DE19743073A1 - Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer Mikroprozessoreinheit zur Temperaturregelung und zur Abtausteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer Mikroprozessoreinheit zur Temperaturregelung und zur Abtausteuerung.

Im Stand der Technik bekannt sind Kühlgeräte mit elektronischen Regeleinrichtungen, welche in der Regel eine Mikroprozessorein­ heit umfassen. Diese Regeleinrichtungen schalten bei der Signalisierung eines Kältebedarfs, d. h. in der Regel mit Erreichen einer gerätespezifischen Temperatur der Kühlraumluft oder einer gerätespezifischen Verdampfertemperatur, eine einen Kältemittelkreislauf antreibende Kältemaschine ein und entsprechend bei Deckung des Kältebedarfs bei einer üblicherweise kälteren Temperatur die Kältemaschine wieder aus. Als ein Regelspiel wird dabei die Zeitdauer bezeichnet, die von einem Einschalten der Kältemaschine bis zum erneuten Einschalten der Kältemaschine nach zwischenzeitlichen Abstellen der Kältemaschine reicht.

Im Stand der Technik hat sich eine Regelung nach der Lufttemperatur im Kühlraum bewährt, weil sich hier die an einem Thermostaten eingestellte Temperatur am genauesten und mit sehr geringen Temperaturamplituden im Kühlraum ergibt.

Grundsätzlich besteht bei einem Kühl- und/oder Gefriergerät das Problem, daß sich an den kälteerzeugenden Bauteilen, bei­ spielsweise an dem Verdampfer, ein Reif- und Eisaufbau durch die an den gekühlten Flächen kondensierende Luftfeuchtigkeit bildet, wodurch es erforderlich ist, daß derartige Bauteile in regelmäßigen Abständen abgetaut werden. Dieses Abtauen ist erforderlich, will man nicht erhebliche Wirkungsgradeinbußen durch einen sich mehr und mehr aufbauenden Eispanzer hinnehmen.

Der Abtauvorgang erfolgt sinnvollerweise während der Standzeit der Kältemaschine. Dabei wird das Abtauen durch Anhebung der Temperatur an den kälteerzeugenden Bauteilen über den Gefrierpunkt des Wassers bewirkt, wozu Lösungen mit und ohne im Kühlraum integrierter Zusatzheizung bekannt sind. Der Zeitpunkt zur Einleitung eines Abtauvorganges kann nach jeder Laufzeit der Kältemaschine oder auch nach einem von der elektronischen Regeleinrichtung bestimmten Zeitpunkt erfolgen.

So ist es beispielsweise aus der DE-OS 41 15 359 bekannt, daß bei einer Abtausteuerung für ein Kühlgerät mit einer Tür ein bereifbarer Verdampfer vorgesehen ist, der mittels der steuerbaren Abtaueinrichtung abzutauen ist. Um einen den Be­ triebsbedingungen gerecht werdenden, energiesparenden Abtauzy­ klus sicherzustellen, wird die Bereifungsdauer, nach welcher erneut ein Abtauzyklus auszuführen ist, abhängig von der Dauer des aktiven Kältemittelumlaufs und zusätzlich vom Öffnen der Tür gesteuert.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Abtauung auch bei allen Umgebungsbedingungen (Klimaklassen) benötigen Kühlgeräte mit einer elektronischen Regeleinrichtung, bei der die Kältema­ schine in Abhängigkeit von der Lufttemperatur im Kühlraum ge­ steuert wird, neben einem Lufttemperatursensor auch einen zu­ sätzlichen Temperatursensor. Dieser zusätzliche Temperatursen­ sor ist dabei in der Regel in den Verdampfer integriert und trägt durch die direkte Messung der Verdampfertemperatur ent­ scheidend dazu bei, daß der Verdampfer während eines Abtauvor­ gangs eisfrei wird.

Dieser zusätzliche Sensor erfordert jedoch bei der Herstellung des Kühlgerätes einen zusätzlichen Montage- und Kostenaufwand. Außerdem ist dieser zusätzliche Sensor vergleichsweise hohen Anforderungen ausgesetzt, weil er mindestens mit jedem Abtau­ vorgang den Gefrierpunkt des Wassers durchläuft. Der Sensor ist dadurch ständig wechselnden Umgebungsbedingungen ausgesetzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät anzugeben, bei dem dieser zusätzliche Sensor unter Gewährleistung einer funktionierenden Abtauung der kälteerzeugenden Bauteile verzichtbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangsgenannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mikroprozessoreinheit zur Temperaturregelung und zur Abtau­ steuerung und ein im Innenraum angeordnet er Temperatursensor vorgesehen sind, wobei mittels der Mikroprozessoreinheit aus der Lauf- und Standzeit einer Kältemaschine deren relative Ein­ schaltdauer berechenbar ist, und mittels der Mikroprozessorein­ heit bei Vorliegen eines Signals zur Einleitung eines Abtauvor­ ganges aus dieser relativen Einschaltdauer und der eingestell­ ten Solltemperatur eine Abtauzeitdauer und eine maximal zuläs­ sige Temperatur am Temperatursensor während des Ablaufs der Zeitdauer vorgebbar sind.

Auf diese Weise ist es unter Auswertung gerätespezifischer Kenngrößen möglich, daß der im Kältekreislauf liegende Verdamp­ fer von Zeit zu Zeit einer automatischen Abtauung unterzogen wird, wobei auf einen separaten Verdampfertemperatursensor grundsätzlich verzichtet wird. Trotzdem ist es aber sicherge­ stellt, daß bei jedem Abtauvorgang der Verdampfer als Käl­ teerzeuger eisfrei wird-und sich die Kühlraumtemperatur nicht mehr als unbedingt zur erforderlichen Sicherstellung des Eis­ freiwerdens erwärmt.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist der Mikropro­ zessoreinheit ein Speicherelement zugeordnet, aus dem bei be­ kannter relativer Einschaltdauer und eingestellter Solltempera­ tur die Abtauzeitdauer und die maximal zulässige Temperatur auslesbar sind. Die Abtauzeitdauer und die maximal zulässige Temperatur können dabei nach Art eines Kennfeldes als Funktio­ nen der relativen Einschaltdauer und der eingestellten Solltem­ peratur abgelegt sein. Die im Kennfeld abgelegten Daten sind in der Regel empirisch gewonnene Erfahrungswerte. Grundsätzlich ist es vom Trend her so, daß bei vergleichsweise kleiner relativer Einschaltdauer und/oder vergleichsweiser hoher eingestellter Solltemperatur die Abtauzeitdauer vergleichsweise kurz und die maximal zulässige Temperatur etwa der eingestellten Solltemperatur entspricht. Umgekehrt ist es zweckmäßig, daß bei vergleichsweise hoher relativer Einschaltdauer und/oder vergleichsweise niedriger eingestellter Solltemperatur die Abtauzeitdauer vergleichsweise lang und die maximal zulässige Temperatur nur wenig oberhalb der eingestellten Solltemperatur liegen wird.

Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, daß der Mikroprozes­ soreinheit ein Speicherelement zugeordnet ist, in dem eine ma­ thematische Funktion abgelegt ist, mittels derer aus bekannter relativer Einschaltdauer und bekannter eingestellter Solltempe­ ratur die Abtauzeitdauer und die maximal zulässige Temperatur berechenbar sind. Ähnlich wie bei den vorstehend beschriebenen Kennfeld werden bei dieser Variante die gewonnenen Erfahrungs­ werte in eine mathematische Funktion umgesetzt, die resultats­ mäßig die vorstehend beschriebenen Trends wiedergibt.

Für die bestimmungsgemäße Funktion des Gerätes ist es ein be­ sonders wichtiges Kriterium, daß der Abtauvorgang nach Ablauf der Abtauzeitdauer und/oder mit Erreichen der maximal zuläs­ sigen Temperatur beendet ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß ein Abtauvorgang nach Vorliegen des Signals zu seiner Einleitung nur dann eingeleitet wird, wenn die rela­ tive Einschaltdauer über mehrere unmittelbar zurückliegende Re­ gelspiele, vorzugsweise 2 bis 10 Regelspiele, weitgehend kon­ stant geblieben ist, oder eine vorgebbare Zeitdauer verstrichen ist, während derer ein Aufschub des Auftauvorganges tolerierbar ist. Die weitgehende Konstanz unmittelbar zurückliegender Re­ gelspiele ist für die Mikroprozessoreinheit eine Rückmeldung dafür, daß Störgrößen, wie z. B. die Einlagerung oder die Ent­ nahme von Kühlgut kein oder nur einen vernachlässigen Einfluß auf die Kühlraumtemperatur hatten und somit die Ermittlung der Abtauzeitdauer und der maximal zulässigen Temperatur, welche für eine erfolgreiche Abtauung erforderlich sind, besonders fehlerfrei erfolgen kann.

Gleichzeitig ist jedoch zusätzlich eine Sicherung dahingehend eingebaut, daß unabhängig von einer weitgehend konstanten relativen Einschaltdauer ein Abtauvorgang eingeleitet wird, wenn eine fest vorgegebene Kühlzeit verstrichen ist. Die Abtauzeitdauer und die maximal zulässige Temperatur werden in diesem Fall dann aus dem momentan vorherrschenden Bedingungen ermittelt.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Mikroprozessoreinheit die Dauer eines Ab­ tauvorgangs speichert, wenn während dieses Abtauvorgangs keine Türöffnung stattfand. Wird daher während eines Abtauvorgangs die Gerätetür geöffnet, so wird die aktuelle Abtauzeitdauer auf die letzte Abtauzeitdauer gesetzt, während derer keine Türöff­ nung stattfand.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand einer Zeich­ nung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in schemati­ scher Darstellung ein Kühlgerät 2 mit einem zu kühlenden Innen­ raum 4, hinter dessen Rückwand sich ein hier gestrichelt einge­ zeichneter Verdampfer 6 befindet. Der Verdampfer 6 wird mit ei­ nem Kältemittel beaufschlagt, welches von einem ebenfalls ge­ strichelt eingezeichneten Kompressor 8 gefördert wird. Das Kühlgerät 2 verfügt weiter über Ablageböden 10, einen Drehregler 12 zur Einstellung der Solltemperatur T_soll und einen Luftfühler 14 zur Messung der Isttemperatur T_ist.

Des weiteren verfügt das Kühlgerät über eine elektronische Regeleinheit mit einer Mikroprozessoreinheit 16 mit zugeordnetem Speicher 18. Die Mikroprozessoreinheit 16 empfängt als Eingangsgrößen die Solltemperatur T_soll und die Isttemperatur T_ist und gibt an den Kompressor 8 eine Laufzeit t_ein und eine Standzeit t_aus vor. Aus der Laufzeit und der Standzeit berechnet die Mikroprozessoreinheit 16 ferner die relative Einschaltdauer ED des Kompressors 8, die definiert ist als das Verhältnis von Laufzeit t_ein zur Summe von Laufzeit t_ein und Standzeit t_aus.

Stellt nun die Mikroprozessoreinheit 16 fest, daß die Bedingun­ gen zur Einleitung eines Abtauvorganges des Verdampfers 6 vor­ liegen, wird die aktuell eingestellte Solltemperatur T_soll und die aktuell vorherrschende relative Einschaltdauer ED ermittelt und mit diesen Größen aus dem Speicher 18 die zugehörigen in einem Kennfeld abgelegten Größen der Abtauzeitdauer t_abtau und der am Luftfühler 14 maximal zulässigen Temperatur t_max abgeru­ fen. Der Abtauvorgang wird dann unmittelbar eingeleitet, und endet, wenn die Isttemperatur T_ist gleich der maximal zulässigen Temperatur t_max beträgt und/oder wenn das Ende der Abtauzeit­ dauer t_abtau erreicht ist.

Es kann alternativ auch vorgesehen sein, daß zu Beendigung des Abtauvorgangs auch nur das Eintreten einer der beiden vorstehend genannten Bedingungen ausreicht. Weiter kann es vorgesehen sein, daß der Abtauvorgang nur dann eingeleitet wird, wenn die relative Einschaltdauer ED über mehrere unmittelbar zurückliegende Regel spiele weitgehend konstant geblieben ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Beob­ achtungszeitraum 2 bis 10, vorzugsweise 3 oder 4 Regelspiele, beträgt.

Alternativ zu dem im Speicher 18 vorgesehenen Kennfeld kann dort auch eine mathematische Funktion abgelegt sein, die als Eingangsgröße die eingestellte Solltemperatur T_soll und die re­ lative Einschaltdauer ED besitzt und als Ausgangsgröße die ma­ ximal zulässige Temperatur t_max und die Abtauzeitdauer t_abtau liefert.

Weiter kann in dem Speicher 18 auch die letzte Abtauzeitdauer eines nicht durch eine Türöffnung gestörten Abtauvorganges ge­ speichert sein, die dann aktiviert wird, wenn während eines eingeleiteten Abtauvorganges die Tür des Gerätes geöffnet wird. An die Stelle der für diesen Abtauvorgang aus dem Kennfeld oder mittels der Funktion zugewiesenen Abtauzeitdauer t_abtau tritt dann diese vom letzten nicht durch eine Türöffnung gestörten Abtauvorgang herrührende Abtauzeitdauer.

Die vorstehend beschriebene Temperaturregelung und Abtausteue­ rung ermöglicht das turnusmäßige vollständige Abtauen des Ver­ dampfers 6 ohne einen zusätzlichen Temperaturfühler, der die Temperatur am Verdampfer 6 erfaßt. Auf Grund der Aus- und Be­ wertung empirisch gewonnener Daten führt dies zu einer hin­ sichtlich des Kosten- und Teileaufwandes besonders vorteilhaf­ ten Umsetzung einer automatischen Abtauung. Die vorstehend be­ schriebenen Ausführungen sind ohne weiteres auch auf ein Ge­ friergerät oder ein Kühlgerät mit einem separaten oder inte­ grierten Gefrierfach übertragbar.

Claims (6)

1. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) mit einer Mikroprozessoreinheit (16) zur Temperaturregelung und zur Abtausteuerung und einen im Innenraum (4) angeordneten Temperatursensor (14), wobei mittels der Mikroprozessoreinheit (16) aus der Lauf- und Standzeit einer Kältemaschine (8) deren relative Einschaltdauer (ED) berechenbar ist, und mittels der Mikroprozessoreinheit (16) bei Vorliegen eines Signals zur Einleitung eines Abtauvorganges aus dieser relativen Einschaltdauer (ED) und der eingestellten Solltemperatur (T_soll) eine Abtauzeitdauer (t_abtau) und eine maximal zulässige Temperatur (t_max) am Temperatursensor (14) während des Ablaufs der Abtauzeitdauer (t_abtau) vorgebbar sind.

2. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessoreinheit (16) ein Speicherelement (18) zugeordnet ist, aus dem bei bekannter relativer Einschaltdauer (ED) und bekannter eingestellter Solltemperatur (T_soll) die Abtauzeitdauer (t_abtau) und die maximal zulässige Temperatur (t_max) auslesbar sind.

3. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessoreinheit (16) ein Speicherelement (18) zugeordnet ist, in dem eine mathematische Funktion abgelegt ist, mittels derer aus bekannter relativer Einschaltdauer (ED) und bekannter eingestellter Solltemperatur (T_soll) die Abtauzeitdauer (t_abtau) und die maximal zulässige Temperatur (t_max) berechenbar sind.

4. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtauvorgang nach Ablauf der Abtauzeitdauer (t_abtau) und/oder mit Erreichen der maximal zulässigen Temperatur (t_max) beendet ist.

5. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtauvorgang nach Vorliegen des Signals nur dann eingeleitet wird, wenn die relative Einschaltdauer (ED) über mehrere unmittelbar zurückliegende Regelspiele weitgehend konstant geblieben ist oder wenn eine vorgebbare Zeitdauer (t_max) verstrichen ist, während derer ein Aufschub des Abtauvorgangs tolerierbar ist.

6. Kühl- und/oder Gefriergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten einer Türöffnung während eines Abtauvorganges die Abtauzeitdauer (t_abtau) auf die letzte Abtauzeitdauer, während derer keine Türöffnung stattfand, setzbar ist.