DE8303090U1

DE8303090U1 - Steuereinheit fuer kuehler oder gefrierer

Info

Publication number: DE8303090U1
Application number: DE19838303090U
Authority: DE
Original assignee: Ranco Inc
Current assignee: Robertshaw US Holding Corp
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1983-11-24
Also published as: IT8335583V0; GB2115612A; FR2521273A3; CA1207406A; GB2115612B; US4510765A; FR2521273B3

Description

HOFFMANN · EITLE'ä

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FCIC^!'SLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. QORG

DIPL.-ΙΝΘ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

38 162 p/hl

RAWCO INCORPORATED,
Columbus, Ohio / USA

Steuereinheit für Kühler oder Gefrierer

Die Erfindung bezieht sich auf Steuereinheiten für Kühler bzw. Kühlschränke oder Gefrierer bzw. Gefrierschränke.

Es ist bekannt, einen Kühler oder Gefrierer mit einem Defrost- bzw. Entfrostheizer zu versehen, welcher periodisch zum Entfrosten des Verdampfers erregt wird. Verschiedene Anordnungen wurden bereits vorgeschlagen, um ein automatisches Erregen eines Defrostheizers in Intervallen zu bewirken. Eine solche Anordungen wird beispielsweise in der GB-PS 1 592 584 beschrieben. Eei dieser Anordnung wird das periodische Erregen eines Defrostheizers durch ein Ratschenrad eingeleitet, welches durch eine Zahnteilung in Erwiderung auf jeden Schaltzyklus des Kompressorantriebs· motors indexiert wird. Für jede Umdrehung des Ratschenrades schließt ein zugehöriger Nocken einen Schalter, welcher den Defrostheizer erregt, während ein weiterer Nocken einen Anschlag mit der Wirkung des Anhebens der Schwelltemperatur des Verdampfers verschiebt, erfühlt durch eine

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Thermostatvorrichtung, in der der Kompressormotor abgeschaltet wird, um dadurch automatisch einen Verdampferdefrostzyklus einzuleiten.

Eine alternative bekannte Steuerung für das automatische Entfrosten eines Kühlschrankes benutzt ein elektrisches Zeitglied, welches periodisch den Kompressormotorkreis abschaltet und einen Verdampferdefrostheizer erregt. Solch eine Steuerung wird üblicherweise in einem sogenannten "Nicht-Gefrier"-Kühlschrank verwendet, in dem der Verdampfer sich in einer Luftzirkulationsleitung befindet, die von einem gekühlten Raum getrennt ist. Das Zeitglied erlaubt ein festes Zeitintervall für das vollständige Durchführen des Entfrostens, bevor unter Steuerung des zugehörigen Thermostats der normale Zyklus des Kompressormotors wieder eingenommen wird. Eine Temperaturfühlvorrichtung ist normalerweise dazu vorgesehen, die durch den Verdampfer während des Entfrostens erreichte Temperatur zu begrenzen, indem der Defrostheizer bei einer vorbestimmten Maximaltemperatur abgeschaltet wird.

Ein zeitgesteuertes automatisches Defrostsystem leidet . unter dem Nachteil, daß keine Synchronisierung zwischen c^r Kompressormotor-Zyklussteuerung und dem Defrostzeitglied besteht, so daß ein Defrostzyklus eingeleitet werden kann, wenn die Temperatur im gekühlten Raum so ist, daß der Betrieb des Kompressors erforderlich ist. Weiterhin kann die Länge der Defrostperiode unzureichend sein, um ein vollständiges Enteisen des Verdampfers zu erlauben. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dort, wo ein motorbetriebenes Gebläse zum Zirkulieren der Luft über den Verdampfer in einer getrennten Leitung vorgesehen ist, das Gebläse während eines Defrostzyklus abgeschaltet wird. Nach Wiedereinnahme des normalen Betriebs nach dem Defrostzyklus wird das Gebläse wieder erregt und tendiert dazu, feuchte Luft über den Ver-

dämpfer zu blasen, und zwar mit dem Risiko des Vereisens der Luftzirkulationsleitung.

Eine Vorrichtung der in der GB-PS 1 592 584 beschriebenen Art leidet unter dem Nachteil des Vorhandenseins eines einzelnen Fühlelementes. Darüber hinaus ist keine Vorkehrung dafür getroffen zu vermeiden, daß feuchte Luft eingeblasen wird, wenn die Verwendung in einem sogenannten "Nicht-Gefrier"-Kühler erfolgt.

Es ist ebenso bekannt, eine automatische Defroststeuerung in einem sogenannten zweitürigen Kühlschrank vorzusehen, d.h. einen Kühlschrank mit getrennten Räumen oder Fächern, die durch jeweilige Türen zugänglich sind, nämlich ein Kühlraum zum Lagern von Nahrungsmitteln oberhalb der Gefriertemperatur und einem Gefrierraum zum Lagern von gefrorenen Nahrungsmitteln. In diesem Fall wird das Kühlen durch zwei getrennte Verdampfer bewirkt, die in den jeweiligen Räumen untergebracht sind. Eine Zyklus-Thermostatsteuerung erfühlt die Temperatur des Verdampfers im Kühlraum und schaltet den Kompressormotor gleichzeitig mit dem Einschalten eines Verdampfer-Defrostheizers ab, wenn die Verdampfertemperatur eine vorbestimmte Grenze erreicht. Solch eine Steuerung leitet das Entfrosten des Verdampfers für jeden Betriebszyklus des Kompressormotors einmal ein. Dies resultiert typischerweise in einem Zyklus der Verdampfertemperatur zwischen Temperaturen von +5⁰C und -20/30⁰C. Eine beträchtliche Energiemenge wird dazu verbraucht, die Temperatur des Verdampfers für jeden Betriebszyklus nach unten zu ziehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinheit für einen Gefrierer bzw. Gefrierschrank oder einen Kühler bzw. Kühlschrank zu schaffen, bei der die normale zyklisehe Steuerung eines Kompressors und die Steuerung des

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periodischen Entfrostens eines Verdampfers ökonomisch
in einer einzelnen gesteuerten Schaltvorrichtung kombiniert sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Steuereinheit für

einen Kühler oder Gefrierer des Typs mit einem Verdampfer,
einem Kompressor und einem mit dem Verdampfer zusammen-

wirkenden elektrischen Defrostheizer, welche Steuerein- i

heit eine Schaltvorrichtung mit einem ersten Paar von §

Kontakten umfaßt, die das zyklische Ein- und Abschalten ^

eines Antriebsmotors des Kompressors steuern, vorgesehen, ;]ί

welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaltvorrich- j|

tung ein zweites Paar von Kontakten aufweist, die sich %

einen gemeinsamen beweglichen Kontakt mit dem ersten $

Paar von Kontakten teilen und das periodische Erregen |'

des Defrostheizers steuern, und daß das Schließen des zwei- Ij

ten Paares von Kontakten normalerweise durch ein Anschlag- |

glied behindert wird, welches mittels auf eine vorbestimm- "1

te Anzahl von Schaltzyklen des Kompressormotors ansprech- ;i

bare Mittel in eine Defrostlage bewegbar ist, in der die- ;;

ses das Bewegen des beweglichen Kontaktes dahingehend '}

erlaubt, das zweite Paar von Kontakten zu schließen und :■'

den Defrostheizer zu erregen. ;

Die Steuereinheit der Erfindung ist im allgemeinen auf
jede Kühl- oder Gefriereinrichtung anwendbar, bei der es
erwünscht ist, ein periodisches automatisches Entfrosten
eines Verdampfers zu erzielen. Insbesondere ist die Erfindung anwendbar auf sogenannte "Nicht-Gefrier"-Kühl-

schränke des Typs, wie er üblicherweise in Nordamerika

verwendet wird und auf sogenannte "zweitürige" Kühlschränke des Typs, wie sie üblicherweise in Europa verwendet
werden.

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So ist die Anwendung der Steuereinheit der vorliegenden Erfindung auf einen "Nicht-Gefrier"-Kühlschrank oder -Gefrierer mit einem in einer Luftleitung befindlichen Verdampfer und einem motorbetriebenen Gebläse zum Zirkulieren der Luft über den Verdampfer und in einen Kühloder Gefrierraum dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des gemeinsamen beweglichen Kontaktes zum öffnen und Schließen des ersten Paares von Kontakten und zum Schließen des zweiten Paares von Kontakten durch eine erste Betätigungseinrichtung-bewirkbar ist, die auf eine Umgebungstemperatur des Apparates anspricht und daß die Bewegung des genannten beweglichen Kontaktes in einem Sinn zum öffnen des zweiten Paares von Kontakten und zum Beenden der Erregung des Defrostheizers durch eine zweite Betätigungseinrichtung bewirkbar ist, die auf die Verdampfertemperatur anspricht.

Für die Anwendung der Erfindung auf einen "Nicht-Gefrier"-Kühlschrank kann das Temperaturfühlen zum Erregen/Entregen des Verdampfers dadurch bewirkt werden, daß entweder die Temperatur des Gefrierraumes oder des Kühlraumes erfühlt wird. Für eine wirksame Entfrostbeendigung ist es notwendig, die Verdampfertemperatur mittels eines Sensors zu erfühlen, der in dichter Nähe an diesem angebracht ist.

Daher spricht vorzugsweise die erste Betätigungseinrichtung auf die. Umgebungstemperatur im Gefrier- oder Kühlraum und die zweite Betätigungseinrichtung auf die Temperatür in unmittelbarer Nähe des Verdampfers an. Die Steuereinheit entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung beendet den Entfrostzyklus automatisch, wenn der Verdampfer eine gewünschte Defrosttemperatur erreicht.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Anwendung auf einen "Nicht-Gefrier"-Kühlschrank zum Vorsehen eines Verzögerungsintervalls zwischen der Beendigung eines Defrostzyklus und der Erregung des Gebläsemotors, so daß feuchte Luft nicht in den Kühlraum geblasen wird. Daher wird vorzugsweise die Erregung des Gebläsemotors durch zusätzliche Schalterkontakte gesteuert, die der Schaltvorrichtung zugeordnet sind. Diese zusätzlichen Schalterkontakte werden während eines Defrostzyklus geöffnet und durch eine temperaturempfindliche Betätigungseinrichtung wieder geschlossen, die die Temperatur des Verdampfers erfühlt und dahingehend wirksam ist, die zusätzlichen Kontakte nur dann wieder zu schließen, wenn der Verdampfer eine besondere Arbeitstemperatur unter dem Gefrierpunkt einnimmt. Diese Anordnung stellt sicher, daß das erneute Erregen des Gebläses nach dem Defrostzyklus automatisch für ein bestimmtes Zeitintervall nach dem Beendigen des Entfrostens verzögert wird, welches Zeitintervall ausreichend für jegliche Feuchtigkeitsbeseitigung am Verdampfer ist, die erneut gefrieren könnte. Daher wird verhindert, daß feuchte Luft in den Kühlraum geblasen wird.

Bei der Anwendung der Steuereinheit auf einen zweitürigen Kühlschrank mit zwei getrennten, von jeweiligen Verdampfern gekühlten Räumen kann der Defrostheizer einem dieser Verdampfer zugeordnet sein. Die Bewegung des gemeinsamen beweglichen Kontaktes wird durch die Betätigungseinrichtung aufgrund der Temperatur eines der Verdampfer bewirkt. So kann bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung die Betätigungseinrichtung eine Balgeinrichtung aufweisen, die über einen Betätigungshebel auf ein Betätigungselement der Schaltvorrichtung wirkt und durch eine erste Feder belastet ist. Auf diesen Hebel oder das Betätigungselement wirkt ebenso ein weiterer federbelasteter

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Hebel. Ein fester Anschlag ist vorgesehen, um die Wirkung des weiteren Hebels auf das Schalterbetätigungselement zu verhindern, wenn die Balgvorrichtung auf eine Verdampfertemperatur anspricht, die oberhalb des normalen Arbeitsbereiches lisgt, und zwar während eines Defrostzyklus. Diese einfache Anordnung stellt sicher, daß nach Beendigung eines Defrostzyklus die auf den Balg wirkende Federkraft durch Abwesenheit des weiteren Hebels erhöht wird, so daß der Betrieb der Schaltvorrichtung bei einer höheren Verdampfertemperatur auftritt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Steuereinheit

entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 2 schematisch einen "Nicht-Gefrier"-Kühler, welcher die Steuereinheit der Fig. 1 verwendet,

Fig. 3 ein Kreisdiagramm des "Nicht-Gefrier"-Kühlers und die Steuereinheit der Fig. 1 und 2,

Fig. 4 ein der Fig. 1 ähnliches schematisches Diagramm

einer Steuereinheit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 5 schematisch die Darstellung eines zweitürigen Kühlers bzw. Kühlschrankes unter Verwendung der Steuereinheit der Fig. 4 und

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Fig. 6 ein Kreisdiagramm des zweitürigen Kühlers und der Steuereinheit der Fig. 4 und 5.

In den Zeichnungen werden für gleiche oder äquivalente ü5 Koitiponententeile der dargestellten Ausführungsbeispiele dieselben Bezugszeichen verwendet.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die dort darge- ^: stellte Steuereinheit umfaßt einen thermisch ansprechen-

den Betätigungsmechanismus 1 und eine Schnappwirkungs- ;;

Schaltvorrichtung 2, deren Betrieb durch zwei Schaltbetätigungsmittel gesteuert wird, die auf zwei unabhängige Temperatursensoren ansprechen, in diesem Fall jeweilige strömungsmittelgefüllte Bälge 3,4, die durch Kapillarrohre mit den jeweiligen strömungsmittelgefüllten temperaturempfindlichen Kolbenelementen 3A, 4A an sich bekannter Art verbunden sind.

Die Steuereinheit der Fig. 1 wird bei einem sogenannten "Nicht-Gefrier"-Kühlschrank verwendet, welcher schematisch in vereinfachter Form in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Kühlschrank umfaßt einen Verdampfer 5 und einen Kompressor 6, die einen Teil eines herkömmlichen Kühlsystems bilden, wobei der Kompressor von einem Elektromotor 6M angetrieben wird. Der Verdampfer 5 befindet sich in einer Luftleitung 5A, die von einem gekühlten Raum 7 getrennt ist. Luft zirkuliert über die Oberflächen des Verdampfers 5 durch ⁽ die Leitung 5A und den Raum 7, und zwar mittels eines von 5

I einem Elektromotor 8M angetriebenen Gebläse 8. Obwohl §

nur ein Raum 7 dargestellt ist, kann der Apparat in der | Praxis auch zwei Räume haben, und zwar für gefrorene Nah- f

I rungsmittel bzw. frische Nahrungsmittel, in die von der

Leitung 5A gekühlte Luft abgegeben wird. In diesem Fall 35

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ist üblicherweise eine bewegliche Prall- bzw. Ablenkflache vorgesehen, um die Zufuhr gekühlter Luft zum Raum für die frischen Nahrungsmittel zu regeln, und zwar entweder manuell oder mittels einer automatischen Regelein-05 richtung, die auf die Temperatur dieses Raumes anspricht.

Die wesentliche Eigenschaft des "Nicht-Gefrier"-Kühlschrankes besteht darin, daß jegliche Feuchtigkeit in der zirkulierenden Luft aus dem Verdampfer 5 kondensiert, und zwar innerhalb der Leitung 5A, wobei der Raum oder die Räume 7

,' 10 gefrierfrei bleiben.

Das temperaturfühlende Element 3A befindet sich in der Umgebung des Raumes 7, während das Temperaturfühlelement 4A sich in der Leitung 5A in dichter Berührung mit dem Verdämpfer 5 befindet. Die Steuereinheit verwendet die zwei thermisch ansprechenden, d.h. auf die Temperatur ansprechenden Schaltbetätigungsmittel, um den normalen zyklischen Betrieb des Kompressors 6, das periodische Entfrosten des Verdampfers 5 und den Betrieb des Gebläses 8 ohne Rückfluß zu einer Zeitvorrichtung zu steuern.

Der verschiebbare zentrale Knopf eines jeweiligen Balges 3,4 stößt gegen ein Ende eines jeweiligen.Betätigungshebels 9, 10, von denen jeder unabhängig zwischen seinen Enden in Seitenwänden des Rahmens (nicht dargestellt) des Betätigungsmechanismus 1 schwenkbar gelagert ist. Mit ihren von den Bälgen 3,4 entfernt liegenden Enden wirken die bei- :_ den Hebel 9,10 über einen verschiebbaren Kolben 11 aus

ff isolierendem Material auf die Schaltvorrichtung 2. Auf

% 30 den verschiebbaren Schalterbetätigungskolben 11 wirkt der % erste Betätigungshebel 9. Der Kolben 11 ist mit einer Ring-

:\ schalter 11A ausgebildet, welche mit dem zweiten Betäti-

£ gungshebel 10 zusammenwirkt, welcher Hebel ein Loch 12

:<; aufweist, durch welches der Kolben 10 mit Spiel ragt.

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Die Schaltvorrichtung 2 ist von irgendeinem bekannten Schnappwirkungstyp und hat beispielsweise einen auskragenden Betätigungsarm 13, welcher mit einem Ende an einem ersten Anschluß A verankert ist. Auf das andere Ende der Schaltvorrichtung wirkt eine Schnappwirkungs-omegaförmige Feder 14. Die Feder 14 verbindet den Betätigungsarm 13 und einen beweglichen Kontaktarm 15, welcher ebenso zum ersten Anschluß A auskragt. Der Kontaktarm 15 trägt an seinem freien Ende einen beweglichen Kontakt 16, welcher normalerweise mit einem von einem zweiten Anschluß B getragenen ersten festen Kontakt 17 in Berührung steht. Der bewegliche Kontakt 16 wirkt ebenso mit einem von einem dritten Anschluß C getragenen zweiten festen Kontakt 18 zusammen und ist normalerweise von diesem beabstandet.

Die Schaltvorrichtung 2 hat einen vierten Anschluß D, welcher einen zusätzlichen festen Kontakt 19 trägt, der mit einem zusätzlichen beweglichen Kontakt 20 zusammenwirkt, welcher zum ersten Anschluß A auskragt. Die Kontakte 19,20 sind normalerweise geschlossen.

Die elektrischen Verbindungen der Schaltvorrichtung 2 sind schematisch in Fig. 3 dargestellt. Der erste Anschluß A ist mit einer Wechselstromquelle und der zweite Anschluß B mit dem Kompressorantriebsmotor 6M verbunden. Der Gebläseantriebsmotor 8M ist zwischen dem dritten und vierten Anschluß C und D angeschlossen. Ein elektrischer Widerstandsdefrostheizer 21 ist ebenso mit dem Anschluß C verbunden, und zwar parallel mit dem Gebläsemotor 8M.

Das Sensorelement 3A des ersten Balgs 3, welcher auf die Umgebungstemperatur des Raumes 7 anspricht, steuert das zyklische Einschalten und Ausschalten des Kompressor-

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motors 6M über den Hebel 9 und die Kontakte 16,17 beim Normalbetrieb des Gefrierers. Während solch eines normalen Betriebes verbleibt der Gebläsemotor 8M erregt. Wenn während solch eines normalen Zyklus der Schaltvorrichtung 2 der bewegliche Kontakt 16 sich vom festen Kontakt 17 wegbewegt· um ein Abschalten des Kompressors zu verursachen, gelangt der bewegliche Kontaktarm 15 in Berührung mit einem Anschlag 22, welcher die weitere Bewegung des Kontaktarmes 17 blockiert und somit das Schließen der Kontakte 16,18 verhindert. Der Anschlag 22 hat die Form einer drehbaren, isolierenden Scheibe mit einer Ausnehmung oder einem Fenster 23 in einem Teil des Umfanges der Scheibe, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Wenn die Anschlagscheibe 22 in eine Lage gedreht wurde, in der die Ausnehmung 23 mit dem beweglichen Kontaktarm 15 ausgerichtet ist, kann letzterer durch die Ausnehmung 23 gelangen und den beweglichen Kontakt 16 in Berührung mit dem zweiten festen Kontakt 18 bringen, wodurch der Defrostheizer 21 erregt wird, um den Verdampfer-Defrost-Zyklus einzuleiten. So wird das Entfrosten des Verdampfers periodisch jederzeit dann eingeleitet, wenn die Ausnehmung 23 in der Anschlagscheibe 22 mit dem beweglichen Kontaktarm 15 ausgerichtet ist, jedoch nur bei abgeschaltetem Kompressor. Dies bedeutet, daß ein Verdampfer-Defrost-Zyklus immer dann auftritt, wenn die Umgebungstemperatur im Raum 7 sich am unteren Ende des normalen Zyklusbereiches befindet.

Die Anschlagscheibe 22 dreht sich intermittierend durch ein Ratschenrad 24, welches mechanisch mit der Scheibe 22 verbunden oder mit dieser integriert ausgebildet ist, wie dies schematisch durch die strichpunktierte Linie 25 dargestellt ist. Das Ratschenrad 24 steht mit einer Klaue 26 in Eingriff, die vom freien Ende sines Bimetall-Biegeele-

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mentes 27 getragen wird. Ein Niedrigenergie-Widerstandsheizer 28 wirkt mit dem Bimetallelement 27 zusammen. Der Heizer 28 ist über die Schalteranschlüsse A und B so angeschlossen, daß der Heizer 28 dann erregt wird, wenn die Kontakte 16,17 offen sind, d.h. wenn der Kompressormotor 6M betriebslos ist.

Die Gestaltung ist so, daß das Vorwärtsbewegen des Ratschenrades um eine Zahnteilung auftritt, wenn der Heizer 28 entregt wird, d.h. wenn die Kontakte 16,17 geschlossen werden. So biegt sich das Bimetall-Biegeelement 27 unter | dem Einfluß des Heizers 28 in Richtung des Uhrzeigersinns $ und bewegt bei Betrachtung der Fig. 1 die Klaue 26 nach '*' rechts, um einen Zahn des Ratschenrades 24 zu ergreifen.

Jedoch das tatsächliche Vorschieben des Ratschenrades erfolgt während der Bewegung der Klaue 26 im Gegenuhrzeigersinn aufgrund der Entregung des Heizers 28, wenn die Klaue 26 nach links bewegt wird. Mit dieser Anordnung zerstört die Schrittbewegung des Ratschenrades 24 nicht den beweglichen Kontakt 16.

Während jedes Zyklus des Öffens und Schließens der Kontakte 16,17 vollzieht daher (d.h. während jedes Betriebszyklus des Kompressors 6) das Bimetall-Biegeelement 27 einen vollständigen Zyklus und veranlaßt die Klaue 26, das Ratschenrad 24 um eine Teilung vorzuschieben, 'i-atsächlich wirkt der Ratschenmechaniismus als Zähler und bewegt die Anschlagscheibe 22 um eine vorbestimmte Teilung nach vorne, und zwar nach jedem normalen Arbeitszyklus des Steuerschalters 2. Der Defrostheizer 21 wird bei jeder vollständigen Drehung der Anschlagscheibe 22 einmal erregt, was entsprechend einer spezifischen Anzahl der Schaltzyklen des Kompressormotors 6M erfolgt.

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Bei einer alternativen Anordnung (nicht dargestellt) weist der Ratschenmechanismus eine solenoidbetätigte Klaue auf. Die Solenoidspule ist so parallel zu den Kontakten 16,17

angeschlossen und so angeordnet, daß die Klaue ein Rat- *s

05 schenrad nach jeder Entreguna des Solenoids, beispielsweise
π se unter der Wirkung einer Rückbringfeder um eine Zahntei-

|| lung vorwärtsbewegt.

% Das Erregen des Defrostheizers 21 wird, wie beschrieben,

U 10 ein rapides Heizen des Verdampfers 5 verursachen. Wenn S letzterer eine Temperatur gerade oberhalb des Gefrier-

Punktes entsprechend dem vollständigen Entfrosten erreicht,

·£ was durch das Sensorelement 4A festgestellt wird, verursacht das Balgelement 4 ein Wiederschließen der Schalterkontakte 16,17 über den zugehörigen Betätigungshebel 10, welcher auf die Schulter 11A des verschiebbaren Schalterbetätigungskolben-; 11 wirkt. Unter diesen Bedingungen hat der Bewegungsbetrag, welcher zum Wiederschließen der Kontakte 16,17 notwendig ist, hinsichtlich des normalen Zykluszustandes des Kompressors zugenommen. Die Bewegung des Hebels 9 im Uhrzeigersinn wird durch einen stationären Anschlag 29 begrenzt. Daher hängt das Wiederschließen der Kontakte 16,17 nur von der Wirkung des Hebels 10 ab, wenn die vorbestimmte Defrost-Endtemperatur erreicht ist. Nach dem Wiederschließen der Kontakte 16,17 setzt wieder der normale Zyklus der Steuereinheit ein, und zwar unter Steuerung des Balges 3, welcher auf die erfaßte Umgebungstemperatur des Gefrierraumes 7 anspricht, wie dies zuvor beschrieben wurde,

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Sobald der Kompressor durch Schließen der Kontakte 16,17 erregt worden ist, verursacht das Bimetall-Biegeel<*--:nt 27 ein Vorbewegen des Ratschenrades 24 um eine Teilung, wie dies bereits zuvor beschrieben wurde, wodurch die Ausnehmung 23 aus der Ausrichtung mit dem Kontaktarm 15

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zurück bewegt wird und somit ein Wiederschließen der Kentakte 16,18 nach dem öffnen der Kontakte 16,17 verhindert wird.

Unter Bezugnahme auf den schematisch in Fig. 3 dargestellten elektrischen Kreis ist festzustellen, daß der Gebläsemotor 8M mit den zusätzlichen Kontakten 19,20 und der Defrostheizer 21 in Reihe und der Defrostheizer 21 mit der elektrischen Stromquelle parallel verbunden i.&t. Gleicherweise ist der Bimetall-Heizer 28 mit dem Kompressormotor 6M in Reihe geschaltet. Die Impedanz des Gebläsemotors 8M ist größer als die des Defrostheizers 21 (typischerweise 20 bis 30mal größer), so daß, wenn die zusätzlichen Kontakte 19,20 geschlossen werden, die Hauptschalterkontakte 16,18 beim normalen Zyklusbetrieb der Steuereinheit offen sind (Fig. 3), der Stromfluß im Defrostheizer 21 vernachlässigbar ist, ungefähr 3 bis 5 % des Stromes, welcher fließt, wenn die Kontakte 16,18 geschlossen sind. Gleicherweise ist die Impedanz des Bimetall-Heizers 28 hoch (typiicherweise 6 bis 48 Kß) , verglichen mit der Impedanz des Kompressormotors 6M (typischerweise weniger als 500SX) , so daß, wenn die Schalterkontakte 16,17 offen sind, der durch den Kompressormotor 6M fließende Strom ein Teil (ungefähr 7,5 %) des Stromes ist, welcher fließt, wenn die Kontakte 16,17 geschlossen sind. Dieser Strom ist zum Antrieb des Kompressors 6 unzureichend.

Der feste Anschlag 29 befindet sich neben dem Betätigungshebel 9 des Balges 3 für den normalen Zyklus, um die Beendigung des Defrostzyklus in Erwiderung auf den resultierenden Anstieg der Umgebungstemperatur irr Raum 7 zu verhindern» wodurch sichergestellt wird, daß das Beendigen des Entfrostens nur vom Balg 4 resultiert, welcher auf die Verdampfertemperatur anspricht. Ein weiterer fester Anschlag 30 be-

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grenzt die Bewegung des Betätigungshebels 10 im Gegenuhrzeigersinn aufgrund des Fallens der Temperatur des Verdampfers 5, was durch das Element 4A erfühlt wird.

Die zusätzlichen Schalterkontakte 19,20 verbleiben während des normalen Zyklusbetriebes der Schaltvorrichtung 2 geschlossen, so daß das Gebläse 8 über solch einen Vorgang erregt bleibt. Wenn ein Defrostzyklus durch die Auslenkung des beweglichen Kontaktarmes 15 über die Ausnehmung 23 eingeleitet wird, erfolgt durch das Schließen der Kontakte 16,18, die die Anschlüsse A und C (Fig. 3) verbinden, ein Kurzschließen des Gebläsemotors 8A, welcher während des Defrostzyklus ertregt bleibt. Wenn der Defrostzyklus durch die Wirkung des Betätigungshebels 10, welcher auf die Schulter 11A des Kolbens 11 aufgrund der vom Element 4A erfühlten Verdampfertemperatur erfolgt, beendet wird, wirkt der Kolben 11 auf den zusätzlichen Kontakt 20 und öffnet die Kontakte 19 und 20 vor dem Überschnappen des Kontaktes 16 vom Kontakt 18 zum Kontakt 17.

Dies wird durch geeignetes Positionieren der zusätzlichen Kontakte 19,20 und als Resultat dessen sichergestellt, daß der Gebläsemotor 8M entregt bleibt. Das Entregen des Gebläsemotors 8M tritt nach einem vorbestimmten "Gebläseverzögerungsintervall" auf, und zwar nur, wenn die Verdampfertemperatur, erfühlt durch das Element 4A, ausreichend gefallen ist, damit der Betätigungshebel 10, der auf die Schulter 11A des Kolbens 11 wirkt, sich im Gegenuhrzeigersinn drehen kann, um dadurch den Kolben 11 ausreichend zurückzuziehen, damit sich die zusätzlichen Kontakte 19,20 wieder schließen können.

Dieses Gebläseverzögerungsintervall stellt sicher, daß das Gebläse 8 nicht arbeiten kann, bis jegliches Wasser, welches nach dem Entfrosten auf den Verdampferflächen 35

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wieder gefroren ist, um dadurch ein Abblasen von feuchter Luft durch die Verdampferleitung zu vermeiden, was zu einem Vereisen dsr Leitungsflächen und somit zu einer Nebelbildung führen würde.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 wird auf die beiden Hebel 9,10 mittels jeweiligen Zugfedern 31,32 eingewirkt, welche auf die beiden Hebel entgegengesetzt zu den jeweiligen Bälgen 3,4 Momente ausüben, so daß die Hebel 9,10 durch die Feder 31,32 in Richtung auf einen Kontakt mit den beweglichen Knöpfen der jeweiligen Bälge 3,4 gedrückt werden. Die Spannung in der Feder 31 bestimmt die Umgebungstemperatur im Raum 7 vor, für den der Balg 3 das Ausschalten des Kompressormotors 6M bewirkt, während die Spannung in der Feder 32 die Verdampfertemperatur vorbestimmt ,bei der der Balg 4 den Defrost- bzw. Entfrostzyklus beendet. Die Spannung in der Feder 31 ist von Hand mittels eines Einstellnockens 33 einstellbar, welcher mit einem Nockenfolgeglied 34 zusammenwirkt, welches eine Verankerung 35 der Feder 31 trägt. Die Spannung der Feder ist mittels einer Schraubenverankerung 36 im Rahmen des Betätigungsmechanismus 1 einstellbar. Der Betrieb der Steuereinheit der Fig.1-3 wird auf einen "Nicht-Gefrier"-Kühlschrank angewendet und kann wie folgt zusammengefaßt werden:

(i) Normaler Zyklusbetrieb

Der Kompressormotor 6M wird zyklisch in Erwiderung auf die Umgebungstemperatur ein- und ausgeschaltet, wie sie vom Element 3A erfühlt wird. Der Gebläsemotor 8M wird kontinuierlich über die geschlossenen zusätzlichen Kontakte 19,20 erregt. Der Bimetallheizer 28 wird zyklisch erregt, d.h. jedesmal, wenn die Kontakte 16,17 geöffnet werden. Das resultierende zyklische Verbiegen des Bimetall-Biegeelementes 27 bewegt das Ratschenrad 24 vorwärts und

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somit progressiv die Anschlagscheibe 22. Während dieses Zyklusbetriebes stößt der Hebel 10 gegen den Anschlag 30, so daß der Verdampfer 5 sehr kalt läuft.

Ui) Defrost(Entfrost-)Einleitung

Nach einer bestimmten Anzahl von Kompressorschaltzyklen wird das Ratschenrad 24 in die vorgeschobene Ausnehmung 23 in Ausrichtung mit dem beweglichen Kontaktarm 15 gebracht. Diese Bewegung tritt auf, wenn der Bimetallheizer 28 entregt wird, wodurch ein Abbiegen des Bimetallelementes 27 bei Betrachtung der Fig. 1 nach links verursacht wird, so daß daher, wenn die Kontakte 16,17 geschlossen werden, der Kontaktarm 15 nicht die Bewegung der Anschlagscheibe 22 beeinträchtigt. Das nächste öffnen der Schalterkontakte 16,17 wird dann von einer Exkursion des Kontaktarmes 15 durch die Ausnehmung 23 begleitet, wodurch ein Schließen der Kontakte 16,18 erfolgt. Dies verursacht ein Entregen des Gebläsemotors 8M, welcher durch Schließen der Kontakte 16,18 kurzgeschlossen wird, und ein Erregen des Defrostheizers 21, während der Kompressormotor 6M entregt bleibt.

(iii) Defrost(Entfrost-)Beendigung

Der Anschlag 29 verhindert ein Einwirken des Hebels 9 auf den Schaltbetätigungsknopf 11, wenn die vom Element 3A erfühlte Umgebungstemperatur ansteigt, da der auf den zugehörigen Balg 3 wirkende Hebel 9 durch den Anschlag 29 unterbrochen wird. Das Entfrosten setzt fort, bis die vom Element 4A erfühlte Verdampfertemperatur ausreichend ansteigt (auf eine Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes), und zwar für den durch den auf die Schulter 11A wirkenden Hebel 10 bewegten Kolben 11, welcher den Betätigungsarm 13 dahingehend versetzt, ein Wiederschließen durch Einschnappen der Kontakte 16,17 zu verursachen. Wenn dies auftritt, so wird der Kompressormotor 6M wieder erregt und

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der Defrostheizer 21 entregt. Der Gebläsemotor 8M verbleibt jedoch entregt dank der öffnung der zusätzlichen Kontakge 19,20 durch den Kolben 11, was auftrat, bevor die Kontakte 16,17 wieder geschlossen wurden. Das Gebläse 8 verbleibt entregt, bis die Verdampfertemperatur ausreichend unterhalb den Gefrierpunkt gefallen ist, um ein erneutes Schließen der zusätzlichen Kontakte 19,20 durch die Bewegung des Hebels 10 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung auf den Eingriff mit dem Anschlag 30 zu erlauben. Der Gebläsemotor 8M wird dann erneut erregt und die Einheit kehrt in den Betriebszustand zurück, welcher in Fig. 1 dargestellt ist, und zwar bis der nächste Defrostzyklus eingeleitet wird. Die Verdampfertemperatur, bei der der Defrosczyklus beendet wird, wird durch die voreingestellte Spannung der Feder 32 vorausbestimmt.

Fig. 4 zeigt eine Steuereinheit entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die auf einen sogenannten zweitürigen Kühlschrank anwendbar ist, und zwar des in Fig. 5 schematisch dargestellten Typs. Der Kühlschrank hat zwei getrennte Räume, nämlich einen Gefrierraum 7F und einen Kühlraum 7R, welche durch getrennte Türen (nicht dargestellt) zugänglich sind, und die durch getrennte Verdampfer 5F und 5R gekühlt werden, der sich im Raum 7F bzw. 7R befindet. Die Verdampfer 5F und 5R stehen in einem herkömmlichen Kühlkreis mit einem herkömmlichen Kompressor 6 in Verbindung, welcher von einem Motor 6M angetrieben wird«

Die Steuereinheit weist, ähnlich wie bei Fig. 1, einen Betätigungsmechanismus 1 und eine Schaltvorrichtung 2 auf, welche mit einem Ratschenmechanismus 22-26 zum Steuern der periodischen Defrostzyklen bestückt ist, wobei ein

41 · ■ ·

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Defrostheizer 21R in der Nähe des Verdampfers 5R angeordnet ist und erregt wird. Der Ratschenmechanismus ist im wesentlichen derselbe wie der schon im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Ratschenmechanismus und wird daher hier nicht im einzelnen erläutert. Die Schaltbetätigungsmittel bei dieser Ausführungsform unterscheiden eich jedoch darin, daß nur ein Temperaturfühlelement 4A und ein zugehöriger Balg 4 vorgesehen ist. Das Temperaturfühlelement 4A befindet sich im gekühlten Raum 7R ganz nahe beim Verdampfer 5R. Der zugehörige Balg 4 wirkt über einen Betätigungshebel 10 auf eine Ringschulter 11A eines Schalterbetätigungskolbens 11. Der Hebel 10 ist entgegengesetzt zum Balg 4 durch eine Zugfeder 32 vorgespannt, welche Feder eine einstellbare Schraubenverankerung 36 im Rahmen des Betätigungsmechanismus 1 aufweist.

Ein Winkel- oder Kniehebel 40, welcher um eine Achse 41 im Rahmen des Mechanismus schwenkbar ist, wirkt auf den Kolben 11 und ist gegen letzteren durch eine Zugfeder 42 vorgespannt, welche bei 35 an einem Nockenfolgeglied 34 verankert ist, welches mit einem von Hand einstellbaren Nocken 33 zusammenwirkt. Ein Anschlag 4 3 begrenzt die Bewegung des Winkel- oder Kniehebels 40 im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 4). Der Winkel- oder Kniehebel 40 ist mit einer Nase 44 ausgebildet, die mit dem freien Ende des Hebels in Eingriff bringbar ist.

Da bei dem zweitürigen Kühlschrank kein Gebläse vorgesehen ist, ist der elektrische Kiiis des Kühlschrankes und die Steuereinheit, welche in Fig. 6 schematisch dargestellt sind, vereinfacht.

Der Betriebsmodus der Steuereinheit der Fig. 4-6 kann wie folgt zusammengefaßt werden:
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(i) Normaler Zyklusbetrieb ff

Die beiden Hebel 10 und 40 wirken beide auf den Schalterbetätigungskolben 11, wobei das öffnen und Schließen der Kontakte 16,17 durch den Balg 14 gesteuert wird, um zyklisch den Kompressormotor 6M abzuschalten und einzuschalten. Die Einschalt- und/oder Abschalttemperaturen des Verdampfers 5, beide unter 0, werden durch die kombinierte Wirkung der beiden Federn 32 und 42 vorbestimmt. Die Anschlagscheibe 22 befindet sich zwischen den Kontakten 16 und 18 und der Scheibe 22 und wird progressiv durch das Ratschenrad 24 gedreht, welches um eine Zahnteilung jederzeit vorgeschoben wird, wenn das klauenangetriebene Bimetall 27 einen vollständigen Abbiegezyklus vollzieht. Der Bimetallheizer 28 wird erregt,wenn immer die Kontakte 16,17 geöffnet werden.

(ii) Defrost(Entfrost-)Zyklus

Wenn die Ausnehmung 23 in der Anschlagscheibe 22 in Ausrichtung mit dem beweglichen Kontaktarm 15 gebracht wurde, kann letzterer einen Ausfahrhub vollziehen und die Kontakte 16,18 schließen, um dadurch den Defrostheizer aufgrund einer Bewegung des Hebels 10 im Gegenuhrzeigersinn zu erregen, welche Bewegung aus einem Zusammenziehen des Balges 4 resultiert, wenn der Verdampfer 5R die untere Grenze seines Betriebsbereiches der Temperaturen erreicht.

Der Defrostzyklus wird durch den Balg 4 beendet, welcher über den Hebel 1C auf die Schulter 11A des Kolbens 11 wirkt, was ein Wiederschließen der Kontakte 16,17 bei.

einer Verdampfertemperatur verursacht, die durch die Spannung der Feder 32 vorausbestimnt ist, die allein wirkt. Der andere Hebel 40 ist an einer Wirkung auf den Kolben 11 oder den Hebel 10 in dieser Defrostlage des Armes 15 durch Anlage des Hebels 40 am Anschlag 43 gehindert.

	Voreinstellspannung	• •	ι ■ ■ ■	27 -	• ■ • ι	32	• t · · ι ■ · · ■ · ·	• · · · • •
	• • •	•	Feder	•	ι ■ · ■ • ■ 11 · ·	ι a » • ■
	-
Die	der	beendet	die Verdamp-

fertemperatur, welche oberhalb des Gefrierpunktes für
das Beendigen des Defrostzyklus liegt. Nach dem Rückeinstellen des Kontaktarmes 15 kehrt die Einheit zu ihrem normalen Zyklusbetrieb zurück, bei der die Verdampfertemperatur in ihrem normalen unter Null-Bereich liegt.

Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL₁-INQ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER, NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. QORQ

DIPU-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

Ranco Incorporated

162 p/we 10. Juni 1983

Schutzansprüche

;^; 1 . Steuereinheit für einen Kühler oder Gefrierer des Typs mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem mit dem Verdampfer zusammenwirkenden elektrischen Defrost-,, heizer, welche Steuereinheit eine Schaltvorrichtung

'■ (2) mit einem ersten Paar von Kontakten (16, 17) um-

J faßt, die das zyklische Ein- und Abschalten eines

Antriebsmotors (6M) des Kompressors (6) steuern,

Π dadurch gekennzeichnet , daß die Schalt-

% vorrichtung (2) ein zweites Paar von Kontakten (15, 18)

ί aufweist, die sich zum Steuern des periodischen Erregens

des Defrostheizers (21) einen gemeinsamen beweglichen Kontakt (16) mit dem ersten Paar von Kontakten teilen, und daß das Schließen des zweiten Paares von Kontakten (16, 18) normalerweise durch ein Anschlagglied (22) behindert wird, welches in eine Defrostlage bewegbar ist, in der dieses das Bewegen des beweglichen Kontaktes (16) dahingehend erlaubt, das zweite Paar von Kontakten (16, 18) zu schließen und den.Defrostheizer zu erregen.
2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame bewegliche Kontakt (16) zum öffnen und Schließen des ersten Paares von Kontakten (16, 17) und zum Schließen des zweiten Paares von Kontakten (16, 18) mit einen auf eine Umgebungstemperatur des Apparates ,j ansprechenden ersten Betätigungseinrichtung (3, 3A) verbunden

ι ist, und daß der bewegliche Kontakt (16) zum öffnen des

zweiten Paares.VQn-.KonfcaJct.en,, ( 1_φ6 , 18) und zum Beenden der

'■!;., ARAQELLAt-TRASSE 4 · D-ΘΟΟΟ MÜNCHEN^ ' ,.ΤΒ1,^ΓΟ^Ι<βθ93 0})θ*Β/ί . TELEX OB-SBGIB CPATHEJ · TI£LEKOPK£RI?r? «1G36Ö

Erregung des Defrostheizers (21) mit einer auf die Verdampfertemperatur ansprechenden zweiten Betätigungseinrichtung (4/ 4A) verbunden ist.
3. Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die erste und zweite Temperatur ansprechende Betätigungseinrichtung jeweilige Balgeinrichtungen (3, 4) umfaßt, welche über jeweilige Betätigungshebel (9, 10) mit der Schaltvorriehtarg (2) wirkungsmäßig verbunden ist.
4. Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungshebel (9) der auf die erste Temperatur ansprechenden Betätigungseinrichtung (3) mit den beweglichen Kontakt (16) der Schaltvorrichtung (2) über einen verschiebbaren Kolben (11) verbunden ist, welcher eine Schulter (11A) aufweist, gegen die der Betätigungshebel (10) der zweiten Betätigungseinrichtung (4) wirkungsmäßig anliegt.
5. Steuereinheit nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß an den beiden Betätigungshebeln (9, 4) eine jeweilige Vorspannfeder (31, 32) für eine Wirkung entgegen den jeweiligen Balgeinrichtungen (3, 4) wirkungsmäßig anliegen, wobei die durch die beiden Federn ausgeübten Kräfte unabhängig einstellbar sind (35, 36]
6. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß zum Steuern des Betriebes eines "Nicht-Gefrier"-Kühlers oder Gefriererü dieser einen in einer Luftleitung befindlichen Verdampfer(5) und ein motorbetriebenes Gebläse (8) zum Zirkulieren der Luft über den Verdampfer und in einen Gefrierer und/oder einen gekühlten Raum (7) umfaßt. '
7. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Betätigungseinrichtung eine Balgeinrichtung (4) umfaßt, die über einen Betätigungshebel (10) auf ein Betätigungselement (11) der Schaltvorrichtung (2) wirkt und durch eine erste Feder (32) belastet ist, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Hebel (10) oder dem Betätigungselement (11) ebenso ein weiterer federbelasteter Hebel (40) wirkungsmäßig verbunden ist, und daß für das Verhindern der Wirkung des weiteren Hebels

(40) auf das Schaltbetätigungselement, wenn die Balgeinrichtung auf eine Verdampfertemperatur oberhalb des normalen Arbeitsbereiches während eines Defrostzyklus anspricht, ein fester Anschlag (4J) vorgesehen ist.
8. Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Anschlagglied ein Drehglied (22) umfaßt, welches von einem Ratschenmechanismus (24, 26) angetrieben wird, das bei jedem zyklischen Betrieb der Schaltvorrichtung (2) um eine Zahnteilung fortschreitet, und daß das Drehglied (22) eine Ausnehmung oder ein Fesnter (23) aufweist, durch welches der bewegliche Kontakt (16) gelangt, wenn das Anschlagglied (22) sich in ihrer Defrostlage befindet.
9. Steuereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Ratschenmechanismus ein Ratschenrad (24) umfaßt, welches von einer Klaue (26) angetrieben ist, die durch ein Bimetall-Biegeelement (27) beweglich ist.
10. Steuereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Klaue (26) das Ratschenrad (24) während des Laufens des Kompressors (6) vorwärtsbewegt.

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11. Steuereinheit nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Bimetallheizer (28) ein Widerstandsheizeiement ist.