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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kühlverkaufstheken des Typs,
wie er in Supermärkten,
Minimärkten,
24-Stunden-Geschäften
oder anderen kommerziellen Geschäften
zum Zurschaustellen und Bewerben gekühlter oder gefrorener Waren zum
Verkauf verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
vorne offene Kühlverkaufstheken
des Typs, bei dem ein Vorhang aus kalter gekühlter Luft nach unten über die über den
vorne offenen Warenschaubereich der Theke geströmt wird.
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Kühlverkaufstheken, üblicherweise
auch als Schaukästen
bezeichnet, mit vorne offenen Schaubereichen werden häufig in
Supermärkten,
Minimärkten,
24-Stunden-Geschäften und
andere kommerziellen Geschäften
zum Zurschaustellen und Bewerben gekühlter und gefrorener Produkte
zum Verkauf verwendet. Die vorne offene Art solcher Schaukästen erlaubt
dem Konsumenten, einfach in den Warenschaubereich zu reichen, um
eine Ware zum Kauf auszuwählen
und zu entnehmen, ohne die Unbequemlichkeit, eine Tür öffnen zu
müssen,
um Zugriff zu der Ware zu haben. Herkömmlicherweise wird ein Vorhang
aus kalter gekühlter
Luft bei einer relativ hohen Geschwindigkeit über die offene Front des Schaukastens
nach unten geströmt,
um eine unsichtbare Grenze zwischen dem Warenschaubereich und dem
Bereich des Geschäfts
vor dem Schaukasten zu bilden. Dieser Luftvorhang hilft nicht nur,
kalte gekühlte
Luft innerhalb des Warenschaubereichs des Schaukastens zu halten
und so die zur Schau gestellten Waren auf den Regalen in dem Schaukasten
zu kühlen,
sondern dient auch dazu, bis zu einem gewissen Grad den Warenschaubereich
von der Umgebungsluft innerhalb des Geschäfts zu isolieren. Umgebungsluft,
die in den offenen Schaubereich eindringt, bewirkt unerwünschterweise
erhöhten
Energieverbrauch durch Erhöhen
der Kühlanforderung
an das mit dem Schaukasten verbundene Kühlsystem. Ferner kann solche
Umgebungsluft auch einen lokalen Temperaturanstieg innerhalb des
Warenschaubereichs verursachen, der ausreicht, zu einem unerwünschten
Anstieg bei der Warentemperatur zu führen, der die Warenqualität nachteilig
beeinflussen kann.
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Ein
Problem, das auftritt, wenn ein Vorhang aus gekühlter Luft nach unten über die
offene Front des Warenschaubereichs des Schaukastens verströmt wird,
liegt im Mitreißen
von Umgebungsluft in dem Strom gekühlter Luft, der den Luftvorhang
bildet. Eine Turbulenz besteht an der Grenze zwischen der Vorhangluft
mit relativ hoher Geschwindigkeit und der im Allgemeinen ruhenden
Umgebungsluft, die vor dem Schaukasten liegt. Als Ergebnis einer
solchen Turbulenz wird ein wenig Umgebungsluft unerwünschterweise
im Luftvorhang mitgerissen. Es wurden Schaukästen mit mehreren Luftvorhängen im Stand
der Technik entwickelt, um dieses Mitreißproblem zu behandeln. Zum
Beispiel sind Schaukästen mit
zwei benachbarten, parallelen, aber unabhängig erzeugten Luftvorhängen aus
gekühlter
Luft im Stand der Technik üblich.
Typischerweise, wie z.B. offenbart durch Maehara in US-Patent 4
633 677, hat der äußerste Luftvorhang
eine geringfügig
höhere
Temperatur als der innerste Luftvorhang, um so den kälteren innersten
Luftvorhang vor dem Einfluss von Umgebungsluftmitreißen zu schützen. Solche
Designs verhindern jedoch das Eindringen von Umgebungsluft in den
gekühlten
Luftvorhang nicht vollständig.
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Es
ist ebenfalls wohl bekannt im Stand der Technik, einen dritten Luftvorhang
aus Umgebungsluft relativ hoher Geschwindigkeit außerhalb
eines oder zweier gekühlter
Luftvorhänge
zu bilden als Mittel zum Reduzieren des Mitreißens von Umgebungsluft aus
dem Geschäft
in die gekühlten
Luftvorhänge. Abraham,
US-Patent 4 267 706, offenbart ein Bilden eines Umgebungsluftvorhangs
außerhalb
eines innersten gekühlten
Luftvorhangs, wobei der äußere Umgebungsluftvorhang
parallel zu und benachbart dem inneren gekühlten Luftvorhang nach unten
gerichtet ist. Beckwith et al., US-Patente 3 648 482 und 3 850 003,
MacMaster et al., in US-Patent 3 827 254, und Roberts, in US-Patent
5 345 778, offenbaren jeweils ein Bilden eines Umgebungsluftvorhangs
außerhalb
eines Paars von gekühlten
Luftvorhängen. Der
Vorhang, der dem Warenschaubereich des Schaukastens am nächsten ist,
ist am kältesten, während der
mittlere Vorhang bei einer geringfügig wärmeren Temperatur als der innerste
Vorhang ist, aber wesentlich kälter
als der äußerste Umgebungsluftvorhang.
Der mittlere Vorhang aus wärmerer
gekühlter
Luft dient dazu, den innersten kälteren
gekühlten
Luftvorhang gegen den Eintritt von warmer Luft aus dem äußersten
Umgebungsluftvorhang zu puffern. Der äußerste Vorhang aus Umgebungsluft
ist im Wesentlichen vertikal abwärts
gerichtet, entweder parallel und benachbart zu dem mittleren Luftvor hang
oder leicht einwärts
hin zu dem mittleren Luftvorhang, um gekühlte Luft aus dem mittleren
und innersten gekühlten
Luftvorhang davon abzuhalten, aus dem Warenschaubereich des Schaukastens
heraus zu strömen.
Der äußerste Umgebungsluftvorhang
selbst strömt
idealerweise in das Geschäft
nahe der Basis des Schaukastens, so dass er nicht in die Luftrückführeinlässe gesogen
wird, durch die die gekühlten
Luftvorhänge
zu dem Verdampferabteil zurückkehren.
Obwohl allgemein ziemlich effektiv beim Reduzieren von Eindringen
von Umgebungsluft in den kälteren
innersten gekühlten
Luftvorhang, tritt ein gewisses Eindringen in den mittleren gekühlten Luftstrom
auf. Ferner erhöht
ein Vorsehen von drei separaten Luftströmungskreisen zum Erzeugen der
drei unabhängigen
Luftströme
die Komplexität
und die Kosten des Schaukastens. Dementsprechend besteht ein Bedarf
für ein
Kühlsystem,
das das Problem behandelt, das bei der Wechselwirkung von warmer Luft
außerhalb
des Schaukastens und dem Luftvorhang auftritt, ohne wesentliche
Kosten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühltheke
bereitzustellen, die ein mehrschichtiges Luftvorhangsystem verbesserter
Funktion aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Kühltheke
bereitzustellen, die ein mehrschichtiges Luftvorhangsystem aufweist,
das relativ weniger teuer ist als andere Kühltheken mit mehrschichtigen
Luftvorhängen.
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Die
Kühltheke
der vorliegenden Erfindung weist eine Auslage auf, die einen Warenschaubereich
definiert mit einer offenen Front isoliert von der Umgebungsluft
des Geschäfts
mittels eines nach unten gerichteten inneren Luftvorhangs aus relativ
kalter gekühlter
Luft und eines nach unten gerichteten äußeren Luftvorhangs aus relativ
wärmerer
Luft. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist der äußere Vorgang aus relativ wärmerer Luft
nach unten und auswärts
weg von dem inneren Luftvorhang aus relativ kalter Luft bei einem
divergierenden Winkel in Bezug auf den inneren Luftvorhang gerichtet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der äußere Luftvorhang
aus relativ wärmerer
Luft nach unten und auswärts
weg von dem inneren Luftvorhang bei einem divergierenden Winkel
von etwa 5° bis
etwa 55° gerichtet,
und stärker
vorteilhaft bei einem divergierenden Winkel von etwa 25° bis etwa 50°, und noch
stärker
vorteilhaft bei einem Winkel von etwa 35° bis etwa 45°.
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Der
Schaukasten der Kühltheke
der vorliegenden Erfindung hat einen ersten Luftauslass, der an
seiner Deckplatte angeordnet ist und der relativ kalte gekühlte Luft
von dem Kühlabteil
der Theke, die in einer herkömmlichen
Weise gekühlt
ist, nach unten über
den nach vorne offenen Sichtbereich des Schaukastens richtet, um
einen innersten Luftvorhang zu bilden. Zusätzlich zu diesem ersten Luftauslass
ist ein zweiter Luftauslass außerhalb
des ersten Luftauslasses vorgesehen, um relativ wärmere Luft allgemein
nach unten zu leiten, um einen äußeren Luftvorhang über denselben
Sichtbereich zu bilden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlschaukästen weist der zweite Luftauslass
Leitelemente auf, um den äußeren Luftvorhang
auswärts
weg von dem inneren Luftvorhang bei einem divergierenden Winkel zu
richten. Die Leitelemente können
permanent auf einen vorbestimmten divergierenden Winkel eingestellt
sein oder können
innerhalb eines Bereichs von divergierenden Winkeln anpassbar sein,
um so eine Optimierung innerhalb des Geschäfts zu ermöglichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden den
mit den Stand der Technik vertrauten Fachleuten aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, wobei:
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1 ein
Seitenaufrissprofil einer bevorzugten Ausführungsform einer Kühltheke
mit einem nach vorne offenen Schaukasten veranschaulicht, das einen äußeren warmen
Luftvorhang und einen inneren kühlen
Luftvorhang zeigt, die über
einen Warenschaubereich des Kastens gerichtet sind in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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2 veranschaulicht
eine Nahansicht der zwei Auslässe
des erfindungsgemäßen Schaukastens,
die Luft über
den Warenschaubereich des Schaukastens richten;
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3 veranschaulicht
eine Nahansicht einer alternativen Anordnung der zwei in 2 gezeigten Auslässe; und
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4 veranschaulicht
grafisch die Veränderung
bei der Luftvorhangfunktion, wenn sich der Divergenzwinkel ändert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend
nun auf 1 weist die Kühltheke 10 ein äußeres Gehäuse 12 und
einen inneren Gehäuseeinsatz 20 auf,
der innerhalb seiner Begrenzungen einen nach vorne offenen Warenschaubereich 30 definiert.
Das äußere Gehäuse hat eine
Basis 13, eine Rückwand 14,
die sich vom hinteren Teil der Basis 13 nach oben erstreckt,
eine Deckwand 15, die sich von der Rückwand nach vorne erstreckt,
und ein Paar von Seitenwänden 16,
die sich vertikal von der Basis 13 zu der Deckwand 15 und
nach vorne von der Rückwand 13 erstrecken. Der
innere Gehäuseeinsatz 20 hat
eine Deckplatte 28, eine Rückplatte 26, eine
Bodenplatte 22 und gegenüber liegende Seitenplatten 24,
die zusammen den nach vorne offenen Warenschaubereich 30 begrenzen.
Die Gehäusebasis 13,
die Rückwand 14, die
Deckwand 15 und die Seitenwände 16 sind jeweils
isoliert, wie dies herkömmlich üblich ist,
um das Innere des Gehäuses 12 einschließlich des
Warenschaubereichs 30 gegen übermäßigen Wärmetransfer durch diese hindurch
thermisch zu isolieren.
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Zu
verkaufende verderbliche Ware 80 kann auf Regalen 12,
die innerhalb des Warenschaubereichs 30 angeordnet sind,
und auf der oberen Oberfläche
der Bodenplatte 24 zur Schau gestellt werden. Der Warenschaubereich 30 hat
eine offene Front 25, um so Verbrauchern zu ermöglichen,
Artikel der Ware 80, die sie zu kaufen wünschen,
nicht nur zu sehen, sondern auch in den Warenschaubereich 30 hinein
zu reichen, um sie auszuwählen
und zu entnehmen. Der Warenschaubereich 30 ist auf herkömmliche
Weise auf eine gewünschte
Warentemperatur gekühlt,
typischerweise auf eine Temperatur zwischen –10°F bis zu weniger als etwa 40°F, abhängig davon,
welches Ware darin angeboten wird und ob das Produkt gefroren oder
nicht gefroren ist.
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Die
Kühltheke 10 weist
ferner ein Kühlabteil 40 auf,
typischerweise in dem Bereich des Schaugehäuses 12 zwischen der
Basis 13 und der Bodenplatte 24 angeordnet, wie
in 1 dargestellt, in dem Komponenten des Kühlsystems,
typischerweise ein Rohrschlangenverdampfer 50 und eine
Luftbewegungsvorrichtung 60, wie z.B. ein oder mehrere
Gebläse,
aufgenommen sind. Es soll jedoch verstanden werden, dass der spezifische
Typ von eingesetzter Luftbewegungseinrichtung nicht relevant oder
beschränkend
für die
vorliegende Erfindung ist. Wie herkömmliche üblich, kühlt durch die Rohre des Verdampfers 40 strömendes Kühlmittel
Luft, die über
die Oberfläche
der Verdampferrohre strömt.
Das Kühlmittel
wird typischerweise von einer entfernten Kühleinheit geliefert, die sich
irgendwo anders in dem Geschäft
befindet. Es soll jedoch verstanden werden, dass die vorliegende
Erfindung auch bei allein stehenden Kühltheken eingesetzt werden
kann, die ihre eigene Kühleinheit
zum Bereitstellen des kalten Kühlmittels
aufweisen.
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Ein
Luftzirkulationskanal 32 ist jeweils zwischen der Rückwand 14 und
der Deckwand 15 des äußeren Gehäuses 12 und
der Rückplatte 26 und
der Deckplatte 28 des inneren Gehäuseeinsatzes 20 ausgebildet.
Eine Luftbewegungseinrichtung 60 dient dazu, Luft von einem
Lufteinlass 42 durch das Abteil 40 zu leiten,
so dass sie den Verdampfer 50 durchströmt, und dann durch den Kanal 32 zu
einem ersten Luftauslass 34. Wie zuvor angemerkt, wird
diese zirkulierende Luft auf eine gewünschte Temperatur gekühlt, wenn
sie den Verdampfer 50 durchströmt. Von dem ersten Luftauslass 34 wird
die kalte Kühlluft über in dem
ersten Luftauslass 34 vorgesehene Leitelemente 36 nach
unten entlang einem ersten Pfad 45 über die offene Front 25 des
Warenschaubereichs zurück
zu dem Lufteinlass 42 gelenkt. Die Kühlluft wird somit recycled
und wiederholt durch das Abteil 40 und den Kanal 32 zirkuliert,
um beim Kühlen
der Kühlluft
aufgewendete Energie zu sparen. Ferner wird durch die oben genannte
Kühlanordnung
ein kalter Luftvorhang 55 über den nach vorne offenen
Warenschaubereich 30 von dessen oberer Seite zu dessen
Boden ausgebildet. Um weitere Kühlluft
direkt zu dem Warenschaubereich 30 zuzuführen, kann
eine Mehrzahl von Öffnungen
in der Rückplatte 26 vorgesehen
sein, durch die ein Teil der durch den Kanal 32 zirkulierenden
kalten Kühlluft
direkt in den Warenschaubereich 30 strömen kann. Diese Kühlluft wird ebenfalls
durch die Luftbewegungseinrichtung zurück durch den Lufteinlass 42 in
das Abteil 40 gesogen, um erneut zirkuliert zu werden.
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Wie
in den 1 bis 3 gezeigt, ist ein zweiter Luftauslass 70 außerhalb
des ersten Luftauslasses 34 an der oberen Front des Gehäuses 12 vorgesehen.
Im Gegensatz zu existierenden Kühltheken dient
der zweite Luftauslass 70 dazu, relativ warme Luft generell
nach unten entlang einem zweiten Pfad 75 zu leiten, der
von dem ersten Pfad 45, dem die kalte Kühlluft folgt, divergiert. Auf
diese Weise wird ein relativ warmer äußerer Luftvorhang 65 außerhalb, d.h.
weiter weg von dem Warenschaubereich 30, des relativ kalten
inneren Luftvorhangs 55 gebildet. Der relativ warme äußere Luftvorhang 65 dient
als ein Puffer zwischen dem relativ kalten inneren Luftvorhang 55 und
der Außenumgebung
des Geschäfts.
Da der relativ warme äußere Luftvorhang 65 von
dem relativ kalten inneren Luftvorhang 55 divergiert, wobei die
jeweiligen Luftvorhänge
im Allgemeinen nach unten strömen,
ist ferner die Stärke
des Mitreißens
von warmer Luft von dem äußeren Luftvorhang 65 in
den kälteren
inneren Luftvorhang 55 minimiert. Wenn der äußere Luftvorhang 65 die
Basisregion des Schaugehäuses 12 erreicht,
strömt
er auswärts
in das Geschäft
anstatt in den Lufteinlass 42 im vorderen Ende des Basisbereichs
des Gehäuses 13.
Dementsprechend ist das Mitreißen
von warmer Luft in den relativ kalten inneren Luftvorhang und der
nachfolgende Durchgang durch den Einlass 42 in das Abteil 40 minimiert,
wodurch der Energieverbrauch beim Kühlen der umlaufenden Kühlluft reduziert
wird.
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Wie
in genaueren Einzelheiten in 2 gezeigt,
sind der erste Luftauslass 34 und der zweite Luftauslass 70 am
oberen und vorderen Bereich des Schaukastens 12 angeordnet,
wobei sich der zweite Luftauslass 70 außerhalb des ersten Luftauslasses 34 befindet,
d.h. näher
zu der Front des Schaugehäuses 12.
Wie zuvor angemerkt, steht der erste Luftauslass 34 in
Verbindung mit dem Kanal 32 und leitet durch die Luftbewegungseinrichtung 60 angetriebene
relativ kalte Luft nach unten entlang dem Pfad 45 über die
offene Front des Warenschaubereichs 30, um den inneren
Luftvorhang 55 zu bilden. Der zweite Luftauslass 70 ist
in Fluidverbindung mit einer Quelle relativ warmer Luft und leitet
relativ warme Luft, angetrieben durch eine zweite hierzu zugeordnete
Luftbewegungsvorrichtung 72 nach unten entlang einem Pfad 75,
um einen äußeren Luftvorhang 65 zu
bilden, der von dem inneren Luftvorhang 55 divergiert.
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Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform ist eine Sammelkammer 72 an
der vorderen Lippe der Deckwand 15 des Gehäuses 12 vorgesehen. Der
zweite Luftauslass 70 und ein Umgebungslufteinlass 74 öffnen in
die Sammelkammer 72. Eine Luftbewegungsvorrichtung 76,
wie z.B. ein Axialströmungsgebläse, ist
in operativer Zugehörigkeit
mit dem Einlass 74 vorgesehen. Im Betrieb saugt die Luftbewegungsvorrichtung 74 Umgebungsluft
aus dem Geschäft
in und durch die Sammelkammer 72 und dann aus dem zweiten
Luftauslass 70 heraus, um den relativ warmen äußeren Luftvorhang 65 zu bilden.
Der zweite Luftauslass 70 kann, wie in 2 gezeigt,
in derselben Ebene liegen wie der erste Luftauslass 34.
In diesem Fall ist der zweite Luftauslass 70 mit Führungsleitelementen 78 versehen,
die so positioniert sind, dass die durch diese hindurch strömende relativ
warme Luft so gelenkt wird, dass der äußere Luftvorhang 65 entlang
dem Pfad 75 so gebildet wird, dass er von dem inneren Luftvorhang 55, der
entlang dem Pfad 45 strömt,
divergiert. Die Führungsleitelemente 78 können derart
anpassbar sein, dass der Winkel, bei dem der zweite Luftvorhang
von dem ersten Luftvorhang divergiert, wählbar innerhalb eines Bereichs
von vorausgewählten
Winkeln angepasst werden kann. Alternativ kann der zweite Luftauslass 70,
wie in 3 veranschaulicht, bei einem Winkel mit dem ersten
Luftauslass 34 angeordnet sein und mit axialen Führungsleitelementen 78 vorgesehen
sein, so dass der äußere Luftvorhang 65 natürlich gelenkt
wird, so dass er weg von dem inneren Luftvorhang 55 divergiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der äußere Luftvorhang
relativ wärmerer
Luft nach unten und nach außen
weg von dem inneren Luftvorhang bei einem divergierenden Winkel
A von etwa 5° bis
etwa 55° gerichtet
und stärker
vorteilhaft bei einem divergierenden Winkel A von etwa 35° bis etwa
50° und
noch stärker
vorteilhaft bei einem Winkel A von etwa 25° bis etwa 45°. Bezugnehmend nun auf 4,
gibt deren vertikale Achse einen Mitreißfaktor wieder, der entwickelt
wurde, um das Maß des
Mitreißens
von warmer Luft in die kalte Luft qualitativ zu bestimmen. Der Mitreißfaktor
ist das Verhältnis
der Differenz zwischen der gemessenen Temperatur der durch den Rücklauflufteinlass 42 strömenden Rücklaufluft
und der gemessenen Temperatur der durch den ersten Luftauslass 34 ausgestoßenen kalten
Kühlluft
zu der Differenz zwischen der gemessenen Temperatur der durch den
zweiten Luftauslass 70 ausgestoßenen warmen Luft und der gemessenen
Temperatur der durch den ersten Luftauslass 34 ausgestoßenen kalten
Kühlluft.
Je geringer die Größe des Mitreißfaktors
ist, umso geringer ist das Maß des
Mitreißens
warmer Luft in der Rücklaufluft.
Die horizontale Achse gibt den divergierenden Winkel A wieder, d.h.
den zwischen dem inneren Luftvorhang 55 und dem äußeren Luftvorhang 65 eingeschlossenen
Win kel, wenn diese Luftvorhänge
divergieren, wenn sie im Allgemeinen nach unten jeweils von dem
ersten Luftauslass 34 und dem zweiten Luftauslass 70 strömen. Wie
in 4 zu sehen, wurde das Mitreißen relativ warmer Luft in
den in den Rücklauflufteinlass 42 eintretenden
Rücklaufluftstrom
minimiert, wenn der divergierende Winkel A zwischen dem inneren
und dem äußeren Luftvorhang
etwa 40° war.
Wesentliche Verringerungen des Mitreißens traten jedoch über einen
weiten Bereich von divergierenden Winkeln auf.
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Die
vorangehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und nicht beschränkend. Viele
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung, die in
den Gedanken und den Umfang des vorliegenden Erfindung fallen, können von
den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten angesichts der obigen
Lehren erkannt werden. Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung
wurden offenbart. Entsprechend kann die Erfindung innerhalb des Umfangs
der beigefügten
Ansprüche
anders ausgeführt
werden, als dies spezifisch beschrieben ist. Aus diesem Grund sollten
die nachfolgenden Ansprüche studiert
werden, um den wahren Umfang und Gehalt dieser Erfindung zu bestimmen.