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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
eines Kühlsystems
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und auf ein Kühlsystem
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 7. Ein solches Kühlsystem
ist aus der
US 3 759 051 bekannt.
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Bevor
weiter mit der Einleitung dieser Beschreibung fortgefahren wird
und zu den beigefügten Ansprüchen übergegangen
wird, ist zu bemerken, dass der Ausdruck Kühlsystem dazu vorgesehen ist, allgemein
hier die möglichen
Anwendungen der Kühleinheiten,
die vorstehend erwähnt
sind, anzugeben, die dazu vorgesehen sind, Temperaturbedingungen, die
von ein paar Grad oberhalb von 0°C
(ungefähr 5°C) herunter
bis –18°C und sogar
noch niedriger variieren, beizubehalten.
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In
der Praxis beziehen sich diese Anwendungen hauptsächlich auf
normale Haushalts-Kühlschränke und
Gefriereinrichtungen mit einem oder mehreren Raum bzw. Räumen, auf
Produkt-Präsentierschränke und
-fenster, auf Kammern verschiedener Formen und Größen für die Aufbewahrung
oder die Beförderung
von verderblichen Waren (zum Beispiel Aufbewahren von Fleisch, Fisch,
Früchten, usw.,
und deren Transport in Kühlcontainern
oder Vans), sogar in einer tiefgefrorenen Form, usw.; allerdings
sollte die Verwendung der vorstehend angegebenen Kühlsysteme
auf dem Tieftemperaturgebiet, das bedeutet in einem Zusammenhang,
in dem Temperaturen viel niedriger als solche verwendet werden,
die in mehr üblichen
Anwendungen, die gerade angegeben sind, verwendet werden, ausgeschlossen
werden.
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In
den in Rede stehenden Kühlsystemen
ist es bekannt, geeignete Mittel zum Erzeugen einer Zwangszirkulation
von Luft innerhalb des gekühlten Raums
zu erzeugen.
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Die
Zwangszirkulation von Luft kann tatsächlich dazu verwendet werden,
die Bildung von Temperatur-Gradienten in dem gekühlten Raum zu verhindern, was
demzufolge die Temperatur gleichförmiger gestaltet, oder, in
dem Fall von Systemen, die Enteisungssysteme haben, wie beispielsweise
sogenannte „No-Frost" Kühlgerä te, wird
die Zwangszirkulation dazu verwendet, das Eis, gebildet an dem Verdampfer,
zu schmelzen. Einige Beispiele von „No-Frost" Kühlgeräten sind
in den Italienischen Patentanmeldungen Nr.'n MI91A002984 und MI91A002985, im Namen
des Anmelders der vorliegenden Anmeldung, angegeben.
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Es
sollte allerdings hervorgehoben werden, dass beide dieser Anmeldungen
Kühleinrichtungen beschreiben,
die zwei Räume
haben, die miteinander über
mindestens einen Kanal in Verbindung stehen, durch den Luft, bewegt
durch einen Lüfter,
hindurchgeführt
wird; in diesen Kühleinrichtungen
bzw. Kühlschränken dient
die Zwangszirkulation von Luft zum Kühlen der zwei Räume ebenso
wie für
die vorstehend erwähnte
Enteisung.
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Wie
vorstehend angegeben ist, besitzen die Kühlsysteme, die hier betrachtet
werden, auch thermostatische Reguliersysteme, das bedeutet Systeme,
die eine bestimmte Temperatur innerhalb des gekühlten Raums mit Variationen
der allgemeinen Betriebszustände
des Systems beibehalten können; diese
Zustände
können
die Temperatur, ausgewählt durch
den Benutzer des Raums, sein, die Temperatur der Atmosphäre außerhalb
des Systems, die Anzahl und die Dauer von Öffnungen und Schließungen des gekühlten Raums,
um seine Inhalte zu entnehmen oder solche hinzuzufügen, die
Wärmekapazität von dem,
was in dem vorstehend angegebenen Raum aufbewahrt wird, und demzufolge
die Menge an Wärme,
die entfernt werden kann, das bedeutet, wie dies auch durch Experten
auf dem betreffenden Fachgebiet ausgedrückt wird, die „Frigories", die erzeugt werden
sollen, ebenso wie irgendwelche anderen Variablen, die den Betrieb
des Systems beeinflussen.
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Wenn
die Einrichtungen zum Erfassen eines Betriebsparameters des Kühlsystems,
gewöhnlich die
Temperatur des gekühlten
Raums, einen Wert höher
als der vorab ausgewählte
Wert anzeigen, aktiviert das Reguliersystem den Kompressor der Kühleinheit
und die Zirkulationseinrichtung, um die Temperatur in dem gekühlten Raum
zurück
auf den erwünschten
Wert zu bringen.
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In
der Praxis ist deshalb die Regulierung, die ausgeführt wird,
der EIN/AUS (verbunden/unterbrochen) Typ, und arbeitet demzufolge
mit geringer Flexibilität,
sogar obwohl, um das Reguliersystem vollständiger auszuführen, manchmal
Sensoren zum Erfassen der Temperatur des Verdampfers vorgesehen sind,
wie dies in der Anmeldung MI91A002984, die bereits zitiert ist,
dargestellt ist.
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In
Bezug auf den Enteisungszyklus in „No Frost" Kühlschränken wird
dies gewöhnlich
dann ausgeführt,
wenn der Kompressor getrennt ist, um so der Zirkulationseinrichtung
zu ermöglichen,
den Verdampfer mit Luft bei einer Temperatur so zu spülen, um
das Eis, das sich darauf gebildet hat, zu schmelzen; die Dauer des
Enteisungszyklus kann durch einen Zeitgeber oder auf der Basis einer
bestimmten Temperatur, die in dem gekühlten Raum erreicht wird, kontrolliert
werden (in dieser Hinsicht siehe die zwei Patentanmeldungen, die
vorstehend erwähnt
sind).
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Natürlich muss
es nicht gesagt werden, dass das Reguliersystem eine geeignete,
elektronische Vorrichtung des bekannten Typs zum Koordinieren des
Betriebs der verschiedenen Teile des Systems und zum Erreichen der
Regulierung, die erwähnt
ist, besitzt.
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Allerdings
ist in Bezug auf Kühlsysteme
nach dem Stand der Technik herausgefunden worden, dass, in der Praxis,
eine Regulierung nicht immer in einer optimalen Art und Weise stattfindet.
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Tatsächlich ist
die Anzahl von Frigories, notwendig, um die erwünschte Temperatur einzurichten, manchmal
sehr hoch, so dass der Kompressor für eine verlängerte Periode mit einem übermäßigen Energieverbrauch
arbeiten muss; dies ist der Fall, zum Beispiel, wenn eine große Masse
gekühlt
werden soll, die vielleicht eine sehr hohe Temperatur im Vergleich
zu den –18°C, die gewöhnlich in
Gefriereinrichtungen verwendet wird, besitzt, die in den Kühlraum eingebracht
wird, oder wenn hohe Temperaturen außerhalb des Kühlsystems
vorhanden sind, wie dies während
der warmen Jahreszeiten auftreten kann.
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In
anderen Situationen kann die Zirkulation der erzwungenen Luft in
dem gekühlten
Raum durch die Produktgegenstände,
die innerhalb des Raums vorhanden sind, behindert werden, so dass
der Verlust eines Drucks, erzeugt in der zirkulierenden Luftströmung, seine
Geschwindigkeit verlangsamt, was demzufolge den Austausch von Wärme zwischen
der Luft und dem Verdampfer der Gefriereinheit ebenso wie zwischen
der Luft und der Masse, die gekühlt werden
soll, verringert.
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Falls
diese Zustände
einer Behinderung in der Zwangsluft-Zirkulation auftreten, wenn
das Reguliersystem des Systems erneut die Temperatur einrichtet,
die für
den gekühlten
Raum vorgesehen ist, benötigt
dieser Vorgang länger
als notwendig, aufgrund davon, dass eine geringere Wärmeaustauschrate
erreicht ist; dies führt deshalb
auch zu einem verlängerten
Betrieb des Kompressors als normal, was wiederum einem größeren Verbrauch
an elektrischer Energie entspricht.
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Weiterhin
sollte hervorgehoben werden, dass, falls diese Betriebsüberlastungen
für eine
lange Zeit anhalten, sie zu einer Abnutzung des Kompressors führen können, und
demzufolge seinen Ersatz oder zumindest die Notwendigkeit einer
großen Wartung
erfordern können.
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Obwohl
diese Probleme durch einen überdimensionierten
Kompressor beseitigt werden könnten,
würde eine
Lösung
dieser Art eine Erhöhung
in den Verbrauchs- und in den Herstellkosten der Kühlsysteme
mit sich bringen, was vermieden werden sollte.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme, die vorstehend
in Bezug auf die Kühlsysteme
des Stands der Technik angegeben sind, zu lösen; diese Aufgabe wird durch
ein System des Typs gelöst,
der zu Beginn der Beschreibung angegeben ist, wobei die Charakteristika
davon in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben sind.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung insgesamt mit deren Charakteristika und Vorteilen, die
sich daraus ergeben, wird nachfolgend eine Beschreibung, die sich
auf zwei Kühlsysteme
beziehen, anhand eines nicht einschränkenden Beispiels, unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, angegeben, in denen:
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1 zeigt
eine schematische, längsgeschnittene
Seitenansicht eines Kühlschranks,
der keinen Teil der Erfindung bildet;
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2 ist
eine Ansicht ähnlich
zu derjenigen der 1 eines Kühlschranks gemäß der Erfindung;
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3 zeigt
eine Ansicht des Kühlschranks, dargestellt
in 2, geschnitten entlang der Linie III-III davon,
mit einem Teil entfernt.
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1 stellt
einen Kühlschrank
für den
Haushalt dar, allgemein bezeichnet mit 1; dieser Kühlschrank
weist ein Gehäuse 2 mit
isolierten Wänden, in
denen eine Trennwand 3 zwei Fächer 4 und 5 definiert,
von denen das erste ein Gefrierraum ist und deshalb bei einer niedrigeren
Temperatur als das zweite Fach 5 gehalten wird, das zum
Aufbewahren von Nahrungsmitteln geeignet ist, auf. Diese Fächer 4 und 5 besitzen
jeweilige Verschlusstüren 6 und 7.
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In
diesem Kühlschrank 1 ist
eine Kühleinheit 10,
umfassend einen Kompressor 11, einen Verflüssiger 12 in
der Form einer Rohrschlange, einen Filter 13, einige Expansionsventile 14 für das Kältemittel, das
in der Einheit zirkuliert, einen Verdampfer 15, der Wärme mit
dem Gefrierfach 4 austauscht, und einen zweiten Verdampfer 16,
der Wärme
mit dem zweiten Fach 5 austauscht, vorhanden. Genauer gesagt
befindet sich der erste Verdampfer 15 in einer doppelten Rückwand des
Gefrierfachs 4, definiert durch eine Wand 17,
in der Öffnungen 18 und 19 vorhanden sind,
wobei die Funktion davon anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlicher
werden wird, wobei der zweite Verdampfer 16 in der Rückwand des
zweiten Fachs 5 eingesetzt ist.
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Das
Gefrierfach 4 enthält
auch eine Ventilationseinrichtung 20 zum Erzeugen einer
erzwungenen Zirkulation von Luft innerhalb des Fachs, wobei die Einrichtung,
in dieser Ausführungsform,
durch einen Lüfter
gebildet ist, der durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor 21 angetrieben
wird, der kontinuierlich einstellbare Betriebs-Charakteristika besitzt. Ein elektrischer
Widerstand 22 ist dem ersten Verdampfer 15, um
ihn zu enteisen, und zwar in einer bekannten Art und Weise, zugeordnet.
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Jedes
Fach 4 oder 5 des Kühlschranks enthält auch
Temperaturerfassungseinrichtungen 25 und 26, die
durch normale Thermistoren gebildet sind.
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Der
Kühlschrank
der Erfindung besitzt ein Reguliersystem, dem der Kompressor 11 der
Kühleinheit
und der Motor 21 der Ventilationseinrichtung 20 folgen,
und mit dem die Thermistoren 25 und 26 zum Erfassen
der Temperatur der Fächer 4 und 5 verbunden
sind; dieses Reguliersystem weist auch eine elektronische Steuereinheit
auf, die von einem bekannten Typ ist und deshalb hier nicht im Detail
beschrieben werden wird, und die zum Koordinieren des Betriebs der
verschiedenen Teile des Kühlsystems
der Erfindung geeignet ist, wie nachfolgend erläutert werden wird.
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Insbesondere
wird sich die nachfolgende Beschreibung auf die Betriebsweise des
Kühlschranks unter
Bezugnahme nur auf das Gefrierfach 4 beziehen, in dem die
Ventilationseinrichtung 20 angeordnet ist, wobei das zweite
Fach 5 in der herkömmlichen
Art und Weise für
Kühlschränke, um
Mahrungsmittel auf Temperaturen oberhalb von 0°C, ohne die Verwendung einer
erzwungenen Zirkulation, arbeitet.
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Es
ist einfach notwendig, daraufhinzuweisen, dass die Kühleinheit 10 ein
Umschaltventil, angeordnet ausströmseitig der Expansionsventile 14, und
nicht in den Zeichnungen dargestellt, zum Aufteilen der Strömung des
Kühlmittels
zu dem einem oder dem anderen der Verdampfer 15 und 16 unter
Anweisung durch das Reguliersystem hin besitzt.
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Wenn
der Thermistor 25 eine Temperatur größer als diejenige erfasst,
die für
das Gefrierfach 4 erwünscht
ist, ist diese Temperatur durch den Benutzer mittels des Reguliersystems
auswählbar,
das eine Auswahleinrichtung, wie beispielsweise Knöpfe, oder
dergleichen, für
diesen Zweck besitzt, wobei die Steuereinheit an dem Kompressor 11 und
der Ventilationseinrichtung 20 umschaltet. Insbesondere
ist in diesem Kühlsystem
die Anfangsgeschwindigkeit einer Drehung des Motors 21 des
Lüfters 20,
von dem die Anfangsströmungsrate
der Luft, die in dem Fach 4 zirkuliert, abhängt, so
ausgelegt, um einem vorbestimmten Wert, gespeichert in dem Reguliersystem und
bestimmt in Abhängigkeit
von den Dimensionen des Fachs und der Kühleinheit in der Phase der
Auslegung, zu entsprechen.
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Als
eine Folge des Startens des Kompressors und des Lüfters wird
eine Zwangszirkulation von Luft in dem Fach 4 von der Öffnung 18 zu
der Öffnung 19 hin,
wie dies durch Pfeile in 1 angezeigt ist, eingerichtet,
während
sich, gleichzeitig, die Temperatur innerhalb des Fachs 4 progressiv
mit einer Reihe von Werten, die eine Temperaturkurve gegenüber der
Zeit angeben, verringert. Diese Werte werden durch den Thermistor 25 erfasst
und zu der Steuereinheit des Reguliersystems zugeführt, das
sie mit einer Referenzkurve, die darin gespeichert ist, vergleicht.
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Falls
die tatsächliche
Verringerung in der Temperatur in dem Fach 4 langsamer
stattfindet, als dies durch die Referenzkurve vorgesehen ist, erhöht die Steuereinheit
des Reguliersystems die Geschwindigkeit einer Drehung des Motors 21 des
Lüfters,
um so die Zwangszirkulation in dem Fach 4 zu erhöhen und
demzufolge den Austausch von Wärme zwischen
der Luft und der Masse, die gekühlt
werden soll, enthalten in dem Fach, ebenso wie zwischen der Luft
und dem Verdampfer 15; in dieser Situation wird auch die
Geschwindigkeit der Drehung des Lüftermotors 21 durch
das Reguliersystem auf der Basis eines jeweiligen Programms, auch
gespeichert in der Steuereinheit, geändert.
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Die
Drehgeschwindigkeit des Lüfters,
berechnet durch die Steuereinheit auf der Basis des vorstehend angegebenen
Programms, wird dann für eine
bestimmte Zeitperiode beibehalten, wobei die Dauer davon entweder
vorbestimmt sein kann, das bedeutet konstant sein kann, zum Beispiel
mit einem festgelegten Wert von 1,2 oder mehr Minuten, gespeichert
in der Steuereinheit, oder variabel sein kann, das heißt berechnet
durch das vorstehend erwähnte
Regulierprogramm.
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Wenn,
als eine Folge der Änderung
in der Geschwindigkeit einer Drehung des Lüfters, die Verringerung in
der Temperatur als eine Funktion der Zeit zu den Werten, vorgesehen
durch die Referenzkurve, zurückkehrt,
können
der Kompressor und der Lüfter
im Betrieb gehalten werden, bis die erwünschte Temperatur wieder in
dem Gefrierfach 4 eingerichtet ist; nach dieser erneuten
Einrichtung werden sowohl der Kompressor als auch der Lüfter durch
das Reguliersystem abgeschaltet.
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In
Bezug auf die Betriebsweise der Vorrichtung zum Enteisen des Gefrierfachs 4 wird
dies dann aktiviert, wenn sich der Kompressor nicht im Betrieb befindet,
oder, in irgendeinem Fall, wenn Fluid nicht in dem Verdampfer 15 zirkuliert,
da es zu dem anderen Verdampfer 16 durch das Umschaltventil
hin gerichtet ist. Unter diesen Umständen bewirkt demzufolge das
Reguliersystem, dass elektrischer Strom durch den Widerstand, der
dem Verdampfer zugeordnet ist, hindurchfährt, und schaltet auch den
Lüfter 20 ein;
die Luft zirkuliert in dem Fach 4 von der Öffnung 18 zu
der Öffnung 19,
wie dies vorstehend erwähnt
ist, und umströmt,
in Folge, den elektrischen Widerstand 22, so dass er erwärmt wird,
und dann den Verdampfer 15, mit dem Eis, das darauf gebildet ist,
was das Eis zum Tauen bringt. Eine Temperatur-Änderung findet auch in dem
Fach 4 in diesem Fall statt, allerdings in der entgegengesetzten
Richtung zu derjenigen, die vorstehend beschrieben ist; das bedeutet,
dass die durchschnittliche Temperatur in dem Fach von den –18°C, die für seinen
normalen Betrieb vorgesehen sind, zu einem Wert, bestimmt im Wesentlichen
durch die thermische Balance zwischen der Wärme, ausgetauscht durch die
Luft, mit dem elektrischen Widerstand, und derjenigen, ausgetauscht
mit dem Eis, an dem Verdampfer, angehoben wird. Die vorstehende
Beschreibung des Enteisungsverfahrens bildet keinen Teil der Erfindung.
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Der
Temperaturanstieg wird erneut durch den Thermistar 25 erfasst
und wird der zentralen Steuereinheit des Reguliersystems angezeigt,
das ihn mit einer zweiten Referenzkurve, die geeignet gespeichert
ist, vergleicht; falls sich die Temperaturkurve über die Zeit von der zweiten
Referenzkurve unterscheidet, zum Beispiel da eine Zwangszirkulation von
Luft in dem Fach 4 durch Druckverluste aufgrund des Vor handenseins
von Körpern,
die massig sind oder in einer ungeordneten Art und Weise angeordnet
sind oder aus irgendeinem anderen Grund beeinträchtigt ist, kann das Reguliersystem
diese Differenz durch Erhöhen
der Drehgeschwindigkeit des Motors 21 des Lüfters 20 korrigieren;
dies richtet erneut in dem Fach Wärmeaustauschzustände für die Luft,
die in dem Schacht zirkuliert, ein, um so eine Temperatur-Änderung in dem Fach, mit der
zweiten Referenzkurve, die erwähnt
ist, übereinstimmend,
zu ermöglichen.
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Für eine größere Sicherheit
ist allerdings die Dauer des Enteisungszyklus in jedem Fall bevorzugt auf
eine vorbestimmte Zeitperiode zwischen einem unteren Wert und einem
oberen Wert, gespeichert in der Steuereinheit, begrenzt.
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Die
Variation der Strömungsrate
und der Geschwindigkeit der Luft in einer erzwungenen Zirkulation
darin favorisiert den Wärmeaustausch,
der in dem Fach 4 einer Kühlung unterliegt; es ist demzufolge
möglich,
die Zeit zu verringern, die notwendig ist, um erneut die Temperaturzustände in dem
Fach im Vergleich zu einem herkömmlichen
System einzurichten, das eine EIN/AUS Regulierung wie im Stand der
Technik besitzt, natürlich
wenn andere Bedingungen dieselben bleiben.
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Mit
anderen Worten ermöglicht
das System der Erfindung, dass die Zahl von Frigories innerhalb des
Fachs, gekühlt
in einer bestimmten Zeitperiode, so variiert wird, dass die Perioden,
für die
der Kompressor eingeschaltet ist, verringert werden können; dieses
Ergebnis wird durch Variation der Strömungsrate und der Geschwindigkeit
der Luft, erhalten durch eine Erhöhung in der Drehgeschwindigkeit
des Motors 21, der den Lüfter antreibt, erreicht.
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Weiterhin
ist, mit einer geeigneten Auswahl des Motors, die Erhöhung im
Energieverbrauch, notwendig für
diese Regulierung, geringer als die Einsparung im Verbrauch, die
sich aus der Verringerung der Betriebsperioden des Kompressors ergibt,
was demzufolge vorteilhaft beim Beseitigen der Probleme, auf die
in Bezug auf den Stand der Technik Bezug genommen ist, vorteilhaft
ist.
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Es
sollte auch darauf hingewiesen werden, dass das Kühlsystem
der Erfindung besonders anpassbar ist, da es automatisch Situationen
bewältigen
kann, in denen ein wesentliches Erfordernis nach Frigories vorhanden
ist, wie beispielsweise Situationen, die als eine Folge von einem
kontinuierlichen Öffnen
des gekühlten
Fachs oder wenn die Masse, die gekühlt werden soll, genauer gesagt
deren Wärme kapazität, groß ist, oder
schließlich
wenn die Zwangszirkulatian von Luft in dem Fach in derselben Art
und Weise behindert wird, auftreten; tatsächlich reagiert in diesen Situationen
das Reguliersystem durch Erhöhen
der Rate einer Umdrehung des Motors, der den Lüfter antreibt, um so erneut
eine Kühlrate
einzurichten, die mit der Referenzrate in dem Fach übereinstimmt.
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Die
Situation, auf die Bezug genommen ist, ist diejenige, bei der das
gekühlte
Fach häufig
während
einer bestimmten Zeitperiode geöffnet
wird; sobald das Reguliersystem des Kühlschranks den Kompressor und
die Ventilationseinrichtung entsprechend dem Betriebssystem, das
vorstehend beschrieben ist, einschaltet, tendiert die Temperatur
in dem Fach dazu, abzunehmen; da allerdings die Tür des Fachs
häufig
während
der Regulierstufe geöffnet wird,
wird sich deutlich die Temperatur darin langsamer verringern, als
dies normalerweise der Fall ist, oder kann sich insgesamt nicht
verringern; in solchen Umständen
erhöht
das Reguliersystem die Geschwindigkeit des Lüfters, um so die Kühlkapazität des Systems
zu erhöhen
und eine ungewöhnliche Betriebssituation
zu kompensieren.
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Betrachtungen, ähnlich zu
solchen, die gerade angegeben sind, gelten auch dann, wenn Körper mit
großen
Wärmekapazitäten, das
bedeutet Körper, für die das
Produkt deren spezifischer Wärme
mal deren Masse groß ist,
in das Fach eingegeben werden. Zum Beispiel ist es möglich, eine
Situation zu betrachten, in der ein Fleischstück einer bestimmten Größe in einen
normalen Haushalts-Gefrierschrank bei Umgebungstemperatur eingebracht
wird. Tatsächlich
schaltet, nachdem die Temperatur in dem Fach von den normalen –18°C als eine
Folge des Vorhandenseins dieser Körper ansteigt, das Reguliersystem
den Kompressor ein und startet den Lüfter unter der Anfangsgeschwindigkeit,
wie dies vorstehend beschrieben ist; das Vorhandensein von Körpern mit
großen
Wärmekapazitäten verursacht
allerdings eine langsamere Verringerung in der Temperatur über die
Zeit (oder falls es bevorzugt ist, der Kühlrate) innerhalb des gekühlten Fachs
als die erste Referenzkurve, die bereits erwähnt ist, die sich allgemein
auf durchschnittliche Betriebsbedingungen des Kühlsystems bezieht.
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Unter
diesen Umständen
erhöht
deshalb das Reguliersystem die Zwangszirkulation der Luft entsprechend
den Lehren, die bereits angegeben sind, um so die Temperaturverringerung
in dem Fach zurück
innerhalb der vorbestimmten Grenzen zu bringen.
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Schließlich wird
verständlich
werden, dass dann, wenn die Strömung
von Luft, die in dem Fach zirkuliert, behindert wird, und demzufolge
verlangsamt wird, zum Beispiel aus den Gründen, die vorstehend erläutert sind,
falls das Reguliersystem den Kompressor anschaltet und den Lüfter unter
der vorbestimmten Anfangsgeschwindigkeit startet, sich die Temperatur
langsamer über
die Zeit verringern wird als dann, wenn die Zwangszirkulation von
Luft nicht behindert werden würde,
wobei die anderen Bedingungen dieselben verbleiben. In diesem Fall
kann das Reguliersystem auch die Betriebsanomalie des Kühlsystems
erfassen und kann die Situation zurück innerhalb der Referenzparameter
unter Erhöhung der
Drehgeschwindigkeit des Lüfters
bringen.
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Zusammenfassend
ist deshalb das System der Erfindung sich selbst sogar dann regulierend, wenn
es in ungewöhnlichen
Situationen arbeiten muss.
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Die
erste Kühlkurve,
gespeichert in der Steuereinheit, kann experimentell an der Stufe
der Auslegung des Systems mittels Betriebstests unter vorbestimmten
Bedingungen bestimmt werden; es kann deshalb verständlich werden,
dass diese Kurve von einem System zu einem anderen System variieren wird,
und es muss hier nicht ausgeführt
werden, dass es möglich
ist, in einer Steuereinheit verschiedene Referenzkurven entsprechend
zu den jeweiligen Betriebsbedingungen des Systems zu speichern,
zum Beispiel solche, die sich auf minimale, durchschnittliche und
maximale Betriebsbedingungen beziehen. Natürlich können die Betrachtungen, die
gerade angegeben sind, auch auf die zweite Referenzkurve, die sich
auf den Enteisungszyklus beziehen, angewandt werden.
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In
Bezug auf den Betrieb des Motors ist andererseits darauf hinzuweisen,
dass, für
das System der Erfindung, Motoren ohne Gleitkontakte, wie beispielsweise
bürstenlose
Gleichstrommotoren des Typs, der in der vorstehenden Ausführungsform
verwendet ist, oder Wechselstrom-Induktionsmotoren am bevorzugtesten
sind; der letztere sollte vorzugsweise Betriebs-Charakteristika
haben, die kontinuierlich durch Steuern der Versorgungsfrequenz
einstellbar sind.
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Diese
Bevorzugung dieser Motoren erfolgt aufgrund beider Gründe einer
streng elektrotechnischen Art, und, insbesondere, aufgrund der Tatsache,
dass, da sie in Umgebungen arbeiten müssen, in denen eine bestimmte
Luftfeuchtigkeit vorhanden ist, Motoren, die elektrische Gleitkontakte
haben, keine ausreichende Zuverlässigkeit
und Eignung vom Gesichtspunkt der Gesundheit und Hygiene sicherstellen.
In dieser Hinsicht ist es tatsächlich
wichtig, zu beachten, dass elektrische Gleitkontakte, die erwähnt sind,
unvermeidbar Gerüche,
verbunden mit der Reibung, erzeugen, die sie unterscheiden, und sie
können
möglicherweise
Staubteilchen freigeben, die in dem Kühlraum zirkulieren könnten, was
dessen Inhalte, als eine Folge der erzwungenen Zirkulation, kontaminiert.
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Die
Verwendung einer variablen, erzwungenen Luftzirkulation entsprechend
den Lehren der Erfindung ist auch besonders vorteilhaft aufgrund
der gleichförmigen
Art und Weise, in der der Enteisungszyklus eines Verdampfers ausgeführt wird.
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Tatsächlich ist
es, wie vorstehend angegeben ist, aufgrund der Variation der erzwungenen
Luftzirkulation möglich,
die Wärme,
ausgetauscht mit dem Eis, gebildet auf dem Verdampfer, zu regulieren; falls
diese Regulierungsfähigkeit
nicht vorgesehen werden würde,
könnte
die Menge an Eis, die während
einer vorbestimmten Zeitperiode geschmolzen ist, geringer als erwünscht sein,
und zwar aufgrund einer unzureichenden Ventilation, verursacht,
zum Beispiel, durch das Vorhandensein von Hindernissen in dem Fach,
die die Luftströmungen
verlangsamen. Die vorstehend erwähnte
Regulierung beseitigt dieses Risiko mit wesentlichen Vorteilen in
Bezug auf die Effektivität,
mit der das Enteisen durchgeführt wird.
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Die
Ausführungsform
eines Kühlsystems
mit zwei separaten Fächern,
wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
ist, bildet keinen Teil der Erfindung, sondern ist zum Verständnis der Merkmale
der Erfindung, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ausführungsform
des Kühlsystems
der Erfindung, dargestellt in den 2 und 3,
beschrieben ist, nützlich,
in denen die Teile einer Kühleinrichtung
gemäß der Erfindung,
die strukturell und funktional äquivalent
zu solchen, die bereits beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet sind.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Kühlsystem
im Wesentlichen dadurch, dass sich das Fach 4, das sich
bei der niedrigeren Temperatur befindet, in einer Fluidkommunikation
mit dem zweiten Fach 5 befindet, das sich bei der höheren Temperatur
befindet; in der Praxis wird deshalb das letztere mittels der Luft,
die von dem Gefrierfach 4 kommt, gekühlt, das sich deshalb auf einer
Temperatur niedrig genug befindet, um die Kühlung des zweiten Fachs 5 zu
erreichen.
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Für diesen
Zweck ist in der Doppelrückwand des
Fachs 4, in dem der Lüfter 20 und
der Verdampfer 15 liegen, ein Kanal 30 vorhanden,
der ein Ende 30a besitzt, das sich durch die Trennwand 3 erstreckt und
mit dem zweiten Fach 5 in Verbindung steht; in der Trennwand 3 ist
auch eine Öffnung 31 vorhanden,
die die Fächer 4 und 5 in
Verbindung setzt. An dem Ende 30a des Kanals und in dem
Bereich der Öffnung 31 besitzt
die Trennwand 3 jeweilige Verschlussteile 32 und 33,
wobei der geöffnete
oder geschlossene Zustand davon durch das Reguliersystem des Kühlschranks
kontrolliert wird.
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Die
Fächer 4 und 5 werden
in einer Art und Weise, ähnlich
zu derjenigen, die vorstehend beschrieben ist, gekühlt; es
ist nur notwendig, daraufhinzuweisen, dass sich, in dieser Ausführungsform, da
eine Fluid-Verbindung zwischen den zwei Fächern 4 und 5 möglich ist,
wenn die Temperatur des letzteren, erfasst durch den Thermistor 26,
innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt, die Verschlussteile 32 und 33 in
dem geschlossenen Zustand befinden, um so die Fächer 4 und 5 zu
isolieren, um die vorstehend angegebene Flüssigkeitsverbindung zu unterbrechen.
Andererseits werden, wenn der Thermistor 26 einen Anstieg
in der Temperatur in dem Fach 5, zum Beispiel, als eine
Folge des Öffnens
einer Tür 7 erfasst,
sieh. die Verschlussteile 32 und 33 in dem offenen
Zustand befinden, um so dem Fach 5 zu ermöglichen,
dass es gekühlt
wird, was wieder die gewünschte
Temperatur darin einrichtet.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Variation in der Temperatur des Fachs 5 über die
Zeit auch durch den Thermistor 26 erfasst und durch die
Steuereinheit des Reguliersystems berechnet, das die Werte, die
erfasst sind, mit einer entsprechenden Referenzkurve, die darin
gespeichert ist, vergleicht, um irgendeine Änderung in der Drehgeschwindigkeit
des Lüfters 20 und
demzufolge in der erzwungenen Luftzirkulation in dem Kühlschrank
zu erreichen.
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In
Bezug auf das Gefrierfach 4 und die Regulierung seiner
Temperatur gelten natürlich
die Anmerkungen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die andere
Ausführungsform
gemacht sind, entsprechend; allerdings wird, für das Enteisen des Verdampfers 15,
was dann stattfindet, wenn der Kompressor abgeschaltet ist, dieses Mal
die Wärme,
die notwendig ist, um das Eis zu schmelzen, gebildet auf dem Verdampfer 15,
nicht länger
durch einen elektrischen Widerstand geliefert, sondern durch die
Strömung
von Luft, die von dem Fach 5 aus kommt, das sich, wie vorstehend
angegeben ist, bei Temperaturen oberhalb von 0°C befindet. Für diesen
Zweck, ebenso wie zum Einschalten des Lüfters, öffnet das Reguliersystem auch
die Verschlussteile 32 und 33, um zu ermöglichen,
dass Luft von dem Fach 5 zu dem Verdampfer, wie durch Pfeile
in 3 angezeigt ist, entlang eines Wegs zirkuliert,
der, in Folge, den Kanal 30, und die Öffnungen 31 und 19 in
der Trennwand 3 und in der Rückwand 17 des Gefrierfachs 4, jeweils,
aufweist.
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In
dieser Ausführungsform
ermöglicht
die Änderung
in der Temperatur, erfasst durch den Thermistor 25 und
angezeigt zu der Steuereinheit des Reguliersystems, demzufolge auch
eine Prüfung,
ob die Enteisung korrekt im Vergleich stattfindet, und zwar im Vergleich
zu einer entsprechenden Referenzkurve; tatsächlich ändert, falls dies nicht auftritt,
das Reguliersystem die Geschwindigkeit der Drehung des Motors 21 des
Lüfters 20;
diese Variation führt
zu einer Änderung
in der Strömungsrate
und in der Geschwindigkeit der Luft, die von dem Fach 5 kommt, ebenso
wie zu der Wärme,
ausgetauscht dadurch, mit dem Eis an dem Verdampfer, um so den Enteisungsvorgang
zurück
innerhalb der vorbestimmten Parameter zu bringen.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Dauer des Enteisungszyklus bevorzugt zeitabgestimmt.
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Unter
den weiteren, wichtigen Vorteilen, erreicht durch das System der
Erfindung, sollte angegeben werden, dass seine funktionale Flexibilität die Entwicklung
von vereinfachten Ausführungsformen im
Vergleich mit den Beispielen, die beschrieben sind, ermöglicht.
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Insbesondere
sollte hervorgehoben werden, dass das Prinzip der Erfindung verwendet
werden kann, um ein programmierbares Kühlsystem herzustellen; tatsächlich kann
einfach gesehen werden, dass es auf der Basis der Lehre, die durch
die Erfindung gegeben ist, es möglich
sein würde,
eine Haushalts-Gefriereinrichtung zu bauen, in der die Gefrierrate
der Nahrungsmittel durch den Benutzer ausgewählt werden könnte.
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Zum
Beispiel könnte
es ein Benutzer wünschen,
eine bestimmte Menge an Fleisch, Fisch oder anderen Nahrungsmitteln
einzufrieren; mit der Vorsehung eines geeigneten Reguliersystems
an der Steuereinheit des Kühlsystems
wäre es
möglich,
den Benutzer in die Lage zu versetzen, die Zeit, erwünscht für das Gefrieren
der vorbestimmten Menge an Nahrungsmitteln, einzustellen.
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Die
Steuereinheit würde
automatisch die notwendige Rate einer Drehung des Lüfters berechnen, um
das Gefrieren innerhalb der Zeit, die durch den Benutzer erforderlich
ist, zu erzielen.
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Mit
anderen Worten würde
es, anstelle davon, ein selbstregulierendes Kühlsystem zu haben, und zwar
in einer Varianten dieses Typs, dem Benutzer überlassen bleiben, das Gewicht
und den Typ eines Produkts, das eingefroren werden soff, ebenso wie
die Zeit, erforderlich für
das Einfrieren, auszuwählen;
auf der Basis dieser Informationen könnte das Reguliersystem einfach
die Frigories, die innerhalb der Zeitperiode, die ausgewählt ist,
erzeugt werden sollen, und, parallel dazu, die Geschwindigkeit einer
Drehung des Lüfters,
notwendig, um dieses Ergebnis zu erreichen, berechnen.
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Es
muss praktisch nicht ausgeführt
werden, dass eine Ausführungsform
der Erfindung dieses Typs entweder in Kombination mit oder als eine
Alternative zu den vorstehenden Ausführungsformen gebildet werden
könnte,
in der eine autonome Regulierung vorgesehen ist.
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Natürlich sollten
weitere Variationen und Verbesserungen der Erfindung in Bezug auf
das, was bis hier beschrieben ist, nicht ausgeschlossen werden; die
Ausführungsform,
die vorstehend beschrieben ist, bezieht sich tatsächlich auf
ein Kühlsystem,
das etwas vereinfacht ist und in der Anzahl ebenso wie in dem Betrieb
deren Komponenten begrenzt ist, um ein Verständnis der Prinzipien, auf denen
die Erfindung basiert, zu erleichtern.
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Zusätzlich ist
es auch klar, dass, um die Funktion eines Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung
zu verbessern, die Verwendung von mehreren Lüftern, im Gegensatz zu dem
einen, der in den Zeichnungen dargestellt ist, nicht ausgeschlossen werden
sollte, und es ist auch möglich,
Sensoren verschiedener Arten zum Erfassen der verschiedenen Betriebsparameter
des Systems der Erfindung zu verwenden, um eine noch genauere Steuerung
davon zu erreichen: es ist darauf hinzuweisen, dass die Möglichkeit,
eine größere Anzahl
von Temperatur-Detektoren als diejenige zu verwenden, die in den Ausführungsformen,
die vorstehend beschrieben sind, verwendet ist, ebenso wie die Verwendung
von Mitteln zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Zirkulierens
der Luft an einigen Punkten in dem System, usw., deshalb dahingehend
zu verstehen ist, dass sie ausgeschlossen ist. Natürlich wird
es notwendig sein, zu einer bestimmten Zeit, Lösungen auszuwählen, die
einen Kompromiss zwischen dem Grad einer Funktionsweise, erforderlich
für die
Vorrichtung, und der Komplexität
deren Reguliersystems, was mit einem übermäßigen Ansteigen von Parametern
verbunden ist, die kontrolliert werden müssen, erreichen.
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Weiterhin
sollten, in Bezug auf die Steuerung des Lüfters, andere Lösungen nicht
ausgeschlossen werden, sondern sollten die Kriterien und Bedingungen,
die vorstehend angegeben sind, erfüllen, die bürstenlose Gleichstrommotore
oder Wechselstrom-Induktionsmotore bevorzugt machen.