WO2010063538A2

WO2010063538A2 - Eisbereiter mit zustandssensor

Info

Publication number: WO2010063538A2
Application number: PCT/EP2009/064930
Authority: WO
Inventors: Anja Kammel; Bernd Heger; Benjamin Rosskopf
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2010-06-10
Also published as: DE102008044290A1; WO2010063538A3; EP2373937A2

Abstract

Bei einem Eisbereiter mit einem Tablett (18), in dem wenigstens eine mit Wasser befüllbare Hohlform (20) gebildet ist, ist der Hohlform (20) ein Sensor (25) zur Unterscheidung wenigstens des mit Wasser gefüllten Zustands und des mit Eis gefüllten Zustands der Hohlform (20) zugeordnet.

Description

Eisbereiter mit Zustandssensor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisbereiter, insbesondere einen halb- oder vollautomatisch arbeitenden Eisbereiter zum Betrieb in einem Kältegerät.

Ein solcher Eisbereiter weist ein Tablett auf, in dem meist mehrere mit Wasser befüllbare Hohlformen gebildet sind. Das Tablett kann durch einen Benutzer manuell befüllbar sein; ein halb- oder vollautomatischer Eisbereiter umfasst Mittel zum selbsttätigen Eindosieren von Wasser in jede Hohlform. Bei einem manuellen oder halbautomatischen Eisbereiter tritt das Problem auf, dass der Benutzer überprüfen muss, ob die Eiswürfel fertig sind, um sie, wenn sie fertig gefroren sind, aus ihrer Hohlform zu lösen. Eine solche Überprüfung ist mit mehreren störenden Nebenwirkungen verbunden. Zum einen muss das Kältegerät geöffnet werden, was jedes Mal zu einem Wärmeeintrag und einem dementsprechend erhöhten Energieverbrauch des Gerätes führt. Darüber hinaus verzögert der Wärmeeintrag den Gefriervorgang. Wenn der Benutzer das eventuell nicht ohne weiteres zugängliche Tablett bewegen muss, um den Gefrierzustand zu überprüfen, besteht die Gefahr, dass Wasser verschüttet wird. Wenn ein Benutzer die Eisstücke zu entnehmen versucht, wenn diese noch nicht vollständig durchgefroren sind, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die Eisstücke zerbrechen und der Benutzer lediglich ein Gemenge von Eissplittern und Wasser erhält.

Ein vollautomatischer Eisbereiter umfasst Mittel zum selbsttätigen Lösen der fertigen Eisstücke aus ihren Hohlformen. Diese Mittel werden im Allgemeinen zeitgesteuert, nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem Befüllen der Hohlform, aktiviert, wobei die Zeitspanne vom Hersteller des Gerätes so vorgegeben ist, dass mit hoher Sicherheit vollständig durchgefrorene Eisstücke erhalten werden. Da der

Gefriervorgang im Allgemeinen jedoch in Abhängigkeit vom Wärmeeintrag in das Gerät und anderer mehr oder weniger zufälliger Faktoren unterschiedlich lang dauern kann, muss die vorgegebene Zeitspanne länger bemessen werden, als in den meisten Fällen erforderlich. Die Produktionskapazität eines vollautomatischen Eisbereiters wird somit nicht vollständig ausgenutzt, und ein Benutzer, der auf frisches Eis wartet, muss eventuell unnötig lange warten, weil Eisstücke im Tablett zwar bereits fertig sind, die vorgegebene Zeitspanne jedoch noch nicht verstrichen ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den oben geschilderten Problemen abzuhelfen.

Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Eisbereiter mit einem Tablett, in dem wenigstens eine mit Wasser befüllbare Hohlform gebildet ist, der Hohlform ein Sensor zur Unterscheidung wenigstens des mit Wasser gefüllten Zustands und des mit Eis gefüllten Zustands zugeordnet ist.

Ein solcher Sensor kann eine Vielzahl von in Abhängigkeit vom Aggregatzustand des in der Hohlform enthaltenen Wassers veränderlichen Eigenschaften erfassen, z.B: optische Eigenschaften wie etwa Lichttransmissionsvermögen, Reflektivität, Streuvermögen, elektrische Eigenschaften wie etwa die elektrische Leitfähigkeit oder die Dielektrizitätskonstante, akustische Eigenschaften wie etwa die Schallgeschwindigkeit oder das Transmissionsvermögen für Longitudinal- und Transversalschwingungen, die magnetische Permeabilität oder die Temperatur.

Der Sensor kann ferner dazu ausgelegt sein, einen gefüllten von einem leeren Zustand der Hohlform zu unterscheiden, so dass ein Benutzer ohne Zugriff auf das Tablett überprüfen kann, ob darin überhaupt Eis entstehen kann.

Zweckmäßigerweise ist dem Sensor eine Auswerte- und Anzeigeeinrichtung zugeordnet, die in der Lage ist, wenigstens zwei diskrete Zustände entsprechend dem mit Wasser gefüllten Zustand und dem mit Eis gefüllten Zustand der Hohlform und vorzugsweise auch entsprechend den leeren Zustand der Hohlform anzuzeigen.

Um die verschiedenen Zustände für einen Benutzer deutlich unterscheidbar anzuzeigen, umfasst die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung wenigstens zwei Lichtquellen. Diese können räumlich voneinander getrennt angeordnet sein, so dass ein Benutzer anhand der jeweils im Betrieb befindlichen Lichtquellen den Zustand der Hohlform ablesen kann.

Einer bevorzugten Weiterbildung zufolge sind die Lichtquellen verschiedenfarbig, so dass ein Benutzer den Zustand anhand der jeweils sichtbaren Farbe oder Farben erkennen kann.

Die verschiedenfarbigen Lichtquellen müssen nicht unbedingt räumlich voneinander getrennt sein; vielmehr besteht die Möglichkeit, durch Überlagerung des Lichtes zweier verschiedenfarbiger Lichtquellen drei für einen Benutzer deutlich unterscheidbare Farben wie etwa rot, gelb und grün anzuzeigen.

Wenn der Sensor auf der Erfassung optischer Eigenschaften des Wassers beziehungsweise Eises basiert, umfasst er zweckmäßigerweise eine Lichtquelle und wenigstens einen Lichtempfänger.

Lichtquelle und -empfänger können eine konfokale Anordnung bilden, um ein untergrundarmes, leicht und sicher auszuwertendes Messsignal zu erhalten.

Vorzugsweise ist die Hohlform wenigstens lokal lichtdurchlässig, um Messungen in Transmission durchführen zu können.

Eine lichtdurchlässige Wand der Hohlform ist vorzugsweise an ihrer Innenseite aufgeraut. Eine solche Wand bewirkt eine relativ starke Streuung des hindurch tretenden Lichts, solange die aufgeraute Seite nicht mit Wasser oder Eis in Kontakt ist. So erleichtert sie insbesondere die Unterscheidung des leeren und des mit Wasser gefüllten Zustandes der Hohlform.

Zur leichteren Unterscheidung von leerem und gefülltem Zustand der Hohlform können auch nicht parallele Eintritts- und Austrittsflächen an einem in der Hohlform aufgenommenen Wasserkörper dienen.

Bei einem Tablett mit mehreren Hohlformen sollten diese zweckmäßigerweise untereinander kommunizieren, um sicher zu stellen, dass die in einer der Hohlformen einsetzende Eisbildung sich zu den kommunizierenden Hohlformen hin ausbreitet und nicht in einzelnen der Hohlformen das Wasser unter 0⁰C abkühlt, ohne zu gefrieren.

Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältegeräts; Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der oberen Klappe des Kältegeräts aus Fig. 1 mit einem dahinter angeordneten Eisbereiter;

Fig. 3 einen schematischen Schnitt in Tiefenrichtung durch den oberen Bereich des Korpus des Kältegeräts aus Fig. 1 und den darin untergebrachten Eisbereiter;

Fig. 4A einen schematischen Schnitt durch das Tablett des Eisbereiters quer zu seiner Schwenkachse und einen zugeordneten Sensor gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 4B einen exemplarischen zeitlichen Verlauf des Messsignals des

Sensors aus Fig. 4A;

Fig. 5A einen zu Fig. 4A analogen Schnitt gemäß einer zweiten

Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 5B einen exemplarischen Verlauf des Messsignals des Sensors aus Fig. 5A;

Fig. 6A einen zu Fig. 4A analogen Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 6B einen exemplarischen Verlauf des Messsignals des Sensors aus Fig. 6A;

Fig. 7A eine schematische Darstellung eines in Reflexion arbeitenden konfokalen Sensors gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 7B einen exemplarischen zeitlichen Verlauf des Messsignals des

Sensors aus Fig. 7A;

Fig. 8 einen Sensor mit zwei Empfängern gemäß einer fünften

Ausgestaltung der Erfindung; Fig. 9 einen exemplarischen zeitlichen Ablauf des Messsignals eines in dem Tablett gemäß einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehenen Temperatursensors; und

Fig. 10 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine Hohlform mit einem akustischen Sensor.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gefriergeräts mit einem Korpus 1 und einer offen dargestellten Tür 2, die einen in mehrere Fächer unterteilten Innenraum 3 umschließen. Jedes Fach ist hier durch eine Klappe 4 bzw. 5 verschlossen, die um eine jeweils benachbart zu ihrem unteren Rand verlaufende horizontale Achse schwenkbar ist. Die Klappen 5 der drei unteren Fächer sind jeweils mit einer sich über im Wesentlichen die gesamte Breite der Klappe 5 erstreckenden Griffmulde 6 versehen. Im Falle der Klappe 4 des oberen Fachs ist die Griffmulde 6 verkürzt, und in einem seitlichen Bereich der Klappe 4 sind zwei Aussparungen gebildet, eine obere, runde Aussparung 7 und eine eckige, zum unteren Rand der Klappe hin offene Aussparung 8.

Wie insbesondere in dem Schnitt der Fig. 3 und in der vergrößerten Ansicht der Klappe 5 in Fig. 2 zu sehen, ist die untere, randoffene Aussparung 8 im Wesentlichen ausgefüllt von einem Griff 9, der zu einer (in Fig. 2 nicht sichtbaren) Schublade 22 eines hinter der Klappe 5 angeordneten Eisbereiters 10 gehört. Durch die runde Aussparung 7 hindurch ist ein Drehknopf 1 1 des Eisbereiters 10 zugänglich.

Der Eisbereiter 10 hat ein Gehäuse in Form von zwei geschlossenwandigen Halbschalen 12, die jeweils an einem unteren Rand schwenkbar aneinander verhakt sind und von denen eine an ihrem oberen Rand elastische Bügel 13 trägt, die auf Rastvorsprünge 14 der anderen Halbschale aufgeschnappt sind. Durch Hochbiegen der Bügel 13 können die Halbschalen 12 auseinander geklappt werden, um ihr Inneres zur Wartung bzw. zur Reinigung freizulegen.

Der Eisbereiter ist in beliebiger, hier nicht dargestellter Weise am Korpus 1 befestigt. In offener Stellung der Klappe 4 ist der gesamte Eisbereiter 10 zugänglich und kann ausgebaut werden. Der ausgebaute Eisbereiter kann dann bequem in seine Einzelteile zerlegt werden, um zum Beispiel die Halbschalen 12 und innere Teile, die mit Wasser oder Eis in Berührung kommen, in einer Spülmaschine zu reinigen. Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt den inneren Aufbau des Eisbereiters 10. Ein Tablett 18, in dem eine Mehrzahl von durch Wände 19 getrennten Hohlformen 20 gebildet ist, erstreckt sich in Längsrichtung des Eisbereiters. An den Oberkanten der Wände 19 sind jeweils Kerben 23 gebildet, über die die Hohlformen 20 miteinander kommunizieren. Das Tablett 18 ist fest mit dem Drehknopf 11 verbunden und um seine Längsachse drehbar in einem Rahmen gehalten, der einen vorderen Schild 15, einen hinteren Schild 17 und zwei Streben 16 umfasst, die vor bzw. hinter der Schnittebene der Fig. 2 verlaufen und die Schilde 15, 17 verbinden. Der Rahmen ist in dem von den Halbschalen 12 gebildeten Gehäuse herausziehbar geführt. Das hintere Ende des Tabletts 18 greift in eine Aussparung des hinteren Schildes 17 ein, wobei seine Drehbewegungsfreiheit durch eine in die Aussparung hineinragende Rippe 21 begrenzt ist.

Fig. 3 zeigt das Tablett 18 in einer aufrechten Stellung, in der Wasser in den Hohlformen 20 gefrieren kann. Zum Entformen der in den Hohlformen 20 gebildeten Eisstücke wird das Tablett 18 mit Hilfe des Drehknopfs 11 gedreht, bis es in einer Stellung mit nach unten gewendeten Hohlformen 20 an die Rippe 21 anschlägt. Indem der Drehknopf 11 über diese Anschlagstellung hinausgedreht wird, wird das Tablett 18 in sich verdrillt, und aufgrund der resultierenden Verformung der Hohlformen 20 lösen sich die Eisstücke und fallen zwischen den zwei Streben 16 hindurch in die darunter liegende Schublade 22. Am Griff 9 wird die Schublade 22 herausgezogen, um die Eisstücke zu entnehmen.

Um die Produktionskapazität zu erhöhen, können mehrere Eisbereiter 10 des in Fig. 2 und 3 gezeigten Typs nebeneinander hinter einer entsprechend angepassten Klappe 4 mit mehreren Öffnungen 7, 8 angeordnet sein. Einer nicht zeichnerisch dargestellten

Ausgestaltung zufolge können auch zwei oder mehr Tabletts 18 nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Dabei kann jedem Tablett 18 eine eigene

Schublade 22 zugeordnet sein; vorzugsweise entleeren sich die mehreren Tabletts 18 in eine gemeinsame Schublade.

Um die Hohlformen 20 des in Fig. 3 gezeigten Eisbereiters zu befüllen, kann am Drehknopf 1 1 das Tablett 18 mitsamt dem es tragenden Rahmen aus Schilden 15, 17 und Streben 16 herausgezogen werden, so dass die Hohlformen 20 freiliegen. Wenn ein Benutzer eine exakt abgemessene Wassermenge einfüllt, ist es nicht erforderlich, das gesamte Tablett 18 herauszuziehen, da in eine der vorderen Hohlformen 20 gegossenes Wasser sich über die Kerben 23 in alle anderen Hohlformen 20 verteilt.

Alternativ kann auch eine an sich bekannte Vorrichtung zum automatischen Eindosieren von Wasser in die Hohlformen 20 fest im Korpus 1 montiert sein, von der in Fig. 3 ein in die hinterste Hohlform 20 mündendes Einlassrohr 24 gezeigt ist.

Ein Sensor 25 zur Erfassung von Wasser oder Eis ist an einer der Hohlformen 20 angeordnet. In der Ausgestaltung der Fig. 3 befindet sich dieser Sensor 25 an einem dem Einlassrohr 24 gegenüberliegenden Ende des Tabletts 18, an dessen vorderster Hohlform 20, um die Anwesenheit von Wasser oder Eis nur dann zu erfassen, wenn sämtliche Hohlformen 20 gefüllt sind.

Der Sensor 25 umfasst hier eine über dem Tablett 18 angeordnete Leuchtdiode 26 und eine Fotozelle 27, die unter einem transparenten Fenster 28 am Boden der vordersten Hohlform 20 angeordnet ist, um durch die Leuchtdiode 26 beleuchtbar zu sein. Eine in Fig. 3 nicht dargestellte Auswerteschaltung empfängt ein Messsignal der Fotozelle 27 und steuert anhand dieses Messsignals eine Mehrzahl von Leuchtdioden 29 an, die an der Vorderseite einer der Halbschalen 12 angeordnet sind. In die Klappe 4 eingefügte Lichtleiter 30, zum Beispiel in Form von transparenten Zylindern aus PMMA sind in die Klappe 4 machen das Licht der Leuchtdioden 29 bei geschlossener Klappe 4 sichtbar. Um die Leuchtdioden 29 abzulesen, muss zwar die Tür 2 geöffnet werden, doch bleiben die Klappen 4, 5 geschlossen, so dass der mit dem Öffnen der Tür 2 verbundene Wärmeeintrag in das Kältegerät minimal ist. Alternativ ist es natürlich auch möglich, die Leuchtdioden 29 oder äquivalente Lichtanzeigeelemente außen am Korpus 1 anzubringen, so dass sie ohne Öffnen der Tür 2 ablesbar sind.

Fig. 4A zeigt einen Ouerschnitt durch das Tablett 18 quer zu dessen Drehachse sowie die Leuchtdiode 26 und die Fotozelle 27, hier dargestellt als Fotodiode. Die Hohlformen 20 sind in zwei Reihen nebeneinander angeordnet, und der Wasserspiegel 31 steht im Tablett 18 geringfügig oberhalb der Kerben 23 in den Wänden 19, so dass die Hohlformen 20 miteinander kommunizieren und in einer der Hohlformen 20 einsetzende Eisbildung sich in die anderen Hohlformen 20 ausbreiten kann. Die Oberseite des Fensters 28 ist aufgeraut, so dass sie Licht von der Leuchtdiode 26 stärker streut, wenn die Hohlform 20 leer ist, als wenn diese mit Wasser gefüllt ist.

Fig. 4B zeigt einen typischen Ablauf der von der Fotozelle 27 erfassten Beleuchtungsstärke I als Funktion der Zeit t. In einem Zeitintervall von tθ bis t1 ist die Hohlform 20 leer, und die Lichtintensität liegt konstant auf einem mittelhohen Pegel 11. Zur Zeit t1 werden die Hohlformen 20 mit Wasser befüllt, die Lichtstreuung am Fenster 28 nimmt ab, und die Lichtintensität steigt auf einen Maximalwert 12 an. Während das Wasser in der Hohlform 20 gefriert, bilden sich darin Gasbläschen und Schlieren, die das Licht streuen. Dies führt ab dem Zeitpunkt t2 zu einer Abnahme der Lichtintensität. Diese Abnahme dauert an bis zu einem Zeitpunkt t3, an dem die Eisbildung abgeschlossen ist und die Konzentration an Schlieren und Blasen ihr Maximum erreicht hat. Die hier auftretende Lichtintensität ist in Fig. 4B mit 13 bezeichnet.

Um den Zustand der Hohlform 20 zu beurteilen, vergleicht die Auswerteschaltung das Messsignal der Leuchtdiode 26 mit zwei Grenzwerten l_max, l_mιn, die jeweils zwischen den Intensitäten 11 und 12 bzw. 11 und 13 gewählt sind. Wenn die beobachtete Intensität im Bereich zwischen l_max und L_m konstant ist, wird die Hohlform 20 als leer beurteilt. Wenn hingegen eine Abnahme der Intensität erkennbar ist, ist offenbar ein Gefriervorgang im Gange. Liegt die beobachtete Intensität oberhalb von l_max, so wird die Hohlform 20 als mit Wasser gefüllt beurteilt; liegt sie unter l_mm, so wird sie als mit Eis gefüllt beurteilt.

Wenn die Hohlform 20 als leer beurteilt wird, schaltet die Auswerteschaltung eine der Leuchtdioden 29, vorzugsweise eine rote, ein. Bei wasserbefüllter Hohlform 20 wird eine gelbe Leuchtdiode 29 eingeschaltet. Wenn der Gefriervorgang als im Gang erkannt wird, kann zusätzlich zu der gelben auch eine grüne Leuchtdiode eingeschaltet werden. Wenn die gemessene Intensität l_mm unterschreitet und der Messwert während einer vorgegebenen Zeitspanne konstant geblieben ist, wird die Eisbildung als abgeschlossen beurteilt, und es ist nur noch die grüne Leuchtdiode eingeschaltet, um den Benutzer anzuzeigen, dass das Eis entnommen werden kann.

Einer nicht gezeichneten Abwandlung zufolge können auch lediglich zwei Leuchtdioden 29, vorzugsweise eine rote und eine grüne, vorgesehen sein, die eine gemeinsame Streuscheibe beleuchten, einen gemeinsamen Lichtleiter speisen oder einfach nur so dicht nebeneinander platziert sind, dass sie mit dem Auge als eine Lichtquelle wahrgenommen werden. Wenn beide Leuchtdioden gleichzeitig in Betrieb sind, erscheint das emittierte Licht einem Bertachter gelb, so dass drei deutlich unterschiedliche Farben zur Identifizierung der zu unterscheidenden Zustände leer, wassergefüllt und eisgefüllt, angezeigt werden können.

Fig. 5A zeigt einen Querschnitt durch das Tablett 18 gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung. Hier haben die Hohlformen 20 jeweils abschüssige Böden 32; aus Gründen der Platzausnutzung sind sie zur Mitte des Tabletts 18 hin abschüssig. Solange die Hohlformen 20 leer sind, wird ein Lichtstrahl von der Leuchtdiode 26 am Durchgang durch die Hohlform 20 und das Fenster 28 im Wesentlichen nicht abgelenkt und erreicht die Fotozelle 27 durch eine Blende 33. Wenn hingegen die Hohlform 20 mit Wasser gefüllt ist, wirkt das Wasser als ein Prisma, das den Lichtstrahl zur Seite ablenkt, so dass er die Fotozelle 27 nicht mehr erreicht. Erst wenn durch Blasen und Schlieren im sich bildenden Eis Licht gestreut wird, erreicht es wieder die Fotozelle 27. Ein resultierender Verlauf der Beleuchtungsintensität I im Laufe der Zeit t ist in Fig. 5B gezeigt. Die Beleuchtungsintensität ist maximal bei leerer Hohlform 20, im Zeitintervall tθ bis t1. Bis zum Einsetzen der Eisbildung bei t2 bleibt sie minimal, und sie erreicht einen konstanten mittleren Wert mit Abschluss der Eisbildung zur Zeit t3. Ein leerer Formbehälter ist daher an einer Beleuchtungsintensität >l_max zu erkennen, ein wassergefüllter an einer Beleuchtungsintensität <l_mιn, und der Abschluss der Eisbildung an einer konstanten Beleuchtungsintensität zwischen l_max und I '_nmin-

Selbstverständlich könnte die Fotozelle 27 in Fig. 5A auch so platziert sein, dass sie bei gefüllter Hohlform 20 vom Strahl der Leuchtdiode 26 voll getroffen wird. In diesem Fall ergäbe sich ein Minimum der Beleuchtungsintensität bei leerer Hohlform 20, ein Maximum bei mit Wasser gefüllter Hohlform 20, und ein konstanter mittlerer Wert nach Abschluss der Eisbildung.

Fig. 6A zeigt einen Schnitt durch ein Tablett 18 gemäß einer dritten Ausgestaltung. Das Tablett 18 hat eine einzige Reihe von Hohlformen 20 mit kreisbogenförmig gekrümmtem Boden. Wie im Falle der Fig. 5A sind der Wasserspiegel 31 und das Fenster 28 nicht parallel zueinander, so dass ein hindurch tretender Lichtstrahl abgelenkt wird, wenn die Hohlform 20 voll Wasser ist. Die Leuchtdiode 26 ist hier unterhalb und die Fotozelle 27 oberhalb des Tabletts 18 angeordnet. Daher ist der Abstand der Fotozelle 27 von der das Licht ablenkenden Oberfläche des Wasserkörpers größer als im Falle der Fig. 5A, und die Lichtbrechung führt zu einer stärken Ablenkung des Strahls in Höhe der Fotozelle 27.

Fig. 6B zeigt schematisch den in einem Aufbau gemäß Fig. 6A beobachtbaren Intensitätsverlauf. Da die Fotozelle 27 angeordnet ist, um von dem am Wasserspiegel 31 gebrochenen Strahl getroffen zu werden, ist die bei leerer Hohlform 20 von tθ bis t1 erfasste Intensität minimal. Mit Befüllung der Hohlform zur Zeit t2 erreicht die Internsität ihr Maximum; mit zunehmender Trübung des sich bildenden Eises ab t2 nimmt sie wieder ab, bis sie bei Abschluss der Eisbildung zur Zeit t3 einen konstanten Wert zwischen l_max und Imin annimmt.

Das in Fig. 6A eben dargestellte Fenster 28 könnte auch wie der Boden der Hohlformen 20 gekrümmt sein. Die daraus resultierende Linsenwirkung des Fensters 28 im wassergefüllten Zustand kann ebenfalls zur Unterscheidung des leeren und des wassergefüllten Zustandes ausgenutzt werden.

Auch im Falle einer Anordnung wie derjenigen der Fig. 4A, in welcher der Lichtstrahl nicht durch Brechung am Wasser abgelenkt wird, kann die Anordnung der Fotozelle 27 über dem Tablett 18 sinnvoll sein, da der größere Abstand zur lichtstreuenden Oberfläche des Fensters 28 zu einer stärkeren Differenz zwischen den bei leerer bzw. voller Hohlform 20 beobachteten Intensitäten 11 und 12 führt.

Eine Erfassung des Zustands der Hohlform 20 auf optischem Wege ist nicht nur in Transmission, sondern auch in Reflexion möglich. Fig. 7A zeigt schematisch einen hierfür geeigneten Sensor 25. Er umfasst wiederum eine Leuchtdiode 26 und eine Fotozelle 27. Das Licht der Leuchtdiode 26 wird durch eine Sammellinse 34 auf einen Punkt 35 fokussiert, der einige Millimeter unterhalb des für die Eiserzeugung vorgesehenen Soll- Wasserspiegels 31 der (in der Fig. nicht dargestellten) Hohlform 20 liegt. Eine zweite Sammellinse 36 bildet den Punkt 35 auf eine Durchgangsöffnung einer Blende 37 ab. Diese Durchgangsöffnung wiederum wird von einer dritten Sammellinse 38 auf die Fotozelle 27 abgebildet. Dieser konfokale Aufbau bewirkt, dass die Fotozelle 27 im Wesentlichen nur Licht aus der unmittelbaren Umgebung des Punktes 35 auffangen kann. Wenn die Hohlform 20 leer ist oder einen Wasserspiegel wie etwa 31 ' unterhalb des Punktes 35 aufweist, gelangt am Wasserspiegel reflektiertes Licht nicht zur Fotozelle 27. Wenn während des Befüllens der Wasserspiegel den Punkt 35 passiert, gelangt reflektiertes Licht in großer Menge zur Fotozelle 27. Wenn der Soll-Wasserspiegel 31 erreicht ist, liegt die Fotozelle so lange im Dunkeln, bis sich in der Umgebung des Punktes 35 Streustellen im Eis bilden. Ein typischer beobachteter Intensitätsverlauf ist in Fig. 7B gezeigt. Während des Befüllens zur Zeit t1 durchläuft die Intensität I für kurze Zeit ein scharfes Maximum. Wenn die Auswerteschaltung erfasst, dass das Maximum überschritten ist, stoppt sie mit einer vorgegebenen Verzögerung die Wassereinspeisung in das Tablett 18, um den Wasserspiegel 31 oberhalb des Punkts 35 einzustellen. Während des Abkühlens des Wassers, von t1 bis t2 und auch noch zu Beginn der Eisbildung, bleibt die von der Fotozelle 27 registrierte Lichtintensität minimal. Erst wenn die Eisbildung den Punkt 35 erfasst hat, wird eine Zunahme der Lichtintensität registriert. Aufgrund des kleinen Beobachtungsvolumens ist die Zeitspanne der Zunahme kurz, und die Intensitätspegel bei leerer oder wassergefüllter Hohlform einerseits und bei eisgefüllter Hohlform andererseits sind leicht schaltungstechnisch zu diskriminieren.

Eine Weiterbildung des Aufbaus der Fig. 7A ist in Fig. 8 dargestellt. Hier ist der Leuchtdiode 26 parallel verschoben zur Anordnung der Linsen 36, 38, der Blende 37 und der Fotozelle 27 eine baugleiche zweite Anordnung mit Linsen 36', 38', Blende 37' und Fotozelle 27' zugeordnet, die angeordnet ist, um einen Brennpunkt 35' des am SoII- Wasserspiegel 31 reflektierten Strahls der Leuchtdiode 26 auf die Fotozelle 27' abzubilden. Das Messsignal der Fotozelle 27' ist in Fig. 7B als gestrichelte Kurve eingezeichnet. Man erkennt hier einen abrupten Anstieg der Lichtintensität bei Erreichen des Wasserspiegels 31 , der von der Auswerteschaltung benutzt wird, um die Wasserzufuhr zum Tablett 18 zu beenden. Unebenheiten, die sich am Wasserspiegel ab Beginn der Eisbildung zur Zeit t2 bilden, können zu einer geringfügigen Abnahme der Intensität an der Fotozelle 27' führen.

Die Auswerteschaltung erkennt die leere Hohlform 20 an einem niedrigen Pegel der Signale beider Fotozellen 27, 27' und den wassergefüllten Zustand an einem hohen Pegel von der Fotozelle 27' und einem niedrigen von der Fotozelle 27. Der Abschluss der Eisbildung wird erkannt und angezeigt, wenn seit dem Anstieg der Intensität an der Fotozelle 27 auf einen mittleren Pegel eine vorgegebene Wartezeit verstrichen ist. Diese Wartezeit kann sehr kurz gewählt sein, da ihr Zweck lediglich darin liegt, während des Anstiegs der Intensität im Laufe der Befüllung eine irrtümliche Erkennung des gefrorenen Zustands zu unterdrücken.

Andere Typen von Sensoren können allein oder ergänzend zu den oben beschriebenen zur Beurteilung des Zustands der Hohlform 20 herangezogen werden. So zeigt Fig. 9 exemplarisch den zeitlichen Verlauf des Messsignals eines am Tablett 18 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung angeordneten Temperaturfühlers. Dieser erfasst bei leerem Tablett 18, in der Zeitspanne tθ bis t1 , einen niedrigen Temperaturwert unterhalb 0⁰C, der im Wesentlichen mit der Temperatur des Innenraums 3 übereinstimmt. Durch Befüllen mit flüssigem Wasser zur Zeit t1 schnellt die erfasste Temperatur hoch und sinkt dann auf einen Wert nahe 0⁰C ab, der mit Einsetzen der Eisbildung zur Zeit t2 eine Zeit lang konstant bleibt. Erst mit Abschluss der Eisbildung zur Zeit t3 fällt die Temperatur allmählich wieder auf den Anfangswert ab. Eine Zustandsbeurteilung ist hier anhand einer Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Temperatursignals möglich. Ein schneller Anstieg lässt den Schluss zu, dass das Tablett 18 mit Wasser befüllt worden ist. Wenn eine Phase konstanter Temperatur bei einem höheren Wert als der Innenraumtemperatur beobachtet worden ist, so kann daraus geschlossen werden, dass Eisbildung stattgefunden hat, und ein Signal, das signalisiert, dass fertiges Eis entnommen werden kann wird angezeigt. Durch die Entnahme des Eises wird die Auswerteschaltung zurückgesetzt, mit der Folge, dass sie das Tablett 18 als leer beurteilt und ein entsprechendes Anzeigesignal ausgibt.

Fig. 10 ist ein schematischer horizontaler Schnitt durch eine Hohlform 20 mit einem akustischen Sensor 25 zur Zustandsbeurteilung. Der Sensor umfasst einen Schwingungserzeuger 39, zum Beispiel ein Piezoelement, und ein Mikrofon 40, die an gegenüberliegenden Seiten der in etwa quaderförmigen Hohlform 20 angeordnet sind. Die Anordnung des Schwingungserzeugers und des Mikrofons 40 ist hier asymmetrisch, so dass Schwingungsimpulse, die sich durch die Wand der Hohlform 20 auf zwei verschiedenen Wegen vom Schwingungserzeuger 39 zum Mikrofon 40 ausbreiten, dieses zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten erreichen. Wenn die vom Schwingungserzeuger 39 erzeugten Schwingungen impulsförmig sind, kann aus dem zeitversetzten Eintreffen zweier in etwa gleich starker Impulse am Mikrofon 40 geschlossen werden, dass im Wesentlichen nur eine Schallübertragung über die Wände der Hohlform 20 stattfindet und diese folglich leer ist. Wenn die Laufzeitdifferenz der zwei Übertragungswege bekannt ist, kann auch mit einer abstimmbaren kontinuierlichen Schwingung des Schwingungserzeugers 39 gearbeitet werden. Wenn deren Periode ein ganzzahliger oder halbzahliger Bruchteil der Laufzeitdifferenz ist, kommt es am Mikrofon 40 zur konstruktiven oder destruktiven Interferenz, und aus dem Auftreten von Maxima bzw. Minima der Schallintensität am Mikrofon 40 bei den entsprechenden Frequenzen kann die Auswerteschaltung 41 auf Ausbreitung des Schalls in den Wänden der Hohlform schließen.

Wenn die Hohlform mit Wasser gefüllt ist, stellt dieses den wichtigsten Übertragungsweg vom Schwingungserzeuger 39 zum Mikrofon 40 dar. Durch Messung der Laufzeit von Impulsen vom Schwingungserzeuger 39 zum Mikrofon 40 kann die Schallgeschwindigkeit gemessen und mit den Werten für flüssiges Wasser bzw. Eis verglichen werden, um zu entscheiden, ob die Hohlform 20 Wasser oder Eis enthält. Im Falle einer vom Schwingungserzeuger 39 erzeugten kontinuierlichen Schwingung erlaubt die Phasendifferenz zwischen der emittierten und der am Mikrofon 40 aufgezeichneten Schwingung einen Rückschluss auf die Schallgeschwindigkeit und infolge dessen auf den Aggregatzustand des Inhalts der Hohlform 20.

Claims

Patentansprüche

1. Eisbereiter mit einem Tablett (18), in dem wenigstens eine mit Wasser befüllbare Hohlform (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlform (20) ein Sensor (25) zur Unterscheidung wenigstens des mit Wasser gefüllten Zustands und des mit Eis gefüllten Zustands der Hohlform (20) zugeordnet ist.

2. Eisbereiter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) ferner ausgelegt ist, einen gefüllten von einem leeren Zustand der Hohlform (20) zu unterscheiden.

3. Eisbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (24) zum Befüllen der Hohlform (20) mit Wasser eingerichtet ist, bei Erkennung des vollen Zustands die Wasserzufuhr zu beenden.

4. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) ausgelegt ist, um wenigstens eine unter optischen Eigenschaften, elektrischen Eigenschaften, akustischen Eigenschaften, magnetischer Permeabilität und Temperatur ausgewählte Eigenschaft zu erfassen.

5. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensor (25) eine Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (41 ) zugeordnet ist, die wenigstens zwei diskrete Zustände entsprechend dem mit Wasser gefüllten Zustand und dem mit Eis gefüllten Zustand der Hohlform annehmen kann.

6. Eisbereiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (41 ) wenigstens zwei Lichtquellen (29) umfasst.

7. Eisbereiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (29) verschiedenfarbig sind.

8. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) eine Lichtquelle (26) und wenigstens einen Lichtempfänger (27) umfasst.

9. Eisbereiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquelle (26) und

Lichtempfänger (27) eine konfokale Anordnung (26, 27, 34, 36, 37, 38) bilden.

10. Eisbereiter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlform (20) wenigstens lokal lichtdurchlässig ist.

11. Eisbereiter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine lichtdurchlässige Wand (28) der Hohlform (20) an ihrer Innenseite aufgeraut ist.

12. Eisbereiter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserkörper in der Hohlform (20) nichtparallele Lichteintritts- und

-austrittsflächen aufweist.

13. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlformen (20) des Tabletts (18) untereinander kommunizieren.

14. Eisbereiter nach Anspruch 3 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlform (20), in die die Einrichtung (24) mündet, und die Hohlform, der der Sensor (25) zugeordnet ist, an entgegengesetzten Enden des Tabletts (18) angeordnet sind.

15. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, gekennzeichnet durch einen Eisbereiter nach einem der Ansprüche 1 bis 14.