DE3323449A1

DE3323449A1 - Regelvorrichtung fuer einen kuehlschrank

Info

Publication number: DE3323449A1
Application number: DE19833323449
Authority: DE
Inventors: Takeshi Osaka Motoyama; Toshiyuki Takatsuki Osaka Onishi; Kunio Ibaraki Osaka Yokoyama
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1984-01-05
Also published as: IT8321871A0; IT1194296B; US4499738A; GB2123180B; FR2529652B1; GB2123180A; GB8317361D0; FR2529652A1

Description

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29. Juni 1983

Regelvorrichtung für einen Kühlschrank

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Regelvorrichtung für einen Kühlschrank

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen Kühlschrank mit je einem Verdampfer für ein Kühlfach und ein Gefrierfach. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kühlschrank-Regelvorrichtung mit je einem Zwangsabtausteuerkreis und einem Zwangskühlsteuerkreis für den Gefrierfach-Verdampfer.

Ein bekannter, direktkühlender Kühlschrank mit Kühl- und Gefrierfach-Verdampfer, die miteinander in Reihe geschaltet sind, ist im allgemeinen mit einer Zwangskühleinrichtung zum zwangsweisen (forced) Kühlen des Gefrierfach-Verdampfers nur während einer vorgeschriebenen oder vorgegebenen Zeitspanne für das schnelle Einfrieren des im Gefrierfach befindlichen Guts sowie mit einer Zwangsabtaueinrichtung zur periodischen Beseitigung des sich am Reifablagerungsabschnitt des Gefrierfachs in größeren Mengen (konzentriert) absetzenden Reifs bzw. Eises durch Betätigung eines Heizelements versehen.

Der bisherige Kühlschrank ist so ausgelegt, daß bei der Lieferung eines Befehlssignals zum schnellen Kühlen des Gefierfachs während der vorgegebenen Abtauperiode der Abtauvorgang unterbrochen wird, um das schnelle Kühlen des Gefrierfachs zu erlauben. In diesem Fall wird der am genannten Ablagerungsabschnitt

abgesetzte Reif bzw. das Eis nicht vollständig entfernt, sondern erst im nächsten periodischen Abtauvorgang abgetaut. Bekanntlich tritt eine Reif- oder Eisbildung in größerem Umfang an den oberen und hinteren Platten des Gefrierfachs auf, welche zum Teil den Gefrierfach-Verdampfer bilden. Wenn dabei die Reif- oder Eisansammlung bis zum nächsten vorgeschriebenen Abtauzeitpunkt erhalten bleibt, kann der Reif- bzw. Eisniederschlag an den genannten oberen und hinteren Platten zeitweilig zu großen Eisklumpen anwachsen. Während der regelmäßigen Abtauperiode fallen oftmals große Eisstücke von z.B. der oberen Platte des Gefrierfachs herab, wodurch der Anwender verunsichert wird. Bevorzugt sollte der Abtau-Vorgang vollständig nach einem Plan oder Schema stattfinden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Kühlschrank-Regelvorrichtung, die nach Abschluß eines Regel-Vorgangs, der auf den Eingang eines Befehls zum zwangsweisen Kühlen des Gefrierfach-Verdampfers oder eines Befehlssignals zum zwangsweisen Entfernen (Abtauen) des an einem Reif- oder Eisablagerungsabschnitt im Gefrierfach niedergeschlagenen Reifs oder Eises, je nachdem, welchem Befehl der Vorzug gegeben wird, hin durchgeführt wird, den Beginn eines Regelvorgangs nach Maßgabe des verzögerten Befehlssignals einzuleiten vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Regelvorrichtung für einen Kühlschrank mit einem geschlossenen Kühlkreissystem in Form einer Reihenanordnung aus einem Verdichter, einem Kondensator, einer Kapillarrohranordnung, einem Verdampfer für ein Kühlfach und einem Verdampfer für ein Gefrierfach in der angegebenen Reihenfolge erfindungsgemäß gelöst durch eine Zwangskühleinrichtung mit einer Um-

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gehung bzw. überbrückung, die einen Kältemitteldurchgang für den Kühlfach-Verdampfer zum Kühlen nur des Gefrierfach-Verdampfers überbrückt, durch eine Zwangsabtaueinrichtung, die nahe eines Reif- oder Eisablagerungsabschnitts im Gefrierfach angeordnet ist, wo sich Reif bzw. Eis in konzentriertem Maße absetzt, und mit welcher diese Reif- oder Eisablagerung entfernbar (abtaubar) ist, durch eine erste Steuereinheit für die Ansteuerung der Zwangskühleinrichtung bei Beschickung mit einem ersten Befehlssignal, durch eine zweite Steuereinheit zur Ansteuerung der Zwangsabtaueinrichtung bei Beschickung mit einem zweiten Befehlssignal und durch eine Präferenz- bzw. Vorzugssteuereinheit, die bei stattfindendem Regelvorgang und bei Eingang des ersten oder des zweiten·Befehlssignals, je nachdem, welches Signal eher eintrifft, und bei Abgabe eines verzögerten (delayed) Be fehlssignals während dieser Zeitspanne die erste oder die zweite Steuereinheit in der Weise betätigt, daß ein Regelvorgang nach Maßgabe des verzögerten Befehlssignals erst nach Abschluß eines Regelvorgangs nach Maßgabe des früheren Befehlssignals einsetzt.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch einen mittels

einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung geregelten Kühlschrank,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Kombination des Kühlkreissystems (refrigerating cycle system) mit einer überbrückungsvorrichtung für den Kühlfach-Verdampfer gemäß Fig. 1,

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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Kühlschrank-Regelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
5

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Kombination aus dem Kühlkreissystem und der Überbrückungsvorrichtung für den Kühlfach-Verdampfer gemäß Fig. 1 und 10

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Kühlschrank-Regelvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das Haupt-Gehäuse eines Kühlschranks 1 eine obere Platte 2a, eine Rück(wand)platte 2b, eine Bodenplatte 2c sowie nicht dargestellte Seitenplatten. Im Inneren des oberen Bereichs des Gehäuses befindet sich ein Gefrierfach 3, das durch eine obere Wand 3a, eine materialeinheitlich mit letzterer ausgebildete Rückwand 3b, eine Bodenwand 3c sowie nicht dargestellte Seitenwände festgelegt ist. Im unteren Bereich des Gehäuses ist ein Kühlfach 4 vorgesehen, das durch eine obere Wand 4a, eine Rückwand 4b, eine Bodenwand 4c sowie nicht dargestellte Seitenwände festgelegt ist. Die offenen Abschnitte von Gefrierfach 3 und Kühlfach 4 sind jeweils mit einer Tür 5a bzw. 5b versehen. Wärmeisoliermaterial 6 ist jeweils in die Türen 5a und 5b, in einen Bereich zwischen der Bodenwand 3c des Gefrierfachs 3 und der oberen Wand des Kühlfachs 4, in einen Bereich zwischen oberer Wand 3a und Rückwand 3b sowie den Seitenwänden des Gefrierfachs 3 und in einen Bereich zwischen Rückwand 4b und Bodenwand 4c sowie Seitenwänden des Kühlfachs 4 eingesetzt. Ein erster Gefrierfach-Verdampfer zum Kühlen des Gefrierfachs 3 befindet sich dicht an der

Außenfläche von oberer Wand 3a und Rückwand 3b des Gefrierfachs 3, um einen Wärmeentzug zu bewirken. Ein Heizelement 9 ist dicht an den Außenflächen von oberer Wand 3a und Rückwand 3b angeordnet, um an deren Innenflächen angesammelte Reif- bzw. Eisablagerungen zu entfernen. Ein zweiter Verdampfer 8 zum Kühlen des Gefrierfachs 3 befindet sich dicht an der Außenseite der Bodenwand 3c. Die obere Wand 3a und die Rückwand 3b bilden gemeinsam einen Teil des ersten Gefrierfach-Verdampfers 7. Die Bodenwand 3c dient als Teil des zweiten Verdampfers 8. Weiterhin sind ein Ablaufrohr 11, eine Auffangschale 12 und eine Wanne 13 (für Tauwasser) in den in Fig. 1 eingezeichneten Stellungen angeordnet. Unter dem Haupt-Gehäuse befindet sich ein Verdichter 14. Der erste Verdampfer 7 wird auf eine tiefere Temperatur gekühlt als der zweite Verdampfer 8, um Reif- oder Eisablagerungen sich konzentriert bzw. bevorzugt an oberer Wand 3a und Rückwand 3b des Gefrierfachs 3 bilden zu lassen.

Gemäß Fig. 2 besteht ein ein Kühlkreissystem bildender Kältemitteldurchgang aus einem Kältemittel-Auslaß 14a des Verdichters 14, einem Kondensator 15, einem ersten Kapillarrohr 16, einem zweiten Kapillarrohr 17, dem Kühlfach-Verdampfer 10, dem ersten Gefrierfach-Verdampfer 7 und einem Kältemittel-Einlaß 14d des Kompressors 14, die sämtlich in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind. Zwischen der Verbindung 18 der Kapillarrohre 16 und 17 sowie der Verbindung 19 der Verdampfer 7 und 10 ist eine Kältemittel-Umgehung bzw. -überbrückung 20 vorgesehen, die ein elektromagnetisches Ventil 21, dessen Einlaß mit der Verbindung 18 der Kapillarrohre 16 und 17 verbunden ist, eine Dampfblasen-Pumpe (als Kältemittelweg-Umschaltvorrichtung) 22 mit z.B. einem Kältemittel-Einlaß 22a sowie einem ersten und einem

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zweiten Kältemittel-Auslaß 22b bzw. 22c, ein zwischen den Auslaß des elektromagnetischen Ventils 21 und den Einlaß 22a der Pumpe 22 geschaltetes drittes Kapillar- ° rohr 23_r ein zwischen den ersten Kältemittel-Auslaß 22b und die Verbindung 19 der Verdampfer 7 und 10 geschaltetes viertes Kapillarrohr 24 sowie den zwischen den zweiten Auslaß 22c und die Verbindung 19 der Verdampfer 7 und 10 geschalteten zweiten Gefrierfach-Verdampfer 8 um-

¹^ faßt. Wenn ein in die Dampfblasen-Pumpe 22 eingebautes Heizelement 22b (Fig. 3) stromlos wird, läßt die Pumpe 22 das Kältemittel vom Einlaß 22 zum vierten Kapillarrohr 24 strömen. Wenn das eingebaute Heizelement 22d an Spannung gelegt bzw. eingeschaltet wird, läßt die Pumpe

¹^ 22 das Kältemittel vom Einlaß 22a zum zweiten Gefrierfach-Verdampfer 8 strömen.

Gemäß Fig. 3, in welcher nur die auf die erfindungsgemäße Regelschaltung bezogenen Teile der Kühlschrank-Regelvorrichtung dargestellt sind, ist ein Thermistor 27 zwischen die Pulseingangsklernme ( + ) eines ersten Komparators 25 und eine Gleichspannung-Steuerleitung 26 eingeschaltet, um die Temperatur des Kühlfach-Verdampfers 10 abzufühlen bzw. zu messen. Ein Regelwiderstand 28

^5 igt zwischen die Minusklemme (-) des ersten Komparators 25 und die Gleichspannung-Steuerleitung 26 geschaltet, um eine Soll-Temperatur TR einstellen zu können, auf welcher das Kühlfach gehalten werden soll. Wenn die Temperatur des Kühlfach-Verdampfers 10 über die Soll-Temperatur TR ansteigt, gibt der erste Komparator 25 ein Signal eines hohen Pegels "H" ab. Wenn die Temperatur des Verdampfers 10 unter die Soll-Temperatur TR abfällt, liefert der erste Komparator 25 ein Signal eines niedrigen Pegels "L". Ein Ausgangssignal des ersten Komparators 25 wird einer Treiberschaltung 32 über einen Inver-

ter 29, die eine Eingangsklemme eines UND-Glieds 30 und die eine Eingangsklemme eines ODER-Glieds 31 eingespeist. Das elektromagnetische Ventil 21 öffnet nur dann, wenn an der Eingangsklemme der Treiberschaltung 32 ein Signal des hohen Pegels "H" anliegt. Ein (zweiter) Thermistor 34 ist zwischen die Pluseingangsklemme (+) eines zweiten Komparators 33 und die Steuerleitung 26 zur Erfassung der Temperatur des ersten Gefrierfach-Verdampfers 7 geschaltet. Zwischen die Minusklemme (-) des zweiten Komparators 33 und die Steuerleitung 26 ist ein Regelwiderstand 35 zur Einstellung einer Soll-Temperator TF des Gefrierfachs eingeschaltet. Wenn die Temperatur des Verdampfers 7 über die Soll-Temperatur TF ansteigt, liefert der zweite Komparatur 33 ein Signal des hohen Pegels "H". Wenn die Temperator des Verdampfer 7 unter die Soll-Temperatur TF abfällt, gibt der zweite Komparator 33 ein Signal des niedrigen Pegels "L" ab. Ein Ausgangssignal des zweiten Komparators 33 wird einer Treiberschaltung 38 über jeweils die eine Eingangsklemme eines UND-Glieds 36 und eines ODER-Glieds 37 zugeführt. Der Kompressor 14 wird nur dann betätigt, wenn an der Treiberschaltung 38 ein Signal des hohen Pegels "H" anliegt.

Ein automatisch rückstellender Schnellgefrier-Startschalter 40 ist zwischen die Setzklemme S eines ersten Flipflops 39 und die Steuerleitung 26 geschaltet. Das erste Flipflop 39 wird durch ein beim Drücken des Schalters 40 abgegebenes Schnellgefrier-Befehlssignal S1 gesetzt, so daß an der Ausgangsklemme Q des Flipflops 39 ein Signal des hohen Pegels erscheint. Zwischen ein zweites Flipflop 41 und die Steuerleitung 26 ist ein ein Abtaubefehlssignal PC liefernder Abtaubefehl-Zeitgeber 42 eingeschaltet, der für jede Periode von jeweils 24 Stunden je einen Zeitgeber- bzw. Taktimpuls PC (Abtaubefehls-

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AS

signal) liefert, welcher seinerseits das zweite Flipflop 41 setzt, so daß dieses an seiner Ausgangsklenune Q ein Signal des hohen Pegels abgibt. Ein Ausgangssignal von der Setzausgangsklemme Q des ersten Flipflops 39 wird der Setzklemme S eines dritten Flipflops 44 über ein Übertragungsglied (transfer gate) 43 zugeführt. Ein Ausgangssignal von der Setzausgangsklemme Q des zweiten Flipflops 41 wird zur Setzklemme S eines vierten Flipflops 46 über ein Übertragungsglied 45 geliefert. Das Übertragungsglied 43 schaltet nur dann durch, wenn eine mit der Ausgangsklemme des Übertragungsglieds 45 verbundene Gate- bzw. Torklemme 43a an einem niedrigen Pegel "L" liegt. Das Übertragungsglied 45 schaltet nur dann durch, wenn an einer mit der Ausgangsklemme des Übertragungsglieds 43 verbundenen Gate- bzw. Torklemme 45a ein niedriger Pegel "L" anliegt. Die Setzausgangsklemme Q des dritten Flipflops 44 ist mit den Eingangsklemmen des Zeitgebers 47 und der Treiberschaltung 48 sowie den anderen Eingangsklemmen der ODER-Glieder 31 . und 37 verbunden. Die Ausgangsklemme des Zeitgebers 47 liegt an den Rücksetzklemmen R von erstem und drittem Flipflop 39 bzw. 44. Die Setzausgangsklemme Q des vierten Flipflops 46 ist mit den Eingangsklemmen einer Treiberschaltung 49 und eines Zeitgebers 50 sowie mit den anderen Eingangsklemmen der UND-Glieder 30 und 36 über einen Inverter 51 verbunden. Die Ausgangsklemme des Zeitgebers 50 liegt an den Rücksetzklemmen R von zweitem und viertem Flipflop 41 bzw. 46. Beispielsweise 40 Minuten nach Eingang eines Signals des hohen Pegels an der Eingangsklemme liefert der Zeitgeber 47 einen Impuls P47 eines hohen Pegels, um den Schnellgefriervorgang zu beenden. Beispielsweise 30 Minuten nach Eingangs eines hochpegeligen Signals an der Eingangsklemme liefert der Zeitgeber 50 einen Impuls P50 des hohen Pegels zur Beendi-

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gung des Abtauvorgangs. Das Abtau-Heizelement wird nur dann Spannung gelegt, wenn die Treiberschaltung 49 mit einem Hochpegel-Signal beschickt wird. Das Heizelement 22d der Dampfblasen-Pumpe 22 wird nur dann an Spannung gelegt, wenn die Treiberschaltung 48 ein Signal des hohen Pegels empfängt.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Regelvorrichtung gemäß Fig. 3 beschrieben. Wenn der Schnellgefrier-Start-

¹^ schalter 40 nicht gedrückt ist und kein Abtauvorgang stattfindet, wird ein Kühlvorgang entsprechend dem normalen Kühlzyklus bzw. -kreislauf durchgeführt. Es sei angenommen, daß die durch den Thermistor 27 erfaßte Temperatur des Kühlfach-Verdampfer 10 über der Soll-Tempe-

¹^ ratur TR liegt und der erste Komparator 25 ein Signal des hohen Pegels abgibt, und daß die vom Thermistor 34 erfaßte Temperatur des ersten Gefrierfach-Verdampfers 7 über der Soll-Temperatur TF liegt und der zweite Komparator 33 ebenfalls ein Signal des hohen Pegels abgibt.

in diesem Fall liegt an der einen Eingangsklemme des UND-Glieds 36 ein Signal des hohen Pegels an, während an der einen Eingangsklemme des UND-Glieds 30 ein Signal des niedrigen Pegels anliegt, das durch Invertieren des Hochpegel-Ausgangssignals vom Komparator 25 mittels des Inverters 29 erhalten wird. Da kein Abtauvorgang stattfindet, liefert die Setzausgangsklemme Q des vierten Flipflop 46 ein Signals des niedrigen Pegels, das durch den Inverter 51 invertiert wird, so daß die anderen Eingangsklemmen der UND-Glieder 30 und 36 mit einem Hochpegel-Signal beschickt werden. Infolgedessen geben das UND-Glied 30 ein Signal des niedrigen Pegels und das UND-Glied 36 ein Signal des hohen Pegels ab. Da zu diesem Zeitpunkt kein Schnellgefriervorgang durchgeführt wird, erscheint an der Setzausgangsklemme Q des dritten Flipflops 44 ein Signal des niedrigen Pegels. Die eine Ein-

gangsklemme des ODER-Glieds 31 wird mit einem Signal des niedrigen Pegels beschickt, während an seine andere Eingangsklemme ebenfalls ein Signal des niedrigen Pegels angelegt wird. Die Treiberschaltung 32 wird daher mit einem niedrigpegeligen Signal gespeist. Zu diesem Zeitpunkt bleibt daher das elektromagnetische Ventil 21 geschlossen. Der einen Eingangsklemme des ODER-Glieds 37 wird jedoch ein Signal des hohen Pegels aufgeprägt, so daß die Treiberschaltung 38 ebenfalls ein Hochpegel-Signal empfängt und der Verdichter 14 angetrieben wird. Infolgedessen wird Kältemittel vom Auslaß 14a des Verdichters 14 zum Kühlfach-Verdampfer 10 sowie zum Gefrierfach-Verdampfer 7 geschickt, um die betreffenden Fächer zu kühlen.

Es sei nun angenommen, daß die Temperatur des Kühlfachs 4 aufgrund des erwähnten Kühlvorgangs abfällt und der Thermistor 27 eine Temperatur des Kühlfachs 4 erfaßt, die unter die Soll-Temperatur TR gesunken ist. Daraufhin liefert der erste Komparator 25 ein niedrigpegeliges Signal. Die eine Eingangsklemme des UND-Glieds 30 wird über den Inverter 29 mit einem Hochpegel-Signal gespeist, und an der anderen Eingangsklemme des UND-Glieds 30 liegt ebenfalls ein Hochpegel-Signal an, so daß der Treiberschaltung 32 ein Hochpegel-Signal zugeführt wird. Da zu diesem Zeitpunkt das elektromagnetische Ventil 21 offen und der Schnellgefriervorgang mittels des Schalters 40 nicht eingeleitet ist, bleibt das in die Dampfblasen-Pumpe 22 eingebaute Heizelement 22d stromlos. Infolgedessen können der Auslaß des dritten Kapillarrohrs 23 und der Einlaß des vierten Kapillarrohrs 24 miteinander kommunizieren. Das Kältemittel wird dabei zum Kühlen des Gefrierfachs 3 nur dem Verdampfer 7 zugeführt. Wenn der Thermistor 34 feststellt, daß die Temperatur des Gefrierfachs 3 unter die So11-Temperatur TF abgefallen ist,

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liefert der zweite Komparator 33 ein Signal des niedrigen Pegels. Da zu diesem Zeitpunkt der Verdichter 14 abschaltet, wird der Betrieb des Kühlkreissystems beendet. Wenn der Thermistor 34 später feststellt, daß die Temperatur des Gefrierfach 3 über die Soll-Temperatur TF angestiegen ist, wird der Verdichter 14 wieder in Betrieb gesetzt. Auf diese Weise wird ein gewöhnlicher oder normaler Kühlvorgang durchgeführt, in welchem das elektromagnetische Ventil 21 nach Maßgabe der durch den Thermistor 27 erfaßten Temperaturgröße des Gefrierfachs 3 geschlossen oder geöffnet wird.

Neben dem geschilderten normalen Kühlvorgang ist es häufig nötig, (in einem Heimgefrierbetrieb) z„ B. Wasser schnell einzufrieren. In diesem Fall wird ein das Gefriergut (Wasser) enthaltender Behälter insbesondere auf den zweiten Gefrierfach-Verdampfer 8 aufgesetzt. Der Schnellgefrier-Startschalter 40 wird kurzzeitig gedrückt.

Dabei wird das erste Flipflop 39 gesetzt, um an seiner Setzausgangsklemme Q ein Hochpegel-Signal zur Eingangsklemme des Übertragungsglieds 4 3 zu liefern. Es sei angenommen, daß in diesem Fall im Gefrierfach 3 kein Abtauvorgang stattfindet. Da die Klemme 43a des Übertragungsglied 43 ein Signal des niedrigen Pegels abnimmt, bleibt das übertragungsglied 43 leitend bzw. durchgeschaltet, so daß das dritte Flipflop 44 gesetzt wird. Ein Signal des hohen Pegels wird vom dritten Flipflop 44 zu den Treiberschaltungen 32, 38 und 48 geliefert.

Infolgedessen wird der Verdichter 14 unabhängig von den Pegeln der Ausgangssignale von erstem und zweitem Komparator 25 bzw. 33 aktiviert, so daß das elektromagnetische Ventil 21 öffnet, während weiterhin das Heizelement 22d der Dampfblasen-Pumpe 22 an Spannung gelegt wird. Infolgedessen fließt Kältemittel der Reihe nach

vom Auslaß 14a des Verdichters 14 über den Kondensator 15, das erste Kapillarrohr 16, das elektromagnetische Ventil 21, das dritte Kapillarrohr 23, die Dampfblasen-Pumpe 22, den Verdampfer 8 des Gefrierfachs 3, den Verdampfer 7 des Gefrierfachs und zum Kältemittel-Einlaß 14d des Verdampfers 14 zurück. Auf diese Weise wird die Zwangskühlung· des Gefrierfachs 3eingeleitet. Der nunmehr mit einem hochpegeligen Signal vom dritten Flipflop 44 beschickte Zeitgeber 47 beginnt einen ZeitSteuervorgang. Nach beispielsweise 40 Minuten wird ein Zeitgeber- bzw. Taktimpuls P47 zum Rücksetzen der Flipflops 39 und 44 abgegeben. Demzufolge werden der Verdichter 14 abgeschaltet, das elektromagnetische Ventil 21 geschlossen und das Heizelement 22d stromlos gemacht, so daß der Zwangsgefriervorgang beendet wird.

Nachstehend ist ein im Gefrierfach 3 stattfindender Abtauvorgang beschrieben. Wenn der beschriebene Zwangskühlvorgang nicht durchgeführt wird, wird nur der erste Gefrierfach-Verdampfer 7 gekühlt. Infolgedessen sammelt sich Reif bzw. Eis in verstärktem Umfang an den Außenflächen des ersten Verdampfers 7 an. Im Verlaufe des beschriebenen Zwangsgefriervorgangs setzt sich Reif bzw. Eis auch an der Außenfläche des zweiten Gefrierfach-Verdampfers 8 ab. Da jedoch der erste Verdampfer 7 auf eine tiefere Temperatur als der zweite Verdampfer 8 gekühlt werden kann, wird der an der Außenwand des zweiten Verdampfers 8 anhaftende Reif- bzw. Eisniederschlag aufgrund einer Sublimierungswirkung zum ersten Verdampfer übertragen bzw. umgelagert. Tatsächlich setzt sich daher die Reif- bzw. Eisablagerung nur am ersten Verdampfer 7 ab. Es sei nun angenommen, daß kein Zwangsgefriervorgang durchgeführt wird und der Abtaubefehls-Zeitgeber einen Taktimpuls PC liefert. Daraufhin wird das zweite

Flipflop 41 gesetzt, und ein an dessen Setzausgangskleitime Q erscheinendes Signal des hohen Pegels wird an die Eingangsklemme des Übertragungsglieds 45 angelegt. Da kein Zwangskühlen bzw. -gefrieren erfolgt, wird der Klemme 45a ° des Übertragungsglieds 45 ein Signal des niedrigen Pegels zugeliefert, so daß das Übertragungsglied 45 leitend wird bzw. durchschaltet und demzufolge das vierte Flipflop 46 gesetzt wird. Ein Hochpegelsignal von der Setzausgangsklemme Q des vierten Flipflops 46 wird zur Treiberschaltung 49 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Abtau-Heizelement 9 zur Einleitung eines Abtauvorgangs an Spannung gelegt. Das Hochpegel-Signal vom vierten Flipflop 46 wird außerdem über den Inverter 51 an die anderen Eingangsklemmen der UND-Glieder 30 und 36 ange-

¹^ legt. Infolgedessen schließt das elektromagnetische Ventil 21, der Verdichter 14 wird abgeschaltet, und der Abtauvorgang kann effektiv stattfinden. Bei Eingang eines Hochpegel-Signals vom vierten Flipflop 46 beginnt der Zeitgeber 50 mit einem Zeitsteuervorgang, wobei er nach zum Beispiel 30 Minuten einen Impuls P50 abgibt. Dieser Impuls P50 bewirkt zur Beendigung des Zwangsabtauvorgangs das Rücksetzen des zweiten und vierten Flipflops 41 bzw. 46. Anschließend werden der Verdichter 14 und das elektro magnetische Ventil 21 nach Maßgabe des Pegels der Ausgangssignale der Komparatoren 33 und 25 angesteuert. Bei der beschriebenen Ausführungsform erfolgt der Zwangsabtauvorgang automatisch in periodischen Abständen.

Nachstehend ist ein Fall beschrieben, in welchem das zweite Flipflop 41 mit einem Abtau-Befehlssignal PC (einem Ausgangsimpuls vom Zeitgeber 42) beschickt wird, der Abtauvorgang andauert und während dieser Zeitspanne ein Schnellgefrier-Befehlssignal S1 dem ersten Flipflop 39 zugeführt wird. Dabei wird ein Hochpegel-Signal vom Übertragungsglied 45 an die Klemme 43a des übertragungs-

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glieds 43 angelegt. Selbst wenn daher ein Schnellgefrier-Befehlssignal S1 der Setzklemme des ersten Flipflops aufgeprägt wird, um dieses rückzusetzen, und an die Eingangsklemme des Übertragungsglieds 43 ein Hochpegelsignal angelegt wird, liefert das Übertragungsglied 43 kein Hochpegel-Signal, so daß die Einleitung des Schnellgefriervorgangs verhindert wird. Sobald jedoch der Abtauvorgang beendet ist, wird das zweite Flipflop 41 durch den Taktimpuls P50 rückgesetzt, so daß das Übertragungsglied 43 ein Signal des hohen Pegels emittiert. Dieses Hochpegel-Signal setzt das dritte Flipflop 44 und bewirkt damit die Einleitung des Schnellgefriervorgangs.

Nachstehend ist die Arbeitsweise der Kühlschrank-Regelvorrichtung für den Fall beschrieben, daß ein Schnellgefriervorgang fortgesetzt wird, weil ein Zwangskühl-Befehlssignal S1 dem ersten Flipflop 39 eingegeben wird und demzufolge der Schnellgefriervorgang durchgeführt wird, und während dieser Zeitspanne ein Zwangsabtau-Befehlssignal PC zum zweiten Flipflop 41 geliefert wird. Während des Schnellgefriervorgangs liefert das Übertragungsglied 43 ein Hochpegel-Signal, so daß das Übertragungsglied 45 leitend bzw. durchgeschaltet bleibt. Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt dem zweiten Flipflop 41 ein Zwangsabtau-Befehlssignal PC zugeliefert wird, findet der Abtauvorgang nicht statt, weil das Übertragungsglied 45 nicht-leitend bzw. gesperrt bleibt. Sobald jedoch der zwangsweise Schnellgefriervorgang beendet ist und das erste Flipflop 39 rückgesetzt wird, wird das vierte Flipflop 46 gesetzt und damit der Zwangsabtauvorgang eingeleitet.

Wenn bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ein Abtaubefehlssignal PC dem zweiten Flipflop 41 zugeführt wird,

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auch wenn kein Zwangsgefriervorgang durchgeführt wird, setzt der Abtauvorgang augenblicklich ein. Wenn dem zweiten Flipflop 41 im Laufe eines zwangsweisen Schnellgefriervorgangs ein Abtaubefehlssignal zugeführt wird, wird der Abtauvorgang augenblicklich eingeleitet, sobald der Schnellgefriervorgang abgeschlossen ist, so daß das Abtauen wirksam und vollständig erfolgen kann. Der Abtauvorgang unterbricht dabei nicht den Schnellgefrier-Vorgang, der somit innerhalb einer vorgesehenen Zeitspanne ausgeführt werden kann.

Die Funktionen der übertragungsglieder 43 und 45, der Flipflops 39, 41, 44 und 46 sowie der Zeitgeber 47 und 50 können in einem Mikrorechnerprogramm zusammengefaßt werden.

Die durch das zweite Kapillarrohr 17 und den Kühlfach-Verdampfer 10 gebildete überbrückung für den Kältemitteldurchgang ist nicht auf die Strecke 20 gemäß Fig. 2 beschränkt, vielmehr ist die Erfindung auf einen Kühlschrank anwendbar, der auf die in Fig. 4 dargestellte Weise mit einer Überbrückungsstrecke versehen ist, die ein elektromagnetisches Ventil 21 und ein drittes Kapillarrohr 53 enthält. Beim Kühlschrank gemäß Fig. 4 ist der zweite Gefrierfach-Verdampfer 8 weggelassen. Wenn bei der Anordnung nach Fig. 4 die Regelvorrichtung mit einem (Zwangs-)Schnellgefrier-Befehlssignal S1 beschickt wird, wird sie sie angewiesen, das elektromagnetische Ventil 21 zu öffnen und Kältemittel nur zum ersten Gefrierfach-Verdampfer 7 zu schicken. Wenn die Regelvorrichtung mit einem Zwangsabtau-Befehlssignal PC beschickt wird, wird sie angewiesen, das Abtau-Heizelement 9 an Spannung zu legen. Wenn dann, während ein auf einem Präferenz- bzw. Vorzugsbefehl beruhender Regel-

Vorgang stattfindet, ein anderer verzögerter Befehl ausgegeben wird, ist es ersichtlicherweise vorteilhaft bzw. ratsam, einen Regelvorgang auf der Grundlage des ver- ° zögerten Befehls zu beginnen, nachdem ein Regelvorgang

nach Maßgabe des Vorzugsbefehls beendet worden ist. Eine diese Funktion ausführende Regelvorrichtung kann durch Abwandlung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 realisiert werden.
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In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Wenn die Türen 5a und 5b von Gefrierfach 3 bzw. Kühlfach 4 häufig geöffnet und geschlossen werden oder eine große Kühlgutmenge zusätzlich in Gefrier- und

¹^ Kühlfach eingebracht wird, steigen die Temperaturen von Gefrierfach 3 und Kühlfach 4 über die Soll-Temperatur an. In diesem Fall wird Kältemittel sowohl zum Verdampfer 7 als auch zum Verdampfer 10 geleitet. Wenn hierbei Kältemittel bei einer höheren Temperatur als der Soll-Temperatur im Kühlfach 4 verdampft, wird der Gefrierfach-Verdampfer 7 in unzufriedenstellender Weise gekühlt, so daß im Inneren des Gefrierfachs 3 ein Temperaturanstieg auftritt. Da zum Beispiel Speiseeis oder anderes Gefriergut, das länger aufbewahrt werden soll, im Ge-' frierfach 3 untergebracht wird, muß die Temperatur im Inneren des Gefrierfachs 3 stets eine vorgeschriebene Größe besitzen. Wenn die Temperatur über -8⁰C ansteigt, wird beispielsweise Speiseeis zu weich, wobei sich seine Fettbestandteile voneinander trennen können. Bisher ist jedoch kein Kühlschrank bekannt, bei dem die Temperatur im Inneren des Gefrierfachs gemessen und die obere Grenz-Temperatur des Gefrierfachs auf der Grundlage des Temperaturmeßwerts eingehalten wird. Bei der Regelvorrichtung gemäß Fig. 5 ist ein dritter Komparator 54 vorgesehen.

Ein Thermistor 34 ist zwischen die Plusklemme (+) des

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dritten Komparators 54 und die Steuerleitung 26 geschaltet. Weiterhin ist ein Widerstand 55 zwischen die Minusklemme (-) des dritten Komparators 54 und die Steuerleitung 26 geschaltet, um der Minusklemme eine Bezugsspannung aufzuprägen. Wenn die Temperatur im Inneren des Gefrierfachs 3 über eine Soll-Temperatur von z.B. -8⁰C ansteigt, erzeugt der dritte Komparator 54 ein Signal des hohen Pegels. Dieses Ausgangssignal des dritten Komparators 54 wird an die dritten Eingangsklemmen der ODER-Glieder 31 und 37 angelegt. Wenn der Thermistor 34 feststellt., daß die Temperatur im Inneren des Gefrierfachs 3 unter z.B. -13⁰C gesunken ist, gibt der Komparator 54 ein Signal des niedrigen Pegels ab.

In Laufe des normalen Kühlvorgangs steigt die vom Thermistor 34 gemessene oder abgegriffene Temperatur nicht über die garantierte Soll-Temperatur von -8⁰C an, so daß der Komparator 54 an der Lieferung eine Hochpegel-Signals gehindert wird. Wenn jedoch die Türen 5a und 5b häufig geöffnet und geschlossen werden und eine große Kühlgutmenge in Gefrierfach 3 und Kühlfach 4 eingebracht wird, verringert sich die Kühlleistung des Gefrierfach-Verdampfers 7, so daß der Thermistor 34 in manchen Fällen eine höhere Temperatur als die garantierte bzw. vorbestimmte Temperatur von -8⁰C mißt. In diesem Fall liefert der dritte Komparator 54 ein Hochpegel-Signal, durch welches der Verdichter 14 unabhängig von den Pegeln der Ausgangssignale von erstem und zweitem Komparator 25 bzw. 33 betätigt und das elektromagnetische Ventil 21 geöffnet wird. Die Last des Gefrierfachs 3 ist normalerweise so ausgelegt, daß sie ein Drittel der Gesamtlast von Gefrierfach 3 und Kühlfach 4 ausmacht. Selbst wenn die Last des Gefrierfachs 3 außerordentlich stark ansteigt, kann daher seine Temperatur dadurch gesenkt wer-

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den, daß Kältemittel nur zum Gefrierfach-Verdampfer geleitet wird. Wenn der Thermistor 34 feststellt, daß die Innentemperatur des Gefrierfachs 3 unter -13⁰C gefallen ist, liefert der Komparator 54 ein niedrigpegeliges Signal, woraufhin das elektromagnetische Ventil 21 und der Verdichter 14 nur nach Maßgabe des Pegels der Ausgangssignale der Komparatoren 25 und 33 angesteuert bzw. geregelt werden. 10

Claims

Patentansprüche

Regelvorrichtung für einen Kühlschrank mit einem geschlossenen Kühlkreissystem in Form einer Reihenanordnung aus einem Verdichter, einem Kondensator, einer Kapillarrohranordnung, einem Verdampfer für ein Kühlfach und einem Verdampfer für ein Gefrierfach in der angegebenen Reihenfolge, gekennzeichnet durch eine Zwangskühleinrichtung mit einer Umgehung bzw. Überbrückung, die einen Kältemitteldurchgang für den Kühlfach-Verdampfer (10) zum Kühlen nur des Gefrierfach-Verdampfers (7) überbrückt, durch eine Zwangsabtaueinrichtung (9), die nahe eines Reif- oder Eisablagerungsabschnitts im Gefrierfach (3) angeordnet ist, wo sich Reif bzw. Eis in konzentriertem Maße absetzt, und mit welcher diese Reif- oder Eisablagerung entfernbar (abtaubar) ist, durch eine erste Steuereinheit für die Ansteuerung der Zwangskühleinrichtung bei Beschickung mit einem ersten Befehlssignal (S1), durch eine zweite Steuereinheit zur Ansteuerung der Zwangsabtaueinrichtung (9) bei Beschickung mit einem zweiten Befehlssignal (PC) und durch eine Präferenz- bzw. Vorzugssteuereinheit (43, 45), die bei stattfindendem Regelvorgang und bei Eingang des ersten oder des zweiten Befehlssignals (S1 bzw. PC), je nachdem, welches Signal eher eintrifft, und bei Abgabe eines verzögerten (delayed) Befehlssignals während dieser Zeitspanne die erste oder die zweite Steuereinheit in der Weise betätigt, daß ein Regelvorgang nach Maßgabe des verzögerten Befehlssignals erst nach Abschluß eines Regelvorgangs nach Maßgabe des früheren Befehlssignals einsetzt.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überbrückung ein elektromagnetisches Ventil (21), dessen Einlaß mit einer Verbindung (Knotenpunkt) (18) zwischen einem ersten und einem zweiten Kapillarrohr (16 bzw. 17) der Kapillarrohranordnung verbunden ist, und ein drittes Kapillarrohr (53) umfaßt, dessen Einlaß mit dem Auslaß des elektromagnetischen Ventils (21) verbunden und dessen Auslaß an eine Verbindung (19) zwischen dem Kühlfach-Verdampfer (10) und dem Gefrierfach-Verdampfer (7) angeschlossen ist.
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinheit ein erstes Flipflop (39), das bei Eingang des ersten Befehlssignals (S1) setzbar ist, ein bei Eingang des Setzausgangssignals vom ersten Flipflop setzbares drittes Flipflop (44), einen Zeitgeber (47) , der durch das Setzausgangssignal des dritten Flipflops aktivierbar ist und nach einer vorgegebenen Zeitspanne einen Zeitgeber- bzw. Taktimpuls (P47) liefert, durch den erstes und drittes Flipflop (39, 44) rücksetzbar sind, und einen Schaltkreis (31, 32, 37, 38) aufweist, der bei Eingang des Setzausgangssignals vom dritten Flipflop

(44) das elektromagnetische Ventil (21) öffnet und den Verdichter (14) betätigt, daß die zweite Steuereinheit ein zweites Flipflop (41), das bei Eingang des zweiten Befehlssignals (PC) setzbar ist, ein bei Eingang des Setzausgangssignals vom zweiten Flipflop setzbares viertes Flipflop (46) , einen Zeitgeber (50) , der bei Eingang des Setzausgangssignals vom vierten Flipflop aktivierbar ist und nach einer vorgegebenen Zeitspanne einen Taktimpuls (P50) liefert, durch den zweites und viertes Flipflpp (41, 46) rücksetzbar sind,

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und einen Schaltkreis (49, 51, 36, 37, 38) aufweist, der bei Eingang des Setzausgangssignals vom vierten Flipflop (46) ein Heizelement (9) für die Zwangsab- ° taueinrichtung an Spannung legt und eine Betätigung des Verdichters (14) verhindert, und daß die Vorzug.ssteuereinheit ein zwischen die Setzausgangsklemme des ersten Flipflops (39) und die Setzklemme des dritten Flipflops (44) geschaltetes erstes übertragungsglied

¹^ (transfer gate) (43) und ein zwischen die Setzausgangsklemme des zweiten Flipflops (41) und die Setzklemme des vierten Flipflops (46) geschaltetes zweites Übertragungsglied (45) umfaßt, wobei das erste Übertragungsglied nur dann leitend wird bzw. durchschaltet, wenn seine Gate- oder Torklemme (gate terminal) (43a) ein Signal niedrigen Pegels von der Ausgangsklemme des zweiten Übertragungsglieds abnimmt, und wobei das zweite übertragungsglied nur dann leitend wird bzw. durchschaltet, wenn seine Gate- oder

²® Torklemme (45a) ein Signal niedrigen Pegels von der Ausgangsklemme des ersten Übertragungsglieds abnimmt.
4. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überbrückung ein elektromagnetisches Ventil (21), dessen Einlaß mit einer Verbindung (18) zwischen einem ersten und einem zweiten Kapillarrohr (16 bzw. 17) in der Kapillarrohranordnung verbunden ist, eine Dampfblasen-Pumpe (22) , die ein eingebautes Heizelement (22d) aufweist und deren Einlaß (22a) mit ihrem ersten Auslaß (22b), wenn das Heizelement (22d) stromlos bleibt bzw. ist, und mit einem zweiten Auslaß (22c) verbunden ist, wenn das Heizelement an Spannung liegt, ein drittes Kapillarrohr (23), dessen Einlaß mit dem Auslaß des elektromagnetischen Ventils (21) und dessen

³^ Auslaß mit dem Einlaß der Dampfblasen-Pumpe verbunden

ist, ein viertes Kapillarrohr (24), dessen Einlaß mit dem ersten Auslaß (22b) der Dampfblasen-Pumpe und dessen Auslaß mit einer Verbindung (19) zwischen dem Kühlfach-Verdampfer (10) und dem ersten Gefrierfach-Verdampfer (7) verbunden ist, und einen zweiten Gefrierfach-Verdampfer (8) umfaßt, dessen Einlaß mit dem zweiten Auslaß (22c) der Dampfblasen-Pumpe verbunden ist, während sein Auslaß an die Verbindung (19) zwischen dem Kühlfach-Verdampfer (10) und dem ersten Gefrierfach-Verdampfer (7) angeschlossen ist.
5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinheit ein erstes Flipflop (39), das bei Eingang des ersten Befehlssignals (S1) setzbar ist, ein bei Eingang des Setzausgangssignals vom ersten Flipflop (39) setzbares drittes Flipflop (44), einen Zeitgeber (47), der durch das Setzausgangssignal vom dritten Flipflop aktivierbar ist und nach einer vorgegebenen Zeitspanne einen Zeitgeberbzw. Taktimpuls (P47) liefert, durch den erstes und drittes Flipflop (39, 44) rücksetzbar sind, und einen Schaltkreis (31, 32, 37, 38, 48) aufweist, der bei Eingang des Setzausgangssignals vom dritten Flipflop (44) das elektromagnetische Ventil (21) öffnet, den Verdichter (14) ansteuert und das eingebaute (drive) Heizelement (22d) für die Dampfblasen-Pumpe (22) an Spannung legt, daß die zweite Steuereinheit ein bei Eingang des zweiten Befehlssignals (PC) setzbares Flipflop (41), ein bei Eingang des Setzausgangssignals vom zweiten Flipflop (41) setzbares viertes Flipflop (46), einen Zeitgeber (50), der bei Eingang des Setzausgangssignals vom vierten Flipflop (46) aktivierbar ist und nach einer vorgegebenen Zeitspanne einen Taktimpuls (P50) liefert, durch den zweites und viertes Flipflop (41, 46) rück-

setzbar sind, und einen Schaltkreis (51, 36, 37, 38, 49) aufweist, der bei Eingang des Setzausgangssignals vom vierten Flipflop den Betrieb des Verdichters been- ° det und das Heizelement (9) der Zwangsabtaueinrichtung an Spannung legt, und daß die Vorzugssteuereinheit ein zwischen die Setzausgangsklemme des ersten Flipflops (39) und die Setzklemme des dritten Flipflops (44) geschaltetes erstes übertragungsglied (43) sowie ein zwischen.die Setzausgangsklemme des zweiten Flipflops (41) und die Setzklemme des vierten Flipflops (46) geschaltetes/ übertragungsglied (45) umfaßt, wobei das erste Übertragungsglied nur dann leitend wird bzw. durchschaltet, wenn seine Gate- oder Torklemme (4 3a) ein niedrigpegeliges Signal von der Ausgangsklemme des zweiten Übertragungsglieds abnimmt, und wobei das zweite Übertragungsglied (45) nur dann leitend wird bzw. durchschaltet, wenn seine Gate- oder Torklemme (45a) ein niedrigpegeliges Signal von der Ausgangsklemme des ersten Übertragungsglieds abnimmt.
6. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Temperaturregeleinrichtung, welche die Temperatur im Inneren des Gefrierfachs (3) unterhalb eines Sollwerts hält und welche Elemente (34, 54, 55) zur Erfassung oder Messung der Innentemperatur des Gefrierfachs (3) aufweist, und durch einen Schaltkreis (37, 38, 31, 32), der dann, wenn die Temperaturmeßelemente eine über dem Sollwert liegende Innentemperatur im Gefrierfach (3) erfassen, den Verdichter (14) mittels des Ausgangssignals der Temperaturmeßelemente aktiviert und die überbrückung ansteuert (drives), um dabei nur den Gefrierfach-Verdampfer (7) zu kühlen.
7. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Befehlssignal (S1) abgegeben wird,

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wenn eine mit einer Gleichspannung-Steuerleitung (26) verbundene, automatisch rückstellende Drucktaste betätigt wird. 5
8. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Befehlssignal (PC) von einem mit einer Gleichspannung-Steuerleitung (26) verbundenen Zeitgeber (42) periodisch abgegeben wird. 10