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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumisolationselements für ein Haushaltskältegerät, bei welchem das Vakuumisolationselement mit einem thermisch isolierenden Füllmaterial gefüllt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Vakuumisolationselement für ein Haushaltskältegerät sowie ein entsprechendes Haushaltskältegerät. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch Verwendungen von Materialien zur Herstellung eines Füllmaterials für ein Vakuumisolationselement eines Haushaltskältegeräts.
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Haushaltskältegeräte zum Lagern und Konservieren von Lebensmitteln, wie beispielsweise ein Kühlgerät oder ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät, umfassen üblicherweise ein Gehäuse, welches einen Außenbehälter und einen Innenbehälter aufweist, wobei der Innenbehälter durch den Außenbehälter umgeben ist. In einem Zwischenraum zwischen dem Außenbehälter und dem Innenbehälter ist ein thermisch isolierendes Material eingebracht. Dieses thermisch isolierende Material kann beispielsweise ein Schaummaterial sein. In vorteilhafter Weise und bei neueren Geräten ist in diesem Zwischenraum ein Vakuumisolationselement, beispielsweise als Vakuumisolationspaneel, angeordnet. Durch derartige Vakuumisolationselemente kann eine thermisch hochwirksame Isolierung des Lebensmittelaufnahmeraums, der durch den Innenbehälter begrenzt ist, erreicht werden. Dadurch kann ein kompakter Aufbau des Haushaltskältegeräts bei dennoch hoher thermischer Isolationswirkung erzielt werden.
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Ein Haushaltskältegerät und ein Vakuumisolationselement sind beispielsweise aus der
DE 10 2011 079 209 A1 bekannt. Derartige Vakuumisolationselemente weisen demzufolge thermisch isolierendes Füllmaterial auf, welches von einer Hülle umgeben ist, wobei der von der Hülle umgebene Raum dann auch noch evakuiert ist. Es ist bekannt, dass dieses Füllmaterial beispielsweise auch Kieselsäure beziehungsweise Kieselerde sein kann.
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Möglich ist hier die Einfüllung von pyrogener Kieselsäure als Hauptbestandteil dieses Füllmaterials. Vakuumisolationselemente sind im Vergleich zu anderen thermischen Isolationsmaterialien jedoch relativ teuer wobei sich diese Kosten im Großteil durch die hohen Kosten des Füllmaterials, insbesondere auch Kieselsäure, ergeben. Gerade dieses Füllmaterial in Form der Kieselsäure ist im Hinblick auf die thermische Isolationswirkung vorteilhaft und gegenüber anderen Materialien, wie Polyurethan- oder Polystyrol-Schaum besser, da sie im Vergleich eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit und eine längere Lebensdauer als die Schäume aufweisen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vakuumisolationselement zu schaffen, welches eine hohe thermische Isolationswirkung aufweist und bei welchem das Füllmaterial ressourcenschonend bereitgestellt und erzeugt ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Vakuumisolationselement, ein Haushaltskältegerät und Verwendungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Vakuumisolationselements für ein Haushaltskältegerät wird das Vakuumisolationselement mit einem thermisch isolierenden Füllmaterial gefüllt. Ein wesentlicher Gedanke dieses Aspekts der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Füllmaterial mit zumindest einem ersten Materialbestandteil hergestellt wird, der aus einem biologischen erneuerbarem Ressourcenmaterial erzeugt wird. Durch eine derartige Ausgestaltung wird ein Vakuumisolationselement hergestellt, welches eine hohe thermische Isolationswirkung ermöglicht und andererseits sehr ressourcenschonend bezüglich seiner Bestandteile gefertigt wird. Zusätzlich zu diesen Vorteilen wird dann auch eine sehr ökologische Herstellung ermöglicht, die auch eine wesentliche Kostenreduzierung des Füllmaterials und somit auch des gesamten Vakuumisolationselements mit sich bringt.
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Dadurch wird auch eine sehr ökologisch nachhaltige Produktion eines Vakuumisolationselements ermöglicht.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Vakuumisolationselements für ein Haushaltskältegerät wird das Vakuumisolationselement mit einem thermisch isolierenden Füllmaterial gefüllt. Ein wesentlicher Gedanke dieses Aspekts der Erfindung ist darin zu sehen, dass sich das Verfahren durch die Verwendung eines biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterials für einen Materialbestandteil des Füllmaterials kennzeichnet. Diesbezüglich gelten die gleichen Vorteile, wie sie bereits oben genannt wurden.
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Vorzugsweise wird der erste Materialbestandteil des Füllmaterials als amorphe Kieselsäure beziehungsweise Kieselerde erzeugt. Dieser Materialbestandteil bezieht sich somit auf Siliziumdioxid-Verbindungen. Gerade diese amorphe Kieselsäure weist eine besonders hervorzuhebende thermische Isolationswirkung auf und ist somit durch die Herstellung aus einem biologisch erneuerbarem Ressourcenmaterial besonders ökologisch, nachhaltig, ressourcenschonend und somit auch kostenreduziert herstellbar.
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Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn als biologisch erneuerbares Ressourcenmaterial Reishüllen beziehungsweise Reishülsen bereitgestellt werden, aus denen Siliziumoxid erhalten wird, welches der Herstellung des ersten Materialbestandteils, insbesondere der amorphen Kieselsäure, zugrunde gelegt wird. Die oben genannten Vorteile treten gerade bei dieser Ausführung besonders in den Vordergrund. Da gerade dieses spezifische Ressourcenmaterial in Form der Reishülsen ohnehin sehr umfänglich bei der Reisproduktion zur Verfügung steht, kann auch dieses Abfallprodukt betreffend die Reishülsen besonders nachhaltig auch noch für einen anderen Verwendungszweck eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch die Reisproduktion an sich relativ umweltschonend, so dass auch diesbezüglich betreffend dieses spezielle biologische Ressourcenmaterial ökologische Vorteile und die Nachhaltigkeit bestätigt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Füllmaterial zusätzlich mit einem zumindest zweiten Materialbestandteil erzeugt wird. Durch eine derartige Ausgestaltung lässt sich die Variabilität des Füllmaterials individuell gestalten. Durch mehrere unterschiedliche Materialbestandteile kann die thermische Isolationswirkung des Füllmaterials individuell angepasst werden und darüber hinaus auch dann die Formgebung und insbesondere die Dicke individuell gestaltet werden. Damit kann bei unterschiedlichen Einsatzzwecken durch die unterschiedlichen Bestandteile des Füllmaterials und/oder durch unterschiedliche Mengenverhältnisse der Bestandteile eine hohe Flexibilität und Variabilität von Füllmaterial für ein Vakuumisolationselement generiert werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als zweiter Materialbestandteil pyrogene Kieselerde und/oder gefällte Kieselerde und/oder Fasern, beispielsweise Glasfasern, dem Füllmaterial zugegeben werden. Zusätzlich oder anstatt dazu kann auch vorgesehen sein, dass als zweiter Materialbestandteil Strahlungshemmer dem Füllmaterial zugegeben werden. Beispielhafte Materialien für Strahlungshemmer sind Siliziumkarbid und/oder Titandioxid und/oder Graphit und/oder Rußpartikel und/oder Eisenoxid.
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In besonders vorteilhafter Weise wird das Füllmaterial mit seinen Bestandteilen zu einer Platte gepresst. Dadurch wird eine nochmalige Kompression und damit maximale Verdichtung erreicht. Dies hat Vorteile im Hinblick auf die Kompaktheit des Füllmaterials. Auch kann dadurch situationsspezifisch die thermische Isolationswirkung beeinflusst werden. Ein wesentlicher Vorteil in einem Pressen zu einer Platte ist darin zu sehen, dass das Füllmaterial in sich mechanisch steif und stabil ist, insbesondere bei spezifischen Ausgestaltungen dann auch formstabil für sich bestehen bleibt. Dadurch wird auch die gesamte mechanische Stabilität des Vakuumisolationselements begünstigt und hat besondere Vorteile beim Verbau dieses Vakuumisolationselements im Haushaltskältegerät und der örtlich beizubehaltenden Position dieses Elements im Haushaltskältegerät.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Füllmaterial von einer Hülle des Vakuumisolationselements umgeben wird und die Hülle evakuiert wird.
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In vorteilhafter Weise wird das Füllmaterial in seiner materiellen Zusammensetzung und/oder seinen geometrischen Ausmaßen so hergestellt, dass das Vakuumisolationselement eine thermische Leitfähigkeit kleiner oder gleich 0,01 W/(mK), insbesondere kleiner 0,005 W/(mK) aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Vakuumisolationselement für ein Haushaltskältegerät, erhältlich durch ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon. Das Vakuumisolationselement ist insbesondere als Platte ausgebildet, die dann in einem Zwischenraum zwischen einem Außenbehälter und einem Innenbehälter des Haushaltskältegeräts verbaubar ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Haushaltskältegerät mit zumindest einem Vakuumisolationselement gemäß der Erfindung oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Verwendung eines biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterials zur Herstellung eines Füllmaterials für ein Vakuumisolationselement eines Haushaltskältegeräts.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung von Reishülsen zur Herstellung von amorpher Kieselsäure beziehungsweise amorpher Kieselerde als Füllmaterial für ein Vakuumisolationselement eines Haushaltskältegeräts.
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Bezüglich der Herstellung von Kieselerde aus biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterialien wird auf die
US 2013/0184483 A1 verwiesen. In dieser sind Verfahren genannt und offenbart, die eine derartige Erzeugung von Kieselerde aus diesen biologischen Ressourcenmaterialien erläutern. Die diesbezüglichen Herstellungsprozesse sind auch als in der vorliegenden Anmeldung als offenbart anzusehen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Vakuumisolationselements in teilweise geschnittener Darstellung;
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2 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Haushaltskältegeräts.
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In den Fig. werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Vakuumisolationselement 1 gezeigt, welches plattenartig ausgebildet ist und eine Hülle 2 aufweist. Die Hülle 2 umgibt eine Hohlraum 3, in dem ein Füllmaterial 4 angeordnet ist. Das Füllmaterial 4 weist zumindest einen ersten Materialbestandteil in Form einer amorphen Kieselsäure beziehungsweise Kieselerde auf. Diese amorphe Kieselsäure ist aus einem biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterial, insbesondere Reishülsen, erzeugt. Das Füllmaterial 4 ist als Platte gepresst und kann neben der amorphen Kieselsäure als zumindest zweiten Materialbestandteil zusätzlich pyrogene Kieselsäure und/oder gefällte Kieselsäure und/oder Strahlungshemmer und/oder Fasern aufweisen. Darüber hinaus ist der Hohlraum 3 evakuiert, so dass sich das Füllmaterial 4 in einem Vakuum befindet. Das Vakuumisolationselement 1 weist eine thermische Leitfähigkeit kleiner oder gleich 0,01 W/(mK), insbesondere kleiner 0,005 W/(mK), auf. Bei diesem Vakuumisolationselement 1 ist somit der erste Materialbestandteil in Form der amorphen Kieselsäure aus einem biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterial erzeugt.
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Das Vakuumisolationselement
1 wird somit dadurch gebildet, dass die Herstellung durch die Verwendung eines biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterials für einen ersten Materialbestandteil des Füllmaterials, insbesondere für die amorphe Kieselsäure, gekennzeichnet wird. Bezüglich einer beispielhaften Materialgewinnung aus dem biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterial wird auf die
US 2013/0184483 A1 verwiesen.
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Bezüglich der Herstellung des Füllmaterials 4 wird zumindest ein erster Materialbestandteil, insbesondere die amorphe Kieselsäure, aus einem biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterial erzeugt. Dieses Ressourcenmaterial wird bereitgestellt und aus diesem wird Siliziumoxid erhalten, welches der Herstellung dieses ersten Materialbestandteils zugrunde gelegt wird.
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Nachdem die aus biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterial hergestellte amorphe Kieselerde erhalten ist, wird das Füllmaterial 4 vorzugsweise mit weiteren Materialbestandteilen hergestellt und diesbezüglich eine Vermischung der Materialien durchgeführt und, wie bereits erwähnt, dann eine Verpressung der Materialbestandteile durchgeführt, insbesondere zu einer Platte.
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Nachfolgend wird dann diese gepresste Platte in die Hülle 2 eingegeben und diese dann verschlossen und evakuiert. Die Hülle 2 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem metallischen Material, beispielsweise Aluminium sein. Die Hülle 2 ist vorzugsweise als Folie ausgebildet.
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Bei der Erfindung wird somit auch eine Verwendung eines biologisch erneuerbaren Ressourcenmaterials zur Herstellung eines Füllmaterials 4 für ein Vakuumisolationselement 1 eines Haushaltskältegeräts 5 (2) durchgeführt. Es wird eine Verwendung von Reishülsen zur Herstellung von amorpher Kieselsäure als Füllmaterial 4 für ein Vakuumisolationselement 1 eines Haushaltskältegeräts 5 zugrunde gelegt.
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In 2 ist in einer vereinfachten schematischen Darstellung das Haushaltskältegerät 5, welches zur Lagerung und Konservierung von Lebensmitteln, wie Speisen und Getränke, ausgebildet ist, gezeigt. Das Haushaltskältegerät 5 kann ein Kühlgerät oder ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät sein. Es weist ein Gehäuse 6 auf, welches einen Außenbehälter 7 und einen Innenbehälter 8, der vom Außenbehälter 7 umgeben ist, umfasst. In einem Zwischenraum 9 zwischen dem Außenbehälter 7 und dem Innenbehälter 8 ist zumindest ein Vakuumisolationselement 1, wie es in 1 erläutert wurde, angeordnet. In der schematischen Darstellung in 2 sind beispielhaft zwei derartige Vakuumisolationselemente 1 angeordnet, wobei diese im Hinblick auf Anzahl, örtliche Anbringung und formmäßige Ausgestaltung der Vakuumisolationselemente 1 nicht als abschließend und einschränkend zu verstehen sind. Beispielsweise können zusätzlich oder anstatt dazu auch noch weitere Vakuumisolationselemente 1 zwischen den Deckenwänden der Behälter 7 und 8 und/oder zwischen Bodenwänden der Behälter 7 und 8 angeordnet sein. Der Innenbehälter 8 begrenzt mit seinen Wänden einen Aufnahmeraum 10, in den die Lebensmittel zum Lagern und Konservieren eingebracht werden können. Nicht gezeigt ist im Ausführungsbeispiel eine Tür, die den Aufnahmeraum 10 frontseitig verschließt.
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Durch die Hülle 2 wird der Innendruck im Hohlraum 3 möglichst lange, vorzugsweise über die anwendungsbezogene Lebensdauer des Vakuumisolationselements 1 von zumindest 10 Jahren oder mehr, im Bereich von wenigen Millibar gehalten. Die Ausgestaltung des Füllmaterials als gepresste Platten hat darüber hinaus auch den Vorteil, dass eine möglichst gleichmäßige Dicke und ebene Fläche erreicht wird. Darüber hinaus ist es möglich, durch eine höhere Dichte der gepressten Platten, auch partiell, sofern nötig, eine erhöhte mechanische Stabilität zu erzielen. Dadurch wird lokal definiert eine entsprechende Versteifung erreicht. Der Einsatz von Kieselsäure im Vergleich zu anderen offenzelligen Materialien wie Polyurethan- oder Polystyrol-Schäumen hat den wesentlichen Vorteil, dass ein Anstieg der Wärmeleitfähigkeit mit zunehmendem Innendruck in dem Vakuumisolationselement deutlich geringer ist und somit eine hohe Dämmwirkung über einen längeren Zeitraum realisiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuumisolationselement
- 2
- Hülle
- 3
- Hohlraum
- 4
- Füllmaterial
- 5
- Haushaltskältegerät
- 6
- Gehäuse
- 7
- Außenbehälter
- 8
- Innenbehälter
- 9
- Zwischenraum
- 10
- Aufnahmeraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011079209 A1 [0003]
- US 2013/0184483 A1 [0021, 0028]
