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Die Erfindung befasst sich allgemein mit einem Eisbereiter für ein Kältegerät der Haushaltsausstattung.
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Moderne Kühlschränke oder Gefriergeräte sind oftmals mit einem Eisbereiter ausgestattet, mit dem sich Eiswürfel in einer für den Hausgebrauch geeigneten Menge herstellen lassen. Ein maßgebliches Kriterium für die Produktionsrate des Eisbereiters ist die Gefrierzeit, d.h. die Zeit, die für das vollständige Durchfrieren des in die Gefriertaschen einer Eisbereitungsschale des Eisbereiters eingefüllten Wassers benötigt wird. Je schneller das Wasser gefriert, desto mehr Eiswürfel können in gegebener Zeit hergestellt werden. Für einen automatisierten Betrieb des Eisbereiters, bei dem in einem automatischen Vorgang die fertigen Eiswürfel aus der Eisbereitungsschale in einen typischerweise unterhalb der Eisbereitungsschale platzierten Sammelbehälter ausgeworfen werden, bedarf es eines geeigneten Konzepts, um den Zeitpunkt festzulegen, an welchem die Entleerung der Eisbereitungsschale initiiert werden soll. Eine reine zeitbasierte Steuerung mag ein zuverlässiges Durchfrieren der Eiswürfel gewährleisten, sofern eine hinreichend lange Zeitspanne für die Gefrierphase eingeplant wird. Deshalb wird nach Lösungen gesucht, um mittels geeigneter Sensorik präzise den Zeitpunkt zu detektieren, an welchem das in die Eisbereitungsschale eingefüllte Wasser vollständig durchgefroren ist. Je präziser der Zustandswechsel zum vollständigen Durchfrieren erfasst wird, desto kürzer kann die Zyklusdauer der Eiswürfelproduktion gehalten werden und desto früher kann die Eisbereitungsschale wieder mit frischem Wasser befüllt werden. Auch durch präzise Detektion des Gefrierzustands kann mithin die Produktionsrate des Eisbereiters positiv beeinflusst werden.
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Herkömmliche Messmethoden zur Überwachung des Gefriervorgangs von Eiswürfeln in einem Eisbereiter eines Kältegeräts der Haushaltsausstattung umfassen Infrarotbasierte Messungen, Messungen mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand oder mit temperaturabhängigen Halbleiterstrukturen und kapazitive Messungen. Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich kapazitiver Messungen. Bei solchen kapazitiven Messtechniken wird davon ausgegangen, dass sich die relative dielektrische Permittivität von gefrorenem Wasser (d.h. Eis) von der von flüssigem Wasser signifikant unterscheidet, sodass eine zwischen einem Paar von Messelektroden, deren elektrische Kapazität von dem in die Gefriertaschen der Eisbereitungsschale eingefüllten Wasser beeinflusst ist, signifikante Änderungen zeigt, je nachdem, ob das Wasser noch flüssig ist oder bereits gefroren ist. Maßgeblich ist also, dass die Elektroden so platziert werden, dass das bei Anlegung einer Messspannung an die Elektroden zwischen diesen erzeugte elektrische Feld mindestens eine Teilanzahl der Gefriertaschen durchdringt, damit der Aggregatszustand des Wassers in diesen Gefriertaschen Einfluss auf die elektrische Kapazität des Elektrodenpaars nehmen kann. Diesbezüglich ist es z.B. aus der
US 2020/0064043 A1 und der
US 2019/0011167 A1 bekannt, Elektroden für eine kapazitive Messanordnung unmittelbar an der Eisbereitungsschale vorzusehen.
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Eisbereiter, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, weisen jedoch eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Eisbereitungsschale auf, deren Drehbarkeit dem Zwecke der Entleerung der Schale von fertig gefrorenen Eiswürfeln dient. Werden Elektroden einer kapazitiven Messanordnung an einer drehbar gelagerten Eisbereitungsschale angebracht, müssen elektrische Signalpfade zwischen der Eisbereitungsschale und stationären Komponenten des Eisbereiters über Schleifkontakte oder über Drähte realisiert werden, die bei jeder Drehung der Eisbereitungsschale einer wiederkehrenden Verbiegung ausgesetzt sind (sofern nicht Techniken zur drahtlosen, z.B. induktiven Übertragung von Leistung und Daten genutzt werden, was aber regelmäßig unwirtschaftlich sein wird). Schleifkontakte können über die Dauer verschmutzen, Drähte können bei häufiger Biegebeanspruchung brechen. Zu bedenken ist hierbei, dass Haushalts-Kühlschränke oder Haushalts-Gefriergeräte regelmäßig für einen langjährigen Einsatz von z.B. 10 Jahren oder länger bestimmt sind. Bei täglichem Verbrauch von Eiswürfeln bedeutet dies, dass über die Lebensdauer des Kühlschranks oder Gefriergeräts die Eisbereitungsschale des Eisbereiters mehrere Tausend Mal in eine Entleerungsposition gedreht und anschließend wieder in die Normalposition zurückgedreht werden muss. Bei solchen Häufigkeiten der Drehaktivierung der Eisbereitungsschale muss mit einer gewissen Fehleranfälligkeit der elektrischen Signalübertragung zwischen der Eisbereitungsschale und stationären Komponenten des Eisbereiters gerechnet werden.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Eisbereiter bereitzustellen, der eine geringere Fehleranfälligkeit der elektrischen Signalübertragung von bzw. zu Messelektroden ermöglicht, deren elektrische Kapazität zum Zwecke der Eisdetektion gemessen werden soll.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Eisbereiter für ein Kältegerät der Haushaltsausstattung aus, umfassend eine Eisbereitungsschale mit einer Mehrzahl Gefriertaschen, ein die Eisbereitungsschale drehbar lagerndes Traggestell zum Einbau in das Kältegerät, eine an dem Traggestell angeordnete, insbesondere elektromotorische Drehantriebseinheit zum Drehantrieb der Eisbereitungsschale relativ zu dem Traggestell, mindestens ein Paar im Abstand von einander angeordneter Elektroden mit einer vom Inhalt zumindest einer Teilanzahl der Gefriertaschen beeinflussten elektrischen Kapazität und eine elektrische Mess- und Steuerschaltung, welche dazu eingerichtet ist, eine für die elektrische Kapazität des Elektrodenpaars repräsentative Kapazitätsmessgröße zu ermitteln und abhängig davon die Drehantriebseinheit für eine Drehung der Eisbereitungsschale relativ zu dem Traggestell zu aktivieren, das mindestens eine die Kapazitätsmessgröße betreffende Bedingung erfüllt ist. Erfindungsgemäß sind bei einem solchen Eisbereiter die Elektroden des Paars an dem Traggestell angeordnet.
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Weil das Elektrodenpaar an dem Traggestell angeordnet ist, sind keine Schleifkontakte oder Drähte, die einer fortlaufenden Biegebeanspruchung ausgesetzt wären, erforderlich, um die Elektroden elektrisch mit der Mess- und Steuerschaltung zu verbinden. Letztere kann zumindest teilweise ebenfalls an dem Traggestell angeordnet sein; zumindest Teile der Mess- und Steuerschaltung können alternativ an einer relativ zu dem Traggestell stationären Komponente des Kältegeräts angeordnet sein, zum Beispiel als Teil einer Hauptsteuerung des Kältegeräts. Die Erfinder haben erkannt, dass auch bei Platzierung der Elektroden an dem Traggestell es möglich ist, eine relative Anordnung der Elektroden zu finden, bei der die elektrische Kapazität des Elektrodenpaars hinreichend vom Inhalt zumindest einer Teilanzahl der Gefriertaschen beeinflusst ist. Mit Inhalt ist hier zuvorderst der Aggregatszustand von Wasser gemeint, das in die Gefriertaschen zum Zwecke der Eisproduktion eingefüllt wurde. Es muss sich demnach der Aggregatszustand des Wassers, d.h. flüssig oder gefroren, in der von der Mess- und Steuerschaltung detektierbaren Kapazität des Elektrodenpaars niederschlagen können. Darüber hinaus meint der Begriff des Inhalts der Gefriertaschen zumindest bei bestimmten Ausführungsformen auch eine Unterscheidbarkeit von Luft und Wasser, d.h. ob die Gefriertaschen noch leer sind oder ob sie bereits mit Wasser befüllt sind. Luft und flüssiges Wasser zeichnen sich durch eine signifikant unterschiedliche relative dielektrische Permittivität aus, weshalb die messtechnische Überwachung der Kapazität des Elektrodenpaars auch zur Feststellung benutzt werden kann, ob in die Gefriertaschen bereits Wasser eingefüllt wurde oder ob sie noch leer sind.
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Bei bestimmten Ausführungsformen umschließt das Traggestell die Eisbereitungsschale nach Art eines Rahmens, wobei mindestens eine der Elektroden des Paars an einer entlang einer Schalenlängsseite der Eisbereitungsschale verlaufenden Rahmenstrebe des Traggestells angeordnet ist. Die andere Elektrode des Paars kann an derselben Rahmenstrebe des Traggestells angeordnet sein, beispielsweise in Schalenlängsrichtung im Abstand daneben oder in Richtung der Schalenhöhe im Abstand darüber. Alternativ kann die andere Elektrode des Paars an einer entlang einer gegenüberliegenden Schalenlängsseite der Eisbereitungsschale verlaufenden gegenüberliegenden Rahmenstrebe des Traggestells angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass die Elektroden des Paars über Eck angeordnet sind, d.h. eine der Elektroden ist an einer zu einer Schalenlängsseite benachbarten Rahmenstrebe des Traggestells angeordnet, während die andere Elektrode an einem zu einer Schalenkurzseite der Eisbereitungsschale benachbarten Bestandteil des Traggestells angeordnet ist. Die Elektroden können beispielsweise von einem metallischen Folienmaterial oder von Blechstücken gebildet sein. Sie können auf das Traggestell aufgeklebt oder in dieses eingebettet sein, z.B. als Ergebnis eines Spritzgießvorgangs. Grundsätzlich ist jegliches gut wärmeleitende Material für die Elektroden denkbar.
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Es hat sich gezeigt, dass das absolute Niveau der von der Mess- und Steuerschaltung ermittelten Kapazitätsmessgröße nicht oder nicht ausreichend aussagekräftig sein kann, um daraus zuverlässig zu erkennen, wann das Wasser in den Gefriertaschen vollständig durchgefroren ist. Dies kann z.B. damit zusammenhängen, dass bei verschiedenen Gefrierprozessen nicht immer die gleiche Wassermenge in die Gefriertaschen eingefüllt wird. Zuverlässige Hinweise auf das vollständige Durchfrieren des Wassers in den Gefriertaschen können indessen aus dem zeitlichen Verlauf der von der Mess- und Steuerschaltung ermittelten Kapazitätsmessgröße gewonnen werden. Es hat sich gezeigt, dass der zeitliche Verlauf der Kapazitätsmessgröße bestimmte Charakteristiken zeigen kann, die über eine Vielzahl von Gefrierzyklen hinweg jedesmal in hinreichender Deutlichkeit beobachtbar sind, selbst wenn das Absolutniveau der Kapazitätsmessgröße von Gefrierzyklus zu Gefrierzyklus unterschiedlich sein sollte. So kann die erste zeitliche Ableitung der Kapazitätsmessgröße ein wichtiger Indikator sein, anhand dessen (allein oder zusammen mit einem oder mehreren weiteren Indikatoren) zuverlässig auf das vollständige Durchfrieren des Wassers in den Gefriertaschen geschlossen werden kann. Deshalb sehen bestimmte Ausführungsformen vor, dass die Mess- und Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, abhängig davon die Drehantriebseinheit für eine Drehung der Eisbereitungsschale relativ zu dem Traggestell zu aktivieren, dass eine die erste zeitliche Ableitung der Kapazitätsmessgröße betreffende Bedingung erfüllt ist.
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Die Erfinder haben erkannt, dass der Gradient des zeitlichen Verlaufs der Kapazitätsmessgröße während des Mittelteils eines Gefrierprozesses relativ größer sein kann und zum Ende des Gefrierprozesses hin relativ kleiner sein kann. Sie haben jedoch zugleich erkannt, dass zu Beginn des Gefrierprozesses der Gradient ebenfalls noch vergleichsweise klein sein kann. Eine alleinige Absolutbetrachtung der ersten zeitlichen Ableitung der Kapazitätsmessgröße kann deshalb nicht ausreichend sein, um zuverlässig auf das vollständige Durchfrieren des Wassers in den Gefriertaschen schließen zu können. Deshalb sehen bestimmte Ausführungsformen vor, dass die Mess- und Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, abhängig davon die Drehantriebseinheit für eine Drehung der Eisbereitungsschale relativ zu dem Traggestell zu aktivieren, dass ferner eine die zweite zeitliche Ableitung der Kapazitätsmessgröße betreffende Bedingung erfüllt ist. Durch Berücksichtigung der zweiten zeitlichen Ableitung kann erkannt werden, ob ein bestimmter beobachteter Wert des Gradienten der Kapazitätsmessgröße (d.h. erste zeitliche Ableitung) wahrscheinlich in einer Anfangsphase des Gefrierprozesses oder wahrscheinlich in einer Endphase des Gefrierprozesses aufgetreten ist. Es hat sich gezeigt, dass in der Anfangsphase der Gradient typischerweise sukzessive zunimmt, wogegen er in der Endphase typischerweise sukzessive abnimmt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es stellen dar:
- 1 schematisch einen Eisbereiter gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 schematisch ein repräsentatives Zeitdiagramm für die zwischen zwei Messelektroden des Eisbereiters der 1 gemessene elektrische Kapazität.
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Es wird zunächst auf 1 verwiesen. Der dort dargestellte Eisbereiter ist allgemein mit 10 bezeichnet. Er ist zum Einbau in einen Haushalts-Kühlschrank oder ein Haushalts-Gefriergerät vorgesehen und dient zur Herstellung von Eiswürfeln, die in einem Sammelbehälter (in 1 nicht näher dargestellt) zum späteren Gebrauch durch den Benutzer vorrätig gehalten werden sollen. Der Eisbereiter 10 umfasst eine Eisbereitungsschale 12 mit einer Mehrzahl Gefriertaschen 14, die jeweils zur Herstellung eines Eiswürfels dienen und individuell mit Frischwasser aus einer nicht näher dargestellten Wasserquelle befüllt werden können. Die Gefriertaschen 14 sind beispielsweise als Vertiefungen in der Eisbereitungsschale 12 ausgeführt, die hierzu aus Kunststoffmaterial in einem Stück spritzgegossen werden kann. Soweit hier von Eiswürfeln die Rede ist, ist darunter nicht notwendig im streng mathematischen Sinn eine Würfelform zu verstehen. Umgangssprachlich wird der Begriff Eiswürfel für beliebige Formen von Eisstücken definierter Form verwendet; in diesem umgangssprachlichen Sinn ist der Begriff des Eiswürfels auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Dementsprechend müssen die Gefriertaschen 14 nicht notwendig der Form eines regulären viereckigen Prismas entsprechen, sondern können beliebigen Taschenquerschnitt haben und in Richtung der Taschentiefe auch veränderliche Querschnittsgröße haben. Beispielsweise können sich die Gefriertaschen 14 in Richtung zum Taschenboden hin verjüngen.
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Die Gefriertaschen 14 sind im gezeigten Beispielfall auf zwei parallele Taschenreihen zu je vier Gefriertaschen 14 aufgeteilt. Es versteht sich, dass sowohl die Anzahl der Gefriertaschen 14 je Taschenreihe als auch die Anzahl der Taschenreihen beliebig veränderbar ist, beispielsweise abhängig von der gewünschten Größe der Eiswürfel.
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Die Eisbereitungsschale 12 weist im gezeigten Beispielfall einen Rechteckumriss mit zwei gegenüberliegenden Schalenlängsseiten 16, 18 und zwei gegenüberliegenden Schalenkurzseiten 20, 22 auf. Im Bereich ihrer Längsenden, d.h. an den Schalenkurzseiten 20, 22, ist die Eisbereitungsschale 12 mit Lagerstrukturen 24, 26 ausgeführt, vermittels welcher die Eisbereitungsschale 12 um eine in Schalenlängsrichtung verlaufende Drehachse (in 1 nicht näher dargestellt) drehbar an einem Traggestell 28 abgestützt ist. Das Traggestell 28 umschließt in der Draufsicht von oben entsprechend 1 die Eisbereitungsschale 12 nach Art eines Rahmens, wobei es benachbart zu jeder der Schalenlängsseiten 16, 18 eine längs derselben verlaufende Rahmenstrebe (Längsstrebe) 30, 32 aufweist. Die Rahmenstreben 30, 32 haben im gezeigten Beispielfall etwas Abstand von der Eisbereitungsschale 12 und erstrecken sich über die gesamte Schalenlänge. Das Traggestell 28 umfasst darüber hinaus jenseits jedes der Längsenden der Eisbereitungsschale 12 einen als Querbrücke dienenden Gestellteil 34, 36, von denen jeder mit den beiden Rahmenstreben 30, 32 verbunden ist und hierdurch die Rahmenstreben 30, 32 zu einem die Eisbereitungsschale 12 rings umschließenden Rahmen schließt.
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In dem Gestellteil 36 sind im gezeigten Beispielfall ein als Drehantriebseinheit für den Drehantrieb der Eisbereitungsschale 12 dienender Elektromotor 38 sowie ein dem Elektromotor 38 nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe 40 (beide gestrichelt angedeutet) untergebracht. Das Untersetzungsgetriebe 40 kann bei bestimmten Ausführungsformen weggelassen werden, zum Beispiel dann, wenn der Elektromotor 38 von einem Schrittmotor gebildet ist. Durch Betätigung des Elektromotors 38 kann die Eisbereitungsschale 12 aus einer Gefrierbetriebsstellung, in welcher sie mit ihrer Schalenebene im Wesentlichen horizontal orientiert ist, in eine Entleerungsstellung gedreht werden, in welcher fertige Eiswürfel aus der Eisbereitungsschale 12 herausfallen können. Weil die Eiswürfel beim Gefriervorgang an der Eisbereitungsschale 12 festfrieren können, kann an dem Traggestell 28 eine Anschlagformation (nicht näher dargestellt) vorgesehen sein, welche den Drehwinkel der Eisbereitungsschale 12 im Bereich von dessen nicht angetriebenem Längsende begrenzt. Durch fortgesetzte Drehung des angetriebenen Längsendes (d.h. das dem Gestellteil 36 benachbarte Längsende der Eisbereitungsschale 12) kann demnach eine Verwindung der Eisbereitungsschale 12 um ihre Schalenlängsachse erreicht werden, die zu einem Losbrechen der Eiswürfel von der Oberfläche der Eisbereitungsschale 12 führt. Dieses Arbeitsprinzip des Eisbereiters 10 ist in der Fachwelt unter dem Begriff Twisted Tray allgemein bekannt und bedarf an dieser Stelle keiner tieferen Erläuterung.
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Nach dem Einfüllen frischen Wassers in die Gefriertaschen 14 ist es wünschenswert, möglichst präzise den Zeitpunkt zu detektieren, an dem das Wasser in den Gefriertaschen 14 vollständig durchgefroren ist. Je länger die fertigen Eiswürfel in den Gefriertaschen 14 verbleiben, bevor sie aus der Eisbereitungsschale 12 ausgeworfen werden, desto geringer ist die Eisproduktionsrate des Eisbereiters 10. Zur sensorischen Überwachung des Gefriervorgangs ist der Eisbereiter 10 mit einer kapazitiven Sensoranordnung ausgeführt, welche im gezeigten Beispielfall zwei Sensorelektroden (Messelektroden) 42, 44 umfasst, die jeweils an einer der Rahmenstreben 30, 32 des Traggestells 28 angeordnet sind. Man erkennt, dass die Sensorelektroden 42, 44 im gezeigten Beispielfall an den der Eisbereitungsschale 12 zugewandten Innenseiten der Rahmenstreben 30, 32 angeordnet sind, wobei sie beispielsweise auf die Oberfläche der Rahmenstreben 30, 32 aufgeklebt sein können. Die Sensorelektroden 42, 44 können beispielsweise aus metallischem Folienmaterial oder von Blechstreifen gebildet sein. Es ist selbstverständlich im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen, die Sensorelektroden 42, 44 an den von der Eisbereitungsschale 12 abgewandten Außenseiten der Rahmenstreben 30, 32 anzuordnen oder sie in das Material der Rahmenstreben 30, 32 einzubetten, z.B. wenn die Rahmenstreben 30, 32 spritzgusstechnisch hergestellt werden.
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Man erkennt, dass sich im gezeigten Beispielfall die Sensorelektroden 42, 44 über eine solche Strecke entlang der Längsrichtung der Eisbereitungsschale 12 erstrecken, dass alle Gefriertaschen 14 der Eisbereitungsschale 12 von dem elektrischen Feld erfasst werden, das bei Anlegung einer Messspannung an die Sensorelektroden 42, 44 zwischen diesen entsteht. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass es nicht notwendig ist, dass die Länge der Sensorelektroden 42, 44 mindestens der Länge der Taschenreihen entspricht. So ist es beispielsweise vorstellbar, dass der Gefriervorgang in bestimmten Gefriertaschen 14 länger dauert als in anderen Gefriertaschen 14. Beispielsweise könnte es sein, dass - bei Betrachtung in Richtung einer Taschenreihe - der Gefriervorgang in einem mittleren Bereich der Taschenreihe länger dauert als in den Endbereichen der Taschenreihe. Dann könnte es genügen, die Sensorelektroden 42, 44 mit einer solchen Länge auszubilden, dass sie nur im Wesentlichen den Mittelteil einer Taschenreihe abdecken, nicht aber die endständigen Gefriertaschen 14 der betreffenden Taschenreihe. Bezüglich der Länge der Sensorelektroden 42, 44 sind insoweit zahlreiche Modifikationen vorstellbar.
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Es ist im Übrigen auch vorstellbar, an dem Traggestell 28 mehrere Paare von Sensorelektroden 42, 44 vorzusehen, deren elektrische Felder jeweils eine unterschiedliche Gruppe von Gefriertaschen 14 abdecken.
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Alternativ zu der in 1 gezeigten Gegenüberlage der Sensorelektroden 42, 44 (d.h. an den beiden gegenüberliegenden Rahmenstreben 30, 32) ist es vorstellbar, die beiden Sensorelektroden 42, 44 an derselben Rahmenstrebe 30 oder 32 vorzusehen, z.B. in Schalenlängsrichtung nebeneinander oder in Richtung der Höhe der Eisbereitungsschale 12 übereinander. In einem solchen Fall wird das elektrische Feld zwischen den Sensorelektroden 42, 44 vorrangig nur die Gefriertaschen 14 einer Taschenreihe abdecken. Die Gefriertaschen 14 der anderen Taschenreihe blieben in diesem Fall von dem elektrischen Feld der Sensorelektroden 42, 44 weitestgehend unbetroffen. Falls der Wunsch bestehen sollte, separat auch die Gefriertaschen 14 der anderen Taschenreihe kapazitiv zu überwachen, könnte auch die andere Rahmenstrebe mit einem Paar weiterer Sensorelektroden ausgestattet werden.
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Die Sensorelektroden 42, 44 sind mit einer elektrischen Mess- und Steuerschaltung 46 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, an die Sensorelektroden 42, 44 eine elektrische Messspannung (z.B. eine gepulste Rechteck-Spannung) anzulegen und eine für die elektrische Kapazität zwischen den Sensorelektroden 42, 44 repräsentative Kapazitätsmessgröße zu ermitteln. Beispielsweise kann die Mess- und Steuerschaltung 46 hierzu eine Wheatstone-Brückenschaltung umfassen. Derartige Brückenschaltungen sind zum Zwecke der Kapazitätsmessung allgemein geläufig, weswegen eine nähere Erläuterung an dieser Stelle nicht notwendig ist. Sobald die Mess- und Steuerschaltung 46 anhand der ermittelten Kapazitätsmessgröße feststellt, dass das Wasser in den Gefriertaschen 14 hinreichend durchgefroren ist, sendet es ein Steuersignal an den Elektromotor 38, um einen Entleerungsvorgang der Eisbereitungsschale 12 zu initiieren.
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2 zeigt schematisch einen repräsentativen qualitativen Zeitverlauf der von der Mess- und Steuerschaltung 46 ermittelten Kapazitätsmessgröße, bezeichnet mit C, während eines Gefrierprozesses. Zu einem Zeitpunkt t1 wird in die zuvor leeren Gefriertaschen 14 Wasser eingefüllt. Flüssiges Wasser hat eine erheblich größere relative dielektrische Permittivität als Luft, weswegen der Wert der Kapazitätsmessgröße C in Reaktion auf das Einfüllen von Wasser in die Gefriertaschen 14 unmittelbar signifikant ansteigt.
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In der anschließenden Gefrierphase ist ein sukzessiver Abfall des Werts der Kapazitätsmessgröße C beobachtbar, wobei der Betrag des Gradienten der Kurve C(t) zunächst klein ist, sodann größer wird und zum Ende der Gefrierphase hin wieder kleiner wird, bevor der Wert von C einen vergleichsweise stabilen Endwert erreicht, der sich auch bei Fortsetzung des Gefrierprozesses nicht mehr wesentlich ändert, weil das Wasser in den Gefriertaschen 14 bereits vollständig durchgefroren ist. Es kann insoweit das vollständige Durchfrieren des Wassers in den Gefriertaschen 14 anhand von Gradientenbetrachtungen der Kurve C(t) festgestellt werden, wobei das Erreichen eines bestimmten, vergleichsweise kleinen Absolutwerts des Gradienten nach Durchlaufen einer Phase vergleichsweise großer Absolutwerte des Gradienten als Indikator für das Durchfrieren des Wassers in den Gefriertaschen 14 herangezogen werden kann. Dazu können die erste und die zweite zeitliche Ableitung der Kurve C(t) ausgewertet werden. Wenn sowohl die erste zeitliche Ableitung als auch die zweite zeitliche Ableitung bestimmte Kriterien erfüllen, kann dies als Hinweis verwendet werden, dass das Wasser in den Gefriertaschen 14 nunmehr ausreichend durchgefroren ist. Auch der Absolutwert der Kapazitätsmessgröße C kann bei Bedarf als zusätzliches Kriterium herangezogen werden. Die Erfinder haben indessen erkannt, dass eine alleinige Betrachtung des Absolutwerts der Kapazitätsmessgröße C oftmals keine hinreichend zuverlässige Aussage über den tatsächlichen Gefrierzustand des Wassers in den Gefriertaschen 14 erlaubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20200064043 A1 [0003]
- US 20190011167 A1 [0003]