DE3014580C2 - Vorrichtung zur Regelung der Temperaturen in einem Kühlschrank mit Gefrierfach - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung der Temperaturen in einem Kühlschrank mit Gefrierfach

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Temperaturen in einem Kühlschrank mit einem Absorber-Kälteaggregat, dessen Verdampfer teilweise in einem Gefrierfach und teilweise in einem Kühlraum angeordnet ist, dessen Temperatur einen das Kälteaggregat steuernden Thermostaten beeinflußt. Die Erfindung ist insbesondere bestimmt für Kühlschränke mit Abtauautomatik.
Derartige Kühlschränke, wie sie beispielsweise durch die CA-PS 4 33 410 vorbekannt sind, haben normalerweise in ihrem der Aufbewahrung von Nahrungsmitteln dienenden Kühlraum eine Temperatur von ungefähr 2 bis 60C und in dem zum Einfrieren und Aufbewahren eingefrorener Nahrungsmittel dienenden Gefrierfach eine Temperatur von ungefähr —12°C. Das Gefrierfach befindet sich räumlich über dem Kühlraum, und das Absorber-Kälteaggregat hat ein Verdampfersystem mit einem ersten, bei sehr niedrigen Temperaturen betriebenen Verdampferteil für das Gefrierfach und einem zweiten, bei höherer Temperatur betriebenen Verdampferteil für den Kühlraum. Während des Betriebs wird Kältemittelkondensator vom Kondensator des Kälteaggregats dem oberen Teil des ersten Verdampferteils zugeleitet. Während es durch diesen Verdampferteil fließt, wird es teilweise verdampft. Der Rest des Kondensats wird dann dem oberen Teil des zweiten Verdampferteils zugeführt und dann in diesem verdampft. Die Steuerung erfolgt mittels eines Thermostaten, dessen Temperaturfühler im Kühlraum angeordnet ist. Der Thermostat wirkt auf eine Wärmequelle ein, mit welcher das Kälteaggregat betrieben wird.
Es hat sich nun in der Praxis gezeigt, daß es sehr schwierig ist, die Temperaturen im Gefrierfach und im Kühlraum auf den vorgesehenen Werten zu halten, wenn die Arbeitsbedingungen, insbesondere die Außentemperatur, stark schwanken.
Bei niedriger Außentemperatur braucht nämlich der dem Kühlraum zugeordnete Verdampferteil nur sehr kleine Mengen Kältemittelkondensat. Unter diesen Voraussetzungen besteht jedoch die Gefahr, daß der dem Gefrierfach zugeordnete Verdampferteil nicht genug Kältcmittelkondensat erhält. Es ist bei Wohnwagen-Kühlschränken allgemein bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß eine Wärmequelle benutzt wurde, die nicht immer mit voller Leistung ein- und ausgeschaltet wurde, sondern aus zwei Teilen bestand, einem kleineren Teil, welcher ständig angeschlossen war, und einem größeren Teil, welcher durch den Thermostat ein- und ausgeschaltet wurde. Wenn mit einem Brenner gearbeitet wird, ist ein Bypass zu dem den Gasstrom zur Flamme steuernden Ventil vorgesehen, und dadurch wird der Brenner kontinuierlich mit einer Flamme betrieben, die jedoch zwischen einer kleinen Bypass-Flamme und einer größeren Flamme bei vollem Betrieb abwechselt. Bei elektrischer Betriebsweise benutzt man eine Heizpatrone mit zwei Widerständen, von denen einer ständig angeschlossen ist, während der andere durch den Thermostaten des Kühlraums gesteuert wird.
Im Hinblick auf Energieeinsparung kann es sich empfehlen, den Brenner eines mit Gas betriebenen Kühlschranks nicht mit einer Bypass-Flamme brennen zu lassen, weil der Wirkungsgrad gering ist. Außerdem kann auch bereits die begrenzte Energiezufuhr zu allzu niedrigen Temperaturen im Kühlraum führen, wenn die Außentemperatur sehr niedrig ist. Normalerweise ist die Anordnung so getroffen, daß das Kälteaggregat direkt durch die Umgebungsluft gekühlt wird. Dies bedeutet, daß im Winter die Kühllufttemperatur niedriger sein kann als die vorgesehene Kühlraumtemperatur. Wie aus
der DE-OS 28 39 012 bekannt, besteht weiterhin die Möglichkeit, einen Kühlschrank mit mehreren unterrchiedlichen Wärmequellen und einer automatischen Auswahl der Energieart zu betreiben, wobei im Falle des Betriebs mit Gas eine Bypass-FIamme nicht erforderlich ist, sondern diese vollständig ausgelöscht wird, wenn der Thermostat die vorgesehene Temperatur mißt. Bei einem solchen Kühlschrank steuert der dem Kühlraum zugeordnete Thermostat das Kälteaggregat unabhängig von der Art der Energie, mit welcher der Kühlschrank gerade betriehen wird. Bei Verwendung eines Thermostaten mit geeigneten Eigenschaften kann dieser die Temperatur des Kühlraums so genau regeln, daß nach Abschaltung der Energiezufuhr im Kühlraum abgetaut werden kann. Ein großer Vorteil eines solchen Systems besteht darin, daß zu tiefe Temperaturen im Kühlraum vermieden werden können. Andererseits verursacht das beschriebene Regelsystem jedoch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen eine zu hohe Temperatur im Gefrierfach. Das liegt daran, daß bei normaler Zuordnung eines Thermostaten zum Kühlraum die Kältemittelzufuhr zum Verdampfersystem nur entsprechend der Kühlraumtemperatur erfolgt und der dem Gefrierfach zugeordnete Verdampferteil dementsprechend auch nur dann Kältemittelkondensat erhält, wenn der Kühlraum zu warm geworden ist. Geschieht dies nicht, weil z. B. die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist, bleibt die Kühlung des Gefrierfachs unbefriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, durch welche die beschriebenen Nachteile vermieden werden, also auch bei niedriger Außentemperatur eine bestimmte Höchsttemperatur im Gefrierfach nicht überschritten wird.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Mittel zur kurzzeitigen Aktivierung des Kälteaggregats während der Ruhezeiten des dem Kühlraum zugeordneten Thermostaten. Zu diesen Mitteln kann insbesondere ein weiterer das Kälteaggregat steuernder Thermostat gehören, welcher dem Gefrierfach zugeordnet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche in vereinfachter Darstellung einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Steuerung eines Absorberkühlschranks mit Gefrierfach zeigt. Dabei sind die Relais und ihre Schaltkontakte im nicht aktivierten Zustand gezeigt.
Im Beispielsfall wird das Kälteaggregat des Kühlschranks mit einem Gasbrenner IO betrieben dem Gas über eine Leitung 11 zugeführt wird, oder alternativ mit einer elektrischen Heizpatrone 12, die Strom von einer Batterie 13 erhält, oder schließlich mittels einer zweiten Heizpatrone 14, die über eine Leitung 15 an ein elektrisches Netz 16 angeschlossen werden kan.i.
Die Steuervorrichtung des Kühlschranks hit einen Hauptschalter 17, der in der Zeichnung im geöffneten Zustand gezeigt ist. Er steuert zwei Schalter 18,19 in der Leitung 15 zur Heizpatrone 14, weiterhin einen Schalter 20 in einer Leitung 21 zur Heizpatrone 12 und schließlich ein Hauptventil 22 in der Gasleitung 11. Wenn der Schalter 17 eingeschaltet ist. ist die gesamte Steuervorrichtung in Funktion, arbeitet aber natürlich noch in Abhängigkeit von anderen Parametern.
Zur Steuervorrichtung gehört ein Thermostat 24 mit einer Impulsleitung 25 zu einem Temperaturfühler 26, der im Kühlraum eines Kühlschranks angeordnet ist. Wenn die Kühlraumtemperatur unterhalb eines bestimmten Grenzwerts liegt, soll der Thermostat die Wärmezufuhr zum Kälteaggregat f.usschalten. Wenn andererseits die Temperatur im Kühlraum über einen bestimmten Grenzwert sieigt, schaltet der Thermostat 24 die Wärmezufuhr zum Kälteaggregat ein. Der Thermostat 24 steuert hierzu erstens einen Schalter 27, der in Einschaltstellung gezeigt ist, und zweitens ein Ventil 28 in der Gasleitung 11. Zwischen diesem Ventil und dem Thermostaten 24 besteht eine nicht gezeigte mechanische Verbindung.
m Wenn der Hauptschalter 17 eingeschaltet wird, schließt der Schalter 20 in der Leitung 21, und dadurch fließt ein Strom von der Batterie 13 durch eine Diode 31 und Relaisschaltkontakte RL \A und RL2A zu einem Kondensator 32. Außerdem fließt ein Strom durch eine
H Leitung 33 über einen Flammendetektor 34 und ein Zeitrelais 35 zu einem Funkenerzeuger 36, welcher mittels einer Elektrode 37 Zündfunken für den Gasbrenner 10 erzeugt. Der Strom geht auch durch einen PTC-Heizwiderstand 38, welcher dadurch sehr
2(i schnell auf eine bestimmte Temperatur, vorzugsweise etwa !200C, aufgeheizt wird. Dieser Heizwiderstand 38 ist an einer Wachspatrone 39 angeordnet, welche dadurch ebenfalls auf ungefähr 1200C erwärmt wird. Dadurch dehnt sich das Wachs in der Patrone 39 aus und drückt eine Kolbenstange 40 nach außen, welche ein Ventil 41 in der Gasleitung 11 öffnet. Dieses Ventil ist ein Teil einer Sicherheitsventileinrichtung. Es ist gleichzeitig auch noch mit einem Anker 42 verbunden, welcher beim Öffnen des Ventils gegen einen Elektro-
3(i magneten 43 bewegt wird. Letzterer hat eine Wicklung 44, die durch eine Leitung 45 mit einem nahe dem Gasbrenner 10 angeordneten Thermoelement 46 verbunden ist, so daß an der Wicklung 44 der Sicherheitsventileinrichtung eine negative Spannung von ungefähr 14 mV erzeugt wird, wenn die Flamme brennt. Der Magnet zieht dann den Anker 42 an und hält das Ventil 41 offen. Die Flamme erwärmt auch den Flammendetektor 34, welcher daraufhin die Leitung 33 unterbricht, so daß der Funkenerzeuger 36 und der
■ι» Heizwiderstand 38 abgeschaltet werden. Dadurch hören die Zündfunken am Brenner auf, und die Wachspatrone 39 kühlt sich ab. Das Ventil 41 in der Gasleitung wird jedoch weiterhin durch den Elektromagneten 43, 44 der Sicherheitsventileinrichtung offengehalten. Die Flamme
4) brennt also weiter, ohne daß Strom von der Batterie 13 im Gassystem unterhalb der gestrichelten Linie 47 in der Zeichnung gebraucht wird.
Das Relais RL 3 des Thermostats 24 braucht jedoch Strom, wenn der Thermostat reagiert, um zum Kühlen
■ι· die Wärmezufuhr einzuschalten. Bei Netzbetrieb wird Strom durch den Schaltkontakt RL 2fl direkt von der Batterie 13 über den Schalter 20 erhalten, wobei der Schaltkontakt RL2Bm der anderen als der gezeichneten Stellung steht. Wenn die Netzversorgung abgeschal-
5> tet wird und ein einen Generator treibender Motor gestartet wird, indem ein Schalter 48 im Zündschloß eingeschaltet wird, erhält der Thermostat Batteriespannung über den Schalter 48 und den Relaiskontakt RL 2B in der gezeigten Stellung. Bei Gasbetrieb steht der
bo Schalter 48 in der Ausschaltstellung.
Wenn der Motor bei anliegender Netzspannung gestartet wird, wird durch den dann offenen Relaiskontakt RL 2C verhindert, daß beide Heizpatronen 14 und 12 gleichzeitig Wärme abgeben.
b5 Sollte aus irgendeinem Grunde die Gasflamme nicht zünden, wenn der Hauptschalter 17 eingeschaltet wird, arbeitet die Zündeinrichtung zunächst weiter, wird aber nach einer bestimmten Zeil durch das Zeitrelais 35
angeschaltet. Dann zeigt eine mit dem Zeitrelais 35 verbundene Warnlampc 49 an, daß der Gasbrenner nicht funktioniert. Entweder liegt in diesem Falle ein Fehler vor oder der Gasvorrat ist erschöpft. Zunächst sollte der Zündversuch wiederholt werden, indem der Hauptschalter aus- und dann wieder eingeschaltet wird. Dann wird der Strom durch das Zeitrelais 35 unterbrochen und ein anderer Zündversuch durch die Steuervorrichtung ausgeführt. Wenn auch dieser Versuch fehlschlägt, sollte der Grund der Störung untersucht werden.
Im vorstehenden ist die Wärmezufuhr zum Kälteaggregat mittels des Gasbrenners 10 sowie dessen Steuerung beschrieben worden. Diese geschieht u. a. mittels des Thermostats 24, welcher auf das Ventil 28 in der Gasleitung 11 einwirkt. Wenn eine andere Energiequelle, z. B. die Batterie 13 oder das Netz 16, an die Heizpatronen 12 oder 14 angeschlossen ist, muß die Gasflamme am Brenner 10 ausgelöscht werden, und der Thermostat 24 muß dann den Betrieb der Heizpatrone steuern. Wenn der Thermostat 24 in Einschaltstellung ist, ist der Schalter 27 geschlossen, und es fließt Strom durch das Relais RL 3. Dieses Relais läßt Strom durch den Relaiskontakt RL 3A in die Leitung 15 fließen, wenn diese an die Netzleitung 16 angeschlossen ist. Die Heizwirkung der Heizpatrone 14 wird durch den Thermostat 24 mittels des Relais RL 3 gesteuert.
Wenn das Steuersystem durch den Schalter 48 im Zündschloß des Motors mit der Batterie 13 verbunden ist, fließt Strom durch den Relaiskontakt RL 2Cund ein weiteres Relais RL 1. Wenn letzteres anzieht, läßt der Relaiskontakt RLiB Strom über die Leitung 21 zur Heizpatrone 12 fließen, welche daraufhin durch den Thermostat 24 mit Hilfe des Relais RL 3 über den Relaiskontakt /?L3ßinder Leitung21 gesteuert wird.
In beiden Fällen des elektrischen Betriebs des Kühlschranks wird beim Übergang vom Gasbetrieb die Gasflamme ausgelöscht. Bei Übergang auf Netzbetrieb verbindet das Relais RL2 durch seinen Schaltkontakt RL 2A den Kondensator 32 mit einer Leitung 50, und bei Batteriebetrieb verbindet das Relais RL ! mit seinem Schaltkontakt RL \A den Kondensator 32 ebenfalls mit der Leitung 50. In beiden Fällen wird daraufhin der Kondensator 32 über die Leitung 50 und die Wicklung 44 der Sicherheitsventileinrichtung entladen. Der Strom aus dem Kondensator 32 fließt dabei in entgegengesetzter Richtung wie der Strom in der Wicklung 44 infolge des Thermostats 46, und der Anker 42 fällt dadurch zurück, so daß das Gasventil 41 geschlossen wird. Dadurch wird die Flamme des Gasbrenners 10 ausgelöscht und statt dessen das Kälteaggregat durch die eine oder andere der beiden Heizpatronen 12 und 14 mit Wärme versorgt.
Erfindungsgemäß ist an die Leitung zwischen dem Relaiskontakt RL2Bund dem Relais RL3 eine Leitung angeschlossen, welche einen Schalter 52 aufweist, der somit parallel zum Schalter 27 liegt. Der Schalter 52 wird gesteuert durch einen dem Gefrierfach zugeordneten Thermostaten 53, welcher über eine Impulsleitung mit einem Temperaturfühler 55 verbunden ist.
Während der Temperaturfühler 26 die Temperatur im Kühlraum des Kühlschranks mißt, reagiert der Temperaturfühler 55 auf die Temperatur im Gefrierfach. Wenn der Kühlschrank in Betrieb ist, kann sein Kälteaggregat sowohl durch den Thermostat 24 als auch durch den Thermostat 53 aktiviert werden. Letzterer hat eine mechanische Verbindung mit einem Ventil 56 in einer das Ventil 28 überbrückenden Bypass-Leitung 57. Das
ί Ventil 28 wird außerdem noch durch eine weitere Bypass-Leilung 58 mit einer Drossel 59 überbrückt. Auf diese Weise hat der Brenner wenigstens immer eine kleine Dauerflamme.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung ist es
κι möglich, die gewünschten Temperaturen sowohl im Kühlraum als auch in der Gefrierkammer bei sehr unterschiedlichen Arbeitsbedingungen aufrechtzuerhalten. Während früher eine niedrige Umgebungstemperatur eine allzu niedrige Temperatur im Kühlraum oder
υ eine zu hohe Temperatur im Gefrierfach zur Folge hatte, läßt nunmehr der Thermostat 24 das Kälteaggregat abschalten, wenn der Kühlraum eine bestimmte untere Temperaturgrenze erreicht hat, und der Thermostat 53 läßt das Kälteaggregat einschalten, wenn die Temperatur im Gefrierfach zu hoch ist. Das Kältemittelkondensat wird dem Verdampferteil im Gefrierfach zugeführt, allerdings sind die Betriebszeiten des Kälteaggregats dann, wenn der Kühlraum bereits seine vorgeschriebene Temperatur hat, so kurz, daß das zugeführte Kältemittelkondensat im wesentlichen in dem dem Gefrierfach zugeordneten Verdampferteil verbraucht, d. h. verdampft wird. Dadurch wird eine gleichzeitige weitere Abkühlung in dem anderen, dem Kühlraum zugeordneten Verdampferteil vermieden, so daß die Temperatur des Kühlraums unbeeinflußt bleibt.
LJm den gewünschten Effekt zu erreichen, ist es
möglich, Thermostate zu benutzen, bei denen die Ein- und Ausschalttemperaturen in besonderer Weise eingestellt sind. Der Kühlraumthermostat 24 kann z. B.
so eingestellt sein, daß er das Kälteaggregat bei + 1CC einschaltet und bei —6°C ausschaltet. Der Gefrierfachthermostat 53 kann z. B. die Temperaturwerte von — 14°C und -16°C als Grenzwerte haben. Welche Temperaturgrenzwerte gewählt werden, hängt auch von der Lage der Temperaturfühler 26 und 55 ab. Es versteht sich jedoch, daß der Kühlraumthermostat 24 einen verhältnismäßig weiten und der Gefrierfachthermostat 53 einen verhältnismäßig engen Betriebsbereich haben sollte.
Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit, nur einen Kühlraumthermostaten zu benutzen und andere Mittel vorzusehen, die während der Ausschalt- bzw. Ruhezeiten des Kühlraumthermostaten das Kälteaggregat
so kurzzeitig einschalten. Der Kühlraumthermostat kann so angeordnet sein, daß er beim Abschalten der Wärmezufuhr ein erstes Mittel einschaltet, welches nach einer bestimmten Zeit, z. B. einer Stunde, die Wärmezufuhr einschaltet und ein zweites Mittel aktiviert, welches eine kürzere Zeit, z. B. 20 Minuten, aktiv ist, und danach die Wärmezufuhr ausschaltet und wieder das erste Mittel aktiviert. Die genannten Mittel können Kondensatoren oder ein Heizwiderstand sein, welcher einen auf Erwärmung ansprechenden Schalter erhitzt. Das beste Ergebnis wird jedoch erhalten, wenn das Kälteaggregat in unmittelbarer Abhängigkeit vom Wärmebedarf der beiden darin vorgesehenen Räume unterschiedlicher Temperatur gesteuert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Regelung der Temperaturen in einem Kühlschrank mit einem Absorber-Kälteaggregat, dessen Verdampfer teilweise in einem Gefrierfach und teilweise in einem Kühlraum angeordnet ist, dessen Temperatur einen das Kälteaggregat steuernden Thermostaten beeinflußt, gekennzeichnet durch Mittel (53) zur kurzzeitigen Aktivierung des Kälteaggregats während der Ruhezeiten des dem Kühlraum zugeordneten Thermostaten (24).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Thermostaten (24), welcher dem Kühlraum zugeordnet ist, ein von der Temperatur im Gefrierfach beeinflußter Thermostat (53) vorgesehen ist, welcher ebenfalls die Wärmequellen (10, 12,14) des Kälteaggregats steuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gefrierfach zugeordnete Thermostat (53) parallel zu dem dem Kühlraum zugeordneten Thermostaten (24) in einem von einer Batterie (13) versorgten Stromkreis (51) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostaten (24, 53) mit Mitteln zum öffnen und Schließen von Ventilen (28, 56) in parallelen Gasleitungen (11, 57) zum Brenner (10) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ω zeichnet, daß die Thermostaten (24, 53) mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden sind, welche die Energiezufuhr zum Kälteaggregat steuert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kühlraum zugeordnete Thermostat (24) so eingestellt ist, daß er bei + I0C im Kühlraum das Kälteaggregat einschaltet und bei — 6° C ausschaltet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gefrierfach zugeordnete Thermostat (53) so eingestellt ist, daß er das Kälteaggregat bei einer bestimmten Temperatur einschaltet und bei einer um etwa 2°C niedrigeren Temperatur ausschaltet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kühlraum zugeordnete Thermostat (24) so angeordnet ist, daß er beim Abschalten der Wärmezufuhr zum Kälteaggregat ein erstes Mittel einschaltet, welches nach einer ^o bestimmten Zeit, z. B. einer Stunde, die Wärmezufuhr einschaltet und ein zweites Mittel aktiviert, welches eine kürzere Zeit, z. B. 20 Minuten, arbeitet und danach die Wärmezufuhr abschaltet und das erste Mittel wieder aktiviert. «
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu den genannten Mitteln Kondensatoren gehören.
10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Mitteln PTC-Heizwider- «> stände gehören, welche auf Wärme ansprechende Schalter erhitzen.
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