DE1751997B2

DE1751997B2 - Entfrostungs -Steuereinrichtung für elektrische Kühlanlagen

Info

Publication number: DE1751997B2
Application number: DE1751997A
Authority: DE
Inventors: Takeji Otokuni Kyoto Kobayashi; Zenji Ibaragi Kusuda
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-08-31
Filing date: 1968-08-30
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DE1751997A1

Description

2. Entfrostungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten der Teilerverhältnisse beider Spannungsteiler mittels Dioden (D₁, D₂) erfolgt, die von dem Schmitt-Trigger bzw. dem Schalter zwischen ihrem Leitzrstand und ihrem Sperrzustand umschaltbar sind.

Di: Erfindung bezieht sich auf eine Entfrostungs-Steuereinrichtung mit einem Hntfrostungserhit/er, bei der durch einen Schalter (z. B. durch eine Schaltuhr) die betreffende Kühlanlage auf Entfrosten geschaltet wird und bei der eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die auf eine von einem Temperaturfühler am Verdampfer gemessene Temperatur anspricht und den Entfroslungsvorgang nur auslöst, wenn die Ansammlung von Eis auf dem Verdampfer festgestellt ist, wobei der Entfrostungsvorgang sofort beendet wird, sobald das Eis vollständig entfernt ist.

Bei bekannten elektrischen Kühlgeräten ist es übliche Praxis, zur Entfernung der Frostablagerungen in der Gefriereinrichtung den Entfrostungsvorgang für eine vorbestimmte Zeitperiode unter Kontrolle eines Zeitglieds durchzufuhren. Jedoch hat das herkömmliche elektrische Kühlgerst, in welchem die Dauer des Entfrostungsvorgangs entsprechend der Einstellung des Zestglieds in dieser Weise vorbestimmt und der Entfrostungsvorgang für eine vorbestimmte Zeitspanne unabhängig von der Menge des in der Gefriereinrichtuog angesetzten Frosts fortgesetzt wird, bestimmte Nachteile. Selbst wenn sich nur eine geringe Menge Eis in der Gefriereinrichtung

ίο angesammelt hat, wird der Entfrostungsvorgang fortgesetzt, auch wenn das Eis vollständig entfernt worden ist, wodurch sich eine Erhöhung der Temperatur in der Gefriereinricl«tung und im Kühlgerät bis zu einer Stelle ergibt, die unerwünscht hoch ist; hat

sich eine große Menge Eis in der Gefriereinrichtung angesammelt, wird der Entfrostungsvorgang gestoppt bevor das gesamte Eis vollständig entfernt werden kann.

Fs sind bereits Entfroslungs-Steuereinrichtungen der eingangs genannten Art bekannt.

Bei der Entfrostungs-Steuereinrichtung nach der USA-Patentschrift 28 47 833 wird ein Relais verwendet, daß in einer Reihenschaltung mit einem von einem Zeitgeber betätigbaren mechanischen Kontakt

as und einem von dem Relais selbst betätigbaren Sclbsthaltekontakt an einer Spannungsquelle liegt. Das Relais dient zur Betätigung einer Heizvorrichtung zum Entfrosten. Die aus dem Sclbsthaltekontakt und dem Zeitgeberkontaki gebildete Reihenschaltung wird üarch einen Thermoschalter überbrückt. Ist der Zeitgebeikontakt offen, kann der Thermoschalter die Relaisspule beliebig energieren und deenergieren Ist der Zeitgeberkontakt geschlossen, kann der Thermoschalter die Relaisspule nur energieren. 1st die Relaisspule dann einmal energiert, wird dieser Zustand durch ihren Selbsthaltekontakt beibehalten. Diese Steuereinrichtung weist vor allem den bedeutenden Nachteil auf, daß mechanische Elemente verwendet werder., die entsprechende Abnutzungserscheinungen und einen großen Raumbedarf aufweisen.

Die Entfrostungs-Steuereinrichtung nach der USA.-Patentschrift 31 26 712 arbeitet in ähnlicher Weise wie die zuvor genannte Entfrostungs-Steuereinrichtung und weist abgesehen davon, daß sie noch komplizierter erscheint und noch mehr mechanische Elemente aufweist, die gleichen Nachteile auf.

Bei der Entfrostungs-Steuereinrichtung nach dei USA -Patentschrift 32 22 882 findet die Entfrostungssteuerung nur in Abhängigkeit von einem Thermoso fühler statt. Diese Steuerung erfolgt über einer Transformator, bei dem durch Verringerung de; Stroms in einer Sekundärwicklung die Spannung ir einer anderen Sekundärwicklung derart ansteiger kann, daß über eine Diode positive Impulse an einer Thyristor gelangen können, wodurch dieser ein Heiz element steuert, das nun seinerseits über Thermo schalter ein Entfrostungsheizelement steuert. Ab gesehen davon, daß bei einer Entfrostungssteuerunj allein durch einen Temperaturfühler nachteiliger weise unerwünschte Entfrostungsvorgänge eingcleite werden können, weist diese Entfrostungs-Steuerein richtung einen großen schaltungstechnischen Auf wand auf. So erscheint ganz besonders die Verwen dung eines besonderen Transformators, der ent sprechend raumbedürftig ist, sehr aufwendig. Dii Steuerung von Thermoschaltern über besonder Heizelemente ist ebenfalls aufwendig und von rclati geringer Zuverlässigkeit.

«ei der Enlfroster-Steuereinrichtung nach der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

.jeλ .Patentschrift 3248 892 wird die Entfrostung erläutert. Es zeigt

*0»nfaUs nur durch einen Thermistor gesteuert. Bei F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform

^^rJaeaerönrichtung wird eine Zenerdiode durch- der erfindungsgemäßen Entfrostungs-Steuereinrichescfaattet, wenn der Thermistor eine höhere Tempe- 5 tung und

fgtju^rreicht. Über einen dadurch ltuend gemachten F i g. 2 einen Schaltplan der Entfrostungs-Steuer-

tYansistor wird ein Widerstandselement geheizt, auf einrichtung nach F i g. 1.

das Thermoschalter ansprechen und ein Ent- Gemäß Fig. 1 wird in einem elektrischen KühlftaLungsheizelement einschalten. Auch bei dieser gerät mit der erfindungsgemäßen Entfrostungs- ^ufrostungs-Steuereinrichtung tritt durch die Steue- 10 Steuereinrichtung i der Kühlvorgang normalerweise «nie allein durch den Thermistor der Nachteil auf, durch ein System aus einem Kompressormotor 2, !faß ungewollte Entfrostungsaufheizungen stattfinden einem Verdichter 4 und einem Verdampfer 5 durchkönnen Auch bei dieser Steuereinrichtung werden geführt. Durch eine an Einrichtungen wie ein Zeitii 1 h moschalter verwendet die eine lid d i Dkkfhlt ngeschlossene

Π AUCH Öd UIC5CI JLCUCICIIIIlV-IIlUlIg vvt.lUk.II gClUUIl. LJUItIl ClIlC all l-llll n-muiigw· ...- —

iiligerweise 1 hei moschalter verwendet, die eine glied oder einen Druckknopfschalter angeschlossene

rrfauv aeringe Zuverlässigkeit mit sich bringen und 15 Anschlußklemme 7 wird der Entfrostungs-Steuerein-

!mrh einen relativ großen Raumbedarf haben. richtung 1 ein Entfrostungssignal zugeleitet. Im An-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sprechen auf das Anlegen des Entfrostungssignals

"nen geringen Raumbedarf sowie geringen schal- öffnet die Entfrostungs-Steuereinrichtung 1 ein Heiß-

tancstejchnischen Aufwand aufweisende und beson- gas-Zuführungsventil 3, welches zur Entfernung von

Hers zuverlässig arbeitende Entfrostungs-Steuerein- 20 auf dem Verdampfer 5 angesammeltem Eis Heißgas

richtunn für Kühlanlagen zu schaffen. zu dem Abschnitt leitet, an dem sich der Ver-

Diesl Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- dämpfer 5 befindet Ein mit dem den Verdampfer a

ifist daß der Temperaturfühler an einen Schmitt- umfassenden Abschnitt thermisch gekoppelter Ther-

Trieeer angeschlossen ist, der das Teilerverhältnis mistor 6 bildet ein Element der Fntfrostungs-Steuer-

irJs an einer Spannungsquelle liegenden ersten 25 einrichtung 1. wobei eine Veränderung im Widei-

Snannuiigsteiiers, an dessen Steuerknoten die Basis stand des Thermistors 6 ermittelt wird, um den Ent-

Jnes Entfrosterheizelemente ein- und ausschaltenden frostungsvorgang auszulösen oder zu stoppen, ixr

Itfuertransistors liegt, zwischen einem hohen und Entfrostungsvoigang wird augenblicklich gestoppt,

einem niedrigen Wert entsprechend dem von -lern sobald das auf dem Verdampfer 5 angesetzte ims

Temneraturfühler abgegebenen Temperatursignal- 30 vollständig entfernt ist, wobei das Ileißgas-Zulun-

cteuern kann, daß fernet an der Basis des Steuer- rungsvcntil 3 trot/ Anlegens eines Entfrostungs-

transistors ein zweiter an die Spannungsquelle an- signals an die Entfrostungs-Steuereinrichtung 1 merit

geschlossener Spannungsteiler liegt, dessen Teiler- geöffnet wird, solange sich kein Eis an dem

verhältnis durch den Schalter zwischen einem hohen dämpfer 5 ansammelt. „fühnmasform

und einem niedrigen Wert umgeschaltet werden 35 In Fig 2 ist eme bevor«*^ Aurfrtrangrform

kann und daß schließlich mit dem Steuertransistor einer Schaltung der erfindungsgemaßen En-frosUings

eme Zenerdiode in Reihe liegt, die derart bemessen Steuereinrichtung gezeigt, die auf dem oben be-

fet daß der Steuertrans.stor nur durchgestaltet ist, schriebenen Prinzip bas.ert Bei dieser Schaltung

wenn beide Teilerverhältnisse und damit die Basis- wird ein Thyristor SG₁ zur F.nergierung eines Er

SU des Steuertransistors e.nen hohen Wert ₄o ^^JZ.^^R^^-

S der erfindungsgemäßen Entfrostungs-Steuerein- zustand befinden. Der Betriebszustand dieser Diäten

„ 7Üng wird nur ein einziger mechanischer Schalter, D₁ und D, wird in Abhängigkeit von der Temperatur

nämlich der beispielsweise durch eine Schaltuhr ge- innerhalb des Verdampfers übe™^acM _n ψ .

bflde e Schalter, verwendet. Die übrigen Elemente 45 Im folgenden wird im einzelnen "f^'^™

der erfindungsgemaßen Entfrostungs-Steuereinrich- der F i g. 2 die Arbeuswe.se der Ent. °J^ung^s-^Steucr

Jung rind elektronische Bauteile, die bekanntlich in einrichtung nach der Erfindung bejch. .etan einer integrierten Schaltung zusammengefaßt werden ils wird angenommen, daß sich auf_ dem vcr

k Sen, sodaß ein äußerst geringer Raumbedarf er- dämpfer Eis ansammelt und die Tem peraturdts Ve^

stii v—, ^s-Sr aSs^-s ^s° SÄÄäS-Hki

durch eindeutige Schaltverhältnisse, die in dieser bedingungen der Entfrostungs Meuereinrt t,

mit der Zenerdiode den Steuertrans.stor steuern, re- Jr Spannung einer "^" ^c _{erhaltcn wird}. iativ große Toleranzen aufweisen, was fcrtigungs- 60 Widerstand 5 und den 1 ermi^o _m

technisch vorteilhaft ist. Die Verwendung der beiden Der Transistor TR ^eMn ¹^mJ J _So.

steuerbaren Spannungsteiler führt zu einer einfach Transistor TR euie brannte ^cnmi ^j₁.

aufgebauten Schaltung und einem damit erreichten ^^ndctsich der Transistor 1 ,. geringen schaltungstechnischen Aufwand. Durch die zustand ^"^^^^"Sdet sch bei dem

Andererseits ist die Diode D₁ in ihren Leitzustand vorgespannt, und es wird an die Basis eines Transistors 7K₄ eine Spannung angelegt, die durch Teilen der Spannung der Spannungsquelle 12 durch einen Widerstand 8 und einen Widerstand 10 erhalten wird. In Reihe mit dem Emitter des Transistors TR_A ist eine Zener-Diode D₂ derart angeschlossen, daß sie bei einer Spannung leitet, die höher als die an die Basis des Transistors TR_t angelegte Spannung ist. Dementsprechend befindet sich der Transistor TR ₄ in seinem Sperrzustand, und es sind damit der Transistor TR_n und der Thyristor SG₁ beide in ihrem Sperrzustand. Als Ergebnis fließt kein Strom durch eine Wicklung 11, die dem Entfrostungs- oder Heißgas-Zuführungsventil zugeordnet ist, so daß kein Entfrostungsvorgang stattfindet. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß bei dem obigen Zustand der Schaltelemente kein Entfrostungsvorgang ausgelöst wird, selbst wenn sich Eis auf dem Verdampfer ansammelt. Da sich der Transistor 77? _s in seinem Sperrzustand befindet, fließt kein Strom durch einen den Transistor 77?₅ einen Punkt a, einen Widerstand 24 und eine Diode D₃ umfassenden Ladekreis für eine Kapazität 25, so daß sich eine bilaterale Schaltvorrichtung 26 mit einem negativen Widerstand nicht in ihrem Leitzustand befindet. Da die bilaterale Schaltvorrichtung 26 auf diese Weise in ihrem Sperrzustand gehalten wird, befindet sich ein Thyristor SG₁ in seinem Sperrzusland, und es sind Einrichtungen 27 für die Zirkulierung des Heißgases nicht in Betrieb.

Es sei angenommen, daß bei dem obengenannten Zustand der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ein Entfrostungszeitglied betrieben wird. Dann wird für einen Augenblick ein Schalter SW geschlossen und die Diode P₁ in ihren Sperrzustand gebracht. Dies führt zu einer Sperrung der beiden Dioden D₁ und D₂ (die Diode D₂ war bereits im Sperrzustand). Dementsprechend liegt an der Zener-Diode D₂ eine Spannung an, die im wesentlichen gleich der Spannung der Spannungsquelle 12 ist, so daß die Zener-Diode D₁ leitet und der Transistor TR_A zum Leiten gebracht wird. Dafür wird an das Tor des Thyristors SG₁ ein Triggerimpuls angelegt, so daß der Thyristor SG₁ leitet und Strom durch die dem Entfrostungsventil zugeordnete Wicklung 11 geliefert und dadurch das Entfrostungsventil geöffnet wird. Da zu derselben Zeit auch der Transistor TR₈ in seinen Leitzustand gebracht wird, fließt Strom durch die den Kondensator ladende Schaltung mit dem Transistor 77?_s, dem Punkt a, dem Widerstand 24 und der Diode D_v am die Kapazität 25 aufzuladen. Die in die Kapazitä' 25 geflossene Ladung bringt die bilaterale Schaltvorrichtung 26 zum Leiten, die den Thyristor SG, zum Leiten bringt. Als Ergebnis hiervon wird die Heißgas-Umlaufeinrichtung 27 betätigt, um Heißgas durch den Verdampfer zu fähren und das auf diesem angesammelte Eis zu entfernen. Obwohl der Schalt« SW nur kurzzeitig geschlossen und dann wieder geöffnet wird, Weibt die Duxle D₁ in ihrem Sperrzustand, da sie noch durch den Transistor TR. riickvorgcspannt ist, der gerade leitet Damit wird der Transistor TR, in seinem Leitzustand gehalten, wobei der Fntfrostungsvorgang kontinuierlich durchgeführt wird, um das gesamte auf dem Verdampfer angesammelte F.is zu entfernen.

Bei Beendigung des Fntfrostungsvorgangs beginnt die Tcmpcralur an dem Abschnitt, an dem sich der Thcrmistin 6 befindet, auf einen gewissen Wert anzusteigen, wodurch der Widerstand des Thermistors 6 auf einen bestimmten Wert abnimmt, bis der Transistor TR_x leitet. Dies führt zum Sperren des Transistors TR_Λ und Leiten der Diode D₂. Da durch das Leiten der Diode D₂ die Bedingung, daß sich beide Dioden D₁ und D₂ in ihrem Sperrzustand befinden, nicht mehr ei füllt ist, wird der Transistor TR₁ in seinen Sperrzustand gebracht, um den Thyristor 5G₁ in seinen Sperrzustand zu bringen. Der Transistor 77?_s, die bilaterale Schaltvorrichtung 26 und der Thyristor SG, werden in gleicher Weise in ihren Sperrzustand gebracht, womit der Entfrostungsvorgang beendet wird.

Es sei der Fall angenommen, daß das Ent-

IS frostungszeitglied zum Schließen des Schalters SW betätigt wird, wenn sich der Transistor TR₁ in seinem Leitzustand befindet. Da in einem solchen Fall die Diode D₂ ebenfalls leitet, wird an die Basis des Transistors 77? ₄ die Spannung angelegt, die durch Teilen

»o der Spannung der Spannungsquelle 12 durch den Widerstand 8 und den Widerstand 9 erhalten wird. Aus der vorangegangenen Beschreibung wird deutlich, daß eine derartige Spannung nicht den Transistor 77? ₄ betreiben kann, da die Zener-Diode D₂ erst bei einer gegenüber der obengenannten Spannung höheren Spannung leitet, so daß kein Entfrostungsvorgang stattfindet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Spannung, bei der die Zener-Diode D₂ leitet, auf einen solchen Wert gewählt ist. der höher als die an die Basis des Transistors TR^ angelegte Spannung ist, wenn beide Dioden D₁ und D₂ leiten, d. h. die Spannung, die durch Teilen der Spannung der Spannungsquelle durch den Wert des Widerstands 8 und der zusammengesetzten Widerstandswerte der Widerstände 9 und 10 erhalten wird.

In F i g. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen Torstrom-Steuerwiderstand für den Thyristor 5G₁, 14 einen Torvorspannungsspeisewiderstand, 16 einen Basiswiderstand für den Transistor TR₃, 17, 18 und 19 Kollektorwiderstände für die Transistoren 77?₄, TR₁ und TR₂, 20 einen Emitterwiderstand für den Transistor TA₁, 21 und 22 Spannungsteilungswiderstände für die Basisvorspannspeisung zu dem Transistor TR₂, 23 einen Emitterwiderstand für den Transistor" TR₂ und 28 und 29 Anschlußklemmen, die an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind. Aus der vorangegangenen Beschreibung ist deutlich geworden, daß die Entfrostungs-Steuereinrich-

So lung nach der Erfindung den Entfrostungsvorgang ausschließlich unter einer vorbestimmten Bedingung vollziehen kann. Insbesondere wird der Entfrostungsvorgang nur ausgelöst, wenn unter einer eingeschränkten Bedienung ein Entfrostungssignal an die

SS überwachungseinrichtung gegeben wird, nämlich unter der Bedingung, daß die Steuereinrichtung die Ansammlung von Eis auf dem Verdampfer feststellt, wobei der Entfrostungsvorgang sofort beendet wird, sobald das Eis vollständig entfernt ist. Auf diese Weise wird der Entfrostungsvorgang unabhängig von der jeweiligen Menge an Eis auf dem Verdampfei stets in korrekter Weise vollzogen. Der oben beschriebene Entfrostungsvorgang beseitigt vollständig das frühere Problem eines unnötigen und nach-

£5 teiliccn Temperaturanstiegs im Kühlgerät oder einci unvollständigen Entfernung von Eis, Nachteile, die unvermeidbar mit der herkömmlichen Methode dei rntfrostunc verbunden waren

Obige Beschreibung bezog sich auf den Fall, bei
dem Heißgas für das Entfernen von Eis verwendet
wird; selbstverständlich kann die Wicklung 11 für
die Betätigung des Entfrostungsvenlils durch einen
Erhitzer ersetzt werden, in welchem Fall der Wider-

stand 24, die Diode D.,, die Kapazität 25, die bilaterale Schaltvorrichtung 26, der Thyristor SG., und die Heißgas-Zirkulierungseinrichtung 27, die die Heißgas-Zirkülierungsschaltug bilden, vollständig 5 unnötig sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Entfrostungs-Steuereinrichiung mit einem Entfrostungserhitzer, bei der durch einen Schalter (z. B. durch eine Schaltuhr) die betreffende Kühlanlage auf Entfrosten geschaltet wird und bei der eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die auf eine von einem Temperaturfühler am Verdampfer gemessene Temperatur anspricht und den Entfrostungsvorgang nur auslöst, wenn die Ansammlung von Eis auf dem Verdampfer festgestellt ist, wobei der Entfrostungsvorgang sofort beendet wird, sobald dac Eis vollständig entfernt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (6) an einen Schmitt-Trigger (TK₁, 77?,) angeschlossen ist, der das Teilerverhältnis eines an einer Spannungsquelle liegenden ersten Spannungsteilers (8, D„ 9), an dessen Steuerknoten die Basis eines Entfrosterheizelemente (II, 27) ein- und ausschaltenden Steuertransistors (7Tt₄) liegt, zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert entsprechend dem von dem Temperaturfühler (6) abgegebenen Temperatursignal steuern kann, daß ferner an der Basis des Steuertransistors (TR_t) ein zweiter an die Spannungsquelle angeschlossener Spannungsteiler (8, D₁, 9) liegt, dessen Teilerverhältnis durch den Schalter (SW) zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert umgeschaltet werden kann, und daß schließlich mit dem Steuertransistor (77?₄) eine Zenerdiode (DZ) in Reihe liegt, die derart bemessen ist, daß der Steuertransistor (TR₄) nur durchgeschaltet ist, wenn beide Teilerverhältnisse und damit die Basisspannung des Steuertransistors (TR _A) einen hohen Wert haben.