DE2456060A1 - Automatic deicer for deep freezer on vehicles - has photoelectric ice layer sensor for initiating closely controlled deicing cycle - Google Patents

Automatic deicer for deep freezer on vehicles - has photoelectric ice layer sensor for initiating closely controlled deicing cycle

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DE2456060A1
DE2456060A1 DE19742456060 DE2456060A DE2456060A1 DE 2456060 A1 DE2456060 A1 DE 2456060A1 DE 19742456060 DE19742456060 DE 19742456060 DE 2456060 A DE2456060 A DE 2456060A DE 2456060 A1 DE2456060 A1 DE 2456060A1
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Karl Heinz Mevs
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D21/02—Detecting the presence of frost or condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/11—Sensor to detect if defrost is necessary
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Abstract

The automatic de-icing arrangement senses the formation of excessive ice and automatically carries out the deicing process on the evaporator. A transmitter emits a radiation signal and the return signal is measured and since the return signal is influenced by the ice formed on the evaporator this signal is used to initiate the deicing procedure. When the power supply to the transmitter fails then the signal for initiation of deicing is suppressed. The transmitter can transmit electromagnetic waves within the visible spectrum range and the return signal is attenuated by the ice layer. The deicing is carried out by stopping the ventilator fan and by switching on an electrical heater for the evaporator.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Abtauen von Kälteaggregaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung und zum automatischen Abtauen von übermäßigem Eisbesatz an einem Verdampfer eines Tiefkühlaggregates, insbesondere in einem Tiefkühl-Kraftfahrzeug, wobei bei Vorliegen des übermäßigen Eisansatzes ein Abtauvorgang eingeleitet wird und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.Method and device for the automatic defrosting of refrigeration units The invention relates to a method of detection and automatic defrosting excessive ice on an evaporator of a freezer unit, in particular in a freezer motor vehicle, with the presence of excessive ice accumulation a defrosting process is initiated and a device for carrying out this method.

Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, nicht nur den Abtauvorgang bei Beginn, sondern auch zur Erzielung eines besonders kurzen Abtauzeitraumes auch am Ende exakt zu steuern.The invention makes it possible, in particular, not only to defrost at the beginning, but also to achieve a particularly short defrosting period to steer precisely in the end.

Es ist bereits bekannt, die Vereisung an einem Verdampf er eines Kälteaggregates in einem Tiefkühlraum dadurch zu messen, daß von der mittels eines Ventilators durch die Lamellen des Verdampfers umgewälzten Luft der Druck vor und hinter dem Lamellenpaket verglichen wird und bei Vorliegen einer größeren Differenz der Abtauvorgang eingeleitet wird. Es wird in diesem Zusammenhang angenommen, daß das zunehmend eisansetzende Lamellenpaket einen umso höheren Differenzdruck aufweist, umso höher di-e Vereisung ist.It is already known that the icing on an evaporator of a refrigeration unit to measure in a freezer room by means of a fan the fins of the evaporator circulated air the pressure in front of and behind the lamellar pack is compared and, if there is a greater difference, the defrosting process is initiated will. It is assumed in this context that the increasingly icy The plate pack has a higher differential pressure, the higher the icing is.

Nachteilig het sich bei diesem Verfahren aber gezeigt, daß der Differenzdruck von der Drehzahl bzw. der Leiatmung des Umwälzventilators fiir das Medium in dem Tiefkühlraum abhängig ist und daß daher eine komplizierte Steuerung zur Berücksichtigung dieser Abhängigkeit vorhandeln sein muß. Nachteilig hat sich weiterhin herausgestellt, daß eine genaue Druckmessung in den vorliegenen kleinen Differenzdruckbereichen nicht möglich isc und die Anlage also nur unter Störungen und sehr ungenau zu arbeiten vermag.However, it has been shown to be disadvantageous in this method that the differential pressure of the speed or the breathing of the circulation fan for the medium in the Freezer room is dependent and that therefore a complicated control to take into account this dependency must exist. It has also been found to be disadvantageous that an accurate pressure measurement in the existing small differential pressure ranges not possible isc and the system can only work with malfunctions and very imprecisely able.

Es ist weiterhin bekannt, die Abtauung durch ein Uhrwerk in regelmäßigen Abständen einzuleiten und auch den Abtauvorgang durch diese Zeituhr zu überwachen.It is also known to have clockwork defrosting on a regular basis Initiate intervals and also monitor the defrosting process by this timer.

Nachteilig hat sich hier aber herausgestellt, daß die iiblichen Gleichs-tromuhrwerke nicht genügend genau arbeiten und weiterhin, daß oftmals bei Tiefkühl-Fahrzeugen eine vom Zeitraum unabhängige Vereisung vorliegt. Dies gilt insbesondere dann, wenn bei Öffnen des Tiefkühlraumes oftmals stark feuchtigkeitshaltige Luft einströmt und weiterhin, wenn größere Unterbrechungen des Kühlvorganges vorliegen.However, it has turned out to be disadvantageous here that the usual DC clock movements do not work with sufficient precision and that is often the case with deep-freeze vehicles there is icing independent of the period. This is especially true if When the freezer compartment is opened, air that is very moisture-rich often flows in and also if there are major interruptions in the cooling process.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lösung der anstehenden Probleme zu finden, welche den Abtauvorgang genau in Abhängigkeit von der vorliegenden Vereisung störungsunanfällig und sicher einzuleiten vermögen und welche weiterhin die Beendigung des Abtauvorganges zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und zur Verringerung der Aufheizung des Tiefkühlraumes genauestens bestimmen können.It is therefore the object of the invention to provide a method and a device to solve the pending problems to find which exactly in the defrosting process Depending on the existing icing, to be initiated safely and not susceptible to malfunctions ability and which continues the termination of the defrosting process to increase the Economy and to reduce heating of the freezer can precisely determine.

Die vorliegenden Lösungsmöglichkeiten sollen insbesondere auch in Tiefkühl-Fahrzeugen verwendbar sein und bei einfachem Aufbau wirtschaftlich, zuverlässig und vollautomatisch einsetzbar sein.The possible solutions at hand should also be used in Be able to use deep-freeze vehicles and be economical, reliable with a simple structure and can be used fully automatically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Einbau eines Strahlungssenders und das Aussenden eines Strahlungssignals innerhalb des Lamellenpaketes des Verdampfers, die Messung des ankommenden Strahlungssignals mittels eines Empfängers, wobei die Meßstrecke zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger von dem Eisansatz beeinflußt wird und wobei bei der Schwächung des Eingangsstrahls oder Eingangsimpulses am Empfänger um ein bestimmtes Maß ein Signal zur Einleitung des Abtauvorganges erfolgt.According to the invention, this object is achieved by installing a radiation transmitter and the emission of a radiation signal within the lamella pack of the evaporator, the measurement of the incoming radiation signal by means of a receiver, wherein the Measurement section between the radiation source and the receiver influenced by the ice accumulation becomes and where at the attenuation of the input beam or input pulse at the receiver a signal to initiate the defrosting process occurs to a certain extent.

Die während des Abtauvorganges erfolgende Verbesserung bzw. Verstärkung des Eingangsstrahles oder Eingangsimpulses kann weiterhin wiederum das Signal zur Beendigung des Abtauvorganges geben.The improvement or reinforcement that takes place during the defrosting process of the input beam or input pulse can continue to turn the signal to End the defrosting process.

Wenn als Strahlungsquelle ein Lichtsignal verwendet wird, kann vorteilhaft bei Ausfall des Stromdurchflusses eine Blockierung des Signals zur Einleitung des Abtauens erfolgen und der Abtauvorgang kann weiterhin vorteilhaft durch die elektrische Beheizung des Lamellenpaketes erfolgen.If a light signal is used as the radiation source, this can be advantageous if the current flow fails, the signal to initiate the is blocked Defrosting take place and the defrosting process can continue to be advantageous by the electrical Heating of the lamella pack takes place.

Alternativ ist der abtauvorgang natürlich auch durch die Umkehrung des Heißgasstromes möglich. Die Beendigung des Abtauvorganges selbst kann auch durch ein Uhrwerk oder durch Thermostat vorgenommen werden.Alternatively, the defrosting process can of course also be reversed of the hot gas flow possible. The end of the defrosting process itself can also be done by clockwork or thermostat.

Bei Verwendung einer Lichtquelle als Strahlungsquelle kann u.U. hinter der Lichtquelle vorteilhaft ein Reflektor oder Spiegel angebracht sein und vor der Strahlungsquelle kann eine Sammellinse oder ein die Funktion der Sammellinse verbesserndes Linsensystem vorgesehen sein.When using a light source as a radiation source, it may be possible behind the light source advantageously be attached to a reflector or mirror and in front of the The radiation source can be a converging lens or one which improves the function of the converging lens Lens system may be provided.

Der größte Eisansatz erfolgt erfahrungsgemäß am Beginn der Einströmung des umgewälzten Kühlmediums in das Lamellenpaket und die Meßstrecke zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsempfänger kann daher quer zu den Lamellen und quer zu dem durchtretenden Kühlluftstrom vorn in der angeströmten Seite des Lamellenpaketes angeordnet sein oder alternativ längs durch einen Lamellenkanal und parallel zu dem durchtretenden Kühlluftstrom verlaufen. Die Meßstrecke kann die ganze Länge des Lamellenpaketes, aber auch nur eine Teilstrecke davon umfassen. In diesem zweiten Fall ist eine örtliche Störung ohne Einfluß auf das Signal und weiterhin kann bei dem dann auftretenden langen Meßweg eine örtliche Erwärmung durch die Strahlungsquelle außer Acht gelassen werden.Experience has shown that the greatest ice accumulation occurs at the beginning of the inflow of the circulated cooling medium in the disk pack and the measuring section between the The radiation source and the radiation receiver can therefore be transverse to the slats and transversely to the cooling air flow passing through the front in the side of the lamella set against which the air flows be arranged or alternatively lengthways through a lamellar channel and parallel to it the passing cooling air flow. The measuring section can be the entire length of the lamellar pack, but also include only a part of it. In this second The case is a local disturbance that has no influence on the signal and can continue at the then occurring long measuring path a local heating by the radiation source be disregarded.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen: Figur 1 eine Meßstrecke in einem Lamellenpaket,die quer zu den Strömungskanälen des Kühlmediums angeordnet ist, Figur 2 die Anordnung von Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger mit einer Meßstrecke längs durch das Lamellenpaket und Figur 3 die Schaltung der Strahlungsquelle und des Empfängers zur Abgabe des Impulses bei einer vorher bestimmten Schwächung des Empfangssignals.In the following, embodiments of the invention are based on Drawings explained in more detail: They show: Figure 1 shows a measuring section in a plate pack, which is arranged transversely to the flow channels of the cooling medium Figure 2 shows the arrangement of the radiation source and radiation receiver with a Measurement section lengthways through the lamella pack and Figure 3 shows the circuit of the radiation source and the receiver for delivering the pulse at a predetermined attenuation of the received signal.

Im einzelnen besteht die erfindungsgemäße Anordnung und Schaltung zur Überwachung und Bestimmung des Eisansatzes in dem Lamellenpaket des Verdampfers eines Kälteaggregates aus einer Lichtquelle 1 mit gegebenenfalls einem von dem Empfänger des Lichtstrahles aus gesehen hinter der Lichtquelle angeordnetem Reflektor 3, weiterhin gegebenenfalls einer zwischen dem Empfänger und der Lichtquelle angeordneten Sammellinse 2, und einem Empfänger 4 in Form eines Phototransistors.In detail there is the arrangement and circuit according to the invention for monitoring and determining the ice build-up in the lamella pack of the evaporator a refrigeration unit from a light source 1 with optionally one from the receiver of the light beam from the reflector 3 arranged behind the light source, furthermore optionally a converging lens arranged between the receiver and the light source 2, and a receiver 4 in the form of a phototransistor.

Bei Zuwachsen des Lamellenkanals durch sich bildendes Eis wird der Lichtstrahl geschwächt und schließlich bei erheblichem und zu hohem Eisansatz stark vermindert.When the lamellar canal grows up due to the formation of ice, the The light beam is weakened and finally strong when the ice accumulation is considerable and too high reduced.

Der Empfänger, z.B. eine Fotozelle nimmt das Lichtsignal auf und bei entsprechend geringem und schwachem Lichtstrahl wird jetzt ein Impuls ausgelöst, wodurch der Abtauvorgang eingeleitet wird.The receiver, e.g. a photocell, picks up the light signal and receives it A pulse is now triggered according to the low and weak light beam, which initiates the defrosting process.

Die Schaltung der Fotozelle zur Auslösung eines Schaltimpulses für den Abtauvorgang ist in Figur 3 näher dargestellt. Da sie im Belieben des Fachmannes liegt und z.B. auch über Widerstandskreise und mechanische Relais gesteuert werden könnte,-kann eine nähere Beschreibung entfallen. In einer weiteren Ausgestaltung der Schaltung kann jedenfalls auch bei entsprechend wieder energiereich gewordenem Lichtstrahl ein Impuls abgegeben werden, durch welchen das Ende des Abtauvorganges signalisiert und durch welchen die elektrische Widerstandsbeheizung des Lamellenpaketes unterbrochen und das Kühlaggregat wieder eingeschaltet wird.The circuit of the photo cell to trigger a switching pulse for the defrosting process is shown in more detail in FIG. As they are at the discretion of the professional and can also be controlled e.g. via resistance circuits and mechanical relays could, - a more detailed description can be omitted. In a further embodiment the circuit can in any case also when it has become again energetic Light beam emitted a pulse through which the end of the defrosting process signaled and through which the electrical resistance heating of the lamella set interrupted and the cooling unit is switched on again.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können an Stelle einer Lichtquelle und der dazugehörigen Fotozelle auch andere Strahlungsquellen, wie z.B. radioaktive Strahlungsquellen, Mikrowellensender und Ultraschallsender verwendet werden. Die Empfänger sind dann bei gleichbleibenden Schaltungsprinzipien entsprechend auszulegen.In a further embodiment of the invention, instead of a Light source and the associated photocell also other radiation sources, such as radioactive radiation sources, microwave transmitters and ultrasonic transmitters are used will. If the circuit principles remain the same, the receivers are then accordingly to interpret.

Der Vorteil einer radioaktiven Strahlungsquelle dabei ist, daß sie einer Speisung mit zusätzlicher elektrischer Energie nicht bedarf und so auch unabhängig von einer Versorgung mit Strom ein Signal zu erzeugen vermag.The advantage of a radioactive source of radiation is that it a supply with additional electrical energy is not required and so also independent capable of generating a signal from a supply of electricity.

Ihre Nachteile, nämlich das Nachlassen mit der Zeit und die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen sind bekannt. Ein Einsatz ist aber dennoch nicht ausgeschlossen, da die verwendeten Strahlungsenergien nur äußerst gering zu. sein brauchen.Their disadvantages, namely the wear off with time and the necessary Safety precautions are known. However, a use is not ruled out, because the radiation energies used are extremely high low to. be to need.

Um die Wirkung der Vereisung bzw. des Eisansatzes auf die Lichtstrahlung zwischen der Lichtquelle und der Fotozelle zu verstärken, kann die Strahlung durch den Lamellenblock durch hintereinander liegende Bohrungen in den Lamellen erfolgen. Das Zuwachsen der Bohrungen und der Strecken zwischen den Bohrungen wird dann also für die gesamten Lamellen vervielfacht eine Schwächung des Lichtstrahles ergeben und so ein einwandfreies Aufnehmen des Signals ermöglichen.About the effect of the icing or the accumulation of ice on the light radiation between the light source and the photocell can amplify the radiation the lamellar block can be made through holes in the lamellas lying one behind the other. The overgrowth of the holes and the distances between the holes will then for the entire lamellae result in a weakening of the light beam and thus enable a flawless recording of the signal.

Um bei Ausfall eines Stromdurchflusses durch die verwendete Lichtquelle, d.h. beim Durchbrennen der Glühwendel der als Lichtquelle dienenden Glühlampe die Einleitung des Abtauens auch dann zu verhindern, wenn der Eisansatz noch nicht in der eingestellten Größenordnung liegt, ist mit Hilfe der in Figur 3 gezeigten Schaltung eine Blockierung des Signals zur Einleitung des Abtauens vorgegeben.In order to avoid the failure of a current flow through the light source used, i.e. when the filament of the incandescent lamp serving as the light source burns through To prevent the initiation of defrosting even if the ice has not yet formed of the set order of magnitude is with the aid of the circuit shown in FIG a blocking of the signal to initiate defrosting is specified.

Insgesamt bildet ersichtlicherweise die Erfindung nicht nur eine besonders zweckmäßige, sondern auch eine überaus wirtschaftlich verwendbare und störungsfreie Möglichkeit zur Überwachung des Abtauvorganges in Eühlaggregaten.Overall, it can be seen that the invention is not just a special one functional, but also extremely economically usable and trouble-free Possibility to monitor the defrosting process in cooling units.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Feststellung von übermäßigem Eisbesatz an einem Verdampfer eines Tiefkühlaggregates, insbesondere in einem Diefkühl-Eraftfahrzeug, wobei bei Vorliegen des übermäßigen Eisansatzes ein Abtauvorgang eingeleitet wird, gekennzeichnet durch das Aussenden eines Strahlungssignals, die Messung des ankommenden Strahlungssignals, wobei die Meßstrecke zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger von dem in dem Verdampf er gebildeten Eis beeinflußt wird und bei der Schwächung des Eingangsstrahls bzw. Eingangssignals am Empfänger um ein bestimmtes Maß ein Signal zur Einleitung des Abtauvorganges erfolgt. Procedure for determining excessive ice on an evaporator of a freezer unit, in particular in a refrigerated vehicle, with If there is excessive ice accumulation, a defrosting process is initiated, marked by sending out a radiation signal, measuring the incoming radiation signal, wherein the measuring section between the radiation source and the receiver of the in the evaporation he formed ice is influenced and in the weakening of the input jet or input signal at the receiver to a certain extent a signal for initiation the defrosting process takes place. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall eines Stromdurchflusses durch die mit elektrischer Energie versorgte Strahlungsquelle eine Blockierung des Signals zur Einleitung des Abtauens erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that in the event of failure a current flow through the radiation source supplied with electrical energy the signal to initiate defrosting is blocked. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich umfaßt oder aus diesen besteht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Radiation includes electromagnetic waves in the visible range or from these consists. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtauen nach Stillegendes Umwälzventilators durch elektrische Beheizung des Lamellenpakets erfolgt und von einem Zeitschalter beendet wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Defrosting after the circulation fan has stopped by electrical heating of the lamella set takes place and is ended by a timer. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtauen nach Stillegen des Umwälzventilators durch elektrische Beheizung des Lamellenpakets erfolgt und von einem Signal beendet wird, wenn der Empfänger die Strahlung in einem vorher bestimmten Maße wieder empfängt.5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Defrosting after the circulation fan has been shut down by electrically heating the lamella set occurs and is terminated by a signal when the receiver receives the radiation in a receives predetermined measurements again. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle und einen im Abstand davon angeordneten Empfänger für die Strahlung, zwischen denen sich eine im abgetauten Zustand freie Meßstrecke befindet, in der sich bei Vereisung des Lamellenpakets des Verdampfers Eis bildet und durch eine Schaltung zur Einleitung und/oder Beendigung des Abtauvorganges, wenn der Empfänger ein bestimmtes Maß der sonst für den zu bestimmenden Vereisungszustand üblichen Strahlung empfängt.6. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 5, characterized by a radiation source and one arranged at a distance therefrom Receiver for the radiation, between which there is a free in the defrosted state The measuring section is located in which, when the lamellar pack of the evaporator is iced up Ice forms and a circuit to initiate and / or terminate the defrosting process, if the recipient has a certain level of otherwise for the state of icing to be determined receives usual radiation. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Reflektor von dem Empfänger aus gesehen hinter der als Strahlungsquelle dienenden Lichtquelle und/oder einer Sammellinse oder eines Linsensystems von dem Empfänger aus gesehen vor der Lichtquelle.7. Apparatus according to claim 6, characterized by a reflector Seen from the receiver behind the light source serving as the radiation source and / or a converging lens or a lens system seen from the receiver in front of the light source. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Meßstrecke quer zu den Lamellen und dem durchtretenden Kühlluft strom.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by a measuring section across the slats and the cooling air passing through it. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Meßstrecke längs durch einen Lamellenkanal und parallel zu dem durchtretenden Kühlluftstrom.9. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by a measuring section lengthways through a lamellar duct and parallel to the cooling air flow passing through.
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