DE60009676T2

DE60009676T2 - Regler und verfahren zur regelung der temperatur in einem kühlschrank

Info

Publication number: DE60009676T2
Application number: DE60009676T
Authority: DE
Inventors: Graham Bailey; Helmut Heger; Mike Hirsch
Original assignee: Ranco Inc of Delaware
Current assignee: Ranco Inc of Delaware
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2020-02-19
Also published as: DK1157247T3; ES2219316T3; EP1157247B1; AU3157200A; WO2000049354A1; EP1157247A1; EP1030147B1; DE69916231D1; DE60009676D1; EP1030147A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung und ein Verfahren zum Steuern der Temperatur in einem Nahrungsmittelfach einer Kühlvorrichtung gemäß dem jeweiligen Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 8. Eine Steuerung und ein Verfahren von dieser Art sind aus EP 0 686 818 bekannt.
Aus diesem Dokument ist eine Steuerung zum Steuern der Temperatur in einem Fach einer Kühlvorrichtung bekannt, die auf das wohlbekannte Problem gerichtet ist, dass bei herkömmlichen Kühlvorrichtungsanwendungen die Lufttemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs eine starke Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur der Kühlvorrichtungsanwendung bzw. des Kühlgeräts zeigt. Ein Grund für dieses Phänomen besteht darin, dass die aktuelle Lufttemperatur, die aus der Zweipunkt-Regelung der Verdampfertemperatur im Nahrungsmittelfach resultiert, nicht nur von Verdampfertemperaturschwellen T_ein und T_aus abhängt, zwischen welchen sich die Verdampfertemperatur periodisch ändert, sondern weiterhin von der Betriebszeit t_ein des Kompressors und der Pausenzeit t_aus des Kompressors abhängt. Für eine hohe Umgebungstemperatur wird die Betriebszeit t_ein des Kompressors größer als für niedrige Umgebungstemperaturen sein. Die Pausenzeit t_aus wird für niedrige Umgebungstemperaturen höher als für hohe Umgebungstemperaturen sein. Folglich neigt die Lufttemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs für hohe Umgebungstemperaturen dazu, niedriger als dann zu sein, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist.
Zum Lösen dieses Problems schlägt die EP 0 686 818 vor, eine Anstiegsrate bezüglich der Verdampfertemperatur zu messen, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist. Diese Anstiegsrate bezüglich der Verdampfertemperatur hängt von der Dispersion durch die Geräteisolierung ab. Die Dispersion wiederum hängt von der Temperaturdifferenz zwischen der Lufttemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs und der Umgebungstemperatur der Kühlvorrichtung ab. In der EP 0 686 818 wird die Anstiegsrate bezüglich der Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, zum Einstellen der niedrigeren Temperaturschwelle T_aus genommen, um den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lufttemperatur im Nahrungsmittelfach zu kompensieren.
Die Anstiegsrate bezüglich der Verdampfertemperatur hängt jedoch nicht nur von der Temperaturdispersion durch die Geräteisolierung ab. Diese Anstiegsrate der Verdampfertemperatur kann durch andere Faktoren beeinflusst werden, und zwar insbesondere durch die Menge an Nahrung, die im Nahrungsmittelfach gelagert ist. Wenn das Nahrungsmittelfach vollständig beladen ist, wird die Anstiegsrate bezüglich der Verdampfertemperatur niedriger als dann sein, wenn das Nahrungsmittelfach leer ist, und zwar bei gegebener gleicher thermischer Dispersion, d.h. bei gegebener gleicher Temperaturdifferenz zwischen der Luft im Nahrungsmittelfach und der Umgebungstemperatur. Aus diesem Grund ist die bekannte Lösung zum Kompensieren des Einflusses von unterschiedlichen Umgebungstemperaturen nicht immer genau.
Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung und ein Verfahren zum Steuern der Temperatur innerhalb eines Nahrungsmittelfachs einer Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche zulassen, den Einfluss von unterschiedlichen Umgebungstemperaturen auf die Lufttemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs mit erhöhter Genauigkeit zu kompensieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, wie es in den Patentansprüchen 1 und 8 definiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Umgebungstemperatur abgeschätzt auf der Basis eines Verhältnisses der Anstiegsrate der Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, zu der Abfallrate der Verdampfungstemperatur, wenn der Kompressor eingeschaltet ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Faktoren, wie eine Nahrungsbeladung, die Anstiegsrate der Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, auf dieselbe Weise beeinflussen, wie sie die Abfallrate einer Verdampfungstemperatur, wenn der Kompressor eingeschaltet ist, beeinflussen. Demgemäß kann eine Größe, die das Verhältnis der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, zu der Abfallrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor eingeschaltet ist, berücksichtigt, als Basis zum Abschätzen der thermischen Dispersion des Nahrungsmittelfachs mit einem reduzierten Einfluss von Faktoren, wie der Nahrungsmittelbeladung, genommen werden.
Das thermische Dispersionsverhältnis der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, zu einer Abfallrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor eingeschaltet ist, kann auf eine Anzahl unterschiedlicher Arten ausgewertet werden. Diese Raten eines Anstiegs und eines Abfalls können entweder über eine konstante Zeitperiode oder über eine konstante Temperaturänderung gemessen werden. Wenn diese Raten eines Anstiegs und eines Abfalls über eine konstante Zeitperiode gemessen werden, kann der Beginn des Zeitintervalls, das zum Messen einer Temperaturänderung verwendet wird, mit demjenigen Zeitpunkt synchronisiert werden, zu welchem der Kompressor ausgeschaltet wird, um die Anstiegsrate einer Verdampfungstemperatur zu messen, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, und kann mit demjenigen Zeitpunkt synchronisiert werden, zu welchem der Kompressor eingeschaltet wird, um die Abfallrate einer Verdampfertemperatur zu messen, wenn der Kompressor eingeschaltet ist.
Wenn diese Raten eines Anstiegs und eines Abfalls über eine konstante Temperaturänderung gemessen werden, ist es vorteilhaft, die Differenz zwischen einer niedrigen Temperaturschwelle, die auch untere Grenztemperatur genannt wird, und einer hohen Temperaturschwelle, die auch obere Grenztemperatur genannt wird, als die Temperaturänderung zu verwenden. Die hohe Temperaturschwelle definiert einen Temperaturwert, der dann, wenn er durch die Verdampfertemperatur überschritten wird, darin resultiert, dass der Kompressor eingeschaltet wird. Gleichermaßen wird dann, wenn die Verdampfertemperatur unter die niedrige Temperaturschwelle abfällt, der Kompressor ausgeschaltet. Da in diesem Fall die Temperaturänderung zum Messen der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur dieselbe wie die Temperaturänderung zum Messen der Abfallrate einer Verdampfertemperatur ist, kann das Verhältnis der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand bzw. ausgeschaltet ist, zu der Abfallrate eine Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Ein-Zustand bzw. eingeschaltet ist, aus einem Verhältnis t_ein/t_aus der Zeitperiode für den Kompressor im Ein-Zustand t_ein zu der Zeitperiode für den Kompressor im Aus-Zustand t_aus ausgewertet werden. Diese Auswertung des thermischen Dispersionsverhältnisses ist zu einem großen Ausmaß unabhängig von Faktoren, wie beispielsweise einer Nahrungsmittelbeladung. Sie liefert eine Anzeige für die thermische Dispersion des Nahrungsmittelfachs, welche wiederum die Umgebungstemperatur der Kühlvorrichtung anzeigt.
Eine Größe, die äquivalent zu dem Verhältnis t_ein/t_aus ist, ist der Kompressor-Tastgrad c = t_ein/(t_ein + t_aus). Da der Kompressor-Tastgrad c als Funktion von t_ein/t_aus allein ausgedrückt werden kann, liefert auch der Kompressor-Tastgrad c eine Auswertung des thermischen Dispersionsverhältnisses, das die Umgebungstemperatur im Wesentlichen ohne den Einfluss der aktuellen Nahrungsmittelbeladung in dem Kühlvorrichtungsfach anzeigt.
Das thermische Dispersionsverhältnis wird vorzugsweise durch die Kühlvorrichtungssteuerung auf einer kontinuierlichen Basis berechnet. Das bedeutet, dass vorzugsweise jedes Mal dann, wenn der Kompressor seinen Betriebszustand vom Aus-Zustand zum Ein-Zustand oder vom Ein-Zustand zum Aus-Zustand ändert, die Änderungsrate einer Verdampfertemperatur so ausgewertet wird, dass jedes Mal dann, wenn sich der Betriebszustand des Kompressors geändert hat, ein aktualisiertes thermisches Dispersionsverhältnis ausgewertet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die niedrige Temperaturschwelle und/oder die hohe Temperaturschwelle gemäß der Auswertung des thermischen Dispersionsverhältnisses so eingestellt, dass der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die aktuelle durchschnittliche Lufttemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs kompensiert werden kann. Diese Kompensation kann mittels nur einem Einstellen der niedrigen Temperaturschwelle basierend auf dem thermischen Dispersionsverhältnis erreicht werden oder mittels nur einem Einstellen der hohen Temperaturschwelle basierend auf dem thermischen Dispersionsverhältnis oder mittels einem Einstellen von sowohl der niedrigen Temperaturschwelle als auch der hohen Temperaturschwelle auf der Basis des thermischen Dispersionsverhältnisses.
Das thermische Dispersionsverhältnis kann durch Faktoren gestört werden, wie beispielsweise ein häufiges oder ein langes Öffnen einer Kühlvorrichtungstür oder durch das Einfügen von extrem warmen oder kalten Gütern. Wenn es erwünscht ist, auch den Einfluss dieser Faktoren zu reduzieren, ist es vorteilhaft, nach einer Stabilisierung des thermischen Dispersionsverhältnisses zu suchen, bevor eine Einstellung von wenigstens einer der hohen und der niedrigen Temperaturschwelle durchgeführt wird. Ob sich das thermische Dispersionsverhältnis stabilisiert hat oder nicht, kann beispielsweise aus einer Anzahl von aufeinander folgenden Auswertungen dieses Verhältnisses und durch ein Analysieren, ob sich diese vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgenden Auswertungen voneinander um weniger als einen vorbestimmten Betrag unterscheidet, beurteilt werden. Wenn sich eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgenden Auswertungen des thermischen Dispersionsverhältnisses nicht um mehr als diesen vorbestimmten Betrag unterscheidet, wird die Einstellung von Schwellen basierend auf dem thermischen Dispersionsverhältnis freigegeben, und sonst gesperrt. Eine Steuerung, die dieses Verfahren implementiert, ist diesbezüglich vorteilhaft, das sie keinen zusätzlichen Sensor zum Erfassen der Türposition erfordert und nicht mehr als eine Eingabe vom existierenden Verdampfertemperatursensor und eine Eingabe von einer durch einen Anwender einstellbaren Temperaturwählscheibe zum Einstellen eines Sollwerts der Lufttemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs benötigt.
Vorzugsweise enthält die Steuerung eine Nachschautabelle, die verschiedene thermische Dispersionsverhältnisse und zugehörige obere Grenztemperaturen und untere Grenztemperaturen für den Kompressor enthält, die während Testens bei der Entwicklung der Kühlvorrichtungsanwendung bzw. des Kühlgeräts ausgewählt worden sind, um für die erfassten bestimmten Umgebungsbedingungen geeignet zu sein. Es ist bequem, wenn diese Umgebungstemperaturen in Temperaturbändern organisiert sind, die für Kühlvorrichtungsanwendungen international anerkannt sind.
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise unter Verwendung einer geeignet programmierten Mikrosteuerung implementiert.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Identische oder entsprechende Elemente in den verschiedenen Zeichnungen sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein Zeitdiagramm, das schematisch das Verhalten der Lufttemperatur im Nahrungsmittelfach, der Verdampfertemperatur und der Kompressor-Betriebszustände über der Zeit zeigt;
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuerung zum Steuern einer Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
1 ist ein Zeitdiagramm mit drei Kurven A, B und C. Alle drei Kurven verwenden dieselbe Zeitachse t. Die Kurve A zeigt das Verhalten der Lufttemperatur innerhalb eines Nahrungsmittelfachs einer Kühlvorrichtung über der Zeit. Die Kurve B zeigt das Verhalten der Temperatur des Verdampfers im Nahrungsmittelfach über der Zeit. Schließlich zeit die Kurve C die Betriebszustände EIN und AUS des Kompressors in Zusammenhang mit den Temperaturkurven A und B.
Aus der 1 kann entnommen werden, dass im Verlauf eines Steuerns der durchschnittlichen Lufttemperatur entsprechend der Temperatur der Nahrung im Kühlvorrichtungsfach sich der Kompressor, der eine Kühlflüssigkeit durch den Kühlvorrichtungskreis der Kühlvorrichtung zirkulieren lässt, dann einschaltet, wenn die Verdampfertemperatur auf einen hohen Temperaturwert T_on bzw. T_ein angestiegen ist, der die obere Grenztemperatur genannt wird. Der Betrieb des Kompressors resultiert darin, dass die Verdampfertemperatur abfällt, bis eine niedrige Temperaturschwelle T_off bzw. T_aus erreicht wird, was veranlasst, dass sich der Kompressor wieder ausschaltet. Im Aus-Zustand des Kompressors steigt die Verdampfertemperatur wieder an, bis die hohe Temperaturschwelle T_ein erreicht worden ist. Dieser Zyklus wiederholt sich periodisch.
Während die Temperaturdifferenz T_ein – T_aus zwischen der hohen Temperaturschwelle und der niedrigen Temperaturschwelle wesentlich sein kann, z.B. etwa 20°C, ist die resultierende zyklische Änderung der Lufttemperatur im Nahrungsmittelfach viel geringer, wie es in Kurve A der 1 angezeigt ist. Die durchschnittliche Lufttemperatur hängt von der hohen Temperaturschwelle T_ein und von der niedrigen Temperaturschwelle T_aus ab, und weiterhin von der Dauer von jedem der Betriebszustände des Kompressors in jedem Zyklus. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass dann, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, die Abfallrate der Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Ein-Zustand ist, aufgrund der thermischen Dispersion der Kühlvorrichtungsisolierung und aus anderen Gründen kleiner wird. Darüber hinaus wird die Anstiegsrate der Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist, mit einer Erhöhung bezüglich der Umgebungstemperatur größer werden. Andererseits wird eine größere Nahrungsmittelbeladung im Fach nicht nur die Abfallrate einer Verdampfertemperatur verlangsamen, wenn der Kompressor im Ein-Zustand ist, sondern auch die Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist. Demgemäß wird ein Verhältnis der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist, zu der Abfallrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Ein-Zustand ist, eine empfindliche Anzeige für eine Umgebungstemperatur sein, und wird gleichzeitig unempfindlich gegenüber Schwankungen einer Nahrungsmittelbeladung sein.
1 zeigt eine Möglichkeit an, wie dieses thermische Dispersionsverhältnis ausgewertet werden kann. Gemäß der 1 wird eine Temperaturdifferenz ΔT_aus über ein vorbestimmtes Zeitintervall Δt gemessen, das dann beginnt, wann immer der Kompressor seinen Betriebszustand vom Ein-Zustand zum Aus-Zustand ändert. Das Verhältnis ΔT_aus/Δt ist eine Auswertung der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist. Gleichermaßen wird eine Temperaturdifferenz ΔT_ein über ein vorbestimmtes Zeitintervall Δt gemessen, welches von derselben Länge wie dasjenige sein kann, das zum Messen von ΔT_aus verwendet wird, wobei das Intervall Δt zum Messen von ΔT_ein dann beginnt, wenn der Kompressor seinen Betriebszustand vom Aus-Zustand zum Ein-Zustand ändert. Das Verhältnis ΔT_ein/Δt ist eine Auswertung der Abfallrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist. Das Verhältnis dieser Anstiegsrate zu dieser Abfallrate stellt das thermische Dispersionsverhältnis dar, das die Umgebungstemperatur mit geringer Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen einer Nahrungsmittelbeladung anzeigt.
Zum Auswerten dieser thermischen Dispersion kann das Zeitintervall Δt beim Messen der Änderung der Temperatur ΔT_aus und ΔT_ein konstant gehalten werden, oder es wird die Änderung der Temperatur konstant gehalten, und das Zeitintervall Δt wird gemessen. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung werden ΔT_ein und ΔT_aus so ausgewählt, dass ΔT_ein = ΔT_aus = T_ein – T_aus = ΔT. Aus (ΔT/t_aus)/(ΔT/t_ein) = t_ein/t_aus ist es offensichtlich, dass dieses Verhältnis der Zeit für den Ein-Zustand des Kompressors zu der Zeit für den Aus-Zustand des Kompressors ein von einer Nahrungsbeladung im Wesentlichen unabhängiges thermisches Dispersionsverhältnis der Kühlvorrichtung anzeigt, was nützlich zum Abschätzen der Umgebungstemperatur der Kühlvorrichtung ist.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 1 die Steuerung, die mittels einer Software in einer Mikrosteuerung implementiert sein kann. Ein Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Temperatursensor, wie beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand. Dieser Temperatursensor ist in thermischem Kontakt mit dem Verdampfer im Nahrungsmittelfach angebracht und liefert eine Temperatureingabe zur Steuerung 1. Ein Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Temperatureinstelleinrichtung, die von einem Anwender einstellbar ist, zum Voreinstellen einer Solltemperatur innerhalb des Nahrungsmittelfachs. Die von einem Anwender einstellbare Temperatureinstelleinrichtung 8 kann ein Potentiometer sein, das eine Solltemperatureingabe zur Steuerung 1 liefert. Ein Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Leistungsversorgung für die Steuerung 1. Ein Bezugszeichen 6 stellt den Kompressor dar, der durch die Steuerung 1 ein- und ausgeschaltet wird.
Ein Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Komparator mit Hysterese, der die durch den Temperatursensor 7 erfasste Temperatur mit einer hohen Temperaturschwelle T_ein und mit einer niedrigen Temperaturschwelle T_aus vergleicht. Wie es in 2 gezeigt ist, schaltet der Komparator 4 den Kompressor ein, sobald die erfasste Verdampfertemperatur T_ein überschritten hat, und schaltet den Kompressor aus, sobald die erfasste Verdampfertemperatur unter T_aus abfällt. Ein Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Abschnitt zum Auswerten eines thermischen Dispersionsverhältnisses basierend auf einem Verhältnis der Abfallrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist, zu einer Anstiegsrate einer Temperatur, wenn der Kompressor im Ein-Zustand ist. Zum Auswerten dieses thermischen Dispersionsverhältnisses empfängt der Abschnitt 2 die erfasste Verdampfertemperatur und den Betriebszustand des Kompressors 6 als Eingaben. Für jeden der Betriebszustände EIN und AUS des Kompressors wertet der Abschnitt 2 jeweils eine Abfallrate einer Verdampfertemperatur und eine Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur aus und wertet ein Verhältnis von diesen Raten jedes Mal dann aus, wenn der Kompressor 6 seinen Betriebszustand geändert hat. Dieses durch den Abschnitt 2 erzeugte Verhältnis, das das thermische Dispersionsverhältnis der Kühlvorrichtung darstellt, wird von einem Abschnitt 3 empfangen. Dieser Abschnitt weist eine Datenbank auf, die hohe Temperaturschwellenwerte und niedrige Temperaturschwellenwerte für eine Vielfalt von unterschiedlichen Werten des durch den Abschnitt 2 gelieferten thermischen Dispersionsverhältnisses und für eine Vielfalt von unterschiedlichen Solltemperaturwerten, die durch einen Anwender eingestellt sind, enthält.
Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Abschnitt 3 weiterhin Speicherstellen zum Speichern einer vorbestimmten Anzahl von letzten thermischen Dispersionsverhältnissen. Jedes Mal dann, wenn der Abschnitt 2 ein neues thermisches Dispersionsverhältnis ausgibt, wird das älteste der gespeicherten vorherigen thermischen Dispersionsverhältnisse weggeworfen und durch das neueste ersetzt. Der Abschnitt 3 enthält weiterhin eine Einrichtung zum Beurteilen, ob die gespeicherten thermischen Dispersionsverhältnisse um mehr als einen vorbestimmten Betrag voneinander unterschiedlich sind. Wenn dies der Fall ist, erfasst der Abschnitt 3 einen instabilen Zustand, z.B. resultierend aus einem häufigen oder langzeitigen Öffnen der Tür oder durch das Einfügen von extrem warmen oder kalten Gütern. Solange der instabile Zustand vorherrscht, wird der Abschnitt 3 die hohe Temperaturschwelle T_ein und die niedrige Temperaturschwelle T_aus, die zum Komparator 4 ausgegeben werden, nicht aktualisieren. Sobald durch den Abschnitt 3 gefunden wird, dass die gespeicherten thermischen Dispersionsverhältnisse um weniger als den vorbestimmten Betrag voneinander unterschiedlich sind, erfasst der Abschnitt 3 einen stabilen Zustand. Solange der stabile Zustand vorherrscht, nimmt der Abschnitt 3 das letzte thermische Dispersionsverhältnis, das durch den Abschnitt 2 geliefert wird, nimmt weiterhin die von einem Anwender eingestellte Solltemperatur, die durch die Einstelleinrichtung 8 geliefert wird, liest aus seiner Datenbank eine niedrige Temperaturschwelle T_aus und eine hohe Temperaturschwelle T_ein und gibt diese Schwellen zum Komparator 4 aus. Die Datenbank des Abschnitts 3 kann eine Tabelle sein, die mit Schwellenwerten gefüllt ist, die während eines Testens bei der Entwicklung unter unterschiedlichen Umgebungstemperaturbedingungen empirisch ausgewählt worden sind.
Während bei dem Ausführungsbeispiel der 2 der Abschnitt 3 sowohl die niedrige Temperaturschwelle als auch die hohe Temperaturschwelle in Abhängigkeit von der eingestellten Solltemperatur und dem ausgewerteten thermischen Dispersionsverhältnis zum Komparator 4 liefert, kann derselbe Effekt eines Kompensierens des Einflusses von Umgebungstemperaturschwankungen auf die durchschnittliche Lufttemperatur im Nahrungsmittelfach erhalten werden, wenn nur eine dieser Temperaturschwellen, und zwar vorzugsweise die niedrige Temperaturschwelle, durch den Abschnitt 3 eingestellt wird, während die andere Temperaturschwelle festgehalten wird.
Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 2 bezüglich des Abschnitts 2 zum Auswerten eines thermischen Dispersionsverhältnisses. Alle anderen Elemente der 3 sind nicht unterschiedlich von den entsprechenden Elementen der 2, so dass ihre Beschreibung nicht wiederholt werden muss.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 ist der Abschnitt 2 zum Auswerten eines thermischen Dispersionsverhältnisses basierend auf einem Verhältnis der Abfallrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist, zu einer Anstiegsrate einer Temperatur, wenn der Kompressor im Ein-Zustand ist, gebildet, um die Ein-Zeit t_ein des Kompressors und die Aus-Zeit t_aus des Kompressors zu messen. Dafür empfängt der Abschnitt 2 Information über den aktuellen Betriebszustand des Kompressors 6 vom Komparator 4. Jedes Mal dann, wenn der Kompressor 6 seinen Betriebszustand geändert hat, berechnet der Abschnitt 2 ein Verhältnis t_ein/t_aus zum Auswerten des thermischen Dispersionsverhältnisses der Kühlvorrichtung und gibt dieses Verhältnis zum Abschnitt 3 aus. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfordert der Abschnitt 2 keine Eingabe vom Temperatursensor 7 an dem Verdampfer, weil bei diesem Ausführungsbeispiel die Auswertung des thermischen Dispersionsverhältnisses auf Raten eines Abfalls und eines Anstiegs einer Verdampfertemperatur basiert, welche wiederum auf derselben Temperaturdifferenz ΔT = T_ein – T_aus basieren. Während eines Normalbetriebs der Kühlvorrichtung bleibt diese Temperaturdifferenz konstant, so dass das Verhältnis t_ein/t_aus eine zuverlässige Auswertung des in den Abschnitt 3 eingegebenen thermischen Dispersionsverhältnisses ist.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 3 nur bezüglich des Abschnitts 2. Alle übrigen Elemente sind von den entsprechenden Elementen in den 2 und 3 nicht unterschiedlich, so dass ihre Beschreibung nicht wiederholt werden muss.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wertet der Abschnitt 2 ein thermisches Dispersionsverhältnis der Kühlvorrichtung basierend auf dem Tastgrad des Kompressors 6 aus. Dafür empfängt der Abschnitt 2 eine Anzeige über den aktuellen Betriebszustand des Kompressors 6 vom Komparator 4. Der Abschnitt 2 misst die Ein-Zeitperiode t_ein des Kompressors und die Aus-Zeitperiode t_aus des Kompressors. Jedes Mal dann, wenn sich der Betriebszustand des Kompressors geändert hat, berechnet der Abschnitt 2 einen neuen Tastgrad aus der letzten beendeten Ein-Periode und der letzten beendeten Aus-Periode des Kompressors. Die Tastgrade, die durch den Abschnitt 2 berechnet sind, werden als Auswertung des thermischen Dispersionsverhältnisses der Kühlvorrichtung in den Abschnitt 3 eingegeben.
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Steuern der Temperatur in dem Fach für frische Nahrungsmittel geeignet, das auch Kühlfach genannt wird. Sie ist gleichermaßen geeignet zum Steuern der Temperatur in einem Gefrierfach zum Lagern von gefrorenen Nahrungsmitteln einer Kühlvorrichtung. Eine Steuerung ist insbesondere zum Steuern der Temperatur in einer Kühlvorrichtung geeignet, die ein Gefrierfach und ein Kühlfach kombiniert. Wenn eine solche Kühlvorrichtung einen starken Kompressor und einen einzelnen Kühlvorrichtungskreis mit einer Reihenschaltung aus dem Verdampfer im Kühlfach und dem Verdampfer im Gefrierfach hat, und einen Temperatursensor nur an dem Verdampfer des Kühlfachs, kann die Steuerung die Temperatur im Gefrierfach bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturbedingungen im Wesentlichen stabil halten.
Der Ausdruck Gefrierfach bezieht sich auf Fächer mit wenigstens einem Stern.
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Einfluss von Umgebungstemperaturen auf die Temperatur innerhalb des Nahrungsmittelsfachs einer Kühlvorrichtung im Wesentlichen unabhängig von der Nahrungsmittelbeladung kompensieren und erfordert keinen separaten Umgebungstemperatursensor.

Claims

Steuerung zum Steuern der Temperatur in einem Nahrungsmittelfach einer Kühlvorrichtung mit einem Verdampfer, der in dem Nahrungsmittelfach angeordnet ist, und einem Kompressor (6) zum Zirkulieren von Kühlungsfluid durch den Verdampfer, wobei die Steuerung (1) folgendes aufweist: – eine Einrichtung (8) zum Empfangen eines Solltemperaturwerts von einer Solltemperatur-Einstelleinrichtung für das Nahrungsmittelfach; – eine Einrichtung (7) zum Empfangen eines tatsächlichen Temperaturwerts des Verdampfers in einem Kühlfach der Kühlvorrichtung; – eine Einrichtung (4) zum Einschalten des Kompressors (6), wenn die tatsächliche Temperatur eine hohe Temperaturschwelle (T_on) übersteigt, und zum Ausschalten des Kompressors (6), wenn die tatsächliche Temperatur unter eine niedrige Temperaturschwelle (T_off) abfällt, wobei wenigstens eine der Temperaturschwellen in Abhängigkeit von der Solltemperatur des Nahrungsmittelfachs bestimmt wird; – eine Einrichtung (3) zum Kompensieren einer Abhängigkeit einer Durchschnittstemperatur im Nahrungsmittelfach von einer Umgebungstemperatur der Kühlvorrichtung durch Einstellen der niedrigen Temperaturschwelle (T_off) und/oder der hohen Temperaturschwelle (T_on), wobei die Kompensationseinrichtung (3) geeignet ist, eine Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur zu messen, wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist; dadurch gekennzeichnet, dass – die Kompensationseinrichtung (3) dazu geeignet ist, ein thermisches Dispersionsverhältnis basierend auf einem Verhältnis der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor (6) im Aus-Zustand ist, zu einer Abfallrate einer Temperatur, wenn der Kompressor (6) im Ein-Zustand ist, zu bewerten und die niedrige Temperaturschwelle (T_off) und/oder die hohe Temperaturschwelle (T_on) gemäß dem thermischen Dispersionsverhältnis einzustellen.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kompensationseinrichtung (3) dazu geeignet ist, die Abfallrate und/oder die Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur durch Messen einer Änderung einer Verdampfertemperatur über eine spezifizierte Zeitperiode (Δt) oder durch Messen einer Zeitperiode, während welcher sich die Verdampfertemperatur um einen spezifizierten Betrag (ΔT) ändert, zu bestimmen.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kompensationseinrichtung (3) dazu geeignet ist, eine Periode (t_on), wenn der Kompressor (6) im Ein-Zustand ist, und eine Periode (t_off), wenn der Kompressor im Aus-Zustand ist, zu messen und das thermische Dispersionsverhältnis aus einem Verhältnis (t_on/t_off) der EIN-Zeitperiode zu der AUS-Zeitperiode zu erhalten.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kompensationseinrichtung (3) dazu geeignet ist, eine Periode (t_on), wenn der Kompressor (6) im Ein-Zustand ist, und eine Periode (t_off), wenn der Kompressor (6) im Aus-Zustand ist, zu messen und das thermische Dispersionsverhältnis aus einem Verhältnis der AUS-Zeitperiode (t_off) zu einer Summe (t_on + t_off) der EIN-Zeitperiode und der AUS-Zeitperiode zu erhalten.
Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – eine Nachschautabelleneinrichtung (3) zum Speichern von Werten für die niedrige Temperaturschwelle und/oder von Werten für die hohe Temperaturschwelle in Zusammenhang mit verschiedenen Werten des thermischen Dispersionsverhältnisses und mit Solltemperaturwerten des Nahrungsmittelfachs; – wobei die Kompensationseinrichtung (3) dazu geeignet ist, die niedrige Temperaturschwelle und/oder die hohe Temperaturschwelle aus einer Stelle in der Nachschautabelle zu lesen, die durch das bewertete thermische Dispersionsverhältnis und die Solltemperatur des Nahrungsmittelfachs angezeigt wird.
Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kompensationseinrichtung (3) dazu geeignet ist, eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgend bewerteten thermischen Dispersionsverhältnissen zu speichern; und – eine Einstellung der niedrigen Temperaturschwelle (t_off) und/oder der hohen Temperaturschwelle (t_on) zu verhindern, wenn sich die vorbestimmte Zahl von thermischen Dispersionsverhältnissen von einander um mehr als eine vorbestimmte Varianzschwelle unterscheidet.
Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens die Kompensationseinrichtung (3) in einer Mikrosteuerung implementiert ist.
Verfahren zum Steuern der Temperatur in einem Nahrungsmittelfach einer Kühlvorrichtung mit einem Verdampfer, der im Nahrungsmittelfach angeordnet ist, und einem Kompressor (6) zum Zirkulieren eines Kühlfluids durch den Verdampfer, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Empfangen eines Solltemperaturwerts für das Nahrungsmittelfach; – Empfangen eines aktuellen Temperaturwerts des Verdampfers im Nahrungsmittelfach der Kühlvorrichtung; – Einschalten des Kompressors (6), wenn die aktuelle Temperatur eine hohe Temperaturschwelle (T_on) übersteigt, und Ausschalten des Kompressors (6), wenn die aktuelle Temperatur unter eine niedrige Temperaturschwelle (T_off) abfällt; wobei wenigstens eine der Temperaturschwellen in Abhängigkeit von der Solltemperatur des Nahrungsmittelfachs bestimmt wird; – Messen einer Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor (6) im Aus-Zustand ist, und Kompensieren einer Abhängigkeit des Durchschnittswerts im Nahrungsmittelfach von einer Umgebungstemperatur durch Einstellen der niedrigen Temperaturschwelle und/oder der hohen Temperaturschwelle; gekennzeichnet durch – Bewerten eines thermischen Dispersionsverhältnisses basierend auf einem Verhältnis der Anstiegsrate einer Verdampfertemperatur, wenn der Kompressor (6) im Aus-Zustand ist, zu einer Abfallrate einer Temperatur, wenn der Kompressor (6) im Ein-Zustand ist, und Einstellen der niedrigen Temperaturschwelle (T_off) und/oder der hohen Temperaturschwelle (T_on) gemäß dem thermischen Dispersionsverhältnis.