EP1508007B1 - Gefriergerät mit abtaufunktion und betriebsverfahren dafür - Google Patents

Gefriergerät mit abtaufunktion und betriebsverfahren dafür Download PDF

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EP1508007B1
EP1508007B1 EP03752736A EP03752736A EP1508007B1 EP 1508007 B1 EP1508007 B1 EP 1508007B1 EP 03752736 A EP03752736 A EP 03752736A EP 03752736 A EP03752736 A EP 03752736A EP 1508007 B1 EP1508007 B1 EP 1508007B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
freezing appliance
time
time period
heating device
appliance according
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP03752736A
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English (en)
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EP1508007A1 (de
Inventor
Georg Strauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/002—Defroster control
    • F25D21/008—Defroster control by timer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • F25D17/062—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/08—Removing frost by electric heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/02—Sensors detecting door opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/10—Sensors measuring the temperature of the evaporator

Definitions

  • the present invention relates to a freezer having a cooling surface on which an ice sheet can be formed in the course of operation of the freezer, and a heater for heating the cooling surface and thereby defrosting such an ice sheet.
  • frost-free devices Conventional freezers of this type, also referred to as frost-free devices, have a control device for controlling the operation of the heater, which automatically puts the heater into operation when detected by means of a timer runtime of the device or a compressor of the device a predetermined limit exceeds. In this way it is ensured that the cooling surface is defrosted from time to time even without the active intervention of a user, so that it can not form a layer of ice on it in a thickness that significantly affects the energy efficiency of the device.
  • a problem with this technique is that it is unable to take into account whether refrigerated goods may have been freshly stored in the freezer shortly before initiating a defrosting process. If this is the case, such refrigerated goods should be frozen as quickly as possible, for which a high cooling capacity is required. However, automatic defrosting of the cooling surface at such a time causes freezing to take a long time, and in unfavorable circumstances could even cause the refrigerated goods already stored in the freezer to become so hot from the newly stored one, that this stored goods antaut.
  • Another disadvantage of this technique is that it is associated with relatively high energy costs because the increased power requirements of the freezer associated with defrosting can occur at any time of the day.
  • the object of the present invention is to provide a freezer and a method of operation for ensuring at any time a quick freezing newly stored refrigerated goods and also make it possible to minimize the energy costs associated with the operation of such a device.
  • This freezer need not necessarily be an automatic defrosting freezer; the timer according to the invention does not necessarily serve as in the conventional frost-free devices to trigger a defrosting after a certain time, but, on the contrary, to prevent this at certain, unfavorable times.
  • the times when defrosting is considered necessary can be determined both automatically and by a user according to the present invention, as will be explained in more detail below.
  • the time interval defined by the timer is a time interval, preferably one that lasts from 9:00 to 22:00, preferably at least from 1:00 to 5:00.
  • This time interval setting is based on the assumption that at night, especially between 10:00 pm and 9:00 am, the likelihood of refrigerated goods being reloaded into the freezer is low because most users are shopping at an earlier time of day.
  • the extension of the time interval in which the operation of the heater is locked at 5:00 clock the one day to 1:00 clock the next day, also has the advantage that in the then still available for defrosting period inexpensive night stream can be used for the defrosting process.
  • the freezer according to the invention also uses low-cost night-time electricity in that - provided no defrosting takes place - the cooling surface operates at a higher cooling capacity in the defrosting period than during the blocked time interval.
  • energy demand is also shifted from the blocked time interval to the period in which defrosting is permitted and in which the cost of electrical energy is less than in the locked time interval.
  • the timer is coupled to a sensor for detecting the opening of a door of the freezer, and the time interval set by the timer is a time interval from when the door is open.
  • the effect of this embodiment is comparable to that described above.
  • the timer for the control circuit can be constructed differently. First, it may be an autonomous timer that receives no external control signals.
  • a timer may include an oscillator for high accuracy accuracy at low cost, especially a quartz oscillator.
  • the interface to such a network can also be used to receive a time signal which is transmitted or interrogated on the network and to make it available to the control circuit.
  • a preferred application of the invention are devices such as the already mentioned frost-free devices, in which the control circuit is designed to detect at least one operating parameter of the freezer correlated with the degree of icing of the cooling surface and to put the heating device into operation outside the specified time interval if the at least one monitored operating parameter has exceeded a limit value.
  • Preferred examples of such operating parameters are the total time elapsed since the last operating phase of the heating device or the operating time of a compressor of the freezer which has since passed.
  • One parameter that does not require cumulative detection in contrast to the above two is the ratio of operating time to service life of a compressor of the freezer.
  • Another suitable parameter is the number of door openings counted since the last operating phase of the heater.
  • control circuit is assigned an operating element for inputting a command for starting up the heating device.
  • This control allows the user to enter a command to start up the heater at any time, if he determines that defrosting makes sense, especially if he has opened the door and thus recognized the need for defrosting.
  • the blocking according to the invention prevents the defrosting process from being carried out at an unfavorable time.
  • such an operating element can also be provided in addition to a freezer with automatic defrosting.
  • a heat-insulating housing 1 and a similar door 2 define a freezer compartment 3 inside the housing 1.
  • a wall 4 separates from the freezer compartment 3 from a chamber 5, at the rear wall serving as a cooling surface evaporator 6 is arranged.
  • the evaporator 6 is part of a refrigerant circuit, together with a compressor 7 and a condenser 8.
  • a fan 9 is arranged in a passage opening of the partition 4, to effect an air circulation between the freezer compartment 3 and the chamber 5.
  • the evaporator 6 Under normal operating conditions, the evaporator 6 is at temperatures below zero degrees Celsius. Moisture from the freezer compartment 3 in the chamber 5 circulated air condenses on the surface of the evaporator 6 and forms on this after prolonged use of an ice layer. In order to defrost this ice layer, a heater 10 is disposed in the chamber 5.
  • the invention is also applicable to freezers in which the evaporator 6 is not housed in a separate chamber, but is in direct thermal contact with the freezer compartment 3.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a control arrangement for the refrigeration device Fig. 1 ,
  • the control arrangement comprises a control circuit 11, for example a microprocessor or microcontroller, which is connected to an operating element 12, for example an electrical button attached to the housing 1, a temperature sensor 13 arranged on the evaporator 6 and a timer 14.
  • the timer 14 is preferably implemented in the form of a quartz watch or a radio-controlled clock and periodically provides a quantitative, representative of the time signal.
  • the timer 14 may also be the interface to such a network because in such networks time signals may be periodically transmitted or requested by the interface 14 from another terminal.
  • Fig. 3 shows a first example of a working method that can be processed by the control circuit 11 to defrost the evaporator 6 if necessary.
  • a defrosting operation is not initiated automatically by the control circuit 11, but upon command of a user by pressing the key 12.
  • the control circuit 11 determines in step S1 that the key 12 has been pressed, it checks in the next step S2 the time supplied by the timer 14. If it is between 5:00 am and 1:00 am, the control circuit 11 first ignores the user's command and waits until 1:00 am in step S3. The time interval from 5:00 in the morning until 1:00 at night is therefore a blocking time interval in which no defrosting is performed.
  • the control circuit 11 turns on the power of the heater 10 and simultaneously turns off the compressor 7 and the fan 9, if they were turned on.
  • the control circuit 11 waits to initiate the defrosting process until the operation phase is completed normally.
  • step S6 When the heater 10 has run so long that the sensor 13 detects a target temperature above zero degrees Celsius, which surely indicates that the evaporator 6 is completely defrosted, the power of the heater 10 is turned off and the normal cooling operation is restored in step S6 added.
  • the user can thus enter a defrost command via the key 12 at any convenient time, e.g. when it detects when defrosting or unloading refrigerated goods that defrosting is required.
  • a defrost command via the key 12 at any convenient time, e.g. when it detects when defrosting or unloading refrigerated goods that defrosting is required.
  • Fig. 4 shows an example of a control arrangement that allows a fully automatic defrosting operation. Components of this arrangement, already with reference to Fig. 2 have been described, bear the same reference numerals and will not be described separately.
  • the control circuit 11 of Fig. 4 In addition, it has a signal input 15 to which a control signal generated by a thermostat control circuit 16 for switching on and off the compressor 7 is applied.
  • FIG Fig. 5 A first example of a working method that can be carried out with this embodiment of the control arrangement is shown in FIG Fig. 5 shown.
  • the method begins with an operating time counter t being set to zero after the freezer is switched on in step S11.
  • the control circuit 11 recognizes that the compressor 7 is turned on (S12), it stores the current time t akt in a buffer b (S13).
  • the value in the buffer b is subtracted from the now current time clock and stored again in the buffer b (S15).
  • step S16 If the result is less than zero in step S16, the start and end of the compressor operation phase are different days, and 24 hours must be added to the value in buffer b (S17) to obtain the correct duration of the operation phase of the suspected , The duration thus obtained is added to t (S18), and it is checked (S19) whether the result is over a permissible total operating time t lim of the compressor between two defrosting operations. If so, then defrosting is necessary and the process goes to step S21; if not, it is checked in step S 20 whether the user has pressed the key 12 and therefore a defrosting operation is necessary. If so, the method also proceeds to step S21, if not, a new operating phase of the compressor is awaited in step S12.
  • the total operating time of the freezer since the last defrosting operation could be summarily measured and branched to step S21 as soon as the total operating time has exceeded a predetermined limit value.
  • FIG. 6 A further embodiment of an operating method for the control arrangement Fig. 4 is determined by Fig. 6 treated.
  • the ratio between compressor running time and freezer running time is used as a criterion for the need for defrosting.
  • This modification has the advantage that it does not work with parameters accumulated over the entire operating time of the last defrosting operation, so that the defrosting process can be triggered correctly even if parameter values stored as a result of a power failure or another fault have been lost.
  • step S31 begins in step S31 with the initialization of a parameter a representative of the ratio between the compressor running time and the device running time to a value a, which in principle can arbitrarily be selected below a predetermined limit value A.
  • step S32 is checked whether the compressor 7 is turned on or not. If not, the parameter a is multiplied by a "forgetting factor" 1- ⁇ in step S34; otherwise, it is previously incremented in step S33. By repeating these steps frequently, a converges to a value proportional to the desired ratio.
  • step S 35 it is checked whether the limit A is exceeded. If not, the steps S32 to S34 are repeated, otherwise, it is determined that defrosting is required, and steps S21 to S26 are followed.
  • Fig. 6 In the control arrangement of Fig. 6 is the signal input 15 of Fig. 4 replaced by a connection to a switch 17.
  • This switch 17 is arranged in a conventional manner on the housing 1 to detect the opening and closing of the door 2 and, accordingly, the interior lighting of the freezer compartment 3 on and off.
  • the control circuit 11 counts the number of times the door 2 has been opened since the last defrosting operation or, alternatively, the total time during which the door 2 has been open since the last defrosting operation and compares the result with a threshold value.
  • This method is not illustrated by way of a flow chart, as its operation may be evident by generalizing the examples given above. As soon as the limit value is exceeded, steps S21 to S26 are also carried out in this method.
  • step S 41 the value of any suitable parameter is detected, eg the number or duration of the door openings, compressor operating time, total operating time, ratio of compressor operating time to total operating time, etc. If it is determined in step S 42 that the door 2 has been opened, then the timer 14 is started (S43), which does not serve to provide a time in this embodiment, but to indicate the elapse of a predetermined period of, for example, three hours. These steps are cyclically repeated unless it is determined in step S44 that the monitored parameter has exceeded the threshold.
  • any suitable parameter eg the number or duration of the door openings, compressor operating time, total operating time, ratio of compressor operating time to total operating time, etc.
  • next (S45) it has to be checked whether the timer has expired, that is, whether the given time has elapsed since the last door open. If this is not the case, steps S41 to S44 are looped through until the timer has expired.
  • the expiry of the timer indicates that a defrosting process may now be initiated because sufficient time has elapsed since the last door was opened to safely freeze any newly stored refrigerated goods.
  • the subsequent steps are identical to the steps S4 to S7 Fig. 3 and therefore need not be explained again.
  • a by-product of this control is that the timer will usually expire at night, so the likelihood that the door will remain closed so long that the timer can expire is greatest. Therefore, even with the method of Fig. 8 For the defrosting process mostly cheap night-time electricity can be used.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gefriergerät mit einer Kühloberfläche, auf der sich im Laufe des Betriebs des Gefriergeräts eine Eisschicht bilden kann, und einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Kühloberfläche und dadurch Abtauen einer solchen Eisschicht.
  • Herkömmliche Gefriergeräte dieser Art, auch als Frost-Free-Geräte bezeichnet, haben eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebes der Heizeinrichtung, die die Heizeinrichtung automatisch in Betrieb nimmt, wenn eine mit Hilfe eines Zeitgebers erfasste Laufzeit des Gerätes oder eines Verdichters des Gerätes einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Kühloberfläche auch ohne aktives Zutun eines Benutzers von Zeit zu Zeit abgetaut wird, so dass sich darauf keine Eisschicht in einer Dicke bilden kann, die die Energieeffizienz des Gerätes wesentlich beeinträchtigt.
  • Dokument US 5,806,321 A1 beschreibt ein Kältesystem, bei dem jeweils ein Zeitintervall bestimmt wird nach dem die nächste Abtauung als notwendig erachtet wird. Bei der nächsten Abtauung kann es sich dabei je nach Betriebsparametern um eine teilweise oder vollständige Abtauung handeln. Wird die Abtauung als notwendig erachtet, so wird sie auf jeden Fall vorgenommen, die Heizeinrichtung wird in Betrieb gesetzt.
  • Ein Problem dieser Technik ist, dass sie nicht in der Lage ist, zu berücksichtigen, ob evtl. kurz vor dem Einleiten eines Abtauvorgangs Kühlgut frisch in das Gefriergerät eingelagert worden ist. Wenn dies der Fall ist, sollte solches Kühlgut möglichst schnell eingefroren werden, wozu eine hohe Kühlleistung erforderlich ist. Eine automatische Abtauung der Kühloberfläche gerade zu einem solchen Zeitpunkt hat jedoch zur Folge, dass das Einfrieren lange Zeit in Anspruch nimmt, und unter ungünstigen Umständen könnte es sogar dazu führen, das bereits in dem Gefriergerät gelagerte Kühlgut von dem neu eingelagerten so stark erwärmt wird, dass dieses Lagergut antaut.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Technik ist, dass sie mit relativ hohen Energiekosten verbunden ist, weil der mit einem Abtauvorgang verbundene erhöhte Leistungsbedarf des Gefriergeräts zu jeder beliebigen Tageszeit auftreten kann.
  • Aus dem Dokument US 3,164,969 ist ein Klimagerät - nicht aber ein Gefriergerät - bekannt, bei dem es darum geht, dass eine Wärmepumpen-Abtausteuereinrichtung durch einen Zeitgeber gesteuert in Betrieb gesetzt wird. Durch diesen Zeitgeber wird lediglich die Betriebsdauer des Klimageräts erfasst. Nach einer kumulativ erfassten Zeitspanne durch den betreffenden Zeitgeber wird die erwähnte Abtausteuereinrichtung in Betrieb gesetzt.
  • Aus den Dokumenten US 2,703,481 und US 1,979,103 sind Kältegeräte bekannt, bei denen ein automatisches Abtauen durch Initiieren einer Abtauzeitspanne in bestimmten Zeitintervallen erfolgt. Somit wird ein Abtauvorgang lediglich nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer durchgeführt.
  • Dokument US 2001/0002540 beschreibt einen Warenautomaten mit einem abtaubaren Kühlbereich in dem ein Zeitintervall festgelegt ist nach dem jeweils die Temperaturveränderung bestimmt wird. Zeigt diese Temperaturveränderung ein völlig abnormales Verhalten, so wird eine Fehlersuche des Gerätes eingeleitet. Liegt die Temperaturveränderung jedoch im Normbereich, so wird eine von der Temperaturveränderung abhängige Dauer des Abtauvorgangs bestimmt. Sobald die Notwendigkeit des Abtauens festgestellt worden ist und die Dauer des Abtauvorgangs bestimmt ist, wird der Abtauvorgang vorgenommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Gefriergerät und ein Betriebsverfahren dafür anzugeben, die jederzeit ein schnelles Einfrieren neu eingelagerten Kühlgutes gewährleisten und die es außerdem ermöglichen, die mit dem Betrieb eines solchen Gerätes verbundenen Energiekosten zu minimieren.
  • Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 15 gelöst.
  • Bei diesem Gefriergerät muss es sich wohlgemerkt nicht unbedingt um ein Gefriergerät mit automatischer Abtauung handeln; der Zeitgeber dient gemäß der Erfindung nicht notwendigerweise wie bei den herkömmlichen Frost-Free-Geräten dazu, nach einer bestimmten Zeit einen Abtauvorgang auszulösen, sondern, im Gegenteil, diesen zu bestimmten, ungünstigen Zeiten zu verhindern. Die Zeiten, zu denen ein Abtauvorgang als notwendig angesehen wird, können gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl automatisch als auch von einem Benutzer festgelegt werden, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
  • Einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gefriergeräts zur Folge ist das von dem Zeitgeber festgelegte Zeitintervall ein Uhrzeitintervall, und zwar vorzugsweise eines, das von 9:00 Uhr bis 22:00 Uhr, vorzugsweise wenigstens von 1:00 Uhr bis 5:00 Uhr dauert. Diese Festlegung des Zeitintervalls beruht auf der Annahme, dass nachts, insbesondere zwischen 22:00 Uhr und 9:00 Uhr, die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass Kühlgut neu in das Gefriergerät geladen wird, weil die meisten Benutzer Einkäufe zu einer früheren Tageszeit erledigen. Die Erweiterung des Zeitintervalls, in welchem der Betrieb der Heizeinrichtung gesperrt ist, auf 5:00 Uhr des einen Tages bis 1:00 Uhr des nächsten Tages, hat darüber hinaus den Vorteil, dass in der dann noch zum Abtauen zur Verfügung stehenden Zeitspanne preiswerter Nachtstrom für den Abtauvorgang benutzt werden kann.
  • Vorzugsweise nutzt das erfindungsgemäße Gefriergerät preiswerten Nachtstrom auch dadurch, dass es - sofern kein Abtauen stattfindet - in der zum Abtauen zugelassenen Zeitspanne die Kühloberfläche mit höherer Kühlleistung betreibt als während des gesperrten Zeitintervalls. So wird auch während des normalen Betriebs des Gefriergerätes Energiebedarf aus dem gesperrten Zeitintervall in die Zeitspanne verlagert, in der das Abtauen zulässig ist, und in der die Kosten für elektrische Energie geringer sind als in dem gesperrten Zeitintervall.
  • Einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist der Zeitgeber an einen Sensor zum Erfassen des Öffnens einer Tür des Gefriergeräts gekoppelt, und das von dem Zeitgeber festgelegte Zeitintervall ist ein Zeitintervall ab dem Offenstehen der Tür. Die Wirkung dieser Ausgestaltung ist vergleichbar mit der oben beschriebenen. Indem jeweils im Anschluss an das Öffnen der Tür für das festgelegte Zeitintervall das Abtauen gesperrt ist, wird zum einen erreicht, dass neu eingelagertes Kühlgut während dieses Zeitintervalls zügig eingefroren werden kann, ohne dass der Einfriervorgang durch ein Abtauen unterbrochen oder verzögert wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Tür des Gefriergeräts für ein langes Zeitintervall in der Größenordnung von mehreren Stunden geschlossen bleibt, ist natürlich nachts höher als tagsüber, so dass auch das Gefriergerät gemäß dieser Alternative Abtauvorgänge mit entsprechend hoher Wahrscheinlichkeit in der Nacht durchführen wird.
  • Der Zeitgeber für die Steuerschaltung kann unterschiedlich aufgebaut sein. Zum einen kann es sich um einen autonomen Zeitgeber handeln, der keine Steuersignale von außen empfängt. Ein solcher Zeitgeber kann insbesondere einen Oszillator, für hohe Ganggenauigkeit bei geringen Kosten speziell einen Quarzoszillator, umfassen.
  • Als ein nicht autonomer Zeitgeber kommt insbesondere ein Funkempfänger für den Empfang eines Funk-Zeitnormals in Betracht.
  • Wenn das Gefriergerät für den Betrieb in einem Datennetz ausgelegt ist, kann selbstverständlich auch die Schnittstelle zu einem solchen Netz dazu dienen, ein auf dem Netz übertragenes oder abfragbares Zeitsignal zu empfangen und der Steuerschaltung zur Verfügung zu stellen.
  • Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sind Geräte wie die bereits erwähnten Frost-Free-Geräte, bei denen die Steuerschaltung ausgelegt ist, wenigstens einen mit der Stärke der Vereisung der Kühloberfläche korrelierten Betriebsparameter des Gefriergeräts zu erfassen und die Heizeinrichtung außerhalb des festgelegten Zeitintervalls in Betrieb zu nehmen, wenn der wenigstens eine überwachte Betriebsparameter einen Grenzwert überschritten hat.
  • Bevorzugte Beispiele für derartige Betriebsparameter sind die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung insgesamt verstrichene Zeit oder die seither verstrichene Betriebszeit eines Verdichters des Gefriergeräts.
  • Ein Parameter, der im Gegensatz zu den zwei obengenannten keine kumulative Erfassung erfordert, ist das Verhältnis von Betriebszeit zu Standzeit eines Verdichters des Gefriergeräts.
  • Ein weiterer geeigneter Parameter ist die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung gezählte Zahl von Türöffnungen.
  • Einer anderen, einfacheren Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist der Steuerschaltung ein Bedienelement zum Eingeben eines Befehls zum Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung zugeordnet. Dieses Bedienelement ermöglicht es dem Benutzer, einen Befehl zum Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung zu jeder beliebigen Zeit einzugeben, wenn er feststellt, dass ein Abtauen sinnvoll ist, insbesondere auch dann, wenn er die Tür geöffnet und so die Notwendigkeit des Abtauens erkannt hat. Durch die erfindungsgemäße Sperrung wird verhindert, dass der Abtauvorgang zu einem ungünstigen Zeitpunkt geführt wird.
  • Selbstverständlich kann ein solches Bedienelement auch an einem Gefriergerät mit automatischer Abtauung ergänzend vorgesehen sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Gefriergeräts mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche und einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Kühloberfläche, werden folgende Schritte durchgeführt:
    1. a) Festlegen eines Sperrzeitintervalls, in welchem die Kühloberfläche nicht abgetaut werden darf,
    2. b) Erfassen der Notwendigkeit, die Kühloberfläche abzutauen,
    3. c) wenn der Zeitpunkt der Abtaunotwendigkeit in dem Sperrzeitintervall liegt, Abwarten des Endes des Sperrzeitintervalls, und nach Ablauf des Sperrzeitintervalls: Betreiben der Heizeinrichtung.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Schnitt durch ein Gefriergerät, an dem die vorliegende Erfin- dung anwendbar ist;
    Fig. 2
    ein Blockdiagramm einer ersten Ausgestaltung einer Steueranordnung für das Käl- tegerät;
    Fig. 3
    ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 2;
    Fig. 4
    ein Blockdiagramm einer zweiten Ausgestaltung der Steueranordnung;
    Fig. 5
    ein Flußdiagramm eines Arbeitsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 4;
    Fig. 6
    eine Abwandlung des Steuerverfahrens aus Fig. 5;
    Fig. 7
    eine dritte Ausgestaltung einer Steueranordnung gemäß der Erfindung; und
    Fig. 8
    ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 7.
  • Der Aufbau des in Fig. 1 gezeigten Kältegeräts ist im wesentlichen bekannt und soll daher nur kurz umrissen werden.
  • Ein wärmeisolierendes Gehäuse 1 und eine ebensolche Türe 2 begrenzen ein Gefrierfach 3 im Inneren des Gehäuses 1. Eine Wand 4 trennt von dem Gefrierfach 3 eine Kammer 5 ab, an deren Rückwand ein als Kühloberfläche dienender Verdampfer 6 angeordnet ist. Der Verdampfer 6 ist Teil eines Kältemittelkreises, zusammen mit einem Verdichter 7 und einem Verflüssiger 8. Ein Gebläse 9 ist in einer Durchgangsöffnung der Trennwand 4 angeordnet, um eine Luftumwälzung zwischen dem Gefrierfach 3 und der Kammer 5 zu bewirken.
  • Unter normalen Betriebsbedingungen befindet sich der Verdampfer 6 auf Temperaturen unterhalb von null Grad Celsius. Feuchtigkeit aus vom Gefrierfach 3 in die Kammer 5 umgewälzter Luft kondensiert an der Oberfläche des Verdampfers 6 und bildet auf diesem nach längerem Betrieb eine Eisschicht. Um diese Eisschicht abtauen zu können, ist eine Heizeinrichtung 10 in der Kammer 5 angeordnet.
  • Die Erfindung ist wohlgemerkt auch auf Gefriergeräte anwendbar, bei denen der Verdampfer 6 nicht in einer eigenen , Kammer untergebracht ist, sondern in unmittelbarem thermischen Kontakt mit dem Gefrierfach 3 steht.
  • Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steueranordnung für das Kältegerät aus Fig. 1. Die Steueranordnung umfasst eine Steuerschaltung 11, z.B. einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller, der mit einem Bedienelement 12, z.B. einer am Gehäuse 1 angebrachten elektrischen Taste, einem an dem Verdampfer 6 angeordneten Temperatursensor 13 und einem Zeitgeber 14 verbunden ist. Der Zeitgeber 14 ist vorzugsweise in Form einer Quarzuhr oder einer Funkuhr realisiert und liefert periodisch ein quantitatives, für die Uhrzeit repräsentatives Signal. Im Falle eines "intelligenten" Gefrierschranks, der gleichzeitig ein Endgerät in einem Datenübertragungsnetzwerk darstellt, kann der Zeitgeber 14 auch die Schnittstelle zu einem solchen Netzwerk sein, da in derartigen Netzwerken Uhrzeitsignale periodisch übertragen oder durch die Schnittstelle 14 von einem anderen Endgerät angefordert werden können.
  • Fig. 3 zeigt ein erstes Beispiel eines Arbeitsverfahrens, das von der Steuerschaltung 11 abgearbeitet werden kann, um im Bedarfsfalle den Verdampfer 6 abzutauen. Bei diesem Verfahren wird davon ausgegangen, dass ein Abtauvorgang nicht von der Steuerschaltung 11 automatisch eingeleitet wird, sondern auf Befehl eines Benutzers hin, indem dieser die Taste 12 drückt. Wenn die Steuerschaltung 11 in Schritt S1 feststellt, dass die Taste 12 gedrückt worden ist, so überprüft sie im nächsten Schritt S2 die von dem Zeitgeber 14 gelieferte Uhrzeit. Wenn diese zwischen 5:00 Uhr morgens und 1:00 Uhr nachts liegt, ignoriert die Steuerschaltung 11 zunächst den Befehl des Benutzers und wartet in Schritt S3 ab bis 1:00 Uhr nachts. Das Zeitintervall von 5:00 Uhr morgens bis 1:00 Uhr nachts ist also ein Sperrzeitintervall, in welchem kein Abtauvorgang durchgeführt wird. Um 1:00 Uhr nachts schaltet die Steuerschaltung 11 die Stromversorgung der Heizeinrichtung 10 ein und schaltet gleichzeitig den Verdichter 7 und das Gebläse 9 aus, sofern diese eingeschaltet waren. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass, wenn Verdichter 7 und Gebläse 9 eingeschaltet sind, die Steuerschaltung 11 mit dem Einleiten des Abtauvorgangs noch so lange abwartet, bis deren Betriebsphase normal beendet ist.
  • Wenn die Heizeinrichtung 10 so lange gelaufen ist, dass der Sensor 13 eine Zieltemperatur oberhalb null Grad Celsius erfasst, die sicher darauf schließen lässt, dass der Verdampfer 6 vollständig abgetaut ist, wird in Schritt S6 die Stromversorgung der Heizeinrichtung 10 ausgeschaltet und der normale Kühlbetrieb wieder aufgenommen.
  • Der Benutzer kann so zu jedem ihm genehmen Zeitpunkt einen Abtaubefehl über die Taste 12 eingeben, z.B. wenn er beim Ein- oder Ausladen von Kühlgut erkennt, dass ein Abtauen erforderlich ist. Durch die Beschränkung des Abtauzeitraums auf die Zeitspanne zwischen 1:00 Uhr und 5:00 Uhr nachts ist sichergestellt, dass, bis der Abtauvorgang eingeleitet wird, evtl. neu zugeladenes Kühlgut sicher durchgefroren ist.
  • Wie man leicht sieht, könnten ohne weiteres auch andere Grenzen für den Zeitraum festgelegt werden, in dem ein Abtauvorgang eingeleitet werden kann. Es wäre auch ohne weiteres möglich, einen festen Zeitpunkt, z.B. 3:00 Uhr nachts, vorzugeben, an dem jeweils ein Abtauvorgang beginnen kann.
  • Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Steueranordnung, die einen vollautomatischen Abtaubetrieb ermöglicht. Komponenten dieser Anordnung, die bereits mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurden, tragen gleiche Bezugszeichen und werden nicht gesondert beschrieben. Die Steuerschaltung 11 der Fig. 4 verfügt zusätzlich über einen Signaleingang 15, an dem ein von einer Thermostatregelschaltung 16 erzeugtes Steuersignal zum Ein- und Ausschalten des Verdichters 7 anliegt.
  • Ein erstes Beispiel für ein mit dieser Ausgestaltung der Steueranordnung durchführbares Arbeitsverfahren ist in Fig. 5 gezeigt. Das Verfahren beginnt damit, dass nach Einschalten des Gefriergerätes in Schritt S11 ein Betriebszeitzähler t auf null gesetzt wird. Sobald die Steuerschaltung 11 erkennt, dass der Verdichter 7 eingeschaltet ist (S12), speichert sie die aktuelle Uhrzeit takt in einem Puffer b (S13). Sobald festgestellt wird, dass der Verdichter wieder ausgeschaltet wird, wird der Wert im Puffer b von der nun aktuellen Zeit takt abgezogen und wieder im Puffer b gespeichert (S15). Zeigt sich in Schritt S16, dass das Ergebnis kleiner als null ist, so gehören Anfang und Ende der Verdichterbetriebsphase zu verschiedenen Tagen, und 24 Stunden müssen zum Wert im Puffer b hinzugerechnet werden (S17), um die korrekte Dauer der Betriebsphase des Verdicherters zu erhalten. Die so erhaltene Dauer wird zu t hinzuaddiert (S18), und es wird geprüft (S19), ob das Ergebnis über einer zwischen zwei Abtauvorgängen zulässigen Gesamtbetriebsdauer tlim des Verdichters liegt. Wenn ja, so ist ein Abtauvorgang notwendig, und das Verfahren geht über zu Schritt S21; wenn nicht, wird in Schritt S 20 geprüft, ob der Benutzer die Taste 12 gedrückt hat und deswegen ein Abtauvorgang notwendig ist. Wenn ja, geht das Verfahren ebenfalls zu Schritt S21 über, wenn nein, wird in Schritt S12 eine neue Betriebsphase des Verdichters abgewartet.
  • Die sich anschließenden Schritte S21 bis S26 sind identisch mit den Schritten S2 bis S7 der Fig. 3 und werden hier nicht erneut beschrieben.
  • Bei einer vereinfachten Variante des Steuerverfahrens könnte statt der Verdichterlaufzeit kurzerhand die Gesamtbetriebszeit des Gefriergeräts seit dem letzten Abtauvorgang gemessen und zum Schritt S21 verzweigt werden, sobald die Gesamtbetriebszeit einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat.
  • Eine weitere Ausgestaltung eines Betriebsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 4 wird anhand von Fig. 6 behandelt. Bei dieser Ausgestaltung wird das Verhältnis zwischen Laufzeit des Verdichters und Laufzeit des Gefriergeräts als Kriterium für die Notwendigkeit des Abtauens herangezogen. Diese Abwandlung hat den Vorteil, dass nicht mit über die gesamte Betriebszeit sei dem letzten Abtauvorgang akkumulierten Parametern gearbeitet wird, so dass der Abtauvorgang auch dann korrekt ausgelöst werden kann, wenn infolge eines Stromausfalls oder einer anderen Störung gespeicherte Parameterwerte verlorengegangen sind.
  • Das Verfahren beginnt in Schritt S31 mit der Initialisierung eines für das Verhältnis zwischen Verdichterlaufzeit und Gerätelaufzeit repräsentativen Parameters a auf einen im Prinzip beliebig unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts A wählbaren Wert a. In Schritt S32 wird geprüft, ob der Verdichter 7 eingeschaltet ist oder nicht. Wenn nicht, wird der Parameter a in Schritt S34 mit einem "Vergessensfaktor" 1-ε multipliziert; anderenfalls wird er vorher in Schritt S33 inkrementiert. Durch häufige Wiederholung dieser Schritte konvergiert a gegen einen zum gewünschten Verhältnis proportionalen Wert. In Schritt S 35 wird überprüft, ob der Grenzwert A überschritten ist. Wenn nicht, werden die Schritte S32 bis S34 wiederholt, anderenfalls wird festgestellt, dass ein Abtauvorgang erforderlich ist, und es schließen sich die Schritte S21 bis S26 an.
  • Bei der Steueranordnung der Fig. 6 ist der Signaleingang 15 der Fig. 4 ersetzt durch eine Verbindung zu einem Schalter 17. Dieser Schalter 17 ist in an sich bekannter Weise am Gehäuse 1 angeordnet, um das Öffnen und Schließen der Türe 2 zu erfassen und dementsprechend die Innenbeleuchtung des Gefrierfachs 3 ein- und auszuschalten. Bei dieser Ausgestaltung zählt die Steuerschaltung 11 die Zahl der Male, die die Tür 2 seit dem letzten Abtauvorgang geöffnet wurde oder, alternativ, die Gesamtzeit, während der die Tür 2 seit dem letzten Abtauvorgang offengestanden hat, und vergleicht das Ergebnis mit einem Grenzwert. Dieses Verfahren wird nicht anhand eines Flussdiagramms dargestellt, da seine Durchführung durch Verallgemeinern der oben gegebenen Beispiele offensichtlich sein dürfte. Sobald die Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wird, werden auch bei diesem Verfahren die Schritte S21 bis S26 durchgeführt.
  • Ein alternatives, mit der Steueranordnung aus Fig. 7 durchführbares Verfahren wird mit Bezug auf Fig. 8 erläutert. In Schritt S 41 wird der Wert eines beliebigen geeigneten Parameters erfasst, z.B. die Zahl oder Dauer der Türöffnungen, Verdichterbetriebszeit, Gesamtbetriebszeit, Verhältnis von Verdichterbetriebszeit zu Gesamtbetriebszeit etc. Wenn dabei in Schritt S 42 festgestellt wird, dass die Tür 2 geöffnet wurde, so wird der Zeitgeber 14 gestartet (S43), der bei dieser Ausgestaltung nicht dazu dient, eine Uhrzeit zu liefern, sondern das Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne von z.B. drei Stunden anzuzeigen. Diese Schritte werden zyklisch wiederholt, solange nicht in Schritt S44 festgestellt wird, dass der überwachte Parameter den Grenzwert überschritten hat. Geschieht dies, so muss als nächstes (S45) geprüft werden, ob der Zeitgeber abgelaufen ist, das heißt, ob seit dem letzten Türöffnen die vorgegebene Zeit verstrichen ist. Ist dies nicht der Fall, so werden die Schritte S41 bis S44 in einer Schleife solange durchlaufen, bis der Zeitgeber abgelaufen ist.
  • Der Ablauf des Zeitgebers zeigt an, dass nun ein Abtauvorgang eingeleitet werden darf, weil seit dem letzten Türöffnen genügend Zeit verstrichen ist, um evtl. neu eingelagertes Kühlgut sicher einzufrieren. Die sich nun anschließenden Schritte sind identisch mit den Schritten S4 bis S7 aus Fig. 3 und brauchen daher nicht erneut erläutert zu werden.
  • Ein Nebenergebnis dieser Steuerung ist, dass der Zeitgeber meist nachts ablaufen wird, denn darum ist die Wahrscheinlichkeit am größten, dass die Tür so lange geschlossen bleibt, dass der Zeitgeber ablaufen kann. Daher kann auch mit dem Verfahren der Fig. 8 für den Abtauvorgang überwiegend preiswerter Nachtstrom genutzt werden.

Claims (16)

  1. Gefriergerät mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche (6), einer Heizeinrichtung (10) zum Erwärmen der Kühloberfläche (6) und einer Steuerschaltung (11) zum Steuern des Betriebes der Heizeinrichtung (10) in Abhängigkeit von einem Zeitgeber (14), wobei die Steuerschaltung (11) eingerichtet ist, den Betrieb der Heizeinrichtung (10) während eines von dem Zeitgeber (14) festgelegten Sperrzeitintervalls zu sperren, in welchem die Kühloberfläche (6) nicht abgetaut werden darf; die Notwendigkeit zu erfassen, die Kühloberfläche (6) abzutauen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (11) eingerichtet ist, das Ende das Sperrzeitintervalls abzuwarken, wenn der Zeitpunkt der Abtaunotwendigkeit in dem Sperrzeitintevall liegt, und nach Ablauf des Sperrzeitintervalls die Heizeinrichtung (10) zu betreiben.
  2. Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Zeitgeber festgelegte Zeitintervall ein Uhrzeitintervall ist.
  3. Gefriergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Uhrzeitintervall wenigstens von 9:00 Uhr bis 22:00 Uhr, vorzugsweise wenigstens von 5:00 Uhr bis 1:00 Uhr des darauffolgenden Tages, dauert.
  4. Gefriergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Kühlleistung der Kühloberfläche (6) außerhalb des Uhrzeitintervalls höher ist als innerhalb des Uhrzeitintervalls.
  5. Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) an einen Sensor (17) zum Erfassen des Öffnens einer Tür (2) des Gefriergeräts gekoppelt ist und dass das von dem Zeitgeber (14) festgelegte Zeitintervall ein Zeitintervall ab dem Offenstehen der Tür (2) ist.
  6. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) einen Oszillator, insbesondere einen Quarzoszillator, umfasst.
  7. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) einen Funkempfänger umfasst.
  8. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) eine Schnittstelle zu einem Datennetz umfasst.
  9. Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (11) ausgelegt ist, wenigstens einen mit der Stärke der Vereisung der Kühloberfläche (6) korrelierten Betriebsparameter des Gefriergeräts zu erfassen und die Heizeinrichtung (10) außerhalb des festgelegten Zeitintervalls in Betrieb zu nehmen, wenn der Parameter einen Grenzwert überschritten hat.
  10. Gefriergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der Betriebsparameter die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung (10) verstrichene Zeit ist.
  11. Gefriergerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer (Stütze) der Betriebsparameter die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung (10) verstrichene Betriebszeit eines Verdichters (7) des Gefriergeräts ist.
  12. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Betriebsparameter das Verhältnis von Betriebszeit zu Standzeit eines Verdichters (7) des Gefriergeräts ist.
  13. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Tür und einen Sensor (17) zum Erfassen des Öffnens der Tür aufweist und dass einer der Betriebsparameter die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung (10) gezählte Zahl von Türöffnungen ist.
  14. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschaltung (11) ein Bedienelement (12) zum Eingeben eines Befehls zum Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung (10) zugeordnet ist.
  15. Verfahren zum Steuern eines Gefriergerätes mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche (6) und einer Heizeinrichtung (10) zum Erwärmen der Kühloberfläche (6), mit den Schritten:
    a) Festlegen eines Sperrzeitintervalls, in welchem die Kühloberfläche (6) nicht abgetaut werden darf,
    b) Erfassen der Notwendigkeit, die Kühloberfläche (6) abzutauen (S1, S19, S20, S35), gekennzeichnet durch
    c) wenn der Zeitpunkt der Abtaunotwendigkeit in dem Sperrzeitintervall liegt (S2, S21, S35), Abwarten des Endes des Sperrzeitintervalls (S3, S22) und nach Ablauf des Sperrzeitintervalls:
    Betreiben der Heizeinrichtung (S4, S23).
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Notwendigkeit des Abtauens erkannt wird
    - anhand der Eingabe eines Befehls durch einen Benutzer (S1),
    - durch Überwachen wenigstens eines mit der Stärke der Vereisung korrelierten Betriebsparameters des Gefriergeräts (S13 bis S18; S31 bis S34; S41 Achtung Bezugszeichenfehler), und Erfassen der Notwendigkeit (S19, S35, S44), wenn wenigstens einer der Betriebsparameter einen Grenzwert überschreitet.
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