EP1613905A1 - Refrigeration device with adaptive automatic defrosting and corresponding defrosting method - Google Patents

Refrigeration device with adaptive automatic defrosting and corresponding defrosting method

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Publication number
EP1613905A1
EP1613905A1 EP04725696A EP04725696A EP1613905A1 EP 1613905 A1 EP1613905 A1 EP 1613905A1 EP 04725696 A EP04725696 A EP 04725696A EP 04725696 A EP04725696 A EP 04725696A EP 1613905 A1 EP1613905 A1 EP 1613905A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
air
control circuit
appliance according
refrigerating appliance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04725696A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ilias Manettas
Georg Strauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1613905A1 publication Critical patent/EP1613905A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/02—Detecting the presence of frost or condensate
    • F25D21/025—Detecting the presence of frost or condensate using air pressure differential detectors

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator with an automatically defrostable evaporator and a defrosting method therefor.
  • an evaporator which is used to cool an interior of a heat-insulating housing that can be equipped with refrigerated goods, is accommodated in a chamber which is separated from the interior and communicates with the interior via air passage openings. Together with the through openings, this chamber forms an air channel through which air is circulated in order to cool it on the evaporator and to feed it back into the interior.
  • the placement of the evaporator in the separated chamber allows the evaporator, if a critical amount of ice has formed on it, to be heated and thereby defrosted, while at the same time the air circulation between the evaporator chamber and the interior is switched off, in order to prevent that at the same time the interior of the chamber with the refrigerated goods inside is heated.
  • the evaporator is reliably defrosted as soon as a critical amount of ice on the evaporator is exceeded, because the ice isolates the evaporator from the chamber surrounding it and thus impairs the effectiveness of the cooling.
  • the housing structure of such a refrigerator generally does not allow a user to look into the evaporator chamber to check the amount of ice and to decide whether defrosting is necessary or not. Automatic defrost control is therefore required.
  • the object of the invention is to provide a refrigeration device that enables a reliable assessment of the amount of ice accumulated on an evaporator with simple and robust means, or to create a method that allows reproducible defrosting each time a given amount of ice is reached on the evaporator.
  • the invention makes use of the fact that the free cross section of the air duct in which the evaporator is arranged is limited and tends to decrease with increasing amount of ice, which is deposited on the evaporator.
  • the amount of ice and thus the need for a defrosting process can be inferred indirectly.
  • Various techniques can be used to measure the air flow through the duct. The most immediate is probably to arrange a body which can be driven to move by the air flow in the channel and to assign a sensor for detecting the movement to the body. If the air flow of the duct decreases so far that the speed falls below a predetermined limit, this means that defrosting is required.
  • an elastic element can also be provided in the air duct, which is only statically deflected by the air flow and whose deflection is detected by a sensor. A defrosting process is recognized here as necessary if the deflection of the elastic element drops below a predetermined limit value.
  • Another way to measure air flow is to use the Bernoulli effect, i.e. the fact that a lower hydrostatic pressure is measured on a flowing medium than on a standing medium.
  • a bottleneck at which particularly high flow velocities occur can be provided in the air duct, and a pressure sensor can be placed in the vicinity of this bottleneck.
  • thermal gradients influenced by the air flow in the duct This requires two temperature sensors, which are thermally differently coupled to a heat source or sink or to the air in the duct.
  • a critical decrease in the air throughput is determined here when the difference between the temperatures detected by the two sensors exceeds a limit value.
  • An electrically heated wire can be considered as a heat source for this embodiment of the invention, as is also known from air flow measuring devices in automobile construction.
  • the heating power of such a wire can be so low that it does not noticeably affect the energy balance of the refrigerator.
  • the necessary evaporator itself will be used as a heat sink.
  • a first one of the temperature sensors is preferably arranged directly on the evaporator.
  • this temperature sensor is particularly preferred to place this temperature sensor on an area of the evaporator capable of icing, so that an insulating layer of ice, which may cover the temperature sensor, further increases the temperature difference that can be measured between the two temperature sensors with increasing layer thickness.
  • the second temperature sensor is preferably arranged at an outlet of the channel.
  • Fig. 1 shows a schematic section through a refrigerator according to a first
  • FIG. 2 shows a detail of the air duct according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a detail of the air duct according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows an air flow measuring device according to a fourth embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows a partial section through the housing of a refrigerator according to a fifth
  • Fig. 1 shows a highly schematic of a no-frost refrigerator according to a first embodiment of the invention.
  • the refrigeration device comprises a heat-insulating housing 1, in which an interior 2 for receiving refrigerated goods and one separated from the interior 2 by an intermediate wall 3, through openings 4 in the interior Partition wall 3 with the interior 2 communicating evaporator chamber 5 is formed.
  • a plate-shaped evaporator 7 supplied with refrigerant by a refrigeration machine 6 and, in close contact with it, a defrost heater 8.
  • the evaporator chamber 5 and the openings 4 are also referred to collectively as an air duct.
  • a control circuit 10 controls the operation of the refrigerator 6 and a fan 11 attached to the upper opening 4 on the basis of a measurement signal from a temperature sensor (not shown) in the interior 2.
  • the refrigerator 6 and fan 11 can each be operated simultaneously; it is preferred to switch the fan 11 on and off with a certain delay in relation to the refrigeration machine 6, so that when the refrigeration machine 6 is started up, the evaporator 7 is only given the opportunity to cool down before air is circulated and for residual coldness of the evaporator 7 after Switching off the refrigerator 6 can still be used.
  • a wind wheel 12 is arranged in the lower opening 4, which is driven in rotation by the air flow caused by the fan 11 and whose rotation is detected by a rotary encoder 13 connected to the control circuit 10.
  • the control circuit On the basis of the signals from the rotary encoder 13, the control circuit is able to assess the rotational speed of the wind wheel 12 and thus the air throughput through the air duct. If this rotational speed drops below a predetermined limit value, this indicates that the free cross section of the evaporator chamber 5 is significantly reduced due to ice formation on the evaporator 7 and that a defrosting process is required.
  • the control circuit 10 acts on the defrost heater 8 via a switch 9 for a predetermined period of time with a heating current.
  • the time period is selected so that the amount of heat released by the defrost heater 8 during this time is sufficient to completely defrost the ice layer on the evaporator. Since the ice layer thickness at which the control circuit 10 triggers a defrosting process is always essentially the same, the thermal energy required for the defrosting is also essentially constant, and an adaptive regulation of the defrosting time period is not necessary.
  • the probability of Clamping can be reduced by briefly operating the fan 11 at a higher speed than its continuous operating speed each time it is started up, in order to ensure that the air flow occurring at the wind wheel 12 is strong enough to set it in rotation. It is also conceivable that the control circuit 10 is able to distinguish an abrupt drop in the rotational speed of the wind turbine 12 from a gradual decrease, and in the former case to operate the fan 11 briefly at an excessive speed and if no rotation is detected afterwards to generate a fault message.
  • Fig. 2 shows a section of the air duct, e.g. at one of the openings 4, according to a second embodiment of the invention.
  • a flexible lamella 14 is anchored, which projects into the channel and is deflected by an air flow from a rest position shown in dashed lines into a solid, bent position shown in solid lines.
  • the position of the slat is determined by a proximity sensor 15, e.g. in the form of an oscillating circuit with a coil 16, the resonance frequency of which is influenced by the distance of the lamella 14 from the coil 16. Since there are no constantly moving parts in this configuration, their wear is low and the reliability is high.
  • FIG. 3 shows a section of the air duct according to a third embodiment of the invention.
  • the air duct is narrowed locally to form a nozzle 17, on the outflow side of which a chamber 19 with a pressure sensor 18 is formed therein.
  • the high speed of the air flow at the outlet side of the nozzle 17 causes a strong pressure reduction in the chamber 19 in the manner of a jet pump, which pressure can be detected with the aid of the pressure sensor 18.
  • the control circuit connected to the pressure sensor 18 is thus able to estimate the flow velocity of the air and thus the throughput through the air duct and to initiate a defrosting process when the air throughput reaches a critically low value.
  • two wires 20, 21 with temperature-dependent resistance values are arranged in the air duct.
  • a measuring circuit 22 or 23 is assigned to each wire 20, 21.
  • the measuring circuit 22 applies a low measuring voltage to the wire 20, measures the resulting current flow through the wire 20 and determines the corresponding one Resistance or temperature value of the wire 20.
  • the voltage applied to the wire 20 is chosen so low that the heating of the wire 20 resulting from the current flow is negligible.
  • the first measuring circuit 22 supplies the temperature value obtained to the control circuit 10.
  • the latter supplies a temperature setpoint, which is increased by a fixed difference, to the second measuring circuit 23. This regulates the voltage with which it applies the wire 21 in such a way that the latter sets the target temperature accepts.
  • the temperature of the wire 21 is measured by the measuring circuit 23 in the same way as the measuring circuit 22 via the resistance value of the wire.
  • the measurement circuit 23 returns the value of the heating power required for this to the control circuit 10. The greater the air flow through the air duct, the greater the heating power. If it falls below a predetermined limit value, the control circuit 10 recognizes that a critical amount of ice has been reached and initiates a defrosting process.
  • FIG. 5 A fifth embodiment of the invention is shown in FIG. 5 on the basis of a partial section of a refrigerator housing.
  • the structure of the housing essentially corresponds to that described with reference to FIG. 1, so that elements identified by the same reference symbols in both figures are not described again.
  • the wind turbine and the rotary encoder in the lower opening 4 of the air duct are omitted; instead, a temperature sensor 24 or 25 is attached in the upper opening, which forms the outlet of the air duct, and on the plate of the evaporator 7.
  • a hatched area denotes an ice layer 26 which can form around the evaporator and the defrost heater 8.
  • the free passage cross section of the evaporator chamber 5 is relatively large, and an air throughput required for effective cooling of the interior 2 can be achieved at a low flow speed and accordingly a long residence time of the air in contact with the evaporator 7.
  • the cooling of the air on the evaporator 7 is therefore intensive, and the difference between the temperatures detected by the sensors 24, 25 is small.
  • the free cross section of the evaporator chamber 5 decreases.
  • the air throughput also decreases and the flow velocity in the evaporator chamber 5 increases. As a result, shortened the time available for cooling the air increases, and the difference between the temperatures detected by the sensors 24, 25 increases.
  • the temperature sensor 25 is attached to a point on the evaporator 7 where ice can collect, then the ice layer 26 itself also contributes to increasing the temperature difference between the two sensors. If this temperature difference exceeds a predetermined limit value, the control circuit 10 connected to the sensors 24, 25 triggers a defrosting process.

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Abstract

The invention relates to a refrigeration device, comprising a thermally-insulating housing (1), enclosing an inner chamber (2) and an evaporator (7), arranged in an air passage (4, 5), communicating with the inner chamber (2), a heating device (8), for heating the evaporator (7) and a control circuit (10), for controlling the operation of the heating device (8). The control circuit (10) is connected to a measuring device (12, 13) arranged on the air passage (4, 5) in order to provide a measured signal representative of the air flow through the passage (4, 5) and is embodied such as to bring the heating device (8) into operation for defrosting the evaporator (7) when the recorded air flow falls below a threshold value.

Description

Kältegerät mit adaptiver Abtauautomatik und Abtauverfahren dafür Refrigerator with adaptive automatic defrost and defrosting process for it
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit automatisch abtaubarem Verdampfer und ein Abtauverfahren dafür. Bei sogenannten No-Frost-Kältegeräten ist ein Verdampfer, der zum Kühlen eines mit Kühlgut bestückbaren Innenraums eines wärmeisolierenden Gehäuses dient, in einer von dem Innenraum abgetrennten Kammer untergebracht, die mit dem Innenraum über Luftdurchgangsöffnungen kommuniziert. Diese Kammer bildet zusammen mit den Durchgangsöffnungen einen Luftkanal, durch den hindurch Luft umgewälzt wird, um sie am Verdampfer abzukühlen und dem Innenraum wieder zuzuführen.The present invention relates to a refrigerator with an automatically defrostable evaporator and a defrosting method therefor. In so-called no-frost refrigeration devices, an evaporator, which is used to cool an interior of a heat-insulating housing that can be equipped with refrigerated goods, is accommodated in a chamber which is separated from the interior and communicates with the interior via air passage openings. Together with the through openings, this chamber forms an air channel through which air is circulated in order to cool it on the evaporator and to feed it back into the interior.
Die Anbringung des Verdampfers in der abgetrennten Kammer erlaubt es, den Verdampfer, wenn sich an ihm eine kritische Eismenge gebildet hat, zu beheizen und dadurch abzutauen, während gleichzeitig die Luftumwälzung zwischen der Verdampferkammer und dem Innenraum ausgeschaltet wird, um zu verhindern, dass gleichzeitig mit der Kammer auch der Innenraum mit darin befindlichem Kühlgut erwärmt wird.The placement of the evaporator in the separated chamber allows the evaporator, if a critical amount of ice has formed on it, to be heated and thereby defrosted, while at the same time the air circulation between the evaporator chamber and the interior is switched off, in order to prevent that at the same time the interior of the chamber with the refrigerated goods inside is heated.
Für eine wirtschaftliche Arbeitsweise eines solchen Kältegeräts ist es wichtig, dass der Verdampfer zuverlässig abgetaut wird, sobald eine kritische Eismenge am Verdampfer überschritten ist, denn das Eis isoliert den Verdampfer von der ihn umgebenden Kammer und beeinträchtigt so die Wirksamkeit der Kühlung. Der Gehäuseaufbau eines solchen Kältegeräts lässt im Allgemeinen nicht zu, dass ein Benutzer in die Verdampferkammer hineinschaut, um die Eismenge zu überprüfen und zu entscheiden, ob ein Abtauen notwendig ist oder nicht. Es ist daher eine automatische Steuerung der Abtauung erforderlich.For an economical operation of such a refrigeration device, it is important that the evaporator is reliably defrosted as soon as a critical amount of ice on the evaporator is exceeded, because the ice isolates the evaporator from the chamber surrounding it and thus impairs the effectiveness of the cooling. The housing structure of such a refrigerator generally does not allow a user to look into the evaporator chamber to check the amount of ice and to decide whether defrosting is necessary or not. Automatic defrost control is therefore required.
Wünschenswert wäre an sich, die Dicke einer Eisschicht am Verdampfer direkt messen zu können und anhand dieser Dicke automatisch zu entscheiden, ob eine Abtauung erforderlich ist oder nicht. Sensoren zum Erfassen der Eisdicke sind jedoch kostspielig, und ihre Lebensdauer ist deutlich kürzer als die der anderen Komponenten herkömmlicher Kältegeräte, so dass ihre Verwendung deren Reparaturanfälligkeit deutlich steigern würde.In itself, it would be desirable to be able to measure the thickness of an ice layer directly on the evaporator and to use this thickness to automatically decide whether or not defrosting is required. However, sensors to measure ice thickness are expensive and their lifespan is significantly shorter than that of the other components conventional refrigeration appliances, so that their use would significantly increase their susceptibility to repairs.
Aus diesem Grund wird bei den meisten gegenwärtigen No-Frost-Kältegeräten ein zeitgesteuertes Abtauverfahren eingesetzt, d.h. eine Steuerschaltung des Kältegeräts löst jeweils in festen Zeitabständen einen Abtauvorgang aus. Diese Technik ist zwar robust und preiswert, sie hat jedoch den Nachteil, dass eine Anpassung an unterschiedliche klimatische Bedingungen, unter denen das Kältegerät betrieben wird, nicht möglich ist. D.h., ein im Mittel „angemessener" Zeitabstand zwischen zwei Abtauvorgängen kann leicht zu lang sein, wenn das Gerät in einer warmen Umgebung betrieben wird, in der mit jedem Öffnen der Tür eine große Menge an Feuchtigkeit in den Innenraum eingetragen wird und die Eisschicht am Verdampfer infolgedessen schnell anwächst, wohingegen beim Betrieb des Kältegeräts in einer kalten Umgebung mit geringem Feuchtigkeitseintrag ein längerer als der eingestellte Ze itabstand die Wirtschaftlichkeit des Kältegeräts verbessern könnte. Außerdem kann d ese Technik nicht die Tatsache berücksichtigen, dass der Feuchtigkeitseintrag nicht alle n von der Laufzeit des Geräts, sondern auch von der Zahl der Türöffnungen und mit der Art des in dem Gerät gelagerten Kühlgutes abhängt.For this reason, most current no-frost refrigeration units use a time-controlled defrosting process, i.e. a control circuit of the refrigerator triggers a defrosting process at fixed time intervals. Although this technology is robust and inexpensive, it has the disadvantage that it is not possible to adapt to the different climatic conditions under which the refrigerator is operated. This means that an average "appropriate" time interval between two defrosting processes can easily be too long if the device is operated in a warm environment in which a large amount of moisture is introduced into the interior each time the door is opened and the layer of ice on the evaporator as a result, it grows rapidly, whereas when the refrigerator is operated in a cold environment with little moisture input, a longer than the set time interval could improve the efficiency of the refrigerator Device, but also depends on the number of door openings and the type of refrigerated goods stored in the device.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kältegerät, das eine zuverlässige Beurteilung der an einem Verdampfer angesammelten Eismenge mit einfachen und robusten Mitteln ermöglicht, bzw. ein Verfahren zu schaffen, das ein reproduzierbares Abtauen jeweils bei Erreichen einer gegebenen Eismenge am Verdampfer erlaubt.The object of the invention is to provide a refrigeration device that enables a reliable assessment of the amount of ice accumulated on an evaporator with simple and robust means, or to create a method that allows reproducible defrosting each time a given amount of ice is reached on the evaporator.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.The object is achieved by a refrigeration device with the features of claim 1 and a method with the features of claim 10.
Die Erfindung nutzt die Tatsache, dass der freie Querschnitt des Luftkanals, in dem der Verdampfer angeordnet ist, begrenzt ist und dazu neigt, mit zunehmender Eismenge, die sich am Verdampfer niederschlägt, abzunehmen. Indem die daraus resultierende Veränderung des Luftdurchsatzes durch den Kanal erfasst wird, kann indirekt auf die Eismenge und damit auf die Notwendigkeit eines Abtauvorgangs rückgeschlossen werden. Zum Erfassen des Luftdurchsatzes durch den Kanal kommen diverse Techniken in Betracht. Die unmittelbarste ist wohl, im Kanal einen durch den Luftstrom im Kanal zu einer Bewegung antreibbaren Körper anzuordnen und diesem einen Sensor zur Erfassung der Bewegung zuzuordnen. Wenn der Luftdurchsatz des Kanals so weit abnimmt, dass ein vorgegebener Grenzwert der Geschwindigkeit unterschritten wird, so bedeutet dies, dass eine Abtauung erforderlich ist.The invention makes use of the fact that the free cross section of the air duct in which the evaporator is arranged is limited and tends to decrease with increasing amount of ice, which is deposited on the evaporator. By detecting the resulting change in air flow through the duct, the amount of ice and thus the need for a defrosting process can be inferred indirectly. Various techniques can be used to measure the air flow through the duct. The most immediate is probably to arrange a body which can be driven to move by the air flow in the channel and to assign a sensor for detecting the movement to the body. If the air flow of the duct decreases so far that the speed falls below a predetermined limit, this means that defrosting is required.
Anstelle eines beweglichen Elementes kann auch ein elastisches Element im Luftkanal vorgesehen werden, das durch den Luftstrom lediglich statisch ausgelenkt wird, und dessen Auslenkung durch einen Sensor erfasst wird. Hier wird ein Abtauvorgang als notwendig erkannt, wenn die Auslenkung des elastischen Elements unter einen vorgegebenen Grenzwert abfällt.Instead of a movable element, an elastic element can also be provided in the air duct, which is only statically deflected by the air flow and whose deflection is detected by a sensor. A defrosting process is recognized here as necessary if the deflection of the elastic element drops below a predetermined limit value.
Eine andere Möglichkeit zur Erfassung des Luftdurchsatzes ist die Nutzung des Bernoulli- Effekts, d.h. der Tatsache, dass an einem strömenden Medium ein niedrigerer hydrostatischer Druck gemessen wird als an einem stehenden Medium. Um hier ein möglichst großes Messsignal zu erhalten, kann in dem Luftkanal ein Engpass vorgesehen werden, an dem besonders hohe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, und ein Drucksensor in der Nähe dieses Engpasses platziert werden.Another way to measure air flow is to use the Bernoulli effect, i.e. the fact that a lower hydrostatic pressure is measured on a flowing medium than on a standing medium. In order to obtain the largest possible measurement signal here, a bottleneck at which particularly high flow velocities occur can be provided in the air duct, and a pressure sensor can be placed in the vicinity of this bottleneck.
Eine andere Möglichkeit ist, durch den Luftdurchsatz im Kanal beeinflusste Wärmegradienten auszunutzen. Hierfür sind zwei Temperatursensoren erforderlich, die thermisch unterschiedlich eng an eine Wärmequelle oder -senke bzw. an die Luft im Kanal gekoppelt sind. Je geringer der einen Temperaturausgleich bewirkende Luftdurchsatz im Kanal ist, um so größer sind die Temperaturdifferenzen, die zwischen diesen zwei Sensoren auftreten können. Infolgedessen wird hier eine kritische Abnahme des Luftdurchsatzes dann festgestellt, wenn die Differenz zwischen den von den zwei Sensoren erfassten Temperaturen einen Grenzwert überschreitet.Another possibility is to use thermal gradients influenced by the air flow in the duct. This requires two temperature sensors, which are thermally differently coupled to a heat source or sink or to the air in the duct. The lower the air throughput in the duct that brings about temperature compensation, the greater the temperature differences that can occur between these two sensors. As a result, a critical decrease in the air throughput is determined here when the difference between the temperatures detected by the two sensors exceeds a limit value.
Als Wärmequelle für diese Ausgestaltung der Erfindung kommt, wie auch von Luftdurchsatz-Messeinrichtungen im Automobilbau bekannt, ein elektrisch beheizter Draht in Betracht. Die Heizleistung eines solchen Drahtes kann so gering sein, dass sie die Energiebilanz des Kältegeräts nicht merklich beeinträchtigt. Vorzugsweise jedoch wird man als Wärmesenke den notwendigerweise vorhandenen Verdampfer selbst nutzen. Um eine möglichst große Temperaturdifferenz erfassen zu können, ist ein erster der Temperatursensoren vorzugsweise unmittelbar am Verdampfer angeordnet.An electrically heated wire can be considered as a heat source for this embodiment of the invention, as is also known from air flow measuring devices in automobile construction. The heating power of such a wire can be so low that it does not noticeably affect the energy balance of the refrigerator. Preferably, however, the necessary evaporator itself will be used as a heat sink. In order to be able to detect the largest possible temperature difference, a first one of the temperature sensors is preferably arranged directly on the evaporator.
Besonders bevorzugt ist, diesen Temperatursensor an einem vereisungsfähigen Bereich des Verdampfers zu platzieren, so dass eine isolierende Eisschicht, die gegebenenfalls den Temperatursensor überdeckt, die zwischen den zwei Temperatursensoren messbare Temperaturdifferenz mit zunehmender Schichtdicke noch weiter verstärkt.It is particularly preferred to place this temperature sensor on an area of the evaporator capable of icing, so that an insulating layer of ice, which may cover the temperature sensor, further increases the temperature difference that can be measured between the two temperature sensors with increasing layer thickness.
Der zweite Temperatursensor ist vorzugsweise an einem Ausgang des Kanals angeordnet.The second temperature sensor is preferably arranged at an outlet of the channel.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Kältegerät gemäß einer erstenFig. 1 shows a schematic section through a refrigerator according to a first
Ausgestaltung der Erfindung;Embodiment of the invention;
Fig. 2 ein Detail des Luftkanals gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;2 shows a detail of the air duct according to a second embodiment of the invention;
Fig. 3 ein Detail des Luftkanal gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung;3 shows a detail of the air duct according to a third embodiment of the invention;
Fig. 4 eine Luftdurchsatz-Messeinrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung; und4 shows an air flow measuring device according to a fourth embodiment of the invention; and
Fig. 5 einen Teilschnitt durch das Gehäuse eines Kältegeräts gemäß einer fünftenFig. 5 shows a partial section through the housing of a refrigerator according to a fifth
Ausgestaltung der Erfindung.Embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert ein No-Frost-Kältegerät gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Das Kältegerät umfasst in herkömmlicher Weise ein wärmeisolierendes Gehäuse 1 , in dem ein Innenraum 2 zur Aufnahme von Kühlgut und eine von dem Innenraum 2 durch eine Zwischenwand 3 abgetrennte, durch Öffnungen 4 in der Zwischenwand 3 mit dem Innenraum 2 kommunizierende Verdampferkammer 5 gebildet ist. In der Verdampferkammer 5 befindet sich ein durch eine Kältemaschine 6 mit Kältemittel versorgter plattenförmiger Verdampfer 7 und, in engem Kontakt mit diesem, eine Abtauheizung 8.Fig. 1 shows a highly schematic of a no-frost refrigerator according to a first embodiment of the invention. In a conventional manner, the refrigeration device comprises a heat-insulating housing 1, in which an interior 2 for receiving refrigerated goods and one separated from the interior 2 by an intermediate wall 3, through openings 4 in the interior Partition wall 3 with the interior 2 communicating evaporator chamber 5 is formed. In the evaporator chamber 5 there is a plate-shaped evaporator 7 supplied with refrigerant by a refrigeration machine 6 and, in close contact with it, a defrost heater 8.
Die Verdampferkammer 5 und die Öffnungen 4 werden gemeinsam auch als Luftkanal bezeichnet. Eine Steuerschaltung 10 steuert den Betrieb der Kältemaschine 6 und eines an der oberen Öffnung 4 angebrachten Ventilators 1 1 anhand eines Messsignals von einem (nicht dargestellten) Temperatursensor im Innenraum 2. Kältemaschine 6 und Ventilator 11 können jeweils gleichzeitig betrieben werden; bevorzugt ist, den Ventilator 11 jeweils mit einer gewissen Verzögerung gegenüber der Kältemaschine 6 ein- und auszuschalten, um so bei Inbetriebnahme der Kältemaschine 6 dem Verdampfer 7 erst Gelegenheit zu geben, sich abzukühlen, bevor Luft umgewälzt wird, und um Restkälte des Verdampfers 7 nach Abschalten der Kältemaschine 6 noch auszunutzen.The evaporator chamber 5 and the openings 4 are also referred to collectively as an air duct. A control circuit 10 controls the operation of the refrigerator 6 and a fan 11 attached to the upper opening 4 on the basis of a measurement signal from a temperature sensor (not shown) in the interior 2. The refrigerator 6 and fan 11 can each be operated simultaneously; it is preferred to switch the fan 11 on and off with a certain delay in relation to the refrigeration machine 6, so that when the refrigeration machine 6 is started up, the evaporator 7 is only given the opportunity to cool down before air is circulated and for residual coldness of the evaporator 7 after Switching off the refrigerator 6 can still be used.
In der unteren Öffnung 4 ist ein Windrad 12 angeordnet, das durch die vom Ventilator 11 verursachte Luftströmung drehangetrieben wird und dessen Drehung durch einen mit der Steuerschaltung 10 verbundenen Drehgeber 13 erfasst wird. Anhand der Signale des Drehgebers 13 ist die Steuerschaltung in der Lage, die Drehgeschwindigkeit des Windrades 12 und damit den Luftdurchsatz durch den Luftkanal zu beurteilen. Wenn diese Drehgeschwindigkeit unter einen vorgegebenen Grenzwert abfällt, so ist dies ein Hinweis darauf, dass der freie Querschnitt der Verdampferkammer 5 durch Eisbildung am Verdampfer 7 deutlich verringert ist, und dass ein Abtauvorgang erforderlich ist.A wind wheel 12 is arranged in the lower opening 4, which is driven in rotation by the air flow caused by the fan 11 and whose rotation is detected by a rotary encoder 13 connected to the control circuit 10. On the basis of the signals from the rotary encoder 13, the control circuit is able to assess the rotational speed of the wind wheel 12 and thus the air throughput through the air duct. If this rotational speed drops below a predetermined limit value, this indicates that the free cross section of the evaporator chamber 5 is significantly reduced due to ice formation on the evaporator 7 and that a defrosting process is required.
Zum Abtauen beaufschlagt die Steuerschaltung 10 über einen Schalter 9 die Abtauheizung 8 während einer vorgegebenen Zeitspanne mit einem Heizstrom. Die Zeitspanne ist so gewählt, dass die in dieser Zeit von der Abtauheizung 8 freigesetzte Wärmemenge ausreicht, um die Eisschicht am Verdampfer komplett abzutauen. Da die Eisschichtdicke, bei der die Steuerschaltung 10 einen Abtauvorgang auslöst, stets im Wesentlichen die gleiche ist, ist auch die zum Abtauen benötigte Wärmeenergie im Wesentlichen konstant, ist eine adaptive Regelung der Abtauzeitdauer nicht erforderlich.For defrosting, the control circuit 10 acts on the defrost heater 8 via a switch 9 for a predetermined period of time with a heating current. The time period is selected so that the amount of heat released by the defrost heater 8 during this time is sufficient to completely defrost the ice layer on the evaporator. Since the ice layer thickness at which the control circuit 10 triggers a defrosting process is always essentially the same, the thermal energy required for the defrosting is also essentially constant, and an adaptive regulation of the defrosting time period is not necessary.
Wenn das Windrad 12 klemmt, kann dies fälschlicherweise dazu führen, dass ein Abtauvorgang als notwendig erkannt und ausgelöst wird. Die Wahrscheinlichkeit des Klemmens kann verringert werden, indem der Ventilator 11 jeweils bei Inbetriebnahme kurzzeitig mit einer höheren Drehzahl als seiner Dauerbetriebsdrehzahl betrieben wird, um zu gewährleisten, dass die am Windrad 12 auftretende Luftströmung stark genug ist, um dieses in Drehung zu versetzen. Denkbar ist auch, dass die Steuerschaltung 10 in der Lage ist, einen abrupten Abfall der Drehgeschwindigkeit des Windrades 12 von einer allmählichen Abnahme zu unterscheiden, und in ersterem Falle den Ventilator 11 kurzzeitig mit überhöhter Drehzahl zu betreiben und, wenn danach noch keine Drehung erfasst wird, eine Störungsmeldung zu erzeugen.If the wind wheel 12 jams, this can incorrectly lead to a defrosting process being recognized as necessary and triggered. The probability of Clamping can be reduced by briefly operating the fan 11 at a higher speed than its continuous operating speed each time it is started up, in order to ensure that the air flow occurring at the wind wheel 12 is strong enough to set it in rotation. It is also conceivable that the control circuit 10 is able to distinguish an abrupt drop in the rotational speed of the wind turbine 12 from a gradual decrease, and in the former case to operate the fan 11 briefly at an excessive speed and if no rotation is detected afterwards to generate a fault message.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Luftkanal, z.B. in Höhe einer der Öffnungen 4, gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. In der Wand des Kanals ist eine flexible Lamelle 14 verankert, die in den Kanal vorsteht und durch einen Luftstrom aus einer gestrichelt dargestellten Ruhestellung in eine durchgezogen dargestellte, elastisch verbogener Stellung ausgelenkt wird. Die Stellung der Lamelle wird von einem in dem Kanal angeordneten Näherungssensor 15, z.B. in Form eines Schwingkreises mit einer Spule 16, dessen Resonanzfrequenz durch die Entfernung der Lamelle 14 von der Spule 16 beeinflusst wird, erfasst. Da bei dieser Ausgestaltung keine ständig bewegten Teile vorhanden sind, ist ihr Verschleiß gering und die Zuverlässigkeit hoch.Fig. 2 shows a section of the air duct, e.g. at one of the openings 4, according to a second embodiment of the invention. In the wall of the channel, a flexible lamella 14 is anchored, which projects into the channel and is deflected by an air flow from a rest position shown in dashed lines into a solid, bent position shown in solid lines. The position of the slat is determined by a proximity sensor 15, e.g. in the form of an oscillating circuit with a coil 16, the resonance frequency of which is influenced by the distance of the lamella 14 from the coil 16. Since there are no constantly moving parts in this configuration, their wear is low and the reliability is high.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Luftkanals gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung. Der Luftkanal ist hier lokal zu einer Düse 17 verengt, an deren Ausströmseite eine Kammer 19 mit einem Drucksensor 18 darin gebildet ist. Die hohe Geschwindigkeit des Luftstroms an der Austrittseite der Düse 17 bewirkt in Art einer Strahlpumpe eine starke Druckverminderung in der Kammer 19, die mit Hilfe des Drucksensors 18 erfassbar ist. Die an den Drucksensor 18 angeschlossene Steuerschaltung ist so in der Lage, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und damit den Durchsatz durch den Luftkanal abzuschätzen und einen Abtauvorgang auszulösen, wenn der Luftdurchsatz einen kritisch niedrigen Wert erreicht.3 shows a section of the air duct according to a third embodiment of the invention. The air duct is narrowed locally to form a nozzle 17, on the outflow side of which a chamber 19 with a pressure sensor 18 is formed therein. The high speed of the air flow at the outlet side of the nozzle 17 causes a strong pressure reduction in the chamber 19 in the manner of a jet pump, which pressure can be detected with the aid of the pressure sensor 18. The control circuit connected to the pressure sensor 18 is thus able to estimate the flow velocity of the air and thus the throughput through the air duct and to initiate a defrosting process when the air throughput reaches a critically low value.
Bei der anhand von Fig. 4 dargestellten vierten Ausgestaltung der Erfindung sind im Luftkanal zwei Drähte 20, 21 mit temperaturabhängigem Widerstandswert angeordnet. Jedem Draht 20, 21 ist eine Messschaltung 22 bzw. 23 zugeordnet. Die Messschaltung 22 beaufschlagt den Draht 20 mit einer geringen Messspannung, misst den daraus resultierenden Stromfluss durch den Draht 20 und ermittelt den entsprechenden Widerstands- bzw. Temperaturwert des Drahts 20. Die an den Draht 20 angelegte Spannung ist so niedrig gewählt, dass die aus dem Stromfluss resultierende Erwärmung des Drahtes 20 vernachlässigbar ist.In the fourth embodiment of the invention shown in FIG. 4, two wires 20, 21 with temperature-dependent resistance values are arranged in the air duct. A measuring circuit 22 or 23 is assigned to each wire 20, 21. The measuring circuit 22 applies a low measuring voltage to the wire 20, measures the resulting current flow through the wire 20 and determines the corresponding one Resistance or temperature value of the wire 20. The voltage applied to the wire 20 is chosen so low that the heating of the wire 20 resulting from the current flow is negligible.
Die erste Messschaltung 22 liefert den erhaltenen Temperaturwert an die Steuerschaltung 10. Diese liefert einen demgegenüber um eine feste Differenz erhöhten Temperatur-Sollwert an die zweite Messschaltung 23. Diese regelt die Spannung, mit der sie den Draht 21 beaufschlagt, derart, dass dieser die Solltemperatur annimmt. Die Temperatur des Drahts 21 erfasst die Messschaltung 23 in gleicher Weise wie die Messschaltung 22 über den Widerstandswert des Drahtes. Den Wert der hierfür benötigten Heizleistung liefert die Messschaltung 23 zurück an die Steuerschaltung 10. Die Heizleistung ist um so größer, je größer der Luftdurchsatz durch den Luftkanal ist. Fällt sie unter einen vorgegebenen Grenzwert ab, so erkennt die Steuerschaltung 10, dass eine kritische Eismenge erreicht ist und löst einen Abtauvorgang aus.The first measuring circuit 22 supplies the temperature value obtained to the control circuit 10. The latter supplies a temperature setpoint, which is increased by a fixed difference, to the second measuring circuit 23. This regulates the voltage with which it applies the wire 21 in such a way that the latter sets the target temperature accepts. The temperature of the wire 21 is measured by the measuring circuit 23 in the same way as the measuring circuit 22 via the resistance value of the wire. The measurement circuit 23 returns the value of the heating power required for this to the control circuit 10. The greater the air flow through the air duct, the greater the heating power. If it falls below a predetermined limit value, the control circuit 10 recognizes that a critical amount of ice has been reached and initiates a defrosting process.
Eine fünfte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 5 anhand eines Teilschnitts eines Kältegerätegehäuses gezeigt. Der Aufbau des Gehäuses entspricht im Wesentlichen dem mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen, so dass in beiden Figuren mit- gleichen Bezugszeichen bezeichnete Elemente nicht erneut beschrieben werden. Bei der Ausgestaltung der Fig. 5 entfallen das Windrad und der Drehgeber in der unteren Öffnung 4 des Luftkanals; statt dessen ist in der oberen Öffnung, die den Ausgang des Luftkanals bildet, und auf der Platte des Verdampfers 7 jeweils ein Temperatursensor 24 bzw. 25 angebracht. Eine schraffierte Fläche bezeichnet eine Eisschicht 26, die sich rings um den Verdampfer und die Abtauheizung 8 bilden kann. Wenn der Verdampfer 7 eisfrei ist, so ist der freie Durchgangsquerschnitt der Verdampferkammer 5 relativ groß, und ein für eine effektive Kühlung des Innenraums 2 benötigter Luftdurchsatz ist bei geringer Strömungsgeschwindigkeit und dementsprechend großer Verweildauer der Luft im Kontakt mit dem Verdampfer 7 erreichbar. Die Abkühlung der Luft am Verdampfer 7 ist daher intensiv, und die Differenz zwischen den von den Sensoren 24, 25 erfassten Temperaturen ist gering.A fifth embodiment of the invention is shown in FIG. 5 on the basis of a partial section of a refrigerator housing. The structure of the housing essentially corresponds to that described with reference to FIG. 1, so that elements identified by the same reference symbols in both figures are not described again. 5, the wind turbine and the rotary encoder in the lower opening 4 of the air duct are omitted; instead, a temperature sensor 24 or 25 is attached in the upper opening, which forms the outlet of the air duct, and on the plate of the evaporator 7. A hatched area denotes an ice layer 26 which can form around the evaporator and the defrost heater 8. If the evaporator 7 is ice-free, the free passage cross section of the evaporator chamber 5 is relatively large, and an air throughput required for effective cooling of the interior 2 can be achieved at a low flow speed and accordingly a long residence time of the air in contact with the evaporator 7. The cooling of the air on the evaporator 7 is therefore intensive, and the difference between the temperatures detected by the sensors 24, 25 is small.
Mit zunehmender Dicke der Eisschicht 26 auf dem Verdampfer 7 nimmt der freie Querschnitt der Verdampferkammer 5 ab. Ebenso nimmt der Luftdurchsatz ab, und die Strömungsgeschwindigkeit in der Verdampferkammer 5 steigt. Infolgedessen verkürzt sich die zum Abkühlen der Luft zur Verfügung stehende Zeit, und die Differenz zwischen den von den Sensoren 24, 25 erfassten Temperaturen nimmt zu.With increasing thickness of the ice layer 26 on the evaporator 7, the free cross section of the evaporator chamber 5 decreases. The air throughput also decreases and the flow velocity in the evaporator chamber 5 increases. As a result, shortened the time available for cooling the air increases, and the difference between the temperatures detected by the sensors 24, 25 increases.
Wenn, wie hier dargestellt, der Temperatursensor 25 an einer Stelle des Verdampfers 7 angebracht ist, an der sich Eis sammeln kann, so trägt zusätzlich auch die Eisschicht 26 selbst zur Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen den zwei Sensoren bei. Wenn diese Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, löst die mit den Sensoren 24, 25 verbundene Steuerschaltung 10 einen Abtauvorgang aus. If, as shown here, the temperature sensor 25 is attached to a point on the evaporator 7 where ice can collect, then the ice layer 26 itself also contributes to increasing the temperature difference between the two sensors. If this temperature difference exceeds a predetermined limit value, the control circuit 10 connected to the sensors 24, 25 triggers a defrosting process.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kältegerät mit einem einen Innenraum (2) umschließenden wärmeisolierenden Gehäuse (1) und einem in einem mit dem Innenraum (2) kommunizierenden Luftkanal (4, 5) angeordneten Verdampfer (7), einer Heizeinrichtung (8) zum1. Refrigeration device with an interior (2) enclosing heat-insulating housing (1) and in a with the interior (2) communicating air duct (4, 5) arranged evaporator (7), a heating device (8) for
Erwärmen des Verdampfers (7) und einer Steuerschaltung (10) zum Steuern des Betriebs der Heizeinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (10) mit einer im Luftkanal (4, 5) angeordneten Messeinrichtung (12, 13; 14, 15; 17, 18; 20, 23; 24, 25) zum Liefern eines für den Luftdurchsatz durch den Kanal (4, 5) repräsentativen Messsignals verbunden ist und eingerichtet ist, die Heizeinrichtung (8) in Betrieb zu nehmen, wenn der erfasste Luftdurchsatz unter einen Grenzwert abfällt.Heating the evaporator (7) and a control circuit (10) for controlling the operation of the heating device (8), characterized in that the control circuit (10) has a measuring device (12, 13; 14, 15) arranged in the air duct (4, 5) ; 17, 18; 20, 23; 24, 25) is connected to supply a measurement signal representative of the air throughput through the duct (4, 5) and is set up to put the heating device (8) into operation when the detected air throughput is below a limit drops.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (12, 13) einen durch den Luftstrom im Kanal zu einer Bewegung angetriebenen2. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the measuring device (12, 13) is driven to move by the air flow in the channel
Körper (12) und einen Sensor (13) zum Erfassen der Bewegung aufweist, und dass die Steuerschaltung (10) eine Unterschreitung des Grenzwerts feststellt, wenn die erfasste Bewegungsgeschwindigkeit unter einen Grenzwert fällt.Body (12) and a sensor (13) for detecting the movement, and that the control circuit (10) detects that the limit value is undershot when the detected movement speed falls below a limit value.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ein durch den Luftstrom im Kanal (4, 5) aus einer Ruhestellung auslenkbares elastisches Element (14) und einen Sensor (15) zum Erfassen der Auslenkung des Elements (14) aufweist, und dass die Steuerschaltung (10) eine Unterschreitung des Grenzwerts feststellt, wenn die erfasste Auslenkung unter einen Grenzwert fällt3. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the measuring device has an elastic element (14) which can be deflected from a rest position by the air flow in the channel (4, 5) and a sensor (15) for detecting the deflection of the element (14). and that the control circuit (10) determines that the limit value has been undershot if the detected deflection falls below a limit value
4. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Drucksensor (18) zum Messen eines dynamischen Luftdrucks im Kanal (4, 5) aufweist, und dass die Steuerschaltung (10) eine Unterschreitung des Grenzwerts feststellt, wenn der erfasste Druck über einen Grenzwert steigt. 4. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the measuring device has a pressure sensor (18) for measuring a dynamic air pressure in the channel (4, 5), and that the control circuit (10) determines that the limit value is not reached when the detected pressure is above a limit rises.
5. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zwei Temperatursensoren (20, 21 ; 24, 25) umfasst, die thermisch unterschiedlich eng an eine Wärmequelle (20) oder -senke (7) bzw. an die Luft im Kanal (4, 5) gekoppelt sind, und dass die Steuerschaltung (10) eine Unterschreitung des Grenzwerts feststellt, wenn die Differenz zwischen den von den zwei Sensoren erfassten Temperaturen einen Grenzwert überschreitet.5. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the measuring device comprises two temperature sensors (20, 21; 24, 25) which are thermally differently close to a heat source (20) or sink (7) or to the air in the channel ( 4, 5), and that the control circuit (10) detects that the limit value has been undershot if the difference between the temperatures detected by the two sensors exceeds a limit value.
6. Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke der6. Refrigerating appliance according to claim 5, characterized in that the heat sink
Verdampfer (7) ist.Evaporator (7) is.
7. Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der7. Refrigerating appliance according to claim 6, characterized in that a first of the
Temperatursensoren (25) unmittelbar am Verdampfer (7) angeordnet ist.Temperature sensors (25) is arranged directly on the evaporator (7).
8. Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperatursensor (25) an einem vereisungsfähigen Bereich des Verdampfers (7) angeordnet ist.8. Refrigerating appliance according to claim 7, characterized in that the first temperature sensor (25) is arranged on an icable area of the evaporator (7).
9. Kältegerät nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter der Temperatursensoren (24) an einem Ausgang (4) des Kanals (4, 5) angeordnet ist.9. Refrigerating appliance according to claim 6, 7 or 8, characterized in that a second one of the temperature sensors (24) is arranged at an outlet (4) of the channel (4, 5).
10. Verfahren zum Steuern des Abtauens eines Verdampfers in einem Kältegerät, mit den Schritten:10. A method for controlling the defrosting of an evaporator in a refrigerator, comprising the steps:
Abschätzen eines Luftdurchsatzes eines Kanals (4, 5), in dem der Verdampfer (7) angeordnet ist; undEstimating an air throughput of a duct (4, 5) in which the evaporator (7) is arranged; and
Auslösen eines Abtauvorgangs, wenn der abgeschätzte Luftdurchsatz unter einen Grenzwert fällt. Initiate a defrost if the estimated air flow falls below a limit.
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