EP1613906A1 - Refrigeration device and operating method for the same - Google Patents

Refrigeration device and operating method for the same

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Publication number
EP1613906A1
EP1613906A1 EP04725699A EP04725699A EP1613906A1 EP 1613906 A1 EP1613906 A1 EP 1613906A1 EP 04725699 A EP04725699 A EP 04725699A EP 04725699 A EP04725699 A EP 04725699A EP 1613906 A1 EP1613906 A1 EP 1613906A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
temperature sensors
temperature
interior
defrosting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04725699A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ilias Manettas
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1613906A1 publication Critical patent/EP1613906A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F25D21/02—Detecting the presence of frost or condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/11—Sensor to detect if defrost is necessary
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21171—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator
    • F25B2700/21173—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator at the outlet
    • 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
    • F25D21/006—Defroster control with electronic control circuits
    • 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 refrigerator with a heat-insulating housing enclosing an interior and an evaporator arranged in the housing.
  • moisture condenses on this evaporator from the interior, which in the course of time forms an ice layer which thermally insulates the evaporator from the interior to be cooled.
  • This insulation affects the efficiency of the refrigerator, so that in order to maintain economical operation of the refrigerator, the ice layer must be defrosted from time to time.
  • the object of the invention is to provide a refrigeration device which enables a reliable assessment of the amount of ice accumulated on an evaporator with simple and robust means, and to provide an operating method for such a refrigeration device.
  • the invention uses the change in temperature distribution in the vicinity of the evaporator resulting from the presence of an ice layer. If the evaporator is ice-free, there is a largely unhindered heat flow in the vicinity of the evaporator, the temperature gradient is relatively flat, and the difference between the temperatures detected by the two sensors is small. However, if the flow of heat is hindered by an ice layer, a relatively steep temperature gradient results in the ice layer, which leads to greater differences between the temperatures detected by the two sensors than if both sensors are ice-free.
  • one of the temperature sensors can be attached directly to the surface of the evaporator and the other at a distance from the surface. This ensures that at least the former reacts very quickly to a change in temperature of the evaporator, which occurs when the evaporator begins to be supplied with refrigerant again after a stationary phase.
  • both temperature sensors it is also conceivable to place both temperature sensors at different but not disappearing distances from the surface of the evaporator.
  • Such an arrangement is only slightly sensitive to ice layer thicknesses which are not sufficient to embed one of the temperature sensors; however, as soon as the boundary of the ice layer lies between the sensors, the temperature difference between them is very sensitive to a further increase in the layer thickness.
  • the invention is applicable to refrigeration devices with an evaporator arranged directly in the interior or in thermal contact therewith.
  • a preferred application of the invention are no-frost refrigeration devices, i.e. Refrigeration devices in which the evaporator is mounted in a channel communicating with the interior and can be heated for defrosting in this channel without necessarily also heating the interior.
  • one of the temperature sensors is preferably attached to the surface of the evaporator and the other to an outlet of the channel opening into the interior.
  • Fig. 1 shows a schematic section through a refrigerator according to a first
  • FIG. 2 shows the dependence of the temperature difference detected by the sensors on the thickness of the ice layer on the evaporator in the embodiment of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic detail of a second embodiment of a refrigeration device according to the invention.
  • Fig. 4 shows the relationship between the ice layer thickness and temperature difference according to the second embodiment.
  • Fig. 1 shows a highly schematic of a no-frost refrigerator according to a first embodiment of the invention.
  • the refrigeration device comprises a heat-insulating housing 1, in which an interior 2 for receiving refrigerated goods and an evaporator chamber 5, which is separated from the interior 2 by an intermediate wall 3 and communicates with the interior 2 through openings 4 in the intermediate wall 3, is formed.
  • the evaporator chamber 5 there is a plate-shaped evaporator 7 supplied with refrigerant by a refrigeration machine 6 and, in close contact with it, a defrost heater 8.
  • the evaporator chamber 5 and the openings 4 are also referred to collectively as an air duct.
  • a control circuit 10 controls the operation of the refrigerator 6 and a fan 11 attached to the upper opening 4 on the basis of a measurement signal from a temperature sensor (not shown) in the interior 2.
  • the refrigerator 6 and fan 11 can each be operated simultaneously; it is preferred to switch the fan 11 on and off with a certain delay in relation to the refrigeration machine 6, so that when the refrigeration machine 6 is started up, the evaporator 7 is only given the opportunity to cool down before air is circulated and for residual coldness of the evaporator 7 after Switching off the refrigerator 6 can still be used.
  • a first temperature sensor 12 is attached directly to a surface of the evaporator 7, which is swept by the air flow circulating through the air duct during operation of the fan 11 and on which moisture is consequently present precipitates from this air flow and over time forms an ice layer 13, shown as a loosely hatched area.
  • a second temperature sensor 14 is mounted in the upper opening 4, from which air cooled in the evaporator chamber 5 flows back into the interior 2.
  • the evaporator 7 is operated in a conventional manner at intervals, i.e. supplied with liquid refrigerant by the refrigerator 6.
  • the control circuit 10 detects the difference between the temperatures measured by the sensors 12 and 14 in each case with a predetermined time delay from the start-up of the evaporator or at a point in time when the rate of change of the temperature detected by one of the temperature sensors 12, 14 has fallen below a limit value and therefore it can be assumed that the temperature distribution in the air duct is not too far from a stationary distribution.
  • the difference between the temperatures detected by the temperature sensors 12, 14 at such a time is the lowest when the thickness of the ice layer is zero and it increases with the thickness of the ice layer.
  • FIG. 2 represents the temperature difference ⁇ T as a function of the layer thickness d. If this temperature difference ⁇ T exceeds a limit value ⁇ Tmax, it is assumed that the ice layer 13 has exceeded a critical thickness dmax, so that the evaporator 7 needs to be defrosted. If this is the case, the control circuit 10 waits until the interior 2 has cooled down again to such an extent that the refrigerator 6 and the fan 11 can be switched off, and then closes a switch 9 via which the defrost heater 8 is supplied with current ,
  • the period of time during which the switch 9 remains closed is predetermined and selected taking into account the power of the defrost heater 8 such that the amount of heat given off in this period must be sufficient to thaw the layer of ice 13.
  • FIG. 3 schematically shows an enlarged detail from a refrigeration device according to a second embodiment of the invention. It differs from the embodiment of FIG. 1 only by the attachment of the temperature sensors 12 ', 14', so that the Refrigerator in its entirety does not have to be shown and described again.
  • the two temperature sensors 12 ', 14' are held here on a carrier 15 made of a poorly heat-conducting material, which is fastened, for example glued, to a surface of the evaporator 7, on which an ice layer 13 can form.
  • FIG. 4 shows the temperature difference ⁇ T between the sensors recorded under the same conditions as in the embodiment of FIG. 1 as a function of the thickness d of the ice layer.
  • the thickness of the ice layer is smaller than the distance d1 of the temperature sensor 12 'from the surface of the evaporator 7, both temperature sensors are exposed to the air flow in the evaporator chamber 5 and their temperature is essentially determined by that of the air flow. Since the distance of the second temperature sensor 14 'from the evaporator 7 is greater than that of the first sensor 12', the second sensor is at least slightly warmer than the first.
  • the layer of ice 13 begins to grow beyond the first sensor 12 ', it affects the temperature balance between the sensors, and the temperature of the sensor 12' is determined more than before by the temperature of the evaporator 7, as can be seen from a kink in FIG Curve of Fig. 4 at the thickness dl
  • the temperature difference ⁇ T now begins to grow rapidly with the layer thickness d.
  • the temperature difference which corresponds to the critical layer thickness dmax, can have a different value ⁇ Tmax 'than in the embodiment of FIG. 1. Since a large slope of the curve of FIG. 4 can be realized in the vicinity of dmax, an accurate and reproducible detection is possible the critical layer thickness dmax possible.

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Abstract

The invention relates to a refrigeration device with a thermally-insulating housing (1), enclosing an inner chamber (2) and an evaporator (7), arranged in the housing (1), on the surface of which a layer of ice (13) can form during operation, whereby two temperature sensors (12, 14) are placed in the vicinity of the evaporator (7) such that, for a given thickness of the ice layer (13), only one of the temperature sensors (12) is embedded in the ice layer (13). A monitoring circuit (10), connected to the two temperature sensors (12, 14), is embodied to decide, using a difference between the recorded temperatures from the temperature sensors (12, 14), whether a defrosting of the evaporator (7) is necessary or not and to give an output signal displaying the result of the decision. A defrosting process can be automatically introduced using said output signal.

Description

Kältegerät und Betriebsverfahren dafür Refrigeration device and operating method therefor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem einen Innenraum umschließenden wärmeisolierenden Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Verdampfer. Auf diesem Verdampfer kondensiert im Laufe des Betriebs des Kältegeräts Feuchtigkeit aus dem Innenraum, die im Laufe der Zeit eine Eisschicht bildet, welche den Verdampfer von dem zu kühlenden Innenraum thermisch isoliert. Diese Isolation beeinträchtigt den Wirkungsgrad des Kältegeräts, so dass, um einen wirtschaftlichen Betrieb des Kältegeräts aufrechtzuerhalten, die Eisschicht von Zeit zu Zeit abgetaut werden muss.The present invention relates to a refrigerator with a heat-insulating housing enclosing an interior and an evaporator arranged in the housing. During the operation of the refrigeration device, moisture condenses on this evaporator from the interior, which in the course of time forms an ice layer which thermally insulates the evaporator from the interior to be cooled. This insulation affects the efficiency of the refrigerator, so that in order to maintain economical operation of the refrigerator, the ice layer must be defrosted from time to time.
Für einen Benutzer ist es schwierig, den optimalen Abtauzeitpunkt zu erkennen. Jeder Abtauvorgang ist mit einem Eintrag von Wärme in das Kältegerät verbunden, die, wenn der Normalbetrieb des Geräts wieder aufgenommen wird, abgeführt werden muss und somit ebenfalls die Energiebilanz des Geräts beeinträchtigt. Ein zu häufiges Abtauen ist daher ebenso wie zu seltenes Abtauen unwirtschaftlich.It is difficult for a user to recognize the optimal time for defrosting. Each defrosting process is associated with an entry of heat into the refrigeration device, which, when normal operation of the device is resumed, must be dissipated and thus also affects the energy balance of the device. Defrosting too often is therefore uneconomical, as is defrosting too rarely.
Es ist daher wünschenswert, über ein Kältegerät zu verfügen, das anhand einer Abschätzung der Eisdicke auf dem Verdampfer eine automatische Entscheidung darüber ermöglicht, ob ein Abtauvorgang wünschenswert ist oder nicht.It is therefore desirable to have a refrigeration device which, based on an estimate of the ice thickness on the evaporator, enables an automatic decision to be made as to whether a defrosting process is desirable or not.
Hierfür wäre es zweckmäßig, die Dicke einer Eisschicht am Verdampfer direkt messen zu können und anhand dieser Dicke automatisch zu entscheiden, ob eine Abtauung erforderlich ist oder nicht. Sensoren, die eine direkte Messung der Dicke einer Eisschicht am Verdampfer ermöglichen, sind jedoch kostspielig, und ihre Lebensdauer ist deutlich kürzer als die der anderen Komponenten herkömmlicher Kältegeräte, so dass ihre Verwendung in einem Kältegerät dessen Reparaturanfälligkeit deutlich steigern würde.For this purpose, it would be useful to be able to measure the thickness of an ice layer directly on the evaporator and to use this thickness to automatically decide whether defrosting is necessary or not. However, sensors that allow a direct measurement of the thickness of an ice layer on the evaporator are expensive and their lifespan is significantly shorter than that of the other components of conventional refrigeration devices, so that their use in a refrigeration device would significantly increase the susceptibility to repairs.
Aus diesem Grund wird bei den meisten gegenwärtigen No-Frost-Kältegeräten ein zeitgesteuertes Abtauverfahren eingesetzt, d.h. eine Steuerschaltung des Kältegeräts löst jeweils in festen Zeitabständen einen Abtauvorgang aus. Diese Technik ist zwar robust und preiswert, sie hat jedoch den Nachteil, dass eine Anpassung an unterschiedliche klimatische Bedingungen, unter denen das Kältegerät betrieben wird, nicht möglich ist. D.h., ein im Mittel „angemessener" Zeitabstand zwischen zwei Abtauvorgängen kann leicht zu lang sein, wenn das Gerät in einer warmen Umgebung betrieben wird, in der mit jedem Öffnen der Tür eine große Menge an Feuchtigkeit in den Innenraum eingetragen wird und die Eisschicht am Verdampfer infolgedessen schnell anwächst, wohingegen beim Betrieb des Kältegeräts in einer kalten Umgebung mit geringem Feuchtigkeitseintrag ein längerer als der eingestellte Zeitabstand die Wirtschaftlichkeit des Kältegeräts verbessern könnte. Außerdem kann diese Technik nicht die Tatsache berücksichtigen, dass der Feuchtigkeitseintrag nicht allein von der Laufzeit des Geräts, sondern auch von der Zahl der Türöffnungen und von der Art des in dem Gerät gelagerten Kühlgutes abhängt.For this reason, most current no-frost refrigeration devices use a time-controlled defrosting process, ie a control circuit of the refrigeration device triggers a defrosting process at fixed time intervals. Although this technology is robust and inexpensive, it has the disadvantage that it can be adapted to different ones climatic conditions under which the refrigerator is operated is not possible. This means that an average "adequate" interval between two defrosting processes can easily be too long if the device is operated in a warm environment in which a large amount of moisture is introduced into the interior each time the door is opened and the layer of ice on the evaporator as a result, it grows rapidly, whereas if the refrigerator is operated in a cold environment with little moisture input, a longer than the set time interval could improve the efficiency of the refrigerator and this technology cannot take into account the fact that the moisture input is not due to the running time of the unit, but rather also depends on the number of door openings and the type of refrigerated goods stored in the device.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kältegerät, das eine zuverlässige Beurteilung der an einem Verdampfer angesammelten Eismenge mit einfachen und robusten Mitteln ermöglicht, und ein Betriebsverfahren für ein solches Kältegerät zu schaffen.The object of the invention is to provide a refrigeration device which enables a reliable assessment of the amount of ice accumulated on an evaporator with simple and robust means, and to provide an operating method for such a refrigeration device.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6.The object is achieved by a refrigeration device with the features of claim 1 and an operating method with the features of claim 6.
Die Erfindung nutzt die aus dem Vorhandensein einer Eisschicht resultierende Veränderung der Temperaturverteilung in der Umgebung des Verdampfers. Ist der Verdampfer eisfrei, so ergibt sich ein weitgehend ungehinderter Wärmefluss in der Umgebung des Verdampfers, der Temperaturgradient ist relativ flach, und die Differenz zwischen den von den zwei Sensoren erfassten Temperaturen ist gering. Ist der Wärmefluss jedoch durch eine Eisschicht behindert, so ergibt sich in der Eisschicht ein relativ steiler Temperaturgradient, der zu größeren Unterschieden zwischen den von den zwei Sensoren erfassten Temperaturen führt, als wenn beide Sensoren eisfrei sind.The invention uses the change in temperature distribution in the vicinity of the evaporator resulting from the presence of an ice layer. If the evaporator is ice-free, there is a largely unhindered heat flow in the vicinity of the evaporator, the temperature gradient is relatively flat, and the difference between the temperatures detected by the two sensors is small. However, if the flow of heat is hindered by an ice layer, a relatively steep temperature gradient results in the ice layer, which leads to greater differences between the temperatures detected by the two sensors than if both sensors are ice-free.
Insbesondere kann einer der Temperatursensoren unmittelbar an der Oberfläche des Verdampfers und der andere in einem Abstand von der Oberfläche angebracht sein. So ist gewährleistet, dass zumindest ersterer sehr schnell auf eine Temperaturänderung des Verdampfers reagiert, die auftritt, wenn nach einer Standphase der Verdampfer beginnt, wieder mit Kältemittel versorgt zu werden. Denkbar ist aber auch, beide Temperatursensoren jeweils in unterschiedlichen aber nicht verschwindenden Abständen von der Oberfläche des Verdampfers zu platzieren. Eine solche Anordnung reagiert nur wenig empfindlich auf Eisschichtdicken, die nicht ausreichen, um einen der Temperatursensoren einzubetten; sobald jedoch die Grenze der Eisschicht zwischen den Sensoren liegt, reagiert die zwischen ihnen erfassbare Temperaturdifferenz sehr empfindlich auf eine weitere Zunahme der Schichtdicke.In particular, one of the temperature sensors can be attached directly to the surface of the evaporator and the other at a distance from the surface. This ensures that at least the former reacts very quickly to a change in temperature of the evaporator, which occurs when the evaporator begins to be supplied with refrigerant again after a stationary phase. However, it is also conceivable to place both temperature sensors at different but not disappearing distances from the surface of the evaporator. Such an arrangement is only slightly sensitive to ice layer thicknesses which are not sufficient to embed one of the temperature sensors; however, as soon as the boundary of the ice layer lies between the sensors, the temperature difference between them is very sensitive to a further increase in the layer thickness.
Die Erfindung ist anwendbar auf Kältegeräte mit unmittelbar im Innenraum oder in thermischem Kontakt mit diesem angeordnetem Verdampfer.The invention is applicable to refrigeration devices with an evaporator arranged directly in the interior or in thermal contact therewith.
Bei derartigen Kältegeräten ist eine automatische Abtauung des Verdampfers mit Hilfe einer eingebauten Heizeinrichtung nicht sinnvoll, da die von ihr abgegebene Wärme sich im Innenraum des Kältegeräts verteilt und auch darin enthaltenes Kühlgut mit erwärmt. Das von der Überwachungsschaltung gelieferte Ausgangssignal kann bei einem solchen Kältegerät jedoch benutzt werden, um eine Anzeige anzusteuern, die einem Benutzer die Notwendigkeit des Abtauens signalisiert.In such refrigeration devices, automatic defrosting of the evaporator with the aid of a built-in heating device is not expedient, since the heat emitted by it is distributed in the interior of the refrigeration device and the refrigerated goods contained therein are also heated. The output signal provided by the monitoring circuit can, however, be used in such a refrigeration device to control a display which signals the need for defrosting to a user.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sind No-Frost-Kältegerät, d.h. Kältegeräte, bei denen der Verdampfer in einem mit dem Innenraum kommunizierenden Kanal angebracht ist und in diesem Kanal zum Abtauen erwärmt werden kann, ohne notwendigerweise auch den Innenraum mit zu erwärmen.A preferred application of the invention are no-frost refrigeration devices, i.e. Refrigeration devices in which the evaporator is mounted in a channel communicating with the interior and can be heated for defrosting in this channel without necessarily also heating the interior.
Bei einem solchen Kältegerät ist vorzugsweise einer der Temperatursensoren an der Oberfläche des Verdampfers und der andere an einem in den Innenraum mündenden Ausgang des Kanals angebracht.In such a refrigeration device, one of the temperature sensors is preferably attached to the surface of the evaporator and the other to an outlet of the channel opening into the interior.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Kältegerät gemäß einer erstenFig. 1 shows a schematic section through a refrigerator according to a first
Ausgestaltung der Erfindung; Fig. 2 die Abhängigkeit der von den Sensoren erfassten Temperaturdifferenz von der Dicke der Eisschicht auf dem Verdampfer bei der Ausgestaltung der Fig. 1 ;Embodiment of the invention; FIG. 2 shows the dependence of the temperature difference detected by the sensors on the thickness of the ice layer on the evaporator in the embodiment of FIG. 1;
Fig. 3 ein schematisches Detail einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kältegeräts; und3 shows a schematic detail of a second embodiment of a refrigeration device according to the invention; and
Fig. 4 den Zusammenhang zwischen Eisschichtdicke und Temperaturdifferenz gemäß der zweiten Ausgestaltung.Fig. 4 shows the relationship between the ice layer thickness and temperature difference according to the second embodiment.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert ein No-Frost-Kältegerät gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Das Kältegerät umfasst in herkömmlicher Weise ein wärmeisolierendes Gehäuse 1 , in dem ein Innenraum 2 zur Aufnahme von Kühlgut und eine von dem Innenraum 2 durch eine Zwischenwand 3 abgetrennte, durch Öffnungen 4 in der Zwischenwand 3 mit dem Innenraum 2 kommunizierende Verdampferkammer 5 gebildet ist. In der Verdampferkammer 5 befindet sich ein durch eine Kältemaschine 6 mit Kältemittel versorgter plattenförmiger Verdampfer 7 und, in engem Kontakt mit diesem, eine Abtauheizung 8.Fig. 1 shows a highly schematic of a no-frost refrigerator according to a first embodiment of the invention. In a conventional manner, the refrigeration device comprises a heat-insulating housing 1, in which an interior 2 for receiving refrigerated goods and an evaporator chamber 5, which is separated from the interior 2 by an intermediate wall 3 and communicates with the interior 2 through openings 4 in the intermediate wall 3, is formed. In the evaporator chamber 5 there is a plate-shaped evaporator 7 supplied with refrigerant by a refrigeration machine 6 and, in close contact with it, a defrost heater 8.
Die Verdampferkammer 5 und die Öffnungen 4 werden gemeinsam auch als Luftkanal bezeichnet.The evaporator chamber 5 and the openings 4 are also referred to collectively as an air duct.
Eine Steuerschaltung 10 steuert den Betrieb der Kältemaschine 6 und eines an der oberen Öffnung 4 angebrachten Ventilators 1 1 anhand eines Messsignals von einem (nicht dargestellten) Temperatursensor im Innenraum 2. Kältemaschine 6 und Ventilator 11 können jeweils gleichzeitig betrieben werden; bevorzugt ist, den Ventilator 11 jeweils mit einer gewissen Verzögerung gegenüber der Kältemaschine 6 ein- und auszuschalten, um so bei Inbetriebnahme der Kältemaschine 6 dem Verdampfer 7 erst Gelegenheit zu geben, sich abzukühlen, bevor Luft umgewälzt wird, und um Restkälte des Verdampfers 7 nach Abschalten der Kältemaschine 6 noch auszunutzen.A control circuit 10 controls the operation of the refrigerator 6 and a fan 11 attached to the upper opening 4 on the basis of a measurement signal from a temperature sensor (not shown) in the interior 2. The refrigerator 6 and fan 11 can each be operated simultaneously; it is preferred to switch the fan 11 on and off with a certain delay in relation to the refrigeration machine 6, so that when the refrigeration machine 6 is started up, the evaporator 7 is only given the opportunity to cool down before air is circulated and for residual coldness of the evaporator 7 after Switching off the refrigerator 6 can still be used.
Ein erster Temperatursensor 12 ist unmittelbar an einer Oberfläche des Verdampfers 7 befestigt, der von dem durch den bei Betrieb des Ventilators 11 durch den Luftkanal zirkulierenden Luftstrom überstrichen wird und auf der sich infolgedessen Feuchtigkeit aus diesem Luftstrom niederschlägt und im Laufe der Zeit eine Eisschicht 13, dargestellt als locker schraffierte Fläche, bildet.A first temperature sensor 12 is attached directly to a surface of the evaporator 7, which is swept by the air flow circulating through the air duct during operation of the fan 11 and on which moisture is consequently present precipitates from this air flow and over time forms an ice layer 13, shown as a loosely hatched area.
Ein zweiter Temperatursensor 14 ist in der oberen Öffnung 4 angebracht, aus der in der Verdampferkammer 5 abgekühlte Luft zurück in den Innenraum 2 strömt.A second temperature sensor 14 is mounted in the upper opening 4, from which air cooled in the evaporator chamber 5 flows back into the interior 2.
Um die Temperatur im Innenraum 2 in einem Soll-Bereich zu halten, wird der Verdampfer 7 in herkömmlicher Weise intervallweise betrieben, d.h. durch die Kältemaschine 6 mit flüssigem Kältemittel versorgt. Die Steuerschaltung 10 erfasst die Differenz zwischen den von den Sensoren 12 und 14 gemessenen Temperaturen jeweils mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung ab Inbetriebnahme des Verdampfers oder zu einem Zeitpunkt, wo die Änderungsgeschwindigkeit der von einem der Temperatursensoren 12, 14 erfassten Temperatur unter einen Grenzwert gefallen ist und daher angenommen werden kann, dass die Temperaturverteilung im Luftkanal von einer stationären Verteilung nicht mehr allzuweit entfernt ist. Die Differenz zwischen den zu einem solchen Zeitpunkt von den Temperatursensoren 12, 14 erfassten Temperaturen ist am niedrigsten, wenn die Dicke der Eisschicht Null ist, und sie nimmt mit der Dicke der Eisschicht zu. Dies ist in dem Graphen der Fig. 2 veranschaulicht, der die Temperaturdifferenz ΔT als Funktion der Schichtdicke d darstellt. Wenn diese Temperaturdifferenz ΔT einen Grenzwert ΔTmax überschreitet, so wird angenommen, dass die Eisschicht 13 eine kritische Dicke dmax überschritten hat, so dass ein Abtauen des Verdampfers 7 erforderlich ist. Wenn dies der Fall ist, wartet die Steuerschaltung 10 ab, bis der Innenraum 2 wieder so weit abgekühlt ist, dass die Kältemaschine 6 und der Ventilator 11 ausgeschaltet werden können, und schließt dann einen Schalter 9, über den die Abtauheizung 8 mit Strom versorgt wird.In order to keep the temperature in the interior 2 in a desired range, the evaporator 7 is operated in a conventional manner at intervals, i.e. supplied with liquid refrigerant by the refrigerator 6. The control circuit 10 detects the difference between the temperatures measured by the sensors 12 and 14 in each case with a predetermined time delay from the start-up of the evaporator or at a point in time when the rate of change of the temperature detected by one of the temperature sensors 12, 14 has fallen below a limit value and therefore it can be assumed that the temperature distribution in the air duct is not too far from a stationary distribution. The difference between the temperatures detected by the temperature sensors 12, 14 at such a time is the lowest when the thickness of the ice layer is zero and it increases with the thickness of the ice layer. This is illustrated in the graph in FIG. 2, which represents the temperature difference ΔT as a function of the layer thickness d. If this temperature difference ΔT exceeds a limit value ΔTmax, it is assumed that the ice layer 13 has exceeded a critical thickness dmax, so that the evaporator 7 needs to be defrosted. If this is the case, the control circuit 10 waits until the interior 2 has cooled down again to such an extent that the refrigerator 6 and the fan 11 can be switched off, and then closes a switch 9 via which the defrost heater 8 is supplied with current ,
Die Zeitspanne, während derer der Schalter 9 geschlossen bleibt, ist fest vorgegebenen und unter Berücksichtigung der Leistung der Abtauheizung 8 so gewählt, dass die in diesem Zeitraum abgegebene Wärmemenge ausreichen muss, um die Eisschicht 13 aufzutauen.The period of time during which the switch 9 remains closed is predetermined and selected taking into account the power of the defrost heater 8 such that the amount of heat given off in this period must be sufficient to thaw the layer of ice 13.
Fig. 3 zeigt schematisch ein vergrößertes Detail aus einem Kältegerät gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Sie unterscheidet sich von der Ausgestaltung der Fig. 1 lediglich durch die Anbringung der Temperatursensoren 12', 14', so dass das Kältegerät in seiner Gesamtheit nicht erneut dargestellt und beschrieben werden muss. Die zwei Temperatursensoren 12', 14' sind hier an einem Träger 15 aus einem schlecht wärmeleitenden Material gehalten, der an einer Oberfläche des Verdampfers 7, auf der sich eine Eisschicht 13 bilden kann, befestigt, z.B. verklebt ist.3 schematically shows an enlarged detail from a refrigeration device according to a second embodiment of the invention. It differs from the embodiment of FIG. 1 only by the attachment of the temperature sensors 12 ', 14', so that the Refrigerator in its entirety does not have to be shown and described again. The two temperature sensors 12 ', 14' are held here on a carrier 15 made of a poorly heat-conducting material, which is fastened, for example glued, to a surface of the evaporator 7, on which an ice layer 13 can form.
Fig. 4 zeigt die unter den gleichen Bedingungen wie bei der Ausgestaltung der Fig. 1 erfasste Temperaturdifferenz ΔT zwischen den Sensoren als Funktion der Dicke d der Eisschicht. Solange die Dicke der Eisschicht kleiner ist als der Abstand d1 des Temperatursensors 12' von der Oberfläche des Verdampfers 7, sind beide Temperatursensoren dem Luftstrom in der Verdampferkammer 5 ausgesetzt, und ihre Temperatur ist im Wesentlichen durch die des Luftstroms bestimmt. Da die Entfernung des zweiten Temperatursensors 14' vom Verdampfer 7 größer ist als die des ersten Sensors 12', ist der zweite Sensor allenfalls geringfügig wärmer als der erste. Sobald jedoch die Eisschicht 13 beginnt, über den ersten Sensor 12' hinaus zu wachsen, beeinträchtigt sie den Temperaturausgleich zwischen den Sensoren, und die Temperatur des Sensors 12' ist stärker als zuvor durch die Temperatur des Verdampfers 7 bestimmt, erkennbar an einem Knick in der Kurve der Fig. 4 bei der Dicke dl Die Temperaturdifferenz ΔT beginnt daher nun, schnell mit der Schichtdicke d zu wachsen. Die Temperaturdifferenz, die der kritischen Schichtdicke dmax entspricht, kann einen anderen Wert ΔTmax' annehmen als bei der Ausgestaltung der Fig. 1. Da in der Umgebung von dmax eine große Steigung der Kurve der Fig. 4 realisierbar ist, ist eine genaue und reproduzierbare Erfassung der kritischen Schichtdicke dmax möglich. FIG. 4 shows the temperature difference ΔT between the sensors recorded under the same conditions as in the embodiment of FIG. 1 as a function of the thickness d of the ice layer. As long as the thickness of the ice layer is smaller than the distance d1 of the temperature sensor 12 'from the surface of the evaporator 7, both temperature sensors are exposed to the air flow in the evaporator chamber 5 and their temperature is essentially determined by that of the air flow. Since the distance of the second temperature sensor 14 'from the evaporator 7 is greater than that of the first sensor 12', the second sensor is at least slightly warmer than the first. However, as soon as the layer of ice 13 begins to grow beyond the first sensor 12 ', it affects the temperature balance between the sensors, and the temperature of the sensor 12' is determined more than before by the temperature of the evaporator 7, as can be seen from a kink in FIG Curve of Fig. 4 at the thickness dl The temperature difference ΔT now begins to grow rapidly with the layer thickness d. The temperature difference, which corresponds to the critical layer thickness dmax, can have a different value ΔTmax 'than in the embodiment of FIG. 1. Since a large slope of the curve of FIG. 4 can be realized in the vicinity of dmax, an accurate and reproducible detection is possible the critical layer thickness dmax possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kältegerät mit einem einen Innenraum (2) umschließenden wärmeisolierenden1. Refrigeration device with a heat-insulating enclosing an interior (2)
Gehäuse (1) und einem in dem Gehäuse (1) angeordneten Verdampfer (7), auf dessen Oberfläche sich im Betrieb eine Eisschicht (13) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (12, 14) in der Umgebung des Verdampfers (7) so platziert sind, dass bei einer gegebenen Dicke der Eisschicht (13) nur einer der Temperatursensoren (12) in die Eisschicht (13) eingebettet ist, und dass eine an die zwei Temperatursensoren (12, 14) angeschlossene Überwachungsschaltung (10) eingerichtet ist, anhand einer Differenz zwischen von den Temperatursensoren (12, 14) erfassten Temperaturwerten zu entscheiden, ob ein Abtauen des Verdampfers (7) erforderlich ist oder nicht und ein das Ergebnis der Entscheidung anzeigendes Ausgangssignal zu liefern.Housing (1) and an evaporator (7) arranged in the housing (1), on the surface of which an ice layer (13) forms during operation, characterized in that two temperature sensors (12, 14) in the vicinity of the evaporator (7) are placed in such a way that for a given thickness of the ice layer (13) only one of the temperature sensors (12) is embedded in the ice layer (13) and that a monitoring circuit (10) connected to the two temperature sensors (12, 14) is set up, on the basis of a difference between temperature values detected by the temperature sensors (12, 14) to decide whether or not defrosting of the evaporator (7) is necessary and to provide an output signal indicating the result of the decision.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der2. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that one of the
Temperatursensoren (12) unmittelbar an der Oberfläche des Verdampfers (7) und der andere (14) in einem Abstand von der Oberfläche angebracht ist.Temperature sensors (12) is attached directly to the surface of the evaporator (7) and the other (14) at a distance from the surface.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (7) in einem mit dem Innenraum (2) kommunizierenden Kanal (4, 5) angebracht ist.3. Refrigerating appliance according to claim 1 or 2, characterized in that the evaporator (7) in a with the interior (2) communicating channel (4, 5) is attached.
4. Kältegerät nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Temperatursensor (14) an einem in den Innenraum mündenden Ausgang (4) des Kanals (4, 5) angebracht ist.4. Refrigerating appliance according to claim 2 and claim 3, characterized in that the other temperature sensor (14) is attached to an outlet (4) of the channel (4, 5) opening into the interior.
5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine durch das Ausgangssignal gesteuerte Heizeinrichtung (8) zum Beheizen des Verdampfers.5. Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized by a heating device (8) controlled by the output signal for heating the evaporator.
6. Betriebsverfahren für ein Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Erfassen einer Differenz (ΔT) zwischen von den Temperatursensoren (12, 14) erfassten Temperaturwerten, und6. Operating method for a refrigerator according to one of the preceding claims, comprising the steps: a) detecting a difference (ΔT) between temperature values detected by the temperature sensors (12, 14), and
b) Entscheiden, dass ein Abtauvorgang notwendig ist, wenn die Differenz (ΔT) einen Grenzwert (ΔTmax) übersteigt.b) Decide that defrosting is necessary if the difference (ΔT) exceeds a limit (ΔTmax).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) jeweils mit einer vorgegebenen Verzögerung nach Inbetriebnahme des Verdampfers (7) durchgeführt werden.7. The method according to claim 6, characterized in that steps a) and b) are each carried out with a predetermined delay after starting the evaporator (7).
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) durchgeführt werden, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur an wenigstens einem der beiden Sensoren (12, 14) unter einen Grenzwert gefallen ist.8. The method according to claim 6, characterized in that steps a) and b) are carried out when the rate of change in temperature at at least one of the two sensors (12, 14) has fallen below a limit value.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (7) beheizt wird, wenn entschieden worden ist, dass ein Abtauvorgang notwendig ist. 9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the evaporator (7) is heated when it has been decided that a defrosting process is necessary.
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