EP2373937A2 - Eisbereiter mit zustandssensor - Google Patents
Eisbereiter mit zustandssensorInfo
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- EP2373937A2 EP2373937A2 EP09763899A EP09763899A EP2373937A2 EP 2373937 A2 EP2373937 A2 EP 2373937A2 EP 09763899 A EP09763899 A EP 09763899A EP 09763899 A EP09763899 A EP 09763899A EP 2373937 A2 EP2373937 A2 EP 2373937A2
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- EP
- European Patent Office
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- ice maker
- mold
- water
- maker according
- ice
- Prior art date
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Classifications
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- 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
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C1/00—Producing ice
- F25C1/04—Producing ice by using stationary moulds
-
- 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
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25C2700/04—Level of water
Definitions
- the present invention relates to an ice maker, in particular a semi or fully automatic ice maker for operation in a refrigerator.
- Such an ice maker has a tray, in which most of a number of hollow molds can be filled with water.
- the tray may be manually fillable by a user; a semi or fully automatic icemaker includes means for automatically dosing water into each mold.
- a problem with a manual or semi-automatic icemaker is that the user has to check that the ice cubes are ready to release from their mold when they are frozen. Such a review is associated with several troublesome side effects.
- the refrigeration device must be opened, which leads to a heat input and a correspondingly increased energy consumption of the device each time. In addition, the heat input delays the freezing process. If the user has to move the possibly not readily accessible tray to check the freezing condition, there is a risk that water will be spilled. If a user attempts to remove the pieces of ice when they are not yet fully frozen, there is a high likelihood that the pieces of ice will break and the user will only receive a batch of ice shards and water.
- a fully automatic ice maker includes means for automatically releasing the finished pieces of ice from their molds. These means are generally activated in a time-controlled manner after the lapse of a predetermined period of time since the filling of the mold, the time interval being predetermined by the manufacturer of the apparatus in such a way that pieces of frozen ice are obtained with high certainty. Since the
- the freezing process may take a different amount of time, the predetermined amount of time must be made longer than is usually required.
- the production capacity of a fully automatic ice maker is thus not fully utilized, and a user waiting for fresh ice may have to wait unnecessarily long because pieces of ice in the tray are already finished, but the predetermined time has not yet elapsed.
- Object of the present invention is to remedy the above problems.
- the object is achieved by assigning an ice maker with a tray, in which at least one can be filled with water mold, the hollow mold is associated with a sensor for distinguishing at least the state filled with water and the ice-filled state.
- Such a sensor can detect a variety of properties depending on the state of aggregation of the water contained in the mold, for example: optical properties such as light transmittance, reflectivity, scattering power, electrical properties such as electrical conductivity or dielectric constant, acoustic properties such as the speed of sound or transmittance for longitudinal and transverse vibrations, magnetic permeability or temperature.
- the sensor may be further configured to distinguish a filled from an empty state of the mold, so that a user without access to the tray can check whether ice can ever form therein.
- the sensor is expediently assigned an evaluation and display device which is capable of displaying at least two discrete states corresponding to the water-filled state and the ice-filled state of the mold, and preferably also corresponding to the empty state of the mold.
- the evaluation and display device comprises at least two light sources. These can be arranged spatially separated from each other, so that a user can read off the state of the mold on the basis of each operating light sources.
- the light sources have different colors, so that a user can recognize the condition on the basis of the respectively visible color or colors.
- the different colored light sources need not necessarily be spatially separated from each other; rather, it is possible by superimposing the light of two different colored light sources three clearly distinguishable colors for a user such as red, yellow and green.
- the senor is based on the detection of optical properties of the water or ice, it expediently comprises a light source and at least one light receiver.
- Light source and receiver can form a confocal arrangement in order to obtain a low-background, easily and safely evaluated measurement signal.
- the hollow mold is at least locally translucent in order to carry out measurements in transmission can.
- a translucent wall of the mold is preferably roughened on its inside.
- Such a wall causes a relatively strong scattering of the passing light, as long as the roughened side is not in contact with water or ice. In particular, it facilitates the distinction between the empty and the water-filled state of the mold.
- FIG. 1 is a perspective view of a refrigerator according to the invention
- FIG. 2 shows an enlarged view of the upper flap of the refrigerator of FIG. 1 with an ice maker arranged behind it;
- FIG. 1 is a perspective view of a refrigerator according to the invention
- FIG. 3 shows a schematic section in the depth direction through the upper region of the body of the refrigerator of FIG. 1 and the ice maker accommodated therein;
- FIG. 4A shows a schematic section through the tray of the ice maker transversely to its pivot axis and an associated sensor according to a first embodiment of the invention.
- FIG. 5A shows a section similar to FIG. 4A according to a second section.
- FIG. 5B shows an exemplary course of the measuring signal of the sensor from FIG. 5A;
- FIG. 6A shows a section analogous to FIG. 4A according to a third embodiment of the invention.
- FIG. 6B shows an exemplary course of the measurement signal of the sensor from FIG. 6A;
- FIG. 7A is a schematic representation of a confocal sensor operating in reflection according to a fourth embodiment of the invention.
- Fig. 8 shows a sensor with two receivers according to a fifth
- Embodiment of the invention shows an exemplary time sequence of the measurement signal of a temperature sensor provided in the tray according to a sixth embodiment of the invention.
- FIG. 10 shows a schematic horizontal section through a hollow mold with an acoustic sensor.
- Fig. 1 is a perspective view of a freezer with a body 1 and an open door 2, which enclose a divided into several compartments interior 3.
- Each compartment is here closed by a flap 4 and 5, which is pivotable about a respective adjacent to its lower edge extending horizontal axis.
- the flaps 5 of the three lower compartments are each provided with a gripping recess 6 extending over substantially the entire width of the flap 5.
- the recessed grip 6 is shortened, and in a lateral region of the flap 4, two recesses are formed, an upper, circular recess 7 and an angular recess 8 open towards the lower edge of the flap.
- the lower, open-edged recess 8 is substantially filled by a handle 9 which leads to a (not visible in FIG. 2) Drawer 22 of an arranged behind the flap 5 icemaker 10 belongs. Through the round recess 7 through a knob 1 1 of the ice maker 10 is accessible.
- the icemaker 10 has a housing in the form of two closed-walled half-shells 12, which are each hooked at a lower edge pivotally to each other and of which one at its upper edge elastic bracket 13 carries, which are snapped onto locking projections 14 of the other half-shell. By bending up the bracket 13, the half-shells 12 can be unfolded to expose their interior for maintenance or cleaning.
- the icemaker is attached to the body 1 in any manner, not shown here.
- the entire ice maker 10 In the open position of the flap 4, the entire ice maker 10 is accessible and can be removed.
- the removed ice maker can then be conveniently disassembled into its component parts, for example, to clean the half-shells 12 and inner parts that come in contact with water or ice in a dishwasher.
- 3 shows in a longitudinal section the internal structure of the ice maker 10.
- the tray 18 is fixedly connected to the knob 11 and held rotatably about its longitudinal axis in a frame comprising a front plate 15, a rear plate 17 and two struts 16 which extend in front of and behind the sectional plane of Fig. 2 and the Shields 15, 17 connect.
- the frame is guided in the housing formed by the half-shells 12 pulled out.
- the rear end of the tray 18 engages in a recess of the rear plate 17, wherein its freedom of rotation is limited by a rib 21 projecting into the recess.
- Fig. 3 shows the tray 18 in an upright position in which water in the molds 20 can freeze.
- the tray 18 is rotated by means of the knob 11 until it abuts the rib 21 in a position with downwardly turned molds 20.
- the knob 11 is rotated beyond this stop position, the tray 18 is twisted in, and due to the resulting deformation of the molds 20, the pieces of ice dissolve and fall between the two struts 16 into the underlying drawer 22.
- the handle 9 is the Drawer 22 pulled out to remove the pieces of ice.
- a plurality of ice makers 10 of the type shown in FIGS. 2 and 3 can be arranged side by side behind a correspondingly adapted flap 4 with a plurality of openings 7, 8.
- two or more trays 18 can be accommodated next to one another in a common housing.
- Each tray 18 can have its own
- the plurality of trays 18 empty into a common drawer.
- the tray 18 can be pulled out together with the supporting frame of shields 15, 17 and struts 16 on the knob 1 1, so that the molds 20 are exposed. If a user fills a precisely metered amount of water, it is not necessary to Entire tray 18 to pull out because in one of the front molds 20 poured water is distributed over the notches 23 in all other molds 20.
- a device known per se for automatically metering water into the hollow molds 20 can also be permanently mounted in the body 1, of which in FIG. 3 an inlet pipe 24 opening into the rearmost hollow mold 20 is shown.
- a sensor 25 for detecting water or ice is arranged on one of the hollow molds 20.
- this sensor 25 is located at an end of the tray 18 opposite the inlet pipe 24, at its frontmost mold 20, in order to detect the presence of water or ice only when all of the molds 20 are filled.
- the senor 25 comprises a light-emitting diode 26 arranged above the tray 18 and a photocell 27, which is arranged under a transparent window 28 at the bottom of the foremost hollow mold 20 in order to be illuminatable by the light-emitting diode 26.
- An evaluation circuit not shown in FIG. 3, receives a measurement signal from the photocell 27 and uses this measurement signal to control a plurality of light emitting diodes 29 which are arranged on the front side of one of the half shells 12. Inserted into the flap 4 light guides 30, for example in the form of transparent cylinders made of PMMA are in the flap 4 make the light of the LEDs 29 with the flap 4 visible.
- the door 2 In order to read the light-emitting diodes 29, the door 2 must indeed be opened, but the flaps 4, 5 remain closed so that the heat input into the refrigeration device associated with the opening of the door 2 is minimal.
- FIG. 4A shows an Ouerterrorism through the tray 18 transverse to its axis of rotation and the light emitting diode 26 and the photocell 27, shown here as a photodiode.
- the molds 20 are arranged side by side in two rows, and the water level 31 is in the tray 18 slightly above the notches 23 in the walls 19, so that the molds 20 communicate with each other and in one of the molds 20 incipient ice formation in the other molds 20 spread can.
- the top of the window 28 is roughened so that it scatters light from the light emitting diode 26 more when the hollow mold 20 is empty than when it is filled with water.
- FIG. 4B shows a typical sequence of illuminance I detected by photocell 27 as a function of time t.
- the mold 20 is empty and the light intensity is constantly at a medium level 11.
- the molds 20 are filled with water, the light scattering at the window 28 decreases, and the light intensity increases to a maximum value 12 on.
- gas bubbles and streaks are formed therein which scatter the light.
- time t2 is denoted by 13 in FIG. 4B.
- the evaluation circuit compares the measurement signal of the light-emitting diode 26 with two limit values l max , l min , which are respectively selected between the intensities 11 and 12 or 11 and 13. If the observed intensity in the range between l max and L m is constant, the mold 20 is judged empty. If, on the other hand, a decrease in intensity is evident, a freezing process is apparently underway. If the observed intensity is above l max , then the mold 20 is judged filled with water; if it is less than 1 mm , it is judged to be filled with ice.
- the evaluation circuit switches on one of the light emitting diodes 29, preferably a red one.
- a yellow LED 29 is turned on. If the freezing process is detected as being in progress, a green light-emitting diode can be switched on in addition to the yellow one. If the measured intensity falls below 1 mm and the reading has remained constant for a predetermined period of time, ice formation is judged to be complete and only the green LED is on to indicate to the user that the ice can be removed.
- only two light-emitting diodes 29, preferably one red and one green, may be provided, which illuminate a common diffusing screen, feed a common light guide or just so are placed close to each other, that they are perceived with the eye as a source of light.
- both LEDs are simultaneously in operation, the emitted light appears yellow to a viewer, so that three distinctly different colors can be displayed to identify the conditions to be differentiated empty, water-filled and ice-filled.
- Fig. 5A shows a cross section through the tray 18 according to a modified embodiment.
- the molds 20 each sloping bottoms 32; for reasons of space utilization they are downhill to the center of the tray 18 down.
- a light beam from the light emitting diode 26 at the passage through the mold 20 and the window 28 is not substantially deflected and reaches the photocell 27 through a diaphragm 33.
- the mold 20 is filled with water, that works Water as a prism, which deflects the light beam to the side, so that he no longer reaches the photocell 27. Only when light is scattered by bubbles and streaks in the forming ice does it again reach the photocell 27.
- FIG. 5B A resulting course of the illumination intensity I over time t is shown in FIG. 5B.
- the illumination intensity is maximum when the hollow mold 20 is empty, in the time interval t ⁇ to t1. It remains minimal until the onset of ice formation at t2 and reaches a constant mean value with completion of ice formation at time t3.
- An empty mold container is therefore at an illumination intensity> l max to realize a water-filled at an illumination intensity ⁇ l m ⁇ n, and the completion of the formation of ice at a constant illumination intensity between I max and I 'n min-
- the photocell 27 in FIG. 5A could also be placed so that it is completely hit by the beam of the light-emitting diode 26 when the hollow mold 20 is filled.
- a minimum of the illumination intensity would result in an empty cavity 20, a maximum in the case of mold 20 filled with water, and a constant mean value after completion of the ice formation.
- Fig. 6A shows a section through a tray 18 according to a third embodiment.
- the tray 18 has a single row of mold cavities 20 with arcuate curved bottom.
- the water level 31 and the window 28 are not parallel to each other, so that a light beam passing therethrough is deflected when the mold 20 is full of water.
- the light-emitting diode 26 is here below and the photocell 27th arranged above the tray 18. Therefore, the distance of the photocell 27 from the light deflecting surface of the water body is greater than in the case of Fig. 5A, and the refraction of light leads to a strong deflection of the beam at the level of the photocell 27th
- FIG. 6B schematically shows the intensity profile observable in a structure according to FIG. 6A. Since the photocell 27 is arranged to be struck by the beam refracted at the water level 31, the intensity detected when the mold cavity 20 is empty is minimal from t0 to t1. With filling of the mold at time t2, the internusity reaches its maximum; with increasing turbidity of the forming ice from t2 it decreases again until it assumes a constant value between l max and imine at the conclusion of the ice formation at time t3.
- the window 28 just shown in FIG. 6A could also be curved like the bottom of the hollow molds 20.
- the resulting lens effect of the window 28 in the water-filled state can also be exploited to distinguish the empty and the water-filled state.
- the arrangement of the photocell 27 above the tray 18 may be useful because the greater distance to the light-scattering surface of the window 28 to a stronger Difference between the observed at empty or full cavity 20 intensities 11 and 12 leads.
- a detection of the state of the hollow mold 20 by optical means is possible not only in transmission, but also in reflection.
- 7A schematically shows a sensor 25 suitable for this purpose. It again comprises a light-emitting diode 26 and a photocell 27. The light of the light-emitting diode 26 is focused by a converging lens 34 to a point 35 which is a few millimeters below the desired water level intended for ice production 31 of the (not shown in the figure) hollow mold 20 is located.
- a second converging lens 36 forms the point 35 on a passage opening of a diaphragm 37. This passage opening in turn is imaged by a third converging lens 38 on the photocell 27.
- This confocal design causes the photocell 27 to substantially only capture light from the immediate vicinity of the point 35. If the mold cavity 20 is empty or has a water level such as 31 'below the point 35, light reflected from the water level does not reach the photocell 27. If the water level passes through the point 35 during filling, reflected light passes in large quantity to the photocell 27. When the target water level 31 is reached, the photocell remains in the dark until it forms 35 spots in the ice in the vicinity of the point. A typical observed intensity profile is shown in Fig. 7B. During filling at time t1 intensity I undergoes a sharp maximum for a short time.
- the evaluation circuit detects that the maximum has been exceeded, it stops the water feed into the tray 18 with a predetermined delay in order to set the water level 31 above the point 35.
- the light intensity registered by the photocell 27 remains minimal. Only when the ice formation has detected the point 35, an increase in the light intensity is registered. Due to the small observation volume, the period of increase is short, and the intensity levels in empty or water-filled mold on the one hand and ice-filled mold on the other hand are easy to discriminate circuitry.
- FIG. 7A A development of the construction of FIG. 7A is shown in FIG. 8.
- the light emitting diode 26 is parallel to the arrangement of the lenses 36, 38, the aperture 37 and the photocell 27 a structurally identical second arrangement with lenses 36 ', 38', aperture 37 'and photocell 27' associated, which is arranged to a focal point 35 'of the SoII- water mirror 31 reflected beam of the light emitting diode 26 to the photocell 27' to image.
- the measurement signal of the photocell 27 ' is shown in FIG. 7B as a dashed curve. It can be seen here an abrupt increase in the light intensity upon reaching the water level 31, which is used by the evaluation circuit to stop the supply of water to the tray 18. Unevenness that forms at the water level from the beginning of ice formation at time t2 can lead to a slight decrease in the intensity at the photocell 27 '.
- the evaluation circuit detects the empty cavity 20 at a low level of the signals of both photocells 27, 27 'and the water-filled state at a high level from the photocell 27' and a low from the photocell 27.
- the completion of the ice formation is detected and displayed when since the increase of the intensity at the photocell 27 to a middle level a predetermined waiting time has elapsed.
- These Waiting time may be very short because its purpose is merely to suppress erroneous detection of the frozen state during the increase in intensity during filling.
- FIG. 9 shows, by way of example, the time profile of the measuring signal of a temperature sensor arranged on the tray 18 according to a further embodiment of the invention.
- This detects when the empty tray 18, in the period t ⁇ to t1, a low temperature value below 0 0 C, which substantially coincides with the temperature of the inner space 3.
- the sensed temperature goes up rapidly and then drops to a value near 0 ° C, which remains constant for a while with the onset of ice formation at time t2. Only with the completion of ice formation at time t3, the temperature gradually drops back to the initial value.
- a state assessment is possible here based on an evaluation of the time profile of the temperature signal.
- a quick rise suggests that the tray 18 has been filled with water. If a phase of constant temperature has been observed at a higher value than the interior temperature, it can be concluded that ice formation has taken place, and a signal indicating that finished ice can be taken is displayed. By removing the ice, the evaluation circuit is reset, with the result that it judges the tray 18 as empty and outputs a corresponding display signal.
- Fig. 10 is a schematic horizontal section through a mold 20 with an acoustic sensor 25 for state evaluation.
- the sensor comprises a vibration generator 39, for example a piezoelectric element, and a microphone 40, which are arranged on opposite sides of the roughly cuboidal hollow mold 20.
- the arrangement of the vibrator and the microphone 40 is here asymmetric, so that vibration pulses propagating through the wall of the cavity 20 in two different ways from the vibrator 39 to the microphone 40 reach it at slightly different times. If the oscillations generated by the oscillator 39 are pulse-shaped, it can be concluded from the time-delayed arrival of two approximately equally strong pulses on the microphone 40 that substantially only a sound transmission takes place via the walls of the hollow mold 20 and this consequently is empty.
- the transit time difference of the two transmission paths can also be worked with a tunable continuous oscillation of the vibrator 39. If their period is an integer or half-integer fraction of the delay difference, it comes to the microphone 40 to constructive or destructive interference, and from the occurrence of maxima or minima of the sound intensity at the microphone 40 at the corresponding frequencies, the evaluation circuit 41 on propagation of the sound in close the walls of the mold.
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Abstract
Bei einem Eisbereiter mit einem Tablett (18), in dem wenigstens eine mit Wasser befüllbare Hohlform (20) gebildet ist, ist der Hohlform (20) ein Sensor (25) zur Unterscheidung wenigstens des mit Wasser gefüllten Zustands und des mit Eis gefüllten Zustands der Hohlform (20) zugeordnet.
Description
Eisbereiter mit Zustandssensor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisbereiter, insbesondere einen halb- oder vollautomatisch arbeitenden Eisbereiter zum Betrieb in einem Kältegerät.
Ein solcher Eisbereiter weist ein Tablett auf, in dem meist mehrere mit Wasser befüllbare Hohlformen gebildet sind. Das Tablett kann durch einen Benutzer manuell befüllbar sein; ein halb- oder vollautomatischer Eisbereiter umfasst Mittel zum selbsttätigen Eindosieren von Wasser in jede Hohlform. Bei einem manuellen oder halbautomatischen Eisbereiter tritt das Problem auf, dass der Benutzer überprüfen muss, ob die Eiswürfel fertig sind, um sie, wenn sie fertig gefroren sind, aus ihrer Hohlform zu lösen. Eine solche Überprüfung ist mit mehreren störenden Nebenwirkungen verbunden. Zum einen muss das Kältegerät geöffnet werden, was jedes Mal zu einem Wärmeeintrag und einem dementsprechend erhöhten Energieverbrauch des Gerätes führt. Darüber hinaus verzögert der Wärmeeintrag den Gefriervorgang. Wenn der Benutzer das eventuell nicht ohne weiteres zugängliche Tablett bewegen muss, um den Gefrierzustand zu überprüfen, besteht die Gefahr, dass Wasser verschüttet wird. Wenn ein Benutzer die Eisstücke zu entnehmen versucht, wenn diese noch nicht vollständig durchgefroren sind, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die Eisstücke zerbrechen und der Benutzer lediglich ein Gemenge von Eissplittern und Wasser erhält.
Ein vollautomatischer Eisbereiter umfasst Mittel zum selbsttätigen Lösen der fertigen Eisstücke aus ihren Hohlformen. Diese Mittel werden im Allgemeinen zeitgesteuert, nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem Befüllen der Hohlform, aktiviert, wobei die Zeitspanne vom Hersteller des Gerätes so vorgegeben ist, dass mit hoher Sicherheit vollständig durchgefrorene Eisstücke erhalten werden. Da der
Gefriervorgang im Allgemeinen jedoch in Abhängigkeit vom Wärmeeintrag in das Gerät und anderer mehr oder weniger zufälliger Faktoren unterschiedlich lang dauern kann, muss die vorgegebene Zeitspanne länger bemessen werden, als in den meisten Fällen erforderlich. Die Produktionskapazität eines vollautomatischen Eisbereiters wird somit nicht vollständig ausgenutzt, und ein Benutzer, der auf frisches Eis wartet, muss eventuell unnötig lange warten, weil Eisstücke im Tablett zwar bereits fertig sind, die vorgegebene Zeitspanne jedoch noch nicht verstrichen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den oben geschilderten Problemen abzuhelfen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Eisbereiter mit einem Tablett, in dem wenigstens eine mit Wasser befüllbare Hohlform gebildet ist, der Hohlform ein Sensor zur Unterscheidung wenigstens des mit Wasser gefüllten Zustands und des mit Eis gefüllten Zustands zugeordnet ist.
Ein solcher Sensor kann eine Vielzahl von in Abhängigkeit vom Aggregatzustand des in der Hohlform enthaltenen Wassers veränderlichen Eigenschaften erfassen, z.B: optische Eigenschaften wie etwa Lichttransmissionsvermögen, Reflektivität, Streuvermögen, elektrische Eigenschaften wie etwa die elektrische Leitfähigkeit oder die Dielektrizitätskonstante, akustische Eigenschaften wie etwa die Schallgeschwindigkeit oder das Transmissionsvermögen für Longitudinal- und Transversalschwingungen, die magnetische Permeabilität oder die Temperatur.
Der Sensor kann ferner dazu ausgelegt sein, einen gefüllten von einem leeren Zustand der Hohlform zu unterscheiden, so dass ein Benutzer ohne Zugriff auf das Tablett überprüfen kann, ob darin überhaupt Eis entstehen kann.
Zweckmäßigerweise ist dem Sensor eine Auswerte- und Anzeigeeinrichtung zugeordnet, die in der Lage ist, wenigstens zwei diskrete Zustände entsprechend dem mit Wasser gefüllten Zustand und dem mit Eis gefüllten Zustand der Hohlform und vorzugsweise auch entsprechend den leeren Zustand der Hohlform anzuzeigen.
Um die verschiedenen Zustände für einen Benutzer deutlich unterscheidbar anzuzeigen, umfasst die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung wenigstens zwei Lichtquellen. Diese können räumlich voneinander getrennt angeordnet sein, so dass ein Benutzer anhand der jeweils im Betrieb befindlichen Lichtquellen den Zustand der Hohlform ablesen kann.
Einer bevorzugten Weiterbildung zufolge sind die Lichtquellen verschiedenfarbig, so dass ein Benutzer den Zustand anhand der jeweils sichtbaren Farbe oder Farben erkennen kann.
Die verschiedenfarbigen Lichtquellen müssen nicht unbedingt räumlich voneinander getrennt sein; vielmehr besteht die Möglichkeit, durch Überlagerung des Lichtes zweier
verschiedenfarbiger Lichtquellen drei für einen Benutzer deutlich unterscheidbare Farben wie etwa rot, gelb und grün anzuzeigen.
Wenn der Sensor auf der Erfassung optischer Eigenschaften des Wassers beziehungsweise Eises basiert, umfasst er zweckmäßigerweise eine Lichtquelle und wenigstens einen Lichtempfänger.
Lichtquelle und -empfänger können eine konfokale Anordnung bilden, um ein untergrundarmes, leicht und sicher auszuwertendes Messsignal zu erhalten.
Vorzugsweise ist die Hohlform wenigstens lokal lichtdurchlässig, um Messungen in Transmission durchführen zu können.
Eine lichtdurchlässige Wand der Hohlform ist vorzugsweise an ihrer Innenseite aufgeraut. Eine solche Wand bewirkt eine relativ starke Streuung des hindurch tretenden Lichts, solange die aufgeraute Seite nicht mit Wasser oder Eis in Kontakt ist. So erleichtert sie insbesondere die Unterscheidung des leeren und des mit Wasser gefüllten Zustandes der Hohlform.
Zur leichteren Unterscheidung von leerem und gefülltem Zustand der Hohlform können auch nicht parallele Eintritts- und Austrittsflächen an einem in der Hohlform aufgenommenen Wasserkörper dienen.
Bei einem Tablett mit mehreren Hohlformen sollten diese zweckmäßigerweise untereinander kommunizieren, um sicher zu stellen, dass die in einer der Hohlformen einsetzende Eisbildung sich zu den kommunizierenden Hohlformen hin ausbreitet und nicht in einzelnen der Hohlformen das Wasser unter 00C abkühlt, ohne zu gefrieren.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältegeräts;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der oberen Klappe des Kältegeräts aus Fig. 1 mit einem dahinter angeordneten Eisbereiter;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt in Tiefenrichtung durch den oberen Bereich des Korpus des Kältegeräts aus Fig. 1 und den darin untergebrachten Eisbereiter;
Fig. 4A einen schematischen Schnitt durch das Tablett des Eisbereiters quer zu seiner Schwenkachse und einen zugeordneten Sensor gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 4B einen exemplarischen zeitlichen Verlauf des Messsignals des
Sensors aus Fig. 4A;
Fig. 5A einen zu Fig. 4A analogen Schnitt gemäß einer zweiten
Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 5B einen exemplarischen Verlauf des Messsignals des Sensors aus Fig. 5A;
Fig. 6A einen zu Fig. 4A analogen Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 6B einen exemplarischen Verlauf des Messsignals des Sensors aus Fig. 6A;
Fig. 7A eine schematische Darstellung eines in Reflexion arbeitenden konfokalen Sensors gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 7B einen exemplarischen zeitlichen Verlauf des Messsignals des
Sensors aus Fig. 7A;
Fig. 8 einen Sensor mit zwei Empfängern gemäß einer fünften
Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 9 einen exemplarischen zeitlichen Ablauf des Messsignals eines in dem Tablett gemäß einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehenen Temperatursensors; und
Fig. 10 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine Hohlform mit einem akustischen Sensor.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gefriergeräts mit einem Korpus 1 und einer offen dargestellten Tür 2, die einen in mehrere Fächer unterteilten Innenraum 3 umschließen. Jedes Fach ist hier durch eine Klappe 4 bzw. 5 verschlossen, die um eine jeweils benachbart zu ihrem unteren Rand verlaufende horizontale Achse schwenkbar ist. Die Klappen 5 der drei unteren Fächer sind jeweils mit einer sich über im Wesentlichen die gesamte Breite der Klappe 5 erstreckenden Griffmulde 6 versehen. Im Falle der Klappe 4 des oberen Fachs ist die Griffmulde 6 verkürzt, und in einem seitlichen Bereich der Klappe 4 sind zwei Aussparungen gebildet, eine obere, runde Aussparung 7 und eine eckige, zum unteren Rand der Klappe hin offene Aussparung 8.
Wie insbesondere in dem Schnitt der Fig. 3 und in der vergrößerten Ansicht der Klappe 5 in Fig. 2 zu sehen, ist die untere, randoffene Aussparung 8 im Wesentlichen ausgefüllt von einem Griff 9, der zu einer (in Fig. 2 nicht sichtbaren) Schublade 22 eines hinter der Klappe 5 angeordneten Eisbereiters 10 gehört. Durch die runde Aussparung 7 hindurch ist ein Drehknopf 1 1 des Eisbereiters 10 zugänglich.
Der Eisbereiter 10 hat ein Gehäuse in Form von zwei geschlossenwandigen Halbschalen 12, die jeweils an einem unteren Rand schwenkbar aneinander verhakt sind und von denen eine an ihrem oberen Rand elastische Bügel 13 trägt, die auf Rastvorsprünge 14 der anderen Halbschale aufgeschnappt sind. Durch Hochbiegen der Bügel 13 können die Halbschalen 12 auseinander geklappt werden, um ihr Inneres zur Wartung bzw. zur Reinigung freizulegen.
Der Eisbereiter ist in beliebiger, hier nicht dargestellter Weise am Korpus 1 befestigt. In offener Stellung der Klappe 4 ist der gesamte Eisbereiter 10 zugänglich und kann ausgebaut werden. Der ausgebaute Eisbereiter kann dann bequem in seine Einzelteile zerlegt werden, um zum Beispiel die Halbschalen 12 und innere Teile, die mit Wasser oder Eis in Berührung kommen, in einer Spülmaschine zu reinigen.
Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt den inneren Aufbau des Eisbereiters 10. Ein Tablett 18, in dem eine Mehrzahl von durch Wände 19 getrennten Hohlformen 20 gebildet ist, erstreckt sich in Längsrichtung des Eisbereiters. An den Oberkanten der Wände 19 sind jeweils Kerben 23 gebildet, über die die Hohlformen 20 miteinander kommunizieren. Das Tablett 18 ist fest mit dem Drehknopf 11 verbunden und um seine Längsachse drehbar in einem Rahmen gehalten, der einen vorderen Schild 15, einen hinteren Schild 17 und zwei Streben 16 umfasst, die vor bzw. hinter der Schnittebene der Fig. 2 verlaufen und die Schilde 15, 17 verbinden. Der Rahmen ist in dem von den Halbschalen 12 gebildeten Gehäuse herausziehbar geführt. Das hintere Ende des Tabletts 18 greift in eine Aussparung des hinteren Schildes 17 ein, wobei seine Drehbewegungsfreiheit durch eine in die Aussparung hineinragende Rippe 21 begrenzt ist.
Fig. 3 zeigt das Tablett 18 in einer aufrechten Stellung, in der Wasser in den Hohlformen 20 gefrieren kann. Zum Entformen der in den Hohlformen 20 gebildeten Eisstücke wird das Tablett 18 mit Hilfe des Drehknopfs 11 gedreht, bis es in einer Stellung mit nach unten gewendeten Hohlformen 20 an die Rippe 21 anschlägt. Indem der Drehknopf 11 über diese Anschlagstellung hinausgedreht wird, wird das Tablett 18 in sich verdrillt, und aufgrund der resultierenden Verformung der Hohlformen 20 lösen sich die Eisstücke und fallen zwischen den zwei Streben 16 hindurch in die darunter liegende Schublade 22. Am Griff 9 wird die Schublade 22 herausgezogen, um die Eisstücke zu entnehmen.
Um die Produktionskapazität zu erhöhen, können mehrere Eisbereiter 10 des in Fig. 2 und 3 gezeigten Typs nebeneinander hinter einer entsprechend angepassten Klappe 4 mit mehreren Öffnungen 7, 8 angeordnet sein. Einer nicht zeichnerisch dargestellten
Ausgestaltung zufolge können auch zwei oder mehr Tabletts 18 nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Dabei kann jedem Tablett 18 eine eigene
Schublade 22 zugeordnet sein; vorzugsweise entleeren sich die mehreren Tabletts 18 in eine gemeinsame Schublade.
Um die Hohlformen 20 des in Fig. 3 gezeigten Eisbereiters zu befüllen, kann am Drehknopf 1 1 das Tablett 18 mitsamt dem es tragenden Rahmen aus Schilden 15, 17 und Streben 16 herausgezogen werden, so dass die Hohlformen 20 freiliegen. Wenn ein Benutzer eine exakt abgemessene Wassermenge einfüllt, ist es nicht erforderlich, das
gesamte Tablett 18 herauszuziehen, da in eine der vorderen Hohlformen 20 gegossenes Wasser sich über die Kerben 23 in alle anderen Hohlformen 20 verteilt.
Alternativ kann auch eine an sich bekannte Vorrichtung zum automatischen Eindosieren von Wasser in die Hohlformen 20 fest im Korpus 1 montiert sein, von der in Fig. 3 ein in die hinterste Hohlform 20 mündendes Einlassrohr 24 gezeigt ist.
Ein Sensor 25 zur Erfassung von Wasser oder Eis ist an einer der Hohlformen 20 angeordnet. In der Ausgestaltung der Fig. 3 befindet sich dieser Sensor 25 an einem dem Einlassrohr 24 gegenüberliegenden Ende des Tabletts 18, an dessen vorderster Hohlform 20, um die Anwesenheit von Wasser oder Eis nur dann zu erfassen, wenn sämtliche Hohlformen 20 gefüllt sind.
Der Sensor 25 umfasst hier eine über dem Tablett 18 angeordnete Leuchtdiode 26 und eine Fotozelle 27, die unter einem transparenten Fenster 28 am Boden der vordersten Hohlform 20 angeordnet ist, um durch die Leuchtdiode 26 beleuchtbar zu sein. Eine in Fig. 3 nicht dargestellte Auswerteschaltung empfängt ein Messsignal der Fotozelle 27 und steuert anhand dieses Messsignals eine Mehrzahl von Leuchtdioden 29 an, die an der Vorderseite einer der Halbschalen 12 angeordnet sind. In die Klappe 4 eingefügte Lichtleiter 30, zum Beispiel in Form von transparenten Zylindern aus PMMA sind in die Klappe 4 machen das Licht der Leuchtdioden 29 bei geschlossener Klappe 4 sichtbar. Um die Leuchtdioden 29 abzulesen, muss zwar die Tür 2 geöffnet werden, doch bleiben die Klappen 4, 5 geschlossen, so dass der mit dem Öffnen der Tür 2 verbundene Wärmeeintrag in das Kältegerät minimal ist. Alternativ ist es natürlich auch möglich, die Leuchtdioden 29 oder äquivalente Lichtanzeigeelemente außen am Korpus 1 anzubringen, so dass sie ohne Öffnen der Tür 2 ablesbar sind.
Fig. 4A zeigt einen Ouerschnitt durch das Tablett 18 quer zu dessen Drehachse sowie die Leuchtdiode 26 und die Fotozelle 27, hier dargestellt als Fotodiode. Die Hohlformen 20 sind in zwei Reihen nebeneinander angeordnet, und der Wasserspiegel 31 steht im Tablett 18 geringfügig oberhalb der Kerben 23 in den Wänden 19, so dass die Hohlformen 20 miteinander kommunizieren und in einer der Hohlformen 20 einsetzende Eisbildung sich in die anderen Hohlformen 20 ausbreiten kann. Die Oberseite des Fensters 28 ist
aufgeraut, so dass sie Licht von der Leuchtdiode 26 stärker streut, wenn die Hohlform 20 leer ist, als wenn diese mit Wasser gefüllt ist.
Fig. 4B zeigt einen typischen Ablauf der von der Fotozelle 27 erfassten Beleuchtungsstärke I als Funktion der Zeit t. In einem Zeitintervall von tθ bis t1 ist die Hohlform 20 leer, und die Lichtintensität liegt konstant auf einem mittelhohen Pegel 11. Zur Zeit t1 werden die Hohlformen 20 mit Wasser befüllt, die Lichtstreuung am Fenster 28 nimmt ab, und die Lichtintensität steigt auf einen Maximalwert 12 an. Während das Wasser in der Hohlform 20 gefriert, bilden sich darin Gasbläschen und Schlieren, die das Licht streuen. Dies führt ab dem Zeitpunkt t2 zu einer Abnahme der Lichtintensität. Diese Abnahme dauert an bis zu einem Zeitpunkt t3, an dem die Eisbildung abgeschlossen ist und die Konzentration an Schlieren und Blasen ihr Maximum erreicht hat. Die hier auftretende Lichtintensität ist in Fig. 4B mit 13 bezeichnet.
Um den Zustand der Hohlform 20 zu beurteilen, vergleicht die Auswerteschaltung das Messsignal der Leuchtdiode 26 mit zwei Grenzwerten lmax, lmιn, die jeweils zwischen den Intensitäten 11 und 12 bzw. 11 und 13 gewählt sind. Wenn die beobachtete Intensität im Bereich zwischen lmax und Lm konstant ist, wird die Hohlform 20 als leer beurteilt. Wenn hingegen eine Abnahme der Intensität erkennbar ist, ist offenbar ein Gefriervorgang im Gange. Liegt die beobachtete Intensität oberhalb von lmax, so wird die Hohlform 20 als mit Wasser gefüllt beurteilt; liegt sie unter lmm, so wird sie als mit Eis gefüllt beurteilt.
Wenn die Hohlform 20 als leer beurteilt wird, schaltet die Auswerteschaltung eine der Leuchtdioden 29, vorzugsweise eine rote, ein. Bei wasserbefüllter Hohlform 20 wird eine gelbe Leuchtdiode 29 eingeschaltet. Wenn der Gefriervorgang als im Gang erkannt wird, kann zusätzlich zu der gelben auch eine grüne Leuchtdiode eingeschaltet werden. Wenn die gemessene Intensität lmm unterschreitet und der Messwert während einer vorgegebenen Zeitspanne konstant geblieben ist, wird die Eisbildung als abgeschlossen beurteilt, und es ist nur noch die grüne Leuchtdiode eingeschaltet, um den Benutzer anzuzeigen, dass das Eis entnommen werden kann.
Einer nicht gezeichneten Abwandlung zufolge können auch lediglich zwei Leuchtdioden 29, vorzugsweise eine rote und eine grüne, vorgesehen sein, die eine gemeinsame Streuscheibe beleuchten, einen gemeinsamen Lichtleiter speisen oder einfach nur so
dicht nebeneinander platziert sind, dass sie mit dem Auge als eine Lichtquelle wahrgenommen werden. Wenn beide Leuchtdioden gleichzeitig in Betrieb sind, erscheint das emittierte Licht einem Bertachter gelb, so dass drei deutlich unterschiedliche Farben zur Identifizierung der zu unterscheidenden Zustände leer, wassergefüllt und eisgefüllt, angezeigt werden können.
Fig. 5A zeigt einen Querschnitt durch das Tablett 18 gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung. Hier haben die Hohlformen 20 jeweils abschüssige Böden 32; aus Gründen der Platzausnutzung sind sie zur Mitte des Tabletts 18 hin abschüssig. Solange die Hohlformen 20 leer sind, wird ein Lichtstrahl von der Leuchtdiode 26 am Durchgang durch die Hohlform 20 und das Fenster 28 im Wesentlichen nicht abgelenkt und erreicht die Fotozelle 27 durch eine Blende 33. Wenn hingegen die Hohlform 20 mit Wasser gefüllt ist, wirkt das Wasser als ein Prisma, das den Lichtstrahl zur Seite ablenkt, so dass er die Fotozelle 27 nicht mehr erreicht. Erst wenn durch Blasen und Schlieren im sich bildenden Eis Licht gestreut wird, erreicht es wieder die Fotozelle 27. Ein resultierender Verlauf der Beleuchtungsintensität I im Laufe der Zeit t ist in Fig. 5B gezeigt. Die Beleuchtungsintensität ist maximal bei leerer Hohlform 20, im Zeitintervall tθ bis t1. Bis zum Einsetzen der Eisbildung bei t2 bleibt sie minimal, und sie erreicht einen konstanten mittleren Wert mit Abschluss der Eisbildung zur Zeit t3. Ein leerer Formbehälter ist daher an einer Beleuchtungsintensität >lmax zu erkennen, ein wassergefüllter an einer Beleuchtungsintensität <lmιn, und der Abschluss der Eisbildung an einer konstanten Beleuchtungsintensität zwischen lmax und I 'nmin-
Selbstverständlich könnte die Fotozelle 27 in Fig. 5A auch so platziert sein, dass sie bei gefüllter Hohlform 20 vom Strahl der Leuchtdiode 26 voll getroffen wird. In diesem Fall ergäbe sich ein Minimum der Beleuchtungsintensität bei leerer Hohlform 20, ein Maximum bei mit Wasser gefüllter Hohlform 20, und ein konstanter mittlerer Wert nach Abschluss der Eisbildung.
Fig. 6A zeigt einen Schnitt durch ein Tablett 18 gemäß einer dritten Ausgestaltung. Das Tablett 18 hat eine einzige Reihe von Hohlformen 20 mit kreisbogenförmig gekrümmtem Boden. Wie im Falle der Fig. 5A sind der Wasserspiegel 31 und das Fenster 28 nicht parallel zueinander, so dass ein hindurch tretender Lichtstrahl abgelenkt wird, wenn die Hohlform 20 voll Wasser ist. Die Leuchtdiode 26 ist hier unterhalb und die Fotozelle 27
oberhalb des Tabletts 18 angeordnet. Daher ist der Abstand der Fotozelle 27 von der das Licht ablenkenden Oberfläche des Wasserkörpers größer als im Falle der Fig. 5A, und die Lichtbrechung führt zu einer stärken Ablenkung des Strahls in Höhe der Fotozelle 27.
Fig. 6B zeigt schematisch den in einem Aufbau gemäß Fig. 6A beobachtbaren Intensitätsverlauf. Da die Fotozelle 27 angeordnet ist, um von dem am Wasserspiegel 31 gebrochenen Strahl getroffen zu werden, ist die bei leerer Hohlform 20 von tθ bis t1 erfasste Intensität minimal. Mit Befüllung der Hohlform zur Zeit t2 erreicht die Internsität ihr Maximum; mit zunehmender Trübung des sich bildenden Eises ab t2 nimmt sie wieder ab, bis sie bei Abschluss der Eisbildung zur Zeit t3 einen konstanten Wert zwischen lmax und Imin annimmt.
Das in Fig. 6A eben dargestellte Fenster 28 könnte auch wie der Boden der Hohlformen 20 gekrümmt sein. Die daraus resultierende Linsenwirkung des Fensters 28 im wassergefüllten Zustand kann ebenfalls zur Unterscheidung des leeren und des wassergefüllten Zustandes ausgenutzt werden.
Auch im Falle einer Anordnung wie derjenigen der Fig. 4A, in welcher der Lichtstrahl nicht durch Brechung am Wasser abgelenkt wird, kann die Anordnung der Fotozelle 27 über dem Tablett 18 sinnvoll sein, da der größere Abstand zur lichtstreuenden Oberfläche des Fensters 28 zu einer stärkeren Differenz zwischen den bei leerer bzw. voller Hohlform 20 beobachteten Intensitäten 11 und 12 führt.
Eine Erfassung des Zustands der Hohlform 20 auf optischem Wege ist nicht nur in Transmission, sondern auch in Reflexion möglich. Fig. 7A zeigt schematisch einen hierfür geeigneten Sensor 25. Er umfasst wiederum eine Leuchtdiode 26 und eine Fotozelle 27. Das Licht der Leuchtdiode 26 wird durch eine Sammellinse 34 auf einen Punkt 35 fokussiert, der einige Millimeter unterhalb des für die Eiserzeugung vorgesehenen Soll- Wasserspiegels 31 der (in der Fig. nicht dargestellten) Hohlform 20 liegt. Eine zweite Sammellinse 36 bildet den Punkt 35 auf eine Durchgangsöffnung einer Blende 37 ab. Diese Durchgangsöffnung wiederum wird von einer dritten Sammellinse 38 auf die Fotozelle 27 abgebildet. Dieser konfokale Aufbau bewirkt, dass die Fotozelle 27 im Wesentlichen nur Licht aus der unmittelbaren Umgebung des Punktes 35 auffangen kann.
Wenn die Hohlform 20 leer ist oder einen Wasserspiegel wie etwa 31 ' unterhalb des Punktes 35 aufweist, gelangt am Wasserspiegel reflektiertes Licht nicht zur Fotozelle 27. Wenn während des Befüllens der Wasserspiegel den Punkt 35 passiert, gelangt reflektiertes Licht in großer Menge zur Fotozelle 27. Wenn der Soll-Wasserspiegel 31 erreicht ist, liegt die Fotozelle so lange im Dunkeln, bis sich in der Umgebung des Punktes 35 Streustellen im Eis bilden. Ein typischer beobachteter Intensitätsverlauf ist in Fig. 7B gezeigt. Während des Befüllens zur Zeit t1 durchläuft die Intensität I für kurze Zeit ein scharfes Maximum. Wenn die Auswerteschaltung erfasst, dass das Maximum überschritten ist, stoppt sie mit einer vorgegebenen Verzögerung die Wassereinspeisung in das Tablett 18, um den Wasserspiegel 31 oberhalb des Punkts 35 einzustellen. Während des Abkühlens des Wassers, von t1 bis t2 und auch noch zu Beginn der Eisbildung, bleibt die von der Fotozelle 27 registrierte Lichtintensität minimal. Erst wenn die Eisbildung den Punkt 35 erfasst hat, wird eine Zunahme der Lichtintensität registriert. Aufgrund des kleinen Beobachtungsvolumens ist die Zeitspanne der Zunahme kurz, und die Intensitätspegel bei leerer oder wassergefüllter Hohlform einerseits und bei eisgefüllter Hohlform andererseits sind leicht schaltungstechnisch zu diskriminieren.
Eine Weiterbildung des Aufbaus der Fig. 7A ist in Fig. 8 dargestellt. Hier ist der Leuchtdiode 26 parallel verschoben zur Anordnung der Linsen 36, 38, der Blende 37 und der Fotozelle 27 eine baugleiche zweite Anordnung mit Linsen 36', 38', Blende 37' und Fotozelle 27' zugeordnet, die angeordnet ist, um einen Brennpunkt 35' des am SoII- Wasserspiegel 31 reflektierten Strahls der Leuchtdiode 26 auf die Fotozelle 27' abzubilden. Das Messsignal der Fotozelle 27' ist in Fig. 7B als gestrichelte Kurve eingezeichnet. Man erkennt hier einen abrupten Anstieg der Lichtintensität bei Erreichen des Wasserspiegels 31 , der von der Auswerteschaltung benutzt wird, um die Wasserzufuhr zum Tablett 18 zu beenden. Unebenheiten, die sich am Wasserspiegel ab Beginn der Eisbildung zur Zeit t2 bilden, können zu einer geringfügigen Abnahme der Intensität an der Fotozelle 27' führen.
Die Auswerteschaltung erkennt die leere Hohlform 20 an einem niedrigen Pegel der Signale beider Fotozellen 27, 27' und den wassergefüllten Zustand an einem hohen Pegel von der Fotozelle 27' und einem niedrigen von der Fotozelle 27. Der Abschluss der Eisbildung wird erkannt und angezeigt, wenn seit dem Anstieg der Intensität an der Fotozelle 27 auf einen mittleren Pegel eine vorgegebene Wartezeit verstrichen ist. Diese
Wartezeit kann sehr kurz gewählt sein, da ihr Zweck lediglich darin liegt, während des Anstiegs der Intensität im Laufe der Befüllung eine irrtümliche Erkennung des gefrorenen Zustands zu unterdrücken.
Andere Typen von Sensoren können allein oder ergänzend zu den oben beschriebenen zur Beurteilung des Zustands der Hohlform 20 herangezogen werden. So zeigt Fig. 9 exemplarisch den zeitlichen Verlauf des Messsignals eines am Tablett 18 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung angeordneten Temperaturfühlers. Dieser erfasst bei leerem Tablett 18, in der Zeitspanne tθ bis t1 , einen niedrigen Temperaturwert unterhalb 00C, der im Wesentlichen mit der Temperatur des Innenraums 3 übereinstimmt. Durch Befüllen mit flüssigem Wasser zur Zeit t1 schnellt die erfasste Temperatur hoch und sinkt dann auf einen Wert nahe 00C ab, der mit Einsetzen der Eisbildung zur Zeit t2 eine Zeit lang konstant bleibt. Erst mit Abschluss der Eisbildung zur Zeit t3 fällt die Temperatur allmählich wieder auf den Anfangswert ab. Eine Zustandsbeurteilung ist hier anhand einer Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Temperatursignals möglich. Ein schneller Anstieg lässt den Schluss zu, dass das Tablett 18 mit Wasser befüllt worden ist. Wenn eine Phase konstanter Temperatur bei einem höheren Wert als der Innenraumtemperatur beobachtet worden ist, so kann daraus geschlossen werden, dass Eisbildung stattgefunden hat, und ein Signal, das signalisiert, dass fertiges Eis entnommen werden kann wird angezeigt. Durch die Entnahme des Eises wird die Auswerteschaltung zurückgesetzt, mit der Folge, dass sie das Tablett 18 als leer beurteilt und ein entsprechendes Anzeigesignal ausgibt.
Fig. 10 ist ein schematischer horizontaler Schnitt durch eine Hohlform 20 mit einem akustischen Sensor 25 zur Zustandsbeurteilung. Der Sensor umfasst einen Schwingungserzeuger 39, zum Beispiel ein Piezoelement, und ein Mikrofon 40, die an gegenüberliegenden Seiten der in etwa quaderförmigen Hohlform 20 angeordnet sind. Die Anordnung des Schwingungserzeugers und des Mikrofons 40 ist hier asymmetrisch, so dass Schwingungsimpulse, die sich durch die Wand der Hohlform 20 auf zwei verschiedenen Wegen vom Schwingungserzeuger 39 zum Mikrofon 40 ausbreiten, dieses zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten erreichen. Wenn die vom Schwingungserzeuger 39 erzeugten Schwingungen impulsförmig sind, kann aus dem zeitversetzten Eintreffen zweier in etwa gleich starker Impulse am Mikrofon 40 geschlossen werden, dass im Wesentlichen nur eine Schallübertragung über die Wände der Hohlform 20 stattfindet und diese folglich leer ist. Wenn die Laufzeitdifferenz der zwei Übertragungswege bekannt ist,
kann auch mit einer abstimmbaren kontinuierlichen Schwingung des Schwingungserzeugers 39 gearbeitet werden. Wenn deren Periode ein ganzzahliger oder halbzahliger Bruchteil der Laufzeitdifferenz ist, kommt es am Mikrofon 40 zur konstruktiven oder destruktiven Interferenz, und aus dem Auftreten von Maxima bzw. Minima der Schallintensität am Mikrofon 40 bei den entsprechenden Frequenzen kann die Auswerteschaltung 41 auf Ausbreitung des Schalls in den Wänden der Hohlform schließen.
Wenn die Hohlform mit Wasser gefüllt ist, stellt dieses den wichtigsten Übertragungsweg vom Schwingungserzeuger 39 zum Mikrofon 40 dar. Durch Messung der Laufzeit von Impulsen vom Schwingungserzeuger 39 zum Mikrofon 40 kann die Schallgeschwindigkeit gemessen und mit den Werten für flüssiges Wasser bzw. Eis verglichen werden, um zu entscheiden, ob die Hohlform 20 Wasser oder Eis enthält. Im Falle einer vom Schwingungserzeuger 39 erzeugten kontinuierlichen Schwingung erlaubt die Phasendifferenz zwischen der emittierten und der am Mikrofon 40 aufgezeichneten Schwingung einen Rückschluss auf die Schallgeschwindigkeit und infolge dessen auf den Aggregatzustand des Inhalts der Hohlform 20.
Claims
1. Eisbereiter mit einem Tablett (18), in dem wenigstens eine mit Wasser befüllbare Hohlform (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlform (20) ein Sensor (25) zur Unterscheidung wenigstens des mit Wasser gefüllten Zustands und des mit Eis gefüllten Zustands der Hohlform (20) zugeordnet ist.
2. Eisbereiter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) ferner ausgelegt ist, einen gefüllten von einem leeren Zustand der Hohlform (20) zu unterscheiden.
3. Eisbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (24) zum Befüllen der Hohlform (20) mit Wasser eingerichtet ist, bei Erkennung des vollen Zustands die Wasserzufuhr zu beenden.
4. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) ausgelegt ist, um wenigstens eine unter optischen Eigenschaften, elektrischen Eigenschaften, akustischen Eigenschaften, magnetischer Permeabilität und Temperatur ausgewählte Eigenschaft zu erfassen.
5. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensor (25) eine Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (41 ) zugeordnet ist, die wenigstens zwei diskrete Zustände entsprechend dem mit Wasser gefüllten Zustand und dem mit Eis gefüllten Zustand der Hohlform annehmen kann.
6. Eisbereiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (41 ) wenigstens zwei Lichtquellen (29) umfasst.
7. Eisbereiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (29) verschiedenfarbig sind.
8. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) eine Lichtquelle (26) und wenigstens einen Lichtempfänger (27) umfasst.
9. Eisbereiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquelle (26) und
Lichtempfänger (27) eine konfokale Anordnung (26, 27, 34, 36, 37, 38) bilden.
10. Eisbereiter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlform (20) wenigstens lokal lichtdurchlässig ist.
11. Eisbereiter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine lichtdurchlässige Wand (28) der Hohlform (20) an ihrer Innenseite aufgeraut ist.
12. Eisbereiter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserkörper in der Hohlform (20) nichtparallele Lichteintritts- und
-austrittsflächen aufweist.
13. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlformen (20) des Tabletts (18) untereinander kommunizieren.
14. Eisbereiter nach Anspruch 3 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlform (20), in die die Einrichtung (24) mündet, und die Hohlform, der der Sensor (25) zugeordnet ist, an entgegengesetzten Enden des Tabletts (18) angeordnet sind.
15. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, gekennzeichnet durch einen Eisbereiter nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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