DE10161306A1

DE10161306A1 - Kältegerät mit regelbarer Entfeuchtung

Info

Publication number: DE10161306A1
Application number: DE10161306A
Authority: DE
Inventors: Helmut Konopa
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-06-26
Also published as: AU2002358619A1; US7210302B2; CN100422673C; PL363614A1; US20040074243A1; CN1533493A; RU2003125174A; BR0207223A; EP1459020A1; US8584478B2; WO2003054462A1; US20070209374A1; PL201524B1; RU2250424C1

Abstract

Ein No-Frost-Kältegerät umfasst wenigstens ein Lagerfach (1), einen in einer vom Lagerfach (1) getrennten Kammer (8) angeordneten, ein- und ausschaltbaren Verdampfer (5) und einen Ventilator (9) zum Antreiben eines Luftaustauschs zwischen dem Lagerfach (1) und der Kammer (8). Von Verdampfer (5) und Ventilator (9) ist wenigstens einer betreibbar, während der andere ausgeschaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein No-Frost-Kältegerät.
Bei derartigen Kältegeräten ist ein Verdampfer, z. B. in einer von einem Lagerfach für Kühlgut getrennten Kammer angeordnet, und ein Wärmeaustausch zwischen der Kammer und dem Lagerfach, durch den das Lagerfach gekühlt wird, erfolgt, indem mit Hilfe eines Ventilators am Verdampfer gekühlte und getrocknete Luft in das Lagerfach geblasen und relativ warme, feuchte Luft aus dem Lagerfach in die Kammer gesaugt wird. Dabei wird das Lagerfach nicht nur abgekühlt, sondern auch entfeuchtet. Die Feuchtigkeit schlägt sich am Verdampfer nieder. Durch diese Entfeuchtung wird verhindert, dass sich unter kritischen klimatischen Verhältnissen, insbesondere bei Einsatz des Kältegeräts in warmer Umgebung bei hoher Luftfeuchtigkeit, Kondenswasser auf Abstellflächen und Kühlgut im Lagerfach niederschlägt. Dieser Vorteil kann sich aber bei weniger kritischen Umgebungsbedingungen in einen Nachteil verwandeln, wenn eingelagerte Lebensmittel durch die intensive Entfeuchtung ausgetrocknet werden.
Es sind auch sogenannte Hybrid-Kältegeräte bekannt, bei denen der Verdampfer in direktem thermischen Kontakt mit dem Lagerfach steht und mit Hilfe eines Ventilators eine Luftströmung im Lagerfach erzeugt wird, die über eine vom Verdampfer gekühlte Seitenwand des Lagerfachs hinweg streicht und so den Wärmeaustausch zwischen Lagerfach und Verdampfer intensiviert. Bei diesen Hybrid-Geräten ist die Entfeuchtungswirkung weniger intensiv als bei einem No-Frost-Gerät, weil in Zeiten des Nichtbetriebs des Verdampfers an der gekühlten Wand des Lagerfachs niedergeschlagene Feuchtigkeit Gelegenheit hat, in das Lagerfach zurück zu verdunsten. Dies bedeutet aber auch, dass bei derartigen Geräten unter kritischen Einsatzbedingungen die Gefahr unerwünschter Kondenswasserbildung höher ist als bei einem No-Frost-Gerät.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät zu schaffen, das unter diversen klimatischen Verhältnissen in der Lage ist, einen günstigen Kompromiss zwischen der Gefahr von Kondenswasserbildung im Lagerfach und Austrocknung des Kühlgutes zu erreichen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch Betreiben des Ventilators bei ausgeschaltetem Verdampfer wird die Rückverdunstung von am Verdampfer niedergeschlagener Feuchtigkeit in das Lagerfach gefördert und damit die Austrocknung von Kühlgut in diesem bekämpft.

Für die Rückverdunstung ist es am effektivsten, wenn der Ventilator gegen Ende einer Ausschaltphase des Verdampfers, wenn dieser in der Abtauphase ist, betrieben wird, zu einer Zeit, wo dieser relativ warm ist und darauf kondensierte Feuchtigkeit bereitwilliger verdampft als zu Beginn einer Ausschaltphase, wo die Feuchtigkeit auf dem Verdampfer im allgemeinen komplett gefroren ist.

Im Bezug auf den Wirkungsgrad des Kältegerätes ist es wünschenswert, den Ventilator auch zu Beginn einer Ausschaltphase des Verdampfers zu betreiben, um so ein zu dieser Zeit noch bestehendes Temperaturgefälle zwischen dem Lagerfach und dem Verdampfer zur Kühlung des Lagerfachs zu nutzen.

Eine besonders einfache Lösung ist hier, den Ventilator bei ausgeschaltetem Verdampfer kontinuierlich zu betreiben.

Weiter ist wünschenswert, dass auch der Verdampfer bei ausgeschaltetem Ventilator betreibbar ist. Auf diese Weise kann zwischen zwei "normalen" Kühlphasen des Kältegeräts, in denen Verdampfer und Ventilator gemeinsam betrieben werden, die Temperatur des Verdampfers ständig unterhalb der Temperatur des Lagerfachs gehalten werden, vorzugsweise unterhalb von 0°, um so Rückverdunstung vom Verdampfer in das Lagerfach auf ein unvermeidliches Minimum zu begrenzen.

Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Kältegerät über einen Betriebsartenwählschalter, mit dem eine Steuerschaltung, die den Betrieb des Verdampfers und des Ventilators steuert, zwischen wenigstens zweien der folgenden Betriebszustände umschaltbar ist:

a) Betrieb des Verdampfers bei eingeschaltetem und wenigstens zeitweise bei ausgeschaltetem Ventilator,
b) zeitgleicher Betrieb des Verdampfers und des Ventilators,
c) Betrieb des Ventilators bei eingeschaltetem und wenigstens zeitweise bei ausgeschaltetem Verdampfer.

Dies ermöglicht es einem Benutzer durch Umstellen des Betriebsartenwählschalters vom Betriebszustand a) nach b) oder von b) nach c) unerwünschte Kondensatbildung im Lagerfach zu bekämpfen, oder durch Umstellen vom Betriebszustand c) nach b) bzw. von b) nach a) eine unerwünschte Austrocknung des Kühlguts zu begrenzen.

Alternativ oder ergänzend kann das Kältegerät auch mit einem Feuchtesensor ausgestattet sein, wobei die Steuerschaltung eine Umschaltung zwischen wenigstens zweien der Betriebszustände a), b), c) in Abhängigkeit von einem Messwert des Feuchtesensors automatisch vornimmt.

Ein solcher Feuchtesensor ist vorzugsweise am Lagerfach angeordnet; denkbar ist jedoch auch eine Anbringung außerhalb des Lagerfachs derart, dass der Feuchtesensor den Feuchtegehalt der Umgebungsluft (und damit den Feuchtigkeitseintrag in das Lagerfach bei jedem Türöffnen) erfassen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen No-Frost-Kältegeräts;
Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Betriebs von Verdampfer und Ventilator entsprechend dem Betriebszustand a);
Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Betriebs von Ventilator und Verdampfer entsprechend dem Betriebszustand b);
Fig. 4 ein Zeitdiagramm entsprechend dem Betriebszustand c).
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines als Kühl- und Gefrierkombination ausgebildeten Kältegeräts, an dem die vorliegende Erfindung verwirklicht ist. Ein Kühlfach 1 und ein Gefrierfach 2 bilden zwei Temperaturzonen des Kältegeräts. Ein Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdichter 3, der ein verdichtetes Kältemittel nacheinander durch zwei Verdampfer 4, 5 des Gefrierfachs 2 bzw. des Kühlfachs 1 pumpt, sowie einen Wärmetauscher 6, den das in den Verdampfern 4, 5 entspannte Kältemittel durchläuft, bevor es wieder in den Verdichter 3 eintritt. Der dem Kühlfach 1 zugeordnete, als Lamellenverdampfer ausgebildete Verdampfer 5 ist im vorliegenden Fall in einer von dem Kühlfach 1 durch eine thermisch isolierende Wand 7 abgetrennten Kammer 8 untergebracht. Die Kammer 8 kommuniziert mit dem Kühlfach 1 über Lufteintritts- und austrittsöffnungen, wobei in einer von diesen ein Ventilator 9 zum Antreiben des Luftaustauschs zwischen der Kammer 8 und dem Kühlfach 1 angeordnet ist.
Eine Steuerschaltung 10 ist mit einem im Kühlfach angeordneten Temperatursensor 12 und über Steuerleitungen mit dem Verdichter 3 und dem Ventilator 9 verbunden und ist in der Lage den Verdichter 3 und den Ventilator 9 - unmittelbar über den Verdichter 3 die Verdampfer 4, 5 - in Abhängigkeit von einer vom Temperatursensor 12 erfassten Temperatur ein- bzw. auszuschalten. Die Steuerschaltung 10 verfügt über drei Betriebszustände a), b), c), unter denen ein Benutzer durch Betätigen eines Wählschalters 11 einen auswählen kann.
Der Normalbetriebszustand b) entspricht dem herkömmlichen Betrieb eines No-Frost- Kältegeräts; ein Zeitdiagramm dieses Betriebszustandes ist in Fig. 3 gezeigt. Wenn die vom Temperatursensor 12 im Kühlfach 1 gemessene Temperatur einen ersten Grenzwert überschreitet, schaltet die Steuerschaltung 10 im wesentlichen gleichzeitig den Verdampfer 4 und den Ventilator 9 ein, jeweils dargestellt durch hohe Pegel der jeweils den Betriebszustand des Verdampfers 4 bzw. des Ventilators 9 darstellenden Kurven 4b bzw. 9b. Wenn nach Verstreichen einer Zeitspanne von einigen Minuten die Temperatur im Kühlfach 1 einen zweiten Grenzwert unterschreitet, der niedriger als der erste liegt, so schaltet die Steuerschaltung 10 Verdampfer 4 und Ventilator 9 wieder aus, dargestellt als niedrige Pegel der Kurven 4b, 9b. In den Betriebszeiten des Ventilators 9 ist der Verdampfer 4, eventuell abgesehen von einer kurzen Zeitspanne zu Beginn seines Betriebs, gekühlt, und Feuchtigkeit, die von aus dem Kühlfach 1 kommender Luft mitgeführt wird, schlägt sich auf dem Verdampfer 4 nieder. In den Ausschaltphasen des Verdampfers 4 kann die am Verdampfer ausgefrorene Feuchtigkeit auftauen und abfließen und wird aus dem Kältegerät abgeführt.
Wenn ein Benutzer feststellt, dass dennoch unerwünscht viel Feuchtigkeit im Kühlfach 1 kondensiert, so kann er den Wählschalter 1 auf den Betriebszustand a) umschalten, dessen Zeitdiagramm in Fig. 2 durch Betriebszustandskurven 4a bzw. 9a des Verdampfers 5 bzw. des Ventilators 9 dargestellt ist. In diesem Betriebszustand unterscheiden sich die Phasen 19 des gemeinsamen Betriebs von Verdampfer und Ventilator im wesentlichen nicht von denen des Betriebszustands b); ihr Anfang und Ende ist jeweils anhand des Messergebnisses des Temperatursensors 12 festgelegt. Während jedoch zwischen zwei solchen gemeinsamen Betriebsphasen 19 von Verdampfer und Ventilator der Ventilator ausgeschaltet bleibt, ist die Ausschalt- oder Nichtbetriebsphase 20 beim Verdampfer 5 jeweils von kurzen Betriebsphasen 21 unterbrochen. Die Dauer der kurzzeitigen Betriebsphasen 21 ist so bemessen, dass der Verdampfer 5 zuverlässig auf einer niedrigeren Temperatur als das Kühlfach 1, vorzugsweise unterhalb von 0°C gehalten wird und somit am Verdampfer 4 ausgefrorene Feuchtigkeit daran gehindert wird, zurück in das Kühlfach 1 zu verdunsten.
Die zeitliche Lage und die Dauer der kurzen Betriebsphasen 21 kann in analoger Weise wie die der Betriebsphasen 19 durch einen mit der Steuerschaltung 10 verbundenen Temperatursensor geregelt werden, der allerdings am Verdampfer 5 angeordnet ist; alternativ ist aber auch möglich, dass die Steuerschaltung 10 die kurzen Betriebsphasen 21 in einem fest vorgegebenen zeitlichen Muster erzeugt. Dabei ist der Zeitabstand zwischen dem Ende einer Betriebsphase 19 und der darauf folgenden ersten kurzen Betriebsphase 21 größer als der Abstand der kurzen Betriebsphasen 21 untereinander, weil davon ausgegangen wird, dass jeweils zu Ende einer Betriebsphase 19 sich der Verdampfer 5 auf einer Temperatur deutlich unterhalb des Gefrierpunktes befindet und zunächst einige Zeit benötigt, um sich soweit zu erwärmen, dass eine kurze Betriebsphase 21 erforderlich ist, wobei die durch die kurzen Betriebsphasen 21 aufrechtzuerhaltende Temperatur der Kammer 8 näher bei 0°C liegt, als die am Ende der Betriebsphase 19 erreichte Temperatur.
Wenn die tiefe Temperatur des Verdampfers 5 über eine Vielzahl von jeweils aus Betriebsphase 19 und Ausschaltphase 20 bestehenden Zyklen hinweg aufrechterhalten wird, bildet sich im Laufe der Zeit eine Eisschicht von zunehmender Dicke am Verdampfer 5, die dessen Wirksamkeit beeinträchtigt. Um diese Vereisung zu verhindern, kann der Verdampfer mit einer elektrischen Heizeinrichtung ausgestattet sein, die es ermöglicht, innerhalb einer einzigen Ausschaltphase 20, die nicht durch Betriebsphasen 21 unterbrochen wird, die Eisschicht abzutauen und abfließen zu lassen. Anstelle einer solchen Heizeinrichtung kann aber auch vorgesehen werden, dass die Steuerschaltung 10 im Betriebszustand a) von Zeit zu Zeit nicht von den kurzen Betriebsphasen 21 unterbrochene Ausschaltphasen einschiebt, die dem Verdampfer 5 Gelegenheit zum Abtauen geben.
Wenn hingegen ein Benutzer des Kältegeräts feststellt, dass Kühlgut im Kühlfach 1 unerwünscht schnell austrocknet, so kann er am Wählschalter 11 einen Betriebszustand c) einstellen, für den ein Zeitdiagramm des Betriebs von Verdampfer 5 und Ventilator 9 in Fig. 4 dargestellt ist. Während die Betriebsphasen und Ausschaltphasen des Verdampfers 5, dargestellt durch eine Kurve 4c, einander wie in den Betriebszuständen a) und b) in Abhängigkeit vom Erfassungsergebnis des Temperatursensors 12 gesteuert abwechseln, läuft der Ventilator 9 pausenlos durch, wie durch die gerade Linie 9c dargestellt. So wird auch nach dem Ausschalten des Verdampfers 5 relativ warme Luft aus dem Kühlfach 1 in die Kammer 8 gesaugt, wo sie den Verdampfer 5 erwärmt und darauf niedergeschlagenes Eis zum Tauen bringt. Die Feuchtigkeit auf dem Verdampfer 5 verdunstet zügig durch die vom Ventilator 9 erzeugte zwangsweise Luftumwälzung und wird so in das Kühlfach 1 zurückgetragen.
Bei einer weiterentwickelten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kältegeräts ist im Kühlfach 1 ein Feuchtesensor 13 angeordnet, der Feuchtemesswerte an die Steuerschaltung 10 liefert. Bei dieser Ausgestaltung ist am Wählschalter 11 ein gewünschter Feuchtegrad des Kühlfachs 1 einstellbar, die Auswahl einer zum Erzielen eines vom Benutzer gewünschten Feuchtegrades geeigneten Betriebsart wird von der Steuerschaltung 10 vorgenommen. Die Steuerschaltung 10 wählt hier die Betriebsart a), wenn der vom Feuchtesensor 13 gemessene Feuchtegrad deutlich höher als der am Wählschalter 11 eingestellte ist und die Betriebsart c), wenn der gemessene Feuchtewert deutlich niedriger als der eingestellte ist. Bei ungefährer Übereinstimmung kann die Betriebsart b) verwendet werden.
Die in den Figs. 2 bis 4 dargestellten Betriebsarten stellen selbstverständlich nur eine zweckmäßige Auswahl aus einer Vielzahl möglicher Betriebsarten dar. So ist es z. B. in Normalbetriebsart möglich, den Ventilator 9 jeweils mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung gegenüber dem Verdampfer 5 ein- und auszuschalten, so dass bei Inbetriebnahme des Ventilators 9 der Verdampfer 5 bereits abgekühlt ist und nach Ausschalten des Verdampfers 4 der Ventilator 9 eine Zeitlang nachläuft, um die Restkälte des ersteren zu nutzen. Es können auch jeweils intermediere Betriebszustände zwischen den Zuständen a) und b) bzw. zwischen b) und c) vorgesehen werden, wobei im einen Falle der Anteil der kurzen Betriebsphasen 21 an der Dauer der Ausschaltphase 20 geringer ist als in Fig. 2 dargestellt und ein Auftauen des Verdampfers 5 nicht völlig ausgeschlossen ist, und im anderen Falle der Betrieb des Ventilators 9 in einer Ausschaltphase des Verdampfers mehr oder weniger lang unterbrochen sein kann.

Claims

1. No-Frost-Kältegerät mit wenigstens einem Lagerfach (1) und einem wärmeisolierend vom Lagerfach (1) getrennt angeordneten Verdampfer (5) sowie einem Ventilator (9) zum Antreiben eines Luftaustauschs zwischen dem Lagerfach (1) und dem Verdampfer (5), dadurch gekennzeichnet, dass von Verdampfer (5) und Ventilator (9) wenigstens einer betreibbar ist, während der andere ausgeschaltet ist.

2. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (9) bei ausgeschaltetem Verdampfer (5) betreibbar ist.

3. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung (10) zum Steuern des Betriebs des Verdampfers (5) und des Ventilators (9) eingerichtet ist, um bei ausgeschaltetem Verdampfer (5) den Ventilator (9) kontinuierlich zu betreiben.

4. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) bei ausgeschaltetem Ventilator (9) betreibbar ist.

5. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung (10) zum Steuern des Betriebs des Verdampfers (5) und des Ventilators (9) eingerichtet ist, um bei ausgeschaltetem Ventilator (9) den Betrieb des Verdampfers (5) so regeln, dass die Temperatur des Verdampfers (5) unter der des Lagerfachs (1) und/oder unter 0°C bleibt.

6. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 3 und/oder 5, gekennzeichnet durch einen Betriebsartenwählschalter (11), mit dem die Steuerschaltung zwischen wenigstens zweien der folgenden Betriebszustände umschaltbar ist:

a) Betrieb des Verdampfers (5) bei eingeschaltetem und wenigstens zeitweise bei ausgeschaltetem Ventilator (9),

b) zeitgleicher Betrieb des Verdampfers (5) und des Ventilators (9),

c) Betrieb des Ventilators (9) bei eingeschaltetem und wenigstens zeitweise bei ausgeschaltetem Verdampfer (5).

7. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 3 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Feuchtesensor (13) aufweist, und dass die Steuerschaltung (10) in Abhängigkeit von einem Messwert des Feuchtesensors (13) zwischen wenigstens zweien der folgenden Betriebszustände umschaltbar ist:

b) zeitgleicher Betrieb des Verdampfers (5) und des Ventilators (9),

8. No-Frost-Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (13) am Lagerfach (1) angeordnet ist.

9. No-Frost-Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (10) im Betriebszustand a) in jeder Ausschaltphase (20) des Ventilators (9) den Verdampfer (5) zeitweise ausgeschaltet und zeitweise eingeschaltet hält.

10. No-Frost-Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (10) im Betriebszustand c) in jeder Ausschaltphase (20) des Verdampfers (5) den Ventilator (9) durchgehend betreibt.

11. No-Frost-Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) im Lagerfach (1) angeordnet und wärmeisolierend gekapselt ist.

12. No-Frost-Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) in einem wärmeisolierend vom Lagerfach (1) getrennt angeordneten Verdampferfach vorgesehen ist.