TR201611228A1 - Soğutucu ci̇hazlar i̇çi̇n saydam buz üretme terti̇bati ve bunun kontrol metodu - Google Patents

Abstract

Bu buluş, ısı izolasyonlu bir mahfaza (1); mahfaza (1) içerisinde sağlanan ve üst kısmında yer alan bir su dağıtıcıdan (20) aktarılan suyun üzerindeki sıralı bölmelerden (14) geçerek boydan boya akabileceği şekilde ayarlanan bir dikey tepsi (12) içeren saydam buz üretme tertibatı (10); dikey tepsi (12) yakınında dikey tepsiyi (12) soğutur biçimde sağlanan bir evaporatör (30) ve evaporatör (30) yakınında sağlanan bir sıcaklık sensörü (32) içeren soğutucu cihazı ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME SOGUTUCU CIHAZLAR IÇIN SAYDAM BUZ ÜRETME TERTIBATI VE BUNUN KONTROL METODU Bulus, dikey bir kalip içerisinde fraksiyonel dondurma yoluyla saydam buz küpleri formasyonu saglayan sogutucu cihazlar için bir kontrol metodu ile Sogutucu cihazlarin isi izolasyonlu gövdesi içerisinde taze gida bölmesinde veya ayri bir buz üretme cihazi içerisinde bir evaporatöre bagli dikey bir metal kalip üzerinden su akitilarak ve metal yüzeyi sogutarak saydam buz üretimi yapilmaktadir. Suyun donma sürecinde ya da öncesinde suda çözünen havanin uzaklastirilmasi ve toz, klor, bazi mineraller gibi yabanci maddelerden olabildigince arindirilmasi neticesinde saydam buz elde edilebilmektedir. Elde edilen buz, kristallesen buz içindeki hava içerigi uzaklastirildigi ölçüde saydam ve estetik bir görünüme sahip olmaktadir. Donma esnasinda kristallesen buz içindeki havayi suya aktarmaktadir. Suda çözünmüs hava buz olustukça geri kalan suyun içinde ve özellikle donma yüzeyinin hemen üstündeki ince tabakada birikmektedir. Çözünmüs havanin derisiminin belirli bir degeri asmasi halinde kabarciklanma meydana gelmektedir. Hizli donmada çok sayida küçük kabarcik olusmakta ve elde edilen buz sisli bir görünüme sahip olmaktadir.

Donma hizini düsürerek sudaki havanin difüzyon yoluyla uzaklastirilmasi yoluyla saydam buz üretilmesi mümkündür. Ancak bu islem 6-10 saat gibi uzun süreler gerektirmektedir. Daha kisa sürelerde saydam buz elde etmek için, donma yüzeyindeki suyun sürekli akis halinde olmasi gerekmektedir. Bu yönteme fraksiyonel dondurma yöntemi adi verilmektedir. Donmakta olan su durgun halde degil, akis halinde oldugu zaman buzdan ayrisan çözünmüs hava akan su ile tasinmakta ve buzun üzerinde birikmemektedir. Böylece kabarciklanma meydana gelmemektedir. Fraksiyonel dondurma yöntemi ile saydam buz üreten cihazlarda yeterli miktarda buz yapildigina karar vermek ve buz yapma sürecini bitirmek için çesitli yöntemler kullanilmaktadir. Örnegin evaporatör üzerindeki anlik sicaklik degerine bagli olarak karar verilebilmektedir. Buzun kütlesini ölçen fazladan bir elektromekanik veya optik komponent kullanilabilmektedir. Bir diger metot ise depodaki suyun azalma miktarindan yola çikarak ne kadar buz yapildiginin tahmin edilmesidir. Ancak yer kisitiarindan dolayi sig ve yayvan geometride olan su deposunda su seviyesi ölçümlerinin hata payi yüksek olmaktadir. Bu nedenle birden fazla noktadan ölçüm gerekmekte ve bu durum maliyetleri arttirmaktadir.

EP0869321 seffaf buz üretiminde dondurma çevriminin baslamasindan itibaren sabitlenen bir zaman sonrasinda sogutma sisteminin kondenserinden ayrilan sivi sogutucunun sicakliginin tespiti ve dondurma süresini dogrudan tespit edilen sicaklik ile iliskilendiren bir donma kontrolü ve olusan buz küplerinin toplanmasi için bir metodu açiklamaktadir. Dondurma çevriminin sonundan sabitlenen bir zaman önce sivi sogutucunun sicakligi yeniden ölçülmektedir ve toplama çevriminin uzunlugu ikinci ölçülen sicaklik ile ters orantilanmaktadir.

Bulusun amaci, seffaf buz üretiminde buz küpü toplama süresinin basit biçimde yüksek hassasiyetle tespit edilebilmesidir.

Bahsedilen amaca ulasmak üzere bulus, isi izolasyonlu bir mahfaza; mahfaza içerisinde saglanan ve üst kisminda yer alan bir su dagiticidan aktarilan suyun üzerindeki sirali bölmelerden geçerek boydan boya akabilecegi sekilde ayarlanan bir dikey tepsi içeren saydam buz üretme tertibati; dikey tepsi yakininda dikey tepsiyi sogutur biçimde saglanan bir evaporatör ve evaporatör yakininda saglanan bir sicaklik sensörü içeren sogutucu cihazdir. Bulusun tercih edilen yapilanmasinda, evaporatör yakinindaki sicaklik degerini önceden belirlenen periyotta ölçen sicaklik sensörü ile operasyonel baglantili ve sicaklik sensörünün sagladigi her bir aktif sicaklik degeri için hesapladigi aktif buz kütlesi degerlerini toplam buz kütlesi elde etmek üzere toplayan ve toplam buz kütlesi önceden belirlenen bir buz kütle degeri esigini asmasi halinde dikey tepsi içindeki saydam buzun tahliyesi için bir tahliye tertibatini aktive eden sinyal üreten bir kontrolör içermektedir. Periyodik olarak birbiri ardina aktif sicaklik degerini tespit etmesi ile evaporatör sicakligindan yola çikilarak ne kadar bir buz kütlesi olusturuldugu buz tepsisi geometrisi de göz önüne alinarak hesaplanabilmektedir. Böylece her bir aktif sicaklik degeri tespitinde, gerçege en yakin buz kütlesi birikimi hesaplanmakta ve bir önceki aktif buz kütlesi degerine eklenerek hedeflenen buz kütlesi degerine ulasana kadar aktif sicaklik degeri ölçümü devam etmektedir.

Tercih edilen bir uygulamada kontrolör mahfaza üzerinde saglanan bir merkezi islemci ünitesi (CPU) içermektedir.

Bulusun tercih edilen bir yapilanmasinda, sicaklik sensörü 0,5-5 sn arasinda seçilen bir periyotta kontrolöre veri saglar biçimde konfigüre edilmistir. Bu periyot sogutucu cihaz içerisinde buz kristallerinin olusmasi ve büyümesi açisindan birbirine benzer ve yakin kütlelerde hedeflenen buz kütle degerine ulasan buz küplerinin elde edilmesi için en uygun süre degeridir.

Bulusun tercih edilen bir yapilanmasindaa su dagitici ile akiskan iletimi saglar biçimde baglantili bir su konyetniri ve su konteynirinin su sicakligi bilgisini operasyonel baglanti ile donma durumu kontrolü için kontrolöre ileten bir konteynir sicaklik sensörü içermektedir. Kontrolör su dagiticiya iletilecek olan suyun su konteynirinda dondugunu tespit etmesi durumunda sistemin bosa çalismasini engellemektedir.

Bulusun tercih edilen bir yapilanmasinda, kontrolör ile operasyonel iliskili olarak saglanan ve kalinlik degeri esigi asilana kadar aktif buz kütlesi degerinin ilave edildigi toplam buz kütlesi degerini saklayan bir hafiza modülü içermesidir.

Hafiza modülü yüksek frekansta toplanan aktif sicaklik degeri bilgilerinin kontrolör tarafindan her periyodun sonunda bir önceki deger veya önceki degerler dizisiyla karsilastirilip biçimde kontrol edilmesi ve gerektiginde servis için raporlanmasina imkan saglamaktadir.

Bahsedilen amaçlara ulasmak üzere bulusun tercih edilen bir uygulamasi, kontrolör tarafindan baslangiç degeri olarak toplam buz kütlesi ve aktif buz kütlesi degerlerinin sifirlanmasi; sicaklik sensöründen evaporatör aktif sicaklik degerinin ölçümü; aktif sicaklik degeri ve önceki toplam buz kütlesi ile ölçüm periyodu arasi olusan aktif buz kütlesinin hesaplanmasi; aktif buz kütlesinin önceki toplam buz kütlesine eklenmesi; toplam buz kütlesi degerinin önceden belirlenen buz kütle degeri esigi ile karsilastirilmasi ve buz kütle degeri esigi asilmasi durumunda tahliye tertibatinin aktive edilmesi islem adimlarini içermektedir. Bu yöntem birim zamanda ne kadar buz yapildiginin hesaplanmasina olanak vermektedir. Böylece evaporatör ile baglantili buz tepsisinde ne kadar buz biriktigi, sogutucu cihazlardaki standart buz ölçüleri göz önüne alindiginda yüksek kesinlikte ve az hata payiyla elde edilebilmektedir.

Ayrica tahliye tertibati harekete geçirilerek bir sonraki buz yapma islemi için hazir bir sistem saglanmaktadir.

Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, aktif sicaklik degeri 1-2 saniye arasinda belirlenen bir periyotta tespiti islem adimini içermektedir. Bu degerler, yüksek frekansta bilgi toplamayi saglayarak buz birikme hizi göz önünde bulunduruldugunda gerçege oldukça yakin bir toplam buz kütlesi hesaplamasi yapmayi saglamaktadir.

Bulusun tercih edilen bir uygulamasi, kontrolör tarafindan baslangiçta konteynir sicaklik sensörü ile su konyetniri içerisindeki suyun donma durumunun tespiti; donma halinde alarm sinyali üretilmesi ve sonraki adimlara geçmeksizin prosesin sonlandirilmasi islem adimlarini içermektedir.

Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen bir ev aleti ekli sekillerde gösterilmis olup bu sekillerden; Sekil 1 - bulus konusu saydam buz üretme tertibatinin temsili bir yapilanmasini içeren bir sogutucunun önden perspektif gösterimidir.

Sekil 2 - bulus konusu saydam buz üretme tertibati için bir kontrol sisteminin sematik bir gösterimidir.

Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandrrilmis olup bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. 1 Mahfaza 2 Üst bölme 3 Alt bölme 4 Çekmece Buz kabi 6 Kontrolör 7 Hafiza modülü Saydam buz tertibati 12 Buz tepsisi 14 Bölme Su dagitici Evaporatör 32 Sicaklik sensörü 40 Su konteyniri 42 Konteynir sicaklik sensörü 50 Tahliye tertibati Sekil l”de bir saydam buz yapma tertibati (10) içeren bir buzdolabinin isi izolasyonlu bir mahfazasi (l) önden perspektif olarak gösterilmektedir. Mahfaza (1) bir üst bölme (2) ve alt bölme (3) olarak birbirine komsu iki bölmeye ayrilmistir. Alt bölme (3) içerisinde bir çekmece (4) üstünde bir buz kabi (5) derinlemesine yönde alt bölme (3) içinde çikarilabilir biçimde uzanmaktadir. Buz kabi (5) üst kismi açiktir ve alt bölmenin (3) üst açikligina bakar sekilde dikey konumlandirilan bir buz tepsisi (12) buz kabinin (5) üst açikligina hizalanmistir.

Buz tepsisi (12) üzerinde matris yapisinda sirali olarak buz küpü yapimina uygun bölmeler (14) yer almaktadir. Saydam buz tertibati (10) üst kisminda bir su dagitici (20) içermektedir. Su dagitici (20), alt kisminda siralanan çikislarindan buz tepsisi (12) üzerine dogru düsük debili su akisi saglamaktadir. Böylece film seklinde sürekli bir su akisi bölmelerin ( 14) üzerinden geçmektedir. Saydam buz tertibatimn (10) arkasinda buz tepsisine (12) bir evaporatör (30) isi iletimi saglar biçimde yaslanmaktadir. Buz tepsisinin (12) yapisi metaliktir. Böylece evaporatörün (30) etkili biçimde isi iletimi yoluyla soguttugu bölmelerde (14) akan su buz kütlesi formlamaya baslamaktadir.

Sekil 2”de bulus konusu sogutucu cihazin kontrol sistemi sematik olarak gösterilmistir. Mahfaza (l) üzerinde bir devre karti (gösterilmemistir) yer almaktadir. Devre karti bir kontrolör (6) olarak görev yapan bir islemci (CPU) ve bununla sinyal iletimi saglar biçimde iliskilendirilen bir hafiza modülünü (7) tasimaktadir. Kontrolör (6) elektrik kablolariyla evaporatöre (30) yakin sekilde birlestirilen bir sicaklik sensörüne (32) baglidir. Benzer sekilde su dagiticiya (20) akiskan iletimi saglar biçimde irtibatlanan bir su konteynirina (40) daldirilan bir konteynir sicaklik sensörü (42) de sinyal iletimi saglar biçimde kontrolöre (6) baglanmistir. Buz tepsisi (`12) üzerinde bir tahliye tertibati (50) yer almaktadir.

Kontrolör (6) gerektiginde tahliye tertibatini (50) devreye alarak saydam buzun buz tepsisinden (12) disari alinmasini saglamaktadir. Çesitli tahliye tertibatlari (50) teknigin bilinen durumunda mevcuttur. Burada referans yoluyla birlestirilen açiklamaktadir.

Kontrolörün (6) islettigi kontrol sistemine bir örnek yapi su sekilde çalismaktadir. Öncelikle hafiza modülünde (7) sabitler ve baslangiç degerleri belirlenmektedir.

Asagidaki tablo, örnek algoritma için bu degerlere sahiptir.

PARAMETRELER Rýbirimýbuz 0,0144 tdelay 300 BASLANGIÇ DEGERLERI Kontrolör (6) konteynir sicaklik sensöründen (42) elde ettigi donma olup olmadigi verisine göre saydam buz üretme prosesini devam ettirmekte veya durdurmaktadir. Eger su konteynirindaki (40) su donma sicakliginin üzerinde bir sicaklik degeri gönderiyorsa islem devam etmektedir. Konteynir sicaklik sensörü (42) NTC sensördür. Ilk olarak kontrolör (6) tarafindan bir önceki periyotta ölçülen toplam buz kütlesi (mt) degeri hafiza modülünden (7) kontrol edilerek birim buz isi direnç katsayisi (Rýbmmýbuz) ile çarpilmaktadir. Böylece buz isi direnç degerleri elde edilmekte ve evaporatör isi direnci (pr) ile toplanarak toplam isi direnç (R_l0m1) olarak kontrolör (6) tarafindan yeniden tanimlanmaktadir. Bu islem ardindan olarak kontrolör (6) tarafindan sicaklik sensörü (32) aktif sicaklik degeri (Tüm) mutlak sicaklik (AT) olarak okunmaktadir. Sicaklik sensörü (32) NTC tipidir. Buradan isi transfer orani (Qdot) mutlak sicakligin (AT) isi direncine (Rýmml) bölünmesiyle hesaplanmakta ve asagidaki formüllerle ölçüm yapilan isi degerine göre toplam buz kütlesi (mt) hesaplanmaktadir.

QJOIHI : Qýlolnl + Qýdot X dt / 1000 mact = Q_mmi / (buz hfg + buz cp x AT x 0,5) x 1000 Burada buz hrg belirli sicaklikta suyun buharlasma hizli isisi ve buz cp ise belirli sicaklik araliklarinda suyun buharlasma isi kapasitesi olarak isi transferi tablolarindan tespit edilebilir.

Eger ortaya çikan aktif buz kütlesi (mm) kesme kütlesinden (mkesmc) büyükse kontrolör (6) dondurma islemini sonlandirarak tahliye tertibatini (50) aktive etmektedir. Aksi durumda toplam buz kütlesi (mt) aktif buz kütlesi (mm) ile birim uzunluk (Lbmm) ile çarpilarak yeniden tanimlanmakta ve bir sonraki isi ölçümünde birim buz isi direnç katsayisi (Rýbm-mýbuz) hesaplamasmda girdi olusturmaktadir.

Claims (6)

ISTEMLER

1 - Isi izolasyonlu bir mahfaza (1); mahfaza (1) içerisinde saglanan ve üst kisminda yer alan bir su dagiticidan (20) aktarilan suyun üzerindeki sirali bölmelerden (14) geçerek boydan boya akabilecegi sekilde dikey ayarlanan buz tepsisi (12) içeren saydam buz üretme tertibati (10); buz tepsisi (12) yakininda buz tepsisini (12) sogutur biçimde saglanan bir evaporatör (30) ve evaporatör (30) yakininda saglanan bir sicaklik sensörü (32) içeren, evaporatör (30) yakinindaki sicaklik degerini önceden belirlenen periyotta (tdeiuy) ölçen sicaklik sensörü (32) ile operasyonel baglantili ve sicaklik sensörünün (32) sagladigi her bir aktif sicaklik degeri (Tüm) için hesapladigi aktif buz kütlesi degerlerini (mm) toplam buz kütlesi (m1) elde etmek üzere toplayan ve toplam buz kütlesi (mt) önceden belirlenen bir buz kütle degeri esigini (mm) asmasi halinde dikey tepsi (12) içindeki saydam buzun tahliyesi için bir tahliye tertibatini (50) aktive eden sinyal üreten bir kontrolör (6) ile karakterize edilen bir sogutucu cihaz.

2- Sicaklik sensörü (32) 0,5-5 sn arasinda seçilen periyotta (tdeiay) kontrolöre (6) veri saglar biçimde konfigüre edilen Istem 1”deki gibi bir sogutucu cihaz.

3- Su dagitici (20) ile akiskan iletimi saglar biçimde baglantili bir su konyetniri (40) ve su konteynirinin (40) su sicakligi bilgisini operasyonel baglanti ile donma durumu kontrolü için kontrolöre (6) ileten bir konteynir sicaklik sensörü (42) içeren, önceki istemlerden herhangi biri gibi bir sogutucu cihaz.

4- Kontrolör (6) ile operasyonel iliskili olarak saglanan ve kalinlik degeri esigi (mm) asilana kadar aktif buz kütlesi degerinin (maci) ilave edildigi toplam buz kütlesi degerini (m1) saklayan bir hafiza modülü (7) içeren, önceki istemlerden herhangi birine gibi bir sogutucu cihaz.

5- Kontrolör (6) tarafindan baslangiç degeri olarak toplam buz kütlesi (mi) ve aktif buz kütlesi (mm) degerlerinin sifirlanmasi; sicaklik sensöründen (32) evaporatör (30) aktif sicaklik degerinin (TM) ölçümü; aktif sicaklik degeri (Tüm) ve önceki toplam buz kütlesi (mt) ile ölçüm periyodu arasi olusan aktif buz kütlesinin (mact) hesaplanmasi; aktif buz kütlesinin (mact) önceki toplam buz kütlesine (mt) eklenmesi; toplam buz kütlesi (mt) degerinin önceden belirlenen buz kütle degeri esigi (mm) ile karsilastirilmasi ve buz kütle degeri esigi (mm) asilmasi durumunda tahliye tertibatinm (50) aktive edilmesi islem adimlarini içeren, Istem l-4”deki gibi bir sogutucu cihaz kontrol metodu.

6- Aktif sicaklik degerinin (Tüm) 1-2 saniye arasinda belirlenen bir periyotta tespiti islem adimini içeren, Istem 5”deki gibi bir sogutucu cihaz kontrol metodu. 7'- Kontrolör (6) tarafindan baslangiçta konteynir sicaklik sensörü (42) ile su konyetniri (40) içerisindeki suyun donma durumunun tespiti; donma halinde alarm sinyali üretilmesi ve sonraki adimlara geçmeksizin prosesin sonlandirilmasi islem adimlarini içeren Istem 5-6ldaki gibi bir sogutucu cihaz kontrol metodu.