EP2769155A2 - Kältegerät mit verdunstungsschale und heizeinrichtung zur verdunstungsförderung - Google Patents

Kältegerät mit verdunstungsschale und heizeinrichtung zur verdunstungsförderung

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Publication number
EP2769155A2
EP2769155A2 EP12780139.7A EP12780139A EP2769155A2 EP 2769155 A2 EP2769155 A2 EP 2769155A2 EP 12780139 A EP12780139 A EP 12780139A EP 2769155 A2 EP2769155 A2 EP 2769155A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporation
temperature
phase
operation phase
refrigerating appliance
Prior art date
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Granted
Application number
EP12780139.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2769155B1 (de
Inventor
Roland Bender
Adolf Feinauer
Wolfgang FLICKINGER
Hans Ihle
Peter LIENHART
Achim Paulduro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2769155A2 publication Critical patent/EP2769155A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2769155B1 publication Critical patent/EP2769155B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/14—Collecting or removing condensed and defrost water; Drip trays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2321/00—Details or arrangements for defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2321/14—Collecting condense or defrost water; Removing condense or defrost water
    • F25D2321/141—Removal by evaporation
    • F25D2321/1413—Removal by evaporation using heat from electric elements or using an electric field for enhancing removal

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a household refrigeration appliance such as a refrigerator or freezer, with an evaporation tray for the evaporation of condensate discharged from a storage chamber of the device and a
  • Heating device that is operable to promote, if necessary, the evaporation of the condensation water in the evaporation tray.
  • the condensate which is reflected in the storage chamber, reaches there via stored refrigerated goods as well as in the form of water vapor, which is contained in the entering each time the door of the refrigerator in the storage chamber ambient air.
  • the extent of the water entry, and thus the rate at which it flows out of the storage chamber of the evaporation tray, is difficult to estimate, as it depends on numerous factors such as type of refrigerated goods and its packaging, temperature and percentage humidity of the ambient air and the amount of Door opening between the environment and storage chamber exchanged air dependent, and various of these sizes are barely measurable with reasonable effort.
  • the construction of the refrigeration unit must ensure that the condensation water of the evaporation tray evaporates quickly enough to reliably prevent overflow, which could damage the refrigeration unit and its surroundings.
  • Evaporation bowl is essential. In order to control the heater suitable, it is therefore necessary to monitor the water level in the evaporation tray.
  • Evaporating tray arranged temperature sensor is used to gain information about the water level. If, during defrosting of this conventional refrigeration appliance, condensate enters the evaporation tray in large quantities, a heating device is activated in order to evaporate the resulting water, and the resulting
  • the rate of temperature rise in the heating phase exceeds a threshold, it is assumed that there is no more water in the evaporation tray and heating of the tray is stopped. To remove condensation that enters the evaporation tray between defrosts, it is heated from time to time, and the temperature rise rate measured determines whether or not the tray contains water that needs to be evaporated.
  • the average temperature during the evaporation operation is significantly lower than the maximum temperature. Accordingly, the average evaporation rate is also significantly lower than the evaporation rate at the maximum temperature. Furthermore, the one needed to achieve the maximum temperature Heating device significantly more powerful than a heater that achieves the same evaporation effect by keeping the evaporation tray constant at a medium temperature.
  • Object of the present invention is in a refrigerator with one of a
  • Heating device heated evaporation tray the energy consumption of
  • Evaporating tray arranged temperature sensor, a connected to the temperature sensor control unit and a heater that is operable by the control unit to increase the evaporation rate in the evaporation tray, the control circuit is set, based on a change in the temperature detected by the temperature sensor during a measuring operation phase of the heater over Continued operation or not operation of the heater to decide and one
  • Evaporate operating phase of the heater in which the evaporation tray is heated above the highest measured in the measuring operation phase temperature, only to initiate when the change is weaker than a first limit. In this way, since the temperature rise in the measurement operation phase can be limited to a few degrees, checking whether the evaporation tray contains dew water in an amount that requires heating requires little energy.
  • Evaporating operation phase as soon as possible, without intermediate cooling of the evaporation tray, follow the measuring operation phase, so that not spent for the measuring operation phase heating energy is lost unused.
  • the extent to which the measured temperature change is below the first limit is a quantitative measure of the amount of water in the water
  • the control circuit can therefore be set up expediently, the duration of an evaporation operating phase following the measurement operation phase the heating device on the basis of the level below the limit. In this way it can be ensured that a single
  • Evaporating phase sufficient to reduce the amount of water in the evaporation tray to an acceptable level, and energy losses by cooling the shell between two short consecutive evaporation operating phases can be avoided.
  • Evaporating phase sufficient to reduce the amount of water in the evaporation tray to an acceptable level, and energy losses by cooling the shell between two short consecutive evaporation operating phases can be avoided.
  • Evaporator temperature can reach a higher evaporation rate than with a fluctuating temperature, so that a high water level in the evaporation tray can be allowed before the heater must be taken to help to eliminate the water.
  • the frequency with which the heating device must be operated is reduced.
  • the evaporation tray is preferably mounted on the compressor.
  • control circuit is further configured, according to a
  • Evaporating phase of operation to determine the rate of decrease of the temperature detected by the sensor, and to begin another evaporation phase of operation, when the decrease rate is below a second limit. Too slow a decrease in temperature indicates the presence of a large amount of water in the shell. Such a measurement of the rate of decrease of the temperature is particularly useful if the duration of the evaporation operating phase has not been determined as described above as a function of the results of the measurement operation phase, but is fixedly predetermined.
  • measuring operation phase Define measuring operation phase and, if the deviation has fallen below the third limit, after a short time, if the third limit is not exceeded after a long time, to repeat the measuring operation phase. If a shortfall of the third limit value indicates a large amount of water in the evaporation tray which can not be eliminated in a single phase of the evaporation operation, then after a short time recheck if the water level in the evaporation tray is at a critical level, and re-heat if necessary to accelerate evaporation.
  • the third limit may be equal to the first limit or lower.
  • the duration of the measurement operation phase may be fixed, and as a measure of the change in the temperature in the measurement operation phase, the difference between the temperature at the beginning of the measurement operation phase and the temperature at the end of the measurement operation phase may be formed.
  • the duration of the measuring operation phase can then be selected between 405 and 30 minutes.
  • control unit may also be arranged to terminate a measurement operation phase if the difference between the measured and actual temperature at the beginning of the measurement operation phase is a set value of e.g. has reached up to 10 K or up to 6 K, and to judge the temperature change the more, the shorter the measurement bed phase has been. Since the time to reach the setpoint of the
  • a fluctuating supply voltage can greatly affect the rate of increase of the temperature in a measuring or during a predetermined
  • control unit comprises means for
  • Estimating the supply voltage, and the first limit value or the duration of the measuring operation phase is predetermined as a function of the supply voltage.
  • the object is further achieved by a method for monitoring the water level in an evaporation tray of a refrigeration appliance, in particular as is known from the
  • Control unit of the above-described refrigeration device is executed, with the steps:
  • measured temperature is heated when the change is weaker than a first limit.
  • Fig. 1 is a schematic section in the width direction by a
  • Evaporation tray of the refrigerator of Figures 1 and 2; 4 shows a flowchart of a method for controlling the heating device of the refrigeration device, through which the temperature profile shown in FIG. 3 can result, according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a flow chart of a method of controlling the heater according to a second embodiment.
  • FIG. 6 shows an alternative sequence of the measuring operation phase of the method according to FIG.
  • Figures 1 and 2 show schematic sections through a household refrigerator, to which the present invention is applicable.
  • the sectional planes of the two figures are shown in the other figure as a dotted line l-l or II-II.
  • the household refrigerator here a refrigerator, has in the usual way
  • the heat-insulating housing having a body 1 and a door 2 defining a storage chamber 3.
  • the storage chamber 3 is here by a on its rear wall between an inner container of the body 1 and a surrounding insulating
  • a collecting channel 7 extends at the foot of the rear wall of the storage chamber 3 cooled by the evaporator 4
  • a pipeline 8 leads from the lowest point of the gutter 7 through the insulating foam layer through to an evaporation tray 9, which is mounted in a machine room 5 on a housing of a compressor 6 to be heated by waste heat of the compressor 6.
  • a corresponding pipeline could emanate from the bottom of a chamber receiving the evaporator.
  • An electric heater 10 is here in the form of an inside of the
  • Evaporation tray 9 shown extended heating loop; she could too
  • Evaporation tray 9 may be mounted, in which case outside the film heater around an insulating layer can still be provided to ensure that the heater emits its heat substantially in the evaporation tray 9 inside.
  • a fan 12 may be arranged in the engine room 5 so that it has an air flow above the water level of the
  • Evaporating tray 9 drives.
  • Heating device 10 and fan 12 are controlled by an electronic
  • Control unit 13 which is shown here for simplicity in the engine room 5, but in practice largely arbitrarily on the refrigerator and in particular adjacent to a - not shown - control panel can be arranged.
  • the control unit 13 switches the heating device 10 and the fan 12 on and off at the same time; It is also conceivable to let the fan 12 run after switching off the heating device 10 for a while to exploit heat that is still present in the water of the evaporation tray 9 at this time, for the evaporation.
  • the control unit 13 is connected to a temperature sensor 15, which is mounted in or on the evaporation tray 9 and with condensation in the
  • Evaporation tray 9 if any, is in thermal contact.
  • the same control unit 13 can also control the operation of the compressor 6 on the basis of a temperature sensor 14 arranged on the bearing chamber 3.
  • Condensation can more or less continuously, or, if the evaporator 4 cools in an operating phase of the compressor 6 below 0 ° C and thawed again during the standstill of the compressor 6, in time of the operating phases of the compressor 6 flow from the storage chamber 3 into the evaporation tray 9 , In order to use the waste heat of the compressor 6 efficiently, it is expedient to store a large amount of water in the evaporation tray, which holds the heat long and a large free
  • the water level should not be so high be that in the case of a strong inflow from the storage chamber 3 the
  • Evaporation tray 9 overflows. It is therefore necessary to be able to estimate the amount of water in the evaporation tray 9 in order to judge whether it
  • control unit 13 tests from time to time the water level in the evaporation tray by turning on the heater 10 and by means of the temperature sensor 15, the resulting temperature change of
  • Evaporation tray 9 monitored. In the simplest case, this measurement of the water level in regular
  • the waiting time between two measurements may vary under certain conditions: If at a time when the nominal waiting time has expired, the compressor is in operation, it also contributes to the heating of the water in the evaporation tray, so that one this time measurement would give a wrong result. Even some time after the compressor is switched off, this still gives off heat to the evaporation tray and possibly drives a convection movement of the water in the tray, which can lead to heat emitted by the heating device 10 reaching the temperature sensor 15 more quickly or more slowly than in the case that when you turn on the
  • Heating device 10 of the compressor 6 is cold and the water in the evaporation tray 9 is at rest.
  • control unit 13 waits if, at the end of the nominal waiting time of the
  • Compressor 6 in operation or is still warm from a previous hive, for a predetermined period of time from switching off the compressor 6 from before it turns on the heater 10 for measuring the water level.
  • the water level measuring control unit 13 may turn on the heater 10 each at a compressor start or at a predetermined delay to a compressor start.
  • the waste heat of the compressor 6 contributes to the measured temperature increase, and the power of the heater 10 needed to achieve a given temperature rise is lower, which in turn reduces the temperature rise
  • the refrigeration device has an automatic defrost, especially in a NoFrost device, condensate enters the evaporation tray 9 every time the evaporator is defrosted. As a result, the temperature of the water in the
  • Evaporation tray 9 fall significantly below that of the surrounding engine room 5, and heating of the water takes place without the help of the heater 10 by temperature compensation with the surrounding engine room. This too
  • Temperature compensation can falsify a measurement of the water level. Therefore, in these refrigerators, the control unit 13 is set up, a water level measurement, which is due at a time, because of a current or recent past
  • Defrosting temperature changes in the evaporation tray 9 are expected to suspend until these temperature changes have subsided again.
  • control unit 13 has means for detecting a past one
  • FIG. 3 shows the temperature profile of the evaporation tray 9 detected by the sensor 15 over several water level measurements. For the sake of clarity of presentation, times in which the temperature of the evaporation tray is increased by the operation of the compressor 6 and therefore water level measurements are excluded are shown in the diagram of FIG Fig. 3 hidden.
  • a first measuring operating phase begins. The water level in the evaporation tray 9 is low, and the evaporation tray heats up accordingly fast.
  • the end of the measuring operation phase the
  • Evaporation operating phase easily be several 10 K.
  • the temperature of the second part of the evaporation phase the temperature of the second part of the evaporation phase
  • a thermostat control can take place based on the measurement value of the temperature sensor 15, i. the control unit 13 switches off the heating device 10 when Tmax is exceeded, and switches it on again if Tmax - ⁇ is undershot, where ⁇ is a small positive value, and preferably smaller than dTmin.
  • control unit 13 ends the evaporation operation phase by turning off the heater 10.
  • the temperature goes back to TO with time, and the cycle shown in FIG. 3 repeats.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a working procedure of the control unit 13, the embodiment of which can give the temperature profile shown in FIG. 3.
  • the process starts measuring the exit temperature TO of the evaporation tray 9 at the beginning of a measuring operation phase in step S1.
  • the heater 10 is
  • step S2 is switched on (step S2) and the control unit 13 waits for the predetermined duration At1 of the measuring operation phase (step S3), before it in step S4 another
  • step S5 Temperature reading T1 records.
  • step S5 the temperature change T1 -T0 reached during the measuring operation phase is subtracted from the threshold value dTmin. If the difference dT thus obtained is negative, then in the course of the measuring operation phase, the temperature in the evaporation tray has increased more than dTmin, corresponding to the measurement operating phases [to, t1] and [t2, t3] of Fig. 2.
  • the process branches from step S6 to S7, where the heater 10 is turned off again, and in step S8, a predetermined period of time At2 is waited before the start of a new measurement operating phase, which is many times longer than At1.
  • step S6 If it is determined in step S6 that dT is greater than or equal to 0, corresponding to the case of the measuring operation phase [t4, t5] of FIG. 3, then the method goes into
  • step S9 a time period At3 is awaited before the process goes to step S7 and thus ends the Schufeldsphase.
  • the heater may operate continuously to heat the bowl to Tmax and intermittently operate in a second portion to maintain it at that temperature.
  • the duration At3 of the evaporation phase of operation can be fixed. In this case, at the end of the evaporation operation phase, it is not certain that the water level in the evaporation tray 9 has been lowered to a safe level. Therefore, it is appropriate in this case, the waiting time At2 of step S8 following a
  • step S1 a temperature reading TO is also taken in again (step S1 1), and a second temperature reading T1 is taken after waiting the time period At1 (S12) in step S13.
  • step S14 the difference TO - T1 with a second limit dTmin 'compared. If the difference is smaller than the limit dTmin ', ie, the temperature slowly decreases, then this is an indication that the amount of water in the evaporation tray 9 is still large. In this case, as shown, the method may jump back directly from S14 to S1 to the
  • step S6 Repeat the measuring operation phase and to decide at the end of it in step S6 definitely whether another evaporation operating phase is connected. Alternatively, if the falling short of the threshold value dTmin 'is detected in step 14, the heater 10 may unconditionally be turned on again and to step S9
  • step S14 indicates a rapid drop in temperature, the amount of residual water in the evaporation tray 9 is apparently small, and the process returns to step S8.
  • dT the greater dT, the more the temperature rise in the measuring phase of operation has lagged behind the limit dTmin, and the greater the amount of water in the evaporation tray 9 must be.
  • the relationship between dT and the amount of water in a given refrigerator model can be determined empirically. Based on such empirical data, it is possible to set At3 as a function of dT such that the
  • Time period At3 sufficient to reduce the water level in the evaporation tray 9 to a non-critical value.
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment of the measuring operating phase, which is applicable to all of the above-described embodiments of the operating method of the control unit 13.
  • Steps S1 and S2 of measuring the output temperature TO and turning on the heater 10 at the beginning of the measuring operation phase are the same as those described with reference to FIG. 4.
  • a timer is started (step S3 ').
  • the temperature T of the evaporation tray 9 is then continuously monitored until it has risen by at least dTmin (S4 '). Once this is the case, the timer is read in step S5 '.
  • a low measured value t of the timer shows a rapid increase in temperature or a Low water level, and it follows the step S7, as described with reference to FIG. 4.
  • a time reading t> tmax indicates the exceeding of the critical water level in the evaporation tray 9, so that the process proceeds to step S9, as referring to FIG. 4 or 5
  • the power of the electric heater 10 is proportional to the square of the supply voltage applied thereto. If this voltage is the mains voltage or a voltage derived from the mains voltage proportional to it, the effect is
  • the control unit is equipped with a voltage sensor for detecting the supply voltage of the heating device. Variations in the supply voltage can then be compensated in different ways. For example, In the method according to FIG. 4 or 5, the duration At1 of the measuring operating phase can be inversely proportional to the square of the
  • Supply voltage are set so that the amount of heat released in each measurement phase of operation, regardless of the exact value of the supply voltage is the same.
  • the limit value dTmin can be set directly proportional to the square of the supply voltage. Then, the duration of the measuring operation phase is independent of the value of the operating voltage, but at low voltage, the limit value of the temperature rise, below which an excessively high, heating water level is detected, adjusted according to the reduced amount of heat released.

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Abstract

Ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, hat wenigstens eine Lagerkammer (3), eine Verdunstungsschale (9) zum Verdunsten von aus der Lagerkammer (3) abgeleitetem Tauwasser, einen an der Verdunstungsschale (9) angeordneten Temperatursensor (15), eine mit dem Temperatursensor (15) verbundene Steuereinheit (13) und eine Heizeinrichtung (10), die durch die Steuereinheit (13) betreibbar ist, um die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale (9) zu erhöhen. Die Steuerschaltung (13) ist eingerichtet, anhand einer Änderung (T1 -T0) der von dem Temperatursensor (15) während einer Meßbetriebsphase ([t0, t1], [t2, t3], [t4, t5]; S1-S5, S1-S5') der Heizeinrichtung (13) erfassten Temperaturen (T0, T1) über Weiterbetrieb oder Nichtbetrieb der Heizeinrichtung (10) zu entscheiden (S6; S6') und eine Verdunstungsbetriebsphase ([t5, t6]; S9) der Heizeinrichtung (10), in der die Verdunstungsschale (9) über die höchste in der Messbetriebsphase gemessene Temperatur (T1) hinaus erhitzt wird, nur einzuleiten, wenn die Änderung (T1-T0) schwächer als ein erster Grenzwert (dTmin) ist.

Description

Kältegerät mit Verdunstungsschale und Heizeinrichtung zur
Verdunstungsförderung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie etwa ein Kühl- oder Gefrierschrank, mit einer Verdunstungsschale zum Verdunsten von aus einer Lagerkammer des Geräts abgeleitetem Tauwasser und einer
Heizeinrichtung, die betreibbar ist, um bei Bedarf die Verdunstung des Tauwassers in der Verdunstungsschale zu fördern. Das Tauwasser, das sich in der Lagerkammer niederschlägt, gelangt dort hin über eingelagertes Kühlgut sowie in Form von Wasserdampf, der in der bei jedem Öffnen der Tür des Kältegeräts in die Lagerkammer gelangenden Umgebungsluft enthalten ist. Das Ausmaß des Wassereintrags, und damit die Rate, in der es aus der Lagerkammer der Verdunstungsschale zufließt, ist schwierig abzuschätzen, da sie von zahlreichen Faktoren wie etwa Art des Kühlguts und seiner Verpackung, Temperatur und prozentuale Feuchte der Umgebungsluft sowie der Menge der bei einem Türöffnen zwischen Umgebung und Lagerkammer ausgetauschten Luft abhängt, und diverse dieser Größen kaum mit vertretbarem Aufwand messbar sind. Durch die Konstruktion des Kältegerätes muss sichergestellt sein, dass das Tauwasser der Verdunstungsschale schnell genug verdampft, um ein Überlaufen, das zu Schäden am Kältegerät und seiner Umgebung führen könnte, sicher zu vermeiden.
Herkömmlicherweise ist eine solche Verdunstungsschale meist auf einem Verdichter des Kältegerätes montiert, um mit dessen Abwärme das Tauwasser in der
Verdunstungsschale zu beheizen und seine Verdunstung zu fördern. Verbesserungen der Isolation und der Kälteerzeugung führen bei modernen Kältegeräten jedoch dazu, dass das Verhältnis von anfallendem Tauwasser zur am Verdichter verfügbaren Abwärme immer ungünstiger wird. Um die Verdunstungsschale dennoch auf einer eine
ausreichende Verdunstung gewährleistenden Temperatur zu halten, wurde
vorgeschlagen, eine elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen der Tauwasserschale einzusetzen. Allerdings beeinträchtigt die Leistungsaufnahme einer solchen Heizeinrichtung massiv die Gesamtenergieeffizienz des Kältegeräts. Ihr Einsatz ist daher auf Zeiten zu begrenzen, in denen dies zum Verhindern des Überlaufens der
Verdunstungsschale unabdingbar ist. Um die Heizeinrichtung geeignet steuern zu können, ist es daher erforderlich, den Wasserstand in der Verdunstungsschale zu überwachen.
Aus JP 2009-085473 A ist ein Kältegerät bekannt geworden, bei dem ein an der
Verdunstungsschale angeordneter Temperatursensor genutzt wird, um Aufschluss über den Wasserstand zu gewinnen. Wenn beim Abtauen dieses herkömmlichen Kältegeräts Tauwasser in großer Menge in die Verdunstungsschale gelangt, wird eine Heizeinrichtung in Gang gesetzt, um das anfallende Wasser zu verdunsten, und die resultierende
Erwärmung wird überwacht. Solange sich Wasser in der Schale befindet, ist die
Erwärmung langsam. Die Schale wird auf eine Maximaltemperatur erwärmt, anschließend auf eine Minimaltemperatur abkühlen gelassen, und erneut erwärmt. Wenn die
Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs in der Erwärmungsphase einen Grenzwert überschreitet, wird angenommen, dass sich kein Wasser mehr in der Verdunstungsschale befindet, und die Beheizung der Schale wird beendet. Um Tauwasser zu beseitigen, das zwischen Abtauvorgängen in die Verdunstungsschale gelangt, wird diese von Zeit zu Zeit erhitzt, und anhand der dabei gemessenen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit wird entschieden, ob die Schale Wasser enthält, das verdunstet werden muss, oder nicht.
Diese regelmäßige Überprüfung erfordert einen erheblichen Energieeinsatz, der den Wirkungsgrad des Kältegeräts beeinträchtigt. Insbesondere ist die zum Erwärmen der Schale benötigte Energiemenge umso größer, je größer die Schale ist. Eine große Schale ist jedoch wünschenswert, um eine große Verdunstungsoberfläche bereitstellen zu können, über die Tauwasser auch ohne zusätzliche elektrische Beheizung verdunsten kann.
Da während des Verdunstungsbetriebs die Temperatur stark schwanken muss, um in regelmäßigen Zeitabständen anhand der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit überprüfen zu können, ob die Schale noch Wasser enthält, ist die mittlere Temperatur während des Verdunstungsbetriebs deutlich niedriger als die Maximaltemperatur. Dementsprechend ist auch die mittlere Verdunstungsrate erheblich niedriger, als die Verdunstungsrate bei der Maximaltemperatur. Ferner muss die zum Erzielen der Maximaltemperatur benötigte Heizeinrichtung erheblich leistungsstärker sein als eine Heizeinrichtung, die die gleiche Verdunstungswirkung dadurch erzielt, dass sie die Verdunstungsschale konstant auf einer mittleren Temperatur hält.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bei einem Kältegerät mit einer von einer
Heizeinrichtung beheizbaren Verdunstungsschale den Energieverbrauch der
Heizeinrichtung zu minimieren.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem
Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer Lagerkammer, einer Verdunstungsschale zum Verdunsten von aus der Lagerkammer abgeleitetem Tauwasser, einem an der
Verdunstungsschale angeordneten Temperatursensor, einer mit dem Temperatursensor verbundenen Steuereinheit und einer Heizeinrichtung, die durch die Steuereinheit betreibbar ist, um die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale zu erhöhen, die Steuerschaltung eingerichtet ist, anhand einer Änderung der von dem Temperatursensor während einer Messbetriebsphase der Heizeinrichtung erfassten Temperaturen über Weiterbetrieb oder nicht Betrieb der Heizeinrichtung zu entscheiden und eine
Verdunstungsbetriebsphase der Heizeinrichtung, in der die Verdunstungsschale über die höchste in der Messbetriebsphase gemessene Temperatur hinaus erhitzt wird, nur einzuleiten, wenn die Änderung schwächer als ein erster Grenzwert ist. Da auf diese Weise der Temperaturanstieg in der Messbetriebsphase auf wenige Grad begrenzt bleiben kann, erfordert die Überprüfung, ob die Verdunstungsschale Tauwasser in einer Menge enthält, die ein Beheizen erforderlich macht, nur wenig Energie.
Wenn die Messbetriebsphase ergibt, das genügend Wasser in der Verdunstungsschale ist, um einen Betrieb der Heizeinrichtung zu rechtfertigen, dann sollte die
Verdunstungsbetriebsphase möglichst unverzüglich, ohne zwischenzeitliche Abkühlung der Verdunstungsschale, auf die Messbetriebsphase folgen, damit nicht die für die Messbetriebsphase aufgewandte Heizenergie ungenutzt verloren geht. Das Ausmaß, in dem die gemessene Temperaturänderung den ersten Grenzwert unterschreitet, ist ein quantitatives Maß für die Menge des Wassers in der
Verdunstungsschale. Die Steuerschaltung kann daher zweckmäßigerweise eingerichtet sein, die Dauer einer auf die Messbetriebsphase folgenden Verdunstungsbetriebsphase der Heizeinrichtung anhand der Stärke der Unterschreitung des Grenzwertes festzulegen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine einzige
Verdunstungsbetriebsphase ausreicht, um die Wassermenge in der Verdunstungsschale auf ein zulässiges Maß zu reduzieren, und Energieverluste durch eine Abkühlung der Schale zwischen zwei kurz aufeinanderfolgenden Verdunstungsbetriebsphasen können vermieden werden. Darüber hinaus ist mit einer kontinuierlich hohen
Verdunstungstemperatur eine höhere Verdunstungsrate erreichbar als mit einer schwankenden Temperatur, sodass ein hoher Wasserstand in der Verdunstungsschale zugelassen werden kann, bevor die Heizeinrichtung zu Hilfe genommen werden muss, um das Wasser zu beseitigen. So reduziert sich, insbesondere wenn noch andere Quellen von Wärme, insbesondere von Abwärme, zum Beheizen der Verdunstungsschale zur Verfügung stehen, die Häufigkeit, mit der die Heizeinrichtung betrieben werden muss.
Um die Abwärme nutzen zu können, die insbesondere von einem Verdichter des
Kältegeräts erzeugt wird, ist die Verdunstungsschale vorzugsweise auf dem Verdichter montiert.
Vorzugsweise ist die Steuerschaltung weiter eingerichtet, nach einer
Verdunstungsbetriebsphase die Abnahmegeschwindigkeit der vom Sensor erfassten Temperatur zu ermitteln, und eine weitere Verdunstungsbetriebsphase zu beginnen, wenn die Abnahmegeschwindigkeit unter einem zweiten Grenzwert liegt. Eine zu langsame Abnahme der Temperatur deutet auf das Vorhandensein einer großen Wassermenge in der Schale hin. Eine solche Messung der Abnahmegeschwindigkeit der Temperatur ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Dauer der Verdunstungsbetriebsphase nicht, wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Messbetriebsphase festgelegt wurde, sondern fest vorgegeben ist.
Denkbar ist auch, einen dritten Grenzwert für die Temperaturänderung in der
Messbetriebsphase zu definieren und, wenn die Abweichung den dritten Grenzwert unterschritten hat, nach kurzer Zeit, bei Nichtunterschreitung des dritten Grenzwerts nach längerer Zeit, die Messbetriebsphase zu wiederholen. Wenn eine Unterschreitung des dritten Grenzwerts auf eine große, in einer einzelnen Verdunstungsbetriebsphase nicht zu beseitigende Wassermenge in der Verdunstungsschale hinweist, wird so nach kurzer Zeit erneut überprüft, ob der Wasserstand in der Verdunstungsschale ein kritisches Niveau hat, und ggf. erneut beheizt, um die Verdunstung zu beschleunigen.
Der dritte Grenzwert kann gleich dem ersten Grenzwert oder niedriger gewählt sein. Die Dauer der Messbetnebsphase kann fest vorgegeben sein, und als Maß für die Änderung der Temperatur in der Messbetnebsphase kann die Differenz zwischen der Temperatur zu Beginn der Messbetnebsphase und der Temperatur zum Ende der Messbetnebsphase gebildet werden. Eine Temperaturänderung in der Messbetnebsphase von unter 10 K, vorzugsweise sogar unter 6 K, hat sich als ausreichend erwiesen, um den Wasserstand in der
Verdunstungsschale zuverlässig beurteilen zu können.
Die Dauer der Messbetnebsphase kann dann zwischen 405 und 30 Minuten gewählt sein.
Alternativ kann die Steuereinheit auch eingerichtet sein, eine Messbetnebsphase zu beenden, wenn die Differenz zwischen am Anfang der Messbetnebsphase gemessener und gegenwärtiger Temperatur einen Sollwert von z.B. bis zu 10 K oder bis zu 6 K erreicht hat, und die Temperaturänderung als um so stärker zu beurteilen, je kürzer die Messbetnebsphase gewesen ist. Da die Zeit bis zum Erreichen des Sollwerts der
Temperatur umso kürzer ist, je weniger Wasser die Schale enthält, kann auf diese Weise der Energieaufwand für eine Füllstandsbeurteilung insbesondere in den Fällen, in denen der Wasserstand niedrig ist und die Verdunstung nicht von der Heizeinrichtung
beschleunigt werden muss, verringert werden.
Auch eine schwankende Versorgungsspannung kann sich stark auf die Anstiegsrate der Temperatur in einer Messbetnebsphase oder die im Laufe einer vorgegebenen
Zeitspanne erreichte Temperatursteigerung auswirken. Um eine Verfälschung von Wasserstandsmessungen zu vermeiden, umfasst die Steuereinheit Mittel zum
Abschätzen der Versorgungsspannung, und der erste Grenzwert oder die Dauer der Messbetnebsphase ist als Funktion der Versorgungsspannung vorgegeben. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen des Wasserstands in einer Verdunstungsschale eines Kältegeräts, insbesondere wie es von der
Steuereinheit des oben beschriebenen Kältegeräts ausgeführt wird, mit den Schritten:
- in einer Messbetriebsphase Beheizen der Verdunstungsschale und Beurteilen des Wasserstands anhand der aus dem Beheizen resultierenden Änderung einer an der Verdunstungsschale gemessenen
Temperatur;
- Einleiten einer Verdunstungsbetriebsphase der Heizeinrichtung, in der die Verdunstungsschale über die höchste in der Messbetriebsphase
gemessene Temperatur hinaus erhitzt wird, wenn die Änderung schwächer als ein erster Grenzwert ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der
Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können;
stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die
Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt in Breitenrichtung durch ein
Haushaltskältegerät gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt in Tiefenrichtung durch das Kältegerät;
Fig. 3 einen exemplarischen zeitlichen Verlauf der Temperatur der
Verdunstungsschale des Kältegeräts aus Fig. 1 und 2; Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Heizeinrichtung des Kältegeräts, durch das sich der in Fig. 3 gezeigte Temperaturverlauf ergeben kann, gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Heizeinrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung; und
Fig. 6 einen alternativen Ablauf der Messbetriebsphase des Verfahrens gemäß
Fig. 4 oder Fig. 5. Fig. 1 und 2 zeigen schematische Schnitte durch ein Haushaltskältegerät, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Die Schnittebenen der beiden Figuren sind in der jeweils anderen Figur als strichpunktierte Linie l-l bzw. II-II eingezeichnet.
Das Haushaltskältegerät, hier ein Kühlschrank, hat in üblicher weise ein
wärmeisolierendes Gehäuse mit einem Korpus 1 und einer Tür 2, die eine Lagerkammer 3 begrenzen. Die Lagerkammer 3 ist hier durch einen an ihrer Rückwand zwischen einem Innenbehälter des Korpus 1 und einer diesen umgebenden isolierenden
Schaumstoffschicht angeordneten Coldwall-Verdampfer 4 gekühlt, doch dürfte für den Fachmann unmittelbar einsichtig sein, dass die im Folgenden erläuterten Besonderheiten der Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Typen von Verdampfer, insbesondere einem Nofrost-Verdampfer, anwendbar sind. Denkbar ist auch die
Anwendung auf ein Nofrost-Gefriergerät, da dieses, zumindest in einer Abtauphase des Verdampfers, ebenfalls Tauwasser abgibt. Bei dem hier betrachteten Coldwall-Kältegerät erstreckt sich am Fuße der durch den Verdampfer 4 gekühlten Rückwand der Lagerkammer 3 eine Auffangrinne 7, die
Kondenswasser, das sich an dem vom Verdampfer 4 gekühlten Bereich des
Innenbehälters niederschlägt und daran abwärts fließt, auffängt. Eine Rohrleitung 8 führt vom tiefsten Punkt der Auffangrinne 7 durch die isolierende Schaumstoffschicht hindurch zu einer Verdunstungsschale 9, die in einem Maschinenraum 5 auf einem Gehäuse eines Verdichters 6 montiert ist, um durch Abwärme des Verdichters 6 beheizt zu werden. Bei einem Nofrost-Kältegerät könnte eine entsprechende Rohrleitung vom Boden einer den Verdampfer aufnehmenden Kammer ausgehen. Eine elektrische Heizeinrichtung 10 ist hier in Form einer sich im Innern der
Verdunstungsschale 9 erstreckten Heizschleife dargestellt; sie könnte auch
beispielsweise in Form einer Folienheizung an einer Außenwand 1 1 der
Verdunstungsschale 9 angebracht sein, wobei in diesem Fall außen um die Folienheizung herum noch eine Isolationsschicht vorgesehen werden kann, um sicherzustellen, dass die Heizeinrichtung ihre Wärme im Wesentlichen in die Verdunstungsschale 9 hinein abgibt.
Um die Verdunstung von Tauwasser in der Verdunstungsschale 9 zu fördern, kann zusätzlich zu der Heizeinrichtung 10 noch ein Ventilator 12 in dem Maschinenraum 5 so angeordnet sein, dass er einen Luftstrom über dem Wasserspiegel der
Verdunstungsschale 9 antreibt.
Heizeinrichtung 10 und Ventilator 12 sind gesteuert durch eine elektronische
Steuereinheit 13, die hier der Einfachheit halber in dem Maschinenraum 5 dargestellt ist, die aber in der Praxis weitgehend beliebig am Kältegerät und insbesondere benachbart zu einem - hier nicht dargestellten - Bedienfeld angeordnet sein kann. Im einfachsten Falle schaltet die Steuereinheit 13 die Heizeinrichtung 10 und den Ventilator 12 jeweils gleichzeitig ein und aus; denkbar ist auch den Ventilator 12 nach Ausschalten der Heizeinrichtung 10 noch eine Zeit lang nachlaufen zu lassen, um Wärme, die zu dieser Zeit noch im Wasser der Verdunstungsschale 9 enthalten ist, für die Verdunstung auszunutzen. Die Steuereinheit 13 ist mit einem Temperatursensor 15 verbunden, der in oder an der Verdunstungsschale 9 montiert ist und mit Tauwasser in der
Verdunstungsschale 9, falls vorhanden, in thermischem Kontakt steht.
Dieselbe Steuereinheit 13 kann auch den Betrieb des Verdichters 6 anhand eines an der Lagerkammer 3 angeordneten Temperatursensors 14 steuern.
Kondenswasser kann mehr oder weniger kontinuierlich, oder, falls der Verdampfer 4 in einer Betriebsphase des Verdichters 6 unter 0°C abkühlt und während des Stillstands des Verdichters 6 wieder auftaut, im Takt der Betriebsphasen des Verdichters 6 aus der Lagerkammer 3 in die Verdunstungsschale 9 abfließen. Um die Abwärme des Verdichters 6 effizient nutzen zu können, ist es zweckmäßig, eine große Wassermenge in der Verdunstungsschale zu speichern, die die Wärme lange hält und eine große freie
Oberfläche zur Verdunstung aufweist. Andererseits darf der Wasserspiegel nicht so hoch sein, dass im Falle eines starken Zuflusses aus der Lagerkammer 3 die
Verdunstungsschale 9 überläuft. Es ist daher notwendig, die Wassermenge in der Verdunstungsschale 9 abschätzen zu können, um beurteilen zu können, ob es
erforderlich ist, das Wasser in der Verdunstungsschale 9 durch die Heizeinrichtung 10 aufzuheizen, um so die Verdunstung zu beschleunigen und ein Überlaufen zu vermeiden. Zu diesem Zweck testet die Steuereinheit 13 von Zeit zu Zeit den Wasserstand in der Verdunstungsschale, indem sie die Heizeinrichtung 10 einschaltet und mittels des Temperatursensors 15 die daraus resultierende Temperaturänderung der
Verdunstungsschale 9 überwacht. Im einfachsten Fall kann diese Messung des Wasserstandes in regelmäßigen
Zeitabständen stattfinden. Einer bevorzugten Weiterbildung kann die Wartezeit zwischen zwei Messungen unter bestimmten Bedingungen variieren: Wenn zu einem Zeitpunkt, an dem die nominelle Wartezeit abgelaufen ist, der Verdichter in Betrieb ist, dann trägt auch er zur Erwärmung des Wassers in der Verdunstungsschale bei, so dass eine zu dieser Zeit durchgeführte Messung ein falsches Ergebnis liefern würde. Auch einige Zeit nach Abschalten des Verdichters gibt dieser noch Wärme an die Verdunstungsschale ab und treibt eventuell eine Konvektionsbewegung des Wassers in der Schale an, die dazu führen kann, dass von der Heizeinrichtung 10 abgegebene Wärme den Temperatursensor 15 schneller oder langsamer erreicht als in dem Fall, dass bei Einschalten der
Heizeinrichtung 10 der Verdichter 6 kalt und das Wasser in der Verdunstungsschale 9 in Ruhe ist.
Daher wartet die Steuereinheit 13, wenn am Ende der nominellen Wartezeit der
Verdichter 6 in Betrieb oder noch von einer vorhergehenden Betriebshase warm ist, noch eine vorgegebene Zeitspanne ab Ausschalten des Verdichters 6 ab, bevor sie zum Messen des Wasserstandes die Heizeinrichtung 10 einschaltet.
Alternativ kann die Steuereinheit 13 zur Messung des Wasserstands die Heizeinrichtung 10 jeweils bei einem Verdichterstart oder mit einer vorgegebenen Verzögerung zu einem Verdichterstart einschalten. So trägt die Abwärme des Verdichters 6 zum gemessenen Temperaturanstieg bei, und die Leistung der Heizeinrichtung 10, die benötigt wird, um einen gegebenen Temperaturanstieg zu erzielen, ist geringer, was wiederum die
Gesamteffizienz des Gerätes verbessert. Außerdem kann ein knapp dimensionierter und dementsprechend preiswerter Verdichter eingesetzt werden, der häufig und lang anhaltend in Betrieb ist, da keine langen Stillstandsphasen des Verdichters für die Wasserstandsmessung benötigt werden.
Wenn das Kältegerät eine automatische Abtauung aufweist, insbesondere bei einem NoFrost-Gerät, gelangt Tauwasser bei jedem Abtauen des Verdampfers schwallweise in die Verdunstungsschale 9. Dadurch kann die Temperatur des Wassers in der
Verdunstungsschale 9 deutlich unter die des umgebenden Maschinenraums 5 abfallen, und eine Erwärmung des Wassers findet ohne Zutun der Heizeinrichtung 10 durch Temperaturausgleich mit dem umgebenden Maschinenraum statt. Auch dieser
Temperaturausgleich kann eine Messung des Wasserstandes verfälschen. Daher ist bei diesen Kältegeräten die Steuereinheit 13 eingerichtet, eine Wasserstandsmessung, die zu einer Zeit ansteht, an der wegen eines laufenden oder kurz zurückliegenden
Abtauvorgangs Temperaturänderungen in der Verdunstungsschale 9 zu erwarten sind, auszusetzen, bis diese Temperaturänderungen wieder abgeklungen sind.
Da ein Stromausfall je nach seiner Dauer zum Abtauen des Verdampfers führen kann, aber nicht muss, besteht die Gefahr, dass der Wasserstand in der Verdunstungsschale 9 nach einem Stromausfall deutlich höher ist als davor. Um ggf. einem zu hohen
Wasserstand rechtzeitig entgegenwirken zu können, verfügt einer anderen Weiterbildung zufolge die Steuereinheit 13 über Mittel zum Erkennen eines zurückliegenden
Stromausfalls und ist eingerichtet, wenn ein Stromausfall erkannt worden ist, sofort eine Messung des Wasserstandes durchzuführen.
Fig. 3 zeigt den vom Sensor 15 im Laufe mehrerer Wasserstandsmessungen erfassten Temperaturverlauf der Verdunstungsschale 9. Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber sind Zeiten, in denen die Temperatur der Verdunstungsschale durch den Betrieb des Verdichters 6 erhöht ist und deshalb Wasserstandsmessungen ausgeschlossen sind, in dem Diagramm der Fig. 3 ausgeblendet. Zum Zeitpunkt tO beginnt mit dem Einschalten der Heizeinrichtung 10 durch die Steuereinheit 13 eine erste Messbetriebsphase. Der Wasserstand in der Verdunstungsschale 9 ist gering, und die Verdunstungsschale erwärmt sich dementsprechend schnell. Am Ende der Messbetriebsphase hat die
Temperatur um mehr als dTmin zugenommen. Der Wasserstand wird als unkritisch beurteilt. Die Heizeinrichtung 10 wird wieder ausgeschaltet, und die Verdunstungsschale 9 kühlt sich wieder ab.
Bis zum Beginn einer weiteren Messbetriebsphase zum Zeitpunkt t2 hat sich etwas mehr Kondenswasser in der Verdunstungsschale gesammelt, und der Temperaturanstieg ist sichtlich verlangsamt. Er ist jedoch immer noch schnell genug, um am Ende der
Messbetriebsphase, zur Zeit t3 (= t2 + At1 ) die Schwelle dTmin zu überschreiten, und so wird wiederum am Ende der Messbetriebsphase zur Zeit t3 die Heizeinrichtung 10 ausgeschaltet. Zu Beginn einer dritten Messbetriebsphase, zum Zeitpunkt t4, ist die
Kondenswassermenge so weit erhöht, dass bis zum Zeitpunkt t5 (= t4 + At1 ) eine
Temperatursteigerung um dTmin nicht mehr erreicht wird. Erst jetzt schließt sich eine Verdunstungsbetriebsphase an, in der die Heizeinrichtung 10 eingeschaltet bleibt. In einem ersten Teil der Verdunstungsbetriebsphase läuft die Heizeinrichtung kontinuierlich mit hoher Leistung, und die die Temperatur steigt kontinuierlich weiter bis auf einen zugelassenen Höchstwert Tmax. Während dTmin im Allgemeinen unter 10 K und vorzugsweise sogar unter 6 K beträgt, kann der Temperaturanstieg in der
Verdunstungsbetriebsphase ohne weiteres mehrere 10 K betragen. Um im zweiten Teil der Verdunstungsbetriebsphase die Temperatur der
Verdunstungsschale in etwa konstant auf Tmax zu halten, kann basierend auf dem Messwert des Temperatursensors 15 eine Thermostatregelung stattfinden, d.h. die Steuereinheit 13 schaltet die Heizeinrichtung 10 aus, wenn Tmax überschritten ist, und schaltet sie wieder ein, wenn Tmax - ε unterschritten ist, wobei ε ein kleiner positiver Wert und vorzugsweise kleiner als dTmin ist.
Zum Zeitpunkt t6 beendet die Steuereinheit 13 die Verdunstungsbetriebsphase durch Ausschalten der Heizeinrichtung 10. Die Temperatur geht im Laufe der Zeit zurück auf TO, und der in Fig. 3 gezeigte Zyklus wiederholt sich.
Fig. 4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Arbeitsverfahren der Steuereinheit 13, dessen Ausführung den in Fig. 3 gezeigten Temperaturverlauf ergeben kann. Das Verfahren beginnt der Messung der Ausgangstemperatur TO der Verdunstungsschale 9 zu Beginn einer Messbetriebsphase in Schritt S1 . Die Heizeinrichtung 10 wird
eingeschaltet (Schritt S2) und die Steuereinheit 13 wartet die vorgegebene Dauer At1 der Messbetriebsphase ab (Schritt S3), bevor sie in Schritt S4 einen weiteren
Temperaturmesswert T1 aufnimmt. In Schritt S5 wird die im Laufe der Messbetriebsphase erreichte Temperaturänderung T1 -T0 von dem Schwellwert dTmin subtrahiert. Wenn die dabei erhaltene Differenz dT negativ ist, dann ist im Laufe der Messbetriebsphase die Temperatur in der Verdunstungsschale stärker als dTmin gestiegen, entsprechend den Messbetriebsphasen [tO, t1] und [t2, t3] aus Fig. 2. In diesem Fall verzweigt das Verfahren von Schritt S6 nach S7, wo die Heizeinrichtung 10 wieder ausgeschaltet wird, und in Schritt S8 wird vor Beginn einer neuen Messbetriebsphase eine vorgegebene Zeitspanne At2 abgewartet, die um ein Vielfaches länger ist als At1.
Wenn in Schritt S6 festgestellt wird, dass dT größer oder gleich 0 ist, entsprechend dem Fall der Messbetriebsphase [t4, t5] aus Fig. 3, dann geht das Verfahren in eine
Verdunstungsbetriebsphase über, indem am Ende der Messbetriebsphase die
Heizeinrichtung eingeschaltet bleibt. In Schritt S9 wird eine Zeitspanne At3 abgewartet bevor das Verfahren zu Schritt S7 übergeht und damit die Heizbetriebsphase beendet. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann in einem ersten Teil der Zeitspanne At3 die Heizeinrichtung kontinuierlich arbeiten, um die Schale auf Tmax aufzuheizen, und in einem zweiten Teil intermittierend arbeiten, um sie auf dieser Temperatur zu halten.
Die Dauer At3 der Verdunstungsbetriebsphase kann fest vorgegeben sein. In diesem Fall ist es am Ende der Verdunstungsbetriebsphase nicht gewiss, dass der Wasserstand in der Verdunstungsschale 9 auf ein sicheres Niveau abgesenkt worden ist. Daher ist es in diesem Fall zweckmäßig, die Wartezeit At2 des Schritts S8 im Anschluss an eine
Verdunstungsbetriebsphase erheblich kürzer zu wählen, als in dem Fall, dass keine Verdunstungsbetriebsphase stattgefunden hat.
Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 5 gezeigt. Die Schritte S1 bis S9 des dort gezeigten Flussdiagramms sind mit denen der Fig. 4 identisch und werden nicht erneut beschrieben. Wenn nach Ende der Verdunstungsbetriebsphase in Schritt S10 die Heizeinrichtung 10 ausgeschaltet wird, wird auch erneut ein Temperaturmesswert TO aufgenommen (Schritt S1 1 ), und ein zweiter Temperaturmesswert T1 wird nach Abwarten der Zeitspanne At1 (S12) im Schritt S13 aufgenommen. Im Schritt S14 wird die Differenz TO - T1 mit einem zweiten Grenzwert dTmin' verglichen. Wenn die Differenz kleiner als der Grenzwert dTmin' ist, d.h. die Temperatur langsam abnimmt, dann ist dies ein Indiz dafür, dass die Wassermenge in der Verdunstungsschale 9 noch groß ist. In diesem Fall kann das Verfahren, wie gezeigt, unmittelbar von S14 zu S1 zurückspringen, um die
Messbetriebsphase zu wiederholen und an deren Ende in Schritt S6 definitiv zu entscheiden, ob noch eine Verdunstungsbetriebsphase angeschlossen wird. Alternativ kann, wenn in Schritt 14 die Unterschreitung des Grenzwerts dTmin' festgestellt wird, die Heizeinrichtung 10 bedingungslos wieder eingeschaltet und zu Schritt S9
zurückgesprungen werden, um die Verdunstungsbetriebsphase zu wiederholen. Wenn jedoch der Vergleich des Schritts S14 auf einen schnellen Temperaturabfall hinweist, ist die Restwassermenge in der Verdunstungsschale 9 offenbar gering, und das Verfahren springt zurück zu Schritt S8.
Noch eine Alternative ist, beim Verfahren der Fig. 4 die Dauer At3 der
Verdunstungsbetriebsphase als Funktion von dT festzulegen: je größer dT ist, um so stärker ist der Temperaturanstieg in der Messbetriebsphase hinter dem Grenzwert dTmin zurückgeblieben, und um so größer muss die Wassermenge in der Verdunstungsschale 9 sein. Wie der Zusammenhang zwischen dT und der Wassermenge bei einem gegebenen Kältegerätemodell im Detail aussieht, kann empirisch ermittelt werden. Anhand solcher empirischer Daten ist es möglich, At3 als Funktion von dT so festzulegen, dass die
Zeitspanne At3 genau ausreicht, um den Wasserstand in der Verdunstungsschale 9 auf einen unkritischen Wert zu senken.
Fig. 6 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Messbetriebsphase, die bei sämtlichen oben beschriebenen Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens der Steuereinheit 13 anwendbar ist. Die Schritte S1 und S2 des Messens der Ausgangstemperatur TO und des Einschaltens der Heizeinrichtung 10 zu Beginn der Messbetriebsphase sind dieselben wie die mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Zusätzlich wird gleichzeitig mit dem Einschalten der Heizeinrichtung und dem Messen der Temperatur TO ein Zeitmesser gestartet (Schritt S3'). Die Temperatur T der Verdunstungsschale 9 wird nun solange kontinuierlich überwacht, bis sie um wenigstens dTmin angestiegen ist (S4'). Sobald dies der Fall ist, wird in Schritt S5' der Zeitmesser ausgelesen. Ein niedriger Messwert t des Zeitmessers, unterhalb eines Grenzwert tmax, zeigt einen schnellen Temperaturanstieg bzw. einen niedrigen Wasserstand an, und es folgt der Schritt S7, wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Ein Zeitmesswert t > tmax, entsprechend einem langsamen Anstieg, zeigt die Überschreitung des kritischen Wasserstandes in der Verdunstungsschale 9 an, sodass das Verfahren zu Schritt S9 übergeht, wie mit Bezug auf Fig. 4 oder 5
beschrieben.
Die Leistung der elektrischen Heizeinrichtung 10 ist proportional zum Quadrat der an sie angelegten Versorgungsspannung. Wenn diese Spannung die Netzspannung oder eine von der Netzspannung abgeleitete, zu ihr proportionale Spannung ist, wirken sich
Schwankungen der Netzspannung stark auf die gemessene Temperaturänderungsrate aus und können die Abschätzung der Wassermenge in der Verdunstungsschale 9 erheblich verfälschen. Einer weiterentwickelten Ausgestaltung zufolge ist daher die Steuereinheit mit einem Spannungssensor zum Erfassen der Versorgungsspannung der Heizeinrichtung ausgestattet. Schwankungen der Versorgungsspannung können dann auf unterschiedliche Weise kompensiert werden. Z.B. kann im Verfahren nach Fig. 4 oder 5 die Dauer At1 der Messbetriebsphase umgekehrt proportional zum Quadrat der
Versorgungsspannung festgelegt werden, so dass die in jeder Messbetriebsphase freigesetzte Wärmemenge unabhängig vom genauen Wert der Versorgungsspannung dieselbe ist. Alternativ kann der Grenzwert dTmin direkt proportional zum Quadrat der Versorgungsspannung festgelegt werden. Dann ist die Dauer der Messbetriebsphase vom Wert der Betriebsspannung unabhängig, aber bei niedriger Spannung ist der Grenzwert des Temperaturanstiegs, bei dessen Unterschreitung ein zu hoher, Beheizen erforderlich machender Wasserstand erkannt wird, entsprechend der verringerten freigesetzten Wärmemenge angepasst.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer Lagerkammer (3), einer Verdunstungsschale (9) zum Verdunsten von aus der Lagerkammer (3) abgeleitetem Tauwasser, einem an der Verdunstungsschale (9) angeordneten Temperatursensor, einer mit dem Temperatursensor verbundenen Steuereinheit (13) und einer Heizeinrichtung (10), die durch die Steuereinheit (13) betreibbar ist, um die Verdunstungsrate in der Verdunstungsschale (9) zu erhöhen, wobei die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, anhand einer Änderung (T1-T0) der von dem Temperatursensor (15) während einer Messbetriebsphase ([t0, t1 ], [t2, t3], [t4, t5]; S1 -S5, S1-S5') der Heizeinrichtung (13) erfassten Temperaturen (TO, T1 ) über Weiterbetrieb oder Nichtbetrieb der Heizeinrichtung (10) zu entscheiden (S6; S6'), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, eine Verdunstungsbetriebsphase ([t5, t6]; S9) der Heizeinrichtung (10), in der die Verdunstungsschale (9) über die höchste in der Messbetriebsphase gemessene Temperatur (T1 ) hinaus erhitzt wird, nur einzuleiten, wenn die Änderung (T1 -TO) schwächer als ein erster Grenzwert (dTmin) ist.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die die
Steuerschaltung eingerichtet ist, die Verdunstungsbetriebsphase ([t5, t6]; S9) ohne zwischenzeitliche Abkühlung der Verdunstungsschale (9) auf die
Messbetriebsphase ([t4, t5]; S1-S5, S1-S5') folgen zu lassen.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die
Steuerschaltung eingerichtet ist, die Dauer (At3) einer auf die Messbetriebsphase ([t4, t5]; S1 -S5, S1 -S5') folgenden Verdunstungsbetriebsphase ([t5, t6]; S9) der Heizeinrichtung (10) anhand der Stärke (dT) der Unterschreitung des Grenzwertes (dTmin) festzulegen.
4. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungsschale (9) auf einem Verdichter (6) montiert ist. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, nach einer Verdunstungsbetriebsphase ([t5, t6]; S9) die Abnahmegeschwindigkeit der vom Sensor erfassten Temperatur zu ermitteln (S1 1 -S13) und eine weitere Verdunstungsbetriebsphase zu beginnen (S14), wenn die Abnahmegeschwindigkeit unter einem zweiten Grenzwert (dTmin') liegt.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist, den Zeitabstand (At2) zwischen der Messbetriebsphase ([tO, t1], [t2, t3], [t4, t5]; S1-S5, S1-S5') und einer
nachfolgenden Messbetriebsphase ( [t2, t3], [t4, t5]; S1-S5, S1-S5') lang zu wählen, wenn die Änderung einen dritten Grenzwert nicht unterschritten hat, und den Zeitabstand (At2) kurz zu wählen, wenn die Abweichung den dritten
Grenzwert (dTmin) unterschritten hat.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (At1 ) der Messbetriebsphase ([tO, t1 ], [t2, t3], [t4, t5]; S1 -S5) vorgegeben ist und dass die Änderung zwischen von dem Temperatursensor (15) während einer Messbetriebsphase der Heizeinrichtung (10) erfassten
Temperaturen (TO, T1 ) die Differenz (T1-T0) zwischen der Temperatur (TO) zu Beginn (tO, t2, ...) der Messbetriebsphase und der Temperatur (T1 ) zu Ende (t1 , t3, ...) der Messbetriebsphase ist.
Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (dTmin) unter 10K, vorzugsweise unter 6K beträgt.
Kältegerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Dauer (At1 ) der Messbetriebsphase im Bereich zwischen 5 und 30 min gewählt ist. 10. Kältegerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) Mittel zum Abschätzen einer Versorgungsspannung umfasst und dass der erste Grenzwert (dTmin) oder die Dauer (At1 ) der Messbetriebsphase ([tO, t1], [t2, t3], [t4, t5]; S1-S5) als Funktion der
Versorgungsspannung vorgegeben ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, eine Messbetriebsphase (S1-S5') zu beenden, wenn die Differenz (T1-T0) zwischen am Anfang der Messbetriebsphase gemessener und gegenwärtiger Temperatur (TO, T) einen Sollwert (dTmin) erreicht hat (S4'), und die Temperaturänderung als um so stärker zu beurteilen, je kürzer die Messbetriebsphase (S1 -S5') ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, eine Messbetriebsphase nicht bei laufendem Verdichter (6) durchzuführen.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, eine Messbetriebsphase mit einem vorgegebenen Zeitversatz zu einem Start des Verdichters (6) durchzuführen.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, eine Messbetriebsphase nicht während eines Abtauvorgangs durchzuführen.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, eine Messbetriebsphase jeweils nach einem Stromausfall durchzuführen.
Verfahren zum Überwachen des Wasserstands in einer Verdunstungsschale eines Kältegeräts mit den Schritten:
in einer Messbetriebsphase ([tO, t1], [t2, t3], [t4, t5]; S1-S5, S1 -S5') Beheizen der Verdunstungsschale (9) und Beurteilen des Wasserstands anhand der aus dem Beheizen resultierenden Änderung (T1 -T0; T-T0)einer an der Verdunstungsschale (9) gemessenen Temperatur;
Einleiten einer Verdunstungsbetriebsphase ([t5, t6]; S9) der Heizeinrichtung (10), in der die Verdunstungsschale (9) über die höchste in der Messbetriebsphase ([tO, t1], [t2, t3], [t4, t5]; S1-S5, S1-S5') gemessene
Temperatur (T1 ) hinaus erhitzt wird, wenn die Änderung schwächer als ein erster Grenzwert (dTmin) ist.
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