DE60028837T2

DE60028837T2 - Abtauverfahren für kühlschrank

Info

Publication number: DE60028837T2
Application number: DE60028837T
Authority: DE
Inventors: Cemil Inan
Original assignee: Arcelik AS
Current assignee: Arcelik AS
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2020-11-04
Also published as: EP1334321B1; DE60028837D1; AU2001215680A1; ATE330191T1; WO2002037038A1; ES2266001T3; TR200301052T1; EP1334321A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlschrank mit mehreren Kühlfächern und ein Verfahren zum Abtauen eines solchen Kühlschranks.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein typischer Kühlschrank hat zwei separate Fächer, die auf verschiedenen Temperaturen gehalten werden, wenigstens einen Kompressor zum Zuführen von Kältemittel und einen oder mehrere Verdampfer, über die die warme Luft aus den Fächern mittels eines Gebläses zirkuliert. Das Gebläse zieht die wärmere Luft aus den Fächern und zirkuliert sie über die Verdampferoberflächen und bläst kältere Luft in die Fächer. Das Zirkulieren warmer Luft über den Verdampfern führt zum Aufbau einer Reifschicht auf dem Verdampfer und senkt die Effizienz des Kühlschranks. Darum wird der Reif periodisch während eines Abtauzyklus' abgeschmolzen.
Während des Abtauzyklus' hört der Kompressor auf zu arbeiten, und es wird eine Wärmequelle aktiviert. Eine häufig benutzte Wärmequelle ist eine Widerstandsheizvorrichtung. Die Verwendung von Widerstandsheizvorrichtungen erhöht den Energieverbrauch. Des Weiteren ist die Effizienz des Abtauens mit Widerstandsheizvorrichtungen im Allgemeinen sehr gering, ungefähr 30%, das heißt, der größte Teil der Energie wird für das Beheizen des Schrankes verbraucht anstatt zum Abschmelzen des Reifs.
Im US-Patent Nr. 5,406,805 werden zwei separate Verdampfer für jedes der Fächer verwendet. Das Abtauen des Frischhaltefach-Verdampfers erreicht man durch Zirkulieren der Luft aus dem Frischhaltefach durch den Verdampfer mittels eines Gebläses, wenn der Kompressor abgeschaltet ist. Der Warmluft-Abtauprozess ist nur dann effektiv, wenn der Kompressor abgeschaltet ist. Weil der Kompressor während der Abtau-Periode abgeschaltet ist, kann die Temperatur im Frischhaltefach und insbesondere im Gefrierfach aufgrund der längeren Abtaudauer im Vergleich zum Abtauen mit Widerstandsheizvorrichtungen über die zulässigen Grenzwerte hinaus ansteigen. Um also ein effizientes Abtauen zu gewährleisten, wird auch eine Widerstandsheizvorrichtung verwendet, was die Vorteile des Luft-Abtauens mindert und auch die Kosten erhöht.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum effizienten Abtauen eines Kühlschranks und eines Kühlschranks, der dieses Abtauverfahren verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform des Abtauverfahrens und des Kühlschranks, der dieses Abtauverfahren verwendet, das dem Zweck dient, die genannte Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, ist in den angehängten Zeichnungen veranschaulicht, in denen Folgendes dargestellt ist:
1 ist eine schematische Ansicht des Kühlkreislaufs für ein System, in dem Verdampfer in Reihe angeordnet sind.
2 ist eine schematische Ansicht des Kühlkreislaufs für ein System, in dem Verdampfer parallel angeordnet sind.
Die in den Zeichnungen gezeigten Komponenten wurden einzeln folgendermaßen nummeriert:

1: Kompressor
2: Kondensator
3: Filter-Trockner
4a: Kapillarrohr für ersten Unterverdampfer
4b: Kapillarrohr für zweiten Unterverdampfer
4c: Kapillarrohr für Gefrierfachverdampfer
5: Saugleitungswärmetauscher
6: Gefrierfachverdampfer
7: Gefrierfachgebläse
8: Magnetventil
9: Frischhaltefachgebläse
10: erster Unterverdampfer
11: zweiter Unterverdampfer
12: Trenneinrichtung
13: Ablauf schale
14: Saugleitung
15: Ablaufloch für ersten Unterverdampfer
16: Ablaufloch für zweiten Unterverdampfer
17: Gefrierfach
18: Frischhaltefach
19: Rückschlagventil
20: Frischhaltefachverdampfer

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Ein typischer Kühlschrank, der mittels Zirkulation eines Kältemittels gekühlt wird und mehrere Kühlfächer aufweist, insbesondere ein Frischhaltefach (18) und ein Gefrierfach (17), umfasst einen Kompressor (1) zur Druckbeaufschlagung des Kältemitteldampfes zum Erhöhen des Drucks und der Temperatur des Kältemittels, einen Kondensator (2) zum Kondensieren des Kältemittels, einen Filter-Trockner (3) zum Auffangen der Feuchtigkeit und von Verunreinigungen des Kältemittels, ein Kapillarrohr (4) zum Verringern des Drucks und somit der Temperatur des Kältemittels, einen Saugleitungswärmetauscher (5), einen Frischhaltefachverdampfer (20) zum Kühlen des Frischhaltefachs (18) und ein Frischhaltefachgebläse (9) zum Zirkulieren von Luft über dem Frischhaltefachverdampfer (20), einen Gefrierfachverdampfer (6) zum Kühlen des Gefrierfachs (17) und ein Gefrierfachgebläse (7) zum Zirkulieren von Luft über dem Gefrierfachverdampfer (6) und eine Saugleitung (14) zum Zurückleiten des Kältemittels zum Kompressor (1).
Der Frischhaltefachverdampfer (20) und der Gefrierfachverdampfer (6) können entweder in Reihe oder parallel angeordnet werden. Bei der Reihenanordnung zirkuliert das Kältemittel zuerst durch einen der Verdampfer und dann durch den anderen, wohingegen bei der Parallelanordnung das Kältemittel unabhängig durch die Verdampfer strömt. Um die Fächer (17 und 18) zu kühlen, wird der Kompressor (1) ein- und ausgeschaltet. Wenn die Temperatur im Gefrierfach (17) hoch ist, so werden der Kompressor (1) und das Gefrierfachgebläse (7) eingeschaltet. Während der Kompressor (1) eingeschaltet ist, wird, wenn die Temperatur im Frischhaltefach (18) hoch ist, das Frischhaltefachgebläse (9) aktiviert.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Gefrierfachverdampfer (6) und der Frischhaltefachverdampfer (20) in Reihe angeordnet. Darum strömt das Kältemittel vorzugsweise zuerst durch den Frischhaltefachverdampfer (20) und dann durch den Gefrierfachverdampfer (6).
In dem Kühlschrank der vorliegenden Erfindung besteht der Frischhaltefachverdampfer (20) aus mehr als einem Unterverdampfer, die parallel angeordnet sind. Vorzugsweise gibt es zwei Unterverdampfer, und zwar einen ersten Unterverdampfer (10) und einen zweiten Unterverdampfer (11). Die Unterverdampfer (10 und 11) sind parallel angeordnet, und beide Unterverdampfer (10 und 11) werden der Reihe nach zum Kühlen des Frischhaltefachs verwendet.
Der Kühlschrank umfasst des Weiteren eine Trenneinrichtung (12) zum Isolieren des ersten Unterverdampfers (10) und des zweiten Unterverdampfers (11) voneinander, ein Magnetventil (8), vorzugsweise ein bistabiles Ventil, zum Lenken des Kältemittels zu einem der Unterverdampfer (10 und 11) und zwei Kapillarrohre (4a und 4b) zum Verringern des Drucks und somit der Temperatur des Kältemittels, das zu dem ersten bzw. dem zweiten Unterverdampfer (10 und 11) geleitet wird.
Während eines Kühlzyklus' wird das Kältemittel durch den Kompressor (1) druckbeaufschlagt und in den Kondensator (2) eingespeist. Über den Kondensator (2) tauscht das Kältemittel Wärme mit der Umgebungsluft aus und kondensiert. Das Kältemittel strömt dann durch den Filter-Trockner (3) und das Magnetventil (8), welches das Kältemittel über die jeweilige Kapillare (4a oder 4b) zu dem bevorzugten Unterverdampfer (10 oder 11) lenkt. Die Kapillaren (4a und 4b) zum Bewirken eines Wärmetauschs zwischen dem Kapillarrohr (4) und der Saugleitung (14) verlaufen durch den Wärmetauscher (5). Gleichzeitig zieht das Frischhaltefachgebläse (9) warme Luft aus dem Frischhaltefach (18). Warme Luft strömt über die Frischhaltefach-Unterverdampfer (10 und 11), kühlt sich ab und kehrt dann in das Frischhaltefach (18) zurück.
Nach dem Passieren des Frischhaltefachverdampfers (20) strömt das Kältemittel durch den Gefrierfachverdampfer (6), wo das Gefrierfach mittels kalter Luft gekühlt wird, die durch das Gefrierfachgebläse (7) zirkuliert wird. Dann strömt das Kältemittel zum Wärmetauscher (5) und zur Saugleitung (14). Das Kältemittel schließt seinen Kreislauf, wenn es wieder zum Kompressor (1) zurückkehrt.
Während des Kühlzyklus' wird Kältemittel zu einem der Unterverdampfer (10 und 11) gelenkt. Das Magnetventil (8) lenkt das Kältemittel für eine vorgegebene Abtaudauer tdef1 nur zu dem ersten Unterverdampfer (10). Während der Zirkulation von Luft über den Unterverdampfern (10 und 11) bildet sich Reif nur auf der Oberfläche des ersten Unterverdampfers (10), durch den Kältemittel strömt. Während der vorgegebenen Abtaudauer tdef1 wird, wenn das Frischhaltefachgebläse (9) arbeitet, warme Luft über beide Unterverdampfer (10 und 11) zirkuliert. Warme Luft hilft beim Abtauen des zweiten Unterverdampfers (11), der sich in der Ruheposition befindet, d. h. es strömt kein Kältemittel durch ihn hindurch. Derweil wird warme Luft durch den ersten Unterverdampfer (10) abgekühlt. Nach der Dauer tdef1 werden die gleichen Schritte für das Abtauen des ersten Unterverdampfers (10) wiederholt. Dieses Mal lenkt das Magnetventil (8) das Kältemittel für die Dauer tdef2'' nur zu dem zweiten Unterverdampfer (11). Während des Zirkulierens von Luft über die Frischhaltefach-Unterverdampfer (10 und 11) bildet sich Reif nur auf der Oberfläche des zweiten Unterverdampfers (11), durch den Kältemittel strömt. Während der vorgegebenen Abtaudauer tdef2 wird, wenn das Frischhaltefachgebläse (9) arbeitet, warme Luft über beide Unterverdampfer (10 und 11) zirkuliert. Warme Luft strömt über den ersten Unterverdampfer (10) und hilft beim Abtauen des Reifs. Derweil wird warme Luft durch den zweiten Unterverdampfer (11) abgekühlt.
Weil keine zusätzlichen Widerstandsheizvorrichtungen oder sonstigen Mittel zum Abtauen verwendet werden, wird die vorgegebene Abtaudauer experimentell optimiert, um das vollständige Abtauen der Unterverdampfer (10 oder 11) zu gestatten. Dies ermöglicht ein gleichzeitiges kontinuierliches Kühlen des Frischhaltefachs (18) und Abtauen des Frischhaltefachverdampfers (20).
Die Unterverdampfer (10 und 11) werden durch die Trenneinrichtung (12) isoliert, die vorzugsweise aus Styroporschaumstoff besteht und mit Aluminiumfolie überzogen ist, die Feuchtigkeit von dem Styroporschaumstoffmaterial fernhält und Hygieneprobleme vermeidet. Die Trenneinrichtung (12) behindert nicht den Luftstrom, aber verhindert Luftkurzschlüsse zwischen den Verdampfern. Luft wird immer über beide Unterverdampfer (10 und 11) zirkuliert, unabhängig davon, welcher gerade arbeitet. Die Trenneinrichtung (12) ist hoch genug, um eine natürliche Sperre zu errichten, damit kalte Luft nicht auf die andere Seite strömt und dort eine Reifbildung verursacht. Diese Situation ist wahrscheinlich, wenn die Temperatur im Frischhaltefach (18) niedrig ist, das Frischhaltefachgebläse (9) abgeschaltet ist und einer der Unterverdampfer (10 und 11) immer noch arbeitet. Dank der Trenneinrichtung (12) wird kalte Luft in ihrem Volumen eingeschlossen, so dass Reifbildungsprobleme bei dem benachbarten Verdampfer vermeiden werden.
Der Kühlschrank umfasst des Weiteren eine Ablaufschale (13) zum Auffangen des Abtauwassers während des Abtauens und zwei separate Ablauflöcher (15 und 16) für jeden Unterverdampfer (10 und 11), um ein einfaches Ablaufen von Wasser ohne Beeinflussung des anderen zu gestatten.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Gefrierfachverdampfer (6) und der Frischhaltefachverdampfer (20) parallel angeordnet. Darum strömt das Kältemittel entweder durch den Frischhaltefachverdampfer (20) oder durch den Gefrierfachverdampfer (6). Bei der parallelen Anordnung umfasst der Kühlschrank des Weiteren ein Kapillarrohr (4c) zum Senken des Drucks und der Temperatur des Kältemittels, das zu dem Gefrierfachverdampfer (6) strömt, und ein Rückschlagventil (19) zum Vermeiden des Rückflusses des Kältemittels zu dem Gefrierfachverdampfer (6).
Bei dieser alternativen Ausführungsform wird das Kältemittel nach dem Filter-Trockner (3) entweder zu dem Frischhaltefachverdampfer (20) oder zu dem Gefrierfachverdampfer (6) gelenkt. Das Abtauverfahren der Unterverdampfer (10 und 11) ist das gleiche. Das Kältemittel strömt nach dem Verlassen der Unterverdampfer (10 und 11) direkt zur Saugleitung (14).
Während eines Kühlzyklus' wird das Kältemittel durch den Kompressor (1) druckbeaufschlagt und in den Kondensator (2) eingespeist. Über den Kondensator (2) tauscht das Kältemittel Wärme mit der Umgebungsluft aus und kondensiert. Das Kältemittel strömt dann durch den Filter-Trockner (3) und das Magnetventil (8), welches das Kältemittel über die jeweilige Kapillare (4a, 4b oder 4c) zu einem der Unterverdampfer (10 oder 11) oder zu dem Gefrierfachverdampfer (6) lenkt. Die Kapillaren (4a, 4b und 4c) verlaufen durch den Wärmetauscher (5). Gleichzeitig zieht das Frischhaltefachgebläse (9) warme Luft aus dem Frischhaltefach (18). Warme Luft strömt über die Frischhaltefach-Unterverdampfer (10 und 11), kühlt sich ab und kehrt dann in das Frischhaltefach (18) zurück. Während der Zirkulation von Luft über den Frischhaltefachverdampfern (10 oder 11) bildet sich Reif an den Verdampferoberflächen, was die Effizienz des Kühlschranks verringert.
Das Kältemittel strömt nach dem Verlassen der Unterverdampfer (10 und 11) oder des Gefrierfachverdampfers (6) zur Saugleitung (14). Das Rückschlagventil (19) verhindert ein Rückfließen durch den Gefrierfachverdampfer (6), wenn einer der Unterverdampfer (10 oder 11) arbeitet und der Gefrierfachverdampfer (6) abgeschaltet ist. Das Kältemittel schließt seinen Kreislauf, wenn es wieder zum Kompressor (1) zurückkehrt.
Während des Kühlzyklus' wird Kältemittel zu einem der Unterverdampfer (10 und 11) gelenkt. Das Magnetventil (8) lenkt das Kältemittel für eine vorgegebene Abtaudauer tdef1 nur zu dem ersten Unterverdampfer (10). Während der Zirkulation von Luft über den Unterverdampfern (10 und 11) bildet sich Reif nur auf der Oberfläche des ersten Unter verdampfers (10), durch den Kältemittel strömt. Während der vorgegebenen Abtaudauer tdef1 wird, wenn das Frischhaltefachgebläse (9) arbeitet, warme Luft über beide Unterverdampfer (10 und 11) zirkuliert. Warme Luft hilft beim Abtauen des zweiten Unterverdampfers (11), der sich in der Ruheposition befindet, d. h. es strömt kein Kältemittel durch ihn hindurch. Derweil wird warme Luft durch den ersten Unterverdampfer (10) abgekühlt. Nach der Dauer tdef1 werden die gleichen Schritte für das Abtauen des ersten Unterverdampfers (10) wiederholt. Dieses Mal lenkt das Magnetventil (8) das Kältemittel für die Dauer tdef2'' nur zu dem zweiten Unterverdampfer (11). Während des Zirkulierens von Luft über die Frischhaltefach-Unterverdampfer (10 und 11) bildet sich Reif nur auf der Oberfläche des zweiten Unterverdampfers (11), durch den Kältemittel strömt. Während der vorgegebenen Abtaudauer tdef2 wird, wenn das Frischhaltefachgebläse (9) arbeitet, warme Luft über beide Unterverdampfer (10 und 11) zirkuliert. Warme Luft strömt über den ersten Unterverdampfer (10) und hilft beim Abtauen des Reifs. Derweil wird warme Luft durch den zweiten Unterverdampfer (11) abgekühlt.
Der Kühlschrank der vorliegenden Erfindung vermeidet die Verwendung elektrischer Heizvorrichtungen zum Abtauen von Frischhaltefachverdampfern und senkt dadurch den Energieverbrauch, während gleichzeitig eine zufriedenstellende Kühlleistung erreicht wird.

Claims

Verfahren zum Enteisen eines Kühlgeräts, wobei das Kühlgerät umfasst: ein Frischhaltefach (18) und ein Gefrierfach (17), die auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, einen Frischehaltefach-Verdampfer (20), der aus zwei getrennten Verdampfern aufgebaut ist, d. h. einem ersten Unterverdampfer (10) und einem zweiten Unterverdampfer (11), die parallel angeordnet sind, und einen Gefrierfach-Verdampfer (6) zum Kühlen des Frischhaltefachs (18) bzw. des Gefrierfachs (17), ein Solenoidventil (8) und einen Frischhaltefach-Lüfter (9), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Versorgen nur des ersten Unterverdampfers (10) über das Solenoidventil (8) mit dem Kühlmittel für eine vorgegebene Enteisungsdauer (t_def1), Betreiben des Frischhaltefach-Lüfters (9) wenigstens teilweise während der Enteisungsdauer (t_def1), so dass warme Luft zu der Enteisung des zweiten Unterverdampfers (11), der in einer Ruheposition ist, beiträgt, Anhalten der Strömung des Kühlmittels zu dem ersten Unterverdampfer (10) durch das Solenoidventil (8), Lenken des Kühlmittels zu dem zweiten Unterverdampfer (11) nur für eine vorgegebene Enteisungsdauer (t_def2) und Betreiben des Frischhaltefach-Lüfters (9) wenigstens teilweise während der Enteisungsdauer (t_def2), so dass warme Luft zu einer Enteisung des ersten Unterverdampfers (10), der sich in einer Ruheposition befindet, beiträgt, wodurch gleichzeitig eine ununterbrochene Kühlung des Frischhaltefachs (18) und eine Enteisung des Frischhalteverdampfers (20) erzielt werden.
Kühlgerät, das umfasst: ein Frischhaltefach (18) und ein Gefrierfach (17), die auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, einen Frischehaltefach-Verdampfer (20) und einen Gefrierfach-Verdampfer (6) zum Kühlen des Frischhaltefachs (18) bzw. des Gefrierfachs (17), einen Frischhaltefach-Lüfter (9) zum Zirkulierenlassen von Luft über den Frischehaltefach-Verdampfer (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Frischhaltefach-Verdampfer (20) aus einem ersten Unterverdampfer (10) und einem zweiten Unterverdampfer (11) aufgebaut ist, die parallel verbunden sind, und das Kühlgerät ferner ein Solenoidventil (8) umfasst, um das Kühlmittel zu einem der Frischhaltefach-Unterverdampfer (10, 11) zu lenken, währenddessen der Frischhaltefach-Lüfter (9) wenigstens teilweise arbeitet, so dass gleichzeitig eine ununterbrochene Kühlung des Frischhaltefachs (18) und eine Enteisung des Frischhaltefach-Verdampfers (20) erzielt werden.
Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterverdampfer (10 und 11) durch eine Trenneinrichtung (12) isoliert sind, die vorzugsweise aus Styrolschaum hergestellt und mit Aluminiumfolie, die Feuchtigkeit von dem Styrolschaummaterial abhält und Hygieneprobleme vermeidet, abgedeckt ist, wobei die Trenneinrichtung hoch genug ist, um eine natürliche Barriere zu schaffen, um zu verhindern, dass sich kalte Luft zu der anderen Seite bewegt und ein Gefrieren hervorruft.
Kühlgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Entleerungstablett (13) zum Sammeln von Enteisungswasser während des Enteisens und durch zwei getrennte Entleerungslöcher (15 und 16) für jeden Unterverdampfer (10 und 11), um zu ermöglichen, dass das Wasser leicht abfließt, ohne den jeweils anderen Unterverdampfer zu beeinflussen.