DE2262039A1

DE2262039A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung der abtauvorrichtung eines kuehlschrankes

Info

Publication number: DE2262039A1
Application number: DE19722262039
Authority: DE
Inventors: Alexander Tilmanis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1973-07-05
Also published as: FR2164789A1; DE2262039B2; IT976129B; FR2164789B1; ES409911A1; JPS4870939A; GB1404210A; US3839878A

Description

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Aameldunfl vom: 1R. Dös. 197?

"Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Abtauvorrichtung e ine s Kühlschranke s".

Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Abtausystem für Kühlschränke, insbesondere für HausÄalt- und offene Ladentiefkühlschranke, obschon sie sich nicht auf diese beschränkt.

Automatische Abtauvorrichtungen, wie diese zur Zeit verwendet werden, arbeiten nach einem festen Zeitzyklus, so dass das Abtauen in festen Zeitabständen auftritt. Insbesondere bei Haushaltkühlschränken ist das Anwachsen von Eis am Verdampfer sehr wechselhaft, da dies von vielen Faktoren abhängt, u.a. von der umgebenden Lufttemperatur, von der umgebenden Luftfeuchtigkeit, der Frequenz, in der die Kühlschranktür geöffnet wird und von der Art der im Kühlschrank gespeicherten Güter.

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Aus diesem Grunde arbeitet ein Abtausystem mit einem festen Zeitzyklus im allgemeinen nicht wirtschaftlich, da der feste Zeitabstand zwischen den jeweiligen Abtauungen entweder zu kurz oder zu lang ist und zwar wegen der jeweils verschienen Verhältnisse. Im allgemeinen ist das feste Zeitinterval die kürzeste Zeit die wahrscheinlich notwendig ist, so dass in den meisten Fällen eine Abtauung häufiger durchgeführt wird als notwendig ist und dies bedeutet zusätzliche. Stromkosten und höhere Speichertemperaturen, weil während jedes Abtauzyklus die in Kühlschrank absorbierte nicht gebrauchte Wärme während des nachfolgenden Kühlzyklus entfernt werden muss.

Aus den obenstehenden Gründen wurde bereits vorgeschlagen, die automatische Abtauvorrichtung nur nach Notwendigkeit zu regeln, so dass eine Abtauung nur dann auftritt, wenn dies wegen eines zu starken Eiswachstums auf der Kühlspirale erforderlich ist.

Es ist bereits bekannt, dazu einen Kühlschrank mit einem Steuersystem zu versehen, das automatisch einen Abtauzyklus einsetzen lässt, wenn die Temperatur der Kühlspirale auf einen vorbestimmtei niedrigen Wert sinkt.

Ein derartiges Steuersystem weist jedoch den Nachteil auf, dass unter gewiesen Umständen, beispielsweise wenn die Umgebungstemperatur niedrig und der Kühlschrank nur teilweise gefüllt ist, die Temperatur der Kühlspirale auf den vorbestimmten niedrigen Temperaturwert sinken kann, während die Temperatur im Speieherraum immerhin

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niedrig genug ist und möglicherweise einen optimalen Wert hat. Unter diesen Umständen könnte ein unnötiger Abtauzykluffl auftreten mit der Folge eines unnützlichen Stromverbrauches und es würde ein nicht notwendiger Temperaturanstieg der gespeicherten ¥aren oder von anderem Material auftreten.

Auch unter gewissen anderen Umständen, beispielsweise wenn es einen.leichten Mangel an Kühlmittel gibt oder wenn der Kompressor nicht optimal funktioniert, darf die Temperatur der Kühlspirale niemals bis zum vorbestimmten Wert, der zum Einsetzen eines Abtauzyklus notwendig ist, sinken. In einer derartigen Situation könnte das System gegebenenfalls versagen und zwar -wegen eines zu starken Einwachstums.

Die vorliegende Erfindung schafft das Verfahren zur Steuerung der Abtauanlage eines Kühlschrankes, welches Verfahren daraus besteht, dass ständig oder periodisch die Temperatur der Kühlspirale oder die Temperatur in der unmittelbaren Nähe derselben und die Temperatur des Speieherräumes des Kühlschrankes überprüft wird und die genannte Abtauanlage automatisch eingeschaltet wird, wenn der Unterschied zwischen den genannten zwei Temperaturen einen vorbestimmten Wert überschreitet und wobei eine selektierte Temperatur dieser zwei genannten Temperaturen unterhalb einer vorbestimmten Temperatur 1 ieftt.

Der genannte Speicherraum kann ein Tiefkühlraum oder

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ein Kühlraum sein, so dass in einem Kühlschrank vom sogenannten Zwei-Temperaturen-Typ die genannten Tempera turprtif mittel für den Speicherraum in oder in der Nähe des Tiefkühlraumes oder des Kühlraumes dieses Kühlschrankes liegen kann. Voreugsweise werden diese Temperaturprüfmitte1 auf dem Wege der umlaufenden Luft angeordnet und zwar gleich nachdem dies Luft über die Kühlspirale gegangen ist, so dass es im Falle eines Zwei-Temperatur-Ktihlschrankes vorteilhaft ist, wenn die Mittel an oder in der Nähe der Stelle angeordnet werden, an der die Kaltluft in die Kühlkammer eintritt.

Die Erfindung schafft ebenfalls eine Anordnung zum obengenannten Zweck mit Mitteln zur ständigen oder periodischen Überprüfung der Temperatur der Kühlspirale des Kühlschrankes oder der unmittelbaren Umgebung dieser Spirale, mit Mitteln zur ständigen oder periodischen Oberprüfung der Temperatur des Speicherraumes des Kühlschrankes und mit Mitteln, die durch diese genannten Temperaturprüfmittel gesteuert werden und zwar um die genannte Abtauanlage einzuschalten, wenn der Unterschied zwischen den zwei Temperaturen einen vorbestimmten Wert tiberschreitet und wobei eine selektierte Temperatur dieser zwei genannten Temperaturen niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur.

Vorzugsweise wird die Arbeitsdauer der Abtauanlage auf bekannte Weise durch Zeitschaltmittel gesteuert, d.h. der Abtayzyklus hat eine einheitliche Dauer, obschon sich die Erfindung nicht darauf beschränkt da andererseits Mittel,

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ebenfalls vom bekannten Typ, verwendet werden können um: den Abtauzyklus zu beenden und den Kompressor aufs neue arbeiten zu lassen, wenn die Temperatur im Speicherraum auf einen vorbestimmten Wert steigt oder wenn die Kühlspirale völlig abgetaut ist.

Wenn sich Eis auf der Kühlspirale bildet verursacht dies einen progressiven Anstieg eines isolierenden Effektes, so dass gegebenenfalls der Einfluss von Wärme auf den Speieherraum das Ausmass, in dem diesem Raum durch den Verdampfer Wärme entnommen wird, übersteigt. Unter diesen Umständen sinkt die Temperatur der Verdampferspirale progressiv, während die Temperatur des Speicherraumes auf progressive Weise zunimmt, so dass aus beiden Gründen der Unterschied zwischen diesen Temperaturen auf progressive Weise zunimmt. Also während die Temperatur— prüfmittel für die Verdampfer spirale vorzugsweise in Be-* rührung mit der Spirale angeordnet werden, können sie auch ohne Berührung derselben angebracht werden, aber so nahe bei denselben* dass während jedes Kühlzyklus die genannten Prüfmittel durch die Einschicht, die auf der Spirale anwächst, bedeckt werden und dadurch gegenüber der umlaufenden Luft isoliert werden. .

Dieser Temperaturunterschied kann dazu benutzt werden, dass er einer Abtauzyklus einsetzen lässt wenn der Unterschied auf einen vorbestimmten Wert steigt.

Wenn jedoch der Kühlschrank zum ersten Mal eingeschaltet wird oder wenn dies erfolgt nach einer Periode,

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in der er nicht verwendet worden ist, kann die Temperatur des Speicherraumes und der Verdampferapirale zunächst genau oder ungefähr die Umgebungstemperatur sein und unter diesen Umständen wird die Temperatur der Verdampferspirale normalerweise schneller verringert als die des Speicherraumes, so dass der genannte vorbestimmte Temperaturunterschied erreicht wird, während die Temperatur des Speicherraumes immerhin verhältnismässig hoch ist.

Wenn folglich der Anfang eines Abtauzyklus einzig und allein durch den genannten Temperaturunterschied bestimmt wird, könnte ein Abtauzyklus während der Kühlperiode auftreten, was nicht nur nicht erforderlich sondern sogar unerwünscht ist. Nach der Erfindung ist jedoch eine weitere notwendige Bedingung zum Einsetzen eines Abtauzyklus, dass die Temperatur der Verdampferspirale oder des Speicherraumes und vorzugsweise des letzteren niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur»

Die Temperaturprüfmittel können von jedem üblichen Typ sein, beispielsweise Thermistoren oder thermische Kolben und jedes geeignete Mittel, das dadurch gesteuert wird, kann zum Einsetzen eines Abtauzyklus verwendet werden, wenn die vorbestimmten Steuerbedingungen erfüllt sind.

Die genannte Vorrichtung enthält vorzugsweise insbesondere eine elektrische Steueranordnung mit zwei Schaltern, die mit Mitteln in Reihe geschaltet sind, die wirksam werden, wenn der Kreis durch das Schliessen der beiden

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Schalter zum Einsetzen eines Abtauzyklus geschlossen wird. Die genannte Vorrichtung enthält ebenfalls Mittel, die durch einen Sensor für die Temperatur der Verdampferspirale oder des Speieherräumes gesteuert werden zum betätigen eines der genannten Schalter wenn die betreffende Temperatur einen vorbestimmten Temperaturwert unterschreitet und umgekehrt, und Mittel die durch einen Sensor für die Temperatur des Speieherraumes und durch einen Sensor für die Temperatur der Verdampferspirale gesteuert werden zum Betätigen des anderen genannten Schalters, wenn der Unterschied zwischen diesen Temperaturen einen vorbestimmten Temperatürwert überschreitet und umgekehrt. Folglich wird während der Abtauzyklus der letztgenannte Schalter wenigstens automatisch ausgeschaltet, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Verdampferspirale und dem Speicherraum auf progressive Weise abnimmt.

Vorzugsweise ist jeder der genannten Temperatursensoren ein Thermistor und jeder der genannten Schalter vorzugsweise ein elektronischer Schalter, wobei die beiden Thermistoren mit einem dieser Schalter verbunden sind, während einer der Thermistoren mit dem anderen Schalter verbunden ist. Auf diese Weise werden Potentiale, die der Temperatur der Verdampferspirale bzw. der Temperatur des Speicherraumes entsprechen, ständig an einen der genannten Schalter angelegt, der derart eingestellt ist, dass sein Ausgang aus der "O"~Lage in die "!"-Lage geschältet wird,

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wenn der Temperaturunterschied bis zum obengenannten vorbestimmten Wert zunimmt.

Das Potential eines der genannten Thernistoren oder eines weiteren vorzugsweise im Speicherraum angeordneten Thermistors wird an den zweiten elektronischen Schalter angelegt und wenn die Temperatur dieses Thermistors einen vorbestimmten Wert unterschreitet, schalter dieser zweite Schalter in seine "1"-Lage.

Ein AusTührungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher

beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schnitts durch bestimmte Teile eines Haushaitktihlschrankes,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Abtausteueranordnung nach der Erfindung.

Der in Fig. 1 auf schematische Weise dargestellte Kühlschrank enthält einen Aussenmantel 10, einen Tiefkühlraum 12 und einen Kühlraum 14, welche Räume normalerweise an der Vorderseite durch eine Tür geschlossen sind.

Das Kühlsystem ist konventionell und enthält eine geschlossene Kühleinheit 16 mit einem elektrischen Motor und einem Kompressor, einen Verdampfer 18, der angrenzend an den Tiefkühlraum 12 angeordnet ist, einen Kondensator 20 und einen Lüfter 22, der im Gleichkiang mit dem Kompres sor für den Umlauf der Kaltluft arbeitet.

Der dargestellte Kühlschrank enthält ebenfalls Abtaumittel einer konventionellen Art mit einer Abtauschal tulir >

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Diese Schaltuhr öffnet wenn sie eingeschaltet wird die Schalter um die geschlossene Einheit 16 und den Lüfter 22 auszuschalten und zwar während eines vorbestimmten Zeitintervalle und ebenfalls den Erhitzer 26 einzuschalten bis seinen Kreis durch den Thermostat 28 unterbrochen wird, wenn die Temperatur des Verdampfers bis zum vorbestimmten Wert steigt, dies alles auf übliche Art und Weise.

Wie obenstehend erläutert, bezieht aich diese Erfindung auf das Verfahren und die Mittel zum Einsetzen eines Abtastzyklus und in der dargestellten Anlage wird dies dadurch herbeigeführt, dass ein (nicht dargestellter) Startschalter für die Schaltuhr 24 geschlossen wird. Daau wird der Startschalter durch zwei Thermistoren 36 und 38 gesteuert, die durch Leiter 37 bzw* 39 mit elektronischen Steuermitteln verbunden sind, die auf schematische Weise bei 34 in der Figur dargestellt sind. Diese Thermistoren sind vom Typ mit¹ einem negativen Temperaturkoeffizienten (NTC), so dass sie Potentiale entwicklen, die zunehmen wenn ihre jeweilige Temperatur abnimmt.

Der Thermistor 36 ist in Berührung mit der Spirale des Verdampfers 18 angeordnet, während der Thermistor 38 in dem Tiefkühlspeicherraum 12 angeordnet ist.

Eine geeignete Steuerschaltung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der Thermistor 36 in Reihe mit einem Widerstand 4O zwischen den Leitungen 42 und 43 vom Ausgang eines Transformators 44 verbunden ist, wobei die

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Leitung 42 eine Reihenschaltung aus einer Diode 45 und einem Widerstand 46 enthält, während eine Zener-Diode 47 parallel zum Kondensator 48 über die Leitungen geschaltet ist und zwar zur Stabilisierung der den Thermistoren zugeführten Spannung.

Der andere Thermistor 38 ist auf ähnliche Weise in Reihe mit einem Widerstand 49 zwischen den Leitungen 42 und 43 angeordnet.

Der Thermistor 36 ist durch den Leiter 50 mit einer integrierten Schaltung verbunden, die einen elektronischen Schalter 52 bildet, während der Thermistor 38 auf ähnliche Weise durch den Leiter 54 mit demselben Schalter verbunden ist und ebenfalls durch den Leiter 55 mit dem zweiten elektronischen Schalter 56 verbunden ist. Diese zwei Schalter sind in Reihe mit einer Relaistreiberstufe 60, beispielsweise einem siliziumgesteuerten Gleichrichter, verbunden, welcher Gleichrichter in Reihe mit einer Relaiswicklung RL und einem normalerwiese geschlossenen Schalter 28, der durch einen Thermostat gesteuert wird, der gesteuert wird durch die Temperatur des Verdampfers 18, zwischen den Leitungen 42 und 43 liegt.

Der Schalter 52 dient zum Schalten auf seine "1"-Schiene otler in seinen "1 "-Zustand, wenn der Temperaturunterschied zwischen den Thermistoren 38 und 36 einen vorbestimmten Wert überschreitet und umgekehrt, während der Schalter 56 auf seine "1"-Schiene oder in seinen "1"-Zustand schaltet, wenn die Temperatur des Therroistars

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weniger ist als ein vorbestimmter Wert. Auf diese Weise wird die Relaistreiberstufe erregt wenn die beiden
Schalter sich im "1"-Zustand befinden, wodurch der
Kreis der Relaiswicklung RL geschlossen wird und dieses Relais den obengenannten Startschalter für die Schaltuhr 2h schliesst.

Während des Abtauzyklus steigt die Temperatur der beiden Thermistoren auf progressive Weise und der Temperaturunterschied steigt auf progressive Weise und zwar wegen der Tatsache, dass das Eis am Verdampfer schmilzt.

Zuletzt schaltet der Schalter 52 zurück in seinen "O"-Zustand und zwar während des Abtauzyklus und im allgemeinen kehrt der Schalter 56 ebenfalls in seinen "0"-Zustand zurück.

Aber das Relais RL bleibt erregt bis der Thermostatschalter 28.auf automatische Weise.infolge des Temperaturanstieges des Verdampfers geöffnet wird.

Das Abfallen des Relais RL schaltet die Schaltuhr jedoch nicht aus, da letztere einen Überbrückungsschalter enthält, der automatisch geschlossen wird, wenn die Schaltuhr zu arbeiten anfängt und der geschlossen bleibt, bis der vorbestimmte Zeitzyklus beendet ist, wenn der Kompressormotor und der Lüfter auf automatische Weise aufs netie gestartet werden.

Aus der obenstehenden Beschreibung dürfte es einleuchten, dass während des Abtauszyklus die in Fig. 2
dargestellte Steuerschaltung in ihren ursprünglichen

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Zustand zurückkehrt mit wenigstens einem der elektronischen Schalter und normalerweise mit beiden im "0"-Zustand, während sich im nachfolgenden Kühlzyklus der Thermostatschalter 26 aufs neue schliesst wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird und dadurch die Relaisschaltung für ein nachfolgendes Schalten vorbereitet.

Die Erfindung schafft daher ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zur automatischen Steuerung einer Abtauvorrichtung für einen Kühlschrank, so dass das Abtauen nur auftritt, wenn dies wegen eines zu grossen Eiswachstums erforderlich ist und nicht, wie bisher üblich, mit festen Zeitintervallen.

Ausserdem wird die Abtauregelung unmittelbar gesteuert durch die thermischen Verhältnisse, die eine Notwendigkeit einer Abtauung anzeigen, dies im Gegensatz zum bekannten System, das funktioniert, wenn die Temperatur des Verdampfers auf einen vorbestimmten Wert sinkt und im Gegensatz zu einer bekannten indirekten Methode, bei der ein Abtastverfahren für Änderung im Luftstrom infolge des Eiswachstums angewandt wird.

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PATENTANSPRUECHE:

Π·/ Verfahren zur Steuerung der Kühlschrankabtauanlage, das aus einem ständigen oder periodischen Abtasten der Temperatur der Verdampferspirale oder der unmittelbaren Nähe derselben und der Temperatur, Speicherraumes des Kühlschrankes besteht, und auf automatische Weise die genannte Abtauanlage einschaltet, wenn der Unterschied zwischen den zwei genannten Temperaturen einen "vorbestimmten Wert überschreitet und wobei eine selektierte . der zwei Temperaturen niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannte selektierte Temperatur der genannten zwei Temperaturen die Temperatur des Speicherraumes ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschrank einen Tiefkühlraum, einen Kühlraum und Mittel für den Luftumlauf enthält, so dass diese Luft über den Verdampfer geht und danach in den Tiefkühlraum, und wobei die Temperatur des Speicherraumes an oder in der Nähe der Stelle, wo die umlaufende Luft in den -Tiefkühlraum eintritt, abgetastet wird.
4. Anordnung zur Steuerung der Kühlschrankabtauanlage mit Mitteln zur ständigen oder periodischen Abtastung der Temperatur der Verdampferspirale des Kühlschrankes oder . zur Abtastung der Temperatur der unmittelbaren Nähe der Verdampferspirale, mit Mitteln zur ständigen oder periodichen Abtastung der Temperatur eines Speicherraumes des

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Kühlschrankes und mit Mitteln, die durch die genannten Temperaturabtastmittel gesteuert werden, und zwar zum Einschalten der genannten Abtauanlage, wenn der Unterschied zwischen den zwei genannten Temperaturen einen vorbestimmten Wert überschreitet und wobei eine selektierte Temperatur der genannten Temperaturen niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur.
5. Anordnung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Abtauanlage Zeitschaltmittel enthält, die die Arbeitsdauer der Abtauanlage bestimmen.
6. Anordnung nach Anspruch k mit Mitteln, die auf die Temperatur eines Speicherraumes des Kühlschrankes ansprechen zum Einschalten der Abtauanlage wenn die Temperatur des Speicherraumes bis zu einem vorbestimmten Wert ansteigt.
7. Anordnung nach Anspruch k, 5 oder 6, mit einer elektrischen Steuerschaltung mit zwei normalerweise ausgeschalteten Schaltern, die in Reihe mit Mitteln angeordnet sind, die wirksam werden, wenn sie angeragt werden um die genannte Abtauanlage einzuschalten, und mit Mitteln die auf die genannten zwei Temperaturabtastmittel ansprechen um einen der genannten Schalter zu schliessen, wenn der Unterschied zwischen den zwei durch diese abgetasteten Temperaturen den genannten vorbestimmten Wert überschreitet und umgekehrt, und mit Mitteln, die auf ein selektiertes Abtastmittel der genannten Temperaturabtastmittel ansprechen um den anderen genannten Schalter zu schliessen, wenn die dadurch abgetastete Temperatur geringer ist als

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die genannte vorbestimmte Temperatur und umgekehrt.
8. Anordnung nach Anspruch 7 > dadurch gekennzeichnet, dass jedes der genannten Temperaturabtastmittel ein Termistor ist.

9· Anordnung nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, dass jeder der genannten zwei Schalter ein elektronischer Schalter ist.

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