EP3084325A1 - Kältegerät mit einem lagerbereich - Google Patents

Kältegerät mit einem lagerbereich

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Publication number
EP3084325A1
EP3084325A1 EP14812749.1A EP14812749A EP3084325A1 EP 3084325 A1 EP3084325 A1 EP 3084325A1 EP 14812749 A EP14812749 A EP 14812749A EP 3084325 A1 EP3084325 A1 EP 3084325A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
moisture
regulating element
refrigerating appliance
membrane
water vapor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14812749.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christine BEISHEIM
Astrid Klingshirn
Markus Spielmannleitner
Sven SÄNGERLAUB
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3084325A1 publication Critical patent/EP3084325A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/042—Air treating means within refrigerated spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2317/04—Treating air flowing to refrigeration compartments
    • F25D2317/041—Treating air flowing to refrigeration compartments by purification
    • F25D2317/0413—Treating air flowing to refrigeration compartments by purification by humidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2317/04—Treating air flowing to refrigeration compartments
    • F25D2317/041—Treating air flowing to refrigeration compartments by purification
    • F25D2317/0415—Treating air flowing to refrigeration compartments by purification by deodorizing

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator with a storage area.
  • the object is achieved by a refrigeration device having a storage area for goods to be cooled, in which the refrigeration device comprises a moisture-regulating element for the targeted setting of a relative humidity in the storage area of more than 75%.
  • the technical advantage is achieved that a storage moisture for refrigerated goods can be adjusted regardless of the type of loading and loading amount to reduce or avoid condensation and humidity variations. There is an active condensate control without drying out the refrigerated goods.
  • a refrigeration appliance is understood in particular to mean a domestic refrigeration appliance, that is to say a refrigeration appliance which is used for household management or in the gastronomy sector, and in particular for storing food and / or drinks at specific temperatures, such as, for example, a refrigerator, a freezer, a refrigerated freezer combination, a freezer or a wine fridge.
  • the moisture-regulating element is formed by a water-vapor-permeable membrane.
  • the membrane covers an opening of an otherwise airtight sealable bearing shell, which covers the storage area forms.
  • the membrane comprises a microstructured and non-porous membrane or a polymer-coated membrane.
  • the membrane is arranged in a cover, a bottom or a side wall of a bearing shell.
  • the moisture-regulating element comprises a carrier material with a moisture regulator, which is at least partially surrounded by a water-vapor-permeable encapsulation material.
  • the water vapor permeable encapsulation material is a water vapor permeable film.
  • the water vapor-permeable film is made of polyamide, thermoplastic elastomers, polylactides or polyethylene.
  • the carrier material is formed by a porous plastic.
  • the moisture regulator comprises salts such as potassium sulfate, potassium chloride, potassium bromide, sodium chloride or glycerol, propylene glycol, sorbitol, sucrose, glucose, lactose, xylitol or fructose or mixtures of the substances in order to set a defined target moisture range.
  • salts such as potassium sulfate, potassium chloride, potassium bromide, sodium chloride or glycerol, propylene glycol, sorbitol, sucrose, glucose, lactose, xylitol or fructose or mixtures of the substances in order to set a defined target moisture range.
  • the moisture-regulating element comprises odor-reducing materials, antimicrobial substances for preventing germ growth or oxygen-absorbing materials for binding oxygen.
  • the technical advantage is achieved that not only moisture can be regulated, but at the same time an additional odor reduction by the moisture-regulating element takes place.
  • the generation of germs in the moisture-regulating element or oxidation or discoloration of refrigerated goods can be prevented.
  • the moisture-regulating element comprises an indicator material for information about the state of the moisture-regulating element.
  • the moisture-regulating element is exchangeable by a user.
  • the technical advantage is achieved that a spent moisture-regulating element can be manually replaced.
  • the moisture-regulating element is integrated in a retractable storage for refrigerated goods.
  • the moisture-regulating element is arranged in or in front of an air duct.
  • Fig. 1 is a schematic view of a refrigerator
  • Figure 2 is a schematic view of a membrane as a moisture-regulating element.
  • 3 is a view of a bearing shell with moisture-regulating elements,
  • Fig. 6 is another view of the moisture-regulating element in the refrigeration compartment.
  • Fig. 1 shows a refrigerator representative of a general refrigeration device 100.
  • the refrigerator 100 has an upper refrigerator door and a lower refrigerator door.
  • the refrigerator is used for example for cooling food as refrigerated goods and includes a refrigerant circuit with an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle body.
  • the evaporator is a heat exchanger in which after expansion the liquid refrigerant is absorbed by heat absorption from the medium to be cooled, i. the air inside the refrigerator is evaporated.
  • the compressor is a mechanically operated component that draws refrigerant vapor from the evaporator and expels it at a higher pressure to the condenser.
  • the condenser is a heat exchanger in which, after compression, the vaporized refrigerant is released by heat release to an external cooling medium, i. the ambient air is liquefied.
  • the throttle body is a device for reducing the pressure by cross-sectional constriction.
  • the refrigerant is a fluid used for heat transfer in the cryogenic system, at low temperatures and low pressure of the fluid Absorbs heat and at higher temperature and higher pressure of the fluid gives off heat, usually state changes of the fluid are included.
  • the storage quality of refrigerated goods, such as fruits and vegetables, in the refrigeration device 100 is influenced mainly by the present in the refrigerator 100 factors of temperature and storage moisture, i. the relative humidity during storage.
  • the storage moisture is for in the refrigerator 100 stored or unpacked refrigerated goods of crucial importance, since the bearing moisture interacts with the stored refrigerated goods.
  • Humidity, humidity fluctuation and condensate formation are influenced by various factors such as the underlying refrigeration, storage volume, refrigerated goods, cold compartment temperature, wall temperature and storage quantity. In addition, these are influenced by the climatic conditions at the installation site of the refrigeration device 100 and specific conditions of use. Maintaining the quality of unpacked refrigerated goods can be ensured if the ideal for the refrigerated goods humid conditions prevail, which correspond to the equilibrium moisture content of many foods. In addition, large fluctuations in temperature and humidity should be avoided.
  • Condensate accumulation or condensation in a storage area of refrigeration device 100 should be largely inhibited to curb microbial growth and prevent other product damage, such as texture loss or discoloration. In addition, a visually less appealing storage compartment should be avoided by condensate accumulation.
  • Fig. 2 shows a schematic view of a membrane as a moisture-regulating element 103 in a storage area.
  • the membrane has microchannels 15 through which water vapor diffuses along a temperature gradient or humidity gradient.
  • the membrane is used to set a relative humidity in the storage area of more than 75%. Lower humidity in the storage area can cause the product to dry out and accelerate spoilage. Maintaining the food quality of unpackaged foods should be ensured by having ideal humidity conditions, for example between 85% to 95% relative humidity for fruits and 95% to 100% relative humidity for vegetables.
  • the moisture-regulating element 103 serves to realize a humidity range of between 85% to 100% and to avoid or reduce a condensate attack.
  • the moisture control is achieved by the use of a water vapor permeable membrane as a moisture-regulating element 103.
  • the water vapor permeable membrane may be arranged in airtight closing or sealed bearing shells in the region of the lid and / or the bottom and / or the side walls, so that when exceeding a defined target moisture for the bearing shell, this excess moisture is increasingly dissipated through the membrane 103.
  • One or more membranes 103 may be disposed in the shell region and are ideally removable or interchangeable.
  • the hermetically sealed bearing shell ensures that the moisture released by the stored chilled goods is held within the bearing shell. As soon as the equilibrium moisture specific to the storage of the respective food has settled, for example 90 to 95% RH for vegetables, a large part of the excess moisture is removed via the membrane 103 into an external cooling section. The resulting amount of condensate in the bearing shell is reduced, without the dehumidification of the stored material is driven forward.
  • the membrane 103 should have a given and adjustable permeability of water vapor. In addition, there should be a poor colonization by bacteria, a long-term stability and a cleaning resistance.
  • the membrane 103 should be arranged on the cooling side, as a diffusion of water vapor or a water vapor transport through a temperature gradient and humidity gradient is favored.
  • the bearing shell has a higher temperature than the overlying or surrounding the bearing shell cooling space and the humidity in the bearing shell is greater than in the refrigerator.
  • a water-impermeable, but water-vapor-permeable membrane can be used. Microstructured, non-porous membranes and polymer coatings are best suited for the application.
  • the membrane pure polymers in film form such as polyvinylidene chloride PVDC, polycarbonate PC, polysulfone PSU, polyethylene terephthalate PET, polybenzimidazole PBI, polyoxymethylene POM, polyvinyl chloride PVC or polyolefins such as polyethylene PE or polypropylene PP can be used.
  • the water vapor permeability (MVTR) of these materials is between 0.2 - 50 g / m 2 24h.
  • microporous polymers formed of water-impermeable materials having fine pores or cracks which allow water vapor to pass, for example, expanded polytetrafluoroethylene PTFE having a membrane thickness of 10-25 ⁇ m.
  • the water vapor permeability (MVTR) of these materials is between 22,000-60000 g / m 2 24h.
  • non-porous polymers such as polyurethane-based
  • hydrophilic fibers A mixture with hydrophobic fibers regulates the water transport.
  • the water vapor permeability (MVTR) of these materials is between 35,000-50000 g / m 2 24h.
  • the membrane may comprise polymer coatings.
  • a permeable carrier material is coated with a liquid formulation which has membrane properties after curing.
  • the coatings can be based on polyurethane PU or polyamide PA or silicone-based.
  • the water vapor permeability (MVTR) of these materials is between 650-40000 g / m 2 24h.
  • the membrane may be a ceramic membrane, for example Al 2 O 3 -based, and have a hydrophilic surface.
  • the membrane may be a glass membrane formed, for example, by glass frits. A preparation is carried out by sintering glass granules having a pore diameter of 1-500 ⁇ .
  • the ceramic membrane may have a hydrophilic surface.
  • the membrane has a membrane specific adaptation to a Moisture Vapor Transmission Rate (MVTR) definition.
  • MVTR Moisture Vapor Transmission Rate
  • the Adaptation can be made depending on the air humidity range to be achieved between 85 ... 100% or to the respective refrigerated goods, such as a specific adaptation to fruit storage with an air humidity range of 85 to 95% or a vegetable storage with a humidity range of 95 to 100%.
  • the adjustment can also be done depending on the volume of the vegetable dish, the temperature conditions compared to the refrigerated compartment, the humidity level in the refrigeration compartment in the refrigeration system or the average, expected loading of the vegetable shell.
  • the required values for the water vapor permeability are calculated from a water release rate, which results from the quantity and type of the stored food and the available membrane surface.
  • Membrane sizes for the bearing shell can be between 0.02m 2 to 0.08m 2 . Depending on the load between 50 to 1000 g / m 2 d are transported through the membrane.
  • the membrane forms an alternative to complex mechanical solutions for moisture control, such as humidity controllers or ventilation slots.
  • Fig. 3 shows a view of a bearing shell 109 with moisture-regulating elements 103.
  • a first membrane as a moisture-regulating element 103 is formed in a ceiling of the bearing shell 109 and a second membrane as a moisture-regulating element 103 is formed in a side wall of the bearing shell 109. Passages are formed under the membranes. The use of the membranes is preferably carried out in the areas in which increased condensation occurs in order to allow rapid moisture removal.
  • 4 shows a further view of a moisture-regulating element 103, via which a desired moisture content in the interior of the refrigeration device 100 is achieved.
  • the moisture regulating element 103 comprises a moisture regulator, such as potassium chloride, incorporated or incorporated onto and / or into a carrier material 105 of the moisture regulating element 103.
  • the carrier material 105 is a porous material, for example a foam.
  • the carrier material comprises 105 an open-pore soft foam.
  • the carrier material 105 is completely or partially surrounded by an encapsulation material 107, such as, for example, a water vapor-permeable film, which may optionally be additionally provided with a defined thermal conductivity.
  • the moisture-regulating element 103 can be applied in the refrigeration device 100.
  • the moisture-regulating element 103 may be a separate element which is additionally added to the refrigeration device 100. But it may also be a component of the refrigeration device 100, such as a product support or a drawer, which are part of the refrigeration device 100 and in which the moisture-regulating element 103 is integrated. The components of the refrigeration device 100 thereby receive an additional function.
  • the moisture-regulating element 103 By using the moisture-regulating element 103 in the individual storage area of the refrigeration device 100, several positive effects can be achieved.
  • a defined relative humidity or an air humidity range can be realized by the absorption and / or desorption of water vapor by the moisture-regulating element 103.
  • the humidity is influenced by two effects. On the one hand, the relative equilibrium moisture content of the moisturizing substance used is established in the storage area. On the other hand, fluctuations in the relative humidity due to active moisture absorption and desorption by the moisture regulating element 103 are reduced.
  • the moisture regulating element 103 can prevent condensation by keeping the relative humidity below the dew point, ie below 100% relative humidity. At a high equilibrium moisture content of the moisture-regulating element 103, such as 97% for potassium sulfate, the refrigerated goods are not dried out.
  • the moisture regulating member 103 can prevent formation of condensate by the absorption of water vapor. Since contact via the vapor phase is sufficient, no direct contact with formed condensate is necessary.
  • the moisture regulating element 103 is a variable use by changing the position in the refrigeration device 100 or a refrigeration compartment conceivable.
  • the change in position in the refrigeration appliance 100 or the refrigeration compartment results in a change in the functional properties, for example due to the surrounding temperature level or the air flow conditions.
  • the materials used in the moisture regulating element 103 should be safe from food contact or migration.
  • the preferred applicability of the materials is in the temperature range of -2 to +16 ° C.
  • the preferred material resistance should be in the temperature ranges from -40 ° C to + 80 ° C and the humidity ranges from 0 to 100% RH.
  • the preferred life and material activity, such as moisture absorption and desorption activity, is greater than eight years.
  • the materials have a supersaturation protection and cause little or no maintenance.
  • the materials used should prevent microbial growth and biofilm formation on the moisture absorber. An odorlessness of the materials should be given.
  • the carrier material 105 of the moisture regulating element 103 can be formed by a porous material, for example a material with freely accessible compartments or hollow space-containing material structures with low density and the largest possible surface area.
  • the carrier material 105 may be an open-pore soft foam, for example a polyether-based flexible foam, a nonwoven fabric, a filter medium or a closed-cell foam system.
  • the carrier material 105 may alternatively be formed from plastic or glass materials used in or on the refrigeration device 100, such as, for example, high impact polystyrene HIPS, acrylonitrile-butadiene-styrene ABS, polystyrene PS or polycarbonate PC.
  • the encapsulating material used are materials with a corresponding water vapor permeability or thermal conductivity, preferably plastics. A selection can be made on the requirement for reaction kinetics, for example of polyamide PA, thermoplastic elastomers TPE, polylactides PLA, polyethylene PE or CaC0. 3
  • polyamide PA thermoplastic elastomers
  • TPE thermoplastic elastomers
  • PLA polylactides PLA
  • polyethylene PE polyethylene PE or CaC0. 3
  • For each moisture absorber different encapsulation materials can be used For example, they include a different material at the front and rear of the moisture regulating element 103.
  • the selection and configuration of a humidity regulator can be made according to the target moisture range and purpose.
  • a loading quantity is determined depending on the water absorption capacity and kinetics.
  • RH salts such as potassium sulfate, potassium chloride, potassium bromide, sodium chloride or mixtures
  • polyols such as glycerol or propylene glycol or sugar can be used as moisture regulators, such as sorbitol, sucrose, glucose, Lactose, xylitol or fructose.
  • RH salts such as potassium sulfate, potassium chloride, potassium bromide, sodium chloride or mixtures
  • polyols such as glycerol or propylene glycol or sugar
  • moisture regulators such as sorbitol, sucrose, glucose, Lactose, xylitol or fructose.
  • RH salts such as sodium chloride, potassium iodide, sodium bromide or mixtures
  • salts such as potassium acetate, calcium chloride, sodium iodide or mixtures, or silicates can be used as moisture regulators, such as silica gel.
  • additives can be introduced into absorbers and / or encapsulation material.
  • the additives may include odor-reducing materials such as activated carbon or cyclopentanes, antimicrobials such as noble metals, organic antimicrobials such as lytic enzymes, catechin or preservatives such as sorbic acid, benzoic acid.
  • the additives may be materials or substances for extending storage life or improving storage conditions, such as oxygen absorbers.
  • the additives may be indicator materials for information about the absorber state, such as degree of saturation, aging state or absorber change, or indicators for visualizing the degree of deterioration of stored refrigerated goods.
  • the moisture-regulating element 103 is in the refrigerator 100 as a continuous feature or regularly z. B.
  • the positioning of the moisture-regulating element 103 is preferably carried out in dew-point critical zones and / or in the region of an increased moisture attack.
  • the moisture regulating member 103 is preferably used in the lid portion, sidewall portion or bottom portion of trays.
  • An application can be in In the form of single capsules or single capsules lined up, the dimensions are from 50x50x5mm to 900x900x10mm. A removal by the end customer, or a manual Vors decisivtist with water is possible.
  • the moisture-regulating element 103 is used in one or more housings with appropriate ventilation function for the mechanical protection of the absorber, so that there is an improved installation safety.
  • the moisture regulating member 103 may be formed as a unilaterally open system in which the water vapor permeable encapsulating material 107 is disposed on the front or the back.
  • the moisture-regulating element 103 can also be designed as a two-sided open system, in which the water vapor-permeable encapsulation material is arranged on the front and the back.
  • the moisture regulating element 103 can be used as a durable feature without maintenance. Desorption and Desorbtions revitalize of water made by a control cycle of the refrigerator or by moisture from the refrigerated goods and door openings.
  • the moisture regulating element 103 may be a feature of regular replacement, for example, with a life cycle of one month to one year.
  • the moisture control element 103 may comprise a presaturated material or a material to be activated by a customer. Regeneration can be done by automated humidification of the absorber directly in the refrigeration device 100 or outside of the refrigeration device 100. In the same way, depending on the conditions of use, automated drying can take place directly in the refrigerating appliance or outside the refrigerating appliance. By attaching a sensor, for example via a measurement of the conductivity, a required renewal of the moisture-regulating element 103 can be displayed to a user.
  • the manufacturing process is carried out by introducing the moisture regulator on and / or in the carrier material 105.
  • a direct application of the moisture regulator takes place in liquid, preferably aqueous solution and subsequent drying.
  • the moisture regulator can be introduced directly in the manufacturing process, for example as an additive for the material, which is then foamed.
  • a pre-loading with moisture is carried out by adding water to the support material 105 and / or a steam absorption in saturated steam. Preference is given to sterilization the absorber in the manufacturing process to avoid or slow down possible biofilm formation in use.
  • Fig. 5 and Fig. 6 show views of the moisture-regulating element 103 in a refrigeration compartment, which forms a storage area 101 with refrigerated goods 1 1 1.
  • the moisture regulating element 103 is present as a separate element.
  • the moisture-regulating element 103 can be designed so that it is integrated directly into the tray 1 13, which simultaneously acts as a lid, or directly into a separate lid or directly into a wall of the bearing shell 109.
  • the moisture regulating member 103 makes it possible to reduce or prevent the formation of condensation in storage areas where a high humidity is necessary, such as a vegetable drawer or a cheese storage compartment. An absorption of condensate takes place via the vapor phase.
  • an adjustment of the relative humidity in the storage compartment and a reduction of the fluctuations in the relative humidity by absorption / desorption of water vapor can be achieved. Moisture losses in separate storage areas can be compensated.
  • the moisture content or the humidity range can be set independently of the type of loading and the amount of charge while reducing or preventing condensation and reducing humidity fluctuations. There is an active condensate control without drying out the refrigerated goods.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät (100) mit einem Lagerbereich (101) für Kühlgut, bei dem das Kältegerät (100) ein feuchtigkeitsregulierendes Element (103) zum Einstellen einer relativen Luftfeuchte in dem Lagerbereich (101) von mehr als 75% umfasst.

Description

Kältegerät mit einem Lagerbereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Lagerbereich.
Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Kältegerät anzugeben, bei dem die Lagerbedingungen für Kühlgut, wie beispielsweise Obst und Gemüse, verbessert werden und eine Kondenswasserbildung vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kältegerät mit einem Lagerbereich für Kühlgut gelöst, bei dem das Kältegerät ein feuchtigkeitsregulierendes Element zum gezielten Einstellen einer relativen Luftfeuchte in dem Lagerbereich von mehr als 75% umfasst. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Lagerfeuchte für Kühlgut unabhängig von der Beladungsart und Beladungsmenge unter Reduktion oder Vermeidung von Kondensatbildung und Luftfeuchteschwankungen eingestellt werden kann. Es erfolgt eine aktive Kondensatkontrolle, ohne das Kühlgut auszutrocknen.
Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes wird das feuchtigkeitsregulierende Element durch eine wasserdampfdurchlässige Membran gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine konstruktiv einfache Lösung zur Einstellung der vorgesehenen Luftfeuchtigkeit erreicht wird. Der optimale Feuchtebereich wird durch das Lagergut selbst erreicht, bei Unterschreitung des Taupunktes wird überschüssig anfallende Feuchte abgeführt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes deckt die Membran eine Öffnung einer im Übrigen luftdichten verschließbaren Lagerschale ab, die den Lagerbereich bildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Luftfeuchtigkeit in einem abgeschlossenen Lagerbereich beeinflusst werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes umfasst die Membran eine mikrostrukturierte und porenlose Membran oder eine polymerbeschichtete Membran. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders geeignete Membranen zum Einstellen der Luftfeuchtigkeit in dem Lagerbereich verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes ist die Membran in einem Deckel, einem Boden oder einer Seitenwand einer Lagerschale angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Membran unauffällig in das Kältegerät integriert werden kann und die Lagerung des Kühlgutes nicht stört.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes umfasst das feuchtigkeitsregulierende Element ein Trägermaterial mit einem Feuchteregulator, das zumindest teilweise von einem wasserdampfdurchlässigen Verkapselungsmaterial umgeben ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes ist das wasserdampfdurchlässige Verkapselungsmaterial eine wasserdampfdurchlässige Folie. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Austritt des Feuchteregulators verhindert wird und Wasser in Form von Wasserdampf in das Trägermaterial eindringen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes ist die wasserdampfdurchlässige Folie aus Polyamid, thermoplastischen Elastomeren, Polylactiden oder Polyethylen hergestellt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders wirksame Materialien für die wasserdampfdurchlässige Folie verwendet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes wird das Trägermaterial durch einen porösen Kunststoff gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich eine große Oberfläche ergibt, über die der Feuchteregulator den Wasserdampf aufnehmen kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes umfasst der Feuchteregulator Salze wie Kaliumsulfat, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Natriumchlorid oder Glycerin, Propylenglycol, Sorbitol, Saccharose, Glucose, Lactose, Xylitol oder Fructose oder Mischungen der Substanzen, um einen definierten Zielfeuchtebereich einzustellen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders effektive und geeignete Materialien zum Einstellen der Feuchtigkeit in dem Lagerbereich verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes umfasst das feuchtigkeitsregulierende Element Materialien zur Geruchsreduktion, antimikrobielle Substanzen zum Verhindern eines Keimwachstums oder sauerstoffabsorbierende Materialien zum Binden von Sauerstoff. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass nicht nur eine Feuchtigkeit reguliert werden kann, sondern gleichzeitig zusätzlich eine Geruchsreduktion durch das feuchtigkeitsregulierende Element stattfindet. Zudem kann das Entstehen von Keimen in dem feuchtigkeitsregulierenden Element oder eine Oxidation oder Verfärbung von Kühlgut verhindert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes umfasst das feuchtigkeitsregulierende Element ein Indikatormaterial zur Information über den Zustand des feuchtigkeitsregulierenden Elements. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass einem Benutzer angezeigt werden kann, wenn ein Austausch des feuchtigkeitsregulierenden Elements vorgenommen werden sollte.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes ist das feuchtigkeitsregulierende Element durch einen Benutzer austauschbar. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein verbrauchtes feuchtigkeitsregulierendes Element manuell ersetzt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes ist das feuchtigkeitsregulierende Element in einer einschiebbaren Ablage für Kühlgut integriert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine multifunktionelle Ablage realisiert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegerätes ist das feuchtigkeitsregulierende Element in oder vor einem Luftkanal angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Luftfeuchtigkeit einströmender Luft eingestellt werden kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kältegerätes;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Membran als feuchtigkeitsregulierendes Element; Fig. 3 eine Ansicht einer Lagerschale mit feuchtigkeitsregulierenden Elementen,
Fig. 4 eine Ansicht eines feuchtigkeitsregulierenden Elements;
Fig. 5 eine weitere Ansicht eines feuchtigkeitsregulierenden Elements in einem Kältefach; und
Fig. 6 eine weitere Ansicht des feuchtigkeitsregulierenden Elements in dem Kältefach.
Fig. 1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein allgemeines Kältegerät 100. Das Kältegerät 100 weist eine obere Kühlschranktür und eine untere Kühlschranktür auf. Der Kühlschrank dient beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln als Kühlgut und umfasst einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Drosselorgan. Der Verdampfer ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, d.h. der Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft wird.
Der Verdichter ist ein mechanisch betriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom Verdampfer absaugt und bei einem höheren Druck zum Verflüssiger ausstößt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, d.h. die Umgebungsluft, verflüssigt wird. Das Drosselorgan ist eine Vorrichtung zur Verminderung des Druckes durch Querschnittsverengung.
Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem kälteerzeugenden System verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluides Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluides Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluides inbegriffen sind.
Die Lagerqualität von Kühlgut, wie beispielsweise Obst und Gemüse, in dem Kältegerät 100 wird vor allem durch die im Kältegerät 100 vorliegenden Faktoren der Temperatur und der Lagerfeuchte beeinflusst, d.h. der relativen Luftfeuchte während der Lagerung. Die Lagerfeuchte ist für im Kältegerät 100 offen gelagertes oder unverpacktes Kühlgut von entscheidender Bedeutung, da die Lagerfeuchte mit dem gelagerten Kühlgut wechselwirkt.
Bei zu geringer Lagerfeuchte kommt es zum Austrocknen des Kühlgutes und zu
beschleunigtem Verderb. Bei zu hoher Lagerfeuchte und bei Temperaturschwankungen während der Lagerung im Kältegerät kommt es zu der Bildung von Kondenswasser (Kondensat), das optisch störend ist und mikrobielles Wachstum, Quellvorgänge und beschleunigten Verderb des Kühlguts fördert. Die Luftfeuchte, die Schwankung der Luftfeuchte und die Kondensatbildung werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie beispielsweise der zugrunde liegenden Kältetechnik, dem Lagervolumen, dem Kühlgut, der Temperatur des Kältefachs, der Wandtemperatur und der Lagermenge. Zudem werden diese durch die klimatischen Bedingungen am Aufstellort des Kältegerätes 100 und spezifische Nutzungsbedingungen beeinflusst. Eine Aufrechterhaltung der Qualität von unverpacktem Kühlgut kann dann sichergestellt werden, wenn die für das Kühlgut idealen Luftfeuchtebedingungen vorherrschen, die bei vielen Lebensmitteln der Gleichgewichtsfeuchte entsprechen. Zudem sollten große Schwankungen der Temperatur und der Luftfeuchte vermieden werden. Eine Kondensatansammlung oder Kondenswasserbildung in einem Lagerbereich des Kältegerätes 100 sollte weitgehend unterbunden werden, um mikrobielles Wachstum einzudämmen und anderen Produktschädigungen vorzubeugen, wie beispielweise Texturverlust oder Verfärbung. Zudem sollte ein durch eine Kondensatansammlung optisch weniger ansprechendes Lagerfach vermeiden werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Membran als feuchtigkeitsregulierendes Element 103 in einem Lagerbereich. Die Membran weist Mikrokanäle 1 15 auf, durch die Wasserdampf entlang eines Temperaturgradienten oder Luftfeuchtigkeitsgradienten diffundiert. Die Membran dient zum Einstellen einer relativen Luftfeuchte in dem Lagerbereich von mehr als 75%. Eine geringere Luftfeuchtigkeit im Lagerbereich kann zum Austrocknen des Produktes und zu beschleunigtem Verderb führen. Eine Aufrechterhaltung der Lebensmittelqualität unverpackter Lebensmittel sollte dadurch sichergestellt werden, dass ideale Luftfeuchtebedingungen vorherrschen, beispielsweise zwischen 85 % bis 95% relativer Luftfeuchtigkeit für Obst und 95 % bis 100% relativer Luftfeuchtigkeit für Gemüse vorherrschen. In einem Lagerbereich für Kühlgut, wie beispielsweise Obst und Gemüse, dient das feuchtigkeitsregulierende Element 103 dazu, einen Luftfeuchtebereich zwischen 85% bis 100% zu realisieren und einen Kondensatanfall zu vermeiden oder zu verringern. Die Feuchtekontrolle wird durch den Einsatz einer wasserdampfdurchlässigen Membran als feuchtigkeitsregulierendes Element 103 erreicht. Die wasserdampfdurchlässige Membran kann in luftdicht schließenden oder abgedichteten Lagerschalen im Bereich des Deckels und/oder des Bodens und/oder der Seitenwände angeordnet sein, so dass bei Überschreitung einer definierten Zielfeuchte für die Lagerschale diese überschüssige Feuchte über die Membran 103 vermehrt abgeführt wird. Ein oder mehrere Membranen 103 können im Schalenbereich angeordnet sein und sind idealerweise entnehmbar oder austauschbar.
Die luftdicht abschließende Lagerschale stellt sicher, dass die Feuchte, die vom gelagerten Kühlgut abgegeben wird innerhalb der Lagerschale gehalten wird. Sobald sich die für die Lagerung des jeweiligen Lebensmittels spezifische Gleichgewichtsfeuchte eingestellt hat, beispielsweise 90 bis 95% rH für Gemüse, wird ein Großteil der überschüssigen Feuchte über die Membran 103 in einen außenliegenden Kühlteil abgeführt. Die anfallende Kondensatmenge in der Lagerschale wird reduziert, ohne dass die Entfeuchtung des Lagergutes vorangetrieben wird.
Die Membran 103 sollte eine vorgegebene und einstellbare Durchlässigkeit von Wasserdampf aufweisen. Zudem sollte eine schlechte Besiedelbarkeit durch Bakterien, eine Dauerbeständigkeit und eine Reinigungsbeständigkeit gegeben sein. Die Membran 103 sollte kühlgeräteseitig angeordnet sein, da eine Diffusion von Wasserdampf oder ein Wasserdampftransport durch einen Temperaturgradient und Luftfeuchtegradient begünstigt wird. Für eine effiziente Funktion der Membran 103 weist die Lagerschale eine höhere Temperatur auf, als der darüber liegende oder den die Lagerschale umgebenden Kühlraum und die Luftfeuchte in der Lagerschale ist größer als im Kühlraum. Als Membran kann eine wasserundurchlässige, jedoch wasserdampfdurchlässige Membran verwendet werden. Mikrostrukturierte, porenlose Membranen sowie Polymerbeschichtungen sind für den Anwendungsfall am besten geeignet.
Als Membran können reine Polymere in Folienform wie beispielsweise Polyvinylidenchlorid PVDC, Polycarbonat PC, Polysulfon PSU, Polyethylenterephthalat PET, Polybenzimidazole PBI, Polyoxymethylen POM, Polyvinylchlorid PVC oder Polyolefine wie Polyethylen PE oder Polypropylen PP verwendet werden. Die Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) dieser Materialien liegt zwischen 0,2 - 50 g/m224h. Als Membran können mikroporöse Polymere verwendet werden, die aus wasserundurchlässigen Materialien mit feinen Poren oder Rissen gebildet sind, die Wasserdampf durchlassen, beispielsweise expandiertes Polytetrafluorethylen PTFE mit einer Membrandicke zwischen 10-25 μηη. Die Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) dieser Materialien liegt zwischen 22000-60000 g/m224h.
Als Membran können mikrostrukturierte, porenlose Polymere, beispielsweise Polyurethanbasiert, mit geschlossenen Membranen ohne Öffnungen oder Poren verwendet werden, bei denen ein Wassertransport durch hydrophile Fasern stattfindet. Eine Mischung mit hydrophoben Fasern regelt den Wassertransport. Die Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) dieser Materialien liegt zwischen 35000-50000 g/m224h.
Die Membran kann Polymerbeschichtungen umfassen. Dazu wird ein durchlässiges Trägermaterial mit einer flüssigen Formulierung beschichtet, die nach Aushärtung Membraneigenschaften besitzt. Die Beschichtungen können auf Basis von Polyurethan PU oder Polyamid PA oder auf Silikonbasis erfolgen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) dieser Materialien liegt zwischen 650-40000 g/m224h.
Die Membran kann eine Keramikmembran sein, beispielsweise Al203-Basis, und eine hydrophile Oberfläche aufweisen. Die Membran kann eine Glasmembran sein, die beispielsweise durch Glasfritten gebildet wird. Eine Herstellung erfolgt durch Sintern von Glasgranulat mit einem Porendurchmesser von 1-500 μηη. Die Keramikmembran kann eine hydrophile Oberfläche aufweisen.
Die Membran weist eine Membranspezifische Anpassung zu einer Definition der Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR - Moisture Vapor Transmission Rate) auf. Die Anpassung kann in Abhängigkeit des zu erzielenden Luftfeuchtebereichs zwischen 85...100% oder an das jeweilige Kühlgut erfolgen, wie beispielsweise eine spezifische Anpassung an die Obstlagerung mit einem Luftfeuchtigkeitsbereich von 85 bis 95% oder eine Gemüselagerung mit einem Luftfeuchtigkeitsbereich von 95 bis 100%. Die Anpassung kann zudem in Abhängigkeit des Volumens der Gemüseschale, der Temperaturbedingungen im Vergleich zum Kühlfach, des Luftfeuchteniveaus im Kühlfach im kältetechnischen System oder der durchschnittlichen, zu erwartenden Beladung der Gemüseschale erfolgen.
Die erforderlichen Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit errechnen sich aus einer Wasserabgaberate, die sich aus der Menge und Art des gelagerten Lebensmittels ergibt und der verfügbaren Membranfläche. Membrangrößen für die Lagerschale können zwischen 0,02m2 bis 0,08m2 liegen. Je nach Beladung werden zwischen 50 bis 1000 g/m2d durch die Membran transportiert.
Durch die wasserdampfdurchlässige Membran wird eine Reduktion und Vermeidung der Kondensatbildung in der Lagerschale erreicht. Es findet kein Kontakt von Produkt und Kondensat statt, so dass ein verringerter Verderb erreicht wird. In der Lagerschale kann eine konstant hohe Luftfeuchte und verbesserte Lagerqualität erreicht werden. Es entstehen ein geringerer Kondensatanfall und ein geringerer Reinigungsaufwand für den Benutzer des Kältegerätes 100. Die Membran bildet eine Alternative zu aufwendigen mechanischen Lösungen zur Feuchtekontrolle, wie beispielsweise Feuchteregler oder Lüftungsschlitze.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer Lagerschale 109 mit feuchtigkeitsregulierenden Elementen 103. Eine erste Membran als feuchtigkeitsregulierendes Element 103 ist in einer Decke der Lagerschale 109 gebildet und eine zweite Membran als feuchtigkeitsregulierendes Element 103 ist in einer Seitenwand der Lagerschale 109 gebildet. Unter den Membranen sind Durchlässe gebildet. Der Einsatz der Membranen erfolgt vorzugsweise in den Bereichen, in denen vermehrt eine Kondensatbildung auftritt, um einen raschen Feuchteabtransport zu ermöglichen. Fig. 4 zeigt eine weitere Ansicht eines feuchtigkeitsregulierenden Elements 103, über das eine gewünschte Lagerfeuchte im Inneren des Kältegerätes 100 erreicht wird. Das feuchteregulierende Element 103 umfasst einen Feuchteregulator, wie beispielsweise Kaliumchlorid, der auf und/oder in ein Trägermaterial 105 des feuchteregulierenden Elements 103 auf- oder eingebracht ist. Bei dem Trägermaterial 105 handelt es sich um ein poröses Material, beispielsweise um einen Schaum. Bevorzugt umfasst das Trägermaterial 105 einen offenporigen Weichschaum. Das Trägermaterial 105 ist ganz oder teilweise von einem Verkapselungsmaterial 107 umgeben, wie beispielsweise von einer wasserdampfdurchlässigen Folie, die optional zusätzlich mit einer definierten Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt sein kann. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann in dem Kältegerät 100 appliziert werden. Bei dem feuchtigkeitsregulierenden Element 103 kann es sich um ein separates Element handeln, das dem Kältegerät 100 zusätzlich beigegeben wird. Es kann sich aber auch um ein Bauteil des Kältegerätes 100 handeln, wie beispielsweise eine Produktauflage oder ein Einschub, die ein Teil des Kältegerätes 100 sind und in die das feuchteregulierende Element 103 integriert ist. Die Bauteile des Kältegerätes 100 erhalten dadurch eine zusätzliche Funktion.
Über die Applikation von separaten feuchteregulierenden Elementen 103 an einem oder mehreren Ausstattungsteilen oder dem Innenbehälter des Kältegerätes 100 oder durch die Applikation von feuchteregulierenden Bauteilen wird eine Luftfeuchteregulierung und/oder Kondensationskontrolle durch Ab- und Desorption von Luftfeuchtigkeit in einem Kühlfach oder einem Lagerbereich von Kältegeräten 100 realisiert.
Durch die Anwendung des feuchtigkeitsregulierenden Elements 103 im Einzellagerbereich des Kältegerätes 100 können mehrere positive Effekte erzielt werden. Im Lagerfach des Kältegerätes 100 kann eine definierte relative Luftfeuchte oder ein Luftfeuchtebereich durch die Absorption und/oder Desorption von Wasserdampf durch das feuchtigkeitsregulierende Element 103 realisiert werden. Die Luftfeuchtigkeit wird durch zwei Effekte beeinflusst. Zum einen stellt sich im Lagerbereich die relative Gleichgewichtsfeuchte der verwendeten feuchteregulierenden Substanz ein. Zum anderen werden Schwankungen der relativen Feuchte durch aktive Feuchteabsorption und -Desorption durch das feuchteregulierende Element 103 reduziert.
Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann eine Kondensatbildung verhindern, indem die relative Luftfeuchte unterhalb des Taupunktes gehalten wird, d.h. unterhalb von 100 % relativer Feuchte. Bei einer hohen Gleichgewichtsfeuchte des feuchtigkeitsregulierenden Elements 103, wie beispielsweise von 97 % bei Kaliumsulfat, wird das Kühlgut nicht ausgetrocknet. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann eine Bildung von Kondensat durch die Absorption von Wasserdampf verhindern. Da ein Kontakt über die Dampfphase ausreichend ist, ist kein direkter Kontakt mit gebildetem Kondensat notwendig. Je nach Gestaltung des feuchteregulierenden Elements 103 ist ein variabler Einsatz durch die Veränderung der Position im Kältegerät 100 oder einem Kältefach denkbar. Bei Feuchteabsorbern mit unterschiedlichen Verkapselungsmaterialien 107, die eine unterschiedliche Wasserdampfdurchlässigkeit und eine definierte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wird durch die Veränderung der Position im Kältegerät 100 oder dem Kältefach eine Veränderung der Funktionseigenschaften erreicht, beispielsweise aufgrund des umgebenden Temperaturniveaus oder der Luftströmungsbedingungen. Die in dem feuchteregulierenden Element 103 eingesetzten Materialien sollten unbedenklich bei Lebensmittelkontakt oder Migration sein. Die bevorzugte Anwendbarkeit der Materialien liegt im Temperaturbereich von -2 bis +16 °C. Die bevorzugte Materialbeständigkeit sollte in den Temperaturbereichen von -40°C bis +80°C und den Luftfeuchtebereichen von 0 bis 100%rH gegeben sein. Die bevorzugte Lebensdauer und Materialaktivität, wie beispielsweise Feuchteabsorptions- und Desorbtionsaktivität, ist größer als acht Jahre. Bevorzugt weisen die Materialien einen Übersättigungsschutz auf und verursachen keinen oder nur geringen Wartungsaufwand. Die verwendeten Materialien sollten ein mikrobielles Wachstum und eine Biofilmbildung auf dem Feuchteabsorber verhindern. Eine Geruchsneutralität der Materialien sollte gegeben sein.
Das Trägermaterial 105 des feuchteregulierenden Elements 103 kann durch ein poröses Material gebildet sein, beispielsweise ein Material mit frei zugänglichen Kompartimenten oder hohlraumenthaltenden Materialstrukturen mit geringer Dichte und möglichst großer Oberfläche. Das Trägermaterial 105 kann ein offenporiger Weichschaum, beispielsweise ein polyetherbasierter Weichschaum, ein Vliesgewirk, ein Filtermedium oder ein geschlossenporiges Schaumsystem sein. Das Trägermaterial 105 kann alternativ aus Kunststoff- oder Glasmaterialien gebildet sein, die im oder am Kältegerät 100 genutzt werden, wie beispielsweise aus High Impact Polystyrol HIPS, Acrylnitril-Butadien-Styrol ABS, Polystyrol PS oder Polycarbonat PC.
Als Verkapselungsmaterial werden Materialien mit entsprechender Wasserdampfdurchlässigkeit oder Wärmeleitfähigkeit verwendet, bevorzugt Kunststoffe. Eine Auswahl kann nach Anforderung an eine Reaktionskinetik erfolgen, beispielsweise Polyamid PA, thermoplastische Elastomere TPE, Polylactide PLA, Polyethylen PE oder CaC03. Je Feuchteabsorber können verschiedene Verkapselungsmaterialien eingesetzt werden, die beispielsweise ein unterschiedliches Material an Vorder- und Rückseite des feuchteregulierenden Elements 103 umfassen.
Die Auswahl und Konfiguration eines Feuchteregulators kann je nach Zielfeuchtebereich und Einsatzzweck erfolgen. Eine Beladungsmenge wird in Abhängigkeit der Wasseraufnahmekapazität und Kinetik bestimmt.
In einem hohen Luftfeuchtebereich mit einer Luftfeuchtigkeit von größer als 75% rH können Salze, wie beispielsweise Kaliumsulfat, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Natriumchlorid oder Mischungen, Polyole, wie beispielsweise Glycerin oder Propylenglycol oder Zucker als Feuchteregulatoren verwendet werden, wie beispielsweise Sorbitol, Saccharose, Glucose, Lactose, Xylitol oder Fructose. In einem mittleren Luftfeuchtebereich mit einer Luftfeuchtigkeit zwischen 40 und 75% rH können Salze, wie beispielsweise Natriumchlorid, Kaliumiodid, Natriumbromid oder Mischungen als Feuchteregulatoren verwendet werden. In einem niedrigen Luftfeuchtebereich mit einer Luftfeuchtigkeit zwischen 20 und 40% rH können Salze, wie beispielsweise Kaliumacetat, Calciumchlorid, Natriumiodid oder Mischungen, oder Silikate als Feuchteregulatoren, wie beispielsweise Silicagel verwendet werden.
Optional können weitere Additive in Absorber und/oder Verkapselungsmaterial eingebracht werden. Die Additive können Materialien zur Geruchsreduktion, wie beispielsweise Aktivkohle oder Cyclopentane, antimikrobielle Substanzen, wie beispielsweise Edelmetalle, organische antimikrobielle Substanzen, wie beispielsweise lytische Enzyme, Catechin oder Konservierungsstoffe, wie Sorbinsäure, Benzoesäure umfassen. Die Additive können Materialien oder Substanzen zur Verlängerung der Lagerdauer oder Verbesserung der Lagerbedingungen sein, wie beispielsweise Sauerstoffabsorber. Die Additive können Indikatormaterialien zur Information über den Absorberzustand, wie beispielsweise Sättigungsgrad, Alterungszustand oder Absorberwechsel, oder Indikatoren zur Visualisierung des Verderbnisgrades von gelagertem Kühlgut sein. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 wird im Kältegerät 100 als kontinuierliches Ausstattungsmerkmal oder regelmäßig z. B. vom Benutzer zu wechselndes Ausstattungsteil verwendet. Die Positionierung des feuchtigkeitsregulierenden Elements 103 erfolgt bevorzugt in taupunktkritischen Zonen und/oder im Bereich eines vermehrten Feuchteanfalls. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 wird bevorzugt im Deckelbereich, Seitenwandbereich oder Bodenbereich von Schalen eingesetzt. Eine Anwendung kann in Form von Einzelkapseln oder aneinandergereihten Einzelkapseln erfolgen, die Abmessungen von 50x50x5mm bis 900x900x10mm aufweisen. Eine Entnahme durch den Endkunden, bzw. eine manuelle Vorsättigung mit Wasser ist möglich.
Bevorzugt wird das feuchtigkeitsregulierende Element 103 in einem oder mehreren Gehäusen mit entsprechender Belüftungsfunktion zum mechanischen Schutz des Absorbers eingesetzt, so dass sich eine verbesserte Einbausicherheit ergibt. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann als einseitig offenes System ausgebildet sein, bei dem das wasserdampfdurchlässige Verkapselungsmaterial 107 auf der Vorder- oder der Rückseite angeordnet ist. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann aber auch als zweiseitig offenes System ausgebildet sein, bei dem das wasserdampfdurchlässige Verkapselungsmaterial auf der Vorder- und der Rückseite angeordnet ist.
Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann als dauerhaftes Ausstattungsmerkmal ohne Wartungsaufwand verwendet werden. Ab- und Desorbtionsprozesse von Wasser erfolgen durch einen Regelzyklus des Kältegerätes oder durch Feuchtigkeit aus dem Kühlgut und Türöffnungen. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann ein Ausstattungsmerkmal zum regelmäßigen Austausch sein, beispielsweise mit einem Lebenszyklus von einem Monat bis einem Jahr. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann ein vorgesättigtes Material oder ein durch Kunden zu aktivierendes Material umfassen. Eine Regeneration kann durch automatisiertes Befeuchten des Absorbers direkt im Kältegerät 100 oder außerhalb des Kältegerätes 100 erfolgen. In gleicher Weise kann je nach Einsatzbedingungen ein automatisiertes Trocknen direkt in Kältegerät oder außerhalb des Kältegerätes erfolgen. Durch Anbringen einer Sensorik, beispielsweise über eine Messung der Leitfähigkeit, kann eine erforderliche Erneuerung des feuchtigkeitsregulierenden Elements 103 einem Benutzer angezeigt werden.
Der Fertigungsprozess erfolgt durch Einbringen des Feuchteregulators auf und/oder in das Trägermaterial 105. Ein direktes Aufbringen des Feuchteregulators erfolgt in flüssiger, bevorzugt wässriger Lösung und nachträgliches Trocknen. Der Feuchteregulator kann direkt im Herstellungsprozess eingebracht werden, beispielsweise als Additiv für das Material, das anschließend geschäumt wird.
Eine Vorbeladung mit Feuchtigkeit erfolgt durch Zugabe von Wasser zu dem Trägermaterial 105 und/oder eine Wasserdampfaufnahme in Sattdampf. Bevorzugt erfolgt eine Sterilisation des Absorbers im Fertigungsprozess, um mögliche Biofilmbildungen im Einsatz zu vermeiden oder verlangsamen.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Ansichten des feuchtigkeitsregulierenden Elements 103 in einem Kältefach, das einen Lagerbereich 101 mit Kühlgut 1 1 1 bildet. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 liegt als separates Element vor. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 kann so ausgestaltet sein, dass dieses direkt in die Ablage 1 13, die gleichzeitig als Deckel fungiert, oder direkt in einen separaten Deckel oder direkt in eine Wand der Lagerschale 109 integriert ist. Das feuchtigkeitsregulierende Element 103 ermöglicht eine Reduktion oder Vermeidung der Kondensatbildung in Lagerbereichen, in denen eine hohe Luftfeuchtigkeit notwendig ist, wie beispielsweise einer Gemüseschublade oder einem Käselagerfach. Eine Absorption von Kondensat erfolgt über die Dampfphase. Durch das feuchtigkeitsregulierende Element 103 werden eine Einstellung der relativen Luftfeuchte im Lagerfach und eine Reduzierung der Schwankungen der relativen Feuchte durch Absorption/Desorption von Wasserdampf erreicht. Feuchteverluste in separaten Lagerbereichen können ausgeglichen werden.
Dadurch wird ein Abpuffern der Feuchteschwankungen erreicht, die durch einen Verdichter- Zyklus bei statischer Kühlung entstehen. Die Luftfeuchte ist von der Beladungsart und Beladungsmenge unabhängig. Es erfolgt ein Ausgleich von fertigungsbedingten Toleranzen der Schalenabdichtungen. Bei den Schalenabdichtungen können daher unterschiedliche Öffnungsquerschnitte zwischen Lagerschale und Lagerdeckel zulässig sein. Eine Kondensatbildung unter Aufstellbedingungen des Kältegerätes 100 in problematischen Klimaklassen wird vermieden.
Die Lagerfeuchte oder der Feuchtebereich kann unabhängig von der Beladungsart und Beladungsmenge unter Reduktion oder Vermeidung von Kondensatbildung und Reduktion von Luftfeuchteschwankungen eingestellt werden. Es erfolgt eine aktive Kondensatkontrolle, ohne das Kühlgutgut auszutrocknen.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Kältegerät
101 Lagerbereich
103 feuchtigkeitsregulierendes Element
105 Trägermaterial
107 Verkapselungsmaterial
109 Lagerschale
1 1 1 Kühlgut
1 13 Ablage
1 15 Kanäle

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Kältegerät (100) mit einem Lagerbereich (101 ) für Kühlgut dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät (100) ein feuchtigkeitsregulierendes Element (103) zum Einstellen einer relativen Luftfeuchte in dem Lagerbereich (101 ) von mehr als 75% umfasst.
2. Kältegerät (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierendes Element (103) durch eine wasserdampfdurchlässige Membran gebildet wird.
3. Kältegerät (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine Öffnung einer im Übrigen luftdichten verschließbaren Lagerschale abdeckt, die den Lagerbereich bildet.
4. Kältegerät (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine mikrostrukturierte und porenlose Membran oder eine polymerbeschichtete Membran umfasst.
5. Kältegerät (100) nach einem der Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran in einem Deckel, einem Boden oder einer Seitenwand einer Lagerschale angeordnet ist.
6. Kältegerät (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierende Element (103) ein Trägermaterial (105) mit einem Feuchteregulator umfasst, das zumindest teilweise von einem wasserdampfdurchlässigen Verkapselungsmatenal (107) umgeben ist.
7. Kältegerät (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserdampfdurchlässige Verkapselungsmatenal (107) eine wasserdampfdurchlässige Folie ist.
8. Kältegerät (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserdampfdurchlässige Folie aus Polyamid, thermoplastischen Elastomeren, Polylactiden oder Polyethylen hergestellt ist.
9. Kältegerät (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (105) durch einen porösen Kunststoff gebildet wird.
10. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchteregulator Kaliumsulfat, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Natriumchlorid, Glycerin, Propylenglycol, Sorbitol, Saccharose, Glucose, Lactose, Xylitol oder Fructose umfasst.
1 1. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierende Element (103) Materialien zur Geruchsreduktion, antimikrobielle Substanzen zum Verhindern eines Keimwachstums oder Sauerstoffabsorbierende Materialien zum Binden von Sauerstoff umfasst.
12 . Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierende Element (103) ein Indikatormaterial zur Information über den Zustand des feuchtigkeitsregulierenden Elements (103) umfasst.
13. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierende Element (103) durch einen Benutzer austauschbar ist.
14. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierende Element (103) in einer einschiebbaren Ablage (1 13) für Kühlgut integriert ist.
15. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feuchtigkeitsregulierende Element (103) in oder vor einem Luftkanal angeordnet ist.
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