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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Art von
Tiefkühlgerät vorzugsweise des
in Haushalten verwendeten Typs für
Anwendungen zur Konservierung von Lebensmitteln.
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Obwohl
in der folgenden Beschreibung ein aufrecht angeordnetes Tiefkühlgerät als eine
bevorzugte Ausführungsform
beschrieben und veranschaulicht wird, sind die vorliegende Erfindung
und die beigefügten
Ansprüche
so zu verstehen, daß sie gleichermaßen Tiefkühlgeräte anderer
Typen, beispielsweise die sogenannten Tiefkühltruhen, betreffen und abdecken.
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Tiefkühlgeräte sind,
wie aus der Technik weithin bekannt, mit einem internen Aufbewahrungsraum
versehen, das gewöhnlich
in verschiedene übereinander
angeordnete Fächer
oder Ablagen unterteilt ist, wobei der besagte Aufbewahrungsraum mittels
einer oder mehrerer thermisch isolierter Türen von der äußeren Umgebung
getrennt ist. Zudem wird der besagte Aufbewahrungsraum von mindestens
einem Verdampfer gekühlt,
wobei die Temperatur im besagten Aufbewahrungsraum im wesentlichen
einheitlich ist, da dieser Raum in thermisch nicht voneinander isolierte
Fächer
unterteilt ist.
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Diese
Tiefkühlgeräte sind
jedenfalls in der einschlägigen
Technik weithin bekannt, so daß sie aus
Vereinfachungsgründen
hier nicht ausführlich beschrieben
werden sollen.
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Diese
Tiefkühlgeräte, die
eine sehr einfache Struktur aufweisen, können in ihrer üblichen
Betriebsart im allgemeinen zufriedenstellend funktionieren. In der
entscheidendsten und heikelsten Phase ihres Betriebs sind sie allerdings
mit einigen Nachteilen behaftet, die sich aus genau dieser vereinfachten Struktur
ergeben. Um nämlich
frische Lebensmittel, die sich auf Umgebungstemperatur befinden,
einzufrieren, muß ein
Benutzer zunächst
die Tür
des Tiefkühlgeräts öffnen, dann
die frischen Lebensmittel in den Aufbewahrungsraum des Geräts legen
und schließlich
die Tür
wieder schließen.
Diese von Natur aus einfachen Bedienungsvorgänge verursachen eine Reihe
von. praktischen Nachteilen, wie nachstehend beschrieben wird.
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Vorab
sei – obwohl
dieser Umstand eigentlich in der Technik allgemein bekannt ist – betont,
daß die
Wirksamkeit und Qualität
des Vorgangs zum Konservieren von Tiefkühlkost eng mit der Schnelligkeit des
Gefriervorgangs verbunden ist, d.h. mit der Schnelligkeit, mit welcher
die Temperatur in dem einzufrierenden Lebensmittel bis zum Erreichen
eines vorgegebenen Wertes von üblicherweise
rund -18°C sinkt.
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Wenn
die im Inneren des Aufbewahrungsraums des Geräts herrschende stationäre Temperatur
bereits den Wert hat, den das einzufrierende frische Lebensmittel
erreichen soll, und die wünschenswerterweise
auf einem möglichst
konstanten Niveau bleiben soll, was andererseits unter Normalbedingungen
eigentlich der Fall ist, ist die logische Folge, daß die Temperatur
in dem einzufrierenden frischen Lebensmittel die Tendenz hat, sich
ziemlich langsam und einer näherungsweise
asymptotischen Kurve folgend der im Aufbewahrungsraum herrschenden
besagten stationären Temperatur
zu nähern.
Eine solche Einschränkung
ist der Qualität
des Tiefkühlvorgangs
abträglich
und resultiert in offensichtlich negativen Auswirkungen auf die
Tiefkühlkost durch
Auftauen.
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Wenn
zur Behebung eines solchen Nachteils die Option gewählt wird,
dafür zu
sorgen, daß im
Aufbewahrungsraum eine stationäre
Temperatur herrscht, die wesentlich niedriger als die gewünschte Tiefkühl-Endtemperatur ist,
d.h. üblicherweise
rund -18°C,
wird das oben beschriebene Problem sicherlich gelöst, was
jedoch mit anderen Nachteilen erkauft werden muß, beispielsweise mit einem
höheren Energiebedarf
und mit höherer
Komplexität
und einem höheren
Preis des Tiefkühlgeräts selbst.
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Es
bleibt freilich die Möglichkeit,
einen Teil des Aufbewahrungsraums auf einer Temperatur zu halten,
die niedriger als die im Aufbewahrungsraum selbst herrschende durchschnittliche
Temperatur ist, da sich dies sicherlich als wirksame Maßnahme erweisen
würde,
sowohl die Haltbarkeit als auch die Qualität der hier gelagerten Tiefkühlkost zu
verbessern. Dies ist jedoch sicherlich nicht in einem Aufbewahrungsraum
zu realisieren, das keine Zone aufweist, die besonders gut isoliert
ist oder im Hinblick auf den Hauptaufbewahrungsraum selbst auf andere Weise
gekühlt
wird.
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Es
sei außerdem
betont, daß in
der normalen Praxis die Menge der einzufrierenden Lebensmittel im
allgemeinen wesentlich kleiner ist als die in einem Gerät höchstzulässige Menge
der auf einmal zu gefrierenden Lebensmittel, d.h. diejenige Menge,
für die das
Tiefkühlgerät konstruiert
ist. Dies bedeutet in der Praxis, daß Tiefkühlgeräte im Hinblick auf den tatsächlichen
Bedarf an Tiefkühlkapazität im allgemeinen
eine zu große
Leistung haben und demzufolge viel zu kostspielig sind.
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Schließlich strömt durch
das Öffnen
des Tiefkühlgeräts Umgebungsluft
in den Aufbewahrungsraum des Geräts,
was zur Folge hat, daß sich
die Temperatur in diesem Raum zeitweilig erhöht und die Leistungsfähigkeit
des Geräts
sinkt, wenn auch nur in geringem Ausmaß.
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Es
wäre daher
wünschenswert
und es ist eigentlich ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung, ein
Tiefkühlgerät vorzugsweise
des in Privathaushalten verwendeten Typs zur Verfügung zu
stellen, das mit einer solchen Struktur und solchen Mitteln ausgestattet
ist und so funktioniert, daß alle
vorgenannten Nachteile behoben werden.
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Dieses
Tiefkühlgerät muß ferner
unter Einsatz jederzeit verfügbarer
und vorhandener Materialien und Techniken hergestellt werden können, und es
muß zudem
zuverlässig
und betriebssicher arbeiten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese Ziele sowie weitere Ziele, die aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich werden, mit einem bestimmten Typ eines Tiefkühlgeräts erreicht,
der die in den beigefügten
Patentansprüchen
dargelegten und lediglich als nicht die Allgemeingültigkeit
der Erfindung einschränkenden
Beispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschriebenen
Eigenschaften einschließt,
wobei in diesen Zeichnungen
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1 eine
Seitenschnittzeichnung durch die Medianebene eines aufrecht angeordneten
Tiefkühlgeräts gemäß dem bisherigen
Stand der Technik zeigt,
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2 eine
Seitenschnittzeichnung durch die Medianebene eines aufrecht angeordneten
Tiefkühlgeräts gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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3 eine
Vorderansicht des internen Aufbewahrungsraums des in 2 veranschaulichten Tiefkühlgeräts bei geschlossener
Tür zeigt,
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4 eine
vergrößerte Ansicht
des oberen Teils des in 2 dargestellten Tiefkühlgeräts zeigt, in
welchen ferner zwei konstruktionsbezogene Verbesserungen eingefügt wurden,
und
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5 eine
vereinfachte schrägperspektivische
Draufsicht einer Tiefkühltruhe
zeigt, der mit einem Fach gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist.
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Unter
Bezug auf 1 beinhaltet ein Tiefkühlgerät gemäß dem bisherigen
Stand der Technik ein Außengehäuse, in
welchem ein Aufbewahrungsraum 1 zum Aufbewahren der Tiefkühlkost,
ein Verdampfer 2, der zur Verbesserung des Wirkungsgrades
gewöhnlich
ganz eingesetzt, d.h. vollständig
in den besagten Aufbewahrungsraum eingebaut ist, und eine erste
Tür 3 zum
Schließen
des Aufbewahrungsraums selbst vorgesehen sind. Der Aufbewahrungsraum
ist gewöhnlich
mit mehreren Einlegeböden,
Schubladen oder ähnlichen
Ablageelementen 1A, 1B, 1C versehen,
auf denen die Lebensmittel in geordneter Weise abgelegt werden können, um
den verfügbaren
Raum optimal zu nutzen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung und in dem hier dargestellten Beispiel ist im besagten
Aufbewahrungsraum 1 ein Fach 4 vorgesehen, das
sich vom übrigen
Innenvolumen desselben Aufbewahrungsraums unterscheidet und von
diesem getrennt ist. Die Trennung dieses Faches vom übrigen Volumen
des Aufbewahrungsraums wird gemäß einer
in 2 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform
mit Hilfe mindestens einer horizontalen Trennwand 5 erzielt,
die ebenso groß wie
der horizontale Querschnitt des Aufbewahrungsraumes ist und infolgedessen
das besagte Fach vom Rest des Aufbewahrungsraums selbst abgrenzt.
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Der
Zugang zum besagten Fach erfolgt durch eine zweite Tür 6,
die sich nach vorn, d.h. zum Benutzer hin, öffnet und das Innenvolumen
des besagten Faches, jedoch nur dieses Innenvolumen, vollständig verschließt, wenn
sie nach innen gedrückt wird.
Um überdies
Ergebnisse zu erzielen, die im Einklang mit den vorgenannten Zielen
und dem gewünschten
Zweck stehen, ist die besagte Tür
so beschaffen, daß das
besagte Fach frei und unabhängig geschlossen
bzw. geöffnet
werden kann, ohne daß hiervon
irgendein anderes Innenvolumen des Hauptaufbewahrungsraums betroffen
ist.
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An
dieser Stelle wird klar ersichtlich, was aber gleichwohl nochmals
betont wird, daß das
besagte Fach 4 zusammen mit dessen zweiter Tür 6 in jeder
Hinsicht als im Innenvolumen des Hauptaufbewahrungsraums zu betrachten
sind, daß zum Öffnen des
besagten Faches die besagte erste externe Tür 3 zuerst geöffnet werden
muß, um
dadurch Zugang zum Hauptaufbewahrungsraum zu erhalten, und daß die zweite
Tür 6 anschließend geöffnet werden
muß, um
Zugang zum Inneren des besagten Faches zu erhalten.
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Damit
eine gezielte und verbesserte Wärmeisolation
des besagten Faches 4 gewährleistet werden kann, sind
sowohl die horizontale Trennwand 5 als auch die zweite
Tür 6 in
geeigneter Weise isoliert, obwohl diese natürlich auch hergestellt werden können, ohne
daß sie
mit einer besonderen Isolation versehen sind, um beispielsweise
andere Ziele wie etwa niedrigere Kosten oder größere nutzbare Volumina zu erreichen.
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Für den Fall,
daß die
vorliegende Erfindung in einem aufrecht angeordneten Tiefkühlgerät angewandt
wird, hat es sich als besonderer Vorteil erwiesen, wenn das besagte
Fach 4 im oberen Teil des Aufbewahrungsraums 1 positioniert
ist, was am besten in den 2 und 3 deutlich
wird. Dies erweist sich zwar nicht als wirksame Maßnahme zur Verbesserung
der Gesamtisolation des Faches selbst, aber solch eine Konfiguration
ist tatsächlich die
ergonomisch günstigste
beim normalen Einsatz des Gefriergeräts, bei dem häufig kleine
Mengen von frischen Lebensmitteln tiefgefroren werden müssen. Vor
allem jedoch erweist sich dies unter konstruktionstechnischen Gesichtspunkten
als wesentlich vorteilhafter.
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Die
oben beschriebene Isolationsmaßnahmen
gewährleisten,
daß die
Kälte in
diesem Fach wirksamer über
längere
Zeiträume
gehalten wird. Allerdings muß im
besagten Fach zunächst
Kälte erzeugt
werden, und damit eine intensivere Abkühlwirkung erzielt werden kann,
ist es sehr wünschenswert, daß dieses
Fach speziell von einem eigenen zweiten Verdampfer 8 abgekühlt wird,
der folglich vom Verdampfer 2 des übrigen Aufbewahrungsvolumens
verschieden ist. Ein solcher zweiter Verdampfer 8 kann entsprechend
einfach aus einer zusätzlichen
Abteilung oder Erweiterung des Verdampfers 2 bestehen, die
mit letzterem in Serie geschaltet und so angeordnet ist, daß sie fast
ausschließlich
innerhalb des besagten Faches wirksam ist, wobei bekannte Techniken
angewandt werden, die allgemein zu diesem Zweck in anderen Produkten
wie beispielsweise den sogenannten Zweitemperatur- und Zweitür-Kühlgeräten zum
Einsatz kommen.
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Es
können
jedoch Umstände
eintreten, unter denen sich eine derartige Verbindung als nicht
vorteilhaft erweist, da es beispielsweise erforderlich ist, daß ein Bedarf
an maximaler Tiefkühlkapazität ausschließlich in
das besagte Fach geleitet wird, während der übrige Aufbewahrungsraum eine
solche Spitzenkapazitäts-Anforderung
eigentlich nicht zu erfüllen
braucht. In einem solchen Fall erweist sich die oben betrachtete
Lösung
als völlig
ungeeignet.
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Im
allgemeinen ist es vielmehr erwünscht, daß eine Temperatur
aufrechterhalten wird, die konstant zwischen dem besagten Hauptaufbewahrungsraum
und dem besagten Fach aufgeteilt wird.
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Um
dieses Problem zu lösen,
muß der
erste Verdampfer daher in seiner Funktion vom zweiten unabhängig gemacht
werden, was – wie
oben erwähnt – nur in
dem separaten Fach funktioniert. Dies kann nach verschiedenen Methoden
realisiert werden, die dem Fachmann alle bekannt sind und in Übereinstimmung
mit den anderen bestehenden Einschränkungen ausgewählt werden
müssen:
Eine Möglichkeit könnte beispielsweise
die Verwendung einer einzelnen Kühleinheit
mit zwei parallelen Verdampfern sein, in welcher jeder der parallelen
Zweige jeweils mit einem Magnetventil zur Regulierung des betreffenden
Kältemittelstroms
ausgerüstet
ist.
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Eine
andere Möglichkeit
kann darin bestehen, eine vereinfachte Version der oben beschrieben Anordnung
zu verwenden, welche realisiert werden kann, indem einfach eines
der beiden besagten Magnetventile – vorzugsweise das Ventil,
das dem Verdampfer des Aufbewahrungsraums zugeordnet ist – weggelassen
wird, so daß letzterer
ständig
in Betrieb ist und sein Betrieb ausschließlich von dem Thermostat, der
die Temperatur im Aufbewahrungsraum regelt, und möglicherweise
weiteren Mitteln reguliert wird, die in der weiteren Beschreibung
noch ausführlicher
veranschaulicht werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
zum Regeln der Temperatur in dem separaten Fach besteht darin, letzteres
mit einer vollständigen
und unabhängigen eigenen
Kühleinheit
auszustatten. Eine solche Lösung
kann eindeutig ideale Betriebsbedingungen schaffen, was sowohl den
Aufbewahrungsraum als auch das separate Fach betrifft, hat aber
einen Nachteil im Hinblick auf eine erhebliche Kostensteigerung.
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Die
verschiedenen Lösungen,
auf die in den vorstehenden Ausführungen
kurz eingegangen wurde, sollen hier nicht ausführlicher erläutert werden, da
sie für
jeden Fachmann sofort verständlich
sind und zu dessen Fähigkeiten
gehören.
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Ungeachtet
der verwendeten Lösung
muß in jedem
Fall stets die Tatsache gebührend
berücksichtigt
werden, daß das
zu erzielende Ergebnis eine Temperatur im separaten Fach ist, die
um einen wohldefinierten Betrag niedriger als die Temperatur des
Hauptaufbewahrungsraums ist. Wie weiter oben bereits dargelegt,
kann eine solche niedrigere Temperatur erreicht werden, indem entweder
die Isolation des besagten separaten Faches gegenüber dem
Außenbereich
verstärkt
wird (wobei klar ist, daß das
besagte separate Fach in jedem Fall mit einem eigenen Verdampfer
ausgestattet sein muß),
oder indem das besagte separate Fach mit einer angemessenen Menge
Frigorien, d.h. Wärmeauskopplungseinheiten,
versehen wird, die allerdings auch erzeugt und geregelt werden müssen, oder
indem eine Kombination aus diesen Verfahren angewandt wird.
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Der
Betrieb des oben beschriebenen Tiefkühlgeräts ist nun voll ersichtlich:
Wenn es erwünscht ist,
einige frische Lebensmittel einzufrieren, genügt es, die Tür des Aufbewahrungsraums 1 und
die zweite Tür 6 des
separaten Faches zu öffnen
und anschließend
die besagten Lebensmittel in das Fach selbst zu legen. Wenn die
Türen dann
wieder geschlossen werden, arbeitet das Gerät weiter, wobei der doppelte
Vorteil erzielt wird, daß die
zuvor im Hauptaufbewahrungsraum gelagerte Tiefkühlkost ihre vorherige Temperatur
praktisch unverändert
beibehält
und nicht unerwünscht
und zwecklos übermäßig gekühlt werden,
während
die einzufrierenden frischen Lebensmittel in eine Umgebung gebracht
werden, deren Temperatur sogar beträchtlich niedriger sein kann
als die Temperatur, der sie in einem Tiefkühlgerät ausgesetzt gewesen wären, das
nicht mit dem separaten Fach gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist, wodurch eine mögliche Beeinträchtigung
der Qualität
des Einfriervorgangs aus den Gründen
ausgeschlossen ist, die bereits weiter oben in dieser Beschreibung
erläutert
wurden.
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Es
kann jedoch bemerkt werden, daß die vorliegende
Erfindung einen weiteren klaren Vorteil bewirken kann: Dank ihrer
Superisolation ist das separate Fach nämlich in der Lage, in seinem
Inneren eine praktisch konstante oder höchstens minimal oszillierende
Temperatur zu halten, und dies trägt natürlich zu einer deutlich verbesserten
Leistungsfähigkeit eines
solchen Faches als Aufbewahrungsfach für die Lagerung derselben tiefgefrorenen
Lebensmittel nach Beendigung des Gefriervorgangs bei.
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Es
hat sich außerdem
herausgestellt, daß sich
eine weitere vorteilhafte Verbesserung einstellt, wenn ein kleiner,
selektiv betreibbarer Lüfters 9 in dieses
separate Fach eingebaut wird. In der Tat bewirkt das Vorsehen eines
Mittels zur Luftumwälzung in
einem solchen Fach eine deutliche Verbesserung der Abkühlrate der
einzufrierenden Lebensmittel, indem zugleich von einem durch Zwangskonvektion entstehenden
Wärmeübergang
Gebrauch gemacht wird, der sich somit zum bestehenden Wärmeübergangsvorgang
durch Wärmeleitung
und -strahlung addiert.
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Die
oben beschriebenen Lösungen
und Verbesserungen ermöglichen
ein wesentlich verbessertes und vorteilhaftes Tiefkühlgerät, das auf
folgende Weise zur Verfügung
gestellt wird: Der besagte Lüfter 9 und
die zum Abkühlen
des besagten zweiten Verdampfers 8 verwendete Anordnung
(ungeachtet der Art der Anordnung, die zu diesem Zweck tatsächlich verwendet
wird, da dies bereits weiter oben in dieser Beschreibung erläutert wurde)
sind beide parallel an ein einzelnes, extern angeordnetes (und in
den Abbildungen nicht dargestelltes) Steuerungsmittel angeschlossen;
die Gesamtanordnung ist mithin so beschaffen, daß es, wenn ein einzufrierendes
frisches Lebensmittel in das Superkühlfach 4 gebracht
wird, durch Betätigen
des einzelnen Steuerungsmittels möglich ist, alle an diesem Punkt
zur Gewährleistung der
bestmöglichen
Qualität
des Tiefgefriervorgangs geforderten Betriebsarten und Betriebsbedingungen automatisch
einzustellen und zu steuern.
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In
einer vorteilhaften Weise und unter Berücksichtigung der Tatsache,
daß der
Tiefgefriervorgang an einem bestimmten Punkt auch beendet werden
muß, kann
das besagte einzelne Steuerungsmittel ferner mit Zeitsteuerungsmitteln
oder Mitteln, die auf die im Tiefkühlfach gemessene Temperatur
reagieren, versehen sein, in welchem diese Geräte befähigt werden, den Betrieb des
besagten Lüfters 9 und
des besagten zweiten Verdampfers 8 nach Ablauf einer vom
Benutzer selektiv voreinstellbaren Zeitspanne abzuschalten oder
abzuschalten, sobald während
eines laufenden Tiefkühlvorgangs
im Inneren des besagten Faches eine Temperaturschwelle erreicht
wird, die wiederum vom Benutzer vorher festgelegt werden kann.