DE102007022747A1 - Kühleinrichtung mit einem Kühlraum - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung mit einem Kühlraum, insbesondere eine Kühleinrichtung, die zum Aufbewahren verderblicher Lebensmittel geeignet ist.
- Es sind beispielsweise Kühleinrichtungen in Form von herkömmlichen Kühlschränken für Privathaushalte bekannt. Mit derartigen Kühlschränken ist es möglich, Lebensmittel bei Temperaturen von kleiner als oder gleich etwa 7°C aufzubewahren. Bei solch niedrigen Temperaturen wachsen viele Bakterien und Schimmelpilze deutlich langsamer als bei herkömmlichen Raumtemperaturen, sodass die Lebensmittel deutlich langsamer verderben.
- Das verringerte Wachstum bei derart niedrigen Temperaturen gilt jedoch nicht für alle Keime. Es gibt Mikroorganismen, beispielsweise so genannte Psychrophile, die bei Kühlschranktemperaturen sogar besonders gut wachsen. Zudem kann das Wachstum von Bakterien und Schimmelpilzen auf diese Weise lediglich verlangsamt, nicht jedoch vollständig verhindert werden. Kühlschränke sollten deshalb regelmäßig gereinigt werden.
- Es sind weiterhin Kühlschränke bekannt, die im Innenraum Spezial-Beschichtungen mit Silberverbindungen aufweisen. Diese Spezial-Beschichtungen sorgen angeblich für eine zumindest teilweise Desinfektion des Kühlschranks. Allerdings ist es aus heutiger Sicht fraglich, ob oder inwieweit diese Wirkung tatsächlich besteht, da sie von verschiedenen Stellen nicht eindeutig nachgewiesen werden konnte. Zudem scheint noch nicht vollständig geklärt zu sein, ob und inwieweit austretende Silberionen eine Gefahr für die Gesundheit bergen können.
- Des Weiteren sind Systeme bekannt, die Chlordioxid absondern. Sie sind dafür vorgesehen, in Kühlräume von Kühlvorrichtungen eingebracht zu werden, um dort mittels des Chlordioxids für eine Desinfektion des Kühlraums und der darin befindlichen Dinge zu sorgen.
- Diese Systeme werden in Form von Kunststoffröhrchen vertrieben, in denen zwei verschiedene Flüssigkeiten getrennt voneinander enthalten sind. Zum Aktivieren des Systems wird das Röhrchen geknickt, sodass die zwei Flüssigkeiten gemischt werden und Chlordioxid entsteht. Das Chlordioxid tritt über die Kunststoffhülle aus. Es wird ab Aktivierung des Systems für einen Zeitraum in der Größenordnung von etwa 1 Monat abgesondert. Danach muss es ersetzt werden.
- Es ist eine Aufgabe, eine Kühleinrichtung anzugeben, bei der die im Kühlraum befindliche Menge an Bakterien und Schimmelpilzen auf technisch einfache Weise und mit geringem Aufwand gering gehalten werden kann.
- Es wird eine Kühleinrichtung angegeben, in der eine UV-Strahlungsquelle vorhanden ist, die geeignet ist, eine elektromagnetische Strahlung aus einem ultravioletten Bereich zu emittieren. Bei Betrieb der UV-Strahlungsquelle wird der Kühlraum mittels der elektromagnetischen Strahlung bestrahlt.
- Das Emissionsspektrum der UV-Strahlungsquelle kann grundsätzlich auch Anteile enthalten, die außerhalb des ultravioletten Bereiches liegen. Beispielsweise können neben den UV-Anteilen auch Anteile enthalten sein, die in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist jedoch zumindest ein Großteil der von der UV-Strahlungsquelle emittierten Strahlungsintensität aus einem ultravioletten Bereich. Bevorzugt liegt die gesamte elektromagnetische Strahlung innerhalb eines ultravioletten Bereiches.
- Auch UV-Strahlung mit großen Wellenlängen ist bereits in der Lage, chemische Bindungen organischer Moleküle zu zerstören. Deshalb ist es grundsätzlich möglich, mittels der UV-Strahlung zumindest einen Teil von im Kühlschrank enthaltenen Keimen und Mikroorganismen wie Bakterien und Schimmelpilzen zu zerstören.
- Auf die Verwendung von Chemikalien oder Spezial-Beschichtungen mit Silberverbindungen kann bei einer Verwendung von UV-Strahlung mit Vorteil verzichtet werden. Somit können keine Allergien oder Überempfindlichkeiten auf etwaige Inhaltsstoffe entstehen. Das System ist umweltschonend, da beispielsweise keine Desinfektionslösungen im Abwasser entsorgt werden müssen. Lebensmittel, die mit der UV-Strahlung bestrahlt worden sind, bleiben geschmacks- und geruchsneutral sowie grundsätzlich unbelastet.
- Der angegebene Ansatz eignet sich grundsätzlich für alle möglichen Kühleinrichtungen, wie beispielsweise auch betretbare Kühlzimmer oder Gefrierschränke. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kühleinrichtung ein Kühlschrank oder eine mobile Kühlbox.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die UV-Strahlungsquelle mindestens ein LED-Bauelement auf, das geeignet ist, die elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Durch die kleinen Ausdehnungen von LED-Bauelementen lassen sich diese mit geringem Aufwand gezielt an gewünschten Stellen der Kühleinrichtung anbringen.
- Die UV-Strahlungsquelle weist mit Vorteil mehrere LED-Bauelemente auf. Mehrere Lumineszenzdiodenchips oder LED-Bauelemente mit mindestens einem Lumineszenzdiodenchip lassen sich gemäß einer weiteren Ausführungsform bündeln oder mit Abstand zueinander verteilen.
- Bis vor einigen Jahren noch war die Strahlstärke von UV-Lumineszenzdiodenchips relativ schwach. Die sprunghaften Weiterentwicklungen der LED-Technologie haben die Lumineszenzdiodenchips jedoch deutlich effizienter gemacht, sodass die Strahlstärke von heute erhältlichen UV-Lumineszenzdiodenchips grundsätzlich für eine effiziente Desinfektion von Kühlräumen geeignet ist.
- Durch die Anwendung der kompakten LED-Technologie ist in der Regel keine signifikante Änderung im Design herkömmlicher Kühleinrichtungen notwendig. Zudem ist der Energieverbrauch von UV-Strahlung emittierenden LED-Bauelementen relativ gering. Aufgrund der Langlebigkeit von LED-Bauelementen ist das System sehr wartungsarm und kostengünstig. Wegen der geringen Temperaturen, die bei Betrieb der Kühlvorrichtungen in den Kühlräumen herrschen, verlängert sich die Langlebigkeit der LED-Bauelemente sogar noch. Bei der Entsorgung von Kühleinrichtungen entsteht durch die LED-Bauelemente kein zusätzlicher Aufwand oder Sondermüll.
- Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, andere Strahlungsquellen für die UV-Strahlung zu verwenden. Es können beispielsweise Mitteldruck- oder Niederdrucklampen, zum Beispiel Quecksilberdampflampen, eingesetzt werden. Dies kann insbesondere bei Kühleinrichtungen mit besonders großen Kühlräumen zweckmäßig sein, wie beispielsweise bei begehbaren Kühlzimmern.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform emittiert die UV-Strahlungsquelle bei ihrem Betrieb UVD-Strahlung, das heißt eine elektromagnetische Strahlung aus einem Wellenlängenbereich von kleiner als oder gleich 300 nm. Das heißt, zumindest ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung ist UVD-Strahlung. Mit Vorteil ist es auch möglich, dass die gesamte von der UV-Strahlungsquelle emittierte Strahlung UVD-Strahlung ist.
- Bevorzugt enthält die elektromagnetische Strahlung UVC-Strahlung, das heißt Strahlung aus einem Wellenlängenbereich von kleiner als oder gleich 280 nm. Die Strahlung kann insbesondere auch vollständig aus UVC-Strahlung bestehen. Gemäß einer Weiterbildung der Kühleinrichtung weist die elektromagnetische Strahlung eine Strahlung aus einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 250 nm und einschließlich 270 nm auf oder besteht aus einer solchen Strahlung. Mit derartiger Strahlung ist eine besonders effiziente Abtötung von Keimen möglich.
- Die Kühleinrichtung weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine Schließeinrichtung auf, die zum Schließen und Öffnen einer Öffnung des Kühlraums geeignet ist. Zudem ist eine Schalteinrichtung enthalten, die einen Betrieb der UV-Lichtquelle verhindert, solange die Schließeinrichtung geöffnet ist. Mit Vorteil wird mittels der Schalteinrichtung ein Ansteuerungsschaltkreis für die UV-Lichtquelle ausgeschaltet, solange die Schließeinrichtung geöffnet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass schädliche UV-Strahlung in die Augen eines Benutzers der Kühleinrichtung gelangt. Die Schalteinrichtung wird insbesondere mittels Öffnen und Schließen der Schließeinrichtung betätigt.
- Die Kühleinrichtung weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Ansteuerungsschaltkreis für die UV-Lichtquelle auf, die eine Zeitschalteinrichtung wie beispielsweise eine Zeitschaltuhr aufweist. Mittels der Zeitschalteinrichtung kann der Betrieb der UV-Lichtquelle gezielt gesteuert werden.
- Beispielsweise kann eingerichtet werden, dass die UV-Strahlungsquelle nach einer bestimmten Zeit nach einem Schließen des Kühlraums der Kühleinrichtung automatisch abgeschaltet wird. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die UV-Strahlungsquelle dauerhaft immer dann betrieben wird, wenn die Öffnung des Kühlraums geschlossen ist, d. h. es kann auch auf eine Zeitschalteinrichtung verzichtet werden.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Kühleinrichtung ist eine Lichtquelle mit mindestens einem LED-Bauelement vorhanden, die geeignet ist, für das menschliche Auge sichtbares Licht zu emittieren. Die Lichtquelle ist derart angeordnet, dass bei ihrem Betrieb der Kühlraum beleuchtet wird. Gemäß einer Weiterbildung ist die Lichtquelle derart mit der UV-Strahlungsquelle elektrisch gekoppelt, dass die UV-Strahlungsquelle ausgeschaltet ist, wenn die Lichtquelle betrieben wird.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Lichtquelle mehrere LED-Bauelemente auf.
- Grundsätzlich kann jedes LED-Bauelement der Lichtquelle und/oder der UV-Strahlungsquelle einen einzigen Lumineszenzdiodenchip oder eine Mehrzahl von Lumineszenzdiodenchips aufweisen. Die LED-Bauelemente können gemäß einer weiteren Ausführungsform auch einen Lumineszenzdiodenchip aufweisen oder aus diesem bestehen und frei von einem eigenen Bauelement-Gehäuse sein.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen sowohl die UV-Strahlungsquelle als auch die Lichtquelle jeweils ein oder mehrere LED-Bauelemente auf, wobei zudem die UV-Strahlungsquelle und die Lichtquelle eine gemeinsame Leiterplatte aufweisen, auf der zumindest einige LED-Bauelemente der UV-Strahlungsquelle und der Lichtquelle gemeinsam elektrisch und mechanisch montiert sind. Auf diese Weise können die Beleuchtung für die Kühleinrichtung sowie die Vorrichtung zum Desinfizieren des Kühlraumes vorteilhaft miteinander kombiniert werden.
- Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Kühleinrichtung ergeben sich aus den folgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels; -
2a und2b eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Kühleinrichtung mit Details einer Schalteinrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels; -
3a und3b eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Kühleinrichtung mit Details einer Schalteinrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels; und -
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Kühleinrichtung mit Details einer UV-Strahlungsquellle und einer Lichtquelle gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. - In den Figuren und den Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen benannt. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
- In dem in
1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Kühleinrichtung1 ein Kühlschrank für einen Privathaushalt. Er weist einen Kühlraum2 auf, in dem insbesondere Lebensmittel gelagert werden können. Eine Öffnung des Kühlraums2 ist mittels einer Schließeinrichtung5 in Form einer Kühlschranktür verschließbar und wieder öffenbar. Es sind jedoch auch anders ausgeführte Schließeinrichtungen denkbar, wie beispielsweise Klappen oder schiebbare Verschlüsse. - Mindestens eine Wand der Kühleinrichtung
1 ist mit einer Mehrzahl von LED-Bauelementen31 für eine UV-Strahlungsquelle versehen. Die LED-Bauelemente emittieren Strahlung aus einem Wellenlängenbereich von beispielsweise größer als oder gleich 255 nm und kleiner als oder gleich 270 nm. LED-Bauelemente mit unterschiedlichen Emissionsspektren aus einem UV-Bereich sind kommerziell erhältlich und werden von daher nicht näher erläutert. - Weiterhin ist mindestens eine Wand der Kühleinrichtung
1 mit LED-Bauelementen41 für eine Lichtquelle versehen. Beispielsweise ist dieselbe Wand oder sind dieselben Wände mit den LED-Bauelementen41 für die Lichtquelle versehen, die mit den LED-Bauelementen31 für die UV-Strahlungsquelle versehen sind. Die LED-Bauelemente41 für die Lichtquelle emittieren ein Licht, das für das menschliche Auge sichtbar ist. Auch derartige LED-Bauelemente sind kommerziell erhältlich sowie dem Fachmann bekannt, sodass sie von daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. - Zumindest ein Teil der LED-Bauelemente
31 ,41 der Lichtquelle und der UV-Strahlungsquelle sind beispielsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte7 elektrisch und mechanisch montiert, siehe4 . In einem konkreten Beispiel sind alle LED-Bauelemente31 ,41 auf einer gemeinsamen Leiterplatte7 elektrisch und mechanisch montiert. Die Leiterplatte7 ist zwischen einer Wand9 der Kühleinrichtung1 und den LED-Bauelementen31 ,41 angeordnet. - Die LED-Bauelemente
31 ,41 sind beispielsweise mittels einer Abdeckplatte abgedeckt und vom Kühlraum2 separiert. Dadurch sind sie mechanisch geschützt. Die Abdeckplatte8 besteht aus einem Material, das sowohl für das sichtbare Licht als auch für die UV-Strahlung durchlässig ist. Beispielsweise weist die Abdeckscheibe Quarzglas auf oder besteht im Wesentlichen oder vollständig aus Quarzglas. - Die Kühleinrichtung
1 weist eine Schalteinrichtung auf, die ein erstes Schaltelement61 und ein zweites Schaltelement62 umfasst, siehe1 . Die Schaltelemente werden zusammengedrückt und/oder ineinander gefügt, wenn die Schließeinrichtung5 geschlossen wird. - Zum Beispiel umfasst das zweite Schaltelement
62 zwei elektrisch voneinander getrennte Elektroden, die jeweils mit einer elektrischen Leitung eines Schaltkreises elektrisch verbunden sind. Siehe hierzu2a und2b sowie3a und3b , wobei die elektrischen Leitungen sowie weitere Details des Schaltkreises nicht dargestellt sind. Möglichkeiten zur Ausführung eines geeigneten Schaltkreises sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. - Das erste Schaltelement
61 kann eine Elektrode sein, die beim Schließen der Schließeinrichtung5 gegen das zweite Schaltelement62 gedrückt wird und die beiden Elektroden des zweiten Schaltelelements62 elektrisch leitend miteinander verbindet. Dadurch wird eine elektrische Leitung geschlossen und ein Schalten bewirkt. - Gemäß einem Ausführungsbeispiel, das in
2a und2b veranschaulicht ist, ist das erste Schaltelement61 flächig ausgebildet und drückt von außen gegen das zweite Schaltelement62 . - In
3a und3b ist eine weitere beispielhafte Ausgestaltung der Schalteinrichtung dargestellt. Hier weist das erste Schaltelement61 einen elektrisch leitfähigen Vorsprung auf, während das zweite Schaltelement62 eine entsprechende Vertiefung aufweist, in die das erste Schaltelement61 beim Schließen der Schließeinrichtung5 eingreift. Dadurch wird wiederum eine elektrische Leitung geschlossen und entsprechend ein elektrisches Schalten bewirkt. - Die konkrete mögliche Ausgestaltung der übrigen Bestandteile der Schalteinrichtung und eines Ansteuerungsschaltkreises für die UV-Strahlungsquelle oder Lichtquelle sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert.
- Der Schaltkreis zur Ansteuerung der LED-Bauelemente
31 ,41 weist zum Beispiel eine Zeitschaltuhr auf, mittels der gewährleistet wird, dass die LED-Bauelemente31 für die UV-Strahlungsquelle beispielsweise nach jedem Schließen für eine definierte Zeit betrieben und danach automatisch abgeschaltet werden. - Alternativ kann die UV-Strahlungsquelle
3 auch über längere Zeit in Betrieb sein. Beispielsweise kann sie kontinuierlich immer dann betrieben werden, wenn die Kühleinrichtung geschlossen ist. In diesem Fall kann eine Abstrahlleistung der LED-Bauelemente31 für die UV-Strahlungsquelle relativ gering ausgewählt und/oder eingestellt werden. - Die LED-Bauelemente der UV-Strahlungsquelle werden beispielsweise gleichmäßig im Kühlschrank verteilt, sodass dieser möglichst homogen ausgeleuchtet wird. Dadurch wird nicht nur die im Kühlraum
2 befindliche zirkulierende Luft gleichmäßig desinfiziert, sondern auch Oberflächen der Kühleinrichtung sowie Oberflächen der im Kühlraum befindlichen Lebensmittel. - Lebensmittel, die in handelsüblichen Verpackungs- und Aufbewahrungsmaterialien enthalten und mittels diesen verschlossen sind, werden nicht durch die UV-Strahlung der UV-Strahlungsquelle bestrahlt, da die Verpackungs- und Aufbewahrungsmaterialien diese in der Regel effektiv absorbieren. Dadurch ist auch gewährleistet, dass gewünschte Bakterienkulturen, wie sie beispielsweise in Molkereiprodukten wie Joghurts vorhanden sein können, nicht abgetötet werden können.
- Zusätzlich oder alternativ können zumindest einige der LED-Bauelemente der UV-Strahlungsquelle gebündelt angeordnet werden, beispielsweise. Dadurch beispielsweise kann in bestimmten Bereichen des Kühlraumes, z. B. im Gemüsefach, gezielt eine besonders starke Bestrahlung mit UV-Strahlung gewährleistet werden. Zudem kann auch bei gebündelt angeordneten LED-Bauelementen beispielsweise mittels geeigneter optischer Einrichtungen wie Streulinsen eine relativ homogene Ausleuchtung des Kühlraumes realisiert werden.
- Im Kühlraum
2 der Kühleinrichtung1 können Mikroorganismen sicher abgetötet werden. Durch das Eliminieren oder zumindest signifikante Reduzieren von Schimmelpilzen halten Lebensmittel wie insbesondere Obst, Gemüse, Fleisch und Wurst deutlich länger. Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass eine Temperatur von etwa 7°C bis 8°C im Kühlschrank ausreichend sein kann. Die Folge daraus ist ein geringerer Energieverbrauch beim Betrieb der Kühleinrichtung und somit eine Reduktion der Umweltverschmutzung durch eine geringere CO2-Emission. Es ist beispielsweise möglich, die CO2-Emission verglichen mit herkömmlichen Kühlschränken um 10% zu verringern. - Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Claims (10)
- Kühleinrichtung mit einem Kühlraum, dadurch gekennzeichnet, dass eine UV-Strahlungsquelle vorhanden ist, die geeignet ist, eine elektromagnetische Strahlung aus einem ultravioletten Bereich zu emittieren, und bei deren Betrieb der Kühlraum mit dieser Strahlung bestrahlt wird.
- Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung ein Kühlschrank oder eine mobile Kühlbox ist.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle mindestens ein LED-Bauelement aufweist, das geeignet ist, die elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
- Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle mehrere LED-Bauelemente aufweist.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle geeignet ist, eine elektromagnetische Strahlung aus einem Wellenlängenbereich von kleiner als oder gleich 300 nm zu emittieren.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle geeignet ist, eine elektromagnetische Strahlung aus einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 250 nm und einschließlich 270 nm zu emittieren.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließeinrichtung zum Schließen und Öffnen einer Öffnung des Kühlraums sowie eine Schalteinrichtung enthalten ist, wobei die Schalteinrichtung einen elektrischen Ansteuerungsschaltkreis für die UV-Lichtquelle ausschaltet, solange die Schließeinrichtung geöffnet ist.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle mit mindestens einem LED-Bauelement vorhanden ist, die geeignet ist, für das menschliche Auge sichtbares Licht zu emittieren, und bei deren Betrieb der Kühlraum beleuchtet wird und die UV-Strahlungsquelle ausgeschaltet ist.
- Kühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mehrere LED-Bauelemente aufweist.
- Kühleinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle mindestens ein LED-Bauelement aufweist, wobei die UV-Strahlungsquelle und die Lichtquelle eine gemeinsame Leiterplatte aufweisen, auf der die LED-Bauelemente der UV-Strahlungsquelle und der Lichtquelle elektrisch und mechanisch montiert sind.
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