WO2003098135A1 - Gefriergerät mit abtauanzeige - Google Patents

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WO2003098135A1
WO2003098135A1 PCT/EP2003/005081 EP0305081W WO03098135A1 WO 2003098135 A1 WO2003098135 A1 WO 2003098135A1 EP 0305081 W EP0305081 W EP 0305081W WO 03098135 A1 WO03098135 A1 WO 03098135A1
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WO
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time
freezer
ice
measuring circuit
freezer according
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Application number
PCT/EP2003/005081
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French (fr)
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Klaus Flinner
Georg Hausmann
Stefan Holzer
Helmut Konopa
Jörg STELZER
Fritz Hägele
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • 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
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/02—Humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2700/11—Sensor to detect if defrost is necessary
    • F25B2700/111—Sensor to detect if defrost is necessary using an emitter and receiver, e.g. sensing by emitting light or other radiation and receiving reflection by a sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/08—Refrigerator tables
    • 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
    • F25D2700/14—Sensors measuring the temperature outside the refrigerator or freezer

Definitions

  • the present invention relates to a freezer such as a freezer, a freezer or a fridge-freezer combination.
  • Freezers of this type have an evaporator for cooling their interior, which, under normal operating conditions, has temperatures below 0 ° C. and on which, as a result, moisture condenses out of the interior. This moisture can form an ice crust during the operation of the refrigerator, which with increasing thickness affects the efficiency of the evaporator more and more.
  • no-frost devices have been developed in which the evaporator is automatically defrosted, usually time-controlled. This is possible without significant heating of the refrigerated goods because the evaporator is housed in a chamber separate from the refrigerated goods storage room of the refrigeration device and the storage room is cooled by circulating air between it and the evaporator chamber. By switching off the circulation, the heat exchange between the evaporator chamber and the storage room can temporarily be greatly reduced. It is thus possible to heat the evaporator in the chamber for defrosting without this leading to undesired heating of the refrigerated goods at the same time.
  • Static freezers are therefore generally cheaper to buy than comparable devices with no-frost automatic, and due to the absence of heating, they also seem to have better energy efficiency than the latter, so that some users prefer them over no-frost devices.
  • the object of the present invention is to provide a refrigeration device which makes it easier for the user to identify the optimum defrosting time.
  • the freezer is preferably equipped with a built-in display element which can be activated by the warning signal.
  • the display element is preferably an optical display element, since a user can ignore an optical warning signal rather than an acoustic signal for a time until he has time to defrost the device without being unduly disturbed by the signal.
  • the freezer can also be equipped with an interface for transmitting the warning signal to a data network so that the warning signal can also be displayed on a data terminal remote from the freezer.
  • the measuring circuit can comprise at least one ice sensor for detecting the presence or the layer thickness of ice on the cooling surface.
  • sensors can be based on optical principles, e.g. you can use total internal reflection properties of a transparent surface section on the cooling surface that have been changed by ice coating.
  • Acoustic measuring principles are also conceivable, e.g. the resonance frequency of a mechanical vibrator arranged on the cooling surface, which is changed by ice coating, is recorded and evaluated.
  • the measuring circuit comprises a time measuring device, and that the Defrosting is assumed to be necessary if a time measured by the time measuring device since a defined point in time has exceeded a limit value. In general, the time at which the freezer has been put into operation since its last defrosting can be assumed to be this specified time.
  • the time measured by the time measuring device can be the total operating time of the freezer since the specified point in time.
  • the time measuring device only measures the time that a door of the refrigeration device has been open since the specified point in time. This enables a more precise estimate of the amount of ice, since essentially only when the door is open can moisture be introduced into the inside of the freezer, which is deposited as ice on the cooling surface.
  • Another possibility is to use the time measuring device to measure the running time of a freezer compressor since the specified point in time.
  • the measuring circuit measures the number of door openings instead of the time the door is open and recognizes the need for defrosting if this number exceeds a limit value.
  • an operating element which can be actuated by a user to set the above-mentioned fixed point in time and means for storing the state of the measuring circuit in a de-energized state of the freezer are provided on the freezer.
  • state parameters of the measuring circuit such as the limit value, a measured time, the number of door openings or the like, can be saved over a voltage-free state of the freezer, so that a short-term power failure does not result in a reset of the measuring circuit or that detected by it Values.
  • the control element Since these storage means also store the state of the measuring circuit when the device for defrosting is switched off, the control element is required to redefine said specified point in time.
  • the measuring circuit can expediently be equipped with a sensor which detects at least one climatic condition in the vicinity of the freezer. The detection result can be used to determine the limit value as a function of it, to weight the time measured by the time measuring device with a factor dependent on the recorded climatic condition or to weight each door opening with such a factor.
  • a suitable climatic condition is the ambient temperature or humidity.
  • the measuring circuit comprises a time measuring device for measuring the running time of a compressor of the freezer and is set up to estimate the amount of ice on the basis of the ratio of the running time of the compressor to its service life or to the total operating time of the freezer.
  • FIG. 1 is a perspective view of a freezer according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of the measuring circuit and connected circuit elements of such a freezer according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3, 3A and 4 flow diagrams of different configurations of working methods made with different variants of the measuring circuit
  • Fig. 2 are executable
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the measuring circuit and circuit elements of such a freezer connected to it according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a flowchart of one that can be carried out with the measuring circuit from FIG. 5
  • Fig. 8 is a schematic representation of an acoustic ice sensor.
  • the freezer shown as an example in FIG. 1 is a refrigerator with a built-in frost compartment 1.
  • An evaporator 2 forms the outer wall of the frost compartment 1, which separates it from a refrigerator compartment 3, which fills most of the interior of the refrigerator.
  • an operating panel 5 is arranged on the housing of the refrigerator, which includes various switches and / or regulators 6 for setting the function of the refrigerator and a display element 7, e.g. has an LED or LCD display.
  • Electronic circuits for controlling the operation of the refrigerator in dependence on settings made by a user on the switch 6 are accommodated behind the control panel 5.
  • These electronic circuits include a measuring circuit 8, which is shown schematically in FIG. 2.
  • the measuring circuit 8 is connected on the one hand to a switch 9 which is actuated by opening and closing the door 4.
  • a switch 9 is conventionally used in refrigeration devices for switching the
  • the measuring circuit comprises a counter 10 for
  • the measuring circuit 8 is connected to the display 7.
  • FIG. 3 A working method of this simple configuration of a measuring circuit is shown in FIG. 3.
  • step S1 of the method the measuring circuit monitors the state of the door 4; as long as the door 4 is closed, nothing happens; when the door is opened, the content n of the counter is incremented by 1 in step S2.
  • the measuring circuit compares n with one predetermined limit value N. If n ⁇ N, the method returns to step S1, if n> N, the warning signal is activated in step S5. This can be done, for example, by switching on an element of the display 7 that is specifically provided for this purpose.
  • the display 7 can also be, for example, a digital display which is used, for example, to display a temperature measured by a temperature sensor inside the refrigerator and which, in order to display the warning signal, is switched from a continuous display mode to a flashing mode.
  • step S6 If the user takes note of the warning signal and switches off the refrigerator in order to defrost it, the count value stored in the counter 10 is lost, so that the counter contains the value zero when the refrigerator is started up again (step S6).
  • FIG. 3A shows a modification of the method from FIG. 3.
  • the measuring circuit 8 expediently comprises a time measuring device such as a monostable multivibrator (monoflop).
  • a time measuring device such as a monostable multivibrator (monoflop).
  • the timing device is activated to measure a predetermined time interval and during this interval processing (S7) pauses.
  • the count value n is incremented again (S2). The count does not indicate the number of door openings since the last defrost, but a measure of the time that door 4 has been open since then.
  • steps S2, S4 the check of the door being open could be replaced by a check whether the compressor of the refrigerator is running or not.
  • the count n would be a measure of how often the compressor has been switched on since the last defrost or how long it has been running since.
  • the measuring circuit 8 is additionally connected to a sensor 11 for detecting the air humidity and / or the temperature of the air in the vicinity of the refrigerator and / or to a reset switch 12 on the control panel 5.
  • the counter 10 is non-volatile, that is to say a numerical value stored therein is retained if the supply voltage to the refrigerator is not present.
  • 4 shows an example of a working method of the measuring circuit according to this embodiment. Like that of FIG. 3, the method begins with the measurement circuit waiting in step S11 for the door 4 to be opened.
  • the measuring circuit estimates in step S12, based on the measurement results provided by the sensor 11, a moisture factor H, which should represent a measure of the amount of moisture that is entered into the refrigerator when the door is opened.
  • this moisture factor H is proportional to the absolute moisture content of the ambient air; this presupposes that both relative air humidity and temperature of the ambient air are measured with the aid of the sensor 11. If the sensor 11 measures only one of these two variables, the moisture factor determined therefrom can at most be correlated with the actual moisture input, but this is also sufficient for the purposes of the invention.
  • step S13 the count value n in the counter 10 is incremented by the moisture factor H, and then in step S14 it is checked whether the limit value N has been exceeded. If this is not the case and it is also determined after a predetermined period of time in step S 15 that the door is still open, the method returns to step S13. In this way, the counter 10 is incremented at regular intervals as long as the door is open. However, if it is determined that the door is closed, the process returns to step S11, in which the door is awaited to be opened again.
  • step S14 If the check in step S14 reveals that the limit value N has been exceeded, the warning signal is switched on (S16).
  • the content of the counter 10 is not lost when the refrigerator is switched off for defrosting, the user has to operate the reset switch 12 after defrosting when restarting in order to reset the content of the counter 10 to zero.
  • the contents of the counter 10 could of course also be set to N when the refrigerator is put back into operation or when the reset switch 12 is actuated, the incrementation in step S2 or
  • Step S13 can be replaced by a decrementation and a critical ice thickness on Evaporators that require defrosting are considered to have been reached when the counter reaches zero.
  • an input of the measuring circuit 8 is connected to an output of a thermostat circuit 13, via which the thermostat circuit 13 sends a signal for switching a compressor 14 of the refrigerator's refrigerator on or off depending on one inside the refrigerator measured temperature.
  • the length of the running phases of the compressor 14 in relation to the total operating time of the refrigerator depends on the one hand on the temperature difference maintained between the interior of the refrigerator and its surroundings, and on the other hand on the effectiveness of the evaporator 2. That is, that for maintaining a given temperature in the interior The running phases of the compressor 14 required for the refrigerator are longer, the thicker the layer of ice on the evaporator 2, which isolates it from the interior.
  • the measuring circuit 8 determines a moving average of the ratio of the duration of the running phases to the duration of the total operating time and supplies the warning signal when this ratio exceeds a predetermined limit value.
  • a sensor 11 for the ambient temperature can also be provided in this embodiment in order to enable the measuring circuit 8 to select the limit value depending on the ambient temperature and thus at least partially compensate for the dependence of the running phase duration on the temperature difference to be maintained.
  • FIG. 6 shows an example of a possible working method of the measuring circuit 8 from FIG. 5.
  • the method begins in step S21 with the initialization of the count value a in the counter 10 (which can be a real number here and a measure of the ratio the compressor running time should represent the total running time of the refrigerator) to a value below a predefined limit value A, possibly selected depending on the temperature. If it then turns out in step S22 that the compressor is switched on, the count value a is incremented by 1 in step S23 and then a multiplied by a "forgetting factor" 1- ⁇ , which is slightly less than 1. If the compressor 14 is not switched on, the process proceeds directly from S22 to S24.
  • the count value a is compared with the limit value A. If a is smaller, the warning signal remains off (S26) and the process returns to S22; if a is larger, the warning signal is turned on (S27) and the process also returns to S22.
  • the warning signal is initially only switched on towards the end of a running time phase of the compressor and goes out again in a subsequent stagnation phase. As the ice thickness increases, the time periods in which the warning signal is switched on become longer and longer until it finally remains switched on.
  • Step S26 can also be omitted, then the warning signal remains switched on permanently as soon as the count value a has exceeded the limit value A for the first time.
  • a sensor (not shown in FIG. 5) is connected to the control circuit analogously to the sensor 11 from FIG. 2, and the control circuit calculates a moisture factor H, as shown in FIG. 4, and in step S23 the count value becomes incremented by H.
  • the measuring circuit 8 is provided in order to evaluate measurement signals from one or more sensors which are arranged directly on the evaporator 2 in order to detect its ice thickness. Examples of such sensors are shown schematically in FIGS. 7 and 8.
  • the sensor 21 of FIG. 7 has a transparent body 15 with a surface 16 which is arranged on the evaporator 2 in such a way that it ices up together with it.
  • a light source 17 and a photodetector 18 are arranged behind the surface 16 such that a light beam emitted by the light source 17 and reflected on the surface 16 does not strike the photodetector 18. The reflection is strongest when the surface 16 is ice-free. If an ice layer 19 forms on the surface 16, light is diffracted into the ice layer and diffusely scattered in it. This scattered light is detected by photodetector 18; From its thickness, the thickness of the ice layer 19 can be at least approximately deduced.
  • a resonator 20 which can be electrically excited to vibrate and which is arranged on the evaporator 2 in such a way that it freezes together with the latter.
  • the resonance frequency of the resonator 20 depends on its mass and thus on the amount of ice 19 attached to it. The resonance frequency thus allows a conclusion to be drawn about the ice thickness.

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Abstract

Bei einem Gefriergerät mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche ist eine Messschaltung vorgesehen, um die auf der Kühloberfläche (2) befindliche Eismenge abzuschätzen und ein Warnsignal zu liefern, wenn die abgeschätzte Eismenge einen Grenzwert überschreitet.

Description

Gefriergerät mit Abtauanzeige
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gefriergerät wie etwa einen Gefrierschrank, eine Gefriertruhe oder eine Kühl-Gefrier-Kombination.
Derartige Gefriergeräte weisen zum Kühlen ihres Innenraums einen Verdampfer auf, der unter normalen Betriebsbedingungen Temperaturen unter 0°C aufweist und auf dem sich infolgedessen Feuchtigkeit aus dem Innenraum niederschlägt. Diese Feuchtigkeit kann im Laufe des Betriebs des Kältegeräts eine Eiskruste bilden, die mit zunehmender Dicke den Wirkungsgrad des Verdampfers immer weiter beeinträchtigt.
Um die Entstehung einer übermäßig dicken Eisschicht auf dem Verdampfer zu verhindern, sind sogenannte No-Frost-Geräte entwickelt worden, bei denen der Verdampfer automatisch - üblicherweise zeitgesteuert - abgetaut wird. Dies ist ohne nennenswerte Erwärmung des Kühlgutes möglich, weil der Verdampfer in einer vom Kühlgut-Lagerraum des Kältegerätes getrennten Kammer untergebracht ist und der Lagerraum gekühlt wird durch Umwälzen von Luft zwischen diesem und der Kammer des Verdampfers. Durch Abschalten der Umwälzung kann der Wärmeaustausch zwischen der Verdampferkammer und dem Lagerraum zeitweilig stark reduziert werden. So ist es möglich, den Verdampfer in der Kammer zum Abtauen zu beheizen, ohne dass dies gleichzeitig zu einer unerwünschten Erwärmung des Kühlgutes führt.
Sogenannte statische Gefriergeräte, d.h. Gefriergeräte ohne Abtauautomatik, können demgegenüber einen einfacheren Aufbau haben, da der Verdampfer direkt an dem Kühlgut-Lagerraum angebracht sein kann. Auch eine Vorrichtung zur Luftumwälzung ist nicht erforderlich. Statische Gefriergeräte sind daher in der Anschaffung im allgemeinen preiswerter als vergleichbare Geräte mit No-Frost-Automatik, und aufgrund des Wegfalls der Heizung weisen sie auch scheinbar eine bessere Energieeffizienz als letztere auf, so dass manche Anwender sie gegenüber No-Frost-Geräten bevorzugen.
Die scheinbar bessere Energieeffizienz der statischen Gefriergeräte kann sich jedoch leicht in ihr Gegenteil verkehren, wenn sie nicht ausreichend häufig abgetaut werden. Da das Abtauen eines statischen Gefriergeräts ein arbeitsaufwendiger Vorgang ist - das darin enthaltene Kühlgut muss entladen, wärmegeschützt zwischengelagert und nach dem Abtauen wieder eingeladen werden - und die Benutzer im allgemeinen keine Möglichkeit haben, den optimalen Abtauzeitpunkt exakt festzustellen, neigen sie dazu, zu selten abzutauen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät anzugeben, das dem Benutzer die Erkennung des optimalen Abtauzeitpunkts erleichtert.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorzugsweise ist das Gefriergerät mit einem eingebauten, durch das Warnsignal aktivierbaren Anzeigeelement ausgestattet. Das Anzeigeelement ist vorzugsweise ein optisches Anzeigeelement, da ein Benutzer ein optisches Warnsignal eher als ein akustisches eine Zeitlang, bis er zum Abtauen des Gerätes Zeit hat, ignorieren kann, ohne von dem Signal übermäßig belästigt zu werden.
Alternativ oder ergänzend kann das Gefriergerät auch mit einer Schnittstelle zum Übertragen des Warnsignals in ein Datennetz ausgestattet sein, um das Warnsignal auch an einem von dem Gefriergerät entfernten Datenendgerät anzeigen zu können.
Eine Möglichkeit, die auf der Kühloberfläche befindliche Eismenge abzuschätzen, ist die direkte Messung; zu diesem Zweck kann die Messschaltung wenigstens einen Eissensor zum Erfassen des Vorhandenseins oder der Schichtdicke von Eis an der Kühloberfläche umfassen. Derartige Sensoren können auf optischen Prinzipien basieren, z.B. können sie durch Eisbeschichtung veränderte totale interne Reflexionseigenschaften eines transparenten Oberflächenabschnitts an der Kühloberfläche nutzen. Auch akustische Messprinzipien sind denkbar, so kann z.B. die durch Eisbeschichtung veränderte Resonanzfrequenz eines an der Kühloberfläche angeordneten mechanischen Schwingers erfasst und ausgewertet werden.
Möglich ist auch die indirekte Abschätzung der Eisbedeckung durch Messen von Parametern, die mit der Eisbedeckung nicht zwangsläufig, aber mit einer hinreichenden Wahrscheinlichkeit in Zusammenhang stehen. Eine einfache, preiswerte Möglichkeit ist z.B. die, dass die Messschaltung eine Zeitmessvorrichtung umfasst, und dass die Notwendigkeit des Abtauens angenommen wird, wenn eine von der Zeitmessvorrichtung seit einem festgelegten Zeitpunkt gemessene Zeit einen Grenzwert überschritten hat. Als dieser festgelegte Zeitpunkt kann im allgemeinen der Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Gefriergeräts seit seinem letzten Abtauvorgang angenommen werden.
Die von der Zeitmessvorrichtung gemessene Zeit kann im einfachsten Falle die Gesamtbetriebszeit des Gefriergeräts seit dem festgelegten Zeitpunkt sein.
Bei einer weiterentwickelten Ausgestaltung misst die Zeitmessvorrichtung lediglich die Zeit des Offenstehens einer Tür des Kältegeräts seit dem festgelegten Zeitpunkt. Dies ermöglicht eine präzisere Abschätzung der Eismenge, da im wesentlichen lediglich während des Offenstehens der Tür Feuchtigkeit ins Innere des Gefriergeräts eingetragen werden kann, die sich als Eis auf der Kühloberfläche niederschlägt.
Eine andere Möglichkeit ist, mit der Zeitmessvorrichtung die Laufzeit eines Verdichters des Gefriergeräts seit dem festgelegten Zeitpunkt zu messen.
Eine andere einfache Möglichkeit ist, dass die Messschaltung anstelle der Zeitdauer des Offenstehens der Tür die Zahl der Türöffnungen misst und die Notwendigkeit eines Abtauens erkennt, wenn diese Zahl einen Grenzwert übersteigt.
Einer bevorzugten Weiterentwicklung zufolge sind am Gefriergerät ein Bedienelement, das durch einen Benutzer zum Festlegen des oben erwähnten festgelegten Zeitpunkts betätigbar ist, sowie Mittel zum Speichern des Zustands der Messschaltung in einem spannungslosen Zustand des Gefriergeräts, vorgesehen. Mit Hilfe dieser Speichermittel können Zustandsparameter der Messschaltung wie etwa der Grenzwert, eine gemessene Zeit, die Anzahl der Türöffnungen oder dergleichen über einen spannungslosen Zustand des Gefriergeräts hinweg gerettet werden, so dass ein kurzfristiger Stromausfall nicht zu einer Rücksetzung der Messschaltung bzw. der von ihr erfassten Werte führt.
Da diese Speichermittel den Zustand der Messschaltung auch speichern, wenn das Gerät zum Abtauen abgeschaltet wird, wird zum Neufestlegen besagten festgelegten Zeitpunkts das Bedienelement benötigt. Um die Abschätzung der Eismenge zu verbessern, kann die Messschaltung zweckmäßigerweise mit einem Sensor ausgestattet sein, der wenigstens eine klimatische Bedingung in der Umgebung des Gefriergeräts erfasst. Das Erfassungsergebnis kann genutzt werden, um in Abhängigkeit von ihm den Grenzwert festzulegen, die von der Zeitmessvorrichtung gemessene Zeit mit einem von der erfassten klimatischen Bedingung abhängigen Faktor zu gewichten oder auch jede Türöffnung mit einem solchen Faktor zu gewichten. Eine geeignete klimatische Bedingung sind die Umgebungstemperatur oder - luftfeuchtigkeit.
Einer weiteren Alternative zufolge umfasst die Messschaltung eine Zeitmessvorrichtung zum Messen der Laufzeit eines Verdichters des Gefriergeräts und ist eingerichtet, die Eismenge anhand des Verhältnisses der Laufzeit des Verdichters zu seiner Standzeit oder zur Gesamtbetriebszeit des Gefriergerätes abzuschätzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gefriergeräts;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Messschaltung und daran angeschlossener Schaltungselemente eines solchen Gefriergeräts nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Figs. 3, 3A und 4 Flussdiagramme von verschiedenen Ausgestaltungen von Arbeitsverfahren, die mit verschiedenen Varianten der Messschaltung aus
Fig. 2 ausführbar sind;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Messschaltung und daran angeschlossener Schaltungselemente eines solchen Gefriergeräts nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 6 ein Flussdiagramm eines mit der Messschaltung aus Fig. 5 ausführbaren
Arbeitsverfahrens; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines optischen Eissensors; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines akustischen Eissensors.
Das in Fig. 1 exemplarisch dargestellte Gefriergerät ist ein Kühlschrank mit eingebautem Frostfach 1. Ein Verdampfer 2 bildet die Außenwand des Frostfachs 1 , die dieses gegen ein Kühlfach 3 abgrenzt, das den größten Teil des Innenraums des Kühlschranks ausfüllt. Oberhalb der Tür 4 ist am Gehäuse des Kühlschranks eine Bedienblende 5 angeordnet, die diverse Schalter und/oder Regler 6 zum Einstellen der Funktion des Kühlschranks sowie ein Anzeigeelement 7, z.B. eine LED- oder LCD-Anzeige aufweist. Elektronische Schaltungen zum Steuern des Betriebs des Kühlschranks in Abhängigkeit von durch einen Benutzer an den Schalter 6 vorgenommenen Einstellungen sind hinter der Bedienblende 5 untergebracht.
Zu diesen elektronischen Schaltungen gehört eine Messschaltung 8, die schematisch in Fig. 2 gezeigt ist.
Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist die Messschaltung 8 einerseits mit einem Schalter 9 verbunden, der durch Öffnen und Schließen der Tür 4 betätigt wird. Ein derartiger Schalter ist herkömmlicherweise in Kältegeräten zum Schalten der
Innenraumbeleuchtung vorhanden. Die Messschaltung umfasst einen Zähler 10 zum
Zählen der Türöffnungen. Ferner ist die Messschaltung 8 mit der Anzeige 7 verbunden.
Ein Arbeitsverfahren dieser einfachen Ausgestaltung einer Messschaltung ist in Fig. 3 gezeigt.
Die in Fig. 2 gezeigten Elemente 11 , 12 sind bei dieser einfachen Ausgestaltung nicht erforderlich und werden später erläutert.
Beim Einschalten des Kältegeräts enthält der Zähler den Wert Null. In Schritt S1 des Verfahrens überwacht die Messschaltung den Zustand der Tür 4; solange die Tür 4 geschlossen ist, geschieht nichts; wenn die Tür geöffnet wird, wird der Inhalt n des Zählers in Schritt S2 um 1 inkrementiert. Nachdem in Schritt S3 festgestellt worden ist, dass die Tür wieder geschlossen worden ist, vergleicht die Messschaltung n mit einem vorgegebenen Grenzwert N. Wenn n < N ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S1 zurück, wenn n > N ist, wird in Schritt S5 das Warnsignal aktiviert. Dies kann z.B. geschehen, indem ein speziell zu diesem Zweck vorgesehenes Element der Anzeige 7 eingeschaltet wird. Es kann sich bei der Anzeige 7 aber auch z.B. um eine Digitalanzeige handeln, die z.B. zum Anzeigen einer von einem Temperatursensor im Inneren des Kühlschranks gemessenen Temperatur dient und die, um das Warnsignal darzustellen, von einem kontinuierlichen Anzeigemodus auf einen Blinkmodus umgeschaltet wird.
Wenn der Benutzer das Warnsignal zur Kenntnis nimmt und den Kühlschrank abschaltet, um ihn abzutauen, geht der im Zähler 10 gespeicherte Zählwert verloren, so dass bei erneuter Inbetriebnahme des Kühlschranks der Zähler den Wert Null enthält (Schritt S6).
Fig. 3A zeigt eine Abwandlung des Verfahrens aus Fig. 3. Für diese Abwandlung umfasst die Messschaltung 8 zweckmäßigerweise eine Zeitmessvorrichtung wie etwa eine monostabile Kippstufe (Monoflop). Jedesmal, wenn in Schritt S3 festgestellt wird, dass die Tür 4 offen ist, wird die Zeitmessvorrichtung aktiviert, um ein vorgegebenes Zeitintervall abzumessen, und während dieses Intervalls pausiert die Verarbeitung (S7). Nach Ablauf des Zeitintervalls wird der Zählwert n erneut inkrementiert (S2). Der Zählwert gibt hier nicht die Zahl der Türöffnungen seit dem letzten Abtauen an, sondern ein Maß für die Zeit, die die Tür 4 seither offengestanden hat.
Alternativ könnte in Fig. 3, 3A, Schritten S2, S4 die Überprüfung des Offenstehens der Tür ersetzt werden durch eine Überprüfung, ob der Verdichter des Kühlschranks läuft oder nicht. In diesem Fall wäre der Zählwert n ein Maß dafür, wie oft der Verdichter seit dem letzten Abtauen eingeschaltet wurde bzw. wie lang er seither gelaufen ist.
Bei einer weiterentwickelten Ausgestaltung des Gefriergeräts ist die Messschaltung 8 zusätzlich mit einem Sensor 11 zum Erfassen der Luftfeuchtigkeit und/oder der Temperatur der Luft in der Umgebung des Kühlschranks und/oder mit einem Rücksetzschalter 12 an der Bedienblende 5 verbunden. Der Zähler 10 ist bei dieser Ausgestaltung nichtflüchtig, d.h. ein darin gespeicherter Zahlenwert bleibt im Falle eines Ausbleibens der Versorgungsspannung des Kühlschranks erhalten. Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Arbeitsverfahrens der Messschaltung nach dieser Ausgestaltung. Das Verfahren beginnt wie das der Fig. 3 damit, dass die Messschaltung in Schritt S11 darauf wartet, dass die Tür 4 geöffnet wird. Wenn die Tür geöffnet worden ist, schätzt die Messschaltung in Schritt S12 anhand der vom Sensor 11 gelieferten Messergebnisse einen Feuchtefaktor H ab, der ein Maß für die Feuchtigkeitsmenge darstellen soll, die beim öffnen der Tür in den Kühlschrank eingetragen wird. Im Idealfall ist dieser Feuchtefaktor H proportional zum absoluten Feuchtegehalt der Umgebungsluft; dies setzt voraus, dass mit Hilfe des Sensors 11 sowohl relative Luftfeuchtigkeit als auch Temperatur der Umgebungsluft gemessen werden. Wenn der Sensor 11 nur einer dieser beiden Größen misst, kann der daraus ermittelte Feuchtefaktor allenfalls mit dem tatsächlichen Feuchtigkeitseintrag korreliert sein, dies ist jedoch für die Zwecke der Erfindung auch ausreichend.
In Schritt S13 wird der Zählwert n im Zähler 10 um den Feuchtefaktor H inkrementiert, und anschließend wird in Schritt S14 überprüft, ob der Grenzwert N überschritten ist. Wenn dies nicht der Fall ist und außerdem nach einer vorgegebenen Zeitspanne in Schritt S 15 festgestellt wird, dass die Tür noch offen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S13 zurück. Auf diese Weise wird der Zähler 10 in regelmäßigen Zeitabständen inkrementiert, solange die Tür geöffnet ist. Wenn jedoch festgestellt wird, dass die Tür geschlossen ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S11 zurück, in dem auf ein erneutes Öffnen der Tür gewartet wird.
Ergibt die Überprüfung des Schritts S14, dass der Grenzwert N überschritten ist, so wird das Warnsignal eingeschaltet (S16).
Da bei der hier betrachteten Ausgestaltung der Inhalt des Zählers 10 nicht verloren geht, wenn der Kühlschrank zum Abtauen ausgeschaltet wird, muss der Benutzer nach dem Abtauen bei Wiederinbetriebnahme den Rücksetzschalter 12 betätigen, um den Inhalt des Zählers 10 auf Null zurückzusetzen.
Alternativ zu den oben beschriebenen Ausgestaltungen könnte selbstverständlich auch bei Wiederinbetriebnahme des Kältegeräts bzw. bei Betätigung des Rücksetzschalters 12 der Inhalt des Zählers 10 auf N gesetzt werden, die Inkrementierung in Schritt S2 bzw.
Schritt S13 durch eine Dekrementierung ersetzt werden und eine kritische Eisdicke am Verdampfer, die ein Abtauen erforderlich macht, als erreicht angesehen werden, wenn der Zähler den Wert Null erreicht.
Bei einer in Fig. 5 schematisch dargestellten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Eingang der Messschaltung 8 mit einem Ausgang einer Thermostatschaltung 13 verbunden, über den diese ein Signal zum Ein- bzw. Ausschalten eines Verdichters 14 der Kältemaschine des Kühlschranks in Abhängigkeit von einer in dessen Innerem gemessenen Temperatur liefert. Die Länge der Laufphasen des Verdichters 14 im Verhältnis zur Gesamtbetriebszeit des Kühlschranks ist zum einen abhängig von der aufrecht erhaltenen Temperaturdifferenz zwischen Innenraum des Kühlschranks und seiner Umgebung, zum anderen von der Wirksamkeit des Verdampfers 2. Das heißt, die zum Aufrechterhalten einer gegebenen Temperatur im Innenraum des Kühlschranks erforderlichen Laufphasen des Verdichters 14 sind um so länger, je dicker die Eisschicht auf dem Verdampfer 2 ist, die diesen gegen den Innenraum isoliert. Die Messschaltung 8 ermittelt einen gleitenden Mittelwert des Verhältnisses der Dauer der Laufphasen zur Dauer der Gesamtbetriebszeit und liefert das Warnsignal, wenn dieses Verhältnis einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Fakultativ kann auch bei dieser Ausgestaltung ein Sensor 11 für die Umgebungstemperatur vorgesehen sein, um es der Messschaltung 8 zu ermöglichen, den Grenzwert abhängig von der Umgebungstemperatur zu wählen und so die Abhängigkeit der Laufphasendauer von der aufrechtzuerhaltenden Temperaturdifferenz wenigstens teilweise zu kompensieren.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines möglichen Arbeitsverfahrens der Messschaltung 8 aus Fig. 5. Nach Einschalten des Kühlschranks beginnt das Verfahren in Schritt S21 mit dem Initialisieren des Zählwerts a im Zähler 10 (der hier eine reelle Zahl sein kann und ein Maß für das Verhältnis der Verdichterlaufzeit zur Gesamtlaufzeit des Kühlschranks darstellen soll) auf einen Wert unterhalb eines vorgegebenen - ggf. temperturabhängig ausgewählten - Grenzwerts A. Wenn sich anschließend in Schritt S22 herausstellt, dass der Verdichter eingeschaltet ist, wird der Zählwert a in Schritt S23 um 1 inkrementiert und anschließend a mit einem „Vergessensfaktor" 1-ε, der geringfügig kleiner als 1 ist, multipliziert. Wenn der Verdichter 14 nicht eingeschaltet ist, geht das Verfahren von S22 direkt zu S24 über. Anschließend (S25) wird der Zählwert a mit dem Grenzwert A vergleichen. Wenn a kleiner ist, bleibt das Warnsignal ausgeschaltet (S26), und das Verfahren kehrt zu S22 zurück; wenn a größer ist, wird das Warnsignal eingeschaltet (S27) und das Verfahren kehrt ebenfalls zu S22 zurück. Bei diesem Verfahren kann es vorkommen, dass wenn die Eisdicke am Verdampfer einen kritischen Wert erreicht hat, das Warnsignal zunächst nur gegen Ende einer Laufzeitphase des Verdichters eingeschaltet wird und in einer darauf folgenden Standphase wieder ausgeht. Mit zunehmender Eisdicke werden die Zeitspannen, in denen das Warnsignal eingeschaltet ist, immer länger, bis es schließlich kontinuierlich eingeschaltet bleibt.
Der Schritt S26 kann auch entfallen, dann bleibt das Warnsignal dauerhaft eingeschaltet, sobald der Zählwert a zum erstenmal den Grenzwert A überschritten hat.
Bei einer Weiterentwicklung dieser Ausgestaltung ist ein (in Fig. 5 nicht gezeigter) Sensor analog dem Sensor 11 aus Fig. 2 an die Steuerschaltung angeschlossen, und die Steuerschaltung berechnet wie in Fig. 4 dargestellt einen Feuchtefaktor H, und in Schritt S23 wird der Zählwert um H inkrementiert.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messschaltung 8 vorgesehen, um Messsignale eines oder mehrerer Sensoren auszuwerten, die direkt am Verdampfer 2 angeordnet sind, um dessen Eisdicke zu erfassen. Beispiele solcher Sensoren sind schematisch in Fig. 7 und 8 dargestellt.
Der Sensor 21 der Fig. 7 hat einen transparenten Körper 15 mit einer Oberfläche 16, die am Verdampfer 2 so angeordnet ist, dass sie gemeinsam mit diesem vereist. Eine Lichtquelle 17 und ein Fotodetektor 18 sind hinter der Oberfläche 16 so angeordnet, dass ein von der Lichtquelle 17 ausgestrahlter, an der Oberfläche 16 reflektierter Lichtstrahl nicht auf den Fotodetektor 18 trifft. Die Reflektion ist am stärksten, wenn die Oberfläche 16 eisfrei ist. Wenn sich auf der Oberfläche 16 eine Eisschicht 19 bildet, wird Licht in die Eisschicht hineingebeugt und in ihr diffus gestreut. Dieses gestreute Licht wird von Fotodetektor 18 erfasst; aus seiner Stärke kann auf die Dicke der Eisschicht 19 wenigstens näherungsweise gefolgert werden. Der Sensor 22 der Fig. 8 umfasst einen elektrisch zu Schwingungen anregbaren Resonator 20, der am Verdampfer 2 so angeordnet ist, dass er gemeinsam mit diesem vereist. Die Resonanzfrequenz des Resonators 20 hängt von dessen Masse und damit von der Menge des daran hängenden Eises 19 ab. Die Resonanzfrequenz erlaubt somit einen Rückschluss auf die Eisdicke.

Claims

Patentansprüche
1. Gefriergerät mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche (2), gekennzeichnet durch eine Messschaltung (8) zum Abschätzen der auf der Kühloberfläche (2) befindlichen Eismenge und zum Liefern eines Warnsignals, wenn die abgeschätzte Eismenge einen Grenzwert überschreitet.
2. Gefriergerät nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein Warnsignal aktivierbares, insbesondere optisches Anzeigeelement (7).
3. Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zur Übertragung des Warnsignals in ein Datennetz.
4. Gefriergerät nach einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (8) wenigstens einen Eissensor (21 , 22) zum Erfassen des
Vorhandenseins oder der Schichtdicke von Eis (19) an der Kühloberfläche (2) umfasst.
5. Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung eine Zeitmessvorrichtung umfasst und eingerichtet ist, die Eismenge anhand einer von der Zeitmessvorrichtung seit einem festgelegten Zeitpunkt gemessenen Zeit abzuschätzen.
6. Gefriergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Zeit die Gesamtbetriebszeit des Gefriergeräts seit dem festgelegten Zeitpunkt ist.
7. Gefriergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühloberfläche (2) in einem mit einer Tür (4) verschließbaren Innenraum des Gefriergeräts angebracht ist, und dass die gemessene Zeit die Zeit des Offenstehens der Tür (4) seit dem festgelegten Zeitpunkt ist.
8. Gefriergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Zeit die Laufzeit eines Verdichters (14) des Gefriergeräts seit dem festgelegten Zeitpunkt ist.
9. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühloberfläche (2) in einer mit einer Tür (4) zu verschließbaren Innenraum des
Gefriergeräts angebracht ist, dass die Messschaltung (8) eingerichtet ist, die
Eismenge anhand der Zahl der Türöffnungen seit einem festgelegten Zeitpunkt abzuschätzen.
10. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Zeitpunkt der Zeitpunkt des festmaligen Einschaltens des Geräts ist.
11. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch ein Bedienelement (12), das durch einen Benutzer zum Festlegen des festgelegten Zeitpunkts betätigbar ist und durch Mittel (10) zum Speichern des Zustands der
Messschaltung in einen spannungslosen Zustand des Gefriergeräts.
12. Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung einen Sensor (11 ) zum Erfassen wenigstens einer klimatischen Bedingung in der Umgebung des Gefriergeräts erfasst und eingerichtet ist, die Eismenge in Abhängigkeit von der erfassten Bedingung abzuschätzen.
13. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung einen Sensor (11) zum Erfassen wenigstens einer klimatischen
Bedingung in der Umgebung des Gefriergeräts erfasst, und dass die Zeitmessvorrichtung eingerichtet ist, die gemessene Zeit mit einem von der erfassten klimatischen Bedingung abhängigen Faktor (H) zu gewichten.
14. Gefriergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung einen Sensor (11 ) zum Erfassen wenigstens einer klimatischen Bedingung in der Umgebung des Gefriergeräts umfasst und eingerichtet ist, jede Türöffnung mit einem von der dabei erfassten klimatischen Bedingung abhängigen Faktor (H) zu gewichten.
15. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erfasste klimatische Bedingung die Umgebungstemperatur und/oder Luftfeuchtigkeit ist.
16. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung eine Zeitmessvorrichtung zum Messen der Laufzeit eines Verdichters (14) des Gefriergeräts umfasst und eingerichtet ist, die Eismenge anhand des Verhältnisses der Laufzeit des Verdichters zu seiner Standzeit oder zur Gesamtbetriebszeit des Gefriergeräts abzuschätzen.
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