Höchsttemperatur liegt.
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Das ermöglicht eine automatische Regulierung der Feuchtigkeit in dem Kühlschrank. Es kann ein Feuchtigkeitssollwert von einer Eingabeeinheit empfangen werden, zum Beispiel von einem Benutzer. Eine erste Schwelle kann als der Sollwert bestimmt werden, und das Signal zum Erhöhen der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil kann erzeugt werden, wenn die Feuchtigkeit geringer als die Schwelle ist. Eine zweite Schwelle kann bei einem festen Prozentsatz der Luftfeuchtigkeit über der ersten Schwelle bestimmt werden, sodass ein Signal zum Abbrechen des Erhöhens der Luftfeuchtigkeit erzeugt wird, wenn die Feuchtigkeit die zweite Schwelle überstiegen hat. Des Weiteren kann eine Temperaturschwelle eine maximal zulässige Temperatur in dem Kühlschrankabteil definieren. Eine Lufttemperatur in dem Kühlschrankabteil, die die Temperaturschwelle übersteigt, kann zum Erzeugen eines Signals zum Abbrechen des Erhöhens der Feuchtigkeit führen, um zu vermeiden, dass die Temperaturen zu stark ansteigen, selbst wenn die zweite Feuchtigkeitsschwelle nicht erreicht ist.
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Die Logik kann einen Teil der Steuereinheit bilden oder kann in einer separaten Verarbeitungsvorrichtung enthalten sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühleinheit ferner ein Gebläse, das dem Wärmetauscher benachbart angeordnet ist und dazu angepasst ist, die Luftumwälzung in dem Kühlschrankabteil zu erhöhen. Die Steuereinheit ist wirksam, um
- • als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Deaktivieren des Kühlens des Kühlschrankabteils den Betrieb des Gebläses zu deaktivieren;
- • als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abtauen des Wärmetauschers den Betrieb des Gebläses zu deaktivieren;
- • als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abbrechen des Abtauens des Wärmetauschers den Betrieb des Gebläses zu aktivieren;
- • als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Erhöhen der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil den Betrieb des Gebläses zu aktivieren; und/oder
- • den Betrieb des Gebläses zu deaktivieren, wenn die Temperatur des Wärmetauschers eine vorgegebene Schwelle übersteigt.
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Das Gebläse ermöglicht die Regulierung der Luftumwälzung in dem Kühlschrankabteil und kann somit die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Kühlschrankabteil sowie die Ausbreitung von Wasserdampf in dem Kühlschrankabteil ändern. Daher vermeidet das Deaktivieren des Gebläses beim Abtauen des Kühlschrankabteils das übermäßige Erwärmen des Abteils und der darin aufbewahrten Gegenstände. Das Aktivieren des Betriebs des Gebläses, wenn die Feuchtigkeit in dem Abteil erhöht wird, ermöglicht die Erzeugung einer gleichmäßigeren Verteilung von Gegenständen in dem Abteil. Des Weiteren kann jeder in dem Abteil aufbewahrte geeignete Gegenstand Feuchtigkeit absorbieren oder adsorbieren. Wenn der Schritt des Erhöhens der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil abgebrochen wird, kann die absorbierte oder adsorbierte Wärme dann während des Abkühlens des Wärmetauschers in den Objekten verbleiben. Das ermöglicht, dass Gegenstände in dem Kühlschrankabteil feucht bleiben. Das Deaktivieren des Betriebs des Gebläses, wenn das Kühlen des Kühlabtteils deaktiviert wird, vermeidet den unnötigen Betrieb des Gebläses und spart somit Energie. Das Deaktivieren des Betriebs des Gebläses, wenn die Temperatur des Wärmetauschers eine vorgegebene Schwelle übersteigt, ermöglicht das Vermeiden ungewollten Erwärmens des Abteils, falls der Sekundärkältemittelkreis und Gegenstände in dem Kühlschrankabteil mehr Wärme abgeben als der Primärkältemittelkreis nach außen übertragen kann. Das kann vorkommen, wenn z. B. das Gefrier- und/oder das Kühlschrankabteil mit Gegenständen bei oder über Raumtemperatur gefüllt sind. In diesem Fall kann es eine Priorität sein, dass Gefrierabteil abzukühlen, was durch Begrenzen der Wärmeübertragung in den Wärmetauscher erfolgen kann. Das ermöglicht die Verwendung eines Primärkältemittelkreises mit geringerer Wärmeübertragungsleistung, z. B. mit einem kleineren Verdichter. einen Wärmetauscher-Temperatursensor, der dazu angepasst ist, eine Temperatur des Wärmetauschers zu messen, [sic]
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühleinheit ferner Folgendes:
- • einen Primärkreisthermostat zum Steuern des Betriebs des Primärkältemittelkreises, um ein Kühlschrankabteil in Richtung eines vorab definierten Sollwerts einer Temperatur in dem Kühlschrankabteil zu kühlen, und/oder
- • einen Sekundärkreisthermostat zum Steuern des Betriebs des Sekundärkältemittelkreises, um ein Gefrierabteil in Richtung eines vorab definierten Sollwerts einer Temperatur in dem Kühlschrankabteil zu kühlen.
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Das ermöglicht das Kühlen von zwei Abteilen mit separaten Kühlzyklen. Es können zwei kleinere Verdichter statt einem größeren und leistungsstärkeren Verdichter verwendet werden. Sie können abhängig von einer Temperatur des gekühlten Gegentands aktiviert und deaktiviert werden, sodass jedes Abteil nur soweit nötig gekühlt wird, um einen Temperatursollwert in dem Kühlschrankabteil aufrechtzuerhalten.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Sekundärkältemittelkreis mit einer Eismaschine verbunden.
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Die Verwendung des Sekundärkältemittelkreises für eine Eismaschine hat den Vorteil, dass sehr niedrige Temperaturen, vorzugsweise um -40 °C in kurzer Zeit erzeugt werden können. Der Primärkreis kann die Wärmetauschertemperatur niedrig halten, sodass selbst ein vergleichsweise kleiner Sekundärverdichter, der nur eine begrenzte Temperaturdifferenz in dem Sekundärkältemittelkreis erzeugen kann, das Erreichen sehr niedriger Temperaturen ermöglichen kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Primärkältemittelkreis einen Verflüssiger, der Folgendes umfasst:
- • einen ersten Verflüssigerteil;
- • einen zweiten Verflüssigerteil, und
- • eine Umschaltvorrichtung.
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Die Umschaltvorrichtung ist wirksam, um
- • den Betrieb des ersten Verflüssigerteils zu aktivieren, wenn eine Umgebungstemperatur eine erste Umgebungstemperaturschwelle übersteigt, und
- • den Betrieb des zweiten Verflüssigerteils zu deaktivieren, wenn die Umgebungstemperatur unter eine zweite Umgebungstemperaturschwelle sinkt, die geringer als die erste Umgebungstemperaturschwelle ist.
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Die Umschaltvorrichtung umfasst vorzugsweise Mittel zum Aktivieren oder Deaktivieren des Stroms eines Fluids durch den zweiten Verflüssigerteil.
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Jeder Verflüssigerteil kann Wärme über eine Oberfläche an die Umgebungsatmosphäre übertragen und somit als Kühler wirken. Bei einer vergleichsweise hohen Umgebungstemperatur ist der zweite Kühler aktiviert, um die Wärmeübertragung über eine große Oberfläche hinweg zu ermöglichen, sodass eine hohe Wärmeübertragungsrate aufrechterhalten wird. Außerdem kann dies die Nutzung eines Umgebungsluftstroms durch Konvektion ermöglichen, ohne dass bei hohen Temperaturen ein Gebläse zum Erhöhen der Luftumwälzung benötigt wird. Umgekehrt wird der zweite Kühler bei niedrigen Temperaturen deaktiviert, bei denen der hohe Temperaturgradient zu stärkerer Konvektion und somit ausreichend hoher Wärmeübertragung, wenn nur ein Kühler in Betrieb ist, führt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Umschaltvorrichtung ein Dreiwegeventil und ist dazu konfiguriert:
- • den ersten Verflüssigerteil an den zweiten Verflüssigerteil zu koppeln, um den Strom eines Fluids durch den ersten Verflüssigerteil und den zweiten Verflüssigerteil zu aktivieren, wenn eine Umgebungstemperatur eine erste Umgebungstemperaturschwelle übersteigt, und
- • den ersten Verflüssigerteil an eine Bypassleitung zu koppeln, um zu ermöglichen, dass Fluid durch den ersten Verflüssigerteil strömt und den zweiten Verflüssigerteil umgeht, wenn die Umgebungstemperatur unter eine zweite Umgebungstemperaturschwelle sinkt, die niedriger als die erste Umgebungstemperaturschwelle ist.
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Die Umschaltvorrichtung kann an eine Steuereinheit gekoppelt sein und/oder davon gesteuert werden, die mit einem Sensor für eine Temperatur der Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehen kann.
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Dadurch ist der Verflüssiger zur Übertragung von Wärme von einem Fluid, z. B. einer Kühlflüssigkeit oder einem Kältemittel eines Kältemittelkühlsystems, an die Umgebungsatmosphäre angepasst.
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Wenn nur einer der Verflüssigerteile bei niedrigen Temperaturen verwendet wird, ist die Gesamtfluidschleife kleiner und der Strömungswiderstand infolge der Viskosität des Fluids ist geringer. Dadurch wird weniger Energie durch Reibung in Wärme umgewandelt. Die zweite Umgebungstemperaturschwelle ist niedriger als die erste Umgebungstemperaturschwelle, um das zu häufige Absperren und Aktivieren des Fluidstroms durch den zweiten Kühler zu vermeiden, da die Betätigung eines hydraulischen oder mechanischen Ventils Verschleiß unterliegen kann.
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Der Primärkältemittelkreis kann einen Aktor umfassen, vorzugsweise einen elektromagnetischen Aktor, um das Dreiwegeventil zu betätigen. Das ermöglicht die Verwendung einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern eines mechanischen Ventils. Falls die Umgebungstemperatur die erste Umgebungstemperaturschwelle übersteigt, wird der Betrieb des zweiten Kühlers aktiviert, indem das Dreiwegeventil in eine aktivierte Stellung betätigt wird, die den ersten Kühler mit dem zweiten Kühler koppelt. Fluid kann dann von einem der Anschlüsse über den ersten Kühler, das Dreiwegeventil und den zweiten Kühler zu dem zweiten Anschluss oder umgekehrt strömen. Falls die Umgebungstemperatur unter die zweite Umgebungstemperaturschwelle sinkt, wird der Betrieb des zweiten Kühlers deaktiviert, indem das Dreiwegeventil in eine deaktivierte Stellung betätigt wird, die den ersten Kühler an den zweiten Anschluss koppelt, vorzugweise über eine Bypassleitung. Das Kühlschrankfluid kann dann von einem der Anschlüsse über den ersten Kühler, das Dreiwegeventil und die Bypassleitung zu dem zweiten Anschluss oder umgekehrt strömen. Diese Anordnung stellt eine Reihenschaltung der zwei Kühler dar und ist recht einfach. Es reicht ein Dreiwegeventil, um den zweiten Kühler zu aktivieren oder deaktivieren.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Kühlschrank, der die Kühleinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
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Der Kühlschrank kann ein Kühlschrankabteil umfassen, das dazu angepasst ist Gegenstände bei niedrigen positiven Temperaturen aufzubewahren, vorzugsweise genau oder etwa 4 °C.
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Das Kühlschrankabteil kann sich mit dem Wärmetauscher in thermischem Kontakt befinden. Der Kühlschrank kann ferner ein Gefrierabteil umfassen, das dazu angepasst ist, Gegenstände bei negativen Temperaturen aufzubewahren, vorzugsweise um -18 °C. Das Gefrierabteil kann sich mit einem Verdunster des Sekundärkältemittelkreise in thermischem Kontakt befinden. Dadurch kann das Gefrierabteil durch den Sekundärkältemittelkreis gekühlt werden. Ein Verflüssiger des Primärkältemittelkreises kann außerhalb des Kühlschranks positioniert sein. Der Primärkältemittelkreis kann somit das Kühlschrankabteil kühlen und Wärme von dem Sekundärkältemittelkreis nach außen übertragen.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben der Kühleinheit des ersten Aspekts und/oder des Kühlschranks des zweiten Aspekts. Das Verfahren umfasst Folgendes:
- • als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Aktivieren des Kühlens des Kühlschrankabteils, Steuern des Betriebs des Primärkältemittelkreises, um das Kühlschrankabteil in Richtung eines vorab definierten Sollwerts, vorzugsweise genau oder etwa 4 °C, einer Temperatur des Kühlschrankabteils zu kühlen.
- • als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Deaktivieren des Kühlens des Kühlschrankabteils, Steuern des Betriebs des Primärkältemittelkreises, um das Kühlschrankabteil in Richtung eines vorab definierten Sollwerts, vorzugsweise Raumtemperatur, der Wärmetauschertemperatur zu kühlen.
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Beim Kühlen beider Abteile wird der Primärkältemittelkreis verwendet, um Wärme von sowohl dem Kühlschrankabteil als auch dem Sekundärkältemittelkreis abzuführen. Beim Kühlen von nur dem Gefrierabteil wird der Primärkältemittelkreis verwendet, um Wärme von dem Sekundärkältemittelkreis abzuführen, ohne das Kühlschrankabteil zu kühlen, wodurch Energie gespart wird. Das Verfahren kann von einer Steuereinheit der Kühleinheit ausgeführt werden. Die Kühleinheit kann einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des Wärmetauschers und eine Eingabeeinheit zum Bestimmen des Sollwerts und/oder des Signals zum Deaktivieren des Kühlens des Kühlschrankabteils umfassen.
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Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Folgendes:
- als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abtauen des Wärmetauschers,
- • Deaktivieren des Betriebs des Primärkältemittelkreises, und
- • Aktivieren des Betriebs des Sekundärkältemittelkreises.
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Das Verfahren kann ferner das Aktivieren des Betriebs des Primärkältemittelkreises als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abbrechen des Abtauens des Wärmetauschers und/oder eine Bestimmung, dass ein Anstieg der Wärmetauschertemperatur eine vorgegebene Schwelle überstiegen hat, umfassen.
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Das ermöglicht das Abtauen des Wärmetauschers ohne, dass eine elektrische Abtauheizung benötigt wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Folgendes:
- • Deaktivieren des Betriebs des Primärkältemittelkreises und Aktivieren des Betriebs des Sekundärkältemittelkreises als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Erhöhen der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil und/oder eine Bestimmung, dass die Feuchtigkeit unter einer vorgegebenen Schwelle liegt, und/oder
- • Aktivieren des Betriebs des Primärkältemittelkreises als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abbrechen des Erhöhens der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil oder auf eine Bestimmung, dass die Feuchtigkeit oder die Temperatur in dem Kühlschrankabteil eine vorgegebene Schwelle überstiegen hat.
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Das ermöglicht das Erhöhen der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühleinheit ein Gebläse, das dem Wärmetauscher benachbart angeordnet ist und dazu angepasst ist, die Luftumwälzung in dem Kühlschrankabteil zu erhöhen, und das Verfahren umfasst ferner beliebige der folgenden Schritte:
- • Deaktivieren des Betriebs des Gebläses als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Deaktivieren des Kühlens des Kühlschrankabteils;
- • Deaktivieren des Betriebs des Gebläses als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abtauen des Wärmetauschers;
- • Aktivieren des Betriebs des Gebläses als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Abbrechen des Abtauens des Wärmetauschers;
- • Aktivieren des Betriebs des Gebläses als Reaktion auf das Empfangen eines Signals zum Erhöhen der Feuchtigkeit in dem Kühlschrankabteil; und/oder
- • Deaktivieren des Betriebs des Gebläses, wenn die Temperatur des Wärmetauschers eine vorgegebene Schwelle übersteigt; und/oder
- • Aktivieren des Betriebs des Gebläses, wenn die Temperatur des Wärmetauschers unter eine vorgegebene Schwelle sinkt.
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Das Gebläse ermöglicht die Regulierung der Luftumwälzung in dem Kühlschrankabteil und kann somit die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Kühlschrankabteil sowie die Ausbreitung von Wasserdampf in dem Kühlschrankabteil ändern.
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Während des Betriebs der hintereinandergeschalteten Kreise kann der Primärkreis Wärme von sowohl dem Sekundärkreis als auch dem Kühlschrankabteil übertragen. Es kann jedoch Fälle geben, in denen der Sekundärkältemittelkreis einer hohen Wärmelast ausgesetzt ist. Zum Beispiel kann der Sekundärkühlschrankkreis dazu angeordnet sein, eine Eismaschine zu kühlen und die Eismaschine wird für längere Zeit in Betrieb gesetzt. In einem anderen Beispiel kann der Sekundärkühlschrankkreis dazu angeordnet sein, ein Gefrierabteil zu kühlen und das Gefrierabteil ist mit einer großen Menge an Nahrungsmitteln auf Umgebungstemperatur gefüllt. Als Reaktion kann der Thermostat des Primärkältemittelkreise den Primärverdichter veranlassen hoch zu laufen und dadurch mehr Wärme an den Wärmetauscher zu übertragen. Folglich ist die Wärmetauschertemperatur anfällig darauf, auf eine höhere Temperatur als ein Temperatursollwert für das Kühlschrankabteil anzusteigen. In diesem Fall kann die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Kühlschrankabteil dazu führen, dass das Kühlschrankabteil über den Temperatursollwert erwärmt wird, was unerwünscht ist. Daher wird der Betrieb des Gebläses in diesen Fällen deaktiviert.
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Das ermöglicht die Verwendung eines kleineren und energiesparenderen Primärverdichters, der zur Verwendung in normalen Szenarios angepasst werden kann und nicht die Leistungsfähigkeit bereitstellen muss, um im Fall höchster Wärmebelastungen des Sekundärkältemittelkreislaufs sowohl diesen als auch das Kühlschrankabteil zu kühlen.
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Sämtliche Eigenschaften, Vorteile, Merkmale und Ausführungsformen jedes der Aspekte der vorliegenden Offenbarung gelten für alle anderen Aspekte der vorliegenden Offenbarung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden deutlicher aus der nachfolgend dargelegten ausführlichen Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Elemente verweisen.
- 1 zeigt eine Schemazeichnung einer Kühleinheit;
- 2 zeigt eine Schemazeichnung einer Kühleinheit;
- 3 zeigt eine Schemazeichnung eines Kühlschranks;
- 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kühleinheit;
- 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kühleinheit zum Abtauen eines Wärmetauschers; und
- 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kühleinheit zum Befeuchten eines Abteils eines Kühlschranks.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt eine Schemazeichnung einer Kühleinheit 100.
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Die Kühleinheit 100 umfasst einen Sekundärkältemittelkreis 102 und einen Primärkältemittelkreis 112. Der Sekundärkältemittelkreis 102 umfasst einen Sekundärverdichter 104, der dazu angepasst ist, ein Kältemittel durch den Sekundärkältemittelkreis 102 zu pumpen und zu bewirken, dass ein Kältemittel in einem Sekundärverflüssiger 106 kondensiert. Der Sekundärkältemittelkreis 102 umfasst ferner eine Sekundärexpansionsvorrichtung 108, um zu bewirken, dass sich Kältemittel ausdehnt und in einem Sekundärverdunster 110 verdunstet. Dadurch überträgt der Sekundärkältemittelkreis Wärme von dem Sekundärverdunster an den Sekundärverflüssiger. Der Sekundärkreis kann verwendet werden, um ein Gefrierabteil oder eine Eismaschine zu kühlen.
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Der Primärkältemittelkreis 112 umfasst einen Primärverdichter 114, einen Primärverflüssiger 116, eine Primärexpansionsvorrichtung 118 und einen Primärverdunster 120 mit ähnlichen Funktionen. Der Primärverflüssiger 116 kann als Kühler wirken, um Wärme an die Außenatmosphäre zu übertragen. Der Primärverflüssiger 116 kann einen einzelnen Verflüssiger für einen Kältemittelkreis umfassen. Alternativ kann der Primärverflüssiger 116 eine Vielzahl von Verflüssigerteilen umfassen, wie mit Verweis auf 2 beschrieben.
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Der Sekundärverflüssiger 106 und der Primärverdunster 120 befinden sich in thermischem Kontakt und sind in einem Wärmetauscher 122 enthalten. Der Wärmetauscher 122 befindet sich ferner mit dem Kühlschrankabteil 124 in thermischem Kontakt und ist dazu konfiguriert, Luft in dem Kühlschrankabteil 124 zu kühlen.
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Dementsprechend dient der Primärkältemittelkreis 112 dazu, Wärme von sowohl dem Kühlschrankabteil 124 als auch dem Sekundärkältemittelkreis an den Primärverflüssiger 116 zu übertragen, der sich außerhalb eines wärmegedämmten Abteils eines das Kühlschrankabteil 124 umfassenden Kühlschranks befinden kann. Da zwei kleine Verdichter 104, 114 statt einem leistungsstärkeren Verdichter verwendet werden, kann die Kühlung besser individuell an die Anwendung angepasst werden und es wird Energie gespart.
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2 zeigt eine Schemazeichnung einer Kühleinheit 200.
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Die Kühleinheit 200 umfasst einen Sekundärkältemittelkreis 202 und einen Primärkältemittelkreis 212.
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Der Sekundärkältemittelkreis 202 kann dem Sekundärkältemittelkreis 102 von 1 ähnlich sein und umfasst einen Sekundärverdichter 204, einen Sekundärverflüssiger 206, eine Sekundärexpansionsvorrichtung 208 und einen Sekundärverdunster 210. Der Primärkältemittelkreis 212 kann dem Primärkältemittelkreis 112 von 1 ähnlich sein und umfasst einen Primärverdichter 214, einen Primärverflüssiger 216, eine Primärexpansionsvorrichtung 218 und einen Primärverdunster 220.
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Der in 2 gezeigte Primärverflüssiger 216 umfasst einen ersten Verflüssigerteil 242, einen zweiten Verflüssigerteil 244 und ein Dreiwegeventil als Umschaltvorrichtung 246. Die Umschaltvorrichtung 246 ist mit der Steuereinheit 224 verbunden. Die Steuereinheit 224 kann die Umschaltvorrichtung 246 betätigen, um den Betrieb des ersten Verflüssigerteils 242 zu aktivieren, wenn eine Umgebungstemperatur eine erste Umgebungstemperaturschwelle übersteigt, indem sie den ersten Verflüssigerteil 242 an den zweiten Verflüssigerteil 244 koppelt, um das Strömen eines Fluids durch den ersten Verflüssigerteil 242 und den zweiten Verflüssigerteil 244 zu ermöglichen. Falls die Umgebungstemperatur unter eine zweite Umgebungstemperaturschwelle, die niedriger als die erste Umgebungstemperaturschwelle ist, sinkt, kann die Steuereinheit 224 den Betrieb des zweiten Verflüssigerteils 244 deaktivieren, indem sie die Umschaltvorrichtung 246 betätigt, um den Fluidstrom in die Bypassleitung 248 zu lenken, um den Strom durch den zweiten Verflüssigerteil 244 zu vermeiden. Die Betätigung kann die Betätigung durch einen elektromechanischen Aktor umfassen.
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Der Sekundärverflüssiger 206 und der Primärverdunster 220 befinden sich in thermischem Kontakt und sind in einem Wärmetauscher 222 enthalten. Der Wärmetauscher 222 befindet sich ferner in thermischem Kontakt mit einem Kühlschrankabteil (nicht gezeigt) und ist dazu konfiguriert, Luft darin zu kühlen.
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Die Kühleinheit 200 umfasst ferner eine Steuereinheit 224. Die Steuereinheit 224 kann dazu angepasst sein, die mit Verweis auf 4-6 beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Steuereinheit 224 kann eine Eingabevorrichtung 226 umfassen, die dazu angepasst ist, eine Eingabe zu empfangen, insbesondere eine Eingabe von einem Benutzer. Die Eingabe kann unter anderem eine Anweisung zum Aktivieren/Deaktivieren des Kühlens eines Kühlschrankabteils, das Einleiten und/oder Abbrechen des Abtauens des Wärmetauschers und/oder das Befeuchten von Luft in einem Abteil angeben.
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Die Steuereinheit 224 kann ferner einen Primärkreisthermostat 228 und einen Sekundärkreisthermostat 230 umfassen. Die Kühleinheit kann ferner einen Sekundärkreis-Temperatursensor 234 umfassen, der dazu angepasst ist, eine Temperatur eines von dem Sekundärkältemittelkreis 202 gekühlten Gegenstands zu messen, und kann einen Primärkreis-Temperatursensor 236 umfassen, der dazu angepasst ist, eine Temperatur eines von dem Primärkältemittelkreis 212 gekühlten Gegenstands zu messen. Die Gegenstände können insbesondere Kühlschrank- bzw. Gefrierabteile umfassen. In einem anderen Beispiel kann der Sekundärkältemittelkreis eine Eismaschine kühlen.
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Die Thermostate 228, 230 sind jeweils dazu angepasst, einen Temperatursollwert, vorzugsweis als Eingabe von der Eingabevorrichtung 226, und eine Temperatur von einem der Temperatursensoren 232, 234, 236 zu empfangen. Die Thermostate 228, 230 sind ferner jeweils dazu angepasst, den Betrieb des jeweiligen Verdichters 204, 214 zu steuern, um die Temperatur in Richtung des Sollwerts zu regulieren. Die zwei Kältemittelkreise 202, 212 werden dadurch abhängig von einer Temperatur des gekühlten Gegenstands reguliert, z. B. der Lufttemperatur in einem Kühlschrank- bzw. Gefrierabteil. Das Regulieren eines Kältemittelkreise kann das Aktivieren, Deaktivieren und Ändern einer Drehzahl eines Verdichters des Kältemittelkreises umfassen. Dadurch wird jedes Abteil nur soweit notwendig gekühlt, um einen Temperatursollwert in dem Kühlschrankabteil aufrechtzuerhalten. Die Temperaturen in den zwei Abteilen können dadurch genauer eingestellt werden. Der Betrieb der Verdichter ist mehr auf die Zeiten beschränkt, in denen er benötigt wird, um das jeweilige Abteil zu kühlen. Das senkt den Energieverbrauch.
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Die Kühleinheit 200 kann ferner ein Gebläse 238 umfassen, das, wenn es in Betrieb ist, die Luftumwälzung in der Nähe des Wärmetauschers erhöht. Die Steuerung des Gebläses 238 durch die Steuereinheit kann das Aktivieren des Gebläses umfassen, wenn die Wärmeübertragung an den/von dem Wärmetauscher erwünscht ist, wie etwa beim Erhöhen der Feuchtigkeit in einem Abteil. Die Steuerung des Gebläses 238 kann das Deaktivieren des Gebläses, wenn die Wärmeübertragung nicht erwünscht ist, umfassen, wie etwa beim Abtauen des Wärmetauschers. Das Gebläse 238 kann als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Temperatur des Wärmetauschers unter einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt, vorzugsweise genau oder etwa 13 °C, aktiviert werden, und/oder kann als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Temperatur des Wärmetauschers über einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt, vorzugsweise genau oder etwa 13 °C, deaktiviert werden. Die Kühleinheit umfasst ferner einen Kühlschrankabteil-Feuchtigkeitssensor 240 zum Erzeugen eines Signals, das die Luftfeuchtigkeit in unmittelbarer Nähe des Wärmetauschers angibt, zum Beispiel in einem Abteil, in dem die Feuchtigkeit gesteuert werden soll. Dieses Abteil kann ein Kühlschrankabteil 304 und/oder ein Gemüseabteil 306 wie in 3 gezeigt, umfassen. Die Kühleinheit 200 umfasst ferner einen Wärmetauscher-Temperatursensor 232 zum Liefern eines Signals, das die Temperatur des Wärmetauschers angibt.
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3 zeigt eine Schemazeichnung eines Kühlschranks 300.
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Der Kühlschrank 300 umfasst ein Gefrierabteil 302, ein Kühlschrankabteil 304, das ein Gemüseabteil 306 umfasst, und eine Eismaschine 308.
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Der Kühlschrank 300 umfasst ferner, als Teile einer Kühleinheit, einen Wärmetauscher 312, der dazu angepasst ist, das Kühlschrankabteil 304 und das Gemüseabteil 306 zu kühlen, sowie einen Sekundärverdunster 314, der dazu angepasst ist, das Gefrierabteil 302 zu kühlen. Der Kühlschrank 300 umfasst ferner ein Kühlschrankabteilgebläse 316 zum Steuern der Luftumwälzung in dem Kühlschrankabteil 304, ein Gemüseabteilgebläse 318 zum Steuern der Luftumwälzung in dem Gemüseabteil 306, und einen Raumtemperatursensor 320. Der Primärkreisverflüssiger 322 ist als Kühler konfiguriert und befindet sich außerhalb des Kühlschranks. Alternativ könnte der Kühler unter dem Kühlschrank angeordnet sein und/oder mit einem zusätzlichen Gebläse ausgestattet sein, um die Luftumwälzung zu erhöhen. Weitere Teile der Kühleinheit 310 sind als ein Block gezeigt. Der Kühlschrank ist durch Wärmedämmwände 324 wärmegedämmt. Der Wasserabführkanal 326 ermöglicht, dass an dem Wärmetauscher 312 kondensiertes Wasser den Kühlschrank durch eine Öffnung in der Wärmedämmwand 324 verlassen kann.
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Das Gemüseabteilgebläse 318 ermöglicht das Erhöhen der Luftfeuchtigkeit in dem Gemüseabteil unabhängig vom Rest des Kühlschrankabteils 316. Zum Befeuchten der Luft in dem Gemüseabteil kann insbesondere der Sekundärkältemittelkreis aktiviert werden und der Primärkältemittelkreis kann deaktiviert werden, um eine Temperatur des Wärmetauschers 312 zu erhöhen und dadurch Wasser zu verdunsten, das während des Betriebs des Kühlschranks darauf kondensiert ist. Das Gebläse 316 des Kühlschrankabteils kann deaktiviert werden, um das übermäßige Erwärmen des Kühlschrankgehäuses und der darin aufbewahrten Artikel zu vermeiden. Das Gebläse 318 kann aktiviert werden, um Wasserdampf von dem Wärmetauscher 312 in dem Gemüseabteil auszubreiten.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kühleinheit. Das Verfahren kann durch eine Steuereinheit 224 einer Kühleinheit 200, wie in 2 beschrieben, oder durch ein ähnliches System ausgeführt werden.
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Das Verfahren kann bei Block 402 beginnen, wo sich sagen lässt, dass sich der Kühlschrank im Normalbetrieb befindet. Beide Kältemittelkreise sind in Betrieb, der Sekundärkreis kühlt, z. B. ein Gefrierabteil und/oder eine Eismaschine, durch Übertagen von Wärme in den Wärmetauscher. Der Primärkreis kühlt, z. B. ein Kühlschrankabteil und/oder Gemüseabteil, durch Übertragen von Wärme von den Abteilen an das Äußere des Kühlschranks, z. B. an einen Kühler außerhalb des Kühlschranks. Zur gleichen Zeit überträgt der Primärkältemittelkreis Wärme von dem Sekundärkreis an das Äußere des Kühlschranks. Der Betrieb kann das Kühlen jedes Abteils auf einen Temperatursollwert umfassen, insbesondere durch Betreiben eines Thermostats, der den Sollwert mit einer Temperatur vergleicht, die von einem der Temperatursensoren, z. B. dem Temperatursensor 232 oder 234 von 2 in dem Abteil, gemessen wird. Eine Bestimmung, dass die Temperatur den Temperatursollwert übersteigt, führt dann dazu, dass ein Kältekreis betrieben wird, um das Abteil abzukühlen, wohingegen eine Bestimmung, dass die Temperatur unter dem Temperatursollwert liegt, zum Deaktivieren des Kältemittelkreises führt. Insbesondere umfasst der Betrieb eines Kältemittelkreises den Betrieb eines Verdichters des Kältekreises und/oder das Einstellen verschiedener Drehzahlen eines Verdichters mit verstellbarer Drehzahl, wie auf dem Gebiet bekannt. Dass ein Kältekreis in Betrieb ist, kann sich somit auf den thermostatgesteuerten Betrieb beziehen und muss nicht unbedingt bedeuten, dass ein Verdichter ständig läuft. Beim optionalen Block 404 werden ein oder mehrere Gebläse in dem Kühlschrankabteil aktiviert, um die Luftumwälzung in dem Abteil zu erhöhen und dadurch die Wärmeübertragung zwischen der Luft und/oder Gegenständen in dem Abteil und dem Wärmetauscher zu erhöhen. Dadurch werden Gegenstände auf höherer Temperatur, die ein Benutzer in ein Abteil legt, schneller gekühlt. Das Gebläse ist jedoch optional. Dass das Gebläse in Betrieb ist, kann sich außerdem darauf beziehen, dass das Gebläse periodisch aktiviert und deaktiviert wird oder auf ähnliche nicht kontinuierliche Betriebsarten.
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Bei Block 406 wird überprüft, ob ein Signal, das eine Anweisung zum Deaktivieren des Betriebs des Kühlschrankabteils angibt, an dem Kühlschrank empfangen wird. Das Signal kann an einer von einem Benutzer bedienbaren Eingabeeinheit empfangen werden. Die Überprüfung wird periodisch ausgeführt, solange kein Signal empfangen wird. Wenn das Signal empfangen wird, wird bei Block 408 der Primärkältemittelkreis betrieben, um Wärme von dem Sekundärkältemittelkreis an den Primärverflüssiger zu übertragen. Dazu kann der Primärverdichter gleichzeitig mit dem Sekundärverdichter laufen gelassen werden, z. B. indem beide durch einen Thermostat für den Sekundärkältemittelkreis, z. B. für das Gefrierteil, reguliert werden. Somit muss der Primärverdichter während dieser Betriebsphase nicht durch einen separaten Thermostat betrieben werden. Alternativ kann der Primärkältemittelkreis ausgeführt sein, um den Wärmetauscher auf einen vorgegebenen Sollwert entweder einer Temperatur des Wärmetauschers oder des Kühlschrankabteils zu kühlen, der vorzugsweise auf Raumtemperatur oder einen ähnlichen Wert eingestellt ist. Der Wert kann in einer Speichervorrichtung in der Steuereinheit gespeichert sein oder durch einen optionalen Raumtemperatursensor bestimmt werden. Beim optionalen Block 410 wird ein Gebläse deaktiviert, da die Luftumwälzung in dem Kühlschrankabteil nicht benötigt wird. Bei Block 412 wird überprüft, ob ein Signal, das eine Anweisung zum Aktivieren des Betriebs des Kühlschrankabteils angibt, an dem Kühlschrank empfangen wird. Das Signal kann an einer von einem Benutzer bedienbaren Eingabeeinheit empfangen werden. Die Überprüfung wird periodisch ausgeführt, solange kein Signal empfangen wird. Wenn das Signal empfangen wird, wird der Betrieb bei Block 402 wiederaufgenommen, wie vorangehend beschrieben.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kühleinheit zum Abtauen eines Wärmetauschers. Das Verfahren kann durch eine Steuereinheit 224 einer Kühleinheit 200 wie in 2 beschrieben ausgeführt werden.
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Ein Wärmetauscher in einem Kühlschrank kann regelmäßiges Abtauen erfordern, um eine Eisschicht zu entfernen, die sich während des Betriebs aufgebaut hat, und die die Wärmeübertragung von dem Wärmetauscher an das Kühlschrankabteil verringert. Dadurch kann ein Abtauprozess des Wärmetauschers ohne Verwendung eines Heizelements, wie etwa einer Abtauheizung, ausgeführt werden.
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Bei Block 502 beginnt das Verfahren, entweder während des Normalbetriebs, wobei beide Kältemittelkreise eingeschaltet sind und durch ihre jeweiligen Thermostate gesteuert werden, oder in einer anderen Betriebsart. Bei Block 504 wird periodisch überprüft, ob ein Signal, das eine Anweisung zum Abtauen des Wärmetauschers angibt, empfangen wurde. Das Signal kann von einer Eingabeeinheit, die von einem Benutzer bedienbar ist, oder automatisch nach einiger Zeit der Betriebsstunden des Kühlschranks oder basierend auf einer Bestimmung verlängerter Abkühldauer des Kühlschrankabteils erzeugt werden.
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Wenn das Abtausignal empfangen wird, wird bei Block 506 der Primärkältekreis deaktiviert. Bei Block 508 wird der Sekundärkältemittelkreis aktiviert. Das kann das Einstellen eines Verdichters des Sekundärkältekreises auf permanenten Betrieb im Gegensatz zu thermostatgesteuertem Betrieb umfassen und das Bewirken umfassen, dass er mit einer maximalen Drehzahl läuft, um einen schnellen Temperaturanstieg in dem Wärmetauscher bereitzustellen, sodass der Schmelzpunkt des Eises rasch erreicht wird. Falls in dem Kühlschrankabteil ein Gebläse vorhanden ist, kann das Gebläse bei optionalem Block 510 deaktiviert werden, um einen etwaigen unnötigen Temperaturanstieg des Kühlschrankabteils und/oder darin aufbewahrter Gegenstände zu vermeiden. Die Temperatur des Wärmetauschers kann ständig überwacht werden. Der Temperaturanstieg kann bewirken, dass ein Teil oder alles des Eises auf dem Wärmetauscher schmilzt. Das Wasser kann den Wärmetauscher durch Schwerkraft, durch eine Öffnung in einer Wand des Wärmetauschers verlassen. Bei Block 512 soll das System überprüfen, ob ein Signal, das eine Anweisung zum Abbrechen des Abtauens angibt, empfangen wird oder nicht. Der Abtauprozess soll bei 514 auch abgebrochen werden, wenn eine eine Temperatur des Wärmetauschers betreffende Bedingung erfüllt ist: Wenn ein Anstieg der Temperatur ΔT des Wärmetauschers während eines vorgegebenen Zeitraums eine vorgegebene Schwelle ΔT0 übersteigt, wird der Abtaubetrieb angehalten. Ein derartiger Anstieg kann darauf hinweisen, dass die Eisschicht geschmolzen ist und ein Teil des Wassers die Oberfläche des Wärmetauschers verlassen hat, sodass Wärme in einem geringeren Maß in eine Phasenänderung umgewandelt wird, was somit zu einem höheren Temperaturanstieg in dem Kühlschrank führt. Wenn des Weiteren ein Absolutwert der Temperatur eine weitere vorgegebene Schwelle, vorzugsweise etwa 5 °C, übersteigt, was darauf hinweist, dass das Eis geschmolzen ist, wird der Abtaubetrieb angehalten. Des Weiteren können für den Abtaubetrieb eine Mindest- und eine Höchstdauer definiert werden: Das Überwachen der Temperatur kann eine Mindestdauer, vorzugsweise etwa 10 Minuten nach dem Beginn, beginnen. Der Abtaubetrieb kann spätestens etwa 20 Minuten nach Beginn enden. Zu diesem Zweck kann das Abbrechsignal von einem Zeitgeber in der Steuereinheit bei Block 512 erzeugt werden. Das stellt sicher, dass das Abtauen selbst im Fall von Sensorstörungen ausgeführt werden kann, und dass das Kühlschrankabteil nicht übermäßig erwärmt wird.
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Bei Block 516 werden die vorherigen Einstellungen wiederhergestellt, um den Abtauprozess abzubrechen. Das kann das Wiederherstellen der Steuerung des Primär- und/oder des Sekundärverdichters durch einen Thermostat und/oder der automatischen Steuerung des Gebläses basierend auf einer Temperaturdifferenz zwischen einer Kältemittelabteiltemperatur und der Wärmetauschertemperatur umfassen.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kühleinheit zum Befeuchten eines Abteils eines Kühlschranks. Das Verfahren kann durch eine Steuereinheit 224 einer Kühleinheit 200 wie in 2 beschrieben ausgeführt werden. Bei dem zu befeuchtenden Abteil kann es sich um das Kühlschrankabteil 304 von 3, das Gemüseabteil 306 von 3 oder ein anders Abteil handeln.
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Bei Block 602 beginnt das Verfahren, entweder während des Normalbetriebs, wobei beide Kältemittelkreise eingeschaltet sind, oder in einer anderen Betriebsart. Bei Block 604 und 606 wird überprüft, ob die Feuchtigkeit H unter eine vorgegebene Schwelle H0 gesunken ist oder ob ein Signal empfangen wurde, das eine Anweisung zum Erhöhen der Feuchtigkeit (Befeuchten) eines Abteils angibt. Das Signal kann durch eine von einem Benutzer bedienbare Eingabeeinheit erzeugt werden. Wenn keine Anweisung empfangen wird und die Feuchtigkeit nicht unter die Schwelle gesunken ist, wird die Überprüfung periodisch wiederholt. Wenn eine Anweisung empfangen wurde und/oder die Feuchtigkeit unter die Schwelle gesunken ist, fährt das Verfahren mit den folgenden Schritten fort.
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Bei Block 608 wird der Primärkältekreis deaktiviert, was das Deaktivieren eines Verdichters des Primärkältekreises umfassen kann. Bei Block 610 wird der Sekundärkältekreis aktiviert, was das permanente Aktivieren eines Verdichters des Primärkältekreise umfassen kann, insbesondere das Laufenlassen des Verdichters mit einer Höchstdrehzahl, um einen raschen Temperaturanstieg in dem Wärmetauscher bereitzustellen. Ein Teil oder alles einer etwaigen Eis- oder Wasserschicht oder Tropfen, die den Wärmetauscher infolge Kondensation abdecken, kann verdunstet werden und dazu dienen, die Feuchtigkeit in dem Abteil zu erhöhen. Beim optionalen Block 612 wird ein Gebläse aktiviert, um die Luftumwälzung in dem Abteil zu erhöhen, was zu einer besseren Verteilung von auf der Wärmetauscheroberfläche erzeugtem Wasserdampf führt. Falls das Gemüseabteil des Kühlschranks befeuchtet werden soll, kann dieser Schritt das Aktivieren eines Gebläses des Gemüseabteils und das Deaktivieren eines Gebläses in dem Rest des Kühlschrankabteils, wo keine Erhöhung der Feuchtigkeit erwünscht ist, umfassen. Das begrenzt den Temperaturanstieg in dem Kühlschrankabteil.
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Bei Blöcken 614, 616 und 618 wird überprüft, ob eine Anweisung zum Abbrechen des Befeuchtens empfangen wurde, ob die Feuchtigkeit H eine zweite vorgegebene Schwelle H1 überstiegen hat und ob die Temperatur T in dem Kühlschrankabteil eine vorgegebene Höchsttemperatur T0 überstiegen hat, was durch einen Abteiltemperatursensor gemessen werden kann. In allen dieser Fälle wird die Befeuchtung durch Wiederherstellen des Betriebs der Kältekreise 620 abgebrochen. Die Verwendung einer oberen Schwelle für die Feuchtigkeit ermöglicht das automatische Regulieren der Feuchtigkeit. Das Einstellen einer Höchsttemperatur ermöglicht, dass das Aufbewahren von Nahrungsmittelartikeln bei übermäßig hohen Temperaturen vermieden wird.
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Bezugszeichen
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- 100
- Kühleinheit
- 102
- Sekundärkältemittelkreis
- 104
- S ekundärverdichter
- 106
- Sekundärverflüssiger
- 108
- Sekundärexpansionsvorrichtung
- 110
- S ekundärverdunster
- 112
- Primärkältemittelkreis
- 114
- Primärverdichter
- 116
- Primärverflüssiger
- 118
- Primärexpansionsvorrichtung
- 120
- Primärverdunster
- 122
- Wärmetauscher
- 200
- Kühleinheit
- 202
- Sekundärkältemittelkreis
- 204
- Sekundärverdichter
- 206
- Sekundärverflüssiger
- 208
- Sekundärexpansionsvorrichtung
- 210
- S ekundärverdunster
- 212
- Primärkältemittelkreis
- 214
- Primärverdichter
- 216
- Primärverflüssiger
- 218
- Primärexpansionsvorrichtung
- 220
- Primärverdunster
- 222
- Wärmetauscher
- 224
- Steuereinheit
- 226
- Eingabevorrichtung
- 228
- Primärkreisthermostat
- 230
- Sekundärkreisthermostat
- 232
- Wärmetauscher-Temperatursensor
- 234
- Sekundärkreis-Temperatursensor
- 236
- Primärkreis-Temperatursensor
- 238
- Gebläse
- 240
- Kühlschrankabteil-Feuchtigkeitssensor
- 242
- Erster Verflüssigerteil
- 244
- Zweiter Verflüssigerteil
- 246
- Dreiwegeventil
- 248
- Bypassleitung
- 300
- Kühlschrank
- 302
- Gefrierabteil
- 304
- Kühlschrankabteil
- 306
- Gemüseabteil
- 308
- Eismaschine
- 310
- Teile der Kühleinheit
- 312
- Wärmetauscher
- 314
- S ekundärverdunster
- 316
- Kühlschrankabteilgebläse
- 318
- Gemüseabteilgebläse
- 320
- Raumtemperatursensor
- 322
- Primärverflüssiger
- 324
- Wärmdämmwände
- 326
- Wasserabführkanal
- 400
- Verfahren
- 402-412
- Schritte des Verfahrens 400
- 500
- Verfahren
- 500-516
- Schritte des Verfahrens 500
- 600
- Verfahren
- 600-622
- Schritte des Verfahrens 600
