DE4222544A1 - Steuerung für Kühlgeräte mit geeigneter Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Kühlge­ räten, die im wesentlichen ein Kühlthermostat sowie eine Abtauuhr und jeweils einen mit Netzspannung betriebenen elektrischen Schaltkreis für mindestens einen Verdichter und für mindestens eine Abtauheizung mit jeweils einem Abtauthermostat enthalten. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Steuerverfahrens beschrieben.

Bisher bekannte Steuerverfahren für Kühl- und Tiefkühlgeräte besitzen einen oder mehrere Motorverdichter, die über ent­ sprechende Relais zu Beginn des Kühlvorgangs eingeschaltet werden, und einen oder mehrere Heizkörper, die ebenfalls über entsprechende Relais zu Beginn des Abtauvorganges in Betrieb genommen werden. Für die einwandfreie Funktion der Geräte sind mehrere Relais erforderlich, die in einem gemeinsamen Schalt­ kasten plaziert sind, beispielsweise werden für ein Gerät mit zwei Motorverdichtern und zwei Abtauheizkörpern oft fünf mehr­ polige Relais benötigt. Die Verdrahtung der Bauteile erfolgt dabei durch Einzeldrähte (Litzen), was zum einen einen hohen Materialaufwand sowie ein unübersichtliches Schaltungslayout zur Folge hat, zum anderen die Funktionssicherheit der Geräte auf­ grund der erhöhten Gefahr von Drahtbrüchen und Steck- oder Klemm­ fehlern senkt. Ferner sind diese Schaltkästen voluminös und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Steuerung samt Steuerschaltung für Kühlgeräte zu entwickeln, durch die der Material- und Montageaufwand gesenkt und die Funktionssicherheit erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Kühlung der oder die Verdichter über ein oder mehrere Klein­ spannungsrelais von einer das Kühlthermostat enthaltenden, mit Kleinspannung betriebenen Steuerschaltung eingeschaltet wird bzw. werden, und daß zur Abtauung die Abtauuhr eingeschaltet, der Schaltzustand der Abtauthermostate elektronisch überprüft und anschließend die Abtauheizung(en) über ein oder mehrere Kleinspannungsrelais von einer die Abtauuhr enthaltenden, mit Kleinspannung betriebenen Steuerschaltung eingeschaltet wird bzw. werden.

Das erfindungsgemäße Steuerverfahren ermöglicht den Aufbau einer entsprechenden elektrischen Steuerung auf einer kleinen Leiter­ platine mit einer Kleinspannungsversorgung und Kleinspannungsre­ lais. Zudem befinden sich nunmehr alle Sicherheitsverknüpfungen auf dieser Leiterplatte, wodurch Verdrahtungsfehler von vorne­ herein entfallen. Die Anzahl der Kleinspannungsrelais ist gegenüber der bisher üblichen Zahl an Relais stark vermindert. Damit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein übersicht­ licher kompakter Aufbau der Steuereinheit für Kühl- und Tief­ kühlgeräte möglich, der außerdem in seinen Kosten reduziert ist.

Der Kühlvorgang wird durch das Schließen des Kühlthermostaten eingeleitet, der in einer mit Kleinspannung betriebenen Steuer­ schaltung integriert ist. Das Schließen des Kühlthermostaten verursacht das Anziehen eines in dieser Steuerschaltung ent­ haltenen Kleinspannungsrelais, wodurch der oder die Verdichter in dem mit Netzspannung betriebenen Schaltkreis eingeschaltet wird bzw. werden. Zur Abtauung, die zu bestimmten vorgegebenen Zeiten stattfindet, um ein Vereisen des Verdampfers, beispiels­ weise Lammellenverdampfers, zu vermeiden, schaltet die Abtauuhr ein, wodurch eine zweite Steuerschaltung eingeschaltet und eine eventuell stattfindende Kühlung unterbrochen wird.

Erfindungsgemäß wird nun der Schaltzustand des Abtauthermostaten überprüft, der oberhalb einer gewissen Grenztemperatur geöffnet ist und sich in dem die Abtauheizungen enthaltenden Schaltkreis befindet. Falls mehrere Abtauheizungen mit Abtauthermostaten vorhanden sind, wird überprüft, ob mindestens ein Abtauthermos­ tat geschlossen ist, d. h. die zugehörige Abtauheizung die vorgegebene Grenztemperatur nicht überschreitet.

Ist das oder sind alle Abtauthermostat(e) geöffnet, so wird die zweite Steuerschaltung unterbrochen, mit der Folge, daß die Kühlung wieder einsetzt, falls das Kühlthermostat noch ge­ schlossen ist oder sich schließt.

Ist das oder mindestens ein Abtauthermostat geschlossen, so sorgt die zweite Steuerschaltung dafür, daß das in dieser ent­ haltene Kleinspannungsrelais anzieht, wodurch die Abtau­ heizung(en) in dem mit Netzspannung betriebenen Schaltkreis in Betrieb genommen wird bzw. werden.

Der Abtauvorgang wird durch Abschalten der Abtauuhr oder durch Öffnen des oder aller Abtauthermostate(s) beendet.

Den Schaltzustand der Abtauthermostate mit Hilfe eines im Schalt­ kreis für die Abtauheizung(en) befindlichen Opto-Kopplers zu überprüfen, erweist sich beim erfindungsgemäßen Verfahren als besonders geeignet. Der Opto-Koppler koppelt dann während des Abtauvorganges die mit Kleinspannung betriebene Steuerschaltung mit dem mit Netzspannung betriebenen Schaltkreis, der die Abtau­ heizungen enthält.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Schaltzustand der Abtau­ thermostate mittels eines im Schaltkreis für die Abtauheizung(en) befindlichen Opto-Kopplers auf die die Abtauuhr enthaltende Steuerschaltung übertragen wird.

Ist, wie bereits oben erwähnt, das oder sind alle Abtauthermos­ tate geöffnet, so ist der die Abtauheizungen enthaltende Schalt­ kreis unterbrochen und der Opto-Koppler nicht leitend. Dadurch wird auch diese Steuerschaltung unterbrochen mit den bereits angeführten Folgen. Ist hingegen das oder mindestens ein Abtau­ thermostat geschlossen, so ist der die Abtauheizung(en) ent­ haltende Schaltkreis ebenfalls ganz oder partiell geschlossen und der Opto-Koppler somit leitend. Dies hat zur Folge, daß durch eine geeignete Schaltung das Kleinspannungsrelais anzieht und die entsprechende(n) Abtauheizung(en) in Betrieb gehen. Das Kleinspannungsrelais bleibt nun solange angezogen, bis der Opto- Koppler nicht leitend wird oder sich die Abtauuhr ausschaltet.

In einer vorteilhaften Steuervariante wird die Überprüfung des Schaltzustandes der Abtauthermostate mittels eines in der die Abtauuhr enthaltenden Steuerschaltung ausgelösten Stromimpulses eingeleitet.

Der Stromimpuls wird beispielsweise als Basisstrom an einen Transistor gelegt, der durch diesen durchgesteuert wird. Ein in der Kollektorstrecke liegendes Relais zieht dann an und schließt den den oder die Heizkörper enthaltenden Schaltkreis. Die Heiz­ körper gehen jedoch nur bei geschlossenen Thermostaten in Be­ trieb. Dann wird der Opto-Koppler leitend und eine entsprechende Schaltung sorgt für die Aufrechterhaltung eines an den erwähnten Transistor anliegenden Basisstroms. Bei geöffneten Thermostaten hingegen ist der Opto-Koppler nicht leitend, der Basisstrom des Transistors kann nicht aufrechterhalten werden. Damit ist die die Abtauuhr enthaltende Steuerschaltung unterbrochen und das den Heizkörpern zugeordnete Relais öffnet sich.

Beim Einschalten der Abtauuhr wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mittels eines Stromimpulses in der die Abtauuhr ent­ haltenden Steuerschaltung in jedem Fall die Kühlung unter­ brochen, die Abtaubereitschaft (Schaltzustand der Abtauthermos­ tate) überprüft, und bei vorhandener Abtaubereitschaft werden die Heizkörper in Betrieb genommen, bis die Abtauthermostate sich wieder öffnen oder die Abtauuhr sich ausschaltet. Bei nicht vorhandener Abtaubereitschaft wird bei geschlossenem Kühl­ thermostat mit der Kühlung fortgefahren, d. h. die Kühlung nur für die Dauer des Stromimpulses unterbrochen, bei geöffnetem Kühlthermostat liegt hingegen ein undefinierter Zustand vor, in dem weder gekühlt noch abgetaut wird.

Es erweist sich weiterhin für Kühlgeräte mit mehr als einem Ver­ dichter als vorteilhaft, wenn zur Kühlung die Verdichter über eine das Kühlthermostat enthaltende Steuerschaltung zeitlich verzögert eingeschaltet werden. Dadurch findet eine wirksame Strombegrenzung beim Anlauf des Kühlvorganges statt.

Geeignet ist die Wahl eines RC-Glieds zur Einstellung der Ver­ zögerungszeit für jeden Verdichter. Eine ein solches RC-Glied enthaltende Verzögerungsschaltung kann beispielsweise bei jedem Verdichterrelais vorgeschaltet sein, so daß die einzelnen Ver­ dichter mit einstellbarer zeitlicher Versetzung eingeschaltet werden.

Eine zur Steuerung von Kühl- und Tiefkühlgeräten analog er­ findungsgemäßem Verfahren geeignete Vorrichtung weist eine mit Kleinspannung betriebene, das Kühlthermostat enthaltende Steuerschaltung auf, die mit dem den oder die Verdichter ent­ haltenden Schaltkreis über ein oder mehrere Kleinspannungsrelais in Wirkverbindung steht, und eine mit Kleinspannung betriebene, die Abtauuhr enthaltende Steuerschaltung, die mit dem die Ab­ tauheizung(en) enthaltenden Schaltkreis ebenfalls über ein oder mehrere weitere Kleinspannungsrelais in Wirkverbindung steht.

Beide Steuerschaltungen lassen sich mit einer Kleinspannungsver­ sorgung auf einer relativ kleinen Leiterplatine unterbringen. Dies trägt erheblich zur Material- und Kostenersparnis bei und erhöht die Übersichtlichkeit und Funktionssicherheit gegenüber bisherigen Steuervorrichtungen.

Vorteilhaft ist, wenn eine Wirkverbindung zwischen der die Abtauuhr enthaltenden Steuerschaltung und dem die Abtau­ heizung(en) enthaltenden Schaltkreis durch einen Opto-Koppler hergestellt ist.

Bei Kühlgeräten mit mehr als einem Verdichter kann jedem einzelnen Verdichter ein Relais zugeordnet sein, das mit der das Kühlthermostat enthaltenden Steuerschaltung in Wirkverbindung steht. Vorteilhaft ist dann, wenn mindestens einem der dem Ver­ dichter zugeordneten Relais eine Verzögerungsschaltung vorge­ schaltet ist, und wenn diese Verzögerungsschaltung ein RC-Glied aufweist, mittels dessen die Verzögerungszeit einstellbar ist.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Steuerung näher beschreiben:

In der einzigen Zeichnung ist eine zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Steuerungsverfahrens geeignete Schaltung mit ihren wesentlichsten Bestandteilen dargestellt.

Die Leitungen 24 und 25 werden von Netzspannung versorgt. An sie sind die Abtauheizungen 17 und 18 mit den zugehörigen Abtau­ thermostaten 16 bzw. 15 angeschlossen. Das Kleinspannungsrelais 3 schaltet den Schalter 14 im Abtauschaltkreis ein und aus. Weiterhin sind zwei nicht dargestellte Verdichter an die Netz­ spannung angeschlossen. Diese beiden Verdichter werden von den entsprechenden Kleinspannungsrelais 4 und 5 ein- und ausgeschaltet.

Die erfindungsgemäße zur Kühlung eingesetzte, mit Kleinspannung betriebene Steuerschaltung enthält den Kühlthermostaten l, der über Leitung 23 auf negativem Potential liegt, sowie einen Transistor 2, mit dessen Basis das Kleinspannungsrelais 3 verbunden ist, außerdem ein Relais 4 für den ersten Verdichter sowie eine dem Relais 5 für den zweiten Verdichter vorgeschaltete Verzögerungsschaltung, bestehend aus einem Widerstand 7, einem Kondensator 8 (RC-Glied) und einem Operationsverstärker 6.

Die erfindungsgemäße zur Abtauung eingesetzte, mit Kleinspannung versorgte Steuerschaltung enthält die Abtauuhr 9, eine einen Stromimpuls auslösende Schaltung, die mit der Basis des Transistors 13 verbunden ist, bestehend aus einem Kondensator 10, einem Operationsverstärker 11 und einer Diode 12, außerdem einen weiteren Transistor 20, dessen Basisstrom vom Opto-Koppler 19 geliefert wird. Der Opto-Koppler 19 koppelt diese beschriebene Steuerschaltung mit dem Abtauschaltkreis. Die Leitungen 21 und 22 liegen auf positivem Potential.

Die Kühlung des Tiefkühlgerätes wird durch Schließen des Kühl­ thermostaten 1 (bei ausgeschalteter Abtauuhr 9) eingeleitet, wodurch der Transistor 2 durchsteuert. Der erste Verdichter wird über das Relais 4 eingeschaltet. Der zweite Verdichter geht nach einer durch das RC-Glied 7, 8 einstellbaren Verzogerungszeit in Betrieb. Die Verzögerungsschaltung (6, 7, 8) ist dabei dem Re­ lais 5 für den zweiten Verdichter vorgeschaltet.

Diese Verzögerung läßt sich selbstverständlich auf mehr als zwei Verdichter erweitern und hat den Vorteil einer Anlaufstrombe­ grenzung.

Bei den üblichen Tiefkühlgeräten ist häufig (meist außerhalb der Geschäftszeiten) eine zweimalige Abtauphase vorgesehen, um die Verdampferlamellen von dem aus der Kühlluft sich abscheidenden Wassereis zu befreien.

Der Abtauvorgang wird durch Einschalten der Abtauuhr 9 einge­ leitet, wodurch an der Basis des Transistors 13 ein Stromimpuls ausgelöst wird. Der Transistor 13 wird daraufhin für die Dauer des Stromimpulses durchgesteuert, das Relais 3 zieht an und schließt den Schalter 14. Die Kühlung ist damit unterbrochen, da der Transistor 2 gesperrt ist.

Erfindungsgemäß findet nun die Überprüfung des Schaltzustands der Abtauthermostate 15 und 16 statt. Sind beide oder ist mindestens eines der Abtauthermostate 15, 16 geschlossen, d. h. die Grenztemperatur von etwa 10°C der zugehörigen Abtauheizung ist nicht überschritten, so kann im Abtauschaltkreis ein Strom über den Opto-Koppler 19 fließen. Dieser Opto-Koppler 19 liefert dann dem Transistor 20 in der Steuerschaltung den zum Durch­ steuern nötigen Basisstrom, wodurch wiederum der Transistor 13 durchsteuert. Solange dieser Zustand anhält, d. h. solange die Abtauuhr 9 eingeschaltet oder mindestens eines der Abtauthermos­ tate 15, 16 geschlossen ist, taut das Tiefkühlgerät ab.

Sind hingegen die Abtauthermostate bei der Überprüfung ihres Schaltzustandes geöffnet, kann der Opto-Koppler 19 nicht leitend werden und somit erhält auch der Transistor 13 keinen Basisstrom. Eine eventuell beim Einschalten der Abtauuhr 9 stattfindende Kühlung wird in diesem Fall nur für die Dauer des Stromimpulses, etwa 10 bis 30 ms lang, unterbrochen und nach Beendigen der Über­ prüfung fortgesetzt. Bei geöffnetem Kühlthermostaten 1 setzt die Kühlung in diesem Fall mit dem Schließen des Kühlthermostaten 1 wieder ein.

Diese durch das erfindungsgemäße Steuerverfahren ermöglichte Steuerschaltung läßt sich auf kleinen Leiterplatinen realisieren und von Kleinspannung versorgen. Die Anzahl der Relais ist optimiert. Die Sicherheitsverknüpfungen sind alle auf der Leiterplatte untergebracht. Der Abtauvorgang wird mittels des Opto-Kopplers 19 kontrolliert und erst beim Öffnen aller Abtau­ thermostate 15, 16 (oder beim Ausschalten der Abtauuhr 9) beendet. Zur Strombegrenzung bei Einleiten des Kühlvorganges ist dem Relais 5 des zweiten Verdichters (und eventuell nach­ folgenden) eine Verzögerungsschaltung vorgeschaltet.

Die geschilderten Vorteile der erfindungsgemäßen Steuerung von Kühl und Tiefkühlgeräten verdeutlichen die durch die Erfindung erzielte erhöhte Funktionssicherheit, Materialersparnis und Kostensenkung.

Claims (11)

1. l. Verfahren zur Steuerung von Kühlgeräten, die im wesentlichen ein Kühlthermostat sowie eine Abtauuhr und jeweils einen mit Netzspannung betriebenen elektrischen Schaltkreis für mindestens einen Verdichter und für mindestens eine Abtau­ heizung mit jeweils einem Abtauthermostat enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß
   zur Kühlung der oder die Verdichter über ein oder mehrere Kleinspannungsrelais von einer das Kühlthermostat enthalten­ den, mit Kleinspannung betriebenen Steuerschaltung einge­ schaltet wird bzw. werden, und daß
   zur Abtauung die Abtauuhr eingeschaltet, der Schaltzustand der Abtauthermostate elektronisch überprüft und anschließend die Abtauheizung(en) über ein oder mehrere weitere Klein­ spannungsrelais von einer die Abtauuhr enthaltenden, mit Kleinspannung betriebenen Steuerschaltung eingeschaltet wird bzw. werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand der Abtauthermostate mit Hilfe eines im Schalt­ kreis für die Abtauheizung(en) befindlichen Opto- Kopplers überprüft wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand der Abtauthermostate mittels eines im Schalt­ kreis für die Abtauheizung(en) befindlichen Opto-Kopplers auf die die Abtauuhr enthaltende Steuerschaltung übertragen wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung des Schaltzustandes der Abtauthermostate mittels eines in der die Abtauuhr ent­ haltenden Steuerschaltung ausgelösten Stromimpulses eingeleitet wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Kühlgeräte mit mehr als einem Verdichter, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung die Verdichter über eine das Kühlthermostat enthaltende Steuerschaltung zeitlich verzögert eingeschaltet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit für jeden Verdichter mit jeweils einem RC-Glied eingestellt wird.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Kleinspannung betriebene, das Kühlthermostat enthaltende Steuerschaltung mit dem den oder die Verdichter enthaltenden Schaltkreis über ein oder mehrere Kleinspannungsrelais in Wirkverbindung steht, und daß eine mit Kleinspannung betriebene, die Abtauuhr enthaltende Steuerschaltung mit dem die Abtau­ heizung(en) enthaltenden Schaltkreis über ein oder mehrere weitere Kleinspannungsrelais in Wirkverbindung steht.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirkverbindung zwischen der die Abtauuhr enthaltenden Steuerschaltung und dem die Abtauheizung(en) enthaltenden Schaltkreis durch einen Opto-Koppler hergestellt ist.
9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8 für Kühlgeräte mit mehr als einem Verdichter, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verdichter ein Relais zugeordnet ist, das mit der das Kühlthermostat enthaltenden Steuerschaltung in Wirk­ verbindung steht.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der den Verdichtern zugeordneten Relais eine Verzögerungsschaltung vorgeschaltet ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung ein RC-Glied aufweist.