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Patent Searching and Data


Title:
REFRIGERATION AND/OR FREEZING APPLIANCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/086299
Kind Code:
A1
Abstract:
An arrangement for a refrigeration and/or freezing appliance, having an electrical or electronic component (1, 2a) and having ascertainment means (2, 4) by which an electrical or thermal load of the component can be ascertained, wherein the ascertainment means comprise a heat source (2) and means for detecting (4) the release of heat by the heat source, wherein the heat source is not formed by the component itself and is connected in series or in parallel with respect to the component.

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Inventors:
CIESLAK, Lars (Brombeerweg 31, Ulm, 89075, DE)
OTTO, Pascal (Schubertstraße 6, Ummendorf, 88444, DE)
Application Number:
EP2018/079032
Publication Date:
May 09, 2019
Filing Date:
October 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
LIEBHERR-HAUSGERÄTE OCHSENHAUSEN GMBH (Memminger Straße 77 - 79, Ochsenhausen, 88416, DE)
International Classes:
H02H3/08; F25D29/00; G05F1/10; H02H5/00; H02H5/04; H02H9/02; H03K17/00; H03K17/08; H03K17/082; H05K1/02
Foreign References:
GB1312122A1973-04-04
US5140394A1992-08-18
US20150146335A12015-05-28
DE102012208115A12013-11-21
US20110080681A12011-04-07
US20080112131A12008-05-15
Attorney, Agent or Firm:
HERRMANN / LORENZ SEIDLER GOSSEL et al. (Widenmayerstr. 23, München, 80538, DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer elektrischen oder elektronischen Komponente, sowie mit Erfassungsmitteln, durch die eine elektrische oder thermische Belastung der Komponente erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel eine Wärmequelle sowie Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur der Wärmequelle umfassen, wobei die Wärmequelle nicht durch die Komponente selbst gebildet wird und in Reihe oder parallel zu der Komponente geschaltet ist.

2. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle der Komponente vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist.

3. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle durch eine Verjüngung einer Leiterbahn oder eines Leiters gebildet ist.

4. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle durch eine zusätzliche elektrische oder elektronische Komponente gebildet ist.

5. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle nicht in direkter Verbindung mit der Komponente steht.

6. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle örtlich getrennt von der Komponente angeordnet ist.

7. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur einen Temperatursensor umfassen.

8. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur eine elektrische oder elektronische Komponente umfassen, insbesondere einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand.

9. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur in direkter elektrischer Verbindung mit der Wärmequelle stehen.

10. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur derart angeordnet sind, dass durch diese die Umgebungstemperatur des Gerätes erkennbar ist. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Schutzschaltung vorgesehen ist, die mit den Erfassungsmitteln in Verbindung steht, so dass die Belastung der Komponente erfasst wird, wobei die Schutzschaltung derart ausgeführt ist, dass diese den Lastzustand der Komponente in Abhängigkeit von der erfassten Belastung der Komponente verringert.

Description:
Kühl- und/oder Gefriergerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer elektrischen oder elektronischen Komponente, sowie mit Erfassungsmitteln, durch die eine elektrische oder thermische Belastung der Komponente erfassbar ist.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einen Temperatursensor nahe an der Gehäusefläche mit dem geringsten Wärmeübergangswiderstand zur Wärmequelle einer Komponente anzuordnen. Die Figur 1 zeigt einen Triac, bei dem die Gehäusefläche mit dem geringsten Wärmeübertragungswiderstand zum Halbleiter mit dem Anschluss A2 direkt elektrisch verbunden ist. Da dieser Anschluss und damit sein elektrisches Potential von dem Schaltzustand des Triacs abhängig ist, ist eine Temperaturmessung durch eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und dem Anschluss A2 nur mit erheblichem Schaltungsaufwand möglich. Aus diesem Grund wird der Sensor lediglich in örtlicher Nähe zum Triac angeordnet oder elektrisch und thermisch mit dem Anschluss A1 verbunden. Der Anschluss A1 ist ausschließlich durch Bondingdrähte mit dem Halbleiter verbunden. Durch die ungünstige thermi- sehe Anbindung kann der Temperaturunterschied zwischen dem Sensor und der Komponente so groß sein, dass eine Überlasterkennung nicht in jedem Anwendungsfall gewährleistet werden kann. Weiterhin eignet sich eine direkte Strommessung über einen Widerstand am Anschluss A1 für eine Überlasterkennung. Diese Strommessung führt jedoch zu einem höheren Schaltungsaufwand und erhöhten Kosten und erlaubt nicht die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur sowie der thermischen Masse der Komponente.

Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Komponenten mit integriertem Temperaturschutz bekannt, wobei diese Komponenten nur in einer begrenzten Vielfalt zur Verfügung stehen und kostenintensiv sind. Abgesehen davon weisen sie nicht die Möglichkeit auf, den Abschaltwert anzupassen.

Aus der DE 10 2012 208 1 15 A1 ist eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung in einem Fahrzeug bekannt, bei der thermische Eigenschaften einer Leiterbahn an thermische Eigenschaften der zu sichernden elektrischen Leitung angepasst werden. Die Vorrichtung umfasst einen Temperatursensor, der dazu ausgelegt ist, einen Temperaturwert einer Leiterbahn zu erfassen, die mit der elektrischen Leitung elektrisch gekoppelt ist, sowie eine Begrenzungseinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Stromfluss durch die elektrische Leitung zu begrenzen, wenn der erfasste Temperaturwert der elektrischen Leiterbahn einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Die US 201 1/0080681 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Absicherung einer elektrischen Leitung in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung eine Begrenzungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, einen Stromfluss durch die elektrische Leitung zu reduzieren, wenn der erfasste Temperaturwert einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die US 2008/01 12131 A1 offenbart einen Temperatursensor, welcher dazu ausgelegt ist, den Temperaturwert einer Leiterbahn zu erfassen, welche mir einer elektrischen Leitung elektrisch gekoppelt ist. Nachteilig an dem Stand der Technik ist es, dass die Temperatur des Komponentengehäuses nur sehr ungenau erfassbar ist, so dass die Komponente nicht nahe an ihrer Leistungsgrenze betrieben werden kann, ohne das Risiko einzugehen, diese zu überlasten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders präzise Möglichkeit zur Erkennung einer Belastungssituation einer elektrischen o- der elektronischen Komponente bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Danach ist vorgesehen, dass die Erfassungsmittel eine Wärmequelle sowie Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur der Wärmequelle umfassen, wobei die Wärmequelle nicht durch die Komponente selbst gebildet wird und in Reihe oder parallel zu der Komponente geschaltet ist.

Somit wird die thermische oder die elektrische Belastung bzw. Überlastung an der elektrischen Komponente durch den Einsatz einer zusätzlichen Wärmequelle erkannt bzw. verhindert.

Diese bildet die Temperatur bzw. deren Erhöhung der Komponenten im Be- lastungs- bzw. im Überlastfall nach und ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei kleineren Strömen im Normalbetrieb lediglich eine geringe Wärmebildung aufweist und bei hohen Belastungen aus der Temperaturerhöhung, der Temperatur bzw. der Wärmeabgabe der zusätzlichen Wärmequelle auf die Lastsituation der Komponente geschlossen werden kann.

Die Wärmequelle kann sowohl in Reihe als auch parallel zu der Komponente geschaltet sein, wobei die von der Wärmequelle abgegebene Wärme im ersten Fall unter anderem von dem Spannungsunterschied über die Komponente abhängig ist und im zweiten Fall unter anderem von dem durch die Komponente fließenden Strom abhängig ist.

Die Wärmequelle kann der zu überwachenden Komponente vorgeschaltet o- der nachgeschaltet sein.

In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Wärmequelle durch eine Verjüngung einer Leiterbahn oder eines Leiters gebildet ist. In diesem Fall ist es möglich, auf die Temperatur des Komponentengehäuses bzw. einer Komponente zurückzuschließen. Wenn die Verjüngung der Leiterbahn direkt oder in der Nähe des Komponentengehäuses bzw. der Komponente angeordnet ist, ist es möglich, die Temperatur der Komponente in einer besonders genauen Weise zu bestimmen.

Die Wärmequelle kann alternativ durch eine zusätzliche elektrische oder elektronische Komponente gebildet sein. Beispielweise kann die Wärmequelle als einen der Komponente vorgeschalteten oder nachgeschalteten oder parallel geschalteten elektrischen Widerstand ausgeführt werden. In jedem Fall erfolgt die Wärmeabgabe aufgrund des Joule-Effekts.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Wärmequelle nicht in direkter Verbindung mit der Komponente steht, sondern von dieser beabstandet ist.

Von der Erfindung ist auch der Fall umfasst, dass die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder Temperatur einen Temperatursensor umfassen. Somit kann die Temperatur der Wärmequelle erfasst werden und dann auf die Temperatur der Komponente zurückgeschlossen werden.

Alternativ oder zusätzlich können die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur eine elektrische oder elektronische Komponente umfassen, insbesondere einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand. Es ist aber auch von der Erfindung der Fall umfasst, dass die Mittel zur Erken- nung der Wärmeabgabe oder Temperatur andere elektrische oder elektronische Komponenten, wie beispielweise kapazitive oder induktive Bauteile, umfassen, deren elektrische Eigenschaften von den umgebenden thermischen Bedingungen abhängen.

Die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe oder der Temperatur können in direkter elektrischer Verbindung mit der Wärmequelle stehen, so dass die gemessene Wärmeabgabe einen genaueren Rückschluss auf die Temperatur der Komponente zulässt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe bzw. der Temperatur derart angeordnet, dass durch diese die Umgebungstemperatur des Gerätes erkennbar ist, sodass diese bei der Erkennung der Belastung automatisch berücksichtigt werden kann.

Erfindungsgemäß kann ferner eine Schutzschaltung vorgesehen sein, die mit den Erfassungsmitteln in Verbindung steht, so dass die Belastung der Komponente erfasst wird, wobei die Schutzschaltung derart ausgeführt ist, dass diese den Lastzustand der Komponente in Abhängigkeit von der erfassten Belastung bzw. dem festgestellten Lastzustand der Komponente verringert. Dadurch ist es möglich, die Komponente von einer elektrischen oder thermischen Belastung zu schützen und dadurch die Lebensdauer der Komponente zu verlängern und die Kosten für deren Instandhaltung zu senken.

Vorzugsweise befindet sich die zu überwachende Komponente auf einer Leiterplatte oder Leiterbahn.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe„ein" und„eine" nicht zwingend genau eines der fraglichen Elemente bezeichnen, wenngleich dies eine mögliche Ausführungsform darstellt, sondern auch für eine Mehrzahl der Elemente stehen können. Entsprechendes gilt für die Verwendung des Plurals, der auch nur eines der Elemente umfassen kann und umgekehrt für die Verwendung des Singulars, der auch mehrere Elemente bezeichnen kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in den Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 : den elektrischen Aufbau eines aus dem Stand der Technik bekannten Triac;

Figur 2: eine elektronische Komponente mit einer Wärmequelle, die durch eine weitere elektrische oder elektronische Komponente gebildet ist,

Figur 3: eine elektronische Komponente mit einer Wärmequelle, die durch eine Verjüngung der Leiterbahn gebildet ist;

Figur 4: das Thermogramm des Temperaturunterschieds zwischen dem

Gehäuse und einem Anschluss A1 im Belastungsfall oder Überlastfall bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Komponente;

Figur 5: das Thermogramm des Temperaturunterschieds zwischen dem

Gehäuse und der zusätzlichen Wärmequelle im Belastungsfall oder Überlastfall, wobei die zusätzliche Wärmequelle durch eine Verjüngung der Leiterbahn gebildet ist.

Figur 1 zeigt den elektrischen Aufbau eines aus dem Stand der Technik bekannten Triacs. Bei diesem Bauteil wird die Temperatur in der Nähe des Bauteils oder durch eine elektrische und thermische Verbindung an dem Anschluss A1 erfasst, auch wenn die Gehäusefläche mit dem geringsten Wär- meübertragungswiderstand zum Halbleiter direkt mit dem Anschluss A2 elektrisch verbunden ist, so dass die Temperaturerfassung an dem Anschluss A2 präzisere Ergebnisse liefern würde. Die Temperaturerfassung an dem Anschluss A2 ist jedoch nur mit erheblichem Schaltungsaufwand möglich, denn dieser Anschluss und damit sein elektrisches Potential sind von dem Schaltzustand des Bauteils abhängig.

Figur 2 zeigt eine Anordnung für ein Kühl- bzw. Gefriergerät gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Wärmequelle durch eine weitere elektrische oder elektronische Komponente gebildet wird.

Die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe bzw. der Temperatur sind durch einen temperaturabhängigen Widerstand 4 gebildet.

Die elektronische Komponente 1 weist die Anschlüsse A1 , A2 und G auf, welche eine elektrische Verbindung der Komponente 1 erlauben. In Reihe vor dem Anschluss A1 ist eine elektrische oder elektronische Komponente 2 angeordnet, welche aufgrund des Joule-Effekts den durch diese fließenden Strom in Wärme umwandelt. Die Komponente 2 dient also in diesem Fall als eine Wärmequelle.

Die von der Komponente 2 erzeugte Wärme wird durch Strahlung und/oder Wärmeleitung, die durch die Pfeile 3 gekennzeichnet, zu einem temperaturabhängigen Widerstand 4 übertragen, so dass dieser als Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe bzw. der Temperatur der Wärmequelle dient. Die Wärmequelle 2 und der Widerstand 4 bilden die Erfassungsmittel.

Dieser Widerstand 4 ist elektrisch einerseits mit dem Netzwerkzweig 7 und anderseits mit einer Regelungs- und Steuereinheit 5 verbunden. Folglich hängt der Strom, der durch den Widerstand 4 fließt, von der durch die Komponente 2 abgegebenen Wärme ab. Die Regelungs- und Steuereinheit 5 umfasst eine Schutzschaltung, welche mit den Erfassungsmitteln, d.h. mit den Mitteln 4 zur Erkennung der Wärmeabgabe und der Wärmequelle 2 in Verbindung steht.

Somit kann eine eventuelle Überlastung der Komponente 1 verhindert werden. Die Schutzschaltung der Regelungs- und Steuereinheit 5 ist derart ausgeführt, dass diese den Lastzustand der Komponente 1 in Abhängigkeit von der erfassten Belastung der Komponente verringert, wenn notwendig, beispielsweise durch eine Begrenzung oder vollständige Abschaltung des Stroms, der zu der Komponente 1 fließt.

2a symbolisierung eine elektrische Last. Dies kann auch in größerer Entfernung zu dem Schaltelement 1 angeordnet sein.

Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, wobei die Wärmequelle durch eine Verjüngung der Leiterbahn gebildet ist.

Die Komponente 1 zeigt die Anschlüsse A1 , A2 und G, welche eine elektrische Verbindung der Komponente 1 erlauben.

Insbesondere ist der Anschluss A1 mit einer Leiterbahn L elektrisch verbunden. Die Leiterbahn L weist unmittelbar vor dem Anschluss A1 eine Verjüngung 2' auf, welche aufgrund des reduzierten Querschnitts einen höheren Widerstand aufweist.

Dieser verursacht eine erhöhte Wärmeabgabe unmittelbar vor dem Anschluss A1 , wobei die Wärme wärmeleitend durch einen temperaturabhängigen Widerstand 3 ' erfasst wird. Die Verjüngung 2' dient in diesem Fall als die Wärmequelle und der temperaturabhängige Widerstand 4' dient als Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe bzw. der Temperatur der Wärmequelle. Sie bilden gemeinsam die Erfassungsmittel.

Die Schutzschaltung 5 ' kann durch den temperaturabhängigen Widerstand 4 ' die Erwärmung der zusätzlichen Wärmequelle 2 ' erfassen und auf eine Belastungssituation bzw. Überlastsituation reagieren.

Figur 4 zeigt das Thermogramm der Temperaturunterschiede zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss A1 im Belastungsfall oder Überlastfall bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Komponente. Wie dies aus der Figur 4 erkennbar ist, ist der Unterschied zwischen den am Anschluss A1 und der am Gehäuse des Bauteils gemessenen Temperaturen erheblich (ca. 28 °C), sodass eine präzise Ermittlung des Lastzustandes des Bauteils nicht möglich ist.

Figur 5 zeigt das Thermogramm der Temperaturunterschiede zwischen dem Gehäuse und der zusätzlichen Wärmequelle im Belastungsfall oder Überlastfall gemäß der Erfindung, wobei die zusätzliche Wärmequelle durch eine Verjüngung 2' der Leiterbahn gebildet ist und die Mittel zur Erkennung der Wärmeabgabe durch einen temperaturabhängigen Widerstand 4' gebildet sind.

In diesem Fall ist der Unterschied zwischen der zusäzlichen Wärmequelle, thermisch verbunden mit dem temperaturabhängigen Widerstand und der am Gehäuse des Bauteils gemessenen Temperaturen nur ca. 1 ,45 °C, sodass eine Ermittlung des Lastzustandes einfacher und präziser erfolgen kann. Dadurch ist es auch möglich, das Bauteil näher an seiner Leistungsgrenze zu betreiben, so dass eine verbesserte Ausnutzung der elektrischen oder elektronischen Komponente möglich ist.