EP3526530A1 - Kältegerät mit dörrfunktion und betriebsverfahren dafür - Google Patents

Kältegerät mit dörrfunktion und betriebsverfahren dafür

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EP3526530A1
EP3526530A1 EP17784916.3A EP17784916A EP3526530A1 EP 3526530 A1 EP3526530 A1 EP 3526530A1 EP 17784916 A EP17784916 A EP 17784916A EP 3526530 A1 EP3526530 A1 EP 3526530A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
storage compartment
control unit
appliance according
refrigerating appliance
Prior art date
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EP17784916.3A
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EP3526530B1 (de
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Andreas BABUCKE
Niels Liengaard
Matthias Mrzyglod
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Publication of EP3526530A1 publication Critical patent/EP3526530A1/de
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Publication of EP3526530B1 publication Critical patent/EP3526530B1/de
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/042—Air treating means within refrigerated spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D23/02—Doors; Covers
    • F25D23/04—Doors; Covers with special compartments, e.g. butter conditioners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2317/04—Treating air flowing to refrigeration compartments
    • F25D2317/041—Treating air flowing to refrigeration compartments by purification
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    • F25D2317/0411—Treating air flowing to refrigeration compartments by purification by dehumidification
    • F25D2317/04111—Control means therefor

Definitions

  • Refrigeration unit with dehydrating function and operating method for it
  • the present invention relates to a refrigerator with a dehydrating function, i. a refrigerator that is capable of quickly and effectively dehulling stored material, particularly food, and a method for dehydrating material in the refrigeration appliance.
  • This heater is only in operation when the evaporator is not cooling at the same time, and even if a fan that circulates air between the evaporator chamber and storage compartment in the normal cooling mode is turned off.
  • a refrigerator in which a heater is arranged in a storage compartment to dry the contents of the storage compartment is known from JP 2008032392. However, the efficiency of this drying is limited.
  • the placement of the heater in the storage compartment itself is not known, the drawing suggests the assumption that it is located at the bottom of the storage compartment. If the compartment is well filled, heat will only have to spread through the dry material to its surface to assist in evaporation; at the same time heat is lost downwards.
  • Object of the present invention is to provide a refrigeration device that allows efficient drying of stored material with a simple structure, and to provide an operating method for such a refrigerator.
  • a refrigeration device with a storage compartment, a storage compartment separated from the heat exchanger chamber containing a heat exchanger operated as an evaporator and a heater, a fan for driving the air exchange between storage compartment and heat exchanger chamber, and a control unit for controlling the operation of heat exchanger, fan and heater, the control unit supports a drying mode in which the fan is in operation simultaneously with the heater.
  • the heater can be used in this way not only to defrost the heat exchanger, but also to increase by heat input into the storage compartment there evaporation.
  • control unit should insert a defrosting phase in which the heater is operating without the fan so that frost thickened at the heat exchanger can thaw and drain away without an overflowing air stream being able to transport steam back to the storage compartment.
  • the control unit should then transition from the defrost phase to the heating phase, i. operate the fan if a rise in the temperature of the heat exchanger from a negative to a positive value indicates that the heat exchanger is completely defrosted.
  • the control unit can be connected to a hygrometer arranged in the storage compartment, in order to decide on the basis of its measurement data when the material in the storage compartment has dried sufficiently for the drying operation mode to be ended.
  • the duration of the defrosting phase allows a conclusion on the amount of precipitate deposited on the heat exchanger and thus on the degree of dryness of the material in the storage compartment; Therefore, the control unit may be suitably arranged to detect the duration of the defrosting phase and to end the dehydration mode when it falls below a threshold value. So the hygrometer in the storage compartment can be made superfluous.
  • This limit can be fixed, i. be the same for every dehydration. It is more advantageous, however, to set it individually in proportion to the amount of material to be dehydrated and its drying properties for each dehydrating process. This can be done in a simple manner by measuring the duration of the first defrosting phase of a drying process and determining the limit value as a function of this duration, in particular as a predetermined fraction of it. Thus, it can be ensured largely independent of the amount of material loaded into the storage compartment that in the course of the drying process, the water content of the material is reduced according to the fraction.
  • control unit may be further connected to a storage compartment temperature sensor and configured to detect the rate of change of the temperature of the storage compartment.
  • the rate of change may be determined as the difference between temperatures measured at a predetermined time interval; conversely, the time required for a given temperature change, in particular the duration of a heating phase and / or a cooling phase, can also be measured.
  • the rate of change provides information about the amount of material; if this is related to the quantity of water discharged from the material in a cooling phase, this allows a conclusion to be drawn about the tendency of the material to release water and can be taken into account when determining a condition for terminating the drying process.
  • the limit for the duration of Defrosting phase the lower the tendency of the material to release water.
  • control unit may further be connected to a user interface and configured to receive therefrom an input of a user about the nature of the material loaded in the storage compartment.
  • the control unit may also be connected to a scale which is arranged in the storage compartment in order to weigh the material loaded in the storage compartment.
  • a scale can simplify dehydrating in different ways. Firstly, the weight of the material can be monitored continuously and the drying process can be terminated when the weight has decreased to a predetermined fraction of the initial weight of the material. The size of this fraction can, if known, be determined by the nature of the material. Conversely, from the weight and the speed of weight loss, it is possible to appropriately state the kind of the material and to set a target weight at which the dehydrating process is finished.
  • the heat exchanger can be switched between operation as an evaporator and operation as heating.
  • the heat exchanger may be connected in a refrigerant circuit in series with at least one throttle point, whose passage rate is controlled by the control unit.
  • This refinement makes energy-efficient drying possible, in particular, when the refrigerating appliance has at least one additional storage compartment from which the heat released as heating during operation of the heat exchanger can be drawn off.
  • control unit is further configured to send a message about the termination of the dehydration mode to a networked device, which then alerts its user to the end of the dehydration process by a signal, preferably an acoustic or a tactile signal.
  • a signal preferably an acoustic or a tactile signal.
  • an explanation indicating the completion of the dehydration operation may be displayed on a screen of the Dehydrator networked device can be retrieved.
  • a suitable utility for receiving the message and generating the signal such as an app for a smartphone, may be included as an accessory to the refrigeration device of the invention or provided for download.
  • the object is achieved by a method for drying material in a refrigeration appliance, in particular a refrigeration appliance as described above, with the steps
  • Dehydration can be stopped if at least one of the following parameters
  • This limit value can be determined based on an initial value of at least one of said parameters and / or the type of material.
  • FIG. 1 shows a schematic section through an inventive refrigeration device.
  • FIG. 3 shows a flowchart of an operating method executed by a control unit of the refrigeration device.
  • Fig. 1 shows a schematic section of a part of a housing 1 of a refrigerator.
  • a chamber 2 which is shown completely, one or more chambers 3, which are shown only in fragmentary fashion in the figure, may be present.
  • the chamber 2 is divided by an intermediate wall 4 in a heat exchanger chamber 5 and a storage compartment 6.
  • the heat exchanger chamber 5 contains in known manner a heat exchanger 7 which can be operated as an evaporator for cooling the storage compartment 6 and a fan 8 for driving an air flow 9 which circulates through the heat exchanger chamber 5 and the storage compartment 6.
  • the storage compartment 6 can be charged with material 1 to be dehydrated.
  • the heat exchanger 7 can be fitted with a known electrically operated defrost heater.
  • the heat exchanger 7 itself is optionally operable as an evaporator or as a heat to the heat exchanger chamber 5 donating condenser, as will be explained later in more detail.
  • a collecting channel 16 extends for condensate draining from the heat exchanger.
  • a condensate drain 17 leads from the lowest point of the gutter 16 through an insulating layer surrounding the chamber 2 to an evaporation tray 18.
  • the evaporation tray 18 can be arranged in a machine room of the refrigerator closely adjacent to a compressor 19 to be heated by its waste heat.
  • An electronic control unit 10 is connected to a heat exchanger temperature sensor 12 mounted on the heat exchanger 7 and to a storage compartment temperature sensor 13 on a wall of the storage compartment 6.
  • control unit 10 may be connected to a hygrometer 14 which is arranged on the path of the air flow 9, preferably at an inlet of the heat exchanger chamber 5.
  • a balance 15 can be provided in the storage compartment 6, which can be loaded with the material 1 to be dehydrated in order to deliver measured values of its weight to the control unit 10.
  • the balance 15 may be a household scale, which is autonomously operable outside the refrigerator and placed only for drying the material 1 1 in the storage compartment 6 and connected to the control unit 10.
  • 2 shows a refrigerant circuit according to a preferred embodiment of the refrigeration device. At one of a pressure port of the compressor 19 outgoing refrigerant pipe 20, a first outside of the body 1 exposed condenser 21 is connected. Behind the condenser, the line 20 forks into two branches 22, 23.
  • the line 20 via an evaporator 29 of another compartment 3 to a suction port of the compressor 19.
  • the throttle bodies 24, 25, 26, 28 can expansion valves be. Their Strömungsleitwert is adjustable by the control unit 10.
  • a drying process starts with a user inputting a corresponding command to a user interface 30 (S1).
  • the control unit 10 initiates a cooling phase S2 by switching the throttle point 24 to low, the throttle point 25 to high conductance and the compressor 19 and the fan 8 operates.
  • the heat exchanger 7 cools down to a temperature below 0 ° C, and cold air from the heat exchanger 7 reaches the storage compartment 6. Meanwhile sucked from the storage compartment warm air loads their moisture as a frost on the heat exchanger 7 from. This state is maintained until the storage compartment temperature sensor 13 indicates that a lower limit temperature Tmin has passed. In order to avoid freezing of the material 1 1 in the storage compartment 6, the lower limit temperature Tmin should be selected above 0 ° C.
  • step S3 If the switch-off threshold temperature is exceeded, a check can be made in step S3 as to whether conditions for terminating the drying process have been met. These may vary depending on which sensors the refrigerator is equipped with and will be described later.
  • the throttle point 24 is switched to high and the throttle point 25 to low conductance.
  • the compressor 19 remains in operation so that the refrigerant condenses in the heat exchanger 7, rather than evaporating.
  • the fan 8 may meanwhile remain in operation: Preferably, however, it is initially switched off in order to heat the heat exchanger 7 in a defrosting phase S4 until the heat exchanger temperature sensor 12 indicates a positive temperature of the heat exchanger 7. If this is the case, the frost is defrosted by the heat exchanger 7, and the water has drained through the condensate drain 17. In the following heating phase, the fan 8 blows warm air from the heat exchanger 7 into the storage compartment 6.
  • the storage compartment 6 and the material 1 1 therein heat up until an upper limit temperature Tmax is exceeded.
  • This upper limit temperature Tmax may be adjustable at the user interface 30 or determined by the control unit 10 based on information provided on the user interface 30 regarding the type of material 11; In order to achieve a fast drying, an upper limit temperature Tmax should be adjustable above the room temperature, preferably above 40 or even 50 ° C.
  • step S2 if the upper limit temperature Tmax is exceeded, the method returns immediately to step S2. Alternatively, at this point it could be checked whether the conditions for the completion of the drying process are met.
  • the termination condition may be below a humidity limit.
  • a limit value can be predetermined differently and stored in a memory, which the control unit 10 queries on the basis of information from the user about the material 11.
  • control unit can end the drying process when the weight of the material 1 1 has decreased to a - preferably depending on the type of material 1 1 predetermined - fraction of the weight at the beginning of the drying process, or if the weight during a cycle of the process does not change.
  • the control unit measures the defrost time required for the heat exchanger to heat up from a predetermined temperature just below 0 ° C. to a temperature just above it. This time is a measure of the amount of tire collected in the previous cooling phase. If it is shorter than a predetermined limit, then the material 1 1 can be regarded as dry and the drying process can be ended.
  • the control unit In determining this limit value, the amount of material 1 loaded in the storage compartment 6 should be taken into account; the larger it is, the greater the amount of frost, which is reflected even at the heat exchanger 7, if the Material has already dried to the required extent. Therefore, according to a second development, the control unit also measures the duration of the cooling phase. This is linearly dependent on the amount of material 1 1. Therefore, in particular from the duration of the first cooling phase, the amount of material can be estimated and the limit value of the defrost time can be determined in proportion to this amount of material.
  • the relationship between the amount of material estimated from the duration of a cooling phase and the amount of water estimated from the defrosting time of the subsequent heating phase allows the control unit 10 to know if the material 11 being in the storage compartment is easy or difficult to dry.
  • easy-to-dry, high-surface-area material the loss of water in each cycle is high, and accordingly, it can also set the defrost limit as it completes the dehydration process.
  • a much lower limit of defrost time must be selected for the same amount of material to ensure adequate drying.
  • the refrigerator may have a network interface 31, e.g. to a WLAN or cellular network, via which the control unit 10 sends a message to a networked device such as a smartphone of the user to alert them when the drying process is completed and the material 1 1 removed from the storage compartment 6 and fresh can be replaced.
  • a network interface 31 e.g. to a WLAN or cellular network
  • a special app can be installed to process the message of the control unit 10.
  • the processing may consist in generating instantaneously - preferably acoustic or haptic - a signal that the user can perceive without having to look at the networked device and provide information read by the user on a screen of the networked device can, if he, pointed out by the signal, the screen activated.

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Abstract

Ein Kältegerät umfasst ein Lagerfach (6), eine vom Lagerfach (6) getrennte Wärmetauscherkammer (5), die einen als Verdampfer betreibbaren Wärmetauscher (7) und eine Heizung enthält, einen Ventilator (8) zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen Lagerfach (6) und Wärmetauscherkammer (5), und eine Steuereinheit (10) zum Steuern des Betriebs von Wärmetauscher (7), Ventilator (8) und Heizung. Die Steuereinheit (10) unterstützt einen Dörrbetriebsmodus, in dem der Ventilator (8) gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist.

Description

Kältegerät mit Dörrfunktion und Betriebsverfahren dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit Dörrfunktion, d.h. ein Kältegerät, das in der Lage ist, eingelagertes Material, insbesondere Lebensmittel, schnell und effektiv zu dörren, und ein Verfahren zum Dörren von Material in dem Kältegerät.
In gewissem Umfang neigen fast alle Kältegeräte dazu, in ihnen gelagertes Kühlgut auszutrocknen, da von dem Kühlgut verdampfte Feuchtigkeit dazu neigt, sich an einem Verdampfer niederzuschlagen, und so dem Kühlgut verloren geht. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei No-Frost-Kältegeräten, bei denen Kühlgut und Verdampfer räumlich getrennt sind. Insbesondere unverpacktes Blattgemüse neigt daher in einem No-Frost- Kühlschrank zwar zu schnellem Welken, andererseits ist die Austrocknung nicht intensiv genug, um ein gezieltes Dörren von Lebensmitteln zu ermöglichen. Bei vielen No-Frost-Kältegeräten ist in einer Verdampferkammer eine Heizung vorgesehen, um den Verdampfer abzutauen. Diese Heizung ist nur dann in Betrieb, wenn der Verdampfer nicht gleichzeitig kühlt, und wenn auch ein Ventilator, der im normalen Kühlbetrieb Luft zwischen Verdampferkammer und Lagerfach umwälzt, ausgeschaltet ist. Ein Kältegerät, bei dem in einem Lagerfach eine Heizung angeordnet ist, um den Inhalt des Lagerfachs zu trocknen, ist aus JP 2008032392 bekannt. Die Effizienz dieser Trocknung ist allerdings begrenzt. Zur Platzierung der Heizung im Lagerfach selber ist nichts bekannt, die Zeichnung legt die Annahme nahe, dass sie sich am Boden des Lagerfachs befindet. Wenn das Fach gut gefüllt ist, hat dies zur Folge, dass die Wärme sich erst durch das Trockengut hindurch bis zu dessen Oberfläche ausbreiten muss, damit sie dort die Verdunstung unterstützen kann; gleichzeitig geht Wärme nach unten verloren. Eine Anbringung der Heizung über dem Trockengut ist auch nicht befriedigend, da dann die in das Fach eingeblasene Kaltluft Heizung und Trockengut voneinander trennt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät zu schaffen, das mit einem einfachen Aufbau eine effiziente Trocknung von eingelagertem Material ermöglicht, sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Kältegerät anzugeben.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem Lagerfach, einer vom Lagerfach getrennten Wärmetauscherkammer, die einen als Verdampfer betreibbaren Wärmetauscher und eine Heizung enthält, einem Ventilator zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen Lagerfach und Wärmetauscherkammer, und einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebs von Wärmetauscher, Ventilator und Heizung die Steuereinheit einen Dörrbetriebsmodus unterstützt, in dem der Ventilator gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist. Die Heizung kann auf diese Weise nicht nur zum Abtauen des Wärmetauschers genutzt werden, sondern auch, um durch Wärmeeintrag in das Lagerfach dort die Verdunstung zu erhöhen.
Indem im Dörrbetriebsmodus Heizphasen, in denen der Ventilator gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist, mit Kühlphasen abwechseln, in denen gleichzeitig der Wärmetauscher als Verdampfer und der Ventilator in Betrieb sind, kann Feuchtigkeit, die vom Material im Lagerfach im Laufe einer Heizphase abgegeben wird, in einer anschließenden Kühlphase am Wärmetauscher auskondensiert und so dem Material dauerhaft entzogen werden.
Zwischen einer Kühlphase und einer darauffolgenden Heizphase sollte die Steuereinheit eine Abtauphase einschieben, in der die Heizung ohne den Ventilator in Betrieb ist, so dass am Wärmetauscher auskondensierter Reif auftauen und abfließen kann, ohne dass ein darüberstreichender Luftstrom Dampf zurück zum Lagerfach befördern könnte.
Die Steuereinheit sollte dann von der Abtauphase in die Heizphase übergehen, d.h. den Ventilator in Betrieb nehmen, wenn ein Anstieg der Temperatur des Wärmetauschers von einem negativen auf einen positiven Wert darauf schließen lässt, dass der Wärmetauscher komplett abgetaut ist.
Die Steuereinheit kann mit einem im Lagerfach angeordneten Hygrometer verbunden sein, um anhand von dessen Messdaten zu entscheiden, wann das Material im Lagerfach so weit getrocknet ist, dass der Dörrbetriebsmodus beendet werden kann. Die Dauer der Abtauphase lässt einen Rückschluss auf die am Wärmetauscher niedergeschlagene Reifmenge und damit auf den Trocknungsgrad des Materials im Lagerfach zu; deswegen kann die Steuereinheit zweckmäßigerweise eingerichtet sein, die Dauer der Abtauphase zu erfassen und den Dörrbetriebsmodus zu beenden, wenn diese einen Grenzwert unterschreitet. So kann das Hygrometer im Lagerfach überflüssig gemacht werden.
Dieser Grenzwert kann fest, d.h. für jeden Dörrvorgang gleich, vorgegeben sein. Vorteilhafter ist es jedoch, ihn proportional zur Menge des zu dörrenden Materials und dessen Trocknungseigenschaften für jeden Dörrvorgang individuell festzulegen. Dies kann auf einfache Weise erfolgen, indem die Dauer der ersten Abtauphase eines Dörrvorgangs gemessen und der Grenzwert als Funktion dieser Dauer, insbesondere als ein vorgegebener Bruchteil von ihr, festgelegt wird. So kann weitgehend unabhängig von der Menge des in das Lagerfach geladenen Materials sichergestellt werden, dass im Laufe des Dörrvorgangs der Wassergehalt des Materials entsprechend dem Bruchteil reduziert wird.
Die Neigung des Materials, Wasser abzugeben, ist von diversen Faktoren abhängig, die zusammenfassend als Art des Materials bezeichnet werden können, wie etwa seine biologische Herkunft (Fleisch, Pilze, Früchte, Blätter), die Art der Aufbereitung (wie gewachsen, grob oder fein zerkleinert, mit oder ohne Schale) etc. Um diese Neigung einschätzen und bei der Entscheidung über ein Ende des Dörrvorgangs berücksichtigen zu können, kann die Steuereinheit ferner mit einem Lagerfach-Temperatursensor verbunden und eingerichtet sein, die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des Lagerfachs zu erfassen. Die Änderungsgeschwindigkeit kann als Differenz zwischen in einem vorgegebenen Zeitabstand gemessenen Temperaturen ermittelt werden; umgekehrt kann auch die für eine vorgegebene Temperaturänderung benötigte Zeit, insbesondere die Dauer einer Heizphase und/oder einer Kühlphase, gemessen werden. Die Änderungsgeschwindigkeit gibt Aufschluss über die Menge des Materials; wird diese mit der in einer Kühlphase von dem Material abgegebenen Wassermenge in Beziehung gesetzt, so lässt dies einen Rückschluss auf die Neigung des Materials zur Wasserabgabe zu und kann bei der Festlegung einer Bedingung für die Beendigung des Dörrvorgangs berücksichtigt werden. Insbesondere kann der Grenzwert für die Dauer der Abtauphase umso niedriger festgelegt werden, je stärker die Neigung des Materials ist, Wasser abzugeben.
Um die Neigung des Materials zur Wasserabgabe abschätzen zu können, kann die Steuereinheit ferner mit einer Benutzerschnittstelle verbunden und eingerichtet sein, von dieser eine Eingabe eines Benutzer über die Art des in das Lagerfach geladenen Materials zu empfangen.
Die Steuereinheit kann ferner mit einer Waage verbunden sein, die im Lagerfach angeordnet ist, um das in das Lagerfach geladene Material zu wiegen. Eine solche Waage kann das Dörren auf unterschiedliche Weise vereinfachen. Zum einen kann das Gewicht des Materials fortlaufend überwacht werden und der Dörrvorgang beendet werden, wenn das Gewicht auf einen vorgegebenen Bruchteil des Anfangsgewichts des Materials abgenommen hat. Wie groß dieser Bruchteil sein soll, kann, wenn bekannt, anhand der Art des Materials festgelegt werden. Umgekehrt kann aus dem Gewicht und der Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme auf die Art des Materials geschlossen und ein Zielgewicht, bei dem der Dörrvorgang beendet wird, geeignet festgelegt werden.
Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist der Wärmetauscher zwischen Betrieb als Verdampfer und Betrieb als Heizung umschaltbar.
Zu diesem Zweck kann der Wärmetauscher in einem Kältemittelkreislauf mit wenigstens einer Drosselstelle in Reihe verbunden sein, deren Durchlassrate durch die Steuereinheit gesteuert ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere dann ein energieeffizientes Dörren, wenn das Kältegerät wenigstens ein weiteres Lagerfach aufweist, aus dem die beim Betrieb des Wärmetauschers als Heizung freigesetzte Wärme abgezogen werden kann.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit ferner eingerichtet, eine Meldung über die Beendigung des Dörrbetriebsmodus an ein vernetztes Gerät zu senden, das daraufhin durch ein - vorzugsweise akustisches oder taktiles - Signal seinen Benutzer auf das Ende des Dörrvorgangs aufmerksam macht. Nach Ausgabe dieses Signals kann eine Erläuterung, die auf den Abschluss des Dörrvorgangs hinweist, auf einem Bildschirm des vernetzten Geräts abrufbar sein. Indem der Benutzer daraufhin das Lagerfach entleert und neu beschickt, kann er die Dörrkapazität des Geräts voll ausnutzen, gleichzeitig kann er sich während eines Dörrvorgangs vom Kältegerät entfernen und andere Arbeiten erledigen. Ein passendes Dienstprogramm zum Empfang der Meldung und Erzeugen des Signals, wie etwa eine App für ein Smartphone, kann als Zubehör zum erfindungsgemäßen Kältegerät mitgeliefert oder zum Download bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird zum anderen gelöst durch ein Verfahren zum Dörren von Material in einem Kältegerät, insbesondere einem Kältegerät wie oben beschrieben, mit den Schritten
a) Einbringen des Materials in ein Lagerfach des Kältegeräts; und
b) Umwälzen von Luft zwischen dem Lagerfach und einer Kammer, in der die Luft abwechselnd in einer Heizphase beheizt und in einer Kühlphase durch einen als Verdampfer betrieben Wärmetauscher gekühlt wird. Eine weitere Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zum Dörren von Material in einem Kältegerät mit den Schritten
a) Einbringen des Materials in ein durch einen Wärmetauscher temperierbares Lagerfach des Kältegeräts;
b) Abwechselndes Betreiben des Wärmetauschers als Verdampfer und als Verflüssiger.
Das Dörren kann beendet werden, wenn wenigstens einer der folgenden Parameter
Luftfeuchtigkeit im Lagerfach,
Dauer des Dörrvorgangs,
- Gewicht des Materials,
Dauer einer Heiz-, Kühl- oder Abtauphase des Wärmetauschers,
einen Grenzwert erreicht hat.
Dieser Grenzwert kann anhand eines Anfangswerts wenigstens eines der genannten Parameter und/oder der Art des Materials festgelegt werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät;
Fig. 2 einen Kältemittelkreislauf des Kältegeräts; und
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines von einer Steuereinheit des Kältegeräts ausgeführten Betriebsverfahrens.
Fig. 1 zeigt in einem schematischen Schnitt einen Teil eines Gehäuses 1 eines Kältegeräts. Neben einer vollständig gezeigten Kammer 2 können ein oder mehrere, in der Fig. nur bruchstückhaft gezeigte Kammern 3 vorhanden sein. Die Kammer 2 ist durch eine Zwischenwand 4 in eine Wärmetauscherkammer 5 und ein Lagerfach 6 unterteilt. Die Wärmetauscherkammer 5 enthält in an sich bekannter Weise einen als Verdampfer zum Kühlen des Lagerfachs 6 betreibbaren Wärmetauscher 7 und einen Ventilator 8 zum Antreiben eines Luftstroms 9, der durch die Wärmetauscherkammer 5 und das Lagerfach 6 zirkuliert. Das Lagerfach 6 ist mit zu dörrendem Material 1 1 beschickbar Am Wärmetauscher 7 kann eine an sich bekannte, elektrisch betriebene Abtauheizung montiert sein. Vorzugsweise ist jedoch stattdessen der Wärmetauscher 7 selbst wahlweise als Verdampfer oder als Wärme an die Wärmetauscherkammer 5 abgebender Verflüssiger betreibbar, wie später noch genauer erläutert wird. Am Boden der Wärmetauscherkammer 5, unter dem Wärmetauscher 7, erstreckt sich eine Auffangrinne 16 für vom Wärmetauscher abfließendes Kondenswasser. Ein Kondenswasserablauf 17 führt vom tiefsten Punkt der Auffangrinne 16 durch eine die Kammer 2 umgebende Isolationsschicht zu einer Verdunstungsschale 18. Die Verdunstungsschale 18 kann in einem Maschinenraum des Kältegeräts eng benachbart zu einem Verdichter 19 angeordnet sein, um von dessen Abwärme beheizt zu werden. Eine elektronische Steuereinheit 10 ist mit einem am Wärmetauscher 7 montierten Wärmetauscher-Temperatursensor 12 und mit einem Lagerfach-Temperatursensor 13 an einer Wand des Lagerfachs 6 verbunden.
Optional kann die Steuereinheit 10 mit einem Hygrometer 14 verbunden sein, das auf dem Weg des Luftstroms 9, vorzugsweise an einem Eingang der Wärmetauscherkammer 5, angeordnet ist.
Weiterhin optional kann in dem Lagerfach 6 eine Waage 15 vorgesehen sein, die mit dem zu dörrenden Material 1 1 beladen werden kann, um Messwerte von dessen Gewicht an die Steuereinheit 10 zu liefern. Bei der Waage 15 kann es sich um eine Haushaltswaage handeln, die auch außerhalb des Kältegeräts autonom betreibbar ist und die lediglich zum Dörren des Materials 1 1 im Lagerfach 6 platziert und mit der Steuereinheit 10 verbunden wird. Fig. 2 zeigt einen Kältemittelkreislauf gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Kältegeräts. An einer von einem Druckanschluss des Verdichters 19 ausgehenden Kältemittelleitung 20 ist zunächst ein außen am Korpus 1 freiliegender Verflüssiger 21 angeschlossen. Hinter dem Verflüssiger gabelt sich die Leitung 20 in zwei Zweige 22, 23. Am Zweig 22 sind eine erste steuerbare Drosselstelle 24, der Wärmetauscher 7 und eine zweite steuerbare Drosselstelle 25 in Reihe geschaltet, am Zweig 23 eine dritte steuerbare Drosselstelle 26, ein Wärmetauscher 27 einer der Kammern 3 und eine vierte steuerbare Drosselstelle 28. Von einem Vereinigungspunkt der zwei Zweige 22, 23 verläuft die Leitung 20 über einen Verdampfer 29 eines weiteren Fachs 3 zu einem Sauganschluss des Verdichters 19. Die Drosselstellen 24, 25, 26, 28 können Expansionsventile sein. Ihr Strömungsleitwert ist durch die Steuereinheit 10 einstellbar.
Wenn bei laufendem Verdichter 19 der Strömungsleitwert der Drosselstelle 24 niedrig, der der Drosselstelle 25 hingegen hoch ist, findet der Druckabfall überwiegend an der Drosselstelle 24 statt, und der Druck im Wärmetauscher 7 ist niedrig genug, um dort eine Verdampfungstemperatur unter 0°C zu erreichen. Wenn hingegen die Drosselstelle 24 weit offen und die Drosselstelle 25 eng eingestellt ist, sind die Drücke im Verflüssiger 21 und im Wärmetauscher 7 im Wesentlichen gleich. Da der Wärmetauscher 7 kühler als der Verflüssiger 21 ist, findet Kondensation im Wesentlichen im Wärmetauscher 7 statt, und die dabei freigesetzte Wärme wird vom Luftstrom 9 in das Lagerfach 6 übertragen. Diese Wärme wird dem Fach 3 des Verdampfers 29 entzogen, denn dort verdampft das Kältemittel wieder.
Fig. 3 zeigt ein Betriebsverfahren der Steuereinheit 10. Ein Trocknungsvorgang beginnt damit, dass ein Benutzer einen entsprechenden Befehl an einer Benutzerschnittstelle 30 eingibt (S1 ). Die Steuereinheit 10 leitet eine Kühlphase S2 ein, indem sie die Drosselstelle 24 auf niedrigen, die Drosselstelle 25 auf hohen Leitwert schaltet und den Verdichter 19 und den Ventilator 8 betreibt. Der Wärmetauscher 7 kühlt ab auf eine Temperatur unter 0°C, und kalte Luft vom Wärmetauscher 7 erreicht das Lagerfach 6. Währenddessen aus dem Lagerfach angesaugte Warmluft lädt ihre Feuchtigkeit als Reif am Wärmetauscher 7 ab. Dieser Zustand wird beibehalten, bis der Lagerfach-Temperatursensor 13 anzeigt, dass eine untere Grenztemperatur Tmin unterschritten ist. Um ein Gefrieren des Materials 1 1 im Lagerfach 6 zu vermeiden, sollte die untere Grenztemperatur Tmin oberhalb von 0°C gewählt sein.
Wenn die Ausschalt-Grenztemperatur unterschritten ist, kann in Schritt S3 eine Prüfung erfolgen, ob Bedingungen für eine Beendigung des Dörrvorgangs erfüllt sind. Diese können unterschiedlich sein, je nachdem, mit welchen Sensoren das Kältegerät ausgestattet ist, und werden später beschrieben.
Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, wird die Drosselstelle 24 auf hohen und die Drosselstelle 25 auf niedrigen Leitwert umgeschaltet. Der Verdichter 19 bleibt in Betrieb, so dass das Kältemittel im Wärmetauscher 7 kondensiert, anstatt zu verdampfen. Der Ventilator 8 kann währenddessen in Betrieb bleiben: Vorzugsweise wird er jedoch zunächst ausgeschaltet, um in einer Abtauphase S4 den Wärmetauscher 7 solange zu erwärmen, bis der Wärmetauscher-Temperatursensor 12 eine positive Temperatur des Wärmetauschers 7 anzeigt. Wenn dies der Fall ist, ist der Reif vom Wärmetauscher 7 abgetaut, und das Wasser ist über den Kondenswasserablauf 17 abgeflossen. In der nun folgenden Heizphase bläst der Ventilator 8 warme Luft vom Wärmetauscher 7 ins Lagerfach 6. Das Lagerfach 6 und das Material 1 1 darin erwärmen sich, bis eine obere Grenztemperatur Tmax überschritten ist. Diese obere Grenztemperatur Tmax kann an der Benutzerschnittstelle 30 einstellbar sein oder von der Steuereinheit 10 anhand von an der Benutzerschnittstelle 30 gemachten Angaben zur Art des Materials 1 1 festgelegt werden; um eine schnelle Dörrung zu erreichen, sollte eine obere Grenztemperatur Tmax oberhalb der Raumtemperatur, vorzugsweise von über 40 oder gar 50° C, einstellbar sein.
Im Fall der Fig. 3 kehrt das Verfahren bei Überschreitung der oberen Grenztemperatur Tmax unmittelbar zum Schritt S2 zurück. Alternativ könnte an dieser Stelle die Prüfung stattfinden, ob die Bedingungen für die Beendigung des Dörrvorgangs erfüllt sind.
Im einfachsten Fall, wenn das Hygrometer 14 vorhanden ist, kann die Beendigungsbedingung die Unterschreitung eines Grenzwerts der Luftfeuchtigkeit sein. Ein solcher Grenzwert kann je nach Art des zu dörrenden Materials 1 1 unterschiedlich vorgegeben und in einem Speicher hinterlegt sein, den die Steuereinheit 10 anhand von Angaben des Benutzers zum Material 1 1 abfragt.
Als weitere Bedingung kann vorgesehen sein, den Trocknungsvorgang zu beenden, wenn die Luftfeuchtigkeit am Ende der Kühl- oder Heizphasen sich im Laufe mehrerer Zyklen des Verfahrens nicht ändert oder wenn die Gesamtdauer des Dörrvorgangs einen zulässigen Höchstwert erreicht hat.
Wenn die Waage 15 vorhanden ist, kann die Steuereinheit den Dörrvorgang beenden, wenn das Gewicht des Materials 1 1 auf einen - vorzugsweise abhängig von der Art des Materials 1 1 vorgegebenen - Bruchteil des Gewichts zu Beginn des Dörrvorgangs abgenommen hat, oder wenn das Gewicht sich im Laufe eines Zyklus des Verfahrens nicht mehr ändert.
Einer Weiterentwicklung zufolge misst die Steuereinheit im Laufe einer Abtauphase S4 die Abtauzeit, die der Wärmetauscher benötigt, um sich von einer vorgegebenen Temperatur knapp unter 0°C auf eine Temperatur knapp darüber zu erwärmen. Diese Zeit ist ein Maß für die in der vorhergehenden Kühlphase gesammelte Reifmenge. Ist sie kürzer als ein vorgegebener Grenzwert, dann kann das Material 1 1 als trocken angesehen und der Dörrvorgang beendet werden.
Bei der Festlegung dieses Grenzwertes sollte die Menge des in das Lagerfach 6 geladenen Materials 1 1 berücksichtigt werden; je größer diese ist, umso größer ist die Reifmenge, die sich auch dann noch am Wärmetauscher 7 niederschlägt, wenn das Material bereits im erforderlichen Maße getrocknet ist. Deswegen misst einer zweiten Weiterbildung zufolge die Steuereinheit auch die Dauer der Kühlphase. Diese ist linear abhängig von der Menge des Materials 1 1 . Deshalb kann insbesondere aus der Dauer der ersten Kühlphase die Materialmenge abgeschätzt und der Grenzwert der Abtauzeit proportional zu dieser Materialmenge festgelegt werden.
Denkbar ist auch, aus der Verkürzung der Kühlphasen im Laufe eines Dörrvorgangs auf den Gewichtsverlust des Materials 1 1 zu schließen und den Dörrvorgang zu beenden, wenn dieser Gewichtsverlust einen vorgegebenen Bruchteil des Anfangsgewichts erreicht hat.
Das Verhältnis zwischen der anhand der Dauer einer Kühlphase abgeschätzten Materialmenge und der anhand der Abtauzeit der darauffolgenden Heizphase abgeschätzten Wassermenge ermöglicht der Steuereinheit 10, zu erkennen, ob das Material 1 1 , das sich im Lagerfach befindet, leicht oder schwer zu trocknen ist. Bei leicht zu trocknendem Material mit großer Oberfläche ist der Wasserverlust in jedem Zyklus hoch, und dementsprechend hoch kann sie auch den Grenzwert der Abtauzeit ansetzen, bei der sie den Dörrvorgang beendet. Bei einem schwer trocknenden Material wie etwa durch eine Schale vor Austrocknung geschützten Früchten muss bei gleicher Materialmenge ein deutlich niedrigerer Grenzwert der Abtauzeit gewählt werden, um eine ausreichende Trocknung zu gewährleisten.
Das Kältegerät kann eine Netzwerkschnittstelle 31 , z.B. zu einem WLAN oder Mobilfunknetz, aufweisen, über die die Steuereinheit 10 eine Meldung an ein vernetztes Gerät wie etwa ein Smartphone des Benutzers absetzt, um diesen darauf hinzuweisen, wenn der Dörrvorgang abgeschlossen ist und das Material 1 1 aus dem Lagerfach 6 entnommen und durch frisches ersetzt werden kann.
Auf dem vernetzten Gerät kann eine spezielle App installiert sein, um die Meldung der Steuereinheit 10 zu verarbeiten. Die Verarbeitung kann darin bestehen, unverzüglich ein - vorzugsweise akustisches oder haptisches - Signal zu erzeugen, das der Benutzer wahrnehmen kann, ohne dafür auf das vernetzte Gerät blicken zu müssen, und eine Information bereitzustellen, die vom Benutzer auf einem Bildschirm des vernetzten Geräts abgelesen werden kann, wenn er, durch das Signal darauf hingewiesen, den Bildschirm aktiviert. Es ist aber auch möglich, das Kältegerät als Teilnehmer an einem an sich bekannten Textnachrichtendienst wie SMS oder WhatsApp anzumelden und diesen Textnachrichtendienst zu nutzen, um die Meldung an das vernetzte Gerät zu senden.
Bezugszeichen
1 Gehäuse
2 Kammer
3 Kammer
4 Zwischenwand
5 Wärmetauscherkammer
6 Lagerfach
7 Wärmetauscher
8 Ventilator
9 Luftstrom
10 Steuereinheit
1 1 Material
12 Wärmetauscher-Temperatursensor
13 Lagerfach-Temperatursensor
14 Hygrometer
15 Waage
16 Auffangrinne
17 Kondenswasserablauf
18 Verdunstungsschale
19 Verdichter
20 Kältemittelleitung
21 Verflüssiger
22 Zweig
23 Zweig
24 Drosselstelle
25 Drosselstelle
26 Drosselstelle
27 Wärmetauscher
28 Drosselstelle
29 Verdampfer
30 Benutzerschnittstelle
31 Netzwerkschnittstelle

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kältegerät mit einem Lagerfach (6), einer vom Lagerfach (6) getrennten Wärmetauscherkammer (5), die einen als Verdampfer betreibbaren Wärmetauscher (7) und eine Heizung enthält, einem Ventilator (8) zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen Lagerfach (6) und Wärmetauscherkammer (5), und einer Steuereinheit (10) zum Steuern des Betriebs von Wärmetauscher (7), Ventilator (8) und Heizung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) einen Dörrbetriebsmodus unterstützt, in dem der Ventilator (8) gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Dörrbetriebsmodus Heizphasen (S5), in denen der Ventilator (8) gleichzeitig mit der Heizung in Betrieb ist, mit Kühlphasen (S2) abwechseln, in denen gleichzeitig der Wärmetauscher (7) als Verdampfer und der Ventilator (8) in Betrieb sind.
Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, zwischen einer Kühlphase (S2) und einer darauffolgenden Heizphase (S5) eine Abtauphase (S4) einzuschieben, in der die Heizung ohne den Ventilator (8) in Betrieb ist.
Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) mit einem Wärmetauscher-Temperatursensor (12) verbunden und eingerichtet ist, von der Abtauphase (S4) in die Heizphase (S5) überzugehen, wenn die Temperatur des Wärmetauschers (7) von einem negativen auf einen positiven Wert angestiegen ist.
Kältegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, die Dauer der Abtauphase (S4) zu erfassen und den Dörrbetriebsmodus zu beenden (S3), wenn diese Dauer einen Grenzwert unterschreitet.
6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) mit einem Lagerfach-Temperatursensor (13) verbunden und eingerichtet ist, die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des Lagerfachs (6) zu erfassen. 7. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) mit einer Benutzerschnittstelle (30) verbunden und eingerichtet ist, von dieser eine Eingabe eines Benutzer über die Art des in das Lagerfach (6) geladenen Materials (1 1 ) zu empfangen.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) mit einer Waage (15) verbunden ist, die im Lagerfach (6) angeordnet ist, um das in das Lagerfach (6) geladene Material (1 1 ) zu wiegen, und die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, anhand des Gewichts des Materials (1 1 ) über eine Beendigung des Dörrbetriebsmodus zu entscheiden (S3).
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) zwischen Betrieb als Verdampfer und Betrieb als Heizung umschaltbar ist. 10. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) in einem Kältemittelkreislauf mit wenigstens einer Drosselstelle (24, 25) in Reihe verbunden ist, deren Durchlassrate durch die Steuereinheit (10) gesteuert ist.
1 1 . Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, eine Meldung über die Beendigung des Betriebsmodus an ein vernetztes Gerät zu senden.
12. Verfahren zum Dörren von Material (1 1 ) in einem Kältegerät mit den Schritten
a) Einbringen des Materials (1 1 ) in ein Lagerfach (6) des Kältegeräts; und b) Umwälzen von Luft (9) zwischen dem Lagerfach (6) und einer
Wärmetauscherkammer (5), in der die Luft abwechselnd in einer Heizphase (S5) beheizt und in einer Kühlphase (S2) durch einen als Verdampfer betrieben Wärmetauscher (7) gekühlt wird.
Verfahren zum Dörren von Material (1 1 ) in einem Kältegerät mit den Schritten a) Einbringen des Materials (1 1 ) in ein durch einen Wärmetauscher (7) temperierbares Lagerfach (6) des Kältegeräts;
b) Abwechselndes Betreiben des Wärmetauschers (7) als Verdampfer (S2) und als Verflüssiger (S4, S5).
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dörren beendet wird (S3), wenn wenigstens ein Parameter, der unter
- Luftfeuchtigkeit im Lagerfach,
- Dauer des Dörrvorgangs,
- Gewicht des Materials,
- Dauer einer Heiz-, Kühl- oder Abtauphase des Wärmetauschers
ausgewählt ist, einen Grenzwert erreicht hat.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert anhand eines Anfangswerts wenigstens eines der Parameter und/oder der Art des Materials festgelegt wird.
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