DE19924000A1 - Kühlmöbel mit einer rauhen Oberflächenstruktur im Innenraum - Google Patents

Abstract

Kühlmöbel, wie Kühlschränke, Tiefkühltruhen und -regale für die gewerbliche Nutzung und/oder den privaten Gebrauch, mit einem Innenraum, dessen Temperatur mit Hilfe einer Kühlvorrichtung unter die Umgebungstemperatur absenkbar ist, insbesondere einem Verdampfer, der in den Innenraum hineinragt, thermisch isolierten Wänden und/oder Boden und/oder Decke und/oder Türen und/oder Nachtrollos, deren nach innen weisende Oberflächen Grenzflächen zwischen Kalt und Warm darstellen, die gegenüber der Horizontalen geneigt sind, wobei die Oberfläche (5) und/oder der Verdampfer mit einer rauhen Oberflächenstruktur versehen ist, die aus Spitzen (1) und Senken (2) besteht, und die Rauhtiefe zwischen fünf und hundert Mikrometer und der gegenseitige Abstand der Spitzen (1) zwischen fünf und zweihundert Mikrometer liegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kühlmöbel, wie Kühl­ schränke, Tiefkühltruhen und -regale für die ge­ werbliche Nutzung und/oder den privaten Gebrauch, mit einem Innenraum, dessen Temperatur mit Hilfe einer Kühlvorrichtung unter die Umgebungstemperatur absenkbar ist, insbesondere einem Verdampfer, der in den Innenraum hineinragt, thermisch isolierten Wänden und/oder Boden und/oder Decke und/oder Türen und/oder Nachtrollos, deren nach innen weisende Oberflächen Grenzflächen zwischen Kalt und Warm darstellen, die gegenüber der Horizontalen geneigt sind.

Kühlmöbel sind in den unterschiedlichsten Ausfüh­ rungen bekannt und gebräuchlich. In Geschäften die­ nen sie der Lagerung und der Präsentation von Le­ bensmitteln, die der Kunde selbst auswählt und ent­ nimmt. Zur Senkung des Energiebedarfs können sie mit transparenten Türen oder Klappen versehen sein, die sich nach der Entnahme selbsttätig schließen, und durch die der Kunde die angebotene Ware entneh­ men kann. Es sind auch sogenannte Tiefkühlinseln bekannt, die nach oben offen sind, und aus der die Ware direkt entnommen wird, oder die mit einer, meist horizontal verschiebbaren, Klappe verschließ­ bar sind. Diese im Allgemeinen nach oben offenen Kühlmöbel werden außerhalb der Verkaufszeiten mit sogenannten Nachtrollos abgedeckt, um deren Ener­ giebedarf durch einen Abschluß des gekühlten Innen­ raums gegen die Umgebung zu senken. Im privaten Be­ reich werden die Kühlmöbel zur, gegebenenfalls langfristigen, Lagerung bzw. Bevorratung von Nah­ rungsmitteln genutzt. Man unterscheidet zwischen Kühlschränken, die üblicherweise bis zu einer Tem­ peratur knapp oberhalb des Gefrierpunkts abkühlbar sind, und Tiefkühltruhen oder -regalen, die bis -20°C erreichen. Es sind mehrere Prinzipien bekannt, nach denen der Innenraum der Kühlmöbel, der mit thermisch isolierten Wänden, Boden, Türen und Decke gegen die warme Umgebung isoliert ist, gekühlt wird, beispielsweise das Umwälzen von Kaltluft, die direkte Abkühlung zumindest eines Teils der Wandung des Innenraums mit einer geeigneten Kühlvorrich­ tung, oder die Kühlung mit Hilfe eines kühlmittel­ durchflossenen Verdampfers, der in den Innenraum hineinragt, bzw. der mit einem Leitblech thermisch verbunden ist, das in den Innenraum hineinragt. Stößt ein Luftmolekül gegen eine solche Grenzfläche zwischen Kalt und Warm, gibt es einen Teil seiner thermischen Energie an diese ab und wird dabei ab­ gekühlt, und die Temperatur des Innenraums insge­ samt abgesenkt. Die Luftmoleküle ihrerseits entzie­ hen der eingelegten Ware nach dem gleichen Prinzip die gespeicherte Wärmeenergie.

Als nachteilig bei den bisher bekannten Kühlmöbeln ist anzusehen, daß am Verdampfer bzw. an den Berei­ chen der Wandung, die direkt von außen gekühlt wer­ den, sich die in der abgekühlten Luft enthaltene überschüssige Feuchtigkeit, aufgrund des bei nied­ rigeren Temperaturen kleineren Dampfdrucks des Was­ sers niederschlägt, und die kondensierten Tröpf­ chen, die in unmittelbarem Kontakt zu der kälteren Grenzfläche stehen, ausfrieren. Dies führt dazu, daß bei einer handelsüblichen Kühltruhe in Super­ märkten, die ständig geöffnet und geschlossen wird, wobei immer warme, wasserhaltige Luft in den Innen­ raum gelangt, alle zwei bis drei Tage eine mehrere Zentimeter dicke Eisschicht, die sich am Verdampfer oder einer sonstigen Grenzfläche niedergeschlagen hat, entfernt werden muß, die sonst zu einer Ver­ kleinerung des Innenraums sowie erheblichen Ener­ gieverlusten führt, da das Eis unnötigerweise mit­ gekühlt und der Kältetransfer behindert wird. Auch wenn der flächig ausgeführte Verdampfer eine senk­ recht orientierte Fläche aufweist, die dem Innen­ raum zugewandt ist, tritt dieses Phänomen auf, da die Wassertropfen an den bisher bekannten glatten Oberflächenstrukturen auch an senkrechten Flächen solange ortsfest haften bleiben, bis sie angefroren sind.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde ein Kühlmöbel so zu ge­ stalten, daß sich an den Grenzflächen zwischen Kalt und Warm an der Wandung des Innenraums des Kühlmö­ bels, bzw. an dem im Innenraum angeordneten Ver­ dampfer, trotz der dort unumgänglichen Kondensation der Luftfeuchtigkeit, kein Eis mehr bilden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Oberfläche und/oder der Verdampfer mit ei­ ner rauhen Oberflächenstruktur versehen ist, die aus Spitzen und Senken besteht, und die Rauhtiefe zwischen fünf und hundert Mikrometer und der gegen­ seitige Abstand der Spitzen zwischen fünf und zwei­ hundert Mikrometer liegt.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, daß die Oberflächen im Innenraum des Kühlmöbels, die gegen die Horizontale geneigt sind, mit einer rau­ hen Struktur versehen werden, die aus Spitzen und Senken besteht, wobei die Rauhtiefe und der Abstand der Spitzen wie oben angegeben gewählt ist. Unter Rauhtiefe ist hierbei im Sinne der Erfindung die Höhe einer Spitze vom tiefsten Punkt, also von der Senke aus, zu verstehen. Bei dieser Ausgestaltung der Oberfläche treten nur die Spitzen mit einem kondensierten Wassertropfen, dessen Durchmesser von derselben Größenordnung wie die Rauhtiefe ist, auf einer relativ kleinen Fläche in Kontakt. Sie bewah­ ren dabei ihre annähernd kugelförmige Gestalt, da die umgebende Luft gegenüber dem Wasser ein hydro­ phobes Medium ist, und er deshalb aus energetischen Gründen bestrebt ist, seine Oberfläche möglichst klein zu halten. Bei der oben angegebenen Oberflä­ chengeometrie ist das Eindringen der Wassertropfen in die Senken aus denselben Gründen verhindert, da durch das Benetzen einer größeren Fläche, wie es in einer Senke, in der sich ein Tropfen befindet, un­ ausweichlich der Fall ist, dessen Oberfläche in un­ zulässiger Weise vergrößert würde. Stehen die ein­ zelnen Spitzen jedoch zu nahe beieinander, kann ein Tropfen mehrere gleichzeitig berühren, d. h. er sieht nur noch eine durchgehende Fläche, auf der er haften bleibt. Sind die Spitzen zu weit voneinander entfernt, kann der Tropfen in die Senke eindringen, ohne seine Oberfläche sehr zu verändern. Daraus folgt, daß die Haftung auf einer "rauhen" Oberflä­ che dieser Ausgestaltung erheblich vermindert ist gegenüber den bisher bekannten glatten Flächen, bei denen man bestrebt war, möglichst keine Unebenhei­ ten zuzulassen, und der Wassertropfen fließt auf einer gegenüber der Horizontalen geneigten Fläche, im Falle der Seitenwände sind die Flächen senkrecht orientiert, aufgrund der Gewichtskraft nach unten ab, wobei er praktisch immer nur in Kontakt mit ei­ ner Spitze tritt. Es ist dem Fachmann möglich, auch Boden und Decke oder das Nachtrollo eines Kühlmö­ bels leicht geneigt auszuführen. Die Erstellung ei­ ner rauhen Oberfläche mit den oben angeführten Pa­ rametern ist dem Fachmann auf verschiedenste Weise bekannt, z. B. mit Hilfe von chemischen Ätzungen, mechanisches Einpressen einer netzartigen Struktur, Einritzen von Vertiefungen oder das Aufstreuen und beispielsweise Festkleben körniger Materialien mit entsprechender Sieblinie auf eine ansonsten glatte, d. h. mit einer kleineren Rauhtiefe versehenen Oberfläche. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Bauteil für einen Innenraum eines Kühlmöbels schon bei der Produktion mit einer solchen Oberflä­ che zu versehen, beispielsweise wenn beim Gießen, Spritzgießen oder Tiefziehen eines Kunststoffteils eine entsprechende Negativform verwendet wird. Auch Flächen aus Metall, z. B. die Oberfläche eines Ver­ dampfers oder eines Leitblechs im Innenraum, können in bekannter Weise mit einer solchen Struktur aus­ gestattet werden. Prinzipiell kann diese Erfindung auch in Kühlhäusern, -räumen, -lastwagen, -zügen, -schiffen oder sonstigen -behältern angewendet wer­ den.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beson­ ders an einem Verdampfer, der im allgemeinen eine senkrecht orientierte metallische Oberfläche auf­ weist, die aus der Luft abkondensierten Wassertrop­ fen nicht ausfrieren, da aufgrund der Oberflächen­ geometrie die Kontaktfläche zwischen Tropfen und Grenzfläche sehr klein ist, und deshalb praktisch keine Wärmeenergie vom Tropfen abgegeben werden und er somit nicht erstarren kann. Außerdem führt die geringe Haftungskraft, des Tropfens an einer Spitze dazu, daß er durch die auf ihn wirkende Gewichts­ kraft praktisch sofort nach unten abläuft, wobei das Kühlmöbel so gestaltet ist, daß alle Grenzflä­ chen zwischen Kalt und Warm gegen die Horizontale geneigt sind, so daß das Vereisen der Grenzflächen bzw. des Verdampfers nicht mehr auftritt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge­ genstand von Unteransprüchen.

Um das Abperlen bzw. das Nichthaften der Wasser­ tropfen auf der Oberfläche zu unterstützen, wird vorgeschlagen, sie aus einem hydrophoben Material auszuführen, oder die bestehende Oberfläche dauer­ haft zu hydrophobieren, d. h. mit einem dünnen Überzug zu versehen, der die räumliche Struktur nicht verändert. Die hierzu nötigen Maßnahmen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise kann das ge­ samte Bauteil aus einem Polymer-Kunststoff beste­ hen, der in eine Form gegossen wird, die entspre­ chend strukturiert ist, wobei die hydrophoben Reste nach außen weisen und die eigentliche Oberfläche bilden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine nicht hydrophobe Fläche, z. B. bei einem schon vor­ handenen Kühlmöbel, zu hydrophobieren, d. h. mit einem dauerhaften Überzug zu versehen. Als Materia­ lien hierfür kommen unter anderem Teflon oder Si­ lane in Frage, die nicht nur lebensmittelecht sind, sondern auch bei den geforderten Temperaturen ihre Eigenschaften beibehalten. Durch diese chemische Abstoßung werden auch kleinere Wassertropfen, die gerade an einem Kondensationskeim entstanden sind, bestrebt sein, ihre Kontaktfläche zur Oberfläche zu verringern, was unter dem Einfluß der Schwerkraft und der geneigten Oberfläche dazu führt, daß er sich an einer Spitze anlagert und von dort dann über die anderen Spitzen abfließt, und somit nicht in einer Senke ausfriert.

Eine andere Möglichkeit der Ausgestaltung besteht darin, die relativ glatte Oberfläche des Innenraums eines bereits vorhandenen Kühlmöbels mit einer Fo­ lie zu bekleben, die über die oben angeführte Ober­ flächenstruktur und/oder -beschaffenheit verfügt. Die Herstellung einer solchen Folie, beispielsweise aus Kunststoff, und das Aufbringen und Befestigen, z. B. Festkleben, ist dem Fachmann in vielfältiger Weise möglich.

Bei Kühlregalen oder -truhen, die mit transparenten Türen oder Klappen zum Verkaufsraum hin abgetrennt sind, tritt an diesen Scheiben eine verstärkte Kon­ denswasserbildung auf, die die freie Sicht des Kun­ den auf die eingelagerte Ware behindert. Zur Ver­ meidung wird vorgeschlagen, die Scheibe mit einer transparenten Folien mit entsprechender Oberfläche, d. h. Struktur und/oder Hydrophobie, zu versehen, deren Herstellung, beispielsweise aus Polyethylen mit einer rauhen Oberfläche, und das Festkleben mittels eines transparenten Klebstoffs dem Fachmann geläufig ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand von Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er­ läutert sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine rauhe Oberfläche mit einem Wasser­ tropfen im Querschnitt,

Fig. 2 eine rauhe Oberfläche mit einem hydrophoben Überzug im Querschnitt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel einer rauhen Oberfläche (5) ist der gegensei­ tige Abstand zweier Spitzen (1) durch die Länge der Strecke b angegeben und liegt zwischen fünf und zweihundert Mikrometer. Es ist dem Fachmann mög­ lich, beispielsweise eine Kunststoffoberfläche so auszuführen, daß auch die zwischen ihnen liegenden Senken (2) immer denselben Abstand voneinander auf­ weisen, d. h. daß sie eine regelmäßige Struktur, in beiden Raumrichtungen in der Fläche, aufweist. Die Rauhtiefe, d. h. die Höhe einer Spitze (1) über ei­ ner Senke (2), ist durch die Länge a ausgewiesen und liegt zwischen fünf und hundert Mikrometer. Der Wassertropfen (3) tritt nur auf einer sehr kleinen Fläche mit einer Spitze (1) in Kontakt. Dadurch ist die Wärmeübertragung vom Tropfen auf die gekühlte Oberfläche (5) weitestgehend unterbunden, und er fließt durch die von der Gravitation auf ihn aus­ geübten Gewichtskraft nach unten ab, wobei er sich parallel zur Oberfläche (5) bewegt und immer nur die Spitzen (1) berührt, da er aufgrund seiner Oberflächenspannung und der ihn umgebenden hydro­ phoben Luft nicht in die Senken (2) eindringen kann. Sinnvollerweise ist das Kühlmöbel, dessen Bo­ den, Decke und ggf. das Nachtrollo ebenfalls leicht gegen die Horizontale geneigt sind, mit einem Ab­ fluß versehen, durch den das Kondenswasser aus dem gekühlten Innenraum austreten kann. Es ist dem Fachmann möglich, nicht nur die Wandung des Innen­ raums, die im allgemeinen aus Kunststoff besteht, sondern auch die Oberfläche (5) eines Verdampfers, bzw. eines Leitblechs, das in den Innenraum hinein­ ragt, mit einer solchen Struktur zu versehen, so daß der Innenraum eines Kühlmöbels nicht vom an den Wänden oder am Verdampfer angelagerten Eis befreit werden muß.

In Fig. 2 ist im Querschnitt eine rauhe Oberfläche (5) dargestellt, die mit einer dünnen, hydrophoben Schicht (4) versehen ist. Durch ihre geringe Dicke verändert sie die räumliche Struktur der Oberfläche (5) praktisch nicht, und zu der rein physikalischen Abstoßung tritt auch eine chemische Abstoßung des Wassertropfens (3), beziehungsweise der darin ent­ haltenen Wassermoleküle, durch die hydrophoben Re­ ste, die die Oberfläche der Schicht (4) bilden, hinzu. Die nachträglich aufgetragene Schicht (4) kann vom Fachmann in verschiedenster Weise ausge­ führt werden.

Claims (4)

1. Kühlmöbel, wie Kühlschränke, Tiefkühltruhen und -regale für die gewerbliche Nutzung und/oder den privaten Gebrauch, mit einem Innenraum, dessen Tem­ peratur mit Hilfe einer Kühlvorrichtung unter die Umgebungstemperatur absenkbar ist, insbesondere ei­ nem Verdampfer, der in den Innenraum hineinragt, thermisch isolierten Wänden und/oder Boden und/oder Decke und/oder Türen und/oder Nachtrollos, deren nach innen weisende Oberflächen Grenzflächen zwi­ schen Kalt und Warm darstellen, die gegenüber der Horizontalen geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (5) und/oder der Verdampfer mit ei­ ner rauhen Oberflächenstruktur versehen ist, die aus Spitzen (1) und Senken (2) besteht, und die Rauhtiefe zwischen fünf und hundert Mikrometer und der gegenseitige Abstand der Spitzen (1) zwischen fünf und zweihundert Mikrometer liegt.

2. Kühlmöbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Oberfläche (5) aus einem hydrophoben Material, insbesondere Polymeren mit einem hydro­ phoben Rest, besteht, und/oder dauerhaft hydropho­ biert sind.

3. Kühlmöbel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberfläche (5) und/oder der Verdampfer des Kühlmöbels mit Folien entsprechender Oberflächenstruktur und/oder -beschaffenheit be­ klebt sind.

4. Kühlmöbel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie transpa­ rent ist.