WO2022037880A1 - Verfahren zum abtauen eines verdampfers eines kältegeräts - Google Patents

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WO2022037880A1
WO2022037880A1 PCT/EP2021/070345 EP2021070345W WO2022037880A1 WO 2022037880 A1 WO2022037880 A1 WO 2022037880A1 EP 2021070345 W EP2021070345 W EP 2021070345W WO 2022037880 A1 WO2022037880 A1 WO 2022037880A1
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WO
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evaporator
time threshold
temperature
defrosting
defrost
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/070345
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Mack
Katja Oechsle
Lincoln Massashi Takemoto
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • 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
    • F25D21/002—Defroster control
    • 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
    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/10—Sensors measuring the temperature of the evaporator
    • 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
    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/14—Sensors measuring the temperature outside the refrigerator or freezer

Definitions

  • the invention relates to a method for defrosting an evaporator of a refrigerator.
  • the invention also relates to a refrigeration appliance, having a refrigerated space that can be cooled by an evaporator, a control device for setting a cooling capacity of the evaporator, an ambient temperature sensor and at least one defrosting sensor connected to the control device, the control device being set up to run the method.
  • the invention can be applied particularly advantageously to statically operated household refrigeration appliances.
  • Different evaporator concepts can be used for statically cooled refrigeration devices, e.g. rollbond evaporators, ToS evaporators, etc.
  • Moisture is introduced into a cold room through door openings and food storage. This moisture collects as a layer of frost on the cooled surface of the evaporator (if the evaporator is directly exposed to the refrigerator compartment) or on a surface of the refrigerator compartment cooled by the evaporator (behind which the evaporator is typically arranged).
  • This layer of frost has a thermally insulating effect and reduces the power of the cooling system. Regular defrosting is therefore necessary.
  • the frost is melted off and the melted water is removed from the cooling chamber.
  • a control device uses a defrost sensor (e.g. an evaporator or compartment sensor) to compare the current temperature value with a preset defrost end value. As soon as this final defrosting value is reached or exceeded, the defrosting is considered finished.
  • a defrost sensor e.g. an evaporator or compartment sensor
  • Such a defrosting process has several disadvantages: if the final defrosting value is assigned independently of the ambient temperature, there is a risk of too long (excessive) heating of the cold room or too short a heating, which may result in ice residues on the evaporator or the cooled surface of the cold room stay behind. In addition, the actual degree of frosting on the evaporator is not taken into account.
  • An unused, dry refrigeration device has the same final defrost value as a heavily used and therefore heavily frosted refrigeration device.
  • US 6,058,724 discloses a method of controlling defrosting of a refrigerator comprising the step of setting an initial defrost cycle, the step of determining whether conditions for defrost to occur are met, the step of activating a defrost heater to remove frost formed on the evaporator when the conditions for entering defrosting are satisfied, and setting a defrosting recovery temperature and a defrosting cycle according to a latent heat period detected from the temperature of a defrosting sensor to perform the defrosting operation, the step of ending the defrosting operation when the temperature of the defrosting sensor the defrost recovery temperature is reached, and the step of resetting a defrost cycle according to the operation councils of a compressor and the number of door opening/closing times when the defrost entry conditions are not met.
  • the amount of frost formed on the evaporator is determined from the latent
  • DE 10 2009 028 778 A1 discloses a refrigeration appliance, in particular a household refrigeration appliance, with a refrigerant circuit in which an evaporator is connected, with which a cooling capacity can be introduced into a refrigerated space and with which a defrosting heating element is assigned, which, in order to avoid icing of the evaporator in a first defrost mode can be activated.
  • the refrigeration device has a monitoring device with which at least one operating parameter of the refrigeration device can be detected, and depending on the size of the detected operating parameter, the defrosting heating element can be activated in a second defrosting operating mode with a heating output that is increased compared to the first defrosting operating mode.
  • KR 2016 0099181 A discloses a method for defrosting a refrigerator.
  • the method includes: a step of allowing a control unit to determine whether or not a refrigerator satisfies a defrost condition during a normal operation mode; a step of allowing the control unit to be switched to a defrosting mode depending on whether or not the refrigerator satisfies the defrosting condition to perform a defrosting operation; and a step that allows the control unit to apply the different set temperatures according to the number of opening and closing times of a door to obtain the input from a defrost temperature sensor compare the defrost temperature and the different set temperature to end the defrost mode.
  • the object is achieved by a method for defrosting an evaporator of a refrigeration appliance, in which a defrosting process is started with a preset defrost end temperature, a reference (time) duration for passing through a melting range of an evaporator temperature between a lower range limit value below the freezing point and an upper range limit value is measured above the freezing point, at least one time threshold is calculated, the reference duration is compared with the at least one time threshold and the defrost end temperature is adjusted depending on a result of the at least one comparison.
  • the defrosting process can be carried out particularly as required, in particular by distinguishing whether the evaporator is heavily or less heavily frosted.
  • unnecessarily long defrosting processes can be avoided in a particularly reliable manner, which in turn is particularly favorable in terms of energy and reduces stress for food, and on the other hand it can be reliably avoided that defrosting is not carried out too briefly, which avoids the risk of ice residues.
  • the process of defrosting the evaporator may also be referred to as a process of defrosting or defrosting the evaporator.
  • the evaporator represents a component of a refrigerant circuit that can be controlled, for example, by a control unit.
  • the evaporator can, for example, be in a rear wall of the refrigeration be foamed into the device or a refrigerated space or can be freely suspended in front of the rear wall in the refrigerated space.
  • the refrigeration device is in particular a domestic refrigeration device.
  • the refrigeration device can be a refrigerator, a freezer or a combination thereof.
  • the fact that the defrosting process is started with a preset defrosting end temperature includes that the initially preset defrosting end temperature is adaptable by the threshold value comparison, i.e. either remains unchanged or can be increased or decreased.
  • an evaporator temperature is measured continuously or quasi-continuously by means of a temperature sensor ("defrost sensor").
  • the evaporator temperature corresponds to a temperature of the evaporator as such or a temperature on a surface of the refrigerator compartment cooled by the evaporator.
  • the defrosting sensor can be arranged directly on the evaporator or on the surface cooled by the evaporator, but is not limited to this. Any other defrost sensor can also be used, from whose measured temperature values the evaporator temperature can be deduced.
  • a combination of a defrost sensor and at least one other temperature sensor, e.g. a refrigerator room sensor, can also be used to determine the evaporator temperature.
  • the defrost sensor is preferably attached to the evaporator.
  • the defrosting sensor is preferably arranged in the lower area of the evaporator.
  • defrost sensors can also be arranged on an evaporator.
  • the plurality of defrost sensors are then preferably arranged at different heights. If the density of the evaporator tubes varies vertically, the density of the multiple defrost sensors can correspond to that density.
  • the first defrosting sensor is preferably arranged in the lower area of the evaporator and the second defrosting sensor is arranged in the area of the greatest density of the evaporator tubes. This has the advantage that the first defrost sensor covers the area of a Water drainage channel also recorded and the second defrost sensor recorded the area of reinforced tires.
  • each sensor represents an area of the vaporizer.
  • the method according to the invention can then be carried out for each area or for each sensor. This ensures that each area is completely defrosted.
  • the method can be designed in such a way that a common evaporator temperature, which is used in the method, is determined from the signals from the multiple sensors.
  • the initially preset defrost end temperature is selected favorably for an evaporator with little frost. If the measured reference duration is then comparatively short (as determined by the threshold value comparison), it does not need to be changed, but is increased, for example, if the measured reference duration is comparatively long. Conversely, the initially preset defrost end temperature can be chosen favorably for an evaporator with more frost. If the measured reference duration is then comparatively short, it can be reduced, otherwise it can remain unchanged. This principle can be applied analogously to one or more time threshold values.
  • the lower range limit lies in a range between ⁇ 3° C. and ⁇ 0.5° C., in particular at ⁇ 0.5° C.
  • the upper range limit lies in a range between +0.5°C and +3°C, in particular at +0.5°C.
  • the at least one time threshold value (which can also be referred to as a comparison time) an assessment can be made as to how heavily the evaporator or the surface of the refrigerator compartment cooled by it has frost.
  • the end defrosting temperature can then be adjusted depending on the degree of frost by means of the threshold value comparison.
  • the method can perform a threshold comparison based on one or more time thresholds. The more time threshold values are used, the more precisely the defrost end temperature can be adapted to the energetically most favorable case.
  • At least one time threshold value can be calculated as a function of, for example, coefficients determined experimentally and/or by simulations and, if appropriate, as a function of at least one variable parameter, such as an ambient temperature, for example. If the at least one time threshold value is only calculated using coefficients, it can also be stored as a fixed value and does not have to be calculated explicitly. The calculation then includes retrieving a time threshold.
  • exactly one time threshold value is calculated and if the reference duration falls below or reaches the time threshold value, the end defrosting temperature is set to a lower value, otherwise it is set to a higher value. This achieves the advantage that the method is particularly easy to implement.
  • the final defrosting temperature can be adjusted to two degrees of frosting (less frosting / more frosting).
  • two different time threshold values are calculated and, in the event that the reference duration falls below or reaches the smaller of the two time threshold values, the defrost end temperature is set to a lowest value, in the event that the reference duration reaches or exceeds the greater of the two time threshold values, the defrost end temperature is set to a maximum value, otherwise the defrost end temperature is set to a medium value.
  • the comparison of the reference duration with a time threshold value can be carried out by a suitable combination of comparison operations less than (" ⁇ "), less than or equal (“ ⁇ "), greater than (">") or greater than or equal (“>”).
  • the defrost end temperature can be left unchanged in one development if the reference duration At a remains below a time threshold Thr (ie t a ⁇ Thr applies), otherwise increased (when At a > Thr), and left unchanged in another development if the reference duration remains below the time threshold or reaches it (i.e. At a ⁇ Thr applies), otherwise (if At a > Thr) are increased, etc.
  • the method is described without loss of generality so that by means of a threshold value comparison it is checked whether the reference duration is shorter than a certain time threshold value or not.
  • the at least one time threshold value is calculated as a function of an ambient temperature. This results in the advantage that the reference duration can be matched particularly precisely to the need for defrosting.
  • Tr is the ambient temperature and CDM0, CDM1 and CDM2 are given as coefficients.
  • the coefficients can be in the following ranges: CDM0 between 10 and 30 min, CDM1 between 1 and 2 min/°C and CDM2 between see 0.5 and 1.5. For example, they can be determined experimentally and/or determined by simulations.
  • the lowest time threshold Thr1 is then typically in a range between 30 and 60 minutes.
  • Tr (2) is calculated with Tr of the ambient temperature and CWCMO and CWCM1 as predetermined coefficients.
  • CWCMO can be between 20 and 30 min and CWCM1 can be between 3 and 4 min/°C.
  • Thr2 is typically in a range between 70 and 80 minutes.
  • time thresholds Thr1 and Thr2 may correspond to the time thresholds Thr1 and Thr2.
  • ATo Ata /Thr • [CROFF1 • (Tr/Thr) CROFF2 + CROFF3] (3) is higher than the next lower defrost end temperature, where At a is the measured reference duration, Thr is a time threshold, Tr is the ambient temperature and CROFF1 , CROFF2 and CROFF3 represent predetermined coefficients.
  • CROFF1 can assume values between 1 and 2.5
  • CROFF2 can assume values between 0.7 and 1.5
  • CROFF3 can assume values between 3 and 4.
  • they can be determined experimentally and/or determined by simulations.
  • Typical offsets ATo are in the range between 2 K for low ambient temperatures Tr and 11 K for high ambient temperatures Tr.
  • Thr can be calculated from Eq. (3) correspond, for example, to the greater time threshold Thr2.
  • This can be implemented as follows in the event that the preset defrost end temperature Tend has been preset favorably for an evaporator with little frost: if the reference duration At a is shorter than the first time threshold value Thr1 , the preset defrost end temperature Tend is retained. This covers the case where there is little frost on the evaporator (so-called "dry defrost”), which often occurs when the refrigeration appliance is not used much and/or the ambient temperatures are low.
  • ATo2 can also be calculated or be a fixed value, eg in a range between 15 K and 20 K. This covers the case that the evaporator is heavily frosted or icy, which can occur, for example, when the refrigeration appliance is in warm and humid conditions Environments is used more often than average, eg with 60 to 70 door openings per day.
  • a time interval between successive defrosting processes remains constant. This is advantageously particularly easy to implement.
  • a time interval between successive defrosting processes is variable, for example depending on the load on the compressor of the refrigeration medium circuit and/or from a number of door opening processes during a cooling phase. This is particularly advantageous in terms of energy.
  • a defrosting heater and/or a defrosting heater is activated during a defrosting process.
  • the object is also achieved by a household refrigeration appliance, having a refrigerated space that can be cooled by an evaporator, a control device set up for setting a cooling capacity of the evaporator, and a defrost sensor, the household refrigeration appliance, in particular its control device, being set up to carry out the method as above described to run.
  • the household refrigeration appliance can be designed analogously to the method and vice versa, and has the same advantages.
  • the domestic refrigeration appliance has an ambient temperature sensor.
  • the refrigeration device can be a statically cooled refrigeration device, but is not limited to this.
  • the refrigeration device can also be a so-called no-frost refrigeration device.
  • the refrigeration device can have a defrost heater that can be used to accelerate defrosting and/or a fan.
  • the refrigeration device can have a clock or "timer" or a corresponding function for measuring time.
  • FIG. 1 shows a sketch of a household refrigerating appliance as a sectional side view
  • FIG. 2 shows two possible temperatures as a plot of an evaporator temperature measured by a defrost sensor of the household refrigeration appliance against a period of time t temperature curves during a defrosting process for an evaporator with little frost and for an evaporator with heavy frost;
  • FIG. 4 shows a further possible course of a method for defrosting an evaporator of a refrigerating appliance.
  • the refrigerated space 2 can be cooled by means of an evaporator 5 of a refrigeration circuit, with a cooling capacity being able to be controlled by means of a control device 6 .
  • the control device 6 is connected to a defrost sensor 7 for sensing a temperature ("evaporator temperature") T of the evaporator 5 or a rear wall of the refrigerator compartment 2 cooled thereby.
  • the refrigerator 1 may further have a defrost heater 8 provided on the evaporator 5 or on the rear wall of the refrigerator compartment 2 cooled thereby, and an ambient temperature sensor 9 for sensing an ambient temperature Tr.
  • the refrigerator 1 can also have at least one refrigerated space sensor (not shown) for sensing a temperature of the refrigerated space 2 .
  • FIG. 2 shows two possible temperature curves during a defrosting process as a plot of an evaporator temperature T measured by the defrost sensor 7 in °C against a time period t in mm, namely a temperature curve K1 for an evaporator 5 with little frost and a temperature curve K2 for an evaporator with a lot of frost.
  • the temperature curve K1 shows a comparatively quick passage through the melting range between Tiow and Thigh and thus a short reference duration At a (K1) of, for example, approx. 15 min.
  • the temperature curve K2 shows due to the strong frosting and and thus a comparatively slow transition through the melting range and thus a comparatively long reference duration At a (K2) of, for example, approx. 85 min.
  • the measured reference duration At a differs depending on the degree of frosting on the evaporator 5 (or the cooled wall) clearly: So lasts a Passing through the melting range with heavily frosted evaporators 5 is significantly longer than with less frosted (or even dry) evaporators 5.
  • the defrost end temperature Tend preset at the beginning of the defrosting process can be set, for example, to a value of Tend that is favorable for low frost and lies in the range between 4 and 5°C.
  • FIG. 3 shows a possible course of a method for defrosting the evaporator 5 of the refrigerator 1, which is controlled by the control device 6.
  • a new defrosting process is started--for example after a fixed predetermined period of time since the end of the last defrosting process.
  • the cooling capacity provided by the evaporator 5 is set to zero (which can also be referred to as the evaporator 5 being switched off).
  • the defrost heater 8 can now also be switched on.
  • the evaporator temperature T measured by the defrost sensor 7 begins to rise slowly, as also shown in FIG.
  • a step S2 the control device 6 checks whether the evaporator temperature T measured by the defrost sensor has already exceeded the lower temperature limit value Tiow ("T>T
  • OW can be -0.5 °C, for example, which is slightly below the freezing point of 0 °C.
  • the reference duration At a can be calculated according to t(Thigh) ⁇ t(Tiow), for example.
  • the upper temperature limit value Thigh can have a value of +0.5° C., for example, and can therefore be slightly above the freezing point.
  • step S5 the reference duration At a is compared with the time threshold value Thr. If the reference duration At a is below the time threshold Thr ("Y"), the preset end defrost temperature T en d remains unchanged, as indicated by step S6.
  • an offset ATo is calculated in step S7, for example according to FIG.
  • ATo Ata /Thr • [CROFF1 • (Tr/Thr) CROFF2 + CROFF3], where CROFF1 , CROFF2 and CROFF3 denote predetermined coefficients.
  • step S9 the defrosting process is carried out until the end defrosting temperature T en d is reached, as indicated by step S9.
  • FIG. 4 shows another possible course of a method for defrosting the evaporator 5 of the refrigerator 1, which is controlled by the control device 6.
  • steps S1 to S3 and S6 correspond to steps S1 to S3 and S6 from FIG.
  • a first time threshold value Thr1 is calculated in step S10, for example according to FIG.
  • Thr1 CDMO + CDM1 • Tr CDM2 with Tr the ambient temperature and CDMO, CDM1 and CDM2 given coefficients.
  • Thr1 can be in a range [10; 30] min lie.
  • the reference duration At a is compared with the time threshold value Thr1. If the reference duration At a is below the time threshold Thr1, the initially preset defrost end temperature T en d remains unchanged, as indicated by step S12.
  • a second time threshold value Thr2 is calculated in a step S13, for example according to FIG.
  • Thr2 CWCMO + CWCM1 • Tr with coefficients given CWCMO, CWCM1.
  • Thr1 may be in a range [70; 80] min lie.
  • This first offset ATo1 can be calculated as a function of the reference duration At a , the second time threshold Thr 2 and the ambient temperature Tr, for example according to FIG.
  • ATo1 Ata /Thr2 • [CROFF1 • (Tr/Thr2) CROFF2 + CROFF3], where CROFF1 , CROFF2 and CROFF3 denote predetermined coefficients.
  • Tr typical ambient temperatures Tr, ATo1 can be in a range [2; 11] K lie.
  • the end defrosting temperature T en d is increased by a "second" offset ATo2, as indicated by step S16.
  • the second offset ATo2 can be a fixed value, e.g.
  • the defrosting process is carried out until the end defrosting temperature T end is reached, as indicated by step S17.
  • cooling capacity can then be applied to the evaporator 5 again.
  • the present invention is not limited to the embodiment shown.
  • a numerical specification can also include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

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

Description

VERFAHREN ZUM ABTAUEN EINES VERDAMPFERS EINES KÄLTEGERÄTS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts. Die Erfindung betrifft auch ein Kältegerät, aufweisend einen durch einen Verdampfer kühlbaren Kühlraum, eine Steuereinrichtung zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers, einen Umgebungstemperatursensor und mindestens einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Abtausensor, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren ablaufen zu lassen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf statisch betriebene Haushalts-Kältegeräte.
Bei statisch gekühlten Kältegeräten können unterschiedliche Verdampferkonzepte zum Einsatz kommen, z.B. Rollbond-Verdampfer, ToS-Verdampfer, usw. Durch Türöffnungen und Lebensmitteleinlagerung wird Feuchtigkeit in einen Kühlraum eingebracht. Diese Feuchtigkeit sammelt sich als Reifschicht an der gekühlten Oberfläche des Verdampfers (falls der Verdampfer dem Kühlraum direkt ausgesetzt ist) oder an einer von dem Verdampfer gekühlten Oberfläche des Kühlraums (hinter welcher typischerweise der Verdampfer angeordnet ist). Diese Reifschicht wirkt thermisch isolierend und nimmt dem Kältesystem Leistung. Daher sind regelmäßige Abtauungen nötig. Dabei wird der Reif abgeschmolzen und das geschmolzene Wasser aus dem Kühlraum abgeführt. Bei statischen Geräten erfolgt die Abtauung im Rahmen eines Abtauvorgangs über eine lange Stehzeit, bei welcher dem Verdampfer keine Kühlleistung zugeführt wird. Eine Steuereinrichtung (auch als Gerätesteuerung bezeichnet) vergleicht mit Hilfe eines Abtausensors (z.B. eines Verdampfer- oder Fachfühlers) den aktuellen Temperaturwert mit einem voreingestellten Abtau-Endwert. Sobald dieser Abtau-Endwert erreicht oder überschritten wird, gilt die Abtauung als beendet. Ein solcher Abtauvorgang hat mehrere Nachteile: falls der Abtau- Endwert unabhängig von der Umgebungstemperatur vergeben wird, besteht die Gefahr einer zu langen (übermäßigen) Erwärmung des Kühlraums oder einer zu kurzen Erwärmung, bei der möglicherweise Eisreste am Verdampfer bzw. der gekühlten Oberfläche des Kühlraums Zurückbleiben. Außerdem wird der tatsächliche Bereifungsgrad des Verdampfers nicht berücksichtigt. Ein unbenutztes, trockenes Kältegerät weist denselben Abtau-Endwert wie ein stark benutztes und daher stark bereiftes Kältegerät.
Es existieren bereits Ansätze, auf Umgebungseinflüsse zu reagieren. So ist es z.B. üblich, dass der Abtauendwert in Anhängigkeit von einer Umgebungstemperatur angepasst wird. US 6,058,724 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Abtauung eines Kühlschranks umfasst den Schritt des Einstellens eines anfänglichen Abtauzyklus, den Schritt des Bestimmens, ob Bedingungen für den Eintritt des Abtauens erfüllt sind, den Schritt des Aktivierens einer Abtauheizung, um den am Verdampfer gebildeten Frost zu entfernen, wenn die Bedingungen für den Eintritt des Abtauens erfüllt sind, und Einstellen einer Abtauwiederherstellungstemperatur und eines Abtauzyklus gemäß einer Latenzwärmeperiode, die von der Temperatur eines Abtausensors erfasst wird, um den Abtauvorgang durchzuführen, den Schritt des Beenden des Abtauvorgangs, wenn die Temperatur des Abtausensors die Abtauwiederherstellungstemperatur erreicht, und den Schritt eines Zurücksetzens eines Abtauzyklus gemäß der Betriebsräte eines Kompressors und der Anzahl der Türöffnungs- / Schließzeiten, wenn die Abtaueintrittsbedingungen nicht erfüllt sind. Die Menge des am Verdampfer gebildeten Frosts wird aus der Latenzwärmeperiode bestimmt, die durch eine Temperaturänderung des Abtausensors bestimmt wird, und eine Abtauwiederherstellungstemperatur und ein Abtauzyklus werden entsprechend adaptiv zurückgesetzt.
DE 10 2009 028 778 A1 offenbart ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Verdampfer geschaltet ist, mit dem eine Kühlleistung in einen Kühlraum einbringbar ist und dem ein Abtauheizelement zugeordnet ist, die zur Vermeidung einer Vereisung des Verdampfers in einer ersten Abtau-Betriebsart aktivierbar ist. Dazu weist das Kältegerät eine Überwachungseinrichtung auf, mit der zumindest ein Betriebsparameter des Kältegeräts erfassbar ist, und in Abhängigkeit von der Größe des erfassten Betriebsparameters das Abtauheizelement in einer zweiten Abtau- Betriebsart mit einer im Vergleich zur ersten Abtau-Betriebsart gesteigerten Heizleistung aktivierbar ist.
KR 2016 0099181 A offenbart ein Verfahren zum Abtauens eines Kühlschranks. Dazu umfasst das Verfahren: einen Schritt zum Ermöglichen, dass eine Steuereinheit bestimmt, ob ein Kühlschrank eine Abtaubedingung während eines normalen Betriebsmodus erfüllt oder nicht; ein Schritt zum Ermöglichen, dass die Steuereinheit in einen Abtaumodus geschaltet wird, je nachdem, ob der Kühlschrank die Abtaubedingung erfüllt, um einen Abtauvorgang durchzuführen oder nicht; und einen Schritt, der es der Steuereinheit ermöglicht, die verschiedenen eingestellten Temperaturen gemäß der Anzahl der Öffnungs- und Schließzeiten einer Tür anzuwenden, um die von einem Abtautemperatursensor eingege- bene Abtautemperatur und die unterschiedliche eingestellte Temperatur zu vergleichen, um den Abtaumodus zu beenden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine energetisch besonders effektive Abtauung eines Verdampfers eines Kältegeräts bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts, bei dem ein Abtauvorgang mit einer voreingestellten Abtau-Endtemperatur gestartet wird, eine Referenz(zeit)dauer zum Durchlaufen eines Schmelzbereichs einer Verdampfertemperatur zwischen einem unteren Bereichsgrenzwert unterhalb des Gefrierpunkts und einem oberen Bereichsgrenzwert oberhalb des Gefrierpunkts gemessen wird, mindestens ein Zeitschwellwert berechnet wird, die Referenzdauer mit dem mindestens einen Zeitschwellwert verglichen wird und die Abtau-Endtemperatur in Abhängigkeit von einem Ergebnis des mindestens einen Vergleichs angepasst wird.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Abtauvorgang besonders bedarfsgerecht durchgeführt werden kann, insbesondere durch Unterscheidung, ob der Verdampfer stark oder weniger stark bereift ist. Dadurch können unnötig lange Abtauvorgänge besonders zuverlässig vermieden werden, was wiederum energetisch besonders günstig ist und Stress für Lebensmittel reduziert, und es kann andererseits zuverlässig vermieden werden, dass nicht zu kurz abgetaut wird, was eine Gefahr von Eisrückständen vermeidet.
Das Verfahren zum Abtauen des Verdampfers kann auch als Verfahren zum Entfrosten oder Enteisen des Verdampfers bezeichnet werden.
Der Verdampfer stellt eine Komponente eines Kältemittelkreislaufs dar, der z.B. durch eine Steuereinheit steuerbar ist. Der Verdampfer kann z.B. in einer Rückwand des Kälte- geräts bzw. eines Kühlraums davon eingeschäumt sein oder kann freihängend vor der Rückwand in dem Kühlraum positioniert sein.
Das Kältegerät ist insbesondere ein Haushalts-Kältegerät. Das Kältegerät kann ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kombination daraus sein.
Dass der Abtauvorgang mit einer voreingestellten Abtau-Endtemperatur gestartet wird, umfasst, dass die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur durch den Schwellwertvergleich anpassbar ist, d.h., entweder unverändert bleibt oder erhöht oder erniedrigt werden kann.
Während des Abtauvorgangs wird mittels eines Temperatursensors ("Abtausensors") kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich eine Verdampfertemperatur gemessen. Die Verdampfertemperatur entspricht einer Temperatur des Verdampfers als solchem oder einer Temperatur an einer durch den Verdampfer gekühlten Oberfläche des Kühlraums. Der Abtausensor kann dazu direkt an dem Verdampfer oder an der durch den Verdampfer gekühlten Oberfläche angeordnet sein, ist aber nicht darauf beschränkt. So kann auch jeder andere Abtausensor verwendet werden, aus dessen Temperaturmesswerten auf die Verdampfertemperatur zurückgeschlossen werden kann. Zur Bestimmung der Verdampfertemperatur kann auch eine Kombination von Abtausensor und mindestens einem weiteren Temperatursensor, z.B. einem Kühlraumsensor, verwendet werden.
Der Abtausensor ist vorzugsweise an dem Verdampfer angebracht. Bei einem statischen Verdampfer ist der Abtausensor vorzugsweise im unteren Bereich des Verdampfers angeordnet.
Es können auch mehrere Abtausensoren an einem Verdampfer angeordnet sein. Vorzugsweise sind dann die mehreren Abtausensoren in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Falls die Dichte der Verdampferrohre vertikal variiert kann die Dichte der mehreren Abtausensoren dieser Dichte entsprechen.
Bei zwei Abtausensoren ist vorzugsweise der erste Abtausensor im unteren Bereich des Verdampfers und der zweite Abtausensor im Bereich der größten Dichte der Verdampferrohre angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der erste Abtausensor den Bereich einer Wasserablaufrinne mit erfasst und der zweite Abtausensor den Bereich einer verstärkten Bereifung erfasst.
Bei der Verwendung mehrerer Sensoren repräsentiert jeder Sensor einen Bereich des Verdampfers. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dann für jeden Bereich bzw. für jeden Sensor durchgeführt werden. So kann sichergestellt werden, dass jeder Bereich vollständig abgetaut wird.
Alternativ kann das Verfahren so gestaltet werden, dass aus den Signalen der mehreren Sensoren eine gemeinsame Verdampfertemperatur bestimmt wird, die im Verfahren benutzt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen wenig bereiften Verdampfer günstig gewählt ist. Ist die gemessene Referenzdauer dann vergleichsweise gering (wie durch den Schwellwertvergleich bestimmt), braucht sie nicht geändert zu werden, sondern wird z.B. dann erhöht, wenn die gemessene Referenzdauer vergleichsweise groß ist. Umgekehrt kann die anfänglich voreingestellte Abtau- Endtemperatur für einen stärker bereiften Verdampfer günstig gewählt sein. Ist die gemessene Referenzdauer dann vergleichsweise gering, kann sie herabgesetzt werden, ansonsten unverändert bleiben. Dieses Prinzip lässt sich auf ein oder mehrere Zeitschwellwerte analog anwenden.
Es ist eine Weiterbildung, dass der untere Bereichsgrenzwert in einem Bereich zwischen - 3 °C und -0,5 °C liegt, insbesondere bei -0,5 °C. Es ist eine Weiterbildung, dass der obere Bereichsgrenzwert in einem Bereich zwischen +0,5 °C und +3 °C liegt, insbesondere bei +0,5 °C.
Durch Nutzung des mindestens einen Zeitschwellwerts (auch als Vergleichszeit bezei- chenbar) lässt sich eine Einschätzung abgeben, wie stark der Verdampfer bzw. die durch ihn gekühlte Oberfläche des Kühlraums bereift ist. Mittels des Schwellwertvergleichs kann dann die Abtau-Endtemperatur abhängig von einem Bereifungsgrad angepasst werden. Das Verfahren kann einen Schwellwertvergleich anhand eines oder mehrerer Zeitschwellwerte durchführen. Je mehr Zeitschwellwerte genutzt werden, desto genauer lässt sich die Abtau-Endtemperatur an den energetisch günstigsten Fall anpassen. Mindestens ein Zeitschwellwert kann abhängig von z.B. experimentell und/oder durch Simulationen bestimmten Koeffizienten und ggf. abhängig von mindestens einem variablen Parameter, wie z.B. einer Umgebungstemperatur, berechnet werden. Wird der mindestens eine Zeitschwellwert nur anhand von Koeffizienten berechnet, kann er auch als fester Wert abgespeichert sein und braucht nicht explizit berechnet zu werden. Das Berechnen umfasst dann ein Abrufen eines Zeitschwellwerts.
Es ist eine Ausgestaltung, dass genau ein Zeitschwellwert berechnet wird und für den Fall, dass die Referenzdauer den Zeitschwellwert unterschreitet oder erreicht, die Abtau- Endtemperatur auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, ansonsten auf einen höheren Wert eingestellt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren besonders einfach umsetzbar ist. Die Abtau-Endtemperatur kann dabei auf zwei Bereifungsgrade (wenig bereift / stärker bereift) hin angepasst werden kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass dann, wenn die anfänglich voreingestellte Abtau- Endtemperatur auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, sie auf dem anfänglich vorgegebenen Wert belassen wird, während sie dann, wenn sie auf einen höheren Wert eingestellt wird, der anfänglich voreingestellte Wert erhöht wird, z.B. durch Addition eines Ände- rungswerts oder "Offsets". Diese Weiterbildung ist besonders vorteilhaft, wenn die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen wenig bereiften Verdampfer günstig ist. Es ist eine Weiterbildung, dass dann, wenn die Abtau-Endtemperatur auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, sie ausgehend von dem anfänglich vorgegebenen Wert um einen Offset erniedrigt wird, während sie dann, wenn sie auf einen höheren Wert eingestellt wird, unverändert belassen wird. Diese Weiterbildung ist besonders vorteilhaft, wenn die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur für einen stark bereiften Verdampfer günstig ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zwei unterschiedliche Zeitschwellwerte berechnet werden und für den Fall, dass die Referenzdauer den kleineren der beiden Zeitschwellwerte unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur auf einen niedrigsten Wert eingestellt wird, für den Fall, dass die Referenzdauer den größeren der beiden Zeitschwellwerte erreicht oder überschreitet, die Abtau-Endtemperatur auf einen größten Wert eingestellt wird, ansonsten die Abtau-Endtemperatur auf einen mittleren Wert eingestellt wird.
So wird der Vorteil erreicht, dass die Abtau-Endtemperatur auf mehr als zwei Bereifungsgrade hin angepasst werden kann, z.B. wenig bereift / stärker bereift / sehr stark bereift. Diesen Bereifungsgraden entspricht der niedrigste Wert, der mittlere Wert bzw. der größte Wert der Abtau-Endtemperatur. Andererseits ist das Verfahren so immer noch einfach umsetzbar.
Allgemein kann der Vergleich der Referenzdauer mit einem Zeitschwellwert durch geeignete Kombination von Vergleichsoperationen kleiner ("<"), kleiner gleich ("<"), größer (">") oder größer gleich (">") durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Abtau- Endtemperatur in einer Weiterbildung unverändert gelassen werden, wenn die Referenzdauer Ata unterhalb eines Zeitschwellwerts Thr bleibt (also ta < Thr gilt), ansonsten (bei Ata > Thr) erhöht werden, und in einer anderen Weiterbildung unverändert gelassen werden, wenn die Referenzdauer unterhalb des Zeitschwellwerts bleibt oder ihn erreicht (also Ata < Thr gilt), ansonsten (bei Ata > Thr) erhöht werden, usw. Im Folgenden wird das Verfahren ohne Beschränkung der Allgemeinheit so beschrieben, dass mittels eines Schwellwertvergleichs überprüft wird, ob die Referenzdauer kürzer als ein bestimmter Zeitschwellwert oder nicht.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Zeitschwellwert in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur berechnet wird. Dies ergibt den Vorteil, dass die Referenzdauer besonders genau auf den Auftaubedarf abstimmbar ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der kleinere Zeitschwellwert Thr 1 gemäß
Thr1 = CDM0 + CDM1 • TrCDM2 (1) mit Tr der Umgebungstemperatur und CDM0, CDM1 und CDM2 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird. Beispielsweise können die Koeffizienten in folgenden Bereichen liegen: CDM0 zwischen 10 und 30 min, CDM1 zwischen 1 und 2 min/°C und CDM2 zwi- sehen 0,5 und 1 ,5. Sie können z.B. experimentell ermittelt und/oder durch Simulationen bestimmt worden sein. Der niedrigste Zeitschwellwert Thr1 liegt dann typischerweise in einem Bereich zwischen 30 und 60 Minuten.
Für den Fall, dass genau ein Zeitschwellwert Thr verwendet wird, kann Thr1 = Thr gelten.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der größere Zeitschwellwert Thr2 gemäß
Thr2 = CWCMO + CWCM1 • Tr (2) mit Tr der Umgebungstemperatur und CWCMO und CWCM1 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird. Beispielsweise kann CWCMO zwischen 20 und 30 min liegen und CWCM1 zwischen 3 und 4 min/°C liegen. Sie können z.B. experimentell ermittelt und/oder durch Simulationen bestimmt worden sein. Der höchste Zeitschwellwert Thr2 liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 70 und 80 Minuten.
Für den Fall, dass genau ein Zeitschwellwert Thr verwendet wird, kann Thr2 = Thr gelten.
Für den Fall, dass in dem Verfahren zwei Zeitschwellwerte verwendet werden, können diese den Zeitschwellwerten Thr1 und Thr 2 entsprechen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest eine höhere Abtau-Endtemperatur um einen Offset
ATo = Ata /Thr • [CROFF1 • (Tr/Thr)CROFF2 + CROFF3] (3) höher ist, als die nächstniedrigere Abtau-Endtemperatur, wobei Ata die gemessenen Referenzdauer, Thr einen Zeitschwellwert, Tr die Umgebungstemperatur und CROFF1 , CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten darstellen. Beispielsweise kann CROFF1 zwischen Werte zwischen 1 und 2,5 annehmen, CROFF2 Werte zwischen 0,7 und 1 ,5 annehmen und CROFF3 Werte zwischen 3 und 4 annehmen. Sie können z.B. experimentell ermittelt und/oder durch Simulationen bestimmt worden sein. Typische Offsets ATo liegen im Bereich zwischen 2 K für niedrige Umgebungstemperaturen Tr und 11 K für hohe Umgebungstemperaturen Tr. Für den Fall, dass genau ein Zeitschwellwert verwendet wird oder vorliegt, kann Thr diesem Zeitschwellwert entsprechen. Falls dann die Referenzdauer Ata unterhalb des Zeitschwellwerts Thr liegt, kann z.B. die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend beibehalten werden (falls diese für einen wenig bereiften Verdampfer günstig voreingestellt worden ist), ansonsten die Abtau-Endtemperatur gemäß Tend := Tend + ATo erhöht werden
Für den Fall, dass zwei Zeitschwellwerte Thr 1 und Thr2 verwendet werden, für die Thr2 > Thr1 gilt, kann Thr aus Gl. (3) z.B. dem größeren Zeitschwellwert Thr2 entsprechen. Dies kann für den Fall, dass die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend für einen wenig bereiften Verdampfer günstig voreingestellt worden ist, folgendermaßen umgesetzt sein: wenn die Referenzdauer Ata kürzer ist als der erste Zeitschwellwert Thr1 , wird voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend beibehalten. Dies deckt den Fall ab, dass der Verdampfer wenig bereift ist (sog. "trockene Abtauung"), was häufig eintritt, wenn das Kältegerät wenig genutzt wird und/oder geringe Umgebungstemperaturen vorliegen. Wenn die Referenzdauer Ata zwischen den beiden Zeitschwellwerten Thr1 und Thr 2 liegt (also Thr1 < Ata < Thr2 gilt), wird die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend auf den neuen Wert Tend := Tend + ATo1 eingestellt, wobei ATo1 = ATo aus Gl. (3) gilt. Dies deckt den Fall ab, dass der Verdampfer mäßig bereift ist, was häufig eintritt, wenn das Kältegerät in gemäßigten Breiten durchschnittlich genutzt wird, z.B. mit 20 Türöffnungen pro Tag. Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Ata den größeren Zeitschwellwert Thr2, kann ein anderer Offset ATo2 gemäß Tend := Tend + x + ATo2 hinzugefügt werden, wobei z.B. ATo2 > ATo1 für typische Werte der Umgebungstemperatur Tr gilt. ATo2 kann ebenfalls berechnet werden oder ein fest gewählter Wert sein, z.B. in einem Bereich zwischen 15 K und 20 K. Dies deckt den Fall ab, dass der Verdampfer stärker bereift oder vereist ist, was beispielsweise eintreten kann, wenn das Kältegerät in warmen und feuchten Umgebungen überdurchschnittlich häufig genutzt wird, z.B. mit 60 bis 70 Türöffnungen pro Tag.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen konstant bleibt. Dies ist vorteilhafterweise besonders einfach umsetzbar.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen variabel ist, z.B. abhängig von einer Auslastung des Kompressors des Kühl- mittelkreislaufs und/oder von einer Anzahl von Türöffnungsvorgängen während einer Kühlphase. Dies ist energetisch besonders vorteilhaft.
Es ist eine Ausgestaltung, dass während eines Abtauvorgangs eine Abtauheizung und/oder ein aktiviert wird.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Kältegerät, aufweisend einen durch einen Verdampfer kühlbaren Kühlraum, eine zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers eingerichtete Steuereinrichtung und einen Abtausensor, wobei das Haushalts- Kältegerät, insbesondere dessen Steuereinrichtung, dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben ablaufen zu lassen. Das Haushalts-Kältegerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
So ist es beispielsweise eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Kältegerät einen Umgebungstemperatursensor aufweist.
Das Kältegerät kann ein statisch gekühltes Kältegerät sein, ist aber nicht darauf beschränkt. So kann das Kältegerät auch ein sog. No-Frost-Kältegerät sein.
Das Kältegerät kann eine zur Beschleunigung der Abtauung nutzbare Abtauheizung und/oder einen Lüfter aufweisen.
Das Kältegerät kann eine Uhr oder "Timer" bzw. eine entsprechende Funktion zur Zeitmessung aufweisen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts- Kältegeräts;
Fig.2 zeigt als Auftragung einer von einem Abtausensor des Haushalts-Kältegeräts gemessenen Verdampfertemperatur gegen eine Zeitdauer t zwei mögliche Tempera- turverläufe während eines Abtauvorgangs für einen wenig bereiften Verdampfer und für einen stark bereiften Verdampfer;
Fig.3 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts; und
Fig.4 zeigt einen weiteren möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts- Kältegeräts in Form z.B. eines Kühlschranks 1. Der Kühlschrank 1 weist einen Kühlraum 2 auf, der durch eine mittels einer Tür 3 verschließbaren frontseitigen Beschickungsöffnung 4 mit Kühlgut beschickbar ist. Der Kühlraum 2 ist mittels eines Verdampfer 5 eines Kältekreislaufs kühlbar, wobei eine Kühlleistung mittels einer Steuereinrichtung 6 steuerbar ist. Die Steuereinrichtung 6 ist mit einem Abtausensor 7 zum Abfühlen einer Temperatur ("Verdampfertemperatur") T des Verdampfers 5 oder einer dadurch gekühlten Rückwand des Kühlraums 2 verbunden. Der Kühlschrank 1 kann ferner eine an dem Verdampfer 5 oder an der dadurch gekühlten Rückwand des Kühlraums 2 vorhandene Abtauheizung 8 sowie einen Umgebungstemperatursensor 9 zum Abfühlen einer Umgebungstemperatur Tr aufweisen. Der Kühlschrank 1 kann ferner mindestens einen Kühlraumsensor (o. Abb.) zum Abfühlen einer Temperatur des Kühlraums 2 aufweisen.
Fig.2 zeigt als Auftragung einer von dem Abtausensor 7 gemessenen Verdampfertemperatur T in °C gegen eine Zeitdauer t in mm zwei mögliche Temperaturverläufe während eines Abtauvorgangs, nämlich einen Temperaturverlauf K1 für einen wenig bereiften Verdampfer 5 und einen Temperaturverlauf K2 für einen stark bereiften Verdampfer.
Der Temperaturverlauf K1 zeigt aufgrund der geringen Bereifung und damit geringen Latenzwärme einen vergleichsweise schnellen Durchgang durch den Schmelzbereich zwischen Tiow und Thigh und damit eine kurze Referenzdauer Ata (K1) von hier z.B. ca. 15 min. Der Temperaturverlauf K2 zeigt aufgrund der starken Bereifung und damit hohen Latenzwärme einen vergleichsweise langsamen Durchgang durch den Schmelzbereich und damit eine vergleichsweise lange Referenzdauer Ata (K2) von hier z.B. ca. 85 min. Allgemein unterscheidet sich die gemessene Referenzdauer Ata in Abhängigkeit von dem Bereifungsgrad des Verdampfers 5 (bzw. der davon gekühlten Wand) deutlich: So dauert ein Durchlauf des Schmelzbereichs bei stark bereiften Verdampfern 5 deutlich länger als bei weniger stark bereiften (oder sogar trockenen) Verdampfern 5.
Die zu Beginn des Abtauvorgangs voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend kann beispielsweise auf einen für eine geringe Bereifung günstigen Wert von Tend eingestellt sein, der im Bereich zwischen 4 und 5 °C liegt.
Fig.3 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen des Verdampfers 5 des Kühlschranks 1 , der durch die Steuereinrichtung 6 gesteuert wird.
In einem Schritt S1 wird - z.B. nach einer fest vorgegebenen Zeitdauer seit Beendigung des letzten Abtauvorgangs - ein neuer Abtauvorgang gestartet. Dazu wird die durch den Verdampfers 5 bereitgestellte Kühlleistung auf null gestellt (was auch als Abschalten des Verdampfers 5 bezeichnet werden kann). Optional kann nun auch die Abtauheizung 8 angeschaltet werden. Mit Schritt S1 beginnt die von dem Abtausensor 7 gemessene Verdampfertemperatur T langsam zu steigen, wie auch in Fig.2 gezeigt. Die zu Beginn des Abtauvorgangs voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend kann beispielsweise auf Tend = 4 °C oder 5 °C eingestellt sein.
In einem Schritt S2 wird durch die Steuereinrichtung 6 überprüft, ob die durch den Abtausensor gemessene Verdampfertemperatur T bereits den unteren Temperaturgrenzwert Tiow überschritten hat ("T > T|OW?"). Falls nicht ("N"), wird weiter auf das Erreichen dieser Bedingung überprüft. T|OW kann z.B. den Wert -0,5 °C aufweisen und damit leicht unterhalb des Gefrierpunkts von 0 °C liegen.
Falls ja ("J"), wird in Schritt S3 die Referenzdauer Ata bestimmt, die verstreicht, bis die Verdampfertemperatur T einen oberen Temperaturgrenzwert Thigh des vorgegebenen Schmelzbereichs erreicht, also T = Thigh gilt. Die Referenzdauer Ata kann z.B. gemäß t(Thigh) - t(Tiow) berechnet werden. Der obere Temperaturgrenzwert Thigh kann z.B. den Wert +0,5 °C aufweisen und damit leicht oberhalb des Gefrierpunkts liegen.
Nach Bestimmen der Referenzdauer Ata wird in Schritt S4 ein einziger Zeitschwellwert Thr berechnet, z.B. gemäß Thr = CDMO + CDM1 • TrCDM2, mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 vorgegebenen Koeffizienten.
In einem Schritt S5 wird die Referenzdauer Ata mit dem Zeitschwellwert Thr verglichen. Liegt die Referenzdauer Ata unterhalb des Zeitschwellwerts Thr ("J"), bleibt die voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend unverändert, wie durch Schritt S6 angedeutet.
Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Ata hingegen den Zeitschwellwerts Thr ("J"), wird in Schritt S7 ein Offset ATo berechnet, beispielsweise gemäß
ATo = Ata /Thr • [CROFF1 • (Tr/Thr)CROFF2 + CROFF3], wobei CROFF1 , CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten bezeichnen.
Folgend wird in einem Schritt S8 die anfängliche Abtau-Endtemperatur Tend um den Offset ATo erhöht, also gemäß Tend = Tend + ATo..
Folgend auf die Schritte S6 oder S8 wird der Abtauvorgang so lange durchgeführt, bis die Abtau-Endtemperatur Tend erreicht wird, wie durch Schritt S9 angedeutet.
Fig.4 zeigt einen weiteren möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Abtauen des Verdampfers 5 des Kühlschranks 1 , der durch die Steuereinrichtung 6 gesteuert wird. Dabei entsprechen hier die Schritte S1 bis S3 und S6 den Schritten S1 bis S3 und S6 aus Fig.2.
Nach Bestimmen der Referenzdauer Ata in Schritt S3 wird in einem Schritt S10 ein erster Zeitschwellwert Thr1 berechnet, z.B. gemäß
Thr1 = CDMO + CDM1 • TrCDM2 mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 vorgegebenen Koeffizienten. Thr1 kann z.B. in einem Bereich [10; 30] min liegen. In einem Schritt S11 wird die Referenzdauer Ata mit dem Zeitschwellwert Thr1 verglichen. Liegt die Referenzdauer Ata unterhalb des Zeitschwellwerts Thr1 , bleibt die anfänglich voreingestellte Abtau-Endtemperatur Tend unverändert, wie durch Schritt S12 angedeutet.
Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Ata hingegen den Zeitschwellwert Thr1 ("J"), wird in einem Schritt S13 ein zweiter Zeitschwellwert Thr2 berechnet, z.B. gemäß
Thr2 = CWCMO + CWCM1 • Tr mit CWCMO, CWCM1 vorgegebenen Koeffizienten. Thr1 kann z.B. in einem Bereich [70; 80] min liegen.
In Schritt S14 wird dann die Referenzdauer Ata mit dem zweiten Zeitschwellwert Thr2 verglichen. Liegt die Referenzdauer Ata unterhalb des zweiten Zeitschwellwerts Thr2 ("J"), wird die Abtau-Endtemperatur Tend in Schritt S15 um einen bestimmten "ersten" Offset" ATo1 erhöht, also Tend := Tend + ATo1 gesetzt. Dieser erste Offset ATo1 kann in Abhängigkeit von der Referenzdauer Ata, dem zweiten Zeitschwellwert Thr 2 und der Umgebungstemperatur Tr berechnet werden, beispielsweise gemäß
ATo1 = Ata /Thr2 • [CROFF1 • (Tr/Thr2)CROFF2 + CROFF3], wobei CROFF1 , CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten bezeichnen. ATo1 kann für typische Umgebungstemperaturen Tr z.B. in einem Bereich [2; 11] K liegen.
Erreicht oder überschreitet die Referenzdauer Ata hingegen den zweiten Zeitschwellwert Thr2 ("N"), wird die Abtau-Endtemperatur Tend um einen "zweiten" Offset ATo2 erhöht, wie durch Schritt S16 angedeutet. Der zweite Offset ATo2 kann ein fester Wert sein, z.B.
15 K. Für typische Umgebungstemperaturen Tr gilt ATo2 > ATo1.
Folgend auf die Schritte S12, S15 oder S16 wird der Abtauvorgang so lange durchgeführt, bis die Abtau-Endtemperatur Tend erreicht wird, wie durch Schritt S17 angedeutet. In der anschließenden Kühlphase kann dann z.B. wieder Kühlleistung auf den Verdampfer 5 aufgegeben werden. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden wer- den, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste
1 Kühlschrank
2 Kühlraum
3 Tür
4 Beschickungsöffnung
5 Verdampfer
6 Steuereinrichtung
7 Abtausensor
8 Abtauheizung
9 Umgebungstemperatursensor
K1 Temperaturverlauf
K2 Temperaturverlauf t Zeitdauer
T Verdampfertemperatur
Thr Schwellwert
Thr1 Erster Schwellwert
Thr2 Zweiter Schwellwert
Tend Abtau-Endemperatur
Thigh Oberer Grenzwert des Schmelzbereichs
Tiow Unterer Grenzwert des Schmelzbereichs
Tr Umgebungstemperatur
Ata Referenzdauer
AT o Offset
ATo1 Offset
AT o2 Offset
S1-S17 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) zum Abtauen eines Verdampfers (5) eines Kältegeräts (1), insbesondere Haushalts-Kältegeräts, bei dem ein Abtauvorgang (S1-S9; S1-S3, S10-S17) mit einer voreingestellten Abtau- Endtemperatur (Tend) gestartet wird (S1), eine Referenzdauer (Ta) zum Durchlaufen eines Schmelzbereichs einer Verdampfertemperatur (t) zwischen einem unteren Bereichsgrenzwert (T|OW) unterhalb des Gefrierpunkts und einem oberen Bereichsgrenzwert (Thigh) oberhalb des Gefrierpunkts gemessen wird, mindestens ein Zeitschwellwert (Thr; Thr1 , Thr2) berechnet wird, die Referenzdauer (Ta) mit dem mindestens einen Zeitschwellwert (Thr; Thr1 , Thr2) verglichen wird und die Abtau-Endtemperatur (Tend) in Abhängigkeit von einem Ergebnis des mindestens einen Vergleichs angepasst wird. Verfahren (S1-S9) nach Anspruch 1 , bei dem genau ein Zeitschwellwert (Thr) berechnet wird und für den Fall, dass die Referenzdauer (Ta) den Zeitschwellwert (Thr) unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur (Tend) auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, ansonsten auf einen höheren Wert eingestellt wird. Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach Anspruch 1 , bei dem zwei unterschiedliche Zeitschwellwert (Thr1 , THr2) berechnet werden und für den Fall, dass die Referenzdauer (Ta) den kleineren der beiden Zeitschwellwerte (Thr1) unterschreitet oder erreicht, die Abtau-Endtemperatur (Tend) auf einen niedrigsten Wert eingestellt wird, für den Fall, dass die Referenzdauer (Ta) den größeren der beiden Zeitschwellwerte (Thr2) erreicht oder überschreitet, die Abtau-Endtemperatur (Tend) auf einen größten Wert eingestellt wird, ansonsten die Abtau-Endtemperatur (Tend) auf einen mittleren Wert eingestellt wird. 4. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Zeitschwellwert (Thr; Thr1 , Thr2) in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur (Tr) berechnet wird.
5. Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach den Ansprüchen 3 bis 4, bei dem der kleinere Zeitschwellwert (Thr1) gemäß
Thr1 = CDMO + CDM1 • TrCDM2, mit Tr der Umgebungstemperatur und CDMO, CDM1 und CDM2 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird.
6. Verfahren (S1-S3, S10-S17) nach den Ansprüchen 3 bis 5, bei dem der größere Zeitschwellwert (Thr2) gemäß
Thr2 = CWCM0 + CWCM1 • Tr, mit Tr der Umgebungstemperatur und CWCM0, CWCM1 als vorgegebenen Koeffizienten berechnet wird.
7. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem zumindest eine höhere Abtau-Endtemperatur (Tend) um einen Offset
ATo = Ata /Thr • [CROFF1 • (Tr/Thr)CROFF2 + CROFF3] höher ist als eine nächstniedrigere Abtau-Endtemperatur (Tend), wobei Ata die gemessenen Referenzdauer, Thr einen Zeitschwellwert, Tr die Umgebungstemperatur und CROFF1 , CROFF2 und CROFF3 vorgegebene Koeffizienten darstellen.
8. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen konstant bleibt. 19
9. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verdampfer mehrere Bereiche aufweist und das Verfahren für jeden Bereich durchgeführt wird.
10. Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach Anspruch 9, wobei der Abtauvorgang des Kältegeräts fortgesetzt wird bis in jedem Bereich dessen Abtau-Endtemperatur erreicht ist.
11. Kältegerät (1), insbesondere Haushalts-Kältegerät, aufweisend einen durch einen Verdampfer (5) kühlbaren Kühlraum (2), eine zum Einstellen einer Kühlleistung des Verdampfers (5) eingerichtete Steuereinrichtung (6), einen Abtausensor (7) und einen Umgebungstemperatursensor (9), wobei die Steuereinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (S1-S9; S1-S3, S10-S17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ablaufen zu lassen.
12. Kältegerät (1) nach Anspruch 11 , wobei das Kältegerät (1) ein statisch betriebenes Haushalts-Kältegerät ist.
13. Kältegerät (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Abtausensor im unteren Bereich des Verdampfers angeordnet ist.
14. Kältegerät (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem mehrere Abtausensoren an dem Verdampfer in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.
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DE102009028778A1 (de) 2009-08-21 2011-02-24 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Kältegerätes
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