-
TEMPERATURFÜHLER Die Erfindung betrifft einen aus zwei Elektroden
und aus Wasser und/oder einen chemischen Gemisch zur Herabsetzung des Gefrierpunktes
des Wassers zwischen diesen Elektroden bestehenden Temperaturfühler, wobei der Temperaturfühler
als Schalter wirkt, der je nach dem Unterschied in den Widerständen der flüssigen
Wasserstrecke und der gefrorenen, also festen Wasserstrecke zwischen den beiden
Elektroden arbeitet und der als Haushaltskühlschrank oder ähnliches verwendet werden
kann.
Es ist bekannt, daß normales Wasser wie beispielsweise Leitungswasser
geringer Mengen andere Zusätze enthält und daher einen verhältnismäßig geringen
elektrischen Widerstand bzw. eine beträchtliche elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Im Gegensatz dazu besitzt aus diesem Wasser hergestelltes Eis einen hohen elektrischen
Widerstand, d. h.
-
es verfügt im wesentlichen über eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit.
Gewähnliches Wasser friert daher bei einer Temperatur von ungefähr 00C und schmilzt
bei derselben Temperatur. Oberhalb von 00C weist es eine beträchtliche elektrische
Leitfähigkeit auf, wohingegen es unter 0°C keine wesentliche elektrische Leitfähigkeit
besitzt. Das bedeutet, daß zwischen Wasser im normalen, d. h. flÜssigen Zustand
und gefrorenem, also festem Wasser ein beträchtlicher Unterschied in den spezifischen
Widerständen besteht.
-
Es ist ebenfalls bekannt, daß Wasser, welches einen beträchtlichen
Zusatz geeigneter Chemikalien enthält, in seinem Gefrierpunkt erniedrigt ist. Dieses
Wasser schmilzt bei einer Temperatur unterhalb von 00C, wobei die Temperatur von
der Chemikalie selbst und ihrer Konzentration abhängt. Dieses Wasser besitzt einen
verhältnismäßig geringen spezifischen Widerstand, d. h. die elektrische Leitfähigkeit
oberhalb des Gefrierpunktes dieses Gemisches ist beträchtlich,-wohingegen die elektrische
Leitfähigkeit unterhalb des Gefrierpunktes nicht sehr groß ist.
Hiervon
ausgehend hat der Erfinder einen neuartigen Temperaturfühler entwickelt, der eine
Temperatur von 00C oder unterhalb davon sehr genau anzeigt. Dieser Temperaturfühler
umfaßt zwei Elektroden sowie Wasser und/oder eine geeignete Chemikalie in geeigneter
Konzentration, mittels derer der Gefrierpunkt des Wassers je nach der Lage der anzuzeigenden
Temperatur zwischen den Elektroden erniedrigt wird. Dieser Temoeraturfühler verwendet
den Unterschied in den spezifischen ',liderstinde?: des Wassers zwischen seinem
festen und seinem flüssigen Zustand. Die Anzeige einer Temperatur von 0o. oder darunter
geschieht normalerweise zu dem Zweck, um die Temperatur konstant zu halten und/
oder um das am Kühler und seiner Umgebung abgesetzte Eis zu entfernen, indem die
angezeigte Temperatur einer Kontrolleinrichtung einJegeben wird.
-
Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, einen Tenperaturfühler
vorzusehen, der einfach aufgebaut ist und der leicht und wirtschaftlich hergestellt
werden kann, wobei er eine Temperatur von 0oC oder eine vorausbestimmte Te.°@veratur
unterhalb dieses Punktes anzeigen kann.
-
.Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Temperaturfühler
zu entwickeln, der als Temperaturfühler zum Aufrechterhalten der Temperatur in Haushaltskühlschränken,
Kühlschränken allgemein oder mit kaltem Wasser gekühlten Vorratsbehältern Verwendung
finden kann.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
darin, einen Temperaturfühler vorzuschlagen, der derart Verwendung finden kann,
daß das Eis aus Haushaltskühlschränken abgetaut werden kann.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Temperaturfühler zu
schaffen, der als Temperaturfühler in einem System vorgesehen sein kann, das den
Feuchtigkeitsgrad in einem Haushaltskühlschrank konstant hält.
-
Ferner hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, einen Temperaturfühler
vorzusehen, der als Temperaturfühler für eine Kühlvorrichtung mittels eines kühlenden
Mediums Verwendung finden kann.
-
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt
durch einen Temperaturfühler nach der Erfindung; Fig. 2 eine Aufsicht auf Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen anderen Temperaturfühler nach der Erfindung; Fig.
4 einen Querschnitt eines weiteren Temperaturfühlers nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 einen Schnitt durch einen weiteren Temperaturfühler gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 6 ein Schaltschema eines Systems, mittels dessen
die Temperatur eines Haushaltskühlschranks konstant gehalten werden kann; Fig. 7
das Schema eines Systems zum Entfernen des sich am Kühler eines Haushaltskühlschranks
ab-e-.s@ t--ten Eises, wobei die elektrische Regeleinrichtung nicht dargestellt
ist; Fig. 8 einen Schnitt durch einen mit gekühltem Wasser abgekühlten Vorratsbehälter,
wobei ebenfalls die elektrische Regeleinrichtung nicht dargestellt ist und Fig.
9 ein Schaltschema mittels dessen die Feuchtigkeit in einem Haushaltskühlschrank
aufrechterhalten werden kann.
-
Ir? den Figuren sind einander entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern
versehen. In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Temperaturfühler 20 nach der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Fig. 2 zeigt die Aufsicht auf diesen Temperaturfühler. Der
Temperaturfühler 20 besitzt zwei Elektroden 21, 22, die aus geeignetem, elektrisch
leitenden Material hergestellt sind, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder
zinnplattiertem Kupfer. Die Elektroden 2-, 22 sind durch den Isolator 23 unter Abstand
voneirander. angeordnet. Sowohl die Elektroden 21, 22 wie auch der ä aolator 23
sind
fest miteinander verbunden, wobei ein Raum 24 zur Aufnahme von Wasser gebildet wird.
In diesem Raum 24 befindet sich Wasser mit einer bestimmten elektrischen Leitfähigkeit
oder Wasser, das in geeigneter Konzentration eine geeignete Chemikalie enthält,
die eine Gefrierpunkterniedrigung des Wassers bewirkt. Ferner ist im Raum 24 noch
Platz zum. Ausdehnen des Wassers beim Gefrieren vorgesehen.
-
Will man die Temperatur 00C anzeigen, so befindet sich im Raum 24
normales Wasser mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise
Leitungswasser. Wenn auch durch Destillation oder Ionenaustausch in Harz gereinigtes
Wasser einen großen spezifischen Widerstand und keine fühlbare elektrische Leitfähigkeit
besitzt, so weist doch normales Wasser einen geringen elektrischen Widerstand und
eine beträchtliche elektrische Leitfähigkeit auf. Besitzt dieses normale Wasser
keine wesentliche elektrische Leitfähigkeit, so wird eine Chemikalie zugefügt, die
die Ionen im Wasser dissoziiert und dem Wasser eine elektrische Leitfähigkeit verleiht.
Diese Chemikalie wird in geringer Konzentration zugefügt, beispielsweise mit 0,1
Gewichtsprozent. Derartige Chemikalien sind beispielsweise Chlorkalium, Bariumchlorid
oder ähnliches. Das im Raum 24 eingeschlossene Wasser gefriert im wesentlichen bei
einer Temperatur von 00C. Dieses Wasser besitzt einen geringen spezifischen Widerstand,
d.h. eine beträchtliche elektrische Leitfähigkeit, falls es
flüssig
ist. Es verfügt über einen großen spezifischen elektrischen Widerstand oder eine
nur unwesentliche elektrische Leitfähigkeit, falls es in fester Form, also als Eis
vorliegt. Daher ist der elektrische Widerstand zwischen dem Anschluß 25, der mit
der Elektrode 21 in leitender Verbindung steht und dem Anschluß 26, der mit der
Elektrode 22 in leitender Verbindung steht, gering, falls das Wasser im Raum 24
flüssig ist, wohingegen der Widerstand zwischen den Anschlüssen 25 und 26 groß ist,
falls das Wasser fest, also gefroren ist. Dies bedeutet, daß der Temperaturfühler
20 als eine Art Schalter funktioniert und eine Temperatur von genau OOC anzeigt.
-
Soll der Temperaturfühler als ein Schalter unterhalb 00C arbeiten,
d. h. soll der Temperaturfühler 20 eine Temperatur unterhalb OoC anzeigen, so wird
eine geeignete Chemikalie in geeigneter Konzentration dem Raum 24, d. h. dem Wasser
zugefügt, wodurch der Gefrierpunkt des Wassers herabgesetzt wird. Hierdurch gefriert
das Wasser im Raum 24 bei einer vorherbestimmten Temperatur unterhalb von 00C, die
von der Chemikalie selbst und der Konzentration der-Chemikalie im Wasser abhängt.
Daher ist der elektrische Widerstand zwischen dem Ansehluß 25 und dem Anschluß 26
gering, falls die Temperatur des Wassers höher als diese vorher bestimmte Temperatur
liegt. Der Widerstand ist groß,, wenn die Wassertemperatur niedriger liegt als die
vorher
bestimmte Temperatur. Der Temperaturfühler 20 arbeitet daher
bei der erwähnten vorher bestimmten Temperatur und zeigt diese Temperatur genau
an.
-
Geeignete chemikalische Zusätze, die eine Gefrierpunktsherabsetzung
des Wassers bewirken, sind beispielsweise anorganische Zusätze wie Kalziumchlorid,
T'Iagnesiumchlorid und Chlornatrium oder*auch organische Zusätze wie Äthylenglykol,
Propylenglykol (propylene glycol), Diäthylglykol (diethyl glycol), Triäthylglykol
(triethyl glycol), Glyzerin und Azetylsäure. Die folgende Tabelle gibt einige Beispiele
für die Konzentration der chemischen Zusätze und die Gefrierpunktserniedrigung des
Wassers an.
| Chemikalie zur Herabsetzung Gew.-% in Gefri8r unkt |
| des Gefrierpunktes des Wassers Wasser (0 C@ |
| Kalziumchlorid 5,9 - 3,0 |
| Kalziumehlorid 19,9 -17,4 |
| Kalziumchlorid 25,7 - -31,2 |
| Magnesiumchlorid 6,1 - 4,0 |
| Magnesiumchlorid 13,8 -14,5 |
| Magnesiumehlorid 20,1 -32,2 |
| Propylenglykol 10,0 - 3,0 |
| Propylenglykol 20,0 - 7,5 |
| Propylenklykol 30,0 -14,0 |
| Propylenglykol 40,0 -21,0 |
Hieraus ergibt sich, daB ein Temperaturfühler zum Nachweis einer beliebigen vorausbestimmten
Temperatur unterhalb
von 00C geschaffen werden kann, wenn ein geeigneter
Zusatz in richtiger Konzentration ausgewählt wird. Ferner sind organische Zusätze
vorteilhafter als anorganische, da organische Zusätze nie elektrolysiert werden,
sogar wenn Gleichstrom oder niederfrequenter Wechselstrom an die Anschlüsse 25,
26 angelegt wird.
-
Der Temperaturfühler nach Fig. 1 und 2 besitzt einen quadratischen
Querschnitt, jedoch kann der Querschnitt auch beliebig verändert werden, beispielsweise
zu einem Kreis.
-
In Fig. 3, 4 und 5 sind weitere Ausführungsformen des Temperaturfühlers
20 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform
umfaßt einen zylindrischen Isolator 23, eine Elektrode 21 aus leitendem Material,
die durch den oberen Teil des Isolators 23 hindurchgeführt ist, eine Ebktrode 22
aus leitendem Material, die gleichzeitig den unteren Teil des zylindrischen Isolators
23 abschließt, einen Anschluß 25, der mit der Elektrode 21 verbunden ist und einen
AnschluP 26, der seinerseits mit der Elektrode 22 in Verbindung steht. Das Wasser
im Raum 24 ist hermetisch eingeschlossen.
-
Der Temperaturfühler 20 nach Fig. 4 eia flt".1t ?y.Undrische Elektroden
21 aus leitendem Material, einen iso:R:atcir ri der die obere Öffnung der zylindrischen
Elektrode ;21 versiegelt,
eine Elektrode 22 aus leitendem Material,
die durch den Isolator 23 hindurchgeführt ist, einen Anschluß 25, der mit der Elektrode
21 verbunden ist und einen Anschluß 26, der seinerseits mit der Elektrode 23 in
Verbindung steht. Das Wasser ist wiederum im Räum 24 hermetisch eingeschlossen.
-
Der Temperaturfühler 20 nach Fig. 5 umfaßt zwei Elektroden 27., 22
aus leitendem Material, ein Gewebe, das Wasser aufnehmen kann, wie beispielsweise
ein Gewebe aus Baumwolle oder synthetischen Fasern zwischen den Elektroden 21, 22,
einen Anschluß 25, der mit der Elektrode 21 verbunden ist und einen Anschluß 26,-der
mit der Elektrode 22 in Verbindung steht. Auch hier wird ein Raum zur Aufnahme des
filassers gebildet, weil das Gewebe Wasser aufnehmen kann. Das Gewebe wird vorzugsweise
so ausgewählt, daß es keine korrosive Wirkung ausübt.
-
Wie ausführlich bei den Fign. 1. und 2 beschrieben, nimmt der Raum
24 Wasser mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit oder ein Gemisch aus Wasser
und Chemikalien, die zusammen eine elektrische Leitfähigkeit bewirken, auf. Die
Chemikalien sind dabei geeignet ausgewählt und liegen in geeigneter Konzentration
vor; :sie bewirken ferner eine Erniedrigung des Gefrierpunkts des 'dassers bis zu
der gewünschten nachzuweisenden Temperatur. Dieser Fall liegt
auch
bei den Temperaturfühlern nach den Figuren 3 bis 5 vor. Falls der Temperaturfühler
20 nach Fig. 5 in einem Haushaltskühlschrank verwendet wird, tropft fortwährend
durch schmelzendes Eis, das sich auf der Oberfläche der Kühlrippen gebildet hat,
Wasser in den Raum 24, so daß dieser Raum immer mit Wasser angefüllt ist. Verwendet
man im Raum 24 Wasser mit chemischen Zusätzen, so kann sich bei dem Beispiel nach
Fig. 5 die Konzentration der, Zusätze durch das Tauwasser ändern. Daher verwendet
man bei diesem Beispiel bevorzugt Wasser ohne Zusätze im Raum_24.
-
Wird der Temperaturfühler 20 so hergestellt, wie es oben im einzelnen
angegeben worden ist, so gestattet der Temperaturfühler 20 die Regelung eines Haushaltskühlschranks
oder einer ähnlichen Einrichtung bei vorausbestimmter Temperatur durch Verwendung
dieses Temperaturfühlers 20 im Kühlschrank, indem der elektrische Strom verstärkt
wird, der zwischen den Anschlüssen 25, 26 fließt, wodurch eine bestimmte Vorrichtung
in Gang gesetzt oder angehalten wird, die die gewünschte Bedingung bestimmt.
-
Wenn man so verfährt, findet bevorzugt Wechselstrom bei den Anschlüssen
25, 26 Verwendung, wodurch die Elektrolyse des Wassers und der chemischen Zusätze
vermieden wird. Falls der elektrische Strom zu gering ist, so werden die Oberflächen
der zwei Elektroden 21, 22 vorzugsweise vergrößert
und der Strom
wird in mehr als einer Stufe verstärkt. Normalerweise besitzen jedoch die Elektroden
eine Oberfläche von etwa 3 cm 2, wobei auch eine Verstärkungsstufe ausreicht.
-
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele für die Verwendung
des Temperaturfühlers nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
In Fig. 6 ist eine Schaltung zum Aufrechterhalten der Temperatur eines
Haushaltskühlschranks gezeigt, in dem zwei Temperaturfühler 2o, 2oa nach der Erfindung
Verwendung finden, Der Temperaturfühler 2o ist an der Kühlrippe 28 befestigt, die
ihrerseits mit der Rohrleitung 27 für das zirkulierende Kühlmedium in Verbindung
steht. Dabei befindet sich der Temperaturfühler 2o an der Einlaßseite des Kühlmediums.
Der zweite Temperaturfühler 2oa ist mit der Kühlrippe 28 an der Auslaßseite des
Kühlmediums verbunden. Die Temperaturfühler 2o und 2oa sind so ausgelegt, daß sie
eine Temperatur von O00 anzeigen. Die Anschlüsse 25, 25a der Temperaturfühler 2o
bzw. 2oa sind mit einer elektrischen Regeleinrichtung verbunden, die ebenfalls in
Pig.6 dargestellt ist. Diese Regeleinrichtung regelt folgendermaßen den Beginn des
Kühlvorgangs wie auch sein Anhalten. Dabei ist das Kühlmedium selbst nicht dargestellt:
Die Eingänge 29, 3o der Regeleinrichtung stehen mit den
Anschlüssen
26, 26a über den Eingangstransformator 31 in Verbindung. Falls die Widerstände zwischen
den Anschlüssen 25, 26 und zwischen den Anschlüssen 25a, 26a niedrig sind, fließt
ein beträchtlicher elektrischer Strom durch die Temperaturfühler 2o, 2oa. Diese
Ströme werden den Transformatoren 32, 32a zugeführt, deren Ausgänge an die Basen
der Transistoren 33, 33a gehen. Dieser Strom verstärkt den elektrischen Strom, der
zwischen Emitter und Kollektor der Transistoren 33, 33a fließt. Der verstärkte Strom
betätigt die Mikrorelais 34, 34a, von denen wiederum das Relais 39 betätigt wird.
-
Im folgenden wird die Arbeitsweise des in Fig. 6 dargestellten Systeme
näher erläutert.
-
Schließt man den Haushaltskühlschrank an, so fließt ein beträchtlicher
elektrischer Strom zwischen den Anschlüssen 26 und 25 und zwischen den Anschlüssen
26a und 25a, weil das Wasser im Temperaturfühler 2o und das Wasser im Temperaturfühler
2oa flüssig sind. Diese Ströme fließen über die Transformatoren 32, 32a auf die
Basen der Transistoren 33, 33a, so daß der zwischen Emitter und Kollektor
der Transistoren 33, 33a fließende Strom verstärkt wird,, Hierdurch werden die Mikrorelais
34, 34a betätigt. Wenn die Kontal.te 41, 11-2 bzw. .41a, 42e der Mikrorelais 34,
34a durch die Betätigung eer Mikrorelai3 34, 34a geschlossen werden, wird das R@.?
@..x 39
betätigt und die Schalter 37, 38, die den Kühler
in Betrieb setzen, werden eingeschaltet. Der Kühler beginnt also zu arbeiten und
das Kühlmedium strömt durch die Robrleitung 27, so daß das Innere des Kühlschranks
abgekühlt wird. Schreitet die Kühlung des Inneren des Kühlschranks fort, so gefriert
das Wasser im Detektor 2o an der Einlaßseite des Kühlmediums bei einer Temperatur
von 0o0, so daß die Kontakte 41, 42 des Mikrorelais 34 geöffnet werden, wenn zwischen
den Anschlüssen 25, 26 im wesentlichen nicht leitendes Medium liegt. In diesem Fall
bleiben jedoch wegen der Spule 40 die Schalter 35, 36 eingeschaltet, so daß ein
elektrischer Kreis, der den Eingang 3o, das Relais 39, die Kontakte 41a und 42a
des Mikrorelais 34a und den Eingang 29 umfaßt, geschlossen bleibt. Die Schalter
37, 38 bleiben also eingeschaltet und das Abkühlen des Inneren des Kühlschrankes
schreitet weiter fort. Hierbei erreicht schließlich das Wasser im Detektor 2oa an
der Ausgangsseite des Kühlmediums seinen Gefrierpunkt, d.h. eine Temperatur von
00C, so daß der Widerstand zwischen den Anschlüssen 25a, 26a groß wird, wodurch
die Kontakte 41a, 42a des Mikrorelais 34a sieh schließen und das Relais 39 nicht
mehr anzieht. Die Schalter 37, 38 werden also ausgeschaltet und der Kühler
für das Kühlmedium wird angehalten, so daß die Temperatur der Innenseite des Haushaltkühlschranke
wieder ansteigt.
-
Mit fortschreitendem Temperaturanstieg wird das Wasser im
Temperaturfühler
2oa der Ausgangsseite des Kühlmediums zuerst flüssig, so daß der Widerstand zwischen
den Anschlüssen 25a, 26a gering wird und die Kontakte 41a, 42a des Mikrorelais 34a
durch den verstärkten elektrischen Ström des Transistors 33a geschlossen werden.
In diesem Fall sind jedoch die Schalter 35, 36 immer noch ausgeschaltet, so daß
das Relais 39 nicht anzieht und die Schalter 37, 38 noch ausgeschaltet bleiben.
Daher ist auch die Kühleinrichtung für das Kühlmedium noch nicht in Betrieb. Steigt
nun die Temperatur im Kühlschrank weiter an, so schmilzt dos im Temperaturfühler
2o der Eingangsseite vorhandene Eis und der Widerstand zwischen den Anschlüssen
25, 26 wird geringer, so daß die Kontakte 41, 42, des Mikrorelais 34 öffnen. Das
Relais 39 kann also arbeiten und die Schalter 37, 38 werden eingeschaltet, so daß
auch der Kühlapparat für das Kühlmedium wieder arbeitet. Da das in Fig. 6 dargestellte
System den oben beschriebenen Vorgang, d.h. das Abkühlen und das Ansteigen der .Temperatur
der Innenseite des Kühlschranks wiederholt, bleibt die Temperatur im Kühlschrank
in der Nähe von OOC aufrechterhalten. Gleichzeitig wird in vorteilhafter Weise auf
den Kühlrippen und deren Umgebung kein Eis mehr erzeugt.
-
Falle die Temperatur des Kühlschranks unterhalb von 0o0 konstant
gehalten werden soll, wird eine derartige RegeleinriiEhtung durch Einfüllen einer
geeigneten Mischung in richtiger
Konzentration in den Raum zur
Aufnahme des Wassers verwirklicht, wodurch eine Erniedrigung des Gefrierkunkts herbeigeführt
wird. Der Temperaturfühler wird dabei so verwendet, wie in Fig. 6 dargestellt. In
diesem Fall liegt die angezeigte Temperatur vorzugsweise höher als der Gefrierpunkt
des Kühlmittels.
-
Ein derartiges System zum Aufrechterhalten der Temperatur eines Haushaltskühlschranks
kann ferner derart konstruiert sein, daß nur ein Temperaturfühler an einer geeigneten
Stelle an einer Kühlrippe befestigt ist, so daß der durch den Temperaturfühler fließende
elektrische Strom verstärkt wird. Dadurch wird ein Relais vom verstärkten Strom
betätigt, wodurch der Schalter des Kühlers für das Kühlmedium öffnet oder schließt.
In diesem Fall öffnet und schließt der Kühler jedoch häufiger als bei dem in Fig.
6 dargestellten System.
-
Soll die Temperatur in einem Kühlschrank sich innerhalb eines gewissen
Bereichs, wie beispielsweise zwischen 00C und -200C ändern, so kann man zwei Temperaturfühler
verwenden, von denen der eine die Temperatur von 000 und der andere die Temperatur
von -200C anzeigt. Beide Temperaturfühler sind an einer geeigneten Stelle mit der
Rohrleitung verbunden und an die Anschlüsse der beiden Temperaturfühler sind geeignete
Regeleinrichtungen wie in Fig. 6 angeschlossen.
-
Auch der elektrische Teil der Regeleinrichtung, mittels derer
das
Ingangsetzen und Anhalten des Kühlers für das Kühlmedium bewirkt wird, kann vielfach
abgeändert werden. Beispielsweise ist dieser elektrische Kreis so ausgelegt, daß
der Kühler nicht angehalten wird, falls nur ein Temperaturfühler sich in im wesentlichen
nicht leitendem Zustand befindet, und daB der Kühler erstmalig dann angehalten wird,
wenn beide Temperaturfühler im wesentlichen nicht leitend sind. Dabei soll der Kühler
nicht ansprechen, wenn nur einer der Temperaturfühler im wesentlichen leitet, wohingegen
der Kühler betätigt werden soll, wenn beide Temperaturfühler leitend sind.
-
In Fig. 7 ist eine Anordnung dargestellt, mittels derer Eis aus einem
Haushaltskühlschrank entfernt werden kann. Die Schaltung zur Regelung ist dabei
nicht gezeigt. Das in der Luft und in den eingelagerten Gütern vorhandene Wasser
schlägt sich im allgemeinen auf der Rohrleitung, dem Verdampfer usw. nieder, wobei
durch die Kühlung das Wasser zu Eis wird. Dieses Eis verringert die Wärmeleitfähigkeit
der Kühlrippen und des Verdampfers und vergrößert ebenfalls den Widerstand gegenüber
der Luftzirkulation, so daß die Wirksamkeit des Kühlvorgangs nachläßt. Um diesen
Nachteil zu beheben ist es notwendig, das Eis zu entfernen. Hierzu ist es bekannt,
einen Zeitschalter vorzusehen, der sich in vorgegebener. Intervallen ein- und ausschaltet
und so den Kühler des Haushaltskühlschranks in Betrieb setzt und wieder anhält.
Ferner ist es bekannt, einen von Hand zu betätigenden Schalter vorzusehen, bei dessen
Einschaltung
warmes Gas durch die Rohrleitung für die Kühlung
strömt. Diese bekannten Verfahren sind jedoch nachteilig. Bei der Verwendung des
Zeitschalters passiert es häufig, daß der Zeitschalter sogar dann eingeschaltet
wird, wenn sich fast kein Eis niedergeschlagen hat, oder der Zeitschalter wird auch
dann ausgeschaltet, wenn das Eis noch nicht vollständig entfernt ist, so daß die
Wirksamkeit der Kühlung sehr gering ist und auch viel Energie verbraucht wird. Die
Betätigung des von Hand zu bedienenden Schalters ist andererseits sehr lästig und
es passiert häufig, daß der Schalter gar nicht eingeschaltet wird. Benutzt man einen
Temperaturfühler nach der vorliegenden Erfindung, so entfallen die oben geschilderten
Nachteile sofort. Bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung ist der Temperaturfühler
2o fest mit einer Kühlrippe 28 verbunden, und zwar in einer Zage, in der die Kühlwirkung
groß ist. Der andere Temperaturfühler 2oa ist mit der Befestigungsplatte 44 fest
verbunden, die in einer schwächer gekühlten Zage einer der Kühlrippen 28 gegenüber
angeordnet ist. Die Breite des Spalte 43 zwischen der Befestigungsplatte 44 und
der Kühlrippe 28 ist so bemessen, daß sie der Dicke der Eisschicht entspricht, die
man entfernen will. Die Temperaturfühler 2o, 2oa sind so konstruiert, daß sie eine
Temperatur von 0o0 anzeigen. Die Anschlüsse 25 und 26 des Temperaturfühlers 2o und
die Anschlüsse 25a und 26a des Temperaturfühlers 2oa sind mit einer elektrischen
Regelschaltung
nach Fig. 6 verbunden.
-
Die Einrichtung zur Entfernung von Eis nach Fig. 7 arbeitet wie folgt:
Beim Einschalten des Haushaltskühlschranks ist das Wasser in dem Temperaturfühler
2o, 2oa flüssig, so daß die Schalter des Kühlers eingeschaltet sind und der Kühlvorgang
beginnt. Ist der Kühlvorgang soweit fortgeschritten, daß sich Eis an der Kühlrippe
28 in der Nähe des Temperaturfühlers 2o niederzuschlagen beginnt, so gefriert das
Wasser im Temperaturfühler 2o und der Widerstand zwischen den Anschlüssen 25 und
26 wird groß. Jedoch bleiben in diesem Fall die Schalter für den Kühler eingeschaltet
und der Kühlvorgang schreitet weiter fort, wie es im einzelnen im Zusammenhang mit
Fig. 6 beschrieben ist. Bei weiterer Kühlung wird die Eisschicht so dick, daß der
Spalt 43 zwischen der Kühlrippe 28 in der Nähe des Detektors 2oa und der Befestigungsplatte
44 mit Eis angefüllt wird. Das Wasser im Detektor 2oa gefriert, so daß der Widerstand
zwischen den Anschlüssen 25, 26a groß wird und die Schalter für den Kühler ausgeschaltet
werden. Der Kühler hört also auf zu arbeiten und das Eis auf den Kühlrippen, dem
Verdampfer usw. schmilzt mit ansteigender Temperatur im Kühlschrank.
-
Beim Entfernen des Eises schmilzt das Eis im Spalt 43 zuerst; worauf
das Eis im Detektor 2oa schmilzt, so daß der Widerstand
zwischen
den Anschlüssen 25a, 26a gering wird. In diesem Fall sind jedoch die Schalter für
den Kühler immer noch ausgeschaltet. Schmilzt das Eis weiter ab und wird der Widerstand
zwischen den Anschlüssen 25,26 wegen des im Detektor 2o schmelzenden Wassers gering,
so werden die Schalter wieder eingeschaltet, so daß der Kühler wieder arbeitet.
Diese Vorgänge sind die gleichen wie die, die bereits im Zusammenhang mit der Einrichtung
nach Fig.6 beschrieben wurden. Abkühlung und Entfernen des Eises wiederholen sich.
Das Kühlen geschieht nach dem Entfernen des Eises mit bestem Wirkungsgrad. Wie oben
des näheren erläutert, kann mittels dieser Einrichtung auch die Temperatur in Haushaltsgefrierschränken
innerhalb eines gewissen Bereichs aufrechterhalten werden.
-
Wie oben erläutert wird mittels der Einrichtung zum Entfernen von
Eis die Erzeugung von Eis genau angezeigt, so daß das Eis selbstt::.tig entfernt
wird. Ferner wird mit dem Kühlvorgang automatisch wieder begonnen und es wird verhindert,
daß die Temperatur bei Haushaltskühlschränken weder zu stark abfällt noch zu stark
ansteigt. Ferner wird mit der beschriebenen Einrichtung der Thermostat zum Kontrollieren
der Temperatur bei Kühlschränken überflüssig.
-
In Fig. 8 ist ein Vorratsbehälter beschrieben, in dem die Vorräte
durch kaltes Seewasser gekühlt werden. Dabei ist die elek&rische Schaltung zur
Regelung nicht dargestellt. Dieser
Behälter wird für die Kühllagerung
von Fisch und ähnlichen Gütern auf Fischereifahrzeugen oder bei Fischmärkten verwendet.
Die kühle Aufbewahrung wurde in derartigen Fällen bisher so verwirklicht, daß die
Fische in den Behältern vom Eis umgeben wurden, wobei die Behälter übereinander
gestapelt in eine Kühlanlage gestellt wurden oder indem die Fische alleine in die
Kühlanlage gegeben wurden. Das erste Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß
die Menge des unterzubringenden Fischs wegen des Eises beträchtlich verringert wird
und daß die Fische wegen des beträchtlichen Gewichts des Eises und der Behälter
beschädigt werden. Das zweite Verfahren weist den Nachteil auf, daß das Kühlen des
Fisches bei schwacher Kühlung eine beträchtliche Zeit in .Anspruch nimmt, während
bei starker Kühlung die Qualität des Fisches verändert wird. Zusätzlich besitzen
beide Verfahren noch den Nachteil, daß es sehr mühevoll ist, die eingelagerten Güter
einzulegen und herauszunehmen. Die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung, die einen
Temperaturfühler nach der volliegenden Erfindung verwendet, vermeidet die oben beschriebenen,
bei den bekannten Verfahren auftretenden Nachteile. Diese Vorrichtung ist so konstruiert,
daß ihre Innenseite mit Seewasser gefüllt ist, wobei das Seewasser bei einer niedrigen
Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes des Wassers gehalten wird.
-
In Fig. 8 ist das Gefäß 45 mit dem Raum 46 ähnlich wie ein
Tank
ausgebildet. Die obere Öffnung des Gefäßes 45 wird von dem Deckel 47 abgedeckt,
der frei aufgelegt und wieder abgenommen werden kann. Das Gefäß 45 und der Deckel
47 sind so konstruiert, daß sie die Wärme isolieren. Sie sind also mit wärmeisolierendem
Material umkleidet oder sie bestehen selbst aus derartigem Material. Der Raum 46
ist mit Seewasser gefüllt, das durch ein Kühlmittel gekühlt wird, das in der Rohrleitung
von einem nicht dargestellten Kühler her zirkuliert. In der Grundplatte 48 ist eine
Anzahl von löchern 49 vorgesehen. Diese Grundplatte ist im unteren Teil des Raumes
46 angeordnet. Unter der Grundplatte 48 befinden sich Pumpen 5o in geeigneter Anzahl,
die auch unter Wasser arbeiten können. Mit diesen Pumpen 5o sind senkrecht angeordnete
Röhren 51 fest verbunden, wobei sich die oberen Öffnungen der Röhren 51 im oberen
Teil des Raumes 46 befinden. Wenn die Pumpen 5o arbeiten, fließt Seewasser im Raum
46 durch die löcher 49 nach unten und wird in die Pumpen 5o hereingesaugt, die es
in den oberen Teil des Raumes 46 durch. die Röhren 51 hindurchdrücken. Durch den
oben dargestellten Zwangsumlauf des Seewassers im Raum 46 bleibt die Temperatur
des Seewassers in diesem Raum nahezu konstant, und zwar unabhängig von der Zage
dieses Raums 46.
-
Mit der Rohrleitung 27 sind Temperaturfühler 2o und 2oa an der Einlaßseite
bzw. an der Auslaßseite des Kühlmediums fest verbunden. Anschlüsse 25 und 26 des
Temperaturfühlers 2o und Anschlüsse 25a und 26a des Temperaturfühlers 2oa sind
mit
einem elektrischen Regelkreis nach Fig. 6 verbunden. Die Temperaturfühler 2o, 2oa
sind so konstruiert, daß sie eine erwünschte geringe Temperatur anzeigen, die etwas
höher liegt als der Gefrierpunkt des Seewassers. Wenn das Abkühlen des Seewassers
im Raum 46 fortschreitet, friert das Wasser im Temperaturfühler 2o zuerst, wobei
das Seewasser in der Nähe des Temperaturfühlers 2o auf die erwünschte niedrige Temperatur
abgekühlt wird. Die Schalter des Kühlers bleiben jedoch in diesem Fall eingeschaltet,
wenn auch der Widerstand zwischen den Anschlüssen 25 und 26 groß wird, wie es im
einzelnen im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wurde. Erreicht die Temperatur
des Seewassers in der Nähe des Temperaturfühlers 2oa die erwünschte niedrige Temperatur,
so wird der Widerstand zwischen den Anschlüssen 25a, 26a groß, da das Wasser im
Temperaturfühler 2oa zu Eis wird, so daß die Schalter für den Kühler des Kühlmediums
ausgeschaltet werden und der Kühlvorgang beendet wird, wie es ebenfalls mit der
Vorrichtung nach Fig. 6 im einzelnen beschrieben worden ist.
-
Schreitet der Temperaturanstieg des Seewassers fort, so wird zuerst
der Widerstand zwischen den Anschlüssen 25a, 26a gering, da das Wasser im Temperaturfühler
2oa flüssig wird. Der Kühlvorgang beginnt in diesem Zustand jedoch noch nicht. Steigt
die Temperatur des Seewassers weiter a ,n, so wird auch der Widerstand zwischen
den Anschlüssen 25, 26 gering, so daß die Schalter des Kühlers eingeschaltet werden
und der Kühlvorgang wieder
beginnt, wie es im einzelnen im Zusammenhang
mit dem System nach Fig. 6 beschrieben wurde.
-
Anschließend wird das Abkühlen in Intervallen und automatisch wiederholt,
so daß die Temperatur des Seewassers im Raum 46 auf dem gewünschten niedrigen Niveau
aufrechterhalten wird.
-
Da das Seewasser niemals gefriert und seine Temperatur niedrig gehalten
wird, werden -1iische und ähnliche irr £laum 4-6 aufbe,-:ahrte Gü-cer frisch gehal-cen.
Sie bewahren ferner ihre ursprüngliche Form und ihren ursprünglichen Geschmack.
Ferner können die Fische und die anderen Güter leicht mittels eines Fischernetzes
aus dem Seewasser herausgenommen werden.
-
Die Vorrichtung nach Fig. ü kann als Kühleinrichtung verwendet werden,
wenn im Raum 4n kein Seewasser ist. In diesem Fall verläuft die Kühlleitunö in der
Nähe der inneren ;fände des Gefäßes 45 und des Deckels 47 und ein Gebläse zum zwangsweisen
Umwälzen der Luft befindet sich an der Stelle des Systems zum Zwangsumlauf des Seewassers.
-
Bei einer Klimaanlage für Wohnräume, in der ein Medium durch eine
Kühlleitung abgekühlt wird, kann eine Automatisierung der Klimaanlage zusätzlich
dadurch erreicht werden, daß ein Temperaturfühler nach der Erfindung mit dem Ventilator
fest verbunden wird. Dieser wird dabei derart angeordnet, daß
der
Kühler für das kühlende Medium bei einer vorausbestimmten Temperatur zu arbeiten
beginnt und wieder aufhört. Eine derartige Vorrichtung ist im wesentlichen der Einrichtung
nach Fig. 8 gleich.
-
In Fig. 9 ist eine Vorrichtung dargestellt, mittels derer die Feuchtigkeit
in einem Haushaltskühlschrank aufrechterhalten werden kann. In dieser Vorrichtung
wird ein Temperaturfühler nach der Erfindung verwendet. Bei den bekannten Haushaltskühlschränken
verdichtet sich die Feuchtigkeit der Luft zu kleinen Tropfen. Diese Tropfen gefrieren
und das Eis lagert sich an die Kühlrippen und den Verdampfer an, falls die Temperatur
des Kühlschranks den gewünschten niedrigen Wert erreicht hat. Daraus folgt, daß
die Luft in Kühlschränken sehr trocken wird, so daB das in verderblichen Gütern
wie beispielsweise Gemüse, Früchten, Fisch und Fleisch enthaltene Wasser verdunstet,
so daß die Frische und der Geschmack derartiger Lebensmittel Schaden nimmt. Ferner
bringt das mit den Kühlrippen und dem Verdampfer verbundene Eis viele Nachteile
mit sich, wie es bereits oben im Zusammenhang mit der Einrichtung nach Fig. 7 beschrieben
wurde. Durch die in Fig.9 dargestellte Einrichtung können derartige Nachteile vollkommen
vermieden werden. Bei dieser Vorrichtung wird das aus der im Kühlschrank herrschenden
Feuchtigkeit herrührende Eis geschmolzen und tropft als Wasser herunter, so daß
eine gebräuchliche Vorrichtung zur Entfernung des Eises unnötig wird.
Die
Wassertröpfchen werden weiterhin gesammelt und das Wasser wird in Abständen in den
Kühlschrank eingesprüht, so daß die Luft im Kühlschrank immer-einen nahezu konstanten
Betrag von Feuchtigkeit enthält, wodurch das Austrocknen im Kühlschrank vermieden
wird.
-
In Fig. 9 sind die Temperaturfühler 20 und 20a mit der Kühlrippe 28
der Kühlleitung 27 an der Einlaßseite bzw. der Auslaßseite des Kühlmittels fest
verbunden. Die Anschlüsse 25 und 26 des Temperaturfühlers 20 und die Anschlüsse
25a und 26a des Temperaturfühlers 20a sind mit einer elektrischen Regeleinrichtung
nach Fig. 6 verbunden. Diese Temperaturfühler 20, 20a zeigen eine Temperatur von
00C an. Eine Vor-. richtung 52 zur Erzeugung von Nebel ist im unteren-Teil des Inneren
des Haushaltskühlschranks angeordnet. Dieser Nebelerzeuger 52 besitzt eine Einbuchtung
54, in der .das Wasser in der Mitte des Nebelerzeugers 52 gesammelt wird, ferner
ein Auffangblech 53 für das Wasser, das auch die llassertröpfchen zu beiden Seiten
der Einbuchtung 54 sammelt sowie eine U-förmige Röhre 55, deren eines Ende sich
zur Einbuchtung hin öffnet. Mit dem anderen Ende der U-förmigen Röhre 55 ist ein
Spritzapparat 56 fest verbunden. Das Spritzrohr 57 wird über den Magnetschalter
58 in Betrieb gesetzt. Ein Anschluß des Magnetschalters ist mit dem Kontakt 41b
des Mikrorelais 34b und der andere_Anschluß mit dem-anderen Kontakt 42b des Mikrorelais
34b und, der Spannungsquelle verbunden. In der
Einbuchtung 54 ist
ein gewünschtes Volumen elektrisch leitenden Wassers vorgesehen, in das die Elektroden
59, 60 eintauchen.
-
Es sei nun die . Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. beschrieben,
wobei die Arbeitsweise der zwei Temperaturfühler 20 und 20a und die elektrische
Regelschaltung, die mit den Anschlüssen 25, 26, 25a und 26a verbunden ist, die gleiche
ist, wie die, die im Zusammenhang mit Fig. 6 im einzelnen beschrieben wurde.
Das bedeutet, daß die-Schalter 37,38 für den Kühler eingeschaltet sind, i'ails das
Wasser in beiden Temperaturfühlern 20 und cOa im flüssigen Zustand ist, wenn die
Abkühlung weiter fortschreitet.
-
Mit stärkerer Kühlung fließt elektrischer Strom durch die Elektroden
51 und u0, die in das :yasser in der Einbuchtung 54
eintauchen, da zj:ischen
den Elektroden 59, 60 ein geringer Widerstand herrscht. Dieser-Strom wird
über den Transformator r 32b und den Transistor 3-,:b verstäri-t, so daß der verstärkte
Strom die Kontakte 41b, 42b des Mikrorelais 34b schließt. Da die Kontakte 61 und
Ü2 für den Magnetschalter im Relais -19
bereits eiiij-eschal te t. sind, wird
der Plagnetschalter 58 betätigt; so daß Luft durch das Spritzrohr 57 gepreßt wird,
wobei das in der Einbuchtung 54 angesammelte Wasser als Nebel durch die U-f örmiöe
Röizre 55 und den Spri-t-,zappa--°at 56 in das Innere des Haushal ts1'1-ülilseiir
anks gesprüht wird, wodurch die. Feuchtigkeit
erhöht wird. Sobald
das gesamte in der Einbuchtung 54 angesammelte Wasser versprüht ist, wird der Widerstand
zwischen den Elektroden 59, 60 groß, so daß die Kontakte 41b und 42b des Mikrorelais
34b öf'f'nen, wodurch der Sprühvorgang beendet wird. Das Sprühen hört auch auf',
i-reiu-i das Relais 39 abrUllt und die Schalter 61 und o2 ausgeschaltet werden.
-
Sobald die Temperatur im Inneren des fiühlschi°aril,s aui einen vorbestimmten
Wert angestiegen ist, weil der Kühler nicht mehr arbeitet, fallen das Eis und die
Wassertropfen, die sich vorher an der Kühlrippe 28 und deren Umgebung befanden,
als Wassertröpfchen auf das Auffangblech für-Wasser 5.3 und fließen in die Einbuchtung
54. Gleichzeitig schmilzt das Wasser im Temperaturfühler 20a und der Widerstand
zurischen den Anschlüssen 25, 20 wird gering In diesem Fall zieht das Relais 39
,jedoch nicht an, weil die Schalter 35 und 36 ausgeschaltet sind. Daher schmilzt
das Eis auf den Kühlrippen 28 usw. und tropft fast vollständig während der Zeit,
in der das Wasser im Temperaturfühler 20 schmilzt, herunter. Wird der Widerstand
zwischen den Anschlüssen 25 und 26 durch das Schmelzen des im Temperaturfühler 20
erzeugten "Eises gering, so schalten sich die Schalter 37 und jb für den Kühler
ein und der Kühlvorgang beginnt von neuem, wie im einzelnen im Zusammenhang mit
der Einrichtung nach Fig: 6 beschrieben.
-
Bei der Vorrichtung nach Fig. 9 ist eine elektrische Schaltung gezeigt,
in der das Spritzohr während des Kühlvorgangs
arbeitet. Diese
Schaltung kann jedoch so abgeändert werden, dar das Spritzrohr dann zu arbeiten
beginnt, wenn die Temperatur im Kühlschrank ansteigt.
-
Zdie oben im einzelnen beschrieben, wird mittels der Vorrichtung gemäß
Fig. 9 das Eis intermittierend entfernt und auch Feuchtigkeit intermittierend zugeführt,
so daß mit diesem System nicht nur eine Regelung der Feuchtigkeit, sondern auch
ein Entfernen des Eises und eine Regelung der Temperatur durchgeführt wird.
-
Der Temperaturfühler nach der vorliegenden Erfindung kann auf einem
sehr großen Anvrendungsgebiet,-,vrie oben beschrieben, Verwendung finden. Darüber
hinaus besitzt er einen einfachen Aufbau, kann leicht und wirtschaftlich hergestellt
werden und zeigt die gewünschte Temperatur genau an.
-
Nachdem nunmehr die Erfindung im einzelnen beschrieben worden ist
und nachdem erläutert wurde, wie sie ausgeführt werden kann, ist es für den Fachmann
klar, daß eine sehr große Anzahl von Ab4nderungen, Anwendungen, Veränderungen und
Ausdehnungen des verwendeten Grundprinzips möglich sind, ohne daß man vom Gegenstand
der Erfindung abweicht.