DE1816804B - Entfroster-Steuerschaltung für ein elektrisches Kühlgerät - Google Patents

Description

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mehr gewährleistet ist Weiterhin kann der Fall ein- leitet wird, sein kann. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet

treten, daß der Enteisungszyklus beginnt, wenn enivn steuerbaren Siliziumgleichrichter, der mit der

bereits tiefgefrorenes Kühlgut in das Kühlgerät ein- Öeizeinrichtung 3 in Reihe geschaltet ist; S und 6

gebracht wird. $ind NPN-Transistoren ineinander entgegengesetzten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 5 Leitfahigkeitszuständen; 7 ist eine Gleichvorspanelektronische Steuerschaltung der eingangs genannten .uungsquelle; 8 ein Thermistor, der mit dem Innern Art zu schaffen, bei der eine Entfrostung beliebig und des Kühlaggregates eines elektrischen Kühlgerätes unabhängig von der Dicke einer bereits gebildeten zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Kühl-Eisschicht eingeleitet werden kann und bei vollsten- aggregates thermisch gekoppelt ist; 9 und 10 sind diger Entfernung der Eisschicht zuverlässig beendet io Wechselspannungs-Teilerwiderstände, die in Reihe wird. geschaltet parallel zu dem Gleichrichter 4 liegen und

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß dem das zur Teilung der Wechselspannung an den Klemmen 1 Schaltelement bildenden Thyristor ein Spannungs- und 2 dienen, wenn sich der Gleichrichter im nichtteiler parallel geschaltet ist, an dessen Abgriff eine leitenden Zustand befindet; 11 ist eine Diode zur Diode angeschlossen ist, die bei Sperrung des Thyri- 15 Gleichrichtung der Wechselspannung an dem Spanstors an die Basis eines weiteren Transistors eine nungsteilerwiderstand 10; 12 ein Glättungskondendiesen sperrende Gleichspannung legt, daß ferner sator; 13 ein Schalter, der zur Einleitung des Entdieser Transistor derart an die Basis des dem frostungsvorganges momentan geschlossen wird; 14 Thyristor den Zündstrom liefernden Steuertransistor ein Kollektorwiderstand des Transistors 5; 15 ein angeschlossen ist, daß dieser gesperrt ist, wenn der a» Basiswiderstand des Transistors 5; 16 ein Kollektor-Thyristor gesperrt ist, daß weiterhin ein in geschlos- widerstand des Transistors 6 und 17 ein Basiswidersenem Zustand die von der Diode gelieferte Gleich- stand de? Transistors 6.

spannung ableitender Schalter vorgesehen ist, der bei Befindet sich das Kühlgerät im Kühlvorgang, d. h. seiner Schließung den Steuertransistor in den Leit- wird ein Entfrosten nicht benötigt, so ist der Gleichzustand überführt, und daß schließlich der Thermistor »5 richter4 nicht leitend und der Schalter 13 geöffnet, in einer Spannungsteilerschaltung zwischen den An- Daher ist auch der Hauptkreis, in dem die Heizschlußklemmen der die Transistoren speisenden einrichtung 3 liegt, offen, und es findet keine Ent-Gleichspannungsquelle derart an die Basis des frostung statt, da die Heizeinrichtung 3 außer Betrieb Steuertransistors geschaltet ist, daß er diesen sperrt, ist. In diesem Zustand, in dem kein Entfrostungswenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist. 30 Vorgang erforderlich ist, wird an den Spannungsteiler-

Bei der erfindungsgemäßen Steuerschaltung findet widerständen 9 und 10 eine Wechselspannung erzeugt,

somit die Entfrostung durch Schließen des die von so daß der Transistor S leitend bleibt, indem seiner

der Diode gelieferten Gleichspannung ableitenden Basis aus dem über den Widerstand 9 und die Diode

Schalters statt. Die Schaltungsanordnung befindet H aufgeladenen Glättungskondensator 12 eine tiefe

sich nach kurzzeitigem Schließen des Schalters — 35 Vorspannung zugeführt wird. Der Widerstandswert

ähnlich einem monostabilen Multivibrator — in jedes der Spannungsteilerwiderstände ist so gewählt,

einem stabilen Zustand, aus dem sie nur durch Ver- daß der durch die Heizeinrichtung 3 fließende Strom

änderung des Widerstandes des Thermistors heraus- zu gering ist, um Wärme zu erzeugen,

geführt werden kann. Die Entfrostung kann bei der Demgegenüber befindet sich der Transistor 6 im

erfindungsgemäßen Steuerschaltung daher jederzeit 40 nichüeitenden Zustand, da der Transistor 5 leitet

dann eingeleitet werden, wenn sich der Thermistor und deshalb seine Kollektorspannung niedrig ist.

auf einer Temperatur befindet, die niedriger als die Infolgedessen wird vom Emitter des Transistors 6

vorbestimmte Temperatur ist, bei der der Ent- dem Gleichrichter 4 kein Triggerstrom zugeführt, so

frostungsvorgang beendet werden soll. Damit ergibt daß dieser nichtleitend bleibt,

sich der Vorteil, daß die Entfrostung beliebig und 45 Um einen Entfrostungsvorgang der Schaltung nach

unabhängig von der Dicke einer bereits gebildeten Fig. 1 einzuleiten, die sich in dem obenerwähnten

Eisschicht eingeleitet werden kann. Zustand befindet, d. h. in einem Zustand, in dem der

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema- Transistor 6 und der Gleichrichter 4 nichtleitend und

tischer Zeichnungen ai> Ausführungsbeispielen näher der Transistor 5 infolge einer von dem Glättungs-

erläutert. Es zeigt So kondensator 12 zugeführten ausreichenden Basis-

F i g. 1 ein elektrisches Schaltbild für ein Ausfüh- vorspannung leitend sind, braucht nur der Schalter

rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entfroster- 13 periodisch, beispielsweise mittels eines Zeitgebers,

Steuerschaltung für ein elektrisches Kühlgerät, und für einen Moment geschlossen zu varden. Es soll nun

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild ähnlich wie angenommen werden, daß der Schalter 13 momentan

Fig. 1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er- SS geschlossen wird. Die in dem Glättungskondensator

findung. 12 gespeichert? elektrische Ladung kann dann von

In den Zeichnungen sind entsprechende Teile mit diesem über den Schalter 13 abfließen, wodurch das

gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Basispotential des Transistors 5 so abfällt, daß dieser

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, nichtleitend wird. Das Kollektorpotential des Transi-

bei der in dem Hauptkreis ein steuerbarer Silizium- ⁶° stors 5 steigt dann genügend stark an, so daß der

gleichrichter (im folgenden kurz als Gleichrichter Transistor 6 leitend wird, dem Gatter des Gleichrich-

bezeichnet) mit einer Heizeinrichtung derart in Reihe ters 4 ein Triggerstrom zugeführt und somit auch der

liegt, daß diese durch Ein- und Ausschalten des Gleichrichter 4 leitend wird. Selbstverständlich sind Gleichrichters gesteuert werden kann. In der Figur die variable Widerstandskennlinie des Transistors 8

bezeichnen die Bezugsziffern 1 und 2 die Klemmen 65 und die Widerstandswerte der Widerstände 14 und 17

einer Wechselstromquelle, während 3 eine Heiz- so gewählt, daß beim Umschalten des Transistors 5

einrichtung ist, die ein Heizgerät oder ein Relais zur vom leitenden in den nichtleitenden Zustand der

Betätigung eines Ventils, durch das heißes Gas ge- Transistor 6 vom nichtleitenden in den leitenden Zu-

stand geschaltet wird. Dadurch wird der Hauptkreis, ein Zweiweg-Halbleiterelement mit Steuerelektrode

der die Klemme 1 der Wechselstromquelle, die Heiz- enthalten.

einrichtung 3, den Gleichrichter 4 und die Klemme 2 F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der

der Wechselstromquelle umfaßt, geschlossen, die Erfindung, bei der der steuerbare Siliziumgleichrichter

Heizeinrichtung 3 zur Wärmeerzeugung aktiviert und 5 durch ein Zweiweg-Halbleiterelement mit Steuer-

somit ein Entfrostungsvorgang eingeleitet. elektrode ersetzt ist. Während des Kühlbetriebs des

Es ist bekannt, daß die einander folgenden Schritte Kühlgeräts, d. h. während in der Schaltung nach von der Betätigung des Schalters 13 bis zur Zündung F i g. 2 ein mit einem Heizelement 3 in Reihe liegendes Gleichrichters 4 in einem Moment ablaufen und des Zweiweg-Halbleiterelement 18 nichtleitend ist, daß selbst nach dem Wiederöffnen des Schalter 13 io befindet sich ein NPN-Transistor 5 im leitfähigeki der Transistor 5 nichtleitend gehalten werden kann, so Zustand und ein PNP-Transistor 19 als Folge des als ob der Schalter andauernd geschlossen wäre. Dies Zustandes des Transistors 5 ebenfalls im leitfähigen kommt daher, daß der gezündete und leitende Gleich- Zustand. Da sich nun der Transistor S im leitenden richter 4 einen Spannungsabfall in Durchlaßrichtung Zustand befindet, ist seine Kollektorspannung gering, von höchstens einigen Volt hat und der Glättungs- 15 was eine tiefe Basisvorspannung am Transistor 19 kondensator 12 nicht auf eine so hohe Spannung auf- bewirkt, dessen Emitter, wie der Schaltungsvcrbingeladen wird, daß er den Transistor S bei geöffnetem dung nach der Figur zu entnehmen ist, an die Steuer-Schalter 13 leitend macht Infolgedessen setzt sich elektrode des Zweiweg-Halbleiterelements 18 angeder Heizvorgang der Heizeinrichtung 3 auch nach schlossen ist Dadurch wird auch der Transistor dem Wiederöffnen des Schalters fort. 20 19 leitend gemacht, wobei sein Emitterpotential

Wenn das im Kühlaggregat angesammelte Eis ungefähr dem Potential einer gemeinsamen Massedurch den Entfrostungsvorgang vollständig entfernt klemme 2 gleich ist. Es fließt daher kein Triggerstrom ist, beginnt die Temperatur innerhalb des Kühl- zur Steuerelektrode des Zweiweg-Halbleiterelements aggregate gegenüber der Temperatur am Anfang des 18, so daß dieses nichtleitend bleibt.
Entfrostungsvorganges anzusteigen. Dieser Tempe- 35 Es soll nun angenommen werden, daß der Schalraturanstieg im Kühlaggregat wird durch den mit dem ter 13 momentan geschlossen wird. Dadurch werden Inneren des Aggregates thermisch gekoppelten Ther- zunächst der Transistor 5 und dann der Transistor 19 mistor 8 ermittelt. Der Widerstand des Thermistors 8 abgeschaltet und ein Triggerstrom der Steuerelektrode sinkt daher mit Ansteigen der Temperatur innerhalb des Zweiweg-Halbleiterelements 18 zugeführt, der des Kühlaggregates ab und die Basisvorspannung des 30 dieses leitend macht Infolgedessen wird der Haupt-Transistors 6 erhöht sich entsprechend. Erreicht die kreis, der aus der Klemme 1 der Wechselstromquelle, Temperatur innerhalb des Kühlaggregates einen be- der Heizeinrichtung 3, dem Zweiweg-Halbleiterstimmten Wert, wo wird der Transistor 6 fast abge- element 18 und der Masseklemme 2 besteht, geschaltet indem der Triggerstrom am Gatter des schlossen und ein Entfrostungsvorgang eingeleitet, Gleichrichters 4 abnimmt. Infolgedessen ist der Leit- 35 indem die Heizeinrichtung 3 zur Wärmeerzeugung fähigkeitswinkel des Gleichrichters 4 kleiner als 180°, aktiviert wird.

was bedeutet daß er in jedem positiven Halbzyklus Im Verlauf des Entfrostungsvorganges sinkt der des aus der Stromquelle stammenden Wechselstroms Widerstandswert des mit dem Innern des Kühleinen nichtleitenden Phasenteil aufweist aggregates thermisch gekoppelten Thermistors 8 in-

An dem Glättungskondensator 12 wird folglich eine 4° folge eines Temperaturanstiegs innerhalb des Kühlbestimmte, durch die Spannungsteilerwiderstände 9 aggregates ab, was dazu führt, daß die Basisvorspan- und 10 definierte Spannung erzeugt die das Kollek- nung des Transistors 19 tiefer wird, was wiederum torpotential des Transistors S erniedrigt, so daß der den der Steuerelektrode des Zweiweg-Halbleiter-Transistor 5 in den aktiven Arbeitsbereich überfuhrt elements zugeführten Triggerstrom vermindert Eine wird. Mit anderen Worten findet eine positive Rück- 45 derartige Verringerung des Triggerstroms bewirkt ein kopplung statt, die das Abschalten des Transistors 6 Absinken des durch die Heizeinrichtung 3 fließenden unterstützt. Auf diese Weise erfolgt ein abruptes Ab- elektrischen Stromes, was den Abfall des Widerschalten, das den Transistor 6 und den Gleichrich- standswertes des Thermistors 8 infolge der geringeren ter 4 in den nichtleitenden Zustand and den Transi- Wärmeerzeugung durch die Heizeinrichtung 3 fördert, stör 5 in den leitenden Zustand versetzt, dadurch den 50 Erreicht die Temperatur innerhalb des Kühlaggrega-Hauptkreis öffnet, die Wärmeerzeugung durch die tes einen bestimmten Wert, so werden durch diese Heizeinrichtung 3 unterbricht und somit den Ent- positive Rückkopplungswirkung die Transistoren 5 frostungsvorgang beendet and 19 vom nichtleitenden in den leitenden Zustand

Ist der Transistor 6 einmal abgeschaltet, so sinkt geschaltet, während das Zweiweg-Halbleiterelement die Temperatur in dem Kühlaggregat infolge der 55 18 vom leitenden in den nichtleitenden Zustand um-

Kühlwirkung des Kühlgeräts, so daß der Transistor schaltet Die Bezugsziffer 20 bezeichnet einen

nicht wieder leitend und daher kein Entfrostungsvor- Emitterwiderstand des Transistors 19, während 21

gang mehr durchgeführt wird, obwohl der Wider- ein Widerstand ist, der mit dem zu ihm in Reihe

standswert des Transistors 8 als Folge des Tempera- geschalteten Thermistor 8 einen SpannungsteOerkreis turabfaus in dem Kühlgerät ansteigt 60 bildet wobei der Verbindungspunkt zwischen dem

In der oben beschriebenen Ausfuhrungsform der Thermistor und dem Widerstand 21 mit der Basis

erfindungsgemäßen Entfroster-Steuerschaltang wird des Transistors 19 verbunden ist und dieser eine

ein steuerbarer Sfliziumgleichrichter verwendet, durch Vorspannung zuführt Selbndlich sind die

den der Hauptkreis zur Aktivierung einer Heiz- variable Widerstandskennlinie des Thermistors 8 und

einrichtung abwechselnd geöffnet und geschlossen 65 der Widerstandswert des Widerstands 21 so gewählt

wird; die Entfroster-Steuerschaltung kann jedoch an daß im leitfähigen Zustand des Transistors 5 auch

Stelle eines steuerbaren Siliziumgleichrichters zur der Transistor 19 leitend ist

Durchführung einer ähnlichen Steuerwirkung auch Obwohl im vorstehenden spezielle Ausführungs-

beispiele der erfindungsgemäßen Entfroster-Steuerschaltung beschrieben wurden, ist leicht einzusehen, daß

1. der Thermistor mit der Basis einer der beiden Transistoren in Fig. 1 und 2 verbunden sein kann und

2. die Zuführung einer Basisvorspannung zu dem vorhergehenden Transistor dadurch erfolgen

kann, daß zunächst ein Teil der Spannung an den klemmen einer Wechselstromquelle gleichgerichtet und dann die so gleichgerichtete Spannung durch die Reihenschaltung zweier Widerstände geteilt wird, d. h., daß die funktionelTe Anordnung des Spannungsteilers und dei Gleichrichterstufe der Fig. 1 und 2 vertauscht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 816 304 3

Kühlgeräts mit einem Thermistor als Temperaturfühler bekannt (USA.-Patentschrift 3 248 892), der Patentanspruch: ^_{n zgaL Έ}^ _bzw Ausschalten eines Heizelements

vorgesehenes Schaltelement über einen Transistor

■ Elektronische Steuerschaltung für die Ent- 5 steuert, bei der bei Erreichen einer unteren Tempef rostung des Kühlkörpers eines elektrischen Kühl- ratur eines Thermistors der Enteisungszyklus begingeräts mit einem Thermistor als Temperatur- nen und bei Erreichen einer oberen Temperatur des fühler, der ein zum Ein- bzw. Ausschalten eines Thermistors der Enteisungszyklus beendet werden Heizelements vorgesehenes Schaltelement über soll. Dazu ist der Thermistor unmittelbar benachbart einen Steuertransistor steuert, dadurch ge- ίο dem Kühlelement angeordnet Wenn das Eis, das sich kennzeichnet, daß dem das Schaltelement auf dem Kühlelement bildet, den Thermistor umhüllt, bildenden Thyristor (4; 18) ein Spannungsteiler ' sinkt dessen Temperatur, woraufhin sein Widerstand (9,10) parallel geschaltet ist, an dessen Abgriff steigt Dadurch steigt die Spannung an einem Spaneine Diode (H) angeschlossen ist, die bei Sper- nungsteilerabgriff so lange, bis eine Zenerdiode, die rung dos Thyristors an die Basis eines weiteren 15 parallel liegt, leitend wird. Damit wird ein Transistor ^Transistors (5) eine diesen sperrende Gleichspan- .,durchgeschaltet Durch den durch ihn hindurchnung legt, daß ferner dieser Transistor derart an fließenden Strom wird ein Heizwiderstand erwärmt, die Basis des dem Thyristor den Zündstrom der seinerseits einen Thermoschalter zum Schließen liefernden Steuertransistors (6; 19) angeschlossen bringt, der das zur Enteisung dienende Heizelement ist, daß dieser gesperrt ist, wenn der Thyristor ge- ao einschaltet. Gleichzeitig wird durch einen anderen sperrt ist, daß weiterhin ein in geschlossenem Zu- Thermoschalter ein Widerstand dem Thermistor in stand die von der Diode gelieferte Gleichspannung !Reihe geschaltet, wodurch die an der Zenerdiode anableitender Schalter (13) vorgesehen ist, der bei liegende Spannung erhöht wird. Damit wird eine Abseiner Schließung den Steuertransistor in den schalt-Tempftratur eingestellt, die höher ist als die. Leitzustand überführt, und daß schließlich der 35 bei der die Durchbruchspannung der Zenerdiode bei Thermistor (8) in einer Spannungsteilerschaltung Beginn des Enteisungszyklus erreicht wurde. Durch zwischen den Anschlußklemmen der die Transi- den durch das Heizelement herbeigeführten Tempestoren speisenden Gleichspannungsquelle (7) der- raturanstieg sinkt der Widerstand des Thermistors, art an die Basis des Steuertransistors geschaltet Erreicht er einen Wert, bei dem die Spannung an der ist, daß er diesen sperrt, wenn eine vorgegebene 30 Zenerdiode unterhalb deren Durchbruchspannung Temperatur erreicht ist. sinkt, so sperrt diese, wodurch auch der Transistor

gesperrt wird, der Heizwiderstand sich wieder abkühlt und die Thermoschalter wieder in ihren ursprüng-

liehen Schaltzustand zurückgeschaltet werden.

35 Weiterhin ist ein mechanisches System bekannt (USA.-Patentschrift 3 320 386), bei dem in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Temperatur am Verdampfer, die niedrig genug ist, um die Ansamm-

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische lung von Bis zu verursachen, ein Enteisungszyklus Steuerschaltung für die Entfrostung des Kühlkörpers 40 begonnen und in Abhängigkeit von einer zweiten eines elektrischen Kühlgeräts mit einem Thermistor höheren Temperatur, die die Entfernung des Eises als Temperaturfühler, der ein zum Ein- bzw. Aus- anzeigt, der Enteisungszyklus beendet wird. Dazu schalten eines Heizelements vorgesehenes Schaltungs- wird ein elektrischer Schalter mit einem zwischen zwei element über einen Steuertransistor steuert. Stellungen — entsprechend Beginn und Ende des

Es ist bekannt, daß die Kühlwirksamkeit eines 45 Enteisungszyklus — bewegbaren Betätigungsarm verelektrischen Kühlgeräts verringert ist, wenn sich an wendet. Der beim normalen Betrieb zwischen diesen der Kühleinrichtung oder auf der Oberfläche des Ver- beiden Stellungen gehaltene Betätigungsarm wird von dampfers Eis niederschlägt, und es ist sehr wichtig, einem Wärmedehnungselement nach Überwindung das Eis zu entfernen und die Kühlwirksamkeit des einer Vorspannung, die zur Festlegung der beiden elektrischen Kühlgeräts zu erhöhen. Ein Verfahren, 50 Temperaturen dient, bewegt,
das sehr häufig zur Entfernung von Eis verwendet Bei Erreichen einer unteren Temperatur wird der

wurde, besteht darin, ein Entfrosterventil für eine Enteisungszyklus automatisch begonnen und bei vorbestimmte Zeitperiode zu öffnen und heiL· - Gas Erreichen der sich durch die Enteisung einstellenden durch den Verdampfer strömen zu lassen odei eine oberen Temperatur wird der Enteisungszyklus be-Heizeinrichtung für eine vorbestimmte Zeitperiode zu 55 endet. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß energieren und sie Wärme erzeugen zu lassen. Da die der Enteisungszyklus auch dann beginnt, wenn nur Dauer des Entfrostungsbetriebs voreingestellt ist, ist die Umgebungstemperatur des Temperaturfühlers es unvermeidbar, daß der Entfrostungsvorgang in genügend abgesunken ist, ohne daß sich eine Eis-Abhängigkeit von der Menge niedergeschlagenen schicht auf dem Verdampfer gebildet hat. Der Eises differiert. 60 Beginn des Enteisungszyklus hängt damit auch von

Ist die niedergeschlagene Eismenge relativ groß, der Menge des in dem Kühlgerät gespeicherten Kühlwird nämlich dieses Eis unvollständig entfernt, wäh- gutes ab. Ist der von Kühlgut nicht ausgefüllte Raum rend bei relativ kleiner Eismenge der Entfrostungs- sehr klein, erfolgt eine Abkühlung der darin befindbetrieb weiter anhält, selbst nachdem das Eis voll- liehen Luft sehr schnell, so daß die den Enteisungsständig entfernt wurde, wodurch die Temperatur in 65 zyklus einleitende Temperatur erreicht werden kann, dem Kühlraum auf einen unnötig hohen Pegel ansteigt. Dadurch ist es möglich, daß die Kühlperiode im Es ist bereits eine elektronische Steuerschaltung für Vergleich zu dem Enteisungszyklus sehr kurz ist, die Entfrostung des Kühlkörpers eines elektrischen wodurch eine wirksame Kühlung des Kühlgutes nicht