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WO2003098134A1 - Gefriergerät mit abtaufunktion und betriebsverfahren dafür - Google Patents

Gefriergerät mit abtaufunktion und betriebsverfahren dafür Download PDF

Info

Publication number
WO2003098134A1
WO2003098134A1 PCT/EP2003/005004 EP0305004W WO03098134A1 WO 2003098134 A1 WO2003098134 A1 WO 2003098134A1 EP 0305004 W EP0305004 W EP 0305004W WO 03098134 A1 WO03098134 A1 WO 03098134A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
freezer
time interval
heating device
timer
operating
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/005004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Strauss
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority to AT03752736T priority Critical patent/ATE486256T1/de
Priority to EP03752736A priority patent/EP1508007B1/de
Priority to BR0309948-2A priority patent/BR0309948A/pt
Priority to DE50313221T priority patent/DE50313221D1/de
Publication of WO2003098134A1 publication Critical patent/WO2003098134A1/de
Priority to US10/980,968 priority patent/US7320226B2/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/002—Defroster control
    • F25D21/008—Defroster control by timer
    • 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
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • F25D17/062—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/08—Removing frost by electric heating
    • 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
    • F25D2700/02—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
    • F25D2700/10—Sensors measuring the temperature of the evaporator

Definitions

  • the present invention relates to a freezer with a cooling surface, on which an ice layer can form during the operation of the freezer, and a heating device for heating the cooling surface and thereby defrosting such an ice layer.
  • Conventional freezers of this type also known as frost-free devices, have a control device for controlling the operation of the heating device, which automatically puts the heating device into operation when a running time of the device or a compressor of the device, recorded with the aid of a timer, is one exceeds the predetermined limit. In this way it is ensured that the cooling surface is defrosted from time to time even without the active intervention of a user, so that no layer of ice can form on it that significantly impairs the energy efficiency of the device.
  • a problem with this technology is that it is unable to take into account whether refrigerated goods may have been freshly stored in the freezer just before the defrosting process is initiated. If this is the case, such refrigerated goods should be frozen as quickly as possible, which requires a high cooling capacity.
  • automatic defrosting of the cooling surface at such a time means that freezing takes a long time, and under unfavorable circumstances it could even result in the refrigerated goods already stored in the freezer being heated so much by the newly stored goods, that this stock is thawing.
  • Another disadvantage of this technique is that it is associated with relatively high energy costs because the freezer's increased power requirement associated with defrosting can occur at any time of the day.
  • the object of the present invention is to provide a freezer and an operating method therefor, which ensure that frozen goods are quickly frozen at any time. ten and which also make it possible to minimize the energy costs associated with the operation of such a device.
  • the object is achieved on the one hand by a freezer with an icable cooling surface, a heating device for heating the cooling surface and a control circuit for controlling the operation of the heating device as a function of a timer in which the control circuit is set up, the operation of the heating device during a lock time interval set by the timer.
  • this freezer need not necessarily be an automatic defrost freezer;
  • the timer does not necessarily serve to trigger a defrosting process after a certain time, as in the conventional frost-free devices, but, on the contrary, to prevent this at certain, unfavorable times.
  • the times at which a defrosting process is considered necessary can be determined both automatically and by a user, as will be explained in more detail below.
  • the time interval defined by the timer is a time interval, and preferably one that lasts from 9:00 a.m. to 10:00 p.m., preferably at least from 1:00 a.m. to 5:00 a.m.
  • This determination of the time interval is based on the assumption that at night, especially between 9:00 a.m. and 10:00 p.m., there is little likelihood that refrigerated goods will be reloaded into the freezer because most users do shopping earlier in the day.
  • the extension of the time interval in which the operation of the heating device is blocked to 5:00 a.m. on one day until 1:00 a.m. the next day has the additional advantage that inexpensive night-time electricity is then available in the time still available for defrosting can be used for defrosting.
  • the freezer according to the invention preferably also uses inexpensive night-time electricity in that, provided that no defrosting takes place, it operates the cooling surface with a higher cooling capacity in the time allowed for defrosting than during the blocked time interval. This means that energy is also given to the freezer during normal operation. if necessary, shifted from the blocked time interval to the period in which defrosting is permitted and in which the costs for electrical energy are lower than in the blocked time interval.
  • the timer is coupled to a sensor for detecting the opening of a door of the freezer, and the time interval specified by the timer is a time interval from when the door is opened.
  • the effect of this configuration is comparable to that described above.
  • the timer for the control circuit can be constructed differently. First, it can be an autonomous timer that does not receive any control signals from outside. Such a timer can in particular comprise an oscillator, especially a quartz oscillator for high accuracy at low costs.
  • a radio receiver for receiving a radio time standard is particularly suitable as a non-autonomous timer.
  • the interface to such a network can of course also serve to receive a time signal transmitted or queried on the network and to make it available to the control circuit.
  • a preferred application of the invention are devices such as the frost-free devices already mentioned, in which the control circuit is designed to record at least one operating parameter of the freezer correlated with the degree of icing of the cooling surface and to close the heating device outside the specified time interval take if the at least one monitored operating parameter has exceeded a limit value.
  • Preferred examples of such operating parameters are the total time that has elapsed since the last operating phase of the heating device or the operating time that has passed since then of a compressor of the freezer.
  • a parameter that, unlike the two above, does not require cumulative detection, is the ratio of the operating time to the operating time of a freezer compressor.
  • Another suitable parameter is the number of door openings counted since the last operating phase of the heating device.
  • the control circuit is assigned an operating element for entering a command for starting up the heating device.
  • This control element enables the user to enter a command to start up the heating device at any time if he determines that defrosting is useful, especially if he has opened the door and thus recognized the need for defrosting.
  • the lock according to the invention prevents the defrosting process from being carried out at an unfavorable time.
  • Such an operating element can of course also be provided on a freezer with automatic defrost.
  • the object is further achieved by a method for controlling a freezer with an icable cooling surface and a heating device for heating the cooling surface, with the following steps:
  • Figure 1 is a schematic section through a freezer to which the present invention is applicable.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a first embodiment of a control arrangement for the box device
  • FIG. 3 shows a flowchart of an operating method for the control arrangement from FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a flow diagram of an operating method for the control arrangement from FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a modification of the control method from FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a third embodiment of a control arrangement according to the invention.
  • FIG. 8 shows a flowchart of a working method for the control arrangement from FIG. 7.
  • the structure of the refrigeration device shown in FIG. 1 is essentially known and is therefore only to be outlined briefly.
  • a heat-insulating housing 1 and a door 2 of this type delimit a freezer compartment 3 in the interior of the housing 1.
  • a wall 4 separates a chamber 5 from the freezer compartment 3, on the rear wall of which an evaporator 6 serving as a cooling surface is arranged.
  • the evaporator 6 is part of a refrigerant circuit, together with a compressor 7 and a condenser 8.
  • a fan 9 is arranged in a through opening in the partition 4. arranged to cause air circulation between the freezer compartment 3 and the chamber 5.
  • the evaporator 6 Under normal operating conditions, the evaporator 6 is at temperatures below zero degrees Celsius. Moisture from air circulated from the freezer compartment 3 into the chamber 5 condenses on the surface of the evaporator 6 and forms an ice layer thereon after prolonged operation. In order to be able to defrost this layer of ice, a heating device 10 is arranged in the chamber 5.
  • the invention can of course also be applied to freezers in which the evaporator 6 is not housed in its own chamber, but is in direct thermal contact with the freezer compartment 3.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a control arrangement for the refrigerator of Fig. 1.
  • the control arrangement comprises a control circuit 11, e.g. a microprocessor or microcontroller connected to an operating element 12, e.g. an electrical button attached to the housing 1, a temperature sensor 13 arranged on the evaporator 6 and a timer 14 are connected.
  • the timer 14 is preferably implemented in the form of a quartz clock or a radio clock and periodically delivers a quantitative signal representative of the time.
  • the timer 14 can also be the interface to such a network, since in such networks time signals are periodically transmitted or requested by the interface 14 from another terminal can.
  • step S1 the time delivered by the timer 14 in the next step S2. If this is between 5:00 a.m. and 1:00 a.m., the control circuit 11 first ignores the user's command and waits in step S3 until 1:00 a.m. The time interval from 5:00 a.m. to 1:00 a.m.
  • the control circuit 11 switches on the power supply to the heating device 10 and, at the same time, switches off the compressor 7 and the blower 9 if they were switched on.
  • the control circuit 11 waits until the defrosting process is initiated until its operating phase has ended normally.
  • the power supply to the heating device 10 is switched off in step S6 and the normal one Cooling operation resumed.
  • the user can thus enter a defrost command at any time convenient for him, e.g. if he recognizes that defrosting is necessary when loading or unloading refrigerated goods.
  • a defrost command By restricting the defrosting period to the time between 1:00 a.m. and 5:00 a.m., it is ensured that, until the defrosting process is initiated, any newly loaded refrigerated goods will be safely frozen through.
  • Fig. 4 shows an example of a control arrangement which enables a fully automatic defrost operation. Components of this arrangement which have already been described with reference to FIG. 2 have the same reference numerals and are not described separately.
  • the control circuit 11 of FIG. 4 additionally has a signal input 15, to which a control signal generated by a thermostat control circuit 16 for switching the compressor 7 on and off is present.
  • FIG. 5 A first example of a working method that can be carried out with this configuration of the control arrangement is shown in FIG. 5.
  • the method begins with an operating time counter t being set to zero in step S11 after the freezer has been switched on.
  • the control circuit 11 recognizes that the compressor 7 is switched on (S12)
  • it saves the current time takt in a buffer b (S13).
  • the value in the buffer b is subtracted from the now current time takt and stored again in the buffer b (S15).
  • step S16 If the result in step S16 shows that the result is less than zero, the beginning and end of the compressor operating phase belong to different days, and 24 hours must be added to the value in buffer b (S17) in order to obtain the correct duration of the operating phase of the compressor , The duration thus obtained is added to t (S18), and it is checked (S19) whether the result over a total operating time t
  • the total operating time of the freezer since the last defrosting process could be measured and branched to step S21 as soon as the total operating time has exceeded a predetermined limit value.
  • a further embodiment of an operating method for the control arrangement from FIG. 4 is dealt with on the basis of FIG. 6.
  • the ratio between the running time of the compressor and the running time of the freezer is used as a criterion for the need for defrosting.
  • This modification has the advantage that no parameters are accumulated over the entire operating time from the last defrosting process, so that the defrosting process can also be triggered correctly if saved parameter values are lost as a result of a power failure or another fault.
  • step S31 the method begins with the initialization of a parameter a, which is representative of the relationship between the compressor runtime and the device runtime, to a value a, which in principle can be selected arbitrarily below a predetermined limit value A.
  • step S32 is checked whether the compressor 7 is turned on or not. If not, the parameter a is multiplied by a “forgetting factor” 1- ⁇ in step S34; otherwise, it is incremented beforehand in step S33. By repeating these steps frequently, a converges to a value proportional to the desired ratio.
  • step S 35 a check is made whether the limit value A has been exceeded, if not, steps S32 to S34 are repeated, otherwise it is determined that a defrosting process is required and steps S21 to S26 follow.
  • the signal input 15 of FIG. 4 is replaced by a connection to a switch 17.
  • This switch 17 is arranged in a manner known per se on the housing 1 in order to detect the opening and closing of the door 2 and accordingly switch the interior lighting of the freezer compartment 3 on and off.
  • the control circuit 11 counts the number of times that the door 2 has been opened since the last defrosting process or, alternatively, the total time that the door 2 has been open since the last defrosting process, and compares the result with a limit value. This process is not illustrated using a flow diagram, since its implementation by generalizing the examples given above should be obvious. As soon as the limit value is determined to be exceeded, steps S21 to S26 are also carried out in this method.
  • step S 41 the value of any suitable parameter is recorded, for example the number or duration of the door openings, compressor operating time, total operating time, ratio of compressor operating time to total operating time, etc. If it is determined in step S 42 that door 2 has been opened, then the timer 14 started (S43), which in this embodiment does not serve to supply a time, but rather to indicate the lapse of a predetermined period of time, for example three hours. These steps are repeated cyclically as long as it is not determined in step S44 that the monitored parameter has exceeded the limit value.
  • next step (S45) must be checked whether the timer has expired, that is to say whether the specified time has elapsed since the door was last opened. If this is not the case, steps S41 to S44 are looped through until the timer has expired. The expiry of the timer indicates that a defrost process can now be initiated because enough time has passed since the last door was opened to safely freeze any newly stored items.
  • the subsequent steps are identical to steps S4 to S7 from FIG. 3 and therefore do not need to be explained again.
  • a side result of this control is that the timer will mostly expire at night, because it is therefore most likely that the door will remain closed for so long that the timer can expire. Therefore, with the method of FIG. 8, mainly inexpensive nighttime electricity can be used for the defrosting process.

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Abstract

Ein Gefriergerät umfasst eine vereisungsfähige Kühloberfläche wie etwa eine Verdampferoberfläche, einer Heizeinrichtung (10) zum Erwärmen der Kühloberfläche und eine Steuerschaltung (11) zum Steuern des Betriebes der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von einem Zeitgeber (14) . Die Steuerschaltung ist eingerichtet, den Betrieb der Heizeinrichtung während eines von dem Zeitgeber festgelegten Zeitintervalles zu sperren. Mit Hilfe des Zeitgebers kann sichergestellt werden, dass die Kühloberfläche nur dann zum Abtauen erwärmt wird, wenn der Bedarf des Gefriergeräts an Kühlleistung gering ist.

Description

Gefriergerät mit Abtaufunktion und Betriebsverfahren dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gefriergerät mit einer Kühloberfläche, auf der sich im Laufe des Betriebs des Gefriergeräts eine Eisschicht bilden kann, und einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Kühloberfläche und dadurch Abtauen einer solchen Eisschicht.
Herkömmliche Gefriergeräte dieser Art, auch als Frost-Free-Geräte bezeichnet, haben eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebes der Heizeinrichtung, die die Heizein- richtung automatisch in Betrieb nimmt, wenn eine mit Hilfe eines Zeitgebers erfasste Läufzeit des Gerätes oder eines Verdichters des Gerätes einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Kühloberfläche auch ohne aktives Zutun eines Benutzers von Zeit zu Zeit abgetaut wird, so dass sich darauf keine Eisschicht in einer Dicke bilden kann, die die Energieeffizienz des Gerätes wesentlich beeinträchtigt.
Ein Problem dieser Technik ist, dass sie nicht in der Lage ist, zu berücksichtigen, ob evtl. kurz vor dem Einleiten eines Abtauvorgangs Kühlgut frisch in das Gefriergerät eingelagert worden ist. Wenn dies der Fall ist, sollte solches Kühlgut möglichst schnell eingefroren werden, wozu eine hohe Kühlleistung erforderlich ist. Eine automatische Abtauung der Kühloberfläche gerade zu einem solchen Zeitpunkt hat jedoch zur Folge, dass das Einfrieren lange Zeit in Anspruch nimmt, und unter ungünstigen Umständen könnte es sogar dazu führen, das bereits in dem Gefriergerät gelagerte Kühlgut von dem neu eingelagerten so stark erwärmt wird, dass dieses Lagergut antaut.
Ein weiterer Nachteil dieser Technik ist, dass sie mit relativ hohen Energiekosten verbunden ist, weil der mit einem Abtauvorgang verbundene erhöhte Leistungsbedarf des Gefriergeräts zu jeder beliebigen Tageszeit auftreten kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Gefriergerät und ein Betriebsverfahren dafür anzugeben, die jederzeit ein schnelles Einfrieren neu eingelagerten Kühlgutes gewährleis- ten und die es außerdem ermöglichen, die mit dem Betrieb eines solchen Gerätes verbundenen Energiekosten zu minimieren.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Gefriergerät mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche, einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Kühloberfläche und einer Steu- erschaltung zum Steuern des Betriebes der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von einem Zeitgeber, bei dem die Steuerschaltung eingerichtet ist, den Betrieb der Heizeinrichtung während eines von dem Zeitgeber festgelegten Zeitintervalls zu sperren.
Bei diesem Gefriergerät muss es sich wohlgemerkt nicht unbedingt um ein Gefriergerät mit automatischer Abtauung handeln; der Zeitgeber dient gemäß der Erfindung nicht notwendigerweise wie bei den herkömmlichen Frost-Free-Geräten dazu, nach einer bestimmten Zeit einen Abtauvorgang auszulösen, sondern, im Gegenteil, diesen zu bestimmten, ungünstigen Zeiten zu verhindern. Die Zeiten, zu denen ein Abtauvorgang als notwendig angesehen wird, können gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl automa- tisch als auch von einem Benutzer festgelegt werden, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
Einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gefriergerärts zur Folge ist das von dem Zeitgeber festgelegte Zeitintervall ein Uhrzeitintervall, und zwar vorzugsweise eines, das von 9:00 Uhr bis 22:00 Uhr, vorzugsweise wenigstens von 1 :00 Uhr bis 5:00 Uhr dauert. Diese Festlegung des Zeitintervalls beruht auf der Annahme, dass nachts, insbesondere zwischen 9:00 Uhr und 22:00 Uhr, die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass Kühlgut neu in das Gefriergerät geladen wird, weil die meisten Benutzer Einkäufe zu einer früheren Tageszeit erledigen. Die Erweiterung des Zeitintervalls, in welchem der Betrieb der Heizeinrichtung gesperrt ist, auf 5:00 Uhr des einen Tages bis 1 :00 Uhr des nächsten Tages, hat darüber hinaus den Vorteil, dass in der dann noch zum Abtauen zur Verfügung stehenden Zeitspanne preiswerter Nachtstrom für den Abtauvorgang benutzt werden kann.
Vorzugsweise nutzt das erfindungsgemäße Gefriergerät preiswerten Nachtstrom auch dadurch, dass es - sofern kein Abtauen stattfindet - in der zum Abtauen zugelassenen Zeitspanne die Kühloberfläche mit höherer Kühlleistung betreibt als während des gesperrten Zeitintervalls. So wird auch während des normalen Betriebs des Gefriergerätes Ener- giebedarf aus dem gesperrten Zeitintervall in die Zeitspanne verlagert, in der das Abtauen zulässig ist, und in der die Kosten für elektrische Energie geringer sind als in dem gesperrten Zeitintervall.
Einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist der Zeitgeber an einen Sensor zum Erfassen des Öffnens einer Tür des Gefriergeräts gekoppelt, und das von dem Zeitgeber festgelegte Zeitintervall ist ein Zeitintervall ab dem Offenstehen der Tür. Die Wirkung dieser Ausgestaltung ist vergleichbar mit der oben beschriebenen. Indem jeweils im Anschluss an das öffnen der Tür für das festgelegte Zeitintervall das Abtauen gesperrt ist, wird zum einen erreicht, dass neu eingelagertes Kühlgut während dieses Zeitintervalls zügig eingefroren werden kann, ohne dass der Einfriervorgang durch ein Abtauen unterbrochen oder verzögert wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Tür des Gefriergeräts für ein langes Zeitintervall in der Größenordnung von mehreren Stunden geschlossen bleibt, ist natürlich nachts höher als tagsüber, so dass auch das Gefriergerät gemäß dieser Alternative Abtauvorgänge mit entsprechend hoher Wahrscheinlichkeit in der Nacht durch- führen wird.
Der Zeitgeber für die Steuerschaltung kann unterschiedlich aufgebaut sein. Zum einen kann es sich um einen autonomen Zeitgeber handeln, der keine Steuersignale von außen empfängt. Ein solcher Zeitgeber kann insbesondere einen Oszillator, für hohe Gangge- nauigkeit bei geringen Kosten speziell einen Quarzoszillator, umfassen.
Als ein nicht autonomer Zeitgeber kommt insbesondere ein Funkempfänger für den Empfang eines Funk-Zeitnormals in Betracht.
Wenn das Gefriergerät für den Betrieb in einem Datennetz ausgelegt ist, kann selbstverständlich auch die Schnittstelle zu einem solchen Netz dazu dienen, ein auf dem Netz übertragenes oder abfragbares Zeitsignal zu empfangen und der Steuerschaltung zur Verfügung zu stellen.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sind Geräte wie die bereits erwähnten Frost- Free-Geräte, bei denen die Steuerschaltung ausgelegt ist, wenigstens einen mit der Stärke der Vereisung der Kühloberfläche korrelierten Betriebsparameter des Gefriergeräts zu erfassen und die Heizeinrichtung außerhalb des festgelegten Zeitintervalls in Betrieb zu nehmen, wenn der wenigstens eine überwachte Betriebsparameter einen Grenzwert ü- berschritten hat.
Bevorzugte Beispiele für derartige Betriebsparameter sind die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung insgesamt verstrichene Zeit oder die seither verstrichene Be- triebszeit eines Verdichters des Gefriergeräts.
Ein Parameter, der im Gegensatz zu den zwei obengenannten keine kumulative Erfassung erfordert, ist das Verhältnis von Betriebszeit zu Standzeit eines Verdichters des Gefriergeräts.
Ein weiterer geeigneter Parameter ist die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung gezählte Zahl von Türöffnungen.
Einer anderen, einfacheren Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist der Steuerschaltung ein Bedienelement zum Eingeben eines Befehls zum Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung zugeordnet. Dieses Bedienelement ermöglicht es dem Benutzer, einen Befehl zum Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung zu jeder beliebigen Zeit einzugeben, wenn er feststellt, dass ein Abtauen sinnvoll ist, insbesondere auch dann, wenn er die Tür geöffnet und so die Notwendigkeit des Abtauens erkannt hat. Durch die erfindungsgemäße Sper- rung wird verhindert, dass der Abtauvorgang zu einem ungünstigen Zeitpunkt geführt wird.
Selbstverständlich kann ein solches Bedienelement auch an einem Gefriergerät mit automatischer Abtauung ergänzend vorgesehen sein.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Gefriergeräts mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche und einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Kühloberfläche, mit den folgenden Schritten:
- Festlegen eines Sperrzeitintervalls, in welchem die Kühloberfläche nicht abgetaut werden darf, Erfassen der Notwendigkeit, die Kühloberfläche abzutauen, - wenn der Zeitpunkt des Erfassens in einem Sperrzeitintervall liegt, Abwarten des
Endes des Sperrzeitintervalls, und nach Ablauf des Sperrzeitintervalls: Betreiben der Heizeinrichtung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung von Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Gefriergerät, an dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer ersten Ausgestaltung einer Steueranordnung für das Käi- tegerät;
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 2;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausgestaltung der Steueranordnung;
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Arbeitsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 4;
Fig. 6 eine Abwandlung des Steuerverfahrens aus Fig. 5;
Fig. 7 eine dritte Ausgestaltung einer Steueranordnung gemäß der Erfindung; und
Fig. 8 ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 7.
Der Aufbau des in Fig. 1 gezeigten Kältegeräts ist im wesentlichen bekannt und soll daher nur kurz umrissen werden.
Ein wärmeisolierendes Gehäuse 1 und eine ebensolche Türe 2 begrenzen ein Gefrierfach 3 im Inneren des Gehäuses 1. Eine Wand 4 trennt von dem Gefrierfach 3 eine Kammer 5 ab, an deren Rückwand ein als Kühloberfläche dienender Verdampfer 6 angeordnet ist. Der Verdampfer 6 ist Teil eines Kältemittelkreises, zusammen mit einem Verdichter 7 und einem Verflüssiger 8. Ein Gebläse 9 ist in einer Durchgangsöffnung der Trennwand 4 an- geordnet, um eine Luftumwälzung zwischen dem Gefrierfach 3 und der Kammer 5 zu bewirken.
Unter normalen Betriebsbedingungen befindet sich der Verdampfer 6 auf Temperaturen unterhalb von null Grad Celsius. Feuchtigkeit aus vom Gefrierfach 3 in die Kammer 5 um- gewalzter Luft kondensiert an der Oberfläche des Verdampfers 6 und bildet auf diesem nach längerem Betrieb eine Eisschicht. Um diese Eisschicht abtauen zu können, ist eine Heizeinrichtung 10 in der Kammer 5 angeordnet.
Die Erfindung ist wohlgemerkt auch auf Gefriergeräte anwendbar, bei denen der Ver- dampfer 6 nicht in einer eigenen , Kammer untergebracht ist, sondern in unmittelbarem thermischen Kontakt mit dem Gefrierfach 3 steht.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steueranordnung für das Kältegerät aus Fig. 1. Die Steueranordnung umfasst eine Steuerschaltung 11 , z.B. einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller, der mit einem Bedienelement 12, z.B. einer am Gehäuse 1 angebrachten elektrischen Taste, einem an dem Verdampfer 6 angeordneten Temperatursensor 13 und einem Zeitgeber 14 verbunden ist. Der Zeitgeber 14 ist vorzugsweise in Form einer Quarzuhr oder einer Funkuhr realisiert und liefert periodisch ein quantitatives, für die Uhrzeit repräsentatives Signal. Im Falle eines „intelligenten" Gefrierschranks, der gleich- zeitig ein Endgerät in einem Datenübertragungsnetzwerk darstellt, kann der Zeitgeber 14 auch die Schnittstelle zu einem solchen Netzwerk sein, da in derartigen Netzwerken Uhrzeitsignale periodisch übertragen oder durch die Schnittstelle 14 von einem anderen Endgerät angefordert werden können.
Fig. 3 zeigt ein erstes Beispiel eines Arbeitsverfahrens, das von der Steuerschaltung 11 abgearbeitet werden kann, um im Bedarfsfalle den Verdampfer 6 abzutauen. Bei diesem Verfahren wird davon ausgegangen, dass ein Abtauvorgang nicht von der Steuerschaltung 11 automatisch eingeleitet wird, sondern auf Befehl eines Benutzers hin, indem dieser die Taste 12 drückt. Wenn die Steuerschaltung 11 in Schritt S1 feststellt, dass die Taste 12 gedrückt worden ist, so überprüft sie im nächsten Schritt S2 die von dem Zeitgeber 14 gelieferte Uhrzeit. Wenn diese zwischen 5:00 Uhr morgens und 1 :00 Uhr nachts liegt, ignoriert die Steuerschaltung 11 zunächst den Befehl des Benutzers und wartet in Schritt S3 ab bis 1 :00 Uhr nachts. Das Zeitintervall von 5:00 Uhr morgens bis 1 :00 Uhr nachts ist also ein Sperrzeitintervall, in welchem kein Abtauvorgang durchgeführt wird. Um 1 :00 Uhr nachts schaltet die Steuerschaltung 11 die Stromversorgung der Heizein- richtung 10 ein und schaltet gleichzeitig den Verdichter 7 und das Gebläse 9 aus, sofern diese eingeschaltet waren. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass, wenn Verdichter 7 und Gebläse 9 eingeschaltet sind, die Steuerschaltung 11 mit dem Einleiten des Abtau- Vorgangs noch so lange abwartet, bis deren Betriebsphase normal beendet ist.
Wenn die Heizeinrichtung 10 so lange gelaufen ist, dass der Sensor 13 eine Zieltemperatur oberhalb null Grad Celsius erfasst, die sicher darauf schließen lässt, dass der Verdampfer 6 vollständig abgetaut ist, wird in Schritt S6 die Stromversorgung der Heizeinrich- tung 10 ausgeschaltet und der normale Kühlbetrieb wieder aufgenommen.
Der Benutzer kann so zu jedem ihm genehmen Zeitpunkt einen Abtaubefehl über die Taste 12 eingeben, z.B. wenn er beim Ein- oder Ausladen von Kühlgut erkennt, dass ein Abtauen erforderlich ist. Durch die Beschränkung des Abtauzeitraums auf die Zeitspanne zwischen 1 :00 Uhr und 5:00 Uhr nachts ist sichergestellt, dass, bis der Abtauvorgang eingeleitet wird, evtl. neu zugeladenes Kühlgut sicher durchgefroren ist.
Wie man leicht sieht, könnten ohne weiteres auch andere Grenzen für den Zeitraum festgelegt werden, in dem ein Abtauvorgang eingeleitet werden kann. Es wäre auch ohne weiteres möglich, einen festen Zeitpunkt, z.B. 3:00 Uhr nachts, vorzugeben, an dem jeweils ein Abtauvorgang beginnen kann.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Steueranordnung, die einen vollautomatischen Abtaubetrieb ermöglicht. Komponenten dieser Anordnung, die bereits mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurden, tragen gleiche Bezugszeichen und werden nicht gesondert beschrieben. Die Steuerschaltung 11 der Fig. 4 verfügt zusätzlich über einen Signaleingang 15, an dem ein von einer Thermostatregelschaltung 16 erzeugtes Steuersignal zum Ein- und Ausschalten des Verdichters 7 anliegt.
Ein erstes Beispiel für ein mit dieser Ausgestaltung der Steueranordnung durchführbares Arbeitsverfahren ist in Fig. 5 gezeigt. Das Verfahren beginnt damit, dass nach Einschalten des Gefriergerätes in Schritt S11 ein Betriebszeitzähler t auf null gesetzt wird. Sobald die Steuerschaltung 11 erkennt, dass der Verdichter 7 eingeschaltet ist (S12), speichert sie die aktuelle Uhrzeit takt in einem Puffer b (S13). Sobald festgestellt wird, dass der Verdichter wieder ausgeschaltet wird, wird der Wert im Puffer b von der nun aktuellen Zeit takt abgezogen und wieder im Puffer b gespeichert (S15). Zeigt sich in Schritt S16, dass das Ergebnis kleiner als null ist, so gehören Anfang und Ende der Verdichterbetriebsphase zu verschiedenen Tagen, und 24 Stunden müssen zum Wert im Puffer b hinzugerechnet werden (S17), um die korrekte Dauer der Betriebsphase des Verdicherters zu erhalten. Die so erhaltene Dauer wird zu t hinzuaddiert (S18), und es wird geprüft (S19), ob das Ergebnis über einer zwischen zwei Abtauvorgängen zulässigen Gesamtbetriebsdauer t|im des Verdichters liegt. Wenn ja, so ist ein Abtauvorgang notwendig, und das Verfahren geht über zu Schritt S21 ; wenn nicht, wird in Schritt S 20 geprüft, ob der Benutzer die Tas- te 12 gedrückt hat und deswegen ein Abtauvorgang notwendig ist. Wenn ja, geht das Verfahren ebenfalls zu Schritt S21 über, wenn nein, wird in Schritt S12 eine neue Betriebsphase des Verdichters abgewartet.
Die sich anschließenden Schritte S21 bis S26 sind identisch mit den Schritten S2 bis S7 der Fig. 3 und werden hier nicht erneut beschrieben.
Bei einer vereinfachten Variante des Steuerverfahrens könnte statt der Verdichterlaufzeit kurzerhand die Gesamtbetriebszeit des Gefriergeräts seit dem letzten Abtauvorgang gemessen und zum Schritt S21 verzweigt werden, sobald die Gesamtbetriebszeit einen vor- gegebenen Grenzwert überschritten hat.
Eine weitere Ausgestaltung eines Betriebsverfahrens für die Steueranordnung aus Fig. 4 wird anhand von Fig. 6 behandelt. Bei dieser Ausgestaltung wird das Verhältnis zwischen Laufzeit des Verdichters und Laufzeit des Gefriergeräts als Kriterium für die Notwendigkeit des Abtauens herangezogen. Diese Abwandlung hat den Vorteil, dass nicht mit über die gesamte Betriebszeit sei dem letzten Abtauvorgang akkumulierten Parametern gearbeitet wird, so dass der Abtauvorgang auch dann korrekt ausgelöst werden kann, wenn infolge eines Stromausfalls oder einer anderen Störung gespeicherte Parameterwerte verlorengegangen sind.
Das Verfahren beginnt in Schritt S31 mit der Initialisierung eines für das Verhältnis zwischen Verdichterlaufzeit und Gerätelaufzeit repräsentativen Parameters a auf einen im Prinzip beliebig unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts A wählbaren Wert a. In Schritt S32 wird geprüft, ob der Verdichter 7 eingeschaltet ist oder nicht. Wenn nicht, wird der Parameter a in Schritt S34 mit einem „Vergessensfaktor" 1-ε multipliziert; anderenfalls wird er vorher in Schritt S33 inkrementiert. Durch häufige Wiederholung dieser Schritte konvergiert a gegen einen zum gewünschten Verhältnis proportionalen Wert. In Schritt S 35 wird überprüft, ob der Grenzwert A überschritten ist. Wenn nicht, werden die Schritte S32 bis S34 wiederholt, anderenfalls wird festgestellt, dass ein Abtauvorgang erforderlich ist, und es schließen sich die Schritte S21 bis S26 an.
Bei der Steueranordnung der Fig. 6 ist der Signaleingang 15 der Fig. 4 ersetzt durch eine Verbindung zu einem Schalter 17. Dieser Schalter 17 ist in an sich bekannter Weise am Gehäuse 1 angeordnet, um das Öffnen und Schließen der Türe 2 zu erfassen und dementsprechend die Innenbeleuchtung des Gefrierfachs 3 ein- und auszuschalten. Bei dieser Ausgestaltung zählt die Steuerschaltung 11 die Zahl der Male, die die Tür 2 seit dem letzten Abtauvorgang geöffnet wurde oder, alternativ, die Gesamtzeit, während der die Tür 2 seit dem letzten Abtauvorgang offengestanden hat, und vergleicht das Ergebnis mit einem Grenzwert. Dieses Verfahren wird nicht anhand eines Flussdiagramms dargestellt, da seine Durchführung durch Verallgemeinern der oben gegebenen Beispiele offensichtlich sein dürfte. Sobald die Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wird, werden auch bei diesem Verfahren die Schritte S21 bis S26 durchgeführt.
Ein alternatives, mit der Steueranordnung aus Fig. 7 durchführbares Verfahren wird mit Bezug auf Fig. 8 erläutert. In Schritt S 41 wird der Wert eines beliebigen geeigneten Parameters erfasst, z.B. die Zahl oder Dauer der Türöffnungen, Verdichterbetriebszeit, Gesamtbetriebszeit, Verhältnis von Verdichterbetriebszeit zu Gesamtbetriebszeit etc. Wenn dabei in Schritt S 42 festgestellt wird, dass die Tür 2 geöffnet wurde, so wird der Zeitgeber 14 gestartet (S43), der bei dieser Ausgestaltung nicht dazu dient, eine Uhrzeit zu liefern, sondern das Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne von z.B. drei Stunden anzuzeigen. Diese Schritte werden zyklisch wiederholt, solange nicht in Schritt S44 festgestellt wird, dass der überwachte Parameter den Grenzwert überschritten hat. Geschieht dies, so muss als nächstes (S45) geprüft werden, ob der Zeitgeber abgelaufen ist, das heißt, ob seit dem letzten Türöffnen die vorgegebene Zeit verstrichen ist. Ist dies nicht der Fall, so werden die Schritte S41 bis S44 in einer Schleife solange durchlaufen, bis der Zeitgeber abgelaufen ist. Der Ablauf des Zeitgebers zeigt an, dass nun ein Abtauvorgang eingeleitet werden darf, weil seit dem letzten Türöffnen genügend Zeit verstrichen ist, um evtl. neu eingelagertes Kühlgut sicher einzufrieren. Die sich nun anschließenden Schritte sind identisch mit den Schritten S4 bis S7 aus Fig. 3 und brauchen daher nicht erneut erläutert zu werden.
Ein Nebenergebnis dieser Steuerung ist, dass der Zeitgeber meist nachts ablaufen wird, denn darum ist die Wahrscheinlichkeit am größten, dass die Tür so lange geschlossen bleibt, dass der Zeitgeber ablaufen kann. Daher kann auch mit dem Verfahren der Fig. 8 für den Abtauvorgang überwiegend preiswerter Nachtstrom genutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Gefriergerät mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche (6), einer Heizeinrich- tung (10) zum Erwärmen der Kühloberfläche (6) und einer Steuerschaltung (11) zum Steuern des Betriebes der Heizeinrichtung (10) in Abhängigkeit von einem Zeitgeber (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (11) eingerichtet ist, den Betrieb der Heizeinrichtung (10) während eines von dem Zeitgeber (14) festgelegten Zeitintervalls zu sperren.
2. Gefriergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Zeitgeber festgelegte Zeitintervall ein Uhrzeitintervall ist.
3. Gefriergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Uhrzeitintervall wenigstens von 9:00 Uhr bis 22:00 Uhr, vorzugsweise wenigstens von 5:00 Uhr bis 1 :00 Uhr des darauffolgenden Tages, dauert.
4. Gefriergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Kühlleistung der Kühloberfläche (6) außerhalb des Uhrzeitintervalls höher ist als innerhalb des Uhrzeitintervalls.
5. Gefriergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) an einen Sensor (17) zum Erfassen des Öffnens einer Tür (2) des Gefriergeräts gekoppelt ist und dass das von dem Zeitgeber (14) festgelegte Zeitintervall ein Zeitintervall ab dem Offenstehen der Tür (2) ist.
6. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) einen Oszillator, insbesondere einen Quarzoszillator, umfasst.
7. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) einen Funkempfänger umfasst.
8. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (14) eine Schnittstelle zu einem Datennetz umfasst.
9. Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (11 ) ausgelegt ist, wenigstens einen mit der Stärke der Vereisung der Kühloberfläche (6) korrelierten Betriebsparameter des Gefriergeräts zu erfassen und die Heizeinrichtung (10) außerhalb des festgelegten Zeitintervalls in Betrieb zu nehmen, wenn der Parameter einen Grenzwert überschritten hat.
10. Gefriergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Betriebsparameter die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung (10) verstrichene Zeit ist.
11. Gefriergerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer (Stütze) der Betriebsparameter die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung (10) verstrichene Betriebszeit eines Verdichters (7) des Gefriergeräts ist.
12. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Betriebsparameter das Verhältnis von Betriebszeit zu Standzeit eines Verdichters (7) des Gefriergeräts ist.
13. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Tür und einen Sensor (17) zum Erfassen des Öffnens der Tür aufweist und dass einer der Betriebsparameter die seit der letzten Betriebsphase der Heizeinrichtung (10) gezählte Zahl von Türöffnungen ist.
14. Gefriergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschaltung (11) ein Bedienelement (12) zum Eingeben eines Befehls zum Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung (10) zugeordnet ist.
15. Verfahren zum Steuern eines Gefriergerätes mit einer vereisungsfähigen Kühloberfläche (6) und einer Heizeinrichtung (10) zum Erwärmen der Kühloberfläche (6), mit den Schritten: - Festlegen eines Sperrzeitintervalls, in welchem die Kühloberfläche (6) nicht abgetaut werden darf,
Erfassen der Notwendigkeit, die Kühloberfläche (6) abzutauen (S1 , S19, S20, S35), wenn der Zeitpunkt des Erfassens in einem Sperrzeitintervall liegt (S2, S21 , S35), Abwarten des Endes des Sperrzeitintervalls (S3, S22) und nach Ablauf des Sperrzeitintervalls: Betreiben der Heizeinrichtung (S4, S23).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Notwendigkeit des Abtauens erkannt wird anhand der Eingabe eines Befehls durch einen Benutzer (S1), durch Überwachen wenigstens eines mit der Stärke der Vereisung korrelierten Betriebsparameters des Gefriergeräts (S13 bis S18; S31 bis S34; S41 Achtung Bezugszeichenfehler), und Erfassen der Notwendigkeit (S19, S35, S44), wenn wenigstens einer der Betriebsparameter einen
Grenzwert überschreitet.
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