DE112016005962T5

DE112016005962T5 - Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen und Kühlschrank und Verdunster mit einem Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen

Info

Publication number: DE112016005962T5
Application number: DE112016005962.0T
Authority: DE
Inventors: Sunam CHAE; Kyungseok Kim; Dongrip Kim; Hanmin JANG; Heungsoo Lee
Original assignee: LG Electronics Inc; Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Current assignee: LG Electronics Inc; Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-09-20
Also published as: US20180372397A1; WO2017111541A2; KR20170076208A; KR102552900B1; US10801774B2; US11340009B2; US20210071943A1; WO2017111541A3

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche der vorliegenden Erfindung aufweist, weist die Schritte auf: Mischen einer partikelförmigen Farbe und Polytetrafluorethylen in einem bestimmten Verhältnis; feinpartikeliges Lackieren der Lackmischung auf einer Substratoberfläche; und Wärmebehandeln des mit dem feinpartikeligen Lack lackierten Substrats. Ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweist, weist die Schritte auf: Eintauchen eines Substrats in eine Elektrotauchlack, und Anlegen eines Gleichstroms, um ein Elektrotauchlackieren durchzuführen; Wärmebehandeln des Substrats, das der Elektrotauchlackierung unterzogen wurde; und Plasmabehandeln der Oberfläche des Substrats, das der Elektrotauchlackierung unterzogen wurde.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen und einen Kühlschrank und einen Verdunster, die ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen aufweisen, das gemäß dem Verfahren hergestellt wurde.
Hintergrundtechnik
Im Allgemeinen ist ein Kühlschrank ein Haushaltsgerät, um Nahrungsmittel für längere Zeit in einem frischen Zustand in einem Gefrierfach und einem Kühlfach aufzubewahren. Hierzu kühlt der Kühlschrank ein Aufbewahrungsfach, wie ein Gefrierfach oder ein Kühlfach, mittels kalter Luft, die durch den Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel erzeugt wird, das in einem Kühlkreislauf zirkuliert. Daher wird das Innere des Aufbewahrungsfachs des Kühlschranks im Allgemeinen auf einer niedrigeren Temperatur als die Außentemperatur gehalten.
Das Gefrierfach und das Kühlfach sind in einem Schrank vorgesehen, der einen Hauptkörper des Kühlschranks bildet, und werden in ausgewählter Weise durch eine Gefrierfachtür und eine Kühlfachtür geöffnet oder geschlossen. Da eine Temperatur im Gefrierfach und eine Temperatur im Kühlfach unter der der Umgebungsluft liegen, können sich gemäß einem Temperaturunterschied zwischen dem Inneren und der Außenseite des Kühlschranks Tautropfen in der Nähe eines Bereichs an der Vorderseite des Schranks bilden, an der die Tür in Kontakt mit dem Schrank steht.
Um die Bildung von Tautropfen an einer Außenfläche des Kühlschranks zu verhindern, wird Wärme vorgesehen und ein Bereich erwärmt, an dem wahrscheinlich Tautropfen gebildet werden. Diese Heizung zum Verhindern der Bildung von Tautropfen ist im Besonderen erforderlich, um das Bilden von Tautropfen an einer Vorderseite einer Säule zu verhindern, die einen Leerraum zwischen zwei angrenzenden Türen füllt, wenn beide Türen in einem Kühlschrank geschlossen sind, bei dem ein Aufbewahrungsfach mittels der beiden Türen geöffnet oder geschlossen wird.
Zusätzlich zu der einfachen Kühl- und Gefrierfunktion kann als weitere Funktion ein Spender in der Tür des Kühlschranks vorgesehen sein, um kaltes Wasser, heißes Wasser oder Eis aus außen zugeführtem Wasser auszugeben. Eine Eismaschine zum Herstellen von Eis aus Wasser kann in dem Kühlfach oder dem Gefrierfach oder in der Tür des Kühlfachs oder des Gefrierfachs vorgesehen sein.
Der Spender enthält eine Eismaschine zum Herstellen von Eis, einen mit der Eismaschine verbundenen Eisausgabekanal, der von der Eismaschine hergestelltes Eis gemäß der Auswahl des Benutzers nach außen ausgibt, und eine Kanalverschlusskappe, um einen Auslass an einem unteren Ende des Eisausgabekanals in ausgewählter Weise zu öffnen oder zu schließen.
Da die Kanalverschlusskappe zur Außenseite hin freigelegt ist, kann Eis, das durch den Eisausgabekanal ausgegeben wird, erhalten werden, wenn die Kanalverschlusskappe vom Benutzer geöffnet wird.
Die Eismaschine des Spenders und das Innere des Eisausgabekanals werden auf einer Temperatur unter 0 gehalten, um das Eis herzustellen und das Eis darin aufzubewahren. Da jedoch die Außenseite der Kanalverschlusskappe in Kontakt mit der Außenluft steht, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Tautropfen an einer Innenseite der Kanalverschlusskappe gebildet werden.
Um die Bildung von Tautropfen zu verhindern, wird eine Heizung im Inneren der Kanalverschlusskappe zum Erwärmen der Oberfläche der Kanalverschlusskappe vorgesehen, wodurch verhindert wird, dass sich Tautropfen auf der Oberfläche der Kanalverschlusskappe bilden.
Wird ein Heizdraht als Heizung zum Verhindern einer Bildung von Tautropfen verwendet, treten dahingehend Probleme auf, dass der Stromverbrauch erhöht wird und die von der Heizung erzeugte Wärme in den Kühlschrank eindringt, um eine Temperatur des Aufbewahrungsfachs zu erhöhen, da der Heizdraht Wärme abstrahlt, wenn er mit Strom versorgt wird.
Daher wird die Heizung zum Verhindern der Bildung von Tautropfen in regelmäßigen Abständen für eine bestimmte Zeit betrieben oder wird durch eine Messung einer Außentemperatur der Atmosphäre nur unter der Bedingung betrieben, dass Tautropfen gebildet werden.
Auch kann die Heizung im Zusammenspiel mit einem Betrieb eines Kompressors betrieben werden, wenn der Operator betrieben wird, und die Heizung kann nicht betrieben werden, wenn dies nicht der Fall ist.
Wenn jedoch der Bereich, in dem sich Tautropfen bilden, eine Eigenschaft hat, dass angesichts seiner Oberflächeneigenschaft weniger Tautropfen oder keine Tautropfen gebildet werden, da die Menge der gebildeten Tautropfen verringert werden kann und die Heizung ebenso dazu ausgelegt ist, für eine kurze Zeit betrieben zu werden, kann der Stromverbrauch verringert werden,
Indes kühlt der Verdunster die Umgebungsluft durch einen Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft gemäß der Verdunstung eines Kühlmittels, das in einer Kühlmittelleitung fließt. Da die Kühlmittelleitung viel kälter ist als die Umgebungstemperatur, entsteht eine Vereisung in der Kühlmittelleitung.
Daher wird eine Enteisungsheizung nahe dem Verdunster vorgesehen und führt einen Enteisungsvorgang zum Betreiben der Enteisungsheizung durch, um die Vereisung in regelmäßigen Abständen zu entfernen.
Da jedoch der Betrieb des Kompressors während des Enteisungsvorgangs angehalten werden soll, erhöht sich die Temperatur im Aufbewahrungsfach und der Stromverbrauch zum Betreiben der Enteisungsheizung wird erhöht.
Daher muss der Verdunster eine Oberflächeneigenschaft haben, dass auf der Oberfläche weniger Tautropfen oder Vereisungen gebildet werden. In diesem Fall kann die Menge der erzeugten Vereisung erheblich verringert werden, und daher kann eine Betriebsrate der Enteisungsheizung verringert werden.
Offenlegung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung ist dazu ausgelegt, die oben beschriebenen Probleme des Stands der Technik zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines Elements, das eine superwasserabweisende oder superhydrophile Oberflächeneigenschaft hat, um an einem Bereich angebracht zu werden, an dem sich wahrscheinlich Tautropfen bilden und zu ermöglichen, dass weniger oder keine Tautropfen gebildet werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühlschrank bereitzustellen, in dem ein Element, das eine superwasserabweisende oder superhydrophile Oberflächeneigenschaft hat, auf eine Säule, eine Schalteinheit eines Eisausgabekanals eines Spenders oder eine Vorderseite eines Schranks und eines Trennelements angewendet wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Verdunster bereitzustellen, bei dem ein Element, das eine superwasserabweisende Oberflächeneigenschaft hat, auf eine Kühlmittelleitung angewendet wird.
Technische Lösung
Um diese Ziele zu erreichen, weist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen die Schritte auf: Mischen eines Pulverlacks mit Polytetrafluorethylen in einem bestimmten Verhältnis; Pulverlackieren des Lackgemisches auf einer Substratoberfläche; und Wärmebehandlung des pulverlackierten Substrats.
Vorzugsweise werden der Pulverlack und das Polytetrafluorethylen miteinander in einem Verhältnis von 1:1 bis 4:1 gemischt.
Vorzugsweise ist der Pulverlack ein Epoxidpolyester-basierter Pulverlack, der thermisch aushärtet.
Vorzugsweise wird auf eine Pulverlackierungsausstattung während des Schritts des Pulverlackierens eine konstante Spannung zwischen 60 kV bis 80 kV angelegt.
Vorzugsweise enthält der Wärmebehandlungsschritt einen primären Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen in einem Vakuumofen auf 170 °C bis 190 °C für 25 Minuten bis 35 Minuten; einen zweiten Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen auf einer Heizplatte auf 250 °C bis 300 °C für 10 Minuten bis 20 Minuten, und einen dritten Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen mittels einer Heizpistole auf 450 °C bis 550 °C.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin den Schritt der Ultraschallreinigung des Substrats mittels Aceton und deionisiertem Wasser vor dem Mischschritt auf.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin der Schritt des Beschichtens einer Grundierung auf der Substratoberfläche auf, um die Haftung zwischen den Pulverlacken nach dem Ultraschallreinigungsschritt zu verstärken.
Vorzugsweise weist der Schritt der Grundierungsbeschichtung eine Beschichtung der Grundierung durch Aufsprühen der Grundierung auf die Substratoberfläche und die Wärmebehandlung in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von etwa 100 °C bis 140 °C auf.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin nach dem Wärmebehandlungsschritt den Schritt des Reinigens der wärmebehandelten Substratoberfläche mittels deionisiertem Wasser auf.
Vorzugsweise enthält die Lackmischung weiterhin ein Perfluoralkoxy-Emailpulver.
Vorzugsweise werden das Polytetrafluorethylen und das Perfluoralkoxy-Emailpulver miteinander in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:2 gemischt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen die Schritte auf: Eintauchen eines Substrats in einen Elektrotauchlack und Anlegen eines Gleichstroms, um eine Elektrotauchlackierung durchzuführen; Wärmebehandeln des mit dem Elektrotauchlack lackierten Substrats, und Plasmabehandeln der Oberfläche des mit dem Elektrotauchlack lackierten Substrats.
Vorzugsweise enthält der Elektrolack ein Melamin-Formaldehyd als einen Anodenelektrotauchlack und enthält aromatisches Polyurethan als einen Kathodenelektrotauchlack.
Vorzugsweise wird im Wärmebehandlungsschritt das Erwärmen mittels einer Heizpistole auf 250 °C bis 350 °C durchgeführt, um den Elektrotauchlack auszuhärten.
Vorzugsweise wird im Plasmabehandlungsschritt die mit Elektrotauchlack lackierte Oberfläche in einer Vakuumkammer mittels Argonplasma mit einer Hochfrequenzleistung von 100 W bis 200 W für 5 Minuten bis 200 Minuten geätzt.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin den Schritt des Ultraschallreinigens des Substrats mittels Aceton und deionisiertem Wasser vor dem Elektrotauchlackierungsschritt auf.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin den Schritt des Reinigens des Substrats mittels deionisiertem Wasser nach dem Elektrotauchschritt auf.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin den Schritt der natürlichen Abkühlung des Substrats auf Raumtemperatur auf, indem das Substrat nach dem Plasmabehandlungsschritt aus der Vakuumkammer entnommen wird.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiterhin den Schritt der Reinigung der Oberfläche des mit einem Elektrotauchlack beschichteten Substrats mittels einer Stickstoffpistole nach dem Schritt der natürlichen Abkühlung auf.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlschrank einen Schrank auf, der darin ein Aufbewahrungsfach hat; eine erste Tür, die drehbar an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die eine Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine zweite Tür, die drehbar an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die die andere Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine Säule, die drehbar in der zweiten Tür vorgesehen ist, die einen Leerraum zwischen der ersten Tür und der zweiten Tür abdichtet, wenn die erste Tür und die zweite Tür geschlossen sind; und eine in der Säule vorgesehene Heizung, die eine Vorderseite der Säule erwärmt, um die Bildung von Tautropfen zu verhindern, wobei ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellte superwasserabweisende Oberfläche hat, an der Vorderseite der Säule angebracht ist.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlschrank einen Schrank auf, der darin ein Aufbewahrungsfach hat; eine erste Tür, die drehbar an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die eine Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine zweite Tür, die drehbar an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die die andere Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine Säule, die drehbar in der zweiten Tür vorgesehen ist, die einen Leerraum zwischen der ersten Tür und der zweiten Tür abdichtet, wenn die erste Tür und die zweite Tür geschlossen sind; und eine in der Säule vorgesehene Heizung, die eine Vorderseite der Säule erwärmt, um die Bildung von Tautropfen zu verhindern, wobei ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellte superhydrophile Oberfläche hat, an der Vorderseite der Säule angebracht ist.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlschrank einen Schrank auf, der darin ein Aufbewahrungsfach hat; eine Tür im Schrank, die das Aufbewahrungsfach öffnet oder schließt; eine Eismaschine, die im Aufbewahrungsfach oder der Tür vorgesehen ist; einen in der Tür vorgesehenen Spender, der in ausgewählter Weise von der Eismaschine hergestelltes Eis bereitstellt; einen Eisausgabekanal, der zwischen der Eismaschine und dem Spender verbunden ist, der einen Pfad bildet, entlang dem sich das Eis bewegt; eine Schalteinheit, die an einem unteren Ende des Eisausgabekanals vorgesehen ist, die das untere Ende des Eisausgabekanals öffnet oder schließt; und eine Heizung, die in der Schalteinheit vorgesehen ist, die eine Außenseite der Schalteinheit erwärmt, um die Bildung von Tautropfen zu verhindern, wobei ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem Herstellungsverfahren hergestellte superwasserabweisende Oberfläche hat, an der Außenseite der Schalteinheit befestigt ist.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlschrank einen Schrank auf, der darin ein Aufbewahrungsfach hat; eine Tür im Schrank, die das Aufbewahrungsfach öffnet oder schließt; eine Eismaschine, die im Aufbewahrungsfach oder der Tür vorgesehen ist; einen in der Tür vorgesehenen Spender, der in ausgewählter Weise von der Eismaschine hergestelltes Eis bereitstellt; einen Eisausgabekanal, der zwischen der Eismaschine und dem Spender verbunden ist, der einen Pfad bildet, entlang dem sich das Eis bewegt; eine Schalteinheit, die an einem unteren Ende des Eisausgabekanals vorgesehen ist, die das untere Ende des Eisausgabekanals öffnet oder schließt; und eine Heizung, die in der Schalteinheit vorgesehen ist, die eine Außenseite der Schalteinheit erwärmt, um zu verhindern, dass sich Tautropfen bilden, wobei ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem Herstellungsverfahren hergestellte superhydrophile Oberfläche hat, an der Außenseite der Schalteinheit befestigt ist.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlschrank einen Schrank auf, der darin ein Gefrierfach und ein Kühlfach hat; ein Trennelement zum Teilen des Gefrierfachs und des Kühlfachs voneinander; eine Gefrierfachtür, die an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Gefrierfach öffnet oder schließt; eine Kühlfachtür, die an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Kühlfach öffnet oder schließt; und eine Heizung, die im Trennelement und dem Schrank vorgesehen ist, um zu verhindern, dass Tautropfen durch Erwärmen einer Vorderseite des Trennelements und einer Vorderseite des Schranks gebildet werden, wobei ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem oben erwähnten Verfahren hergestellte superwasserabweisende Oberfläche hat, an der Vorderseite des Trennelements und der Vorderseite des Schranks angebracht ist.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlschrank einen Schrank auf, der darin ein Gefrierfach und ein Kühlfach hat; ein Trennelement zum Teilen des Gefrierfachs und des Kühlfachs voneinander; eine Gefrierfachtür, die an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Gefrierfach öffnet oder schließt; eine Kühlfachtür, die an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Kühlfach öffnet oder schließt; und eine Heizung, die im Trennelement und dem Schrank vorgesehen ist, um zu verhindern, dass Tautropfen durch Erwärmen einer Vorderseite des Trennelements und einer Vorderseite des Schranks gebildet werden, wobei ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte superhydrophile Oberfläche hat, an der Vorderseite des Trennelements und der Vorderseite des Schranks angebracht ist.
In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verdunster eine Kühlmittelleitung auf, in der ein Kühlmittel fließt, das vorgesehen wird, um mit der in der Umgebung des Kühlmittels fließenden Luft im Wärmeaustausch zu stehen; ein Paar von Halterungen zum Fixieren der Kühlmittelleitung; Stifte, die an der Außenseite der Kühlmittelleitung vorgesehen sind, die den Wärmeaustausch beschleunigen, und eine Enteisungsheizung, die in der Nähe der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, die ein Erwärmen zum Entfernen von in der Kühlmittelleitung und den Stiften entstandener Vereisung durchführt, wobei die Kühlmittelleitung, das Paar der Halterungen und die Stifte ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen bilden, das gemäß dem oben genannten Verfahren hergestellt wurde.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen einfach hergestellt werden, das eine superwasserabweisende oder superhydrophile Oberflächeneigenschaft hat, um auf einen Bereich angewendet zu werden, in dem wahrscheinlich Tautropfen gebildet werden und zu ermöglichen, dass weniger Tautropfen gebildet werden.
Ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende oder superhydrophile Oberflächeneigenschaften hat, kann auf einem Bereich eines Kühlschranks angewendet werden, in dem wahrscheinlich Tautropfen gebildet werden, um das Auftreten der Bildung von Tautropfen zu verhindern und um den Stromverbrauch in erheblicher Weise zu verringern.
Ebenso wird ein Verdunster, der einen regelmäßigen Enteisungsvorgang aufgrund des Auftretens von Vereisung erfordert, als ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen ausgebildet, wodurch das Auftreten von Vereisung verringert werden kann und eine Rate der Enteisungsvorgänge reduziert werden kann, um den Stromverbrauch zu senken.
Figurenliste

1 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche hat, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superhydrophile Oberfläche hat, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine Vorderansicht, die einen Kühlschrank veranschaulicht, bei dem ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Säule angewendet wird.
4 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die eine Säule in einem Kühlschrank von 3 veranschaulicht.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Kühlschrank veranschaulicht, bei dem ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Schalteinheit eines Eisausgabepfads angewendet wird.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Schalteinheit in einem Kühlschrank von 5 veranschaulicht.
7 ist eine Ansicht, die einen Kühlschrank veranschaulicht, in dem ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Vorderseite eines Trennelements und einer Vorderseite eines Schrankes angewendet wird.
8 ist eine Ansicht, die einen Verdunster veranschaulicht, der als ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

Bester Modus zur Verwirklichung der Erfindung
Im Folgenden wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele davon in den Zeichnungen im Anhang veranschaulicht sind.
1 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche hat, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche hat, weist die Schritte auf: Mischen eines Pulverlacks mit Polytetrafluorethylen in einem bestimmten Verhältnis; Pulverlackieren des Lackgemisches auf einer Plattenoberfläche; und Wärmebehandeln der pulverlackierten Platte.
Das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen der vorliegenden Erfindung kann auf ein Element angewendet werden, bei dem sich wahrscheinlich Tautropfen durch einen Temperaturunterschied zwischen dem Inneren und der Außenseite bilden.
Ein Kühlschrank kann mit einem Gefrierfach und einem Kühlfach als Aufbewahrungsfächer in einem Schrank vorgesehen sein, wobei das Gefrierfach und das Kühlfach durch ihre jeweiligen Türen geöffnet oder geschlossen werden können.
Der Schrank und die Türen sind mit einem Isolationsmaterial darin vorgesehen, um die Innenseite der Aufbewahrungsfächer vor Wärme zu isolieren, und eine Dichtung ist an einem Rand in der Tür vorgesehen und dicht an der Vorderseite der Schranks angebracht, damit keine kalte Luft aus den Aufbewahrungsfächern austreten kann.
Da das Innere des Aufbewahrungsfachs des Kühlschranks auf einer Temperatur unter 0 gehalten wird und die Außenseite des Aufbewahrungsfachs eine Zimmertemperatur hat, ist es wahrscheinlich, dass an einem Bereich des Kühlschranks Tautropfen gebildet werden, der dicht am Aufbewahrungsfach ist und an die Außenluft angrenzt.
Wenn zum Beispiel ein Aufbewahrungsfach durch zwei Türen geöffnet oder geschlossen wird, ist eine Säule zur Abdichtung eines Leerraums zwischen den Türen in ausgewählter Weise vorgesehen. Da Tautropfen an einer Vorderseite der Säule gebildet werden können, ist eine Heizung in der Säule vorgesehen und wird dann erwärmt, um die Bildung von Tautropfen zu verhindern oder um die Tautropfen zu verdunsten.
Ebenso, da Tautropfen an einer Innenseite einer Schalteinheit zum Öffnen oder Schließen einer Ausgabe des Eisausgabepfads gebildet werden können, wenn ein Spender zum Bereitstellen von mit einer Eismaschine hergestelltem Eis vorgesehen ist, kann eine Heizung in der Schalteinheit vorgesehen sein.
Da außerhalb der Dichtung an der Vorderseite des Schranks, an dem die Dichtung der Tür dicht angebracht ist, und einer Vorderseite eines Trennelements zum Teilen des Gefrierfachs und des Kühlfachs voneinander, Tautropfen gebildet werden können, kann eine Heizung im Schrank und im Trennelement vorgesehen sein.
Das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen ist an dem Bereich des Kühlschranks angebracht, an dem wahrscheinlich Tautropfen gebildet werden, und dann ist beabsichtigt, dass weniger Tautropfen gebildet werden, und ein detailliertes Anwendungsbeispiel dafür wird später ausführlicher beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, wird ein Substrat hergestellt, das das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen bildet. Das Substrat kann in Form einer flachen Platte ausgebildet sein, kann aber eine spezielle Form haben, wie eine Vorderseite der Säule oder eine Rückseite der Schalteinheit.
Das Substrat wird in eine Reinigungslösung eingetaucht, die Aceton und deionisiertes Wasser enthält, um Öl und Partikel zu entfernen, die auf einer Oberfläche des Substrats vorhanden sein können und wird dann für etwa 10 Minuten einer Ultraschallreinigung unterzogen (S110).
Eine Grundierung wird auf der Oberfläche des Substrats, die durch Ultraschallreinigung gesäubert wurde, beschichtet, um eine Haftung mit einem Pulverlack einzugehen (S120).
Die meisten für allgemeine Beschichtungsarbeiten verwendete Grundierungen können als Grundierung verwendet werden, und eine Hauptkomponente der Grundierung ist ein wasserlösliches Material. Ein Kunstharz oder andere Zusatzstoffe werden in die Grundierung eingemischt.
Die Grundierung kann durch eine Spraydüse auf der Oberfläche des Substrats dünn beschichtet werden.
Das mit der Grundierung beschichtete Substrat kann auf eine Temperatur von 100 °C bis 140 °C für 30 Minuten erwärmt werden und einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die Grundierung auszuhärten, und dann werden Partikel auf der Oberfläche des Substrats entfernt.
Als Nächstes werden der Pulverlack und das Polytetrafluorethylen miteinander gemischt, um eine superwasserabweisende Oberfläche zu bilden (S130).
Ein Epoxidpolyester-basierter Pulverlack, der thermisch aushärtet, kann als Pulverlack verwendet werden, und der Pulverlack kann Epoxid-Acryl-Polyester als eine Hauptkomponente enthalten.
Polytetrafluorethylen ist unter den Handelsnamen Teflon oder Fluon bekannt, und kann als PTFE abgekürzt werden.
Die superwasserabweisende Eigenschaft bedeutet, dass ein Kontaktwinkel 150° oder größer ist und ein Ablaufwinkel kleiner als 10° ist, wenn ein Wassertropfen auf eine Oberfläche des Substrats getropft wird.
Eine flache Oberfläche einer PTFE-Struktur hat eine wasserabweisende Eigenschaft eines Kontaktwinkels im Bereich von 110°. Wenn eine raue Oberfläche ausgebildet wird, während Partikeltypen beibehalten werden, nachdem PTFE-Partikel mit dem Pulverlack gemischt werden, kann eine exzellente superwasserabweisende Eigenschaft bei einem Kontaktwinkel von mindestens 150° und einem Ablaufwinkel von kleiner als 10° festgestellt werden.
Vorzugsweise werden der Pulverlack und das Polytetrafluorethylen miteinander in einem Verhältnis von 1:1 bis 4:1 gemischt.
Der PTFE-Partikel hat einen Durchmesser von 1 µm bis 10 µm und eine Oberflächenrauigkeit kann in Abhängigkeit vom Partikeldurchmesser variiert werden. Ein korrektes Mischverhältnis des Pulverlacks und des PTFE wird jedoch so beibehalten, dass es im Wesentlichen gleich bleibt.
Wenn der Pulverlack und das PTFE in einem Verhältnis von 4:1 beibehalten werden, ist festzustellen, dass eine durchschnittliche Mittellinienrauigkeit R_a etwa 8,45 µm beträgt, R_q 10,67 µm und ein Kontaktwinkel 158,7° beträgt.
Wenn der Pulverlack und das PTFE in einem Verhältnis von 2:1 beibehalten werden, ist festzustellen, dass eine durchschnittliche Mittellinienrauigkeit R_a etwa 8,79 µm beträgt, R_q 11,39 µm und ein Kontaktwinkel 153,7° beträgt. In diesem Fall wird die Rauigkeit stärker erhöht als im Verhältnis 4:1, aber es wird keine einheitliche Oberfläche ausgebildet und die Haftung der PTFE-Partikel wird verringert, wenn das PTFE stärker beschichtet wird.
Im Gegensatz dazu, wenn der Pulverlack und das PTFE in einem Verhältnis von 8:1 beibehalten werden, ist festzustellen, dass eine durchschnittliche Mittellinienrauigkeit R_a etwa 7,76 µm beträgt, R_q 10,07 µm und ein Kontaktwinkel 152,2° beträgt. Es ist festzustellen, dass die Rauigkeit verringert wird und die Effizienz bezüglich des Verhinderns einer Bildung von Tautropfen verringert wird, wenn der Gehalt an Pulverlack erhöht wird.
Wenn das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen eine Rauigkeit von mindestens 8,0 µm aufweist und ein Kontaktwinkel mindestens 150° beträgt, ist es bevorzugt, dass das Mischungsverhältnis des Pulverlacks und des PTFE im Bereich von 1:1 bis 4:1 liegt, wie oben beschrieben, da eine ausreichende Effizienz zum Verhindern der Bildung von Tautropfen ausgeübt werden kann.
Als Nächstes wird eine Pulverlackierung für das Substrat durchgeführt, indem die Lackmischung durch eine Pulverlackierungsausstattung (S140) verwendet wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass eine auf die Pulverlackierungsausstattung angelegte elektrostatische Spannung bezüglich der superwasserabweisenden Lackmischung 60 kV bis 80 kV beträgt.
Als Nächstes wird der Pulverlack ausgehärtet und eine Haftung wird durch die Wärmebehandlung des pulverlackierten Substrats verstärkt, und die Oberflächenrauigkeit wird ausgebildet, um das superwasserabweisende Merkmal freizulegen.
Hierzu ist es bevorzugt, dass der Wärmebehandlungsprozess in drei Stufen durchgeführt wird.
Im ersten Wärmebehandlungsschritt S150 wird das Erwärmen in einem Vakuumofen auf 170 °C bis 190 °C für 25 Minuten bis 35 Minuten durchgeführt. Ein Luftspalt zwischen den PTFE-Partikeln und dem Pulverlack kann möglichst weitgehend verringert werden und der Pulverlack kann geschmolzen und dann gehärtet werden.
Im zweiten Wärmebehandlungsschritt S160 wird das Erwärmen auf einer Heizplatte auf 250°C bis 300°C für 10 Minuten bis 20 Minuten durchgeführt. Die Haftung zwischen den PTFE-Partikeln und dem Pulverlack kann verstärkt werden.
Im dritten Wärmebehandlungsschritt S170 wird eine Erhitzen mittels einer Heizpistole auf 450 °C bis 550 °C durchgeführt. Die PTFE-Partikel werden weich gemacht, um die Haftung zu verstärken und eine Oberflächenrauigkeit auszubilden.
Schließlich wird die wärmebehandelte Substratoberfläche mittels deionisiertem Wasser gereinigt und Partikel werden entfernt (S180).
Indes weist die Lackmischung weiterhin ein Perfluoralkoxy-Emailpulver auf. Das Perfluoralkoxy kann als PFA abgekürzt werden.
Da die Beständigkeit der PTFE-Partikel nur durch eine Wärmebehandlung nach Mischen des Pulverlacks und des PTFE ungenügend sein kann, kann das Perfluoralkoxy-Emailpulver in die PTFE-Partikel eingemischt werden, um die Beständigkeit und Haftung der PTFE-Partikel zu verstärken.
Ebenso, da eine Oberflächenrauigkeit ausgebildet wird, wenn der Pulverlack und die PTFE-Partikel nur miteinander gemischt werden, kann eine Polierung verringert werden und ein Problem hinsichtlich eines ästhetischen Aspekts kann auftreten. Daher wird das PFA-Emailpulver mit dem Pulverlack zur Durchführung der Lackierung gemischt, wodurch eine Polierung möglich ist.
Ein Partikeldurchmesser des PFA-Emailpulvers beträgt in etwa 10 µm.
Vorzugsweise werden das PTFE und das PFA-Emailpulver miteinander in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:2 gemischt.
Wenn das PFA-Emailpulver in der Lackmischung zu stark eingemischt wird, kann die Haftung verstärkt werden, aber es wird eine relativ geringe Oberflächenrauigkeit beim Erweichen des PFA-Emails ausgebildet, wodurch die gewünschte superwasserabweisende Oberfläche nicht ausgebildet wird.
Dem gegenüber, wenn das PFA-Emailpulver zu wenig in der Farbmischung eingemischt wird, wird eine relativ hohe superwasserabweisende Oberfläche ausgebildet, aber der Verstärkungseffekt für die Haftung des PFA-Emailpulvers ist ungenügend.
Wenn zum Beispiel die Pulverbeschichtung mit einem Lack durchgeführt wird, der durch Mischen des Pulverlacks, PTFE und PFA in einem Verhältnis von 3:1:2 erhalten wird, ist festzuhalten, dass ein Kontaktwinkel 147,2° und ein Ablaufwinkel 60° beträgt.
Wenn zum Beispiel die Pulverlackierung mit einem Lack durchgeführt wird, der durch Mischen des Pulverlacks, PTFE und PFA in einem Verhältnis von 3:1:1 erhalten wird, ist festzuhalten, dass ein Kontaktwinkel 150,4° und ein Ablaufwinkel 60° beträgt. In diesem Fall ist festzuhalten, dass die Oberflächenrauigkeit und die superwasserabweisende Eigenschaft größer sind als die der im Bereich von 3:1:2 gemischten Farbe.
Wenn zum Beispiel die Pulverlackierung mit einem Lack durchgeführt wird, der durch Mischen des Pulverlacks, PTFE und PFA in einem Verhältnis von 3:1:3 erhalten wird, ist festzuhalten, dass ein Kontaktwinkel 142,2° beträgt und ein Ablaufwinkel fixiert ist. In diesem Fall ist hervorzuheben, dass die Haftung der PTFE-Partikel stärker erhöht wird als die des Lacks, der im Bereich von 3:1:2 gemischt wird, die Oberflächenrauigkeit und die superwasserabweisende Eigenschaft jedoch verringert werden.
Daher ist es bevorzugt, dass ein Mischungsverhältnis des Pulverlacks, PTFE und PFA 1~4:1:1~2 ist.
Da das durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren hergestellte Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen eine superwasserabweisende Oberfläche hat, wird das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen auf den Bereich angewendet, in dem wahrscheinlich Tautropfen gebildet werden, wodurch weniger Tautropfen gebildet werden können oder die Heizung für kürzere Zeit betrieben werden kann, um die Tautropfen einfach zu verdunsten.
Ebenso, da das PFA-Emailpulver im Pulverlack enthalten ist und der Pulverlack damit ein bestimmtes Polierniveau hat, kann sogar für den Bereich, der nach außen freigelegt ist, ein ästhetischer Effekt erzielt werden, und der Bereich hat eine exzellente Beständigkeit.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superhydrophile Oberfläche gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Das Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superhydrophile Oberfläche gemäß der vorliegende Erfindung aufweist, weist die Schritte auf: Eintauchen eines Substrats in einen Elektrotauchlack, und Anlegen eines Gleichstroms, um ein Elektrotauchlackieren durchzuführen; Wärmebehandeln des Substrats, das der Elektrotauchlackierung unterzogen wurde; und Plasmabehandeln der Oberfläche des Substrats, das der Elektrotauchlackierung unterzogen wurde.
Die superhydrophile Eigenschaft bedeutet, dass ein Kontaktwinkel unter 10° liegt, wenn ein Wassertropfen auf die Oberfläche getropft wird.
Wie in 2 dargestellt, wird das Substrat, das das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen bildet, in eine Reinigungslösung eingetaucht, die Aceton und deionisiertes Wasser enthält, um Öl und Partikel zu entfernen, die auf einer Oberfläche des Substrats vorhanden sein können, und wird dann für etwa 10 Minuten einer Ultraschallreinigung unterzogen (S210).
Als Nächstes wird das gereinigte Substrat in einen Elektrotauchlack eingetaucht und ein Gleichstrom wird auf das Substrat angelegt, um eine Elektrotauchlackierung durchzuführen (S220).
Der Direktstrom von etwa 30 V kann während der Elektrotauchlackierung für 10 Minuten angelegt werden.
Der Elektrotauchlack kann ein Melamin-Formaldehyd als einen Anodenelektrotauchlack enthalten und kann aromatisches Polyurethan als einen Kathodenelektrotauchlack enthalten.
Daraufhin wird das mit der Elektrotauchlackierung beschichtete Substrat mittels ein wenig deionisiertem Wasser gereinigt, um Partikel zu entfernen, wodurch eine glatte Lackoberfläche ausgebildet wird (S230).
Als Nächstes wird das mit dem Elektrotauchlack beschichtete Substrat erwärmt, um den Elektrotauchlack auszuhärten (S240).
Im Wärmebehandlungsschritt wird ein Erwärmen mittels einer Heizpistole auf 250 °C bis 350 °C durchgeführt, um den Elektrotauchlack auszuhärten.
Daraufhin wird die Oberfläche des mit dem Elektrotauchlack lackierten Substrats einer Plasmabehandlung unterzogen (S250).
Im Plasmabehandlungsschritt kann die mit dem Elektrotauchlack beschichtete Oberfläche in einer Vakuumkammer mittels Inertgasplasma mit einer Hochfrequenzleistung von 100 W bis 300 W für 5 Minuten bis 200 Minuten geätzt werden.
Die Plasmabehandlung kann ein Inertgas, wie Argon, mit einer Fließrate von 30 sccm zuführen, einen inneren Plasmazustand herstellen und dann die mit dem Elektrotauchlack beschichtete Oberfläche ätzen, indem eine Hochfrequenzleistung von 13,56 MHz und 300 W angelegt wird.
In diesem Fall liegt ein Vakuumdruck bei etwa 8,0 × 10^-2 Torr, und ein Abstand zwischen der Substratoberfläche und einer Elektrode liegt bei etwa 70 mm.
In diesem Fall ist festzustellen, dass eine durchschnittliche Mittellinienrauigkeit R_a der Substratoberfläche 508,28 nm beträgt und ein quadratischer Rauigkeitsmittelwert R_q 699,57 nm beträgt, um eine superhydrophile Eigenschaft anzugeben. Es ist auch festzustellen, dass Tautropfen in sehr kleinen Abmessungen gebildet werden.
Wenn eine Hochfrequenzleistung von 300 W für etwa 80 Minuten angelegt wird, ist R_a 455,218 nm und R_q ist 602,06 nm, und es ist festzustellen, dass die Oberflächenrauigkeit verringert wird.
Wenn eine Hochfrequenzleistung von 200 W für etwa 80 Minuten angelegt wird, ist R_a 122,03 nm und R_q ist 315,55 nm, und es ist festzustellen, dass die Oberflächenrauigkeit weiter verringert wird.
Da es zum Beispiel bevorzugt ist, dass Ra mindestens 500 nm ist, um anzugeben, dass die Substratoberfläche eine superhydrophile Eigenschaft hat, ist es bevorzugt, dass die Hochfrequenzleistung von mindestens 300 W für mindestens 120 Minuten während der Elektrotauchlackierung ausgeübt wird.
Obwohl jedoch die Hochfrequenzleistung und die Plasmaoperationszeit in Abhängigkeit von der Elektrodenanordnung während des Plasmabehandlungsprozesses, einer Leistung der Plasmabehandlungsausstattung und einer Umgebung einer Vakuumkammer variiert werden können, ist es bevorzugt, dass eine Plasmaprozessbedingung so festgelegt wird, dass die durchschnittliche Mittellinienrauigkeit R_a mindestens 500 nm beträgt, um den Effekt des Verhinderns der Bildung von Tautropfen auf der superhydrophilen Oberfläche zu verwirklichen.
Als Nächstes wird das plasmabehandelte Substrat aus einer Vakuumkammer herausgenommen und natürlich auf Raumtemperatur abgekühlt (S260).
Schließlich wird die mit Elektrotauchlack beschichtete Substratoberfläche der superhydrophilen Eigenschaft mittels einer Stickstoffpistole gereinigt, um darauf befindliche Partikel zu entfernen (S270).
Das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte superhydrophile Oberfläche hat, weist einen Wärmeübertragungsbereich auf, der größer wird, wenn Tautropfen in Form eines Films gebildet werden und die Oberfläche eine hohe Rauigkeit hat, die Tautropfen können selbst bei Raumtemperatur einfach verdunstet werden und können selbst dann effizient entfernt werden, wenn der Heizung geringe Wärme zugeführt wird.
Im Folgenden werden Ausführungsformen beschrieben, in denen das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wird, auf einen Kühlschrank angewendet wird.
Wie in 3 dargestellt, ist der Kühlschrank gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kühlschrank des Typ mit einem unteren Gefrierfach, bei dem ein Kühlfach an einem Schrank angeordnet ist und ein Gefrierfach unter dem Schrank angeordnet ist. Daher ist die Tür des Kühlfachs drehbar am oberen Bereich vorgesehen und in dieser Ausführungsform sind zwei Türen vorgesehen, d.h. eine linke Tür 2 des Kühlfachs und eine rechte Tür 3 des Kühlfachs sind vorgesehen, um an beiden Seiten an der Vorderseite des Kühlfachs geöffnet oder geschlossen zu werden.
Das Kühlfach, das durch die linke Tür 2 des Kühlfachs und die rechte Tür 3 des Kühlfachs geöffnet und geschlossen wird, kann durch ein Trennelement (nicht dargestellt) in zwei Aufbewahrungsfächer unterteilt werden, das im Mittelbereich in einer vertikalen Richtung vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist das Trennelement jedoch nicht im Mittelbereich des Kühlfachs vorgesehen, und das Kühlfach ist vorgesehen, um durch zwei Türen geöffnet und geschlossen zu werden.
Auf diese Weise, da zwei Türen 2 und 3 an der Vorderseite des Kühlfachs vorgesehen sind, aber kein Trennelement im Mittelbereich des Kühlfachs vorgesehen ist, ist eine Säule 10 zum Schließen eines Leerraums zwischen benachbarten Bereichen vorgesehen, wenn die linke Tür 2 und die rechte Tür 3 geschlossen sind.
Die Säule 10 kann in verschiedenen Formen vorgesehen sein, und in dieser Ausführungsform ist die Säule 10 drehbar an einem rechten Eckbereich der linken Tür 2 des Kühlfachs vorgesehen. Wenn die linke Tür 2 des Kühlfachs geöffnet wird, kann die Säule 10 durch eine Nockenaktion in einem Winkel von 90° nach hinten gedreht werden.
Im Detail ist ein Nockenelement (nicht dargestellt) an einem oberen Ende der Säule 10 vorgesehen, um die Säule 10 zu drehen. Das Nockenelement wird in Kontakt mit einem Stiftelement gedreht, das vorgesehen ist, um am oberen Ende des Mittelbereichs des Kühlfachs nach unten hervorzustehen.
Da das Stiftelement in Kontakt mit dem Nockenelement gedreht wird, wenn begonnen wird, die linke Tür 2 des Kühlfachs zu öffnen, wird die Säule 10, an der das Nockenelement befestigt ist, ebenso in einem Winkel von 90° nach hinten gedreht.
Eine Schnittanordnung der Säule 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt.
Wie dargestellt, weist die Säule 10 eine innere Wand auf, die zu einer Rückseite des Kühlfachs hin ausgerichtet ist, wenn die linke Tür 2 des Kühlfachs geschlossen ist, eine äußere Zarge 14, die mit der inneren Wand 12 an der Vorderseite des Kühlfachs verbunden ist, und ein Isolationselement 16, das in die beiden Wände 12 und 14 eingefüllt und ausgeschäumt ist.
Die Säule 10 kann drehbar an der linken Tür 2 des Kühlfachs vorgesehen sein, da ein drehbarer Achshalterbereich 13 damit verbunden ist.
Die äußere Wand 14 der Säule 10 ist teilweise zur Außenseite des Kühlschranks freigelegt und steht dann in Kontakt mit der Außenluft, wenn die linke Tür 2 des Kühlfachs und die rechte Tür 3 des Kühlfachs geschlossen sind. Da beim Betrieb des Kühlschranks die Temperatur im Kühlfach niedriger ist als eine Temperatur außerhalb des Kühlfachs, können sich Tautropfen an der Oberfläche der äußeren Wand 14 der Säule 10 bilden.
Das heißt, die Säule 10 wird durch die Luft gekühlt, die im Kühlfach auf eine niedrige Temperatur gekühlt wird, wohingegen Tautropfen an der Oberfläche der äußeren Wand 14 der Säule 10 gebildet werden, die zur relativ hohen Temperatur der Außenluft freigelegt ist.
Um die Bildung von Tautropfen an der Außenseite der Säule 10 zu verhindern, kann eine aus einem Heizdraht hergestellte Heizung 18 an einer Innenseite der äußeren Wand 14 der Säule 10 vorgesehen sein. Diese Heizung 18 ist in einer solchen Weise vorgesehen, dass das Isolationselement 16 in die Heizung 16 injiziert wird und dann in einem Zustand ausgeschäumt wird, in dem die Heizung an der Innenseite der äußeren Wand 14 angebracht ist.
Das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine gemäß dem oben erwähnten Herstellungsverfahren hergestellte superwasserabweisende Eigenschaft oder eine superhydrophile Oberfläche besitzt, ist an der Vorderseite der äußeren Wand 14 angebracht. Die äußere Wand 14 kann ein Substrat des Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen sein.
Da die Vorderseite der Säule 10 aus einer superwasserabweisenden Oberfläche oder einer superhydrophilen Oberfläche ausgebildet ist, können weniger Tautropfen gebildet werden als bei einer Säule des Stands der Technik ohne Oberflächenbehandlung, auch wenn die Heizung 18 nicht betrieben wird, werden selbst bei Bildung von Tautropfen nur sehr kleine Wassertropfen gebildet. Da die Heizung 18 für kurze Zeit betrieben werden kann, kann somit der Stromverbrauch erheblich reduziert werden.
Als Nächstes ist 5 eine Querschnittsansicht, die einen Kühlschrank darstellt, der eine Eismaschine und einen Spender enthält, die im Inneren des Kühlfachs im Kühlschrank von 3 vorgesehen sind.
Der Kühlschrank der dargestellten Ausführungsform ist mit einer Eismaschine 20 vorgesehen, die im Kühlfach an einem oberen Bereich des Hauptkörpers 1 im Kühlschrank des Typs mit einem unteren Gefrierfach vorgesehen ist. Die Eismaschine 20 enthält einen Eisherstellungseinsatz zum Herstellen von Eis, dem Wasser zugeführt wird, und eine Eisaufbewahrungs- und Zufuhreinheit, um das durch den Eisherstellungseinsatz hergestellte Eis aufzubewahren und das Eis auszugeben, wenn der Benutzer den Spender 50 betätigt.
Ein Eisausgabekanal 30, der als ein Pfad zum Führen des Eises zum Spender 50 dient, der in der Tür 2 des Kühlschranks vorgesehen ist, ist unterhalb eines Eisauslasses der Eisaufbewahrungs- und Zufuhreinheit vorgesehen.
Damit die kalte Luft in der Eismaschine 20 nicht durch den Eisausgabekanal 30 heraustritt, wenn das Eis nicht über den Eisausgabekanal 30 ausgegeben wird, ist die Schalteinheit 40 drehbar am unteren Ende des Eisausgabekanals 30 vorgesehen.
Die Schalteinheit 40 ist vorgesehen, um das Lecken kalter Luft zu unterbinden, ist aber vorgesehen, um in ausgewählter Weise geöffnet oder geschlossen zu werden, da der Eisausgabekanal 30 geöffnet sein sollte, wenn das Eis ausgegeben wird.
Wie in 5 und 6 dargestellt, enthält die Schalteinheit 40 einen Hauptkörper 41, der in Kontakt mit dem unteren Ende des Eisausgabekanals 30 steht, eine Abdeckung 42, die mit dem Hauptkörper 41 verbunden ist, und ein Isolationselement 43, das in einen Raum eingefüllt ist, in dem der Hauptkörper 41 und die Abdeckung 42 miteinander verbunden sind und darin ausgebildet sind.
Ebenso ist eine Heizung 45 an einer Innenseite der Abdeckung 42 der Schalteinheit 40 vorgesehen um zu verhindern, dass Tautropfen an einer Außenseite der Abdeckung 42 gebildet werden. Da die Temperatur der inneren Luft des Eisausgabekanals 30 niedriger ist als die der Außenluft, zu der hin die Abdeckung 42 der Schalteinheit 40 freigelegt ist, können sich Tautropfen an der Oberfläche der Abdeckung 42 bilden, die zur Außenluft hin freigelegt ist. Die Heizung 45 kann in ausgewählter Weise die Schalteinheit 40 heizen, um die Bildung von Tautropfen zu verhindern.
Die Heizung 45 kann dergestalt vorgesehen werden, dass ein Heizdraht, der in einer bestimmten Form gebogen ist, in einer flach ausgelegten Platte versenkt ist. Die Heizung 45 kann jedoch in einer anderen Form, ohne Einschränkung zur dargestellten Ausführungsform vorgesehen werden.
Ebenso ist ein Hebel 47, der rotierbar an einem oberen Bereich der Zarge des Spenders 50 vorgesehen ist, mit der Außenseite der Abdeckung 42 verbunden. Der Hebel 48 öffnet in ausgewählter Weise den Eisausgabekanal 30 durch Drehen der Schalteinheit 40, wenn der Benutzer den Spender 50 zur Ausgabe von Eis betätigt.
Das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche oder eine superhydrophile Oberfläche besitzt, die gemäß dem oben erwähnten Herstellungsverfahren hergestellt wurde, ist an der Außenseite der Abdeckung 42 angebracht. Ein Vorsprung, der ausgebildet ist, um hervorzustehen, um den Hebel 47 zu fixieren, kann an der Außenseite der Abdeckung 42 ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Abdeckung 42 als das mit einer superwasserabweisenden Oberfläche oder einer superhydrophilen Oberfläche zu beschichtende Substrat verwendet werden, selbst wenn die Außenseite der Abdeckung 42 keine flache Oberfläche ist, wodurch die Abdeckung 42 ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen sein kann.
Da die Außenseite der Abdeckung 42 aus einer superwasserabweisenden Oberfläche oder einer superhydrophilen Oberfläche ausgebildet ist, können sich weniger Tautropfen als bei einer Säule ohne Oberflächenbehandlung des Standes der Technik bilden, auch wenn die Heizung 45 nicht betrieben wird, selbst bei Bildung von Tautropfen werden nur sehr kleine Wassertropfen ausgebildet. Da die Heizung 18 für kurze Zeit betrieben werden kann, kann somit der Stromverbrauch erheblich reduziert werden.
Ein Kühlschrank gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 7 dargestellt.
Der Kühlschrank ist vom Typ einer seitlichen Anordnung, bei dem ein Gefrierfach 61 an einer linken Seite des Schranks 60 vorgesehen ist und ein Kühlfach 63 an der rechten Seite des Schranks 60 vorgesehen ist.
Das Gefrierfach 61 und das Kühlfach 63 sind durch ein dazwischen vorgesehenes Trennelement 65 unterteilt. Das Gefrierfach 61 kann durch eine Gefrierfachtür 62 geöffnet oder geschlossen werden, die gedreht wird, und das Kühlfach 63 kann durch eine Kühlfachtür 64 geöffnet oder geschlossen werden.
Wenn die Gefrierfachtür 62 und die Kühlfachtür 64 geschlossen sind, ist eine Dichtung einer jeden Tür dicht an einer Vorderseite des Schranks 60 und einer Vorderseite des Trennelements 65 angebracht. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Tautropfen an der Vorderseite des Schranks 60 und der Vorderseite des Trennelements 65 in Richtung der Außenseite der Dichtung gebildet werden.
Daher ist eine Heizung 70 direkt hinter der Vorderseite des Schranks 60 und der Vorderseite des Trennelements 65 vorgesehen, um die Bildung von Tautropfen darauf zu verhindern.
Die Heizung 70 kann ein Heizdraht sein, oder kann eine Heizleitung einer Kühlmittelleitung sein, die einen Kühlkreislauf bildet, wobei ein Kühlmittel für eine hohe Temperatur durch die Heizleitung fließt.
In diesem Fall ist das Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das eine superwasserabweisende Oberfläche oder eine superhydrophile Oberfläche besitzt, die gemäß dem oben erwähnten Herstellungsverfahren hergestellt wurde, an der Vorderseite des Schranks 60 und der Vorderseite des Trennelements 65 angebracht. Die Vorderseite des Schranks 60 und die Vorderseite des Trennelements 65 können das Substrat sein, das als Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen dient.
Da die Vorderseite des Schranks 60 und die Vorderseite des Trennelements 65 die superwasserabweisende Oberfläche oder die superhydrophile Oberfläche sein können, kann die Menge an gebildeten Tautropfen erheblich verringert werden, und die Tautropfen können vollständig entfernt werden, selbst wenn die Heizung 70 für kurze Zeit betrieben wird.
Ein Verdunster 80, der als ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, ist in 8 dargestellt.
Der Verdunster 80 enthält eine Kühlmittelleitung 82, in dem ein Kühlmittel fließt, das vorgesehen ist, um mit der in der Umgebung des Kühlmittels fließenden Luft im Wärmeaustausch zu stehen, ein Paar von Halterungen 84 zum Fixieren der Kühlmittelleitung, Stifte 86, die an einer Außenseite der Kühlmittelleitung vorgesehen sind, die den Wärmeaustausch fördern, und eine Enteisungsheizung 90, die nahe der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, die das Erwärmen durchführt, um eine in der Kühlmittelleitung und den Stiften entstandene Vereisung zu entfernen.
Die Kühlmittelleitung 82, das Paar der Halterungen 84 und die Stifte 86 bilden ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, das gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Das heißt, nachdem die Kühlmittelleitung 82, das Paar der Halterungen 84 und die Stifte 86 jeweils hergestellt und in Form eines Verdunsters 80 zusammengebaut wurden, wird eine Pulverlackierung und eine superwasserabweisende Beschichtung, wie eine Wärmebehandlung, auf den Verdunster 80 gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet, wodurch eine superwasserabweisende Oberfläche auf dem Verdunster 80 ausgebildet werden kann.
Gemäß dem Verdunster der vorliegenden Erfindung werden Tautropfen auf der superwasserabweisenden Oberfläche des Verdunsters 80 ausgebildet und somit kann die Menge der durch die Tautropfen generierten Vereisung erheblich verringert werden, wodurch eine Rate des Enteisungsvorgangs zum Betrieb der Enteisungsheizung 90 erheblich verringert werden kann.
Für Fachleute ist es ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist und wesentlichen Merkmalen der Erfindungen abzuweichen. Somit sollen die beschriebenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend verstanden werden. Der Umfang der Erfindung ist durch eine vernunftgemäße Interpretation der Ansprüche im Anhang zu bestimmen, und alle Änderungen, die im entsprechenden Umfang der Erfindung liegen, fallen unter den Umfang der Erfindung.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Mischen eines Pulverlacks mit Polytetrafluorethylen in einem bestimmten Verhältnis; Pulverlackieren der Lackmischung auf einer Substratoberfläche; und Wärmebehandeln des pulverlackierten Substrats.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Pulverlack und das Polytetrafluorethylen miteinander in einem Verhältnis von 1:1 bis 4:1 gemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Pulverlack ein Epoxidpolyester-basierter Pulverlack ist, der thermisch aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine auf eine Pulverlackierungsausstattung während des Schritts des Pulverlackierens angelegte konstante Spannung zwischen 60 kV und 80 kV liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Wärmebehandelns einen ersten Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen in einem Vakuumofen auf 170 °C bis 190 °C für 25 Minuten bis 35 Minuten; einen zweiten Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen auf einer Heizplatte auf 250 °C bis 300 °C für 10 Minuten bis 20 Minuten, und einen dritten Wärmebehandlungsschritt zum Erwärmen mittels einer Heizpistole auf 450 °C bis 550 °C beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt der Ultraschallreinigung des Substrats mittels Aceton und deionisiertem Wasser vor dem Mischschritt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin der Schritt des Beschichtens einer Grundierung auf der Substratoberfläche aufweist, um die Haftung zwischen den Pulverlacken nach dem Ultraschallreinigungsschritt zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Grundierungsbeschichtung eine Beschichtung der Grundierung durch Aufsprühen der Grundierung auf die Substratoberfläche und die Wärmebehandlung in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von etwa 100 °C bis 140 °C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin den Schritt des Ultraschallreinigens der wärmebehandelten Substratoberfläche mit deionisiertem Wasser nach dem Wärmebehandlungsschritt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Lackmischung weiterhin ein Perfluoralkoxy-Emailpulver aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Polytetrafluorethylen und das Perfluoralkoxy-Emailpulver miteinander in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:2 gemischt werden.
Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Verhindern der Bildung von Tautropfen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Eintauchen eines Substrats in einen Elektrotauchlack und Anlegen einer Gleichstromspannung zum Durchführen der Elektrotauchlackierung; Wärmebehandeln des mit der Elektrotauchlackierung beschichteten Substrats; und Plasmabehandeln der Oberfläche des mit der Elektrotauchlackierung beschichteten Substrats.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Elektrolack ein Melamin-Formaldehyd als einen Anodenelektrotauchlack und aromatisches Polyurethan als einen Kathodenelektrotauchlack enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei im Schritt des Wärmebehandelns das Erwärmen mit einer Heizpistole auf 250 °C bis 350 °C durchgeführt wird, um den Elektrotauchlack auszuhärten.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei im Schritt des Plasmabehandelns die mit dem Elektrotauchlack beschichtete Oberfläche in einer Vakuumkammer mittels Argonplasma in einer Hochfrequenzleistung von 100 W bis 200 W für 5 Minuten bis 200 Minuten geätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin den Schritt des Ultraschallreinigens des Substrats mittels Aceton und deionisiertem Wasser vor dem Elektrotauchlackierungsschritt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin den Schritt des Reinigens des Substrats mittels deionisiertem Wasser nach dem Elektrotauchlackierungsschritt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin den Schritt des natürlichen Abkühlens des Substrats auf eine Raumtemperatur aufweist, indem das Substrat nach dem Plasmabehandlungsschritt aus der Vakuumkammer entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin den Schritt des Reinigens der Oberfläche des mit einem Elektrotauchlack lackierten Substrats mittels einer Stickstoffpistole nach dem Schritt der natürlichen Abkühlung aufweist.
Kühlschrank, der aufweist: einen Schrank, der ein Aufbewahrungsfach darin hat; eine erste Tür, die drehbar an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die eine Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine zweite Tür, die drehbar an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die die andere Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine Säule, die drehbar in der zweiten Tür vorgesehen ist, die einen Leerraum zwischen der ersten Tür und der zweiten Tür abdichtet, wenn die erste Tür und die zweite Tür geschlossen sind; und eine in der Säule vorgesehene Heizung, die eine Vorderseite der Säule erwärmt, um das Bilden von Tautropfen zu verhindern, wobei ein gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11 hergestelltes Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen an der Vorderseite der Säule angebracht ist.
Kühlschrank, der aufweist: einen Schrank, der ein Aufbewahrungsfach darin hat; eine erste Tür, die drehbar an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die eine Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine zweite Tür, die drehbar an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die die andere Seite des Aufbewahrungsfachs öffnet oder schließt; eine Säule, die drehbar in der zweiten Tür vorgesehen ist, die einen Leerraum zwischen der ersten Tür und der zweiten Tür abdichtet, wenn die erste Tür und die zweite Tür geschlossen sind; und eine in der Säule vorgesehene Heizung, die eine Vorderseite der Säule erwärmt, um das Bilden von Tautropfen zu verhindern, wobei ein gemäß einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 19 hergestelltes Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen an der Vorderseite der Säule angebracht ist.
Kühlschrank, der aufweist: einen Schrank, der ein Aufbewahrungsfach darin hat; eine Tür im Schrank, die das Aufbewahrungsfach öffnet oder schließt; eine Eismaschine, die im Aufbewahrungsfach oder der Tür vorgesehen ist; einen in der Tür vorgesehenen Spender, der in ausgewählter Weise von der Eismaschine hergestelltes Eis bereitstellt; einen Eisausgabekanal, der zwischen der Eismaschine und dem Spender vorgesehen ist, der einen Pfad bildet, in dem sich das Eis bewegt; eine Schalteinheit, die an einem unteren Ende des Eisausgabekanals vorgesehen ist, die das untere Ende des Eisausgabekanals öffnet oder schließt; und eine in der Schalteinheit vorgesehene Heizung, die eine Außenseite der Schalteinheit erwärmt, um das Bilden von Tautropfen zu verhindern, wobei ein gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11 hergestelltes Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen an der Außenseite der Schalteinheit angebracht ist.
Kühlschrank, der aufweist: einen Schrank, der ein Aufbewahrungsfach darin hat; eine Tür im Schrank, die das Aufbewahrungsfach öffnet oder schließt; eine Eismaschine, die in dem Aufbewahrungsfach oder der Tür vorgesehen ist; einen in der Tür vorgesehenen Spender, der in ausgewählter Weise von der Eismaschine erzeugtes Eis bereitstellt; einen Eisausgabekanal, der zwischen der Eismaschine und dem Spender verbunden ist, der einen Pfad bildet, in dem sich das Eis bewegt; eine Schalteinheit, die an einem unteren Ende des Eisausgabekanals vorgesehen ist, die das untere Ende des Eisausgabekanals öffnet oder schließt; und eine in der Schalteinheit vorgesehene Heizung, die eine Außenseite der Schalteinheit erwärmt, um das Bilden von Tautropfen zu verhindern, wobei ein gemäß einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 19 hergestelltes Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen an der Außenseite der Schalteinheit angebracht ist.
Kühlschrank, der aufweist: einen Schrank, der darin ein Gefrierfach und ein Kühlfach hat; ein Trennelement zum Teilen des Gefrierfachs und des Kühlfachs voneinander; eine Gefrierfachtür, die an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Gefrierfach öffnet oder schließt; eine Kühlfachtür, die an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Kühlfach öffnet oder schließt; und eine Heizung, die im Trennelement und im Schrank vorgesehen ist, um das Bilden von Tautropfen durch Erwärmen einer Vorderseite des Trennelements und einer Vorderseite des Schranks zu verhindern, wobei ein gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11 hergestelltes Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen an der Vorderseite des Trennelements und der Vorderseite des Schranks angebracht ist.
Kühlschrank, der aufweist: einen Schrank, der darin ein Gefrierfach und ein Kühlfach hat; ein Trennelement zum Teilen des Gefrierfachs und des Kühlfachs voneinander; eine Gefrierfachtür, die an einer Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Gefrierfach öffnet oder schließt; ein Kühlfachtür, die an der anderen Seite des Schranks vorgesehen ist, die das Kühlfach öffnet oder schließt; und eine Heizung, die im Trennelement und im Schrank vorgesehen ist, um das Bilden von Tautropfen durch Erwärmen einer Vorderseite des Trennelements und einer Vorderseite des Schranks zu verhindern, wobei ein gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 19 hergestelltes Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen an der Vorderseite des Trennelements und der Vorderseite des Schranks angebracht ist.
Verdunster, der aufweist: eine Kühlmittelleitung, in der ein Kühlmittel fließt, das vorgesehen ist, um mit der in der Umgebung des Kühlmittels fließenden Luft im Wärmeaustausch zu stehen; ein Paar von Halterungen zum Fixieren der Kühlmittelleitung; Stifte, die an einer Außenseite der Kühlmittelleitung vorgesehen sind, die den Wärmeaustausch beschleunigen; und eine nahe der Kühlmittelleitung vorgesehene Enteisungsheizung, die ein Erwärmen durchführt, um die in der Kühlmittelleitung und den Stiften erzeugte Vereisung zu entfernen, wobei die Kühlmittelleitung, das Paar der Halterungen und die Stifte ein Element zum Verhindern der Bildung von Tautropfen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 bilden.