Beschreibung

Verfahren zur Abtausteuerung eines Kühlschranks sowie dieses Verfahren anwendender

Kühlschrank

[Technologisches Gebiet]

Diese Erfindung erstreckt sich auf ein elektrisches Haushaltsgerät und dessen Steuerungsverfahren, insbesondere auf ein Verfahren zur Abtausteuerung eines elektrischen Haushaltskühlschranks sowie auf Kühlschränke, die dieses Verfahren anwenden.

[Technologischer Hintergrund]

Im Verlauf der Verwendung eines elektrischen Haushaltskühlschranks entsteht auf dem Verdampfer des Kühllagerraums und des Gefrierraums unvermeidlich ein Reifbelag. Deshalb ist es erforderlich, die auf dem Verdampfer installierte Heizung regelmäßig zu starten (in der Regel handelt es sich um Heizdraht in der Nähe der Verdampferrippen), um den Verdampfer abzutauen und das Schmelzwasser über ein Entwässerungsrohr abzuleiten. In entsprechender weise umfasst die Kühlungssteuerung des Kühlschranks ebenfalls einen Kühlzyklus für die Kühlung des Lagerraums und einen Abtauzyklus für das Abtauen des Verdampfers.

Im US-Patent US 6,694,755 B2 wird ein Abtauverfahren für elektrische Haushaltskühlschränke offenbart. Im Abtauzyklus erfolgt das Abtauen des Verdampfers durch Starten der Heizung für eine voreingestellte Zeit. Nach dem Abschalten der Heizung wird vor dem Starten des Kompressors zur Durchführung des normalen Kühlzyklus das Kühlsystem für eine voreingestellte Zeit angehalten, damit das auf dem Verdampfer geschmolzene Abtauwasser vollständig vom Verdampfer abfließen und abgeleitet werden kann. Diese voreingestellte Zeitspanne wird als "Abtropfzeit (drip time)" bezeichnet.

Dieses Abtauverfahren weist jedoch auch Mängel auf: Der Verdampferventilator wird in der Regel in Nachbarschaft zum Verdampfer angebracht. Aufgrund der hohen Feuchtigkeit in der Umgebung des Verdampfers bildet sich in der Regel im Verlauf des Abtauens des Verdampfers auf den Ventilatorblättern des Verdampferventilators sowie auf der inneren

Oberfläche der Verdampferkammer in der Nähe der Ventilatorblätter durch Kondensation eine dünne Schicht Wasserperlen. Nach dem Stoppen des Heizbetriebes der Heizung, unabhängig davon, ob es eine "Abtropfzeit (drip time)" gibt oder der Kompressor zur Durchführung des Kühlzyklus sofort gestartet wird, wird ein schneller Temperaturabfall der Verdampferkammer hervorgerufen. Dadurch kondensieren die Wasserperlen auf den Ventilatorblättern des Verdampferventilators sowie auf der inneren Oberfläche der Verdampferkammer in der Nähe der Ventilatorblätter sehr schnell und bilden einen Reifbelag. Dadurch wiederum wird der Raum für die Rotation der Ventilatorblätter zwischen den Ventilatorblättern des Verdampferventilators und der inneren Oberfläche der Verdampferkammer blockiert, was einen normalen Start des Verdampferventilators unmöglich macht.

[Inhalt der Erfindung]

Entsprechend besteht das Ziel dieser Erfindung darin, ein Verfahren zur Abtausteuerung eines Kühlschranks, das den normalen Start des Kühlzyklus nach dem Abtauzyklus gewährleisten kann, sowie Kühlschränke, die dieses Verfahren verwenden, bereitzustellen.

Zwecks Realisierung des genannten Ziels umfasst ein Kühlschrank einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einen Schrankkörper mit Lagerraum, ein Kühl- und Abtausystem sowie eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung dieses Kühl- und Abtausystems. Dabei umfasst dieses Kühl- und Abtausystem die Elemente Kompressor, Verdampfer, Verdampferventilator und Heizung. Die Steuerungsvorrichtung umfasst einen Verdampfersensor zur Prüfung der Verdampfertemperatur und einen Lagerraumsensor zur Prüfung der Temperatur des Lagerraums. Nach Abschluss eines Abtauzyklus setzt die Steuerungsvorrichtung vor dem Start des Verdampferventilators zur Durchführung des Kühlbetriebs zuerst den Verdampferventilator intermittierend kurzzeitig für eine voreingestellte Zeit in Betrieb.

Eine weitere Verbesserung dieser Erfindung besteht darin, dass die Länge der voreingestellten Zeit für den intermittierenden kurzzeitigen Betrieb 5 Sekunden bis 30 Sekunden beträgt.

Eine weitere Verbesserung dieser Erfindung besteht darin, dass es sich bei dem beschriebenen Verdampfer um den Verdampfer des Gefrierraums handelt, dass es sich bei dem beschriebenen Verdampferventilator um den Verdampferventilator des Gefrierraums

handelt und dass die beschriebenen Bedingungen für die Durchführung des Kühlbetriebs durch Starten des Verdampferventilators wie folgt lauten: Die vom Verdampfersensor ermittelte Verdampfertemperatur ist niedriger als die vom Lagerraumsensor ermittelte Lagerraumtemperatur. Der beschriebene Verdampferventilator ist waagerecht auf dem beschriebenen Verdampfer angeordnet.

Ein Verfahren zur Abtausteuerung, das einem Kühlschrank einer erfindungsgemäßen Ausführungsform entspricht, umfasst folgende Schritte: a) Stopp des Kompressorbetriebs, Start des Abtauprozesses; b) Start der Heizung und Aufrecherhalten des Startzustands über eine voreingestellte Zeit; c) Abschalten der Heizung; d) Start des Kompressors; e) nach dem Start des Kompressors, vor dem Start des Verdampferventilators zur Durchführung des Kühlbetriebs, wird der Verdampferventilator intermittierend kurzzeitig mindestens ein mal in Betrieb genommen.

Eine weitere Verbesserung dieser Erfindung besteht darin, dass der beschriebene Schritt Start des Abtauprozesses folgende Unterschritte umfasst: a) Stopp des Kompressorbetriebs; b) Start des Verdampferventilators und Aufrechterhalten des Betriebs über eine voreingestellte Zeit; c) Stopp des Betriebs des Verdampferventilators und Aufrechterhalten des Stoppzustandes über eine voreingestellte Zeit; d) Start der Heizung.

Eine weitere Verbesserung dieser Erfindung besteht darin, dass der beschriebene Schritt Start des Kompressors folgende Unterschritte umfasst: a) Abschalten der Heizung; b) Kühlsystem für eine voreingestellte Zeit anhalten lassen; c) nach Ablauf der voreingestellten Anhaltezeit Start des Kompressors.

Eine weitere Verbesserung dieser Erfindung besteht darin, dass der beschriebene Schritt, in dem der Verdampferventilator intermittierend kurzzeitig mindestens ein mal in Betrieb genommen wird, folgende Unterschritte umfasst: a) nach Start des Kompressors behält der Verdampferventilator für eine voreingestellte Zeit den Stillstand bei; b) Start des Verdampferventilators und kurzzeitiger Betrieb für eine voreingestellte Zeit;

c) Stopp des Verdampferventilators und Aufrechterhalten des Anhaltezustands für eine voreingestellte Zeit; d) Beurteilung, ob ein nochmaliger kurzzeitiger Start des Verdampferventilators erforderlich ist.

Der Nutzeffekt dieser Erfindung besteht darin, dass nach dem Abtauzyklus und vor dem Start von Kompressor und Verdampferventilator zur Durchführung des normalen Kühlzyklus der Verdampferventilator vorab kurzzeitig einmal oder mehrere Male in Betrieb gesetzt wird, um die Wasserperlen auf den Ventilatorblättern abschleudern zu können und dadurch im nachfolgenden Kühlzyklus eine Reifbildung auf den Ventilatorblättern zu verhindern.

[Kurze Beschreibung der Abbildungen]

Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung des Kühl- und Abtausystems eines

Kühlschranks einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Abbildung 2 zeigt ein Prinzipschaltbild für die Steuerung des Kühl- und Abtausystems dieser

Erfindung.

[Konkrete Ausführungsweise]

Wie in Abbildung 1 dargestellt, umfasst ein Kühlschrank einer erfindungsgemäßen Ausführungsweise einen Schrankkörper 1 mit Lagerraum 2, ein Kühl- und Abtausystem sowie eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung dieses Kühl- und Abtausystems. Dabei umfasst dieses Kühl- und Abtausystem die Elemente Kompressor 3, Verdampfer 4, Verdampferventilator 5 und Heizung (nicht abgebildet), und die Steuerungsvorrichtung umfasst einen Verdampfersensor zur Prüfung der Verdampfertemperatur und einen Lagerraumsensor (nicht abgebildet) zur Prüfung der Temperatur des Lagerraums. In dieser Ausführungsweise handelt es sich bei dem Lagerraum 2 um den Gefrierraum des Kühlschranks, dessen Solltemperatur in der Regel minus 18 ⁰ C beträgt. Bei dem Verdampfer 4 handelt es sich um den Verdampfer des Gefrierraums, der zwischen der Rückwand 10 des Schrankkörpers 1 und der Verdampferabdeckung 6 montiert wird. (Der Raum, in dem der Verdampfer untergebracht ist, kann als Verdampferkammer bezeichnet werden.) Bei dem Verdampferventilator 5 handelt es sich um den Verdampfer des Gefrierraums, der in Nachbarschaft auf dem Verdampfer des Gefrierraums angebracht ist. Die Ventilatorblätter des Verdampferventilators sind waagerecht angeordnet, wobei außerdem der Abstand

zwischen der Rückwand 10 des Schrankkörpers 1 und der Verdampferabdeckung 6 sehr klein ist. Bei der Heizung kann es sich um gewöhnlichen elektrischen Heizdraht handeln, der in der Nähe der Rippen des Verdampfers und der Kältemittelrohre verbunden und zusammen befestigt ist. Der Lagerraumsensor ist ein Temperatursensor zur Prüfung der Temperatur des Gefrierraums, der auf der Innenwand des Gefrierraums angebracht ist. Der Verdampfersensor ist ein Temperatursensor zur Prüfung der Temperatur des Verdampfers, der auf dem Verdampfer angebracht ist. Die von diesen beiden Temperatursensoren ermittelte Temperatur geht als Rückmeldung an die Schaltkarte der Steuerungsvorrichtung und wird dort verarbeitet. Die Steuerungsvorrichtung sendet gemäß dem Ergebnis der Verarbeitung entsprechende Steuerungssignale an die Elemente Kompressor 3, Verdampfer 4, Verdampferventilator 5 und Heizung.

Wie in Abbildung 2 dargestellt, umfasst der Steuerungsprozess des Kühl- und Abtausystems dieser Erfindung den Kühlzyklus 30 und den Abtauzyklus 31. Der Kühlzyklus 30 umfasst mehrere sich kontinuierlich wiederholende Kühlprozesse tθ, t1...tn. Beispiel Kühlprozess t1 : Wenn im vorangehenden Kühlprozess tθ die Temperatur des Gefrierraums die Stopptemperatur des Kompressors erreicht, der Kompressor und der Verdampferventilator den Betrieb anhalten, anschließend die Temperatur des Gefrierraums kontinuierlich ansteigt und der Anstieg den Punkt der Solltemperatur erreicht, wird der Kompressor angeschaltet. Gleichzeitig wird der Verdampferventilator in Bewegung gesetzt, und der Kühlprozess t1 beginnt. Wenn die Temperatur des Gefrierraums nochmals die Stopptemperatur des Kompressors erreicht, der Kompressor und der Verdampferventilator erneut den Betrieb anhalten, anschließend die Temperatur des Gefrierraums wiederum kontinuierlich ansteigt und der Anstieg erneut den Punkt der Solltemperatur erreicht, wird der Kompressor von neuem angeschaltet, und der nächste Kühlprozess t2 beginnt.

Im ständig wiederholten Kühlprozess beurteilt das Steuerungssystem auf der Grundlage der vorab eingestellten Bedingungen kontinuierlich, ob das System bereits die Anforderungen für den Start des Abtauzyklus 31 erfüllt. In dieser Erfindung umfassen die vorab eingestellten Bedingungen für den Start des Abtauzyklus 31 die zeitliche Länge des vorangegangenen Abtauzyklus, die Länge der Betriebszeit des Kühlzyklus 30, die Länge der einmaligen Anschaltdauer des Kompressors, die Anzahl der Türöffnungen usw. Wenn das Steuerungssystem urteilt, dass der fortlaufende Abtauzyklus 31 gestartet werden muss, wird der Kompressor angehalten und der Abtauprozess t beginnt.

In dieser Ausführungsform umfasst der Abtauprozess t die fünf phasenartigen Zeitabschnitte δtO, δt1 , δt2, δt3 und δt4, die nachfolgend beschrieben werden. Nach dem Beginn des

Abtauprozesses t ist der erste Zeitabschnitt der Abschnitt δtO. Bei δtO handelt es sich um einen vorab eingestellten Zeitabschnitt. In δtO befindet sich der Kompressor im angehaltenen Zustand, der Verdampferventilator befindet sich im angehaltenen Zustand, die Heizung befindet sich im abgeschalteten Zustand. Das Ziel der Einrichtung des Zeitabschnitts δtO besteht darin, dem flüssigen Kühlmittel des Verdampfers ausreichend Zeit für den Rückfluss in den Akkumulator zu geben. Der zweite Zeitabschnitt ist der Abschnitt δt1. Bei δt1 handelt es sich um einen vorab eingestellten Zeitabschnitt. In δt1 befindet sich der Kompressor im angehaltenen Zustand, der Verdampferventilator befindet sich im Zustand des laufenden Betriebs, die Heizung befindet sich im abgeschalteten Zustand. Das Ziel der Einrichtung des Zeitabschnitts δt1 besteht darin, den Luftstrom im Gefrierraum mit hoher relativer Temperatur in die Verdampferkammer zu absorbieren und an der Oberfläche des Verdampfers vorbeiströmen zu lassen, damit die Temperatur des Verdampfers in einem bestimmten Umfang im Voraus eine Erhöhung erfahren kann. Der dritte Zeitabschnitt ist der Abschnitt δt2. Bei δt2 handelt es sich um einen vorab eingestellten Zeitabschnitt. In δt2 befindet sich der Kompressor im angehaltenen Zustand, der Verdampferventilator befindet sich im angehaltenen Zustand, die Heizung befindet sich im abgeschalteten Zustand. Der vierte Zeitabschnitt ist der Abschnitt δt3. In δt3 befindet sich der Kompressor im angehaltenen Zustand, der Verdampferventilator befindet sich im angehaltenen Zustand, die Heizung befindet sich im fortlaufend angeschalteten Zustand. Das Ziel der Einrichtung des Zeitabschnitts δt3 besteht darin, durch Benutzung der Heizung eine Erwärmung des Verdampfers vorzunehmen, die Temperatur des Verdampfers schnell ansteigen zu lassen und dadurch ein effektives und schnelles Abtauen zu erreichen. Bei δt3 handelt es sich um einen vorab eingestellten Zeitabschnitt, dessen zeitliche Länge dem Einfluss zweier Faktoren unterliegt: 1. eingestellte Abtautemperatur des Verdampfers: Wenn die vom Verdampfersensor ermittelte Verdampfertemperatur auf den eingestellten Wert der Abtautemperatur gestiegen ist, wird die Heizung abgeschaltet. 2. maximale Abtauzeit: Wenn das Steuerungssystem ermittelt, dass δt3 bereits die vorab eingestellte maximale Anschaltzeit der Heizung erreicht hat, dann wird die Heizung selbst dann sofort abgeschaltet, wenn die Verdampfertemperatur noch nicht auf den eingestellten Wert der Abtautemperatur gestiegen ist. Der vierte Zeitabschnitt ist der Abschnitt δt4. In δt4 befindet sich der Kompressor im angehaltenen Zustand, der Verdampferventilator befindet sich im angehaltenen Zustand, die Heizung befindet sich im abgeschalteten Zustand. Das Ziel der Einrichtung des Zeitabschnitts δt4 besteht darin, es dem Schmelzwasser auf dem Verdampfer zu ermöglichen, vollständig vom Verdampfer abzutropfen.

Nach dem Ende des Zeitabschnitts δt4 wird der Kompressor gestartet und angeschaltet. Die Verdampfertemperatur beginnt daraufhin zu fallen. Da die Temperatur des Verdampfers

höher als die Temperatur des Gefrierraums ist, kann der Verdampferventilator zu dieser Zeit keineswegs ebenfalls sofort in Folge den normalen Kühlbetrieb aufnehmen. Andernfalls würde der Luftstrom in der Verdampferkammer mit einer höheren Temperatur als der Gefrierraumtemperatur in den Gefrierraum mitgenommen. Wenn jedoch der Verdampferventilator ständig im Ruhezustand gehalten wird, fällt auch die Temperatur der Verdampferkammer kontinuierlich, da die Verdampfertemperatur ununterbrochen fällt, was dazu führt, dass die Wasserperlen auf den Blättern des Verdampferventilators sowie auf der inneren Oberfläche der Verdampferkammer in der Nähe der Ventilatorblätter schnell zu Reif kondensieren und dadurch den Raum für die Rotation der Ventilatorblätter zwischen den Ventilatorblättern des Verdampferventilators und der inneren Oberfläche der Verdampferkammer blockieren, wodurch ein normaler Start des Verdampferventilators nachfolgend unmöglich gemacht wird. Deshalb wurde in dieser Erfindung außerdem der Zeitabschnitt δt5 eingerichtet.

Der Anfangspunkt des Zeitabschnitts δt5 ist der Endpunkt des Zeitabschnitts δt4. Der Endpunkt von δt5 ist der Knotenpunkt T der eingestellten Temperatur, bis zu der die Verdampfertemperatur fällt. An diesem Knotenpunkt T kann die Verdampfertemperatur gleich oder kleiner der Temperatur des Gefrierraums sein. Die Gesamtlänge des Zeitabschnitts δt5 kann zwischen 5 Sekunden und 30 Sekunden liegen. In diesem Zeitabschnitt δt5 wird der Verdampferventilator intermittierend kurzzeitig mindestens ein mal in Betrieb gesetzt. Das Ziel besteht darin, die Wasserperlen auf den Ventilatorblättern abzuschleudern und dadurch die Reifbildung auf den Ventilatorblättern im nachfolgenden Kühlzyklus zu vermeiden. Jeder kurzzeitige Betrieb umfasst im Allgemeinen folgende Schritte: a) nach dem Start des Kompressors wird der Verdampferventilator für eine voreingestellte Zeit im Ruhezustand gehalten; b) Start des Verdampferventilators und kurzzeitiger Betrieb für eine voreingestellte Zeit; c) Stopp des Verdampferventilators und Halten des Stoppzustands für eine voreingestellte Zeit; d) Beurteilung, ob ein nochmaliger kurzzeitiger Start des Verdampferventilators erforderlich ist. Die Referenzbedingungen für die Anzahl des kurzzeitigen Betriebs (ein mal oder mehrmals) umfassen das Volumen des Gefrierraums, die Temperatur beim Start des Verdampferventilators zur Durchführung des Kühlbetriebs, die Größe der Abmessungen der Blätter des Verdampferventilators usw. Wenn der Zeitabschnitt δt5 beendet ist, wird der Verdampferventilator gestartet und führt einen anhaltenden normalen Kühlbetrieb durch. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Steuerungsvorrichtung den normalen Kühlzyklus 30 wieder auf und wartet auf die Wiederkehr des nächsten Abtauzyklus 31.

Bei den vorstehenden Darlegungen handelt es sich lediglich um eine Ausführungsweise dieser Erfindung. Allgemeines technisches Personal aus diesem Gebiet ist in der Lage, auf der Grundlage der oben genannten Ausführungsweise, ohne schöpferische Arbeit aufzuwenden, an der Ausführungsweise dieser Erfindung geeignete Anpassungen vornehmen. Zum Beispiel wird diese Ausführungsweise auf einen Gefrierraumverdampfer angewendet, wobei in anderen Ausführungsweisen das Abtauverfahren dieser Erfindung auch auf den Verdampfer eines Kühllagerraums und auf den Verdampferventilator des Kühllagerraums angewendet werden kann, insbesondere auf einen Kühllagerraum, der über eine Wechseltemperaturzone verfügt und dessen Temperatur zwischen Plusgraden und Minusgraden umgeschaltet werden kann. Diese geeigneten Anpassungen sollen in den Schutzumfang der Ansprüche dieser Erfindung fallen.