DE19546493A1 - Klimasteuerung für Kühltheken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimasteuerung für Kühltheken, die als Verkaufstheken in Lä­ den für die Präsentation von verderblichen Nahrungs- und Genußmitteln verwendet wer­ den.

Auf dem Nahrungsmittelsektor, z. B. für Back- und Konditoreiwaren, Fleischwaren und dergl. ist es von entscheidender Bedeutung, daß die Präsentation der Nahrungsmittel in einwandfreiem, frischem und damit appetitlichem Zustand erfolgt. Mit herkömmlichen Kühlsystemen wird zwar ein ausreichendes Maß an Hygiene und Haltbarkeit erzielt, um aber besonders empfindliche Produkte, wie z. B. Konditoreiwaren, längerfristig bei ein­ wandfreier Qualität zu lagern, reichen die bekannten Vorkehrungen nicht aus. Während in der Regel die Temperatursteuerung technisch weitgehend zufriedenstellend gelöst ist, ist die exakte Bereitstellung der erforderlichen Luftfeuchtigkeit, der Zwangsabtauphasen, der Zirkulationsgeschwindigkeit der Umluft und dergl. nach wie vor problematisch, da erhebliche Schwankungen in der Luftfeuchtigkeit auftreten, die durch die Einflüsse des umgebenden Raumes, die Einwirkungen der zu kühlenden Nahrungsmittel usw. bedingt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit an derartigen Kühlthe­ ken zentral, möglichst effektiv und auf konstante Werte zu steuern und dabei den Betrei­ ber der Kühltheke weitestgehend zu entlasten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Inneren der Kühltheke ein Klima geschaffen wird, das für die präsentierten Waren ein Optimum an Temperatur und Luftfeuchtigkeit ergibt. Dies wird mit einem zentralen Controller erreicht, der die Temperatur, die Luftströmung und die Luftfeuchtigkeit programmiert steuert und damit die Faktoren, die in ihrer Gesamtheit das Klima in der Kühltheke bilden, optimal aufeinander abstimmt.

Die Temperatursteuerung wird dabei so vorgenommen, daß der Ist-Wert der Temperatur durch einen PTC-Temperaturfühler gemessen und in den Controller eingegeben wird.

Eine aktive Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit wird dadurch erreicht, daß die Kühl- bzw. Abtauphasen gesteuert werden. Eine Kühlphase bedeutet, daß das Kühlaggregat aktiv ist und die Verdampfereinheit Kälte an die zirkulierende Umluft abgibt. Die in der Umluft enthaltene Feuchtigkeit wird hierbei von den Kühlrippen des Verdampfers aufgenommen, d. h. es bildet sich an den Kühlrippen Reif. Die Abtauphase stellt sich genau gegensätzlich dar. Das Kühlaggregat ist nicht aktiv und die Verdampfereinheit gibt keine Kälte ab. Die an den Kühlrippen gebundene Feuchtigkeit taut an und wird von der zirkulierenden Um­ luft aufgenommen.

Die aktuellen Luftfeuchtigkeitswerte werden von einem kapazitiven Feuchtesensor erfaßt und die dabei gewonnenen Daten an den Controller übertragen, der die Werte aufgrund der Feuchtigkeits- und Temperaturmessung vergleicht und das Kühlaggregat direkt an­ steuert. Damit kann auf Luftfeuchtigkeitsschwankungen schnell und selbsttätig reagiert werden, so daß konstante Feuchte- und Temperaturwerte erreicht werden können.

Bei herkömmlichen Kühltheken belegen sich bei ununterbrochenem Kühlvorgang die Kühlrippen der Verdampfereinheit nach und nach mit dünnen Eisschichten, die aufgrund des Kühlschrankeffektes die Leistung der Kühltheke erheblich vermindern. Im Laufe der Zeit vereist die Verdampfereinheit vollständig. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Control­ lers läßt sich dieser Vereisungseffekt auf ein Minimum reduzieren. Im Gegensatz zu be­ kannten Kühltheken sind die sogenannten Zwangsabtauphasen nur noch in wesentlich größeren Abständen erforderlich. Wenn beispielsweise bei herkömmlichen Kühltheken alle zwei Stunden eine Zwangsabtauphase von dreißig Minuten erforderlich war, reicht im Falle der Erfindung eine Zwangsabtauphase von zehn Minuten nach jeweils einem Zeitraum von fünf Stunden aus. Der Controller greift jedoch regelnd ein, wenn aus be­ stimmten Gründen eine kürzere Abtauphase notwendig wäre oder die regelmäßigen Ab­ tauphasen zu kurz oder zu lang sind, was vom jeweiligen Außenklima abhängt.

Diese Zwangsabtauphasen werden vom Controller bzw. Prozessor zusätzlich mit Hilfe einer integrierten Funkuhr abgestimmt, um zu verhindern, daß diese Abtauphasen in un­ geeignete Zeiten fallen, wie dies beispielsweise der frühe Morgen oder die Hauptver­ kehrszeit sind. Die funkgesteuerte Uhr verändert ferner eine Veränderung der Systemzeit und sorgt für eine automatisch Umstellung von Sommer- auf Winterzeit und umgekehrt. Des weiteren wird mit dieser Optimierung eine zu starke Eisbildung am Verdampfer ver­ hindert. Da eine solche Eisbildung die Kälteleistung des Aggregates stark absinken läßt und dies einen hohen Stromverbrauch zur Folge hat, wird mit der erfindungsgemäßen Klimasteuerung die Leistung des Aggregates energiesparender eingesetzt. Die Beheizung der Frontglasscheiben wird über einen Temperaturfühler auf ihre Funktion überprüft.

Eine weitere, wichtige Größe für die Klimasteuerung von Kühltheken ist die Zirkulations­ geschwindigkeit der Umluft, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Klimasteuerung direkt an den Niedervoltlüftern abgefragt und erforderlichenfalls durch Pulsweitenmodulation nachkalibriert wird, damit trotz äußerer Einflüsse ein konstanter Luftstrom sichergestellt wird. Die Ventilatoren der Umluftkühlung werden durch elektronische Abfrage auf ihre Funktion überprüft, und die Drehzahl der Ventilatoren, die auch die Zirkulationsge­ schwindigkeit der Luft bestimmt, wird konstant gehalten.

Der Controller der Klimasteuerung ist so ausgelegt, daß zusätzlich zu der Steuerung von Kühltheken auch andere Geräte und Vorrichtungen im Bereich des Ladens, der die Kühltheke aufnimmt, beeinflußt werden können. Beispielsweise werden damit Beleuch­ tung, Außenwerbung, Alarmanlage, Schaubackofen oder dergl. gesteuert, d. h. aktiviert oder deaktiviert, wobei mit Unterstützung der funkgesteuerten Uhr eine automatische Steuerung vorgenommen wird und dadurch der Betreiber der Kühltheke bzw. des Ladens entscheidend entlastet wird.

Dabei werden sämtliche Funktionen der Steuerung bereits bei der Montage installiert und eingestellt, und es wurde hierfür ein entsprechendes Programmiergerät mit Software ent­ wickelt, so daß der Betreiber der Kühltheke nicht eingreifen oder Einstellungen vorneh­ men muß.

Kernstück der Klimasteuerung ist ein Mikrocontroller in Form eines Elektronikbausteines, der allen Anforderungen gerecht wird und universell einsetzbar wird. Durch werksseitige Programmierung kann allen Anforderungen und Wünschen entsprochen werden, und es sind keine aufwendigen Änderungen der Hardware notwendig, wenn die Elektronik den individuellen Kundenwünschen angepaßt werden soll.

Ein derartiger Controller ist standardisiert als Modul in der 19-Zoll-Technik verfügbar und ist ohne großen Aufwand auch zum Nachrüsten von älteren Verkaufstheken geeignet. Sein kompakter Aufbau ermöglicht eine einfache Verdrahtung mit minimalem Aufwand. Sämtliche Daten, z. B. Temperatur, Luftfeuchte, Uhrzeit und dergl. sind durch LED- Anzeigen ablesbar.

Für die Kühltechnik wird eine Methode angewandt, die ein rasches Befeuchten bzw. Ent­ feuchten gekühlter Luft ermöglicht. Dabei wird die Normaltemperatur des Kühlverdamp­ fers durch Verdampfer-Konstantdruckregelung auf einen vorgewählten Wert von z. B. -5°C geregelt; dies hat zur Folge, daß an den Kühlrippen praktisch keine Feuchtigkeit gebun­ den wird. Durch Wahl eines verhältnismäßig großen Verdampferquerschnitts wird dieser Effekt weiter unterstützt. Wird die Luftfeuchtigkeit zu hoch, wird ein Magnetventil für die Entfeuchtung aktiviert, das parallel zur Verdampfer-Konstantdruckregelung geschaltet ist und das die Verdampfertemperatur auf einen Wert von z. B. -15°C absenkt. Zur Unter­ stützung dieses Vorganges wird die Luftgeschwindigkeit der Lüfterdrehzahl angepaßt.

Der Betrieb der Kühltheke wird dadurch verbessert und vereinfacht, daß die Warenab­ stellplatte nicht, wie bisher, nach oben schwenkbar ausgebildet ist, sondern über die volle Länge nach hinten ausgezogen wird. Auf diese Weise wird mit Sicherheit vermieden, daß andere Bauteile, vor allem das Luftleitblech, beschädigt werden. Die Verdampfereinheit innerhalb der Kühltheke ist ferner schwenkbar gelagert und kann bei geöffnetem Vorrats­ zug angehoben werden. Die Reinigung erfolgt mit Hilfe eines eingebauten Brauseschlau­ ches. Die Wärmedämmschale des Thekenkörpers ist aus speziell versiegelten Einzelteilen gefertigt. Die Meßeinheit nimmt alle Sensoren auf und ist kompakt ausgebildet. Das Luft­ leitblech dient einerseits zur exakten Luftführung über der Warenabstellplatte, und ande­ rerseits zur Nachtumstellung. Damit ist eine einfache Verstellung mittels Handgriff mög­ lich, damit die gesamte Kühlluft in den Bereich des Vorratsschubes geleitet wird. Auf die­ se Weise läßt sich der Energieverbrauch außerhalb der Öffnungszeiten reduzieren.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Funktionsschema einer Kühltheke gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Funktionsschema der Klimasteuerung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Klimasteuerung mit dem zentralen Controller, und

Fig. 4 in Schnittansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühltheke.

Das Funktionsschema einer Kühltheke nach Fig. 1 zeigt einen Verdichter 1 mit Nieder- Hochdruckschalter 2, einen druckgesteuerten Verflüssiger 3 mit Hochdruckschalter 4, einen Verdampfer 5 mit Ventilator 6, eine Verdampfer-Konstantdruckregelung 7 (-5° VT) ein Magnetventil 8 für die Entfeuchtung (-15° VT) in Parallelschaltung zu der Verdampfer- Konstantdruckregelung, ein Schauglas 9 und einen Filtertrockner 10 sowie ein Einspritz­ ventil 11 im Zulauf zum Verdampfer 5. Die Elemente 1, 3, 6, 7, 8 werden gemäß der Er­ findung durch einen Controller bzw. ein Elektronikmodul angesteuert. Um ein rasches Befeuchten oder Entfeuchten gekühlter Luft zu ermöglichen, regelt der Verdampfer- Konstantdruckregler 7 die Normaltemperatur des Kühlverdampfers auf -5°C, was zur Folge hat, daß sich kaum Feuchtigkeit an den Kühlrippen bindet. Dies wird durch einen verhältnismäßig großen Verdampferquerschnitt unterstützt. Ist die Luftfeuchtigkeit zu hoch, wird das Magnetventil 8 entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Klimasteuerung aktiviert. Hierzu wird der Verdampfer-Konstantdruckregler 7 im Bypass umgangen und die Verdampfertemperatur auf -15°C abgesenkt. Zur Unterstützung dieses Vorganges wird auch die Luftgeschwindigkeit der Lüfterdrehzahl entsprechend angepaßt.

Die Darstellung nach Fig. 2 zeigt den Controller für die erfindungsgemäße Klimasteuerung und gibt die entscheidenden Funktionen eines derartigen Controllers an, nämlich die Temperatursteuerung 12, die Luftstromsteuerung 13, die Zeitschaltautomatik 14, die Re­ paratur-Managementsteuerung 15 (On-line), die Grenzwertprogrammierung 16, die Ein­ gabe 17 von Erfahrungsdaten und Energieverbrauch, die Aktualisierung 18 von Datum/Zeit, die Eingabe 19 von Meßdaten für die Umluft, Feuchtigkeit und Temperatur, die Funktionskontrolle 20, die Funktionszuschaltung 21, die Energiesparsteuerung 22 und die Luftfeuchtigkeitssteuerung 23. Die Beheizung der Frontglasscheiben der Kühltheke wird über einen Temperaturfühler auf ihre Funktion überprüft. Des weiteren werden die Venti­ latoren der Umluftkühlung durch elektronische Abfrage auf ihre Funktion überprüft und deren Drehzahl wie auch die Zirkulationsgeschwindigkeit der Luft unter allen Umständen konstant gehalten.

Das Blockschaltbild der Fig. 3 zeigt das Energie-Managementsystem einer Erfindung sge­ mäßen Klimasteuerung. Der Mikrocontroller 24, der dem Controller C nach Fig. 2 ent­ spricht, steht mit einem Empfänger 25 in Verbindung und in Informationsaustausch mit einer Mikroprozessor-Energiespeiseüberwachung 26, einer Schnittstelle 27, einer Echtzeit- Zeitsteuerung 28 und einem RAM-EPROM-Speicher 29 sowie mit einer Meßwertaufberei­ tung 30, die ihre Informationen aus einer Temperatursensor-Kühlvorrichtung 31, einer Temperatursensor-Heizvorrichtung 32 und einem Feuchtesensor 33 erhält, ferner mit ei­ nem Schubschalter 34, einem Relais 35 für die Schublampe und einem Relais 36 für die Kühlmaschine.

In Fig. 4 ist eine Schnittansicht durch eine Kühltheke nach der Erfindung dargestellt, deren oberer Teil 37a als Sichtteil ausgebildet ist und deren unterer Teil 37b verkleidet und wärmeisoliert ist, und die notwendigen technischen Einrichtungen nach außen nicht sichtbar aufnimmt. Der Boden 38, z. B. in Form einer Tortenabstellplatte, ist nicht, wie bei herkömmlichen Theken nach oben schwenkbar, sondern nach hinten über die volle Län­ ge ausziehbar, was zu einer erheblichen Vereinfachung in der Bedienung führt. Mecha­ nisch wird dies durch einen Teleskopschub oder dergl. gelöst. Auf diese Weise wird eine Beschädigung anderer Bauteile, z. B. des Luftleitbleches 40 zur Nachumstellung vermie­ den. Die Verdampfereinheit 41 mit Lüfter 42 und Meßeinheit 43 ist schwenkbar gelagert und kann bei geöffnetem Vorratszug 44 angehoben werden. Die Reinigung erfolgt mit Hilfe eines Brauseschlauches 45. Die Wärmedämmschale 46 ist aus spezialversiegelten Einzelteilen gefertigt. Die Meßvorrichtung 43 nimmt alle erforderlichen Sensoren auf und ist in Kompaktbauweise konstruiert. Das Luftleitblech 40 dient einerseits zur exakten Luft­ führung über der Tortenabstellplatte 38 und andererseits für die Nachumstellung, und ist so ausgebildet und angeordnet, daß es mit einem Handgriff in der Weise verstellt werden kann, daß die gesamte Kühlluft in den Bereich des Vorratsschubes 44 geleitet wird. Da­ durch läßt sich der Energieverbrauch außerhalb der Öffnungszeiten reduzieren.

Claims (15)

1. Klimasteuerungseinrichtung für Kühltheken bzw. Verkaufstheken, zur Steuerung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und dergl., gekennzeichnet durch einen zentralen Con­ troller, der die Temperatur, den Luftstrom und die Luftfeuchtigkeit programmiert steu­ ert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller eine Zeit­ schaltautomatik und eine Grenzwertprogrammierung steuert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kapazitiver Feuchtesensor vorgesehen ist, der die aktuellen Luftfeuchtigkeitswerte erfaßt und die­ se Daten an den Controller gibt, und daß der Controller die Feuchte und Tempera­ turmeßwerte vergleicht und das Kühlaggregat direkt steuert.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Zwangsabtauphasen im Controller in Abhängigkeit von Außen- und Innenklima­ parametern der Kühltheke steuerbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsabtauphasen vom Prozessor mit einer integrierten Funkuhr abgestimmt sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Con­ troller die Zirkulationsgeschwindigkeit der Luft steuert.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller die Zirku­ lationsgeschwindigkeit direkt an Niedervoltlüftern abfragt und ggf. durch Pulsweiten­ modulation auf konstanten Luftstrom nachkalibriert.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Con­ troller weitere Geräte und Vorrichtungen im Bereich des Ladens und außerhalb der Kühltheke steuert, z. B. Beleuchtung, Außenwerbung, Alarmanlage, Schaubackofen oder dergl.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller durch Ein­ schalten der funkgesteuerten Uhr automatisch steuerbar ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Con­ troller ein werksseitig programmierter Elektronik-Mikrocontroller in Modultechnik ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler für die Überprüfung der Beheizung der Frontglasscheibe einer Kühltheke.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch elektronische Ab­ frage die Funktion der Ventilatoren für die Umluftkühlung überprüft wird, und daß die Drehzahl der Ventilatoren und damit die Geschwindigkeit der Luftzirkulation konstant gehalten wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur exakten Luftführung über der Abstellplatte (38) sowie zur Umstellung auf Nacht- bzw. Ruhebetrieb ein Luftleitblech (40) vorgesehen ist, in dessen Energiesparposition die gesamte Kühlum­ luft in den Bereich des Vorratsschubes (44) geleitet wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstellplatte (38) über die volle Länge nach hinten ausziehbar ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdamp­ fereinheit (41) schwenkbar angeordnet und bei geöffnetem Vorratszug (44) anhebbar ist.