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Die
vorliegende Erfindung betrifft Heizvorrichtungen, insbesondere für schnelles
Abtauen von Gefrierfächern
oder dergleichen, die Widerstandselemente aufweisen, welche mit
einer elektrischen Stromquelle zu verbinden sind.
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Die
Gefrierfächer
sind Aufnahmen mit im Wesentlichen würfelartiger Form, innerhalb
derer Kühl-
oder Evaporationsspulen aufgenommen sind, und bilden Teil einer
Kühlvorrichtung,
um die Innentemperatur auf erforderliche Werte abzusenken.
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Allerdings
bildet sich während
des üblichen Betriebes
des Gefrierfachs an den inneren Wänden eine Eisschicht, deren
Dicke progressiv zunimmt, wodurch gleichzeitig die Effizienz des
Wärmetausches vermindert
wird; dann muss, um die Temperatur innerhalb des Gefrierfachs auf
einem konstanten Wert aufrechtzuerhalten, die Kühlvorrichtung, die durch ein
Thermostat gesteuert wird, für
eine längere
Zeitdauer arbeiten.
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Dementsprechend
wurden Abtauvorrichtungen entwickelt, um zu ermöglichen, dass das erzeugte
Eis schmilzt und üblicherweise
in einer an dem Boden des Gefrierfachs gelegenen Schale gesammelt wird.
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Eine
erstes Beispiel der Vorrichtung umfasst geschützte Widerstände, die
aus elektrischen Drähten
bestehen, welche auf einem geeigneten Träger aus Isoliermaterial, beispielsweise
Polyester, gewickelt sind, die in Schutzhüllen aus PVC (Polyvinylchlorid)
eingefügt
sind, die wiederum in Metallrohre eingefügt sind. Diese Widerstände sind
in den Wänden
der Gefrierfächer
nahe der Kühlspule
der Kühlvorrichtung
aufgenommen. Durch Verbinden der geschützten Widerstände mit
einer elektrischen Versorgung schmilzt die erzeugte Wärme das
Eis, und das gebildete Wasser sammelt sich in der Sammelschale.
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Trotzdem
besitzt dieses System einige Nachteile aufgrund der Tatsache, dass
die durch die Widerstandselemente erzeugte Wärme lokalisiert und daher schlecht über die
gesamte innere Oberfläche
des Gefrierfachs verteilt ist. Dementsprechend nimmt die zum Erzielen
eines vollständigen
Schmelzens des Eises innerhalb des Gefrierfachs erforderliche Zeit
zu, und die verbrauchte elektrische Energie steigt ebenso an. Um
diesen Nachteil zu beseitigen, muss die Anzahl geschützter Widerstände oder
ihre Leistung erhöht
werden, was leider die gewerblichen Kosten erhöht.
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Es
ist stattdessen erforderlich, die Effizienz des Wärmetausches
zu verbessern, was die Verteildung der Wärme so gleichmäßig wie
möglich
macht. Um dieses Erfordernis zu erzielen, werden pellikulare Widerstandselemente
verwendet, d.h. nicht stabartige Elemente, sondern blattartige Elemente,
um die innere Oberfläche
des Gefrierfachs in optimaler Weise abzudecken.
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Pellikulare
Widerstandselemente sind in dem italienischen Gebrauchsmuster Nr. MI98U000773
beschrieben, das am 27.11.1998 eingereicht wurde. Jedes Element
umfasst eine Mehrzahl von Kunststoffblättern oder Laminaten, zwischen
denen mittels eines Filzstiftes, mittels Bedrucken oder mittels
Siebdruckverfahrens eine Lage von Widerstandstintenstreifen abgelagert
werden, wobei diese Streifen mittels leitender Pfade verbunden sind,
die ebenso durch dieselben Ablagerungstechniken hergestellt sind.
Die elektrische Verbindung zwischen den leitenden Pfaden der unterschiedlichen Blätter wird
durch metallische Elemente erhalten, welche die Blätter durchdringen.
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Insbesondere
die Widerstandstinte besitzt die elektrischen Eigenschaften vom
PCT-Typ (positive temperature coefficient- positiver Temperaturkoeffizient), bei
welchem mit einem Temperaturanstieg der Wert des elektrischen Widerstands
ansteigt, um die elektrische Stromstärke selbst zu begrenzen, wodurch
eine mögliche Überhitzung
vermieden wird.
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Die
Blätter
sind in den hohlen Wänden
des Gefrierfachs angeordnet, zusammen mit der Evaporationsspule,
und die gesamte Vorrichtung ist in eine Schaumschicht gedrängt, die
im ausgehärteten
Zustand die Wand des Gefrierfachs füllt. Obwohl diese Vorrichtung
ermöglicht,
dass eine optimale Wärmeverteilung
erzielt wird, gibt es einige Nachteile.
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Insbesondere
ist die laminare Struktur komplex, da sie aus mehreren Lagen hergestellt
ist. In der Tat ist es erforderlich, zuerst eine Druckträger-Kunststofflage
anzuordnen, die sowohl elektrisch isolierende Eigenschaften als
auch mechanische Eigenschaften besitzt, auf welcher eine Widerstandstintenlage aufgebracht
werden muss, und zuletzt muss die Tintenlage durch eine Schicht
aus isolierendem Material bedeckt werden. All diese Phasen erhöhen die
Produktionszeiten sowie die finanziellen Kosten des Produkts.
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Ein
zweiter Nachteil rührt
aus der Tatsache her, dass die Blätter oder die Schichten, welche
die pellikularen Wiederstandselemente bilden, eine eigene elektrische
Isolierung haben, die unzureichend sein kann; darüber hinaus
werden, um mehr Blätter dazwischen
zu verbinden, metallische Elemente verwendet, welche die Blätter durchdringen,
wodurch die elektrische Isolierung vermindert wird und gleichzeitig
Schwierigkeiten beim Konstruieren der Vorrichtung eingeführt werden.
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Schließlich rührt ein
weiterer Nachteil aus der Tatsache, dass die pellikularen Widerstandselemente
nicht perfekt wasserdicht sind; daher kann unter Berücksichtigung
der Umgebung, in welcher sie verwendet werden, im Laufe der Zeit
ein Wassereintritt stattfinden, was diese zerstört.
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Eine
weitere relevante Druckschrift ist das Patent
US 5,380,988 , das eine geheizte Mattenstruktur
zum Schmelzen von Eis und Schnee offenbart. Die Mattenstruktur ist
aus mehreren einzelnen Matten hergestellt, von denen jede aus Schichten
gebildet ist, nämlich
ausgehend von der unteren Seite: ein hinterer Träger, eine Kunststoffschicht,
eine Heizschicht, eine weitere Kunststoffschicht und eine obere
Oberflächenschicht.
Diese Elemente sind alle strukturell durch einen mechanischen Verbinder
an der benachbarten Oberfläche
verbunden, wie beispielsweise durch Klebung. Die Heizschicht ist
ferner aus einem elektrisch widerstandsfähigen Heizelement gebildet,
das in eine Kunststoffmatrix eingebettet und durch diese bedeckt
ist.
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Diese
Lösung
ist für
ein Matte und nicht für eine
Abtauvorrichtung für
Gefrierfächer
ausgelegt, sodass sie nicht für
die Zwecke dieser Erfindung geeignet ist. Darüber hinaus ist die Mattenstruktur
aus derart vielen Elementen aufgebaut, dass sie sowohl hinsichtlich
der Struktur als auch der Konstruktion ziemlich komplex ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, in
welcher die unter Bezugnahme auf den oben beschriebenen Stand der
Technik dargelegten Nachteile beseitigt sind.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, d.h.
eine Abtauvorrichtung für
Gefrierfächer,
umfassend pellikulare Widerstandselemente, die elektrisch miteinander verbunden
sind, wobei die pellikularen Widerstandselemente in engen Hüllen aus
elektrisch isolierendem Material enthalten sind, wobei jede Hülle eines oder
mehrere pellikulare Widerstandselemente, die elektrisch miteinander
verbunden sind, enthält,
wobei die Widerstandselemente jeder Hülle elektrisch mit Widerstandselementen
von zumindest einer anderen Hülle verbunden
sind, und die Widerstandselemente von zumindest einer Hülle sind
mit elektrischen Zufuhrdrähten
verbunden, wodurch die in der mindestens einen Hülle enthaltenen Widerstandselemente elektrisch
isoliert gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hülle ein
bedecktes unteres und oberes Blatt aufweist, von denen jedes einen
Umfangsrand besitzt, wobei die Blätter zumindest für einen
Teil ihres Umfangsrandes verbunden sind, wodurch eine offene Seite
definiert wird, wobei die Ränder
der offenen Seite mit den Rändern
der offenen Seite einer anderen Hülle derart verbunden sind,
um die Widerstandselemente innerhalb der Hüllen abzudichten, wodurch nur
der Durchgang der elektrischen Zufuhrdrähte nach außen ermöglicht wird.
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Auf
diese Weise müssen
die Widerstandselemente nicht mit Lagen aus isolierendem Material bedeckt
werden, sondern es ist ausreichend, nur eine Traglage anzuordnen,
auf welcher die Widerstandstinte abgelagert werden muss. Die Isolation
wird danach mittels der Hülle
erzielt, in welcher die Widerstandselemente platziert sind, Hüllen, die
mit elektrisch isolierendem Material erhalten werden, sodass die
Widerstandselemente perfekt isoliert sind.
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Falls
ein hohes Niveau elektrischer Isolation erforderlich ist, ist es
ausreichend, Widerstandselemente zu verwenden, die zuvor auf beiden
Oberflächen
durch Schichten aus isolierendem Material bedeckt worden sind.
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Es
ist leicht zu verstehen, dass durch Umhüllen der Widerstandselemente
in den Hüllen
es leicht und kostengünstig
ist und die vollständige
und perfekte Isolierung der Widerstandselemente sicherstellt. Zusätzlich sind
die Hüllen
abgedichtet, was sie perfekt wasserdicht macht, sodass die Vorrichtung wasserfest
ist, wodurch die Gefahr beseitigt wird, dass das Wasser eindringen
kann, wodurch die in den Hüllen
enthaltenen, pellikularen Widerstandselemente beschädigt werden
könnten.
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Diese
und andere Vorteile werden anhand der nachfolgenden Beschreibung
einer Ausführungsform
noch ersichtlicher werden, die lediglich beispielhaft und den Schutzbereich
nicht begrenzend ist, unter Bezugnahme auf die nachfolgend beigefügten Zeichnungen:
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1 ist eine ist eine Perspektivansicht
eines Gefrierfachs, in welchem die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebaut ist;
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2 ist eine Draufsicht einer
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist eine Draufsicht eines
Blatts der Vorrichtung gemäß 2;
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4 ist ein Querschnitt entlang
der Linie IV–IV
aus 3;
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5 und 6 sind Draufsichten jeweils der oberen
und unteren Blätter,
welche jeweils ein Blatt der Vorrichtung bilden.
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7 ist eine Draufsicht des
dazwischen verbundenen, unteren und oberen Blatts;
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8A, 8B, sind Querschnitte oder Draufsichten,
welche 8C und 8D die Verbindungsphasen von
zwei Blättern
der Vorrichtung veranschaulichen.
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In 1 ist ein Gefrierfach 11 dargestellt,
in welchem eine Abtauvorrichtung 12 eingebaut ist. Das Gefrierfach 11 umfasst
drei Seitenwände 11a, 11b, 11c,
einen Boden 11d, eine Abdeckung 11e und eine Tür 11f.
Die Abtauvorrichtung 12 umfasst, wie in 2 veranschaulicht, fünf Blätter 10, 100, 200, 300, 400,
deren Abmessungen im Wesentlichen ähnlich zu denjenigen der Seitenwände 11a, 11b, 11c,
dem Boden 11d und der Abdeckung 11e des Gefrierfachs 11 sind,
in welchem sie aufgenommen sind. Die Blätter 10, 100, 200, 300, 400 sind
derart verbunden, dass wenn sie um 90° zueinander gefaltet werden, perfekt
an den Wänden
des Gefrierfachs 11 anliegen.
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In 3 und 4 ist zu erkennen, dass das Blatt 10 der
Vorrichtung 12 eine Hülle 14 aufweist,
die durch ein unteres Blatt 13 und ein oberes Blatt 15 gebildet
ist, welche beide aus elektrisch isolierendem Material hergestellt
sind, wie beispielsweise Polyester. Innerhalb der Hülle 14 sind
pellikulare Widerstandselemente 16a, 16b vom PTF-Typ
(Polymeric thick film – Polymerdickfilm)
enthalten.
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Die
pehlikularen Widerstandselemente 16a, 16b sind
durch eine untere Lage aus isolierendem Material 18, die
einen Träger
darstellt, auf welchem durch Ablagerungstechniken Widerstandstinte 20 aufgebracht
wird, die optional, wie in 4 gezeigt, durch
eine obere Decklage 22 aus isolierendem Material bedeckt
wird, gebildet. Das in der unteren Lage des Trägers 18 und in der
oberen Decklage 22 verwendete, isolierende Material ist üblicherweise
ein Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polyester oder ein Material,
das Aramidfasern oder solche ähnlich zu
den durch die Marken „Kevlar" oder „Kapton" bekannte enthält.
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Die
Widerstandstintenlage 20 wird in Streifen abgelagert und
besitzt bevorzugt Eigenschaften vom PCT-Typ (positive temperature
coefficient – positiver Temperaturkoeffizient),
wobei mit einem Temperaturanstieg der elektrische Widerstandswert
ansteigt, wodurch die Stromstärke
selbst begrenzt wird, was ein gefährliches Überheizen vermeidet. Die Widerstandstintenlage 20 ist
aus einer Mischung aus leitenden Festpartikeln und einem in einem
Lösungsmittel
verteilten Kunstharz aufgebaut. Die leitenden Partikel sind aus
Carbonstaub des üblicherweise
als „carbon
black" (Ruß) bekannten
Typs hergestellt, die mit anderen leitenden Materialien, insbesondere
metallischen Elementen, kombiniert werden können. Das Kunstharz, das aus
einem Polymer hergestellt ist, wird aus Kunststofffluorinen, Polyolefinen
oder anderen auf der Basis von Acetaten, Metacrylaten, etc. ausgewählt. Das
Lösungsmittel,
in welchem die Mischung der Festpartikel verteilt wird, wird aus
chloriniertem Kohlenwasserstoff, Estern, Ethern, Ester-Ethern oder
einer Mischung derselben ausgewählt.
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Die
Hülle 14 besitzt
ein Fenster 24, das ein Hohlraum ist, der nützlich ist,
da unter Berücksichtigung,
dass die Hülle 14 zwischen
den inneren Wänden
des Gefrierfachs 11 und der Evaporationsspule eingelegt
ist, sie die Wärmeübertragung
von der Evaportionsspule zu dem Inneren des Gefrierfachs 11 erleichtert.
Innerhalb der Hülle 14 sind
die Widerstandselemente 16a, 16b elektrisch miteinander
mittels elektrischen Verbindungsdrähten 40 oder leitenden Pfaden
verbunden, falls sich die untere Traglage 18 zwischen den
zwei Widerstandselementen 16a, 16b erstreckt.
Die elektrischen Drähte
oder leitenden Pfade 40, die dazwischen verbunden sind,
kommen aus der Hülle 14 durch
einen elektrischen Draht oder einen leitenden Pfad 42 (im
Falle der unteren Traglage 18 kommen sie aus der Hülle 14)
heraus, um mit einem elektrischen Draht oder einem leitenden Pfad des
Blatts 100 verbunden zu werden, wie nachfolgend noch besser
veranschaulicht wird.
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Genauer
gesagt haben, wie in 5 und 6 angegeben, das untere Blatt 13 und
das obere Blatt 15 jeweils einen äußeren Umfangsrand, der aus
den unteren Seiten 13b und 15b, den seitlichen
Seiten 13a, 13c und 15a, 15c und
den oberen Seiten 13b und 15b und einem inneren
Umfangsrand 26 zusammengesetzt ist. Die Seiten 13a, 13c des
unteren Blatts 13 besitzen eine geringere Länge als
die Seiten 15a, 15c des oberen Blatts 15.
Um die Hülle 14 zu
erhalten, werden das untere Blatt 13 und das obere Blatt 15 übereinander
gelegt, wobei die pellikularen Elemente 16a, 16b zwischen
diesen und der Seite 13b, welche der Seite 15b entspricht,
eingelegt sind, wonach die Blätter
miteinander mittels Schweißens
durch Radiowellen oder Heißschweißen an den Seiten 13a, 13b, 13c und 15a, 15b, 15c des äußeren Umfangsrandes
verbunden werden, wodurch eine Schweißnaht 28 definiert
wird. Das untere Blatt 13 und das obere Blatt 15 werden
auch an dem inneren Umfangsrand 26 verbunden, wodurch die
Hülle 14 definiert
wird, die an der oberen Seite 15d geöffnet ist, und mit dem Fenster 24 ausgebildet
ist, wie in 7 veranschaulicht.
Die Schweißnaht 28 kann auch
nur Teile der Seiten 15a, 15c des oberen Blatts 15 umfassen,
bevor sie die obere Seite 15d erreicht, wie in 7 angegeben.
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8A, 8B, 8C und 8D zeigen die Folge, mittels
der die Hülle 14 des
Blatts 10 mit der Hülle 114 des
Blatts 100 verbunden wird, wobei die Elemente des Blatts 100,
welche den Elementen des Blatts 10 entsprechen, mit denselben
Bezugszeichen plus 100 angegeben sind. Wie in 8A und 8B gezeigt, sind die Blätter 10 und 100 derart übereinander
gelegt, dass das obere Blatt 15 des Blatts 10 vor
dem oberen Blatt 115 des Blatts 100 ist. Die jeweiligen
Seiten 15d und 115d der Blätter 10 und 110 werden
miteinander mittels einer Schweißnaht 30 verbunden,
und die elektrischen Drähte
oder leitenden Pfade 42 und 142 der Blätter 10 bzw. 100 werden
elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise mittels metallische Clips
oder Brücken
im Falle leitender Pfade, und mit einem elektrischen Zufuhrdraht 44 verbunden,
der mit einer elektrischen Energiequelle zu verbinden ist.
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In 8C und 8D ist zu sehen, dass nachdem auch die
Seiten 13d und 113d des Blatts 10 bzw. 100 miteinander
mittels einer Schweißnaht 32 verbunden
sind, die ebenso einen Teil der Seiten 13a und 113a und
einen Teil der Seiten 13c und 113c der Blätter 10 und 100 umfasst,
bis sie die Schweißnaht 28 erreichen,
um die Hüllen 14, 114 zu
schließen
und die in den Höhlen 14 und 114 enthaltenen,
pellikularen Widerstandselemente 16 vollständig abzudichten,
während
der elektrische Draht 40 der elektrischen Zufuhr aus den
Höhlen 14 und 114 herauskommt.
Um ein perfektes Abschließen
zu verwirklichen, wo der elektrische Draht 44 herauskommt,
werden die Abschnitte der Blätter 13 und 113,
welche den elektrischen Draht 44 bedecken, um den elektrischen
Draht 44 mittels einer Schweißnaht 34 verbunden.
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Das
Verbinden des Blatts 10 mit dem Blatt 100 verwendete
System wird verwendet, um all die anderen Blätter 200, 300, 400 dazwischen
zu verbinden, um schließlich
die Vorrichtung 12 zu erhalten.
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Wie
bereits zuvor veranschaulicht, wird ersichtlich sein, dass die mit
der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile sich aus der Einfachheit
ableiten, mit der die Widerstandselemente in Hüllen aus isolierendem Material
eingeschlossen werden, wodurch eine wasserdichte Vorrichtung erhalten
wird, bei welcher die pellikularen Widerstandselemente nicht nur
elektrisch isoliert, sondern auch wasserdicht sind.