DE1501067A1

DE1501067A1 - Electronic analog value control of the temperature of refrigerators, especially refrigerators

Info

Publication number: DE1501067A1
Application number: DE19661501067
Authority: DE
Inventors: Walter Holzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-10-26
Filing date: 1966-10-26
Publication date: 1969-10-23

Description

Elektronische Analogwertregelung der Temperatur von Kühlgeräten, insbesondere Kühlschränke Kühlgeräte verwenden-bisher fast ausschließlich Thermostate, die bei einer bestimmten Temperatur das Kühlaggregat einschalten und nach Erreichen einer zweiten Temperatur das Kühlaggregat wieder abschalten. Dabei ist der Thermostatfühler meist im Kühlraum an einer Stelle angebracht, die mittlere Temperaturwerte erwarten läßt oder besonders kritische Voraussetzungen für die Temperaturmessung besitzt.Electronic analog value control of the temperature of cooling devices, in particular Refrigerators Cooling devices have so far almost exclusively used thermostats, which are at switch on the cooling unit at a certain temperature and after reaching a switch off the cooling unit again at the second temperature. Here is the thermostat sensor usually placed in the cold room at a location that expects average temperature values or has particularly critical requirements for temperature measurement.

Um eine ausreichende Kältemenge zuführen zu können, darf dabei die Differenz zwischen Ein- und Ausschalttemperatur nicht zu klein gewählt werden. Besonders ungünstig wirkt sich die Tatsache aus, daß die Gerätezeitkonstante zwischen Kühlvorgang und Ansprechen des Thermostates sehr große Temperaturunterschiede am Verdampfer bewirkt, da das Kühlaggregat solange voll weiterarb eitet, bis an der Meßstelle des Thermostaten die gewünschte Solltemperatur erreicht ist.In order to be able to supply a sufficient amount of cold, the The difference between the switch-on and switch-off temperature must not be selected too small. Particularly The fact that the device time constant between the cooling process has an unfavorable effect and response of the thermostat very large temperature differences on the evaporator causes the cooling unit to continue working until it reaches the measuring point of the thermostat the desired setpoint temperature has been reached.

Da bei normalen Kühlschränken eine Temperatur von etwa 2 bis loo C eingestellt werden kann, liegt die Temperatur am Verdampfer oft bei -io bis -2o o C oder sogar darunter. Dadurch kommt es zu den bekannten Vereisungsvorgängen am Verdampfer, da die am Verdampfer kondensierte Luftfeuchtigkeit friert, was alle bekannten Übel und Nachteile mit sich bringt. Besondere Maßnahmen zum Entfrosten sind erforderlich, um das Kühlsystem arbeitsfähig zu erhalten. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, durch eine elektronische Analogwertregelung die zugeführte Kältemenge in Abhängigkeit von einem einstellbaren-Temperatur-Sollwert, einem kontinuierlich gemessenen Temperatur-Istwert und einen der erzeugten Kältemenge analogen Messwert zu regeln.Since normal refrigerators have a temperature of around 2 to 100 ° C can be set, the temperature on the evaporator is often -io to -2o o C or even below. This leads to the well-known icing processes on the Evaporator, as the humidity condensed on the evaporator freezes, which all known evils and disadvantages. Special measures for defrosting are required to keep the cooling system operational. According to the invention proposed the amount of cold supplied by an electronic analog value control depending on an adjustable temperature setpoint, one continuously measured actual temperature value and a measured value analogous to the amount of cold generated to regulate.

Insbesondere kann dies durch einen kontinuierlichen geregelten B etrieb des Kühlaggregates erfolgen. Dabei ist sowohl eine Regelung des Druckes im Verdampfersystem möglich, oder insbesondere bei Kompressorkühlanlagen eine Regelung der Kompressordrehzahl. Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit drehzahlgeregeltem Kompressormotor. - . Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung, die den Druck im Verdampfersystem ändert. In particular, this can be done by continuous, regulated operation of the cooling unit. It is possible to regulate the pressure in the evaporator system or, in particular in the case of compressor cooling systems, to regulate the compressor speed. Fig. 1 shows an arrangement with a speed-regulated compressor motor. -. Fig. 2 shows a schematic representation of an arrangement which changes the pressure in the evaporator system .

Besonders günstige Voraussetzungen ergeben sich bei einer Anordnung des Temperaturmeßfühlers (1) unmittelbar am Verdampfer (2). Durch das direkte Ansteuern einer stationären Temperatur kann die Oberfläche des Verdampfers z.8. auf konstant +2o C gehalten werden. Damit ist aber ein Vereisen voll- kommen ausgeschlossen, da der Verdampfer nie unter depa Gefrierpunkt abgekühlt wird. Entzogene Kälte wird unmittelbar geregelt dem Verdampfer zugeführt. Die Anordnung des Temperaturfühlers kann sogar außen am Verdampfer erfolgen, dessen aandung gut wärmeleitend ist. Dadurch können sich weitere Vorteile ergeben, da .11e Regelungsteile außerhalb des Kühlraumes sind. Zur Analogwertregelung benutzt man z.B. einen temperaturveränderlichen elektrischen Widerstand (Thermistor), der sich im Temperaturmeßfühler (1) be- findet und an einem Spannungsteiler eine der gemessenen Temperatur entsprechende, analoge Spannung UT entstehen läßt. Diese Spannung wird mit einer Sollwert- spannung US verglichen, die analog der gewünschten Solltemperatur im Kühl- schrank z.B. von Hand mittels eines Temperatur-Sollwertgebers (3) eingestellt wird. Die Differenz der beiden Spannungen US - UT dient ,als Regelgröße für die zuzuführende. Kältemenge. Eine Anordnung mit drehzahlgeregeltem Kompressor (4) besitzt einen Drehzahlmesser (5) (Tacho), der an die eigentliche elektronische Regelung (6) eine Vergleichs- spannung UN gibt, die der Drehzahl. N anlog entspricht. Dabei ist es unerheblich, ob diese Tachospannung direkt erzeugt oder indirekt aus der Frequenz abgeleitet wird. Particularly favorable conditions arise when the temperature sensor (1) is arranged directly on the evaporator (2). By directly controlling a stationary temperature, the surface of the evaporator can e.g. be kept at a constant + 2o C. This completely rules out freezing , as the evaporator is never cooled to below freezing point. Extracted cold is fed directly to the evaporator in a regulated manner. The temperature sensor can even be arranged on the outside of the evaporator , which has good thermal conductivity . This can result in further advantages, since 11e control parts are outside of the cold room. For analog-value control is used, for example a temperature-variable electrical resistor (thermistor), which is found in the loading temperature sensor (1) and gives rise to a measured temperature of the corresponding analog voltage UT at a voltage divider. This voltage is compared with a setpoint voltage US, which is set analogously to the desired setpoint temperature in the refrigerator, for example by hand using a temperature setpoint generator (3) . The difference between the two voltages US - UT is used as a control variable for the one to be supplied. Amount of cold. An arrangement with a speed-controlled compressor (4) has a tachometer (5) (tachometer) which sends a comparison voltage UN to the actual electronic control (6) , which corresponds to the speed. N corresponds to anlog. It is irrelevant whether this tachometer voltage is generated directly or indirectly derived from the frequency .

Jeder Spannungsdifferenz US - UT wird eine entsprechende Solldrehzahl des Kompressors nach Erfahrungswerten zugeordnet. Als Ausführungsbeispiel könnte. folgendes gewählt werden: 1. Für US - UT = 0, das heißt bei Erreichen der gewünschten Temperatur soll der Kompressor nur mit 5o Z der vollen Drehzahl laufen und damit etwas weniger als die Kältemenge abgeben, die in jedem Fall als Verlust auftritt. Z. Für US - VT - 1 Volt soll jedoch der Kompressor bereits loo X der vollen Kältemenge .abgeben, wobei der Thermistor mit seinem Spannungsteiler so ausgelegt wird, daß bereits bei einem Temperaturanstieg von 1 0 C US - UT - 1 Vc eintritt, mit anderen Worten, bereits ein Temperaturanstieg von 1o C soll eine Kompressor-Drehzahlregelung von 5o x bis loo x zur Folge haben. Each voltage difference US - UT is assigned a corresponding setpoint speed of the compressor based on empirical values. As an exemplary embodiment could. The following can be selected: 1. For US - UT = 0, that is, when the desired temperature is reached, the compressor should only run at 5o Z at full speed and thus give off a little less than the amount of cold that always occurs as a loss. For US - VT - 1 volt, however, the compressor should already deliver 100% of the full amount of cold, the thermistor with its voltage divider being designed so that US - UT - 1 Vc occurs at a temperature rise of 10 ° C In other words, a temperature rise of 1o C should already result in a compressor speed control of 50 x to 100 x .

Diesem Beispiel gemäß müUte die Tachovergleichsspannung UN so ausgelegt werden, daß bei einem Anstieg der Drehzahl von 5o X auf loo x die Spannung UN um 1 Volt steigt. This example, the speedometer in accordance müUte comparison voltage UN be designed such that with an increase in speed of 5o to X loo x the voltage UN 1 volt increases.

Die eigentliche Drehzahlregelung geht so vor sich, daß z.B. dem Motor (7) des Kompressors (4) solange die volle Leistung zugeführt wird, als UN kleiner als US - UT ist. Der Kühlvorgang beginnt. Sobald US - VT dem Beispiel entsprechend 1 Volt erreicht und damit dem Wert von UN für loo x der Drehzahl entspricht, beginnt der eigentliche Regelvorgang. Sobald US - UT den Wert UN unterschreitet, wird die Stromzufuhr zum Motor (7) zeitweise gesperrt, die Drehzahl und damit UN sinkt ab, bis UN kleiner als U, - UT. Der Kompressormotor wird nun in an sich be- kannter Weise in einer Regelschaltung entweder bei einer etwas niedrigeren Drehzahl als US - UT entspricht, oder zeitabhängig nach einem kurzen Intervall wieder ein- geschaltet. Damit steigt die Drehzahl, da dem Motor infolge der Bedingung UN kleiner als Us - VT wieder volle Leistung zugeführt wird, bis.UN den Wert US - UT erreicht, was wieder zur zeitweisen Sperre der Stromzufuhr zum Motor führt und so fort. Solange die erzeugte Kältemenge größer ist als die Kälteverluste bzw. der Kälte- verbrauch wird US - UT weiter absinken und das Wechselspiel mit einer stetigen Verringerung der Kompressor-Drehzahl bzw. von UN fortgesetzt, bis eine weitere Temperatursenkung nicht mehr auftritt. Gemäß diesem Beispiel ist dann die einge- stellte Solltemperatur mit einer maximalen Abweichung von 10 C erreicht. Die maximale Abweichung von 1o C resultiert aus dem Beispiel, daß bereits 1o C Temperaturanstieg den gesamten Regelbereich von 5o x bis loo z überdecken soll. Umgekehrt hat ein Ansteigen der Temperatur sofort eine Erhöhung von US - UT zur Folge und damit ein Ansteigen der Kampressordrehzahl. The actual speed control works in such a way that, for example, the motor (7) of the compressor (4) is supplied with full power as long as UN is less than US - UT . The cooling process begins. As soon as US-VT reaches 1 volt according to the example and thus corresponds to the value of UN for loo x the speed, the actual control process begins. As soon as US - UT falls below the value UN , the power supply to the motor (7) is temporarily blocked, the speed and thus UN decreases until UN is less than U, - UT. The compressor motor will now known manner in to in a control circuit either at a somewhat lower speed than US - corresponds UT, or switched on time-dependent after a short interval. This increases the speed, since the motor is again supplied with full power due to the condition UN less than Us - VT until.UN reaches the value US - UT , which again leads to the temporary blocking of the power supply to the motor and so on. As long as the amount of cold produced is greater than the consumption or cold losses of the refrigeration is US - UT further lower and continued interaction with a continuous reduction of the compressor rotational speed or of UN, to a further decrease in temperature no longer occurs. According to this example, the set target temperature is then reached with a maximum deviation of 10 ° C. The maximum deviation of 1o C results from the example that a 1o C rise in temperature should cover the entire control range from 5o x to 10o z. Conversely , an increase in temperature immediately results in an increase in US - UT and thus an increase in the campressor speed.

Für die erfindungsgemäße Ausbildung der Analogwertregelung ist dabei unerheblich, welche Drehzahlb ereich* (eventuell sogar bis Kältemenge "Null") oder welche Temperaturtoleranzen gewählt werden, da diese Werte weitgehend vom Kühlschrank selbst und von den verschiedenen Bauteilen abhängen. Auch ist es unerheblich, welche Art der elektronischen Drehzahlregelung verwendet wird, solange das Wechselspiel von Tachospannung UN und Temperaturdifferenz Spannung US - UT bestehen bleibt. For the inventive design of the analog value control it is irrelevant which speed range * (possibly even up to "zero" amount of cold) or which temperature tolerances are selected, since these values largely depend on the refrigerator itself and on the various components. It is also irrelevant which type of electronic speed control is used, as long as the interplay between the tachometer voltage UN and the temperature difference between the voltage US and UT remains.

Ähnlich verhält es sich bei der Regelung der Kältemenge im Kompressions- bzw. Verdampfungsbereich. Als Ausführungsbeispiel dient Fig. 2. Anstelle des Tacho (5) ist z.B. ein Druckmesser (8) im Kompregsionsteil (9) vorgesehen, der je nach Kompressionsdruck eine analoge Spannung UN an die Steuerung zum Vergleich mit US - UT liefert. Jedoch wirkt die Steuerung diesmal nicht auf den Motor (5) des Kompressors (4), sondern z.B. auf ein_Bypass-Ventil (1o), das den Kompressions- druck verringert und damit die erzeugte Kältemenge reduziert, bis sich der Gleich- gewichtszustand UN - US - UT einstellt. Das Bypass-Ventil (1o) ist dabei zweckmäßigerweise impulsgesteuert, wobei Anzahl und Dauer der Impulse durch die Regelung (6) in Abhängigkeit von UN oder kombiniert von UN und Zeit gesteuert werden. Auch hierfür gibt es zahlreiche bekannte Steuerschaltungen. In Fig. 1 und 2 sind entsprechende Teile gleich bezeichnet. Außer den bereits ge- nannten Teilen ist der Kondensator (il) und das Reduzierventil (12) in den Figuren eingezeichnet. The situation is similar when regulating the amount of cold in the compression or evaporation area. . As an exemplary embodiment serves Fig 2. Instead of the speedometer (5) is provided a pressure gauge (8) in Kompregsionsteil (9), for example, depending on the compression pressure, an analog voltage UN to the controller for comparison with US - provides UT. However, the control time is not applied to the motor (5) of the compressor (4), but, for example on ein_Bypass valve (1o), the pressure reduces the compression and reduces the amount of refrigeration produced, until the equilibrium state UN - US - UT sets. The bypass valve (1o) is expediently pulse-controlled, the number and duration of the pulses being controlled by the control (6) as a function of UN or a combination of UN and time. There are also numerous known control circuits for this purpose. In Fig. 1 and 2, corresponding parts are identified identically. In addition to the parts already mentioned, the condenser (il) and the reducing valve (12) are shown in the figures .

Für die Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, außer dem Verdampfer, der oberhalb des Gefrierpunktes temperaturgesteuert wird, mindestens einen weiteren Verdampfer für einen tieferen Temperaturbereich vorzusehen, welcher der Herstellung von Eiswürfeln oder zum Tiefkühlen dient. For the embodiment of the invention it is expedient to provide at least one further evaporator for a lower temperature range, which is used for the production of ice cubes or for deep freezing , in addition to the evaporator, which is temperature-controlled above freezing point.

Es ist auch möglich, bei größeren Anlagen beide Methoden zu kombinieren und sowohl die Motordrehzahl als auch die Druckverhältnisse zu regeln, insbesondere falls mehrere Verdampfer vorgesehen sind und verschiedene Temperaturzonen gewünscht werden. It is also possible to combine both methods in larger systems and to regulate both the engine speed and the pressure conditions, especially if several evaporators are provided and different temperature zones are required.

Es ist ferner empfehlenswert, die Verdampferobeäläche im normalen Kühlbereich möglichst groß zu wählen, um einen guten Kälteaustausch zu eriöglichen. Dies ist umso leichter möglich, da die sonst bestehenden Bedenken wegen Eisbefalles nicht mehr zutreffen. It is also advisable to choose the largest possible evaporator surface in the normal cooling area in order to enable good cold exchange. This is all the easier because the otherwise existing concerns about ice infestation no longer apply.

Eine weitere Anwendung der Analogwertregelung besteht darin, daß bei Kühlschränken, die in herkömmlicher Art im Frostbereich arbeiten, wobei ein im Kühlraum angeordnet ist, zeitgesteuert z.B. einmal alle 24 Stunden die Solltemperatur auf einen Sollwert von einigen °C über dem Gefrierpunkt eingestellt wird, wobei ein zweiter Fühler die Temperatur direkt am Verdampfer abtastet Damit ist die Gewähr gegeben, daß trotz des eingeleiteten Abtauvorganges die Ühlraumtemperatur nicht über einen Wert ansteigt, der das Kühlgut gefährdet. Selbstverständlich läßt sich diese Abtaumethode mit allen herkömmlichen Beheizungsverfahren z.B. elektrisch oder mit Heißgas kombinieren. Another application of the analog value control is that in refrigerators that work in the conventional way in the frost area, where a is arranged in the refrigerator, for example, not timed once every 24 hours, the target temperature to a target value of a few ° C above the freezing point is adjusted, wherein a second sensor, the temperature samples directly at the evaporator Thus, it is guaranteed that, in spite of the introduced defrosting the Ühlraumtemperatur rises above a value that endangers the refrigerated goods. Of course, this defrosting method can be combined with all conventional heating methods, for example electrically or with hot gas.

In Fig. 2 sind strichliert die bei Anwendung der Defrostung erforderlichen Grundelemente eingetragen. Die Zeitschaltuhr (13) steuert die Zeitpunkte des Abtauvorganges durch Umschaltung auf eine höhere Sollwerttemperatur und schaltet dabei vom Kühlraumtemperaturfühler (14) auf den Temperaturfühler (1) am Verdampfer um. Dabei kann z.B. auch eine elektrische Heizung (15) mit eingeschaltet werden. Die Heizung (15) kann dabei in ähnlicher Art geregelt werden wie die Motordrehzahl durch gesteuerte wiederholt aussetzende Leistungsimpulse. In Fig. 2 the necessary when applying the defrosting basic elements are dashed entered. The timer (13) controls the times of the defrosting process by switching to a higher setpoint temperature and switches from the cold room temperature sensor (14) to the temperature sensor (1) on the evaporator. For example , an electric heater (15) can also be switched on. The heater (15) can be regulated in a similar way as the engine speed by controlled repeated intermittent power pulses.

Claims

Claims .

1. Procedure. so-called Teaparattacrsgeluag »n Uhlgerätta, iasb« eadere Uälsehräakaa, thereby :: denotes that by iron electrical Aasalog »rtreplm8 the sugefahra i alterage in lbhäsgigiceit of eiarg adjustable ! -NU asatrr- Sollwrt, a continuous jerasenea tegarater-istvert and one of the generated kllten e sga analog = Neswert is sailed. 2. procedure according to 1 thereby geteanseieheet, d "as the" cold ass "saaloger Endowment the speed of the Koapraasors is used. 3. The method according to 1, characterized in that # as the 13llteseage heap Did the pressure in the compression part esd / or in the evaporator part of the ultra agaregates is used. e. Method according to 1, characterized in that the continuous eating Is sat Ze "temperature actual value directly to the evaporator. 5. A method according to 1, characterized in that the & Tarperatur-Istvert comparison to steamer is measured and is above the freezing point. 6. Apparatus for exercising the method according to one of the claims Ibis S thereby geieaassichret, there! an adjustable teni-repair-3ollvertgeber vror- is on hand and a continuously measuring temperature sensor shows the actual Temperature scans, whereby a Drehsahlarssser (speedometer) one of the cold narrow analog voltage supplies and all 3 values together the produced cold constriction regulate that a Strcatorschaltrtg the speed of the compressor bsw. the motor increases according to the cooling requirement bsa. lowers. 7. Device according to 1 to 6, characterized in that the Teapezatmcftliler is attached to the outside of the evaporator and sunned all without the Uhlrarres are. ö. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a Timetable is available, which in larger time intervals the. tsmiseratur over the freezing point (defrosting) switches, whereby vähresd das Mihlens eia temperature sensor in IQihlrarn and during Abtaue = a The temperature sensor on the evaporator = is switched.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that there is a Beisinmlse be given to the vaporizer during the defrosting process, which is provided by the electronic control arm on the defrosting should in any way aaslax adjusted like the cooling performance regulation.