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Temperaturregelschaltung für Kühlanlagen
Die Erfindung betrifft
eine Temperaturregelschaltung für Kühlanlagen, insbesondere eine Temperaturregelschaltung,
welche durch Wahrnehmen von Temperaturschwankungen und entsprechendes Regeln eines
Gefrierapparates die Temperatur der Kühlanlage auf einem gewünschten Sollwert hält,
sowie eine Entfrostungsregelschaltung, die mit Hilfe einer Zeitsteureinrichtung
wie eines Zeitgebers, Zählers oder dgl. die Entfrostung eines Verdampfers einleitet
und durch Wahrnehmen der Temperaturänderung beendet. Bei einem gewöhnlichen Kühlschrank
wird mittels eines Gas- oder Bimetall-Temperaturreglers die Temperaturänderung wahrgenommen
und die Temperatur durch entsprechende Beeinflussung des Gefrierapparates auf dem
Sollwert gehalten. Da jedoch der Temperaturregler meistens aus einer mechanischen
Einrichtung besteht, ist es schwierig, das Temperaturdifferential (die Differenz
zwischen der Temperatur zum Zeitpunkt des Einschaltens und der Temperatur zum Zeitpunkt
des Ausschaltens des Gefrierapparates) unter einen bestimmten Wert zu erniedrigen.
Ferner ist die Temperaturansprechung langsam, und außerdem treten wegen
Gemäß
einem Merkmal der Erfindung wird die Temperaturänderung durch ein temperaturabhängiges
Widerstandselement wie einen.Thermistor direkt in eine entsprechende Spannungsänderung
umgewandelt, durch diese Spannungsänderung eine nichtlineare Verstärkerschaltung
gesteuert und durch Steuern eine:R*-lais mit der Ausgangsgröße der Verstärkerschaltung
der Gefridrapparat eingeschaltet oder ausgeschaltet. Aussickerns der eingeschlossenen
Gases oder wegen Verschlechterung der Fedrigkeit des Bimetallstreifens häufig Störungen
auf. Bei Entfrostungsregelschaltungen bestehen ähnliche Nachteile, s.o daß eine
ausreichende Verläßlichkeit und Stabilität nichterhalten werden kann.
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. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige und verbesserte
Temperaturregelschaltung für Kühlanlagen zu schaffen, bei welcher die Temperaturänderung
in eine entsprechend sich ändernde elektrische Größe zum Beeinflussen des Gefrierapparates
umgewandelt wird.
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Die Beeinflussung ,des Gefrierapparates soll dabei auch mittels mehrerer
Temperaturwächter erfolgen könne», die an verschiedenen Stellen in der Kühlanlage
angeordnet sind.' Weiter soll eine neuartige und verbesserte Entfrostungsregelschaltung
geschaffen werden, die den Entfrostungsvorgang einleitet, mit Hilfe von Temperaturwächtern
die Temperaturänderung wahrnimmt und den Entfrostungsvorgang mit Hilfe z:B. einer
Zeitsteuereinrichtung beendet.
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Dabei soll,auch vorgesehen werden können, daa die Entfrostungstätigkeit
zweier Verdampfer, die in Gebieten unterschiedlicher Temperatur angeordnet sind,-
in dieser Weise beendet wird .
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Schließlich soll eine neuartige und verbesserte Temperaturregelschaltung
für Kühlanlagen geschaffen werden, die eine Schutzschaltung zum Außerbetriebsetzen
der Temperaturregelanordnung während des Entfrostungsvorgangs aufweist. ,
Gemäß
einem anderen Merkmal der Erfindung werden die Temperaturänderungen an verschiedenen
Stellen durch eine Anzahl von temperaturempfindlichen Widerstandselementen in entsprechende
Spannungsänderungen umgesetzt, durch diese Spannungsänderungen eine Logiksummenschaltung
in Form eines Schmitt-Kreises gesteuert und dadurch der Gefrierapparat eingeschaltet
bzw. ausgeschaltet.
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Weitere Zwecke und Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden
Beschreibung anhand der Zeichnung ersichtlich. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltschema
einer erfindungsgemäßen Temperaturregelschaltung; Fig. 2 das Schaltschema einer
anderen Ausführungsform der Temperaturregelschaltung; Fig. 3 das Schaltschema einer
erfindungsgemäßen Ent- j frostungsregelschaltung; Fig. 4 das Schaltschema einer
Entfrostungsregelschal-' tung für eine Kühlanlage mit Kühlfach und Gefrierfach;
Fig. 5 und 6 Schaltbilder von Entfrostungsregelschaltungen gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 4 mit Zwangsentfrostung; Fig. 7 das Schaltschema einer anderen Ausfürhungsform
der erfindungsgemäßen Regelschaltung.
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Die erfindungsgemäße Temperaturregelschaltung ent-Ihält,kurz gesagt,
einen Umsetzer oder Wandler, der die Temperaturänderung direkt in die entsprechende
Änderung einer elektrischen Größe umwandelt. Dieser Wandler ist ein temperaturabhängiges
T-;iderstandselement, das an einer geeigneten Stelle in der Kühlanlage angeordnet
ist und dessen Widerstandswert sich in AbhängiCkeit von der Temperaturänderung ändert.
Ein aus Transistoren aufgebauter Schmitt-Kreis wird durch die vom temperaturabhän-Widerstandselement
erzeugte SpannungsInderung gesteuert. I"ittels eines elektromagnetischen Relais,
dar durch das Aus- an;_;ssignal
des Schmitt-Kreises geschaltet
wird, wird ein Kompressor betätigt und dadurch die Temperatur in der Kühlanlage
auf einemgewünschten Söllwert gehalten.
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Die erfindungsgemäße Entfrostungsregelschaltung enthält einen aus
Transistoren aufgebauten selbsthaltenden Schaltkreis, der durch einen Schalter,
der zum Einleiten des Entfrostungsvoxgang kurzzeitig geschlossen wird, leitend gemacht
und zum Beenden des Entfrostungsvorgang durch das temperaturabhängige Widerstandselement
nichtleitend gemacht wird.
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. Nachstehend werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben: FiS. 1 zeigt einen in der Kühlanlage angeordneten Thermistor
1, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Temperaturänderung ändert.
Ein Schmitt-Kreis 2 und ein elektromagnetisches Relais 3 werden durch den Thermistor
betätigt, um die Tätigkeit eines Kompresors 4 zu steuern. Der Schmitt-Kreis 2 besteht
aus einem Erststufentransistor 5 und einem Zweitstufentransistor 6, beide vom npn-Typ,
mit zusammengeschalteten Emittern. Die Basis des Transistors 5 ist an den Verbindungspunkt
8 des Thermistors 1 und eines Widerstands 7 angeschlossen, während der Kollektor
dieses Transistors über einen Widerstand 9 mit einer Gleichstromquelle Ec.und der
Emitter über einen Widerstand 10 mit dem Masseanschluß der Schaltung verbunden sind.
Die Basis des Transistors 6 ist über änen Widerstand 1l mit dem Mas-seanschluß sowie
über einen Widerstand 12 mit dem Kollektor des Vorstufentransistors 5 und ferner
über einen Kondensator 13 mit der Gleichstromquelle Ec verbunden. Der Kollektor
des Transistors 6 ist über einen Widerstand 14 mit der Gleichstromquelle Ec verbunden.
Ein Verstärkertransistor 15 vom pnpTyp ist mit seiner Basis an den Kollektor des
Transistors 6, mit seinem hmitter über einen Widerstand 16 an die Gleichstromquelle
Ec und mit seinem Kollektor über die Spule 3a des elektromagnetischen Relais 3 an
den Masseanschluß angeschlossen. Der Kontakt 3b des Relais 3 ist in Reihe mit dem
Kompresor 4 geschaltet. Eine mit der Spule 3a parallelgeschaltete
Diode
17 verhindert, daß durch die Spule 3a ein Rückstrom fließt. Zur Erläuterung der
Arbeitsweise der Schaltun; sei angenommen, daß die Temperatur in der Kühlanlage
unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. In diesem Fall ist der Widerstand
des Thermistors 1 groß, die Spannung am Verbindungspunkt 8 niedrig, der Erststufentransistor
5 nichtleitend und der Zweitstufentransistor 6 leitend. Der Verstärkertransistor
15 ist daher ebenfalls leitend, so daß die an den Kollektor dieses Transistors angeschaltete
Spule 3a des Relais@3 sich im magnetisierten oder erregten Zustand, in dem der Kontakt
3b des Relais geöffnet ist, befindet. Der Kompressor 4 ist daher abgeschaltet. sei
abgeschaltetem Kompressor 4 steigt die Temperatur in der Kühlanlage alltlählich
an. Entsprechend nimmt der Widerstand des Thermistors 1 ab und die Spannung am Verbindungspunkt
8 zu. Wenn die Spannung auf einen bestimmten Wert angestiegen ist, schaltet der
Transistor 5 des Schmitt-Kreises 2 vom nichtleitenden in den leitenden Zustand,
während der Transistor 6 vom leitenden in den nichtleitenden Zustand schaltet. Wenn
der Transistor 6 in den nichtleitenden Zustand schaltet, wird auch der Verstärkertransistor
15 nichtleitend und dadurch die Spule 3a entregt, so daß der Kontakt 3b sich schließt
und der Kompressor 4 eingeschaltet -wird . Bekanntlich benötigt der Schmitt- Kreis
2, um vom leitenden in den nichtleitenden Zustand und umgekehrt zu schalten, eine
Differenz der Eingangsspannungen. Diese Spannungsdifferenz kann durch Verändern
des Widerstandswertes des Schmitt-Kreises 2 und der Gleichstromquelle Ec bis zu
einem gewissen Grade verändert werden. Diese Spannungsdifferenz entspricht dem Temperaturdifferential
zwischen dem Einschalt- und dem Ausschalpunkt eines gewöhnlichen Thermostats.
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In Fig. 2 sind zu der Schaltung nach Fig. 1 ein npn-Transistor 18
und ein Thermistor 19 hinzugefügt. so daß der Kompressor 4clirch zwei Thermistoren,
die unterschiedliche Temperaturen
wahrnehmen, gesteuert wird. Beispielsweise
nimmt der auch in Fig. 1 vorgesehene Thermistor 1 die Temperatur im Kühlfach und
die Temperatur des Verdampfers für das Kühlfach wahr, während der Thermistor 19
die Temperatur 'im Gefrierfach und die Temperatur des Verdampfers für das Gefrierfach
wahrnimmt. Der Kollektor und der Emitter des Transistors 18 sind mit dem Kollektor
bzw. dem Emitter des Erststufentransistors 5 des Schmitt-Kreises verbunden, während
die Basis dieses Transistors an den Verbindungspunkt 21 des Thermistors 19 und eines
Widerstands 20 angeschlossen ist. Die Beiden Transistoren 5 und 18 bilden eine Logik
Summenschaltung. Mit dem Thermistor 19 ist die Reihenschaltung eines Widerstands
22 und eines Schalters 23 parallelgeschaltet. Die Temperaturcharakteristik des Thermistors
19 wird durch öffnen und Schließen des Schalters 23 gesteuert.
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Bei dieser Ausführungsform ändern sich die Widerstandswerte der Thermistoren
1 und 19 unabhängig voneinander, und wenn mindestens einer der Transistoren 5 und
18 leitet, ist der Kompressor 4 eingeschaltet. Im übrigen arbeitet die 'Anordnung
genauso wie die nach Fig.1.
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Die in Fig.,3 gezeigte Entfrostungsregelschaltung enthält einen Schaltkreis
mit komplementären Transistoren in Basis-Kollektorkopplung. Und
zwar ist
die Basis eines pnp-Hauttransistors 24 über einen Widerstand 27 mit dem Kollektor
eines npn-Hilfstransistors 25 gekoppelt und die Basis des Hilfstransistors 25 über
einen Widerstand 26 mit dem Kollektor des Haupttransistors 24 gekoppelt. Der Emitter
des Haupttransistors 24 ist über einen Widerstand 28 mit der Gleichstromquelle Ec
verbunden, während der Kollektor dieses Transistors über die Spule 29a eines elektromagnetischen
Relais 29 mit dem Masseanschluß verbunden ist. Der Kollektor des Hilfstransistors
25 ist über den Widerstand 27 und einen Widerstand 30 an die Gleichstromquelle Ec
angeschlossen, während der Emitter, dieses Transistors über einen Widerstand 31
mit dem Masseanschluß verbunden ist.
Ferner ist zwischen die Basis
ses Hilfstransistors 25 und I4asse die Parallelschaltung eines Thermistors 32 und
eines Widerstandes 33 zum Wahrnehmen der Verdampfertemperatur geschaltet. Der bewegliche
Kontakt 29b des Relais 29 ist über die Kontaktpunkte 71 und 72 an entweder den Kompressor
4 oder ein Entfrostungsheizelement 34 anschließbar, so daß der Kompressor und das
Entfrostungsheizelement geschaltet werden können. Der bewegliche Kontakt 29b ist
normalerweise auf den Kontaktpunkt 71 geschaltet, so daß der Kompressor 4 arbeitet.
bin Entfrostungsstartschalter 35, der durch eine Zeitsteuereinrichtung wie einen
Zeitgeber oder Zähler betätigt wird, ist zwischen dem Kollektor des Haupttransistors
24 und die Gleichstromquelle Ec geschaltet.
| Die Arbeitsweise der Anordnung ist wie folgt. |
| Wenn der Entfrostungsstartschalter 35 durch z.B. den Zeitgeber |
| momentan geschlossen wird, leitet der Hilfstransistor 25 und
da- |
| mit auch der Haupttransistor 24, so daß ein selbsthaltender |
| Schaltkreis gebildet wird. Wenn der Hilfstransistor 25 leitet, |
| wird der Entfrostungsstartschalter 35 geöffnet., wobei der
selbst- |
| nas.tende Schaltreis seinen leitenden Zustand bei. die |
| Spule 29a wird =>>rregt, so daß der Kontakt 29b auf das |
| Entfrosterheizelement 34 angeschlossenen Kontaktpunkt 72 geschal- |
| tet wird und das Heizelement Wärme zum Auftauen des afn Verdampfer |
| an,-4:--ingenden Eisas erzeugt. Wenn der Verdampfer vollständig
abge- |
| eist ist, nimmt der Widerstand des Thermistors 32 ab, so daß
die |
| Basisspannung des Hilfstransistors 25 abfällt und dadurch dieser |
| 'Transistor gesperrt wird, so daß der selbsthaltende Schaltkreis |
| aufgehoben wir.:. Dadurch wird die Relaisspule 29a entregt,
so |
| per Kontakt 29b auf den kompressorseitigen Kontaktpunkt 71 |
| s.`:«@.tet und damit der Kühlvorgang erneut einsetzt. In Fällen, |
| wo die @ntfrosL_--rheizung 34 nicht vorgesehen ist, erfolgt
durch |
| A'Dsc:ialten des "ompressors 4 eine natürliche Entfrostung. |
| Die Entfrostungsregelschaltungen nach Fiv,.4,5 |
| uri:t) sind in Üer Lage, gleichzeitig den Verdampfer des Kühlfa- |
ches und den Veräampfer des Gefrierfaches oder wahlweise den einen
oder den anderen dieser Verdampfer zu entfrosten.
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Die in Fig.4 gezeigte Schaltung basiert auf der Schaltung nach Fig.3,
arbeitet jedoch mit natürlicher Entfrostung. Die Schaltung enthält einen Thermistor
36, der die vollständige Entfrostung oder Enteisung des Verdampfers des Gefrierfaches
wahrnimmt, und einen Thermistor 32, der die vollständige Entfrostung des Verdampfers
des Kühlfaches wahrnimmt. Der Thermistor 32 liegt mit seiner einen Seite direkt
an Masse und ist mit seiner anderen Seite über die Reihenschaltung der Widerstände
37 und 38 an den Kollektor des Transistors 24 angeschlossen. Entsprechend liegt
der Thermistor 36 mit seinem einen Ende direkt an Masse und mit seinem anderen Ende
über die Reihenschaltung der Widerstände 39 und 40 am Kollektor des Transistors
24. Ferner sind die Verbindungspunkte der Widerstände 37 und 38 und der Widerstände
39 und 40 über je eine Diode 41 bzw. 42 mit der Basis des Hilfstransistors 25 verbunden,
so daß eine Spannungsvergleichsschaltung gebildet wird. Wie bei der Anordnung nach
Fig. 3 wird bei geschlossenem Entfrostungsstartschalter 35 der selbsthaltende Schaltkreis
mit dem Haupttransistor 24 und dem Hilfstransistor 25 gebildet und dadurch die Relaisspule
29a unter öffnen des Kontaktes 29b und Stillsetzen des Kompressors 4 erregt, so
dass die natürliche Entfrostung erfolgt. Der Zeitpunkt der Beendigung der Entfrostung
wird mit Hilfe der Spannungs vergleichsschaltung durch denjenigen der Thermistoren
32 und 36 gesteuert, der den langsameren Temperaturanstieg anzeigt. Die Schaltung
nach Fig. 5 , die auf der Schaltung nach Fig. 4 basiert arbeitet mit Zwangsentfrostung
durch ein Heizelement. In Fig.5 sind die Serienschaltung eines Entfrostungsheizelementes
44 für das Kühlfach und einer Diode 43 sowie die Serienschaltung eines Handschalters
45, eines Schalters 46, der bei jedem vorbestimmten Schließen des Entfrostungsstartschalters
35 geschlossen wird, und eines Entfrostungsheizelements 47 für das Gefrierfach parallel
zwischen den heizelementseitigen Kontaktpunkt 72 des elektromagnetischen Relais
29
und Masse geschaltet. Ferner ist die Reihenschaltung der Widerstände
48 und 49 mit dem Entfrostungsheizelement 47 für das Gefrierfach parallelgeschaltet.
Die Reihenschaltung einer Diode 50 und eines Kondensators 51 ist zwischen den Verbindungspunkt
der Widerstände 39 und 40 und Masse geschaltet. Ferner sind der Verbindungspunkt
der Diode 50 und des Kondensators 51 und der Verbindungspunkt der Widerstände 48
und 49 durch eine Diode 52 miteinander verbunden, so daß eine Konstantspannungs-Gleichrichterschaltung
gebildet wird. Es sei angenommen, daß der Handschalter 45 zuvor geschlossen worden
ist, so daß sowohl das Kühlfach als auch das Gefrierfach entfrostet werden können.
Wenn in diesem Fall der Entfrostungsstartschalter 35 und der Schalter 46 gleichzeitig
geschlossen werden, wird der selbsthaltende Schaltkreis mit dem Haupttransistor
24 und dem Hilfstransistor 25 wie bei der Anordnung nach Fig.3 gebildet, so daß
die Relaisspule 29a unter Schalten des beweglichen Kontaktes 29b auf den Kontaktpunkt
72 erregt wird. Dadurch werden die Entfrostungsheizung 44 für das Kühlfach und die
Entfrostungsheizung 47 für das Gefrierfach aus der Gleichstromquelle mit Energie
gespeist, so daß der Entfrostungsvorgang beginnt. Andererseits wird der Diode 50
eine durch die Widerstände 48 und 49 geteilte und durch die Diode 52 und den Kondensator
51 gleichgerichtete Vorspannung in der Sperrichtung zugeführt, so daß wie bei der
Anordnung nach Fig.4 der Entfrostungsvorgang dadurch beendet wird, daß der selbsthaltende
Schaltkreis mit Hilfe der Spannungsvergleichsschaltung durch denjenigen der Thermistoren
32 und 36 aufgehoben wird, der den langsameren Temperaturanstieg aufweist. Wenn
der Handschalter 45 oder der Schalter 46 geöffnet ist, arbeitet nur die Heizung
44 für das Kühlfach, so daß dieses entfrostet wird. In diesem Fall ist die Diode
50 in der Durchlaßrichtung gespannt, wobei der die Beendigung der Entfrostung des
Gefrierfaches anzeigende Thermistor 36 außer Betrieb gesetzt wird und die Beendigung
der Entfrostung durch den Thermistor 32 erfolgt, der die vollständige Entfrostung
des Kühlfaches anzeigt.
Die Schaltung nach Fig.6 basiert auf der
Schaltung nach Fig. 5, wobei jedoch zusätzlich ein Schalterkreis mit einem Transistor
53 vorgesehen ist. Dieser Schalter dient im wesentlichen dazu, den Thermistor 32,
der die vollständige Entfrostung des Kühlfaches anzeigt, außer Betrieb zu setzen,
wenn die Kühlfachentfrostungsheizung 44 und die Gefrierfachentfrostung -heizung
47 gleichzeitig arbeiten, wobei die Entfrostung durch den Thermistor 36 für das
Gefrierfach beendet wird. Imibrigen arbeitet die Anordnung genauso wie die nach
Fig.5. In der Schaltung nach Fig.7 sind die Temperaturregelschaltung nach Fig.1
und die Entfrostungsregelschaltung nach Fig.3 miteinander verbunden und ist zwischen
diesen beiden Schaltungen ein Rückkopplungszweig 54 vorgesehen. Der Rückkopplungszweig
54 besteht aus der Reihenschaltung einer Diode 55 und eines Widerstands 56 und ist
zwischen die Basis des Zweitstufentransistors 6 des Schmitt-Kreides 2 und den Kollektor
des Hilfstransistors 25 für den selbsthaltenden Schaltkreis geschaltet. Wenn die
Entfrostungsregelschaltung außer Betrieb ist, ist die Diode 55 in der Sperrichtung
gespannt. Wenn dagegen die Entfrostungsregelschaltung in Betrieb ist oder eine Entfrostung
stattfindet, wird diese Diode 55.in der Durchla8-richtung gespannt, wodurch die
Basis des Zweitstufentransistors 6 ausreichend negativ gespannt wird, um diesen
Transistor sicher zu sperren. Durch das Sperren desTransistors 6 wird die Relaissput
1e 3a entregt, so daß der Kompressor 4'stillgesetzt und die Entfrostungsheizung
34 mit Energie gespeist wird. Die Erfindung lässt sich in verschiedener Hinsicht
abwandeln und anders ausgestalten. So kann man.z.B. bei entsprechender Änderung
der Anschlüsse der temperaturabhängigen Widerstandselemente in der Schaltung temperaturabhängige
Widerstandselemente mit positiver Temperaturcharakteristik statt solche mit negativer
Temperaturcharakteristik.