EP3974749B1 - Belüftungseinheit für einen tiefkühlschrank und verfahren zum betreiben einer solchen belüftungseinheit - Google Patents

Belüftungseinheit für einen tiefkühlschrank und verfahren zum betreiben einer solchen belüftungseinheit Download PDF

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EP3974749B1
EP3974749B1 EP21194110.9A EP21194110A EP3974749B1 EP 3974749 B1 EP3974749 B1 EP 3974749B1 EP 21194110 A EP21194110 A EP 21194110A EP 3974749 B1 EP3974749 B1 EP 3974749B1
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EP
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heating element
ventilation unit
door
pipe
interior
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Dr. Hartmut Winkler
Richard Leidolt
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Binder GmbH
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    • F25D2700/02—Sensors detecting door opening

Definitions

  • the invention relates to a ventilation unit for a freezer.
  • a well-known phenomenon in various types of refrigerators is that after closing a door, it initially cannot be opened again, or only with considerable force. This phenomenon can be attributed to the temperature dependence of air density. As temperature decreases, the air density increases, and the specific volume of the air decreases accordingly.
  • a ventilation unit for a freezer having the features of patent claim 1 by a freezer having the features of patent claim 5 and by a method according to the features of claim 9.
  • the at least one heating element is activated simultaneously with the detection of the door opening.
  • the ventilation device can be opened when the door is subsequently closed, allowing pressure equalization between the environment and the interior. This allows, in particular, the fact that there is typically a connection between the opening of the door and the occurrence of a pressure difference between the interior and the environment to be taken into account.
  • the temperature difference and/or the pressure difference between the interior and the environment are taken into account in determining the time period.
  • the pressure difference and/or the temperature difference between the interior and the environment are preferably monitored.
  • Large pressure and/or temperature differences preferably extend the time period. For small pressure and/or temperature differences, the procedure can be modified so that the time period is shortened accordingly.
  • the time period can be determined based on the interval time that has elapsed since the heating element was last deactivated and/or the last heating period between the last activation and deactivation of the heating element.
  • Heating the ventilation element during this period preferably serves to keep the ventilation unit open, i.e. ice-free, for a sufficiently long time after the door has been closed in order to allow pressure equalization. If the last activity of the heating element was sufficiently recent, residual heat may still be present in the ventilation element, which can help keep the ventilation unit open. Typically, the shorter the time since the last activity of the heating element, the more residual heat is present. The operation of the ventilation unit can therefore be designed such that a short interval time allows the time period to be shortened.
  • the duration of the last activity of the heating element, the last heating period can also provide an indication of how much residual heat is present in the ventilation unit.
  • the method is therefore designed in such a way that the last heating period, i.e. the duration of the last activity of the heating element, has a shortening effect on the time period.
  • Figure 1 shows a ventilation unit 10 arranged in a door 44 with a pipe 20 and a heating element 30.
  • An air-permeable filling material which can be designed as a wire mesh 12, is arranged in the pipe 20.
  • the intended use of the ventilation unit 10 is preferably to create a pressure difference 82 (see Fig. 3 ) between two spaces, in particular an interior space 46 and an environment 50 (see Fig. 2 ).
  • a pressure difference 82 see Fig. 3
  • the Pipeline 20 preferably has a flow direction 28.
  • FIG 4 shows a freezer designed as an ultra-low freezer 40 with a ventilation unit 10.
  • the ventilation unit 10 When the ventilation unit 10 is used in the ultra-low freezer 40, the pipe 20 and the wire mesh 12 arranged therein can ice over due to the temperatures prevailing in the ultra-low freezer 40.
  • the icing occurs, for example, when condensate from the air precipitates and freezes.
  • the cross-section of the pipe 20 can be reduced or even completely closed.
  • an ice plug is preferably arranged in the pipe 20.
  • An air flow through the ventilation unit 10 can thus be reduced or completely stopped. This effect can be intentional, in particular to prevent undesired air flows through the ventilation unit 10, and can be promoted by arranging the wire mesh 12 in the pipe 20.
  • the ventilation unit 10 By activating the heating element 30, the ventilation unit 10 can be defrosted, i.e. opened, or kept free of ice, i.e. kept open.
  • FIG 1 shows further details of the ventilation unit 10.
  • the pipe 20 preferably has a first end 22, a second end 24, and a pipe longitudinal axis 26.
  • the pipe 20 can be straight or at least have a bend.
  • the pipe 20 is made of a material with high thermal conductivity, in particular of a metallic material.
  • the high thermal conductivity can, in particular, enable rapid de-icing of the ventilation unit 10.
  • the pipe 20 can for example a round cross-section 98 ( Figure 2 ) or a square cross-section 99 ( Figure 3 ).
  • the knitted wire mesh 12 is preferably arranged in the pipeline 20 such that it completely fills the cross-section of the pipeline 20.
  • the knitted wire mesh 12 is preferably a spatial structure made of wire, in which gaps are arranged between the individual wires or wire strands. Water condensing from the air can precipitate on the wires or wire strands as well as on the pipeline 20.
  • the gaps are referred to as pores and can ensure the air permeability of the knitted wire mesh 12.
  • the size of the pores is preferably selected to be small enough that the pores can freeze due to condensation water precipitating on the knitted wire mesh 12. At the same time, the size of the pores is preferably selected to be large enough that a sufficiently large air flow through the knitted wire mesh 12 is possible when the pores are open, i.e., not frozen.
  • the wire mesh 12 can be elastic. In particular, it can be designed as a sponge-like structure. The elasticity of the wire mesh 12 can be adjusted, in particular, by the size of the pores and the thickness of the wire strands used. A wire mesh 12 made of thin wire strands can be particularly advantageous for use in a ventilation unit 10, since it allows for the creation of a very fine pore structure.
  • the heating element 30 can be designed as an electrical heating element.
  • the heating element 30 is supplied with energy via cable 32.
  • the heating element 30 is arranged on the outside of the pipe 20 in the circumferential direction around the Pipe 20 is arranged.
  • the heating element 30 is preferably arranged in the section of the pipe 20 in which the wire mesh 12 is arranged. In this way, the heat conduction path from the heating element 30 to the wire mesh 12 can be kept short.
  • the time delay between the activation of the heating element 30 and the heating of the wire mesh 12 can be kept short. In this way, dynamic heating of the wire mesh 12 can be realized. This also minimizes the time delay between the activation of the at least one heating element 30 and the opening of the pores.
  • the pipeline 20 has a securing element for securing the wire mesh 12.
  • Figure 2 and Figure 3 show exemplary embodiments of a pipeline 20 in which the securing element is formed by a tab 90 according to the invention.
  • the tab 90 is formed by a contour of the tab 90 being cut out at least in sections from a wall 21 of the pipeline 20, so that the contour has a cut-out section 96.
  • the tab 90 is bent into the cross-section of the pipeline 20 at a non-cut-out section 94 of the contour in the bending direction 92.
  • the non-cut-out section 94 is preferably perforated to facilitate bending.
  • the cutting can be carried out in particular by laser cutting or punching.
  • the securing element can be manufactured particularly cost-effectively.
  • the illustration in Figure 2 shows the pipeline 20 in a manufacturing step in which the tab 90 has already been cut out but not yet bent into the cross-section.
  • Figure 3 shows a pipeline 20 in which the tab 90 is bent into the cross section of the pipeline 20.
  • the ultra-low temperature freezer 40 preferably has a control range of -90°C to -40°C.
  • the ultra-low temperature freezer has a housing 42 in which the interior space 46 is arranged.
  • the ultra-low temperature freezer 40 has the door 44 and the ventilation unit 10.
  • the interior space 46 is referred to in particular as the space enclosed by the housing 42 and the door 44 when the door 44 is closed.
  • the ventilation unit 10 is preferably arranged in the door 44 such that the first end 22 of the pipe 20 opens into the interior space 46 when the door 44 is closed, and a second end 24 of the pipe 20 opens into the environment 50.
  • the environment 50 is preferably formed by the space arranged outside the ultra-low temperature freezer 40.
  • the temperature in the interior 46 is below the ambient temperature 50.
  • the pipe 20 may be frozen and thus blocked by an ice plug. Ice plugs are preferably formed by condensation that has settled on the wire mesh 12.
  • the environment 50 and the interior 46 can thus be separated by the housing 42 and the door 44 of the ultra-low temperature freezer 40.
  • a pressure difference 82 can occur between the interior space 46 and the surroundings 50. This is typically the case when, for example, warm air from the surroundings 50 has entered the interior space 46 due to the temporary opening of the door 44. There, the air is usually cooled, whereby its volume decreases and the pressure in the interior space 46 drops compared to the surroundings 50. Typically, there is a connection between the opening of the door 44 and the creation of a pressure difference 82. A pressure difference 82 can be compensated for by allowing air from the surroundings 50 to flow into the interior space 46.
  • the ventilation unit 10 can establish a connection between the interior 46 and the environment 50.
  • the connection is preferably established by activating the heating element 30, thus defrosting the ice plug and opening the ventilation unit 10. This allows air to flow into the interior 46.
  • the typical pressure gradient preferably results in a flow direction 28 through the pipe 20 from the environment 50 to the interior 46.
  • the closing of the pipe 20 is preferably carried out by deactivating the heating element 30.
  • the pipe 20 and the wire mesh 12 of the ventilation element 10 can be cooled by the low temperatures prevailing in the interior 46.
  • Water can condense out of the air in the pipe 20 and form a new ice plug.
  • the heating element 30 is preferably activated by opening the door 44.
  • the ultra-low temperature freezer 40 may have an opening sensor 48 that can detect the opening of the door 44.
  • the heating element 30 is thereby activated after a certain period of time 66 (see Fig. 3 and 4) are deactivated after closing at least one door 44.
  • Figure 5 shows a flow diagram of a first method for operating the ventilation device 10 in the ultra-low freezer 40.
  • an activation 62 of the heating element 30 takes place.
  • a deactivation 68 of the heating element 30 takes place after the expiration of the specific time period 66.
  • the activation 62 of the heating element 30 occurs without a time delay with the detection 60 of the opening of the door 44. This makes it possible to ensure that the ventilation device 10 is open when the door 44 is subsequently closed, so that pressure equalization can take place between the environment 50 and the interior 46. This makes it possible, in particular, to take into account the fact that there is typically a connection between the opening of the door 44 and the occurrence of a pressure difference 82 between the interior 46 and the environment 50.
  • the time period 66 is preferably chosen to be long enough for the pressure difference 82 between the environment 50 and the interior 46 caused by the opening and closing of the door 44 after the door 44 is closed. With the help of the time period 66, it is possible to take into account in particular the fact that the pressure difference 82 does not occur immediately in its maximum form after the door 44 is closed, but has a temporal progression.
  • the ultra-low freezer 40 can be configured such that the time period 66 can be defined by presetting. A value of three minutes has proven particularly advantageous.
  • the time period 66 can also be determined or influenced by incorporating data entered by the user and/or determined by sensors. Such data can be the pressure difference 82 and/or a temperature difference 80 between the interior 46 and the surrounding area 50. Large pressure differences 82 and/or temperature differences 80 preferably extend the time period 66. In the case of small pressure differences 82 and/or temperature differences 80, the method can be modified such that the time period 66 is shortened accordingly.
  • the time period 66 of a current opening cycle 110 when determining the time period 66 of a current opening cycle 110, reference can be made to a most recently performed, i.e., last opening cycle 100.
  • an interval time 70 elapsed since the last deactivation 68 of the heating element 30 and/or a last heating duration 72 between the last activation 62 and deactivation 68 of the heating element 30 can be included in the determination of the time period 66.
  • the heating of the ventilation element 10 during the time period 66 preferably serves to keep the ventilation unit 10 open, i.e., ice-free, for a sufficiently long time after the door 44 has been closed in order to allow pressure equalization.
  • the ventilation element 10 residual heat may still be present, which can help keep the ventilation unit 10 open.
  • the more residual heat is present the shorter the time since the last activity of the heating element, i.e., the shorter the interval time 70.
  • the operation of the ventilation unit 10 can therefore be designed such that a short interval time 70 enables a shortening of the time period 66 of the current opening cycle 110.
  • the duration of the last activity of the heating element 30, the last heating period 72 can also provide an indication of how much residual heat is present in the ventilation unit 10.
  • the method is therefore preferably designed such that a long last heating period 72 has a shortening effect on the time period 66.
  • the method for operating the ventilation unit 10 can in particular be implemented as a combination of the first, in Figure 5 depicted, and the second, in Figure 6 illustrated method, so that both the temperature difference 80 and/or the pressure difference 82 as well as the interval time 70 and/or the last heating duration 72 are taken into account when determining the time period 66.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinheit für einen Tiefkühlschrank.
  • Von Kühlschränken verschiedener Art ist das Phänomen bekannt, dass sich nach dem Schließen einer am Kühlschrank angeordneten Tür sich dieselbe zunächst nicht oder nur mit hohem Kraftaufwand wieder öffnen lässt. Dieses Phänomen lässt sich auf die Temperaturabhängigkeit der Dichte der Luft zurückführen. So steigt mit sinkender Temperatur die Dichte der Luft an, das spezifische Volumen der Luft nimmt entsprechend ab.
  • Findet bei geöffneter Tür ein Luftaustausch zwischen dem Innenraum des Kühlschranks und der Umgebung statt und wird die Tür anschließend geschlossen, wird die wärmere Umgebungsluft im Innenraum des Kühlschranks heruntergekühlt. Das spezifische Volumen der im Innenraum des Kühlschranks befindlichen Luft nimmt damit ab. In der Folge entsteht ein Druckunterschied zwischen dem Kühlschrankinnenraum und der Umgebung. Bis zum Ausgleich des Druckunterschieds ist die Tür schwer oder sogar gar nicht zu öffnen. Besonders relevant ist diese Problematik bei Tiefkühlschränken, insbesondere bei Ultratiefkühlschränken, deren Innenraum auf bis zu -90°C gekühlt wird, da hier durch den großen Temperaturunterschied zur Umgebung erhebliche Druckunterschiede auftreten können.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Belüftungssysteme bekannt, um bei geschlossener Tür einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Umgebung zu erreichen. So stellen die US 4 662 270 , die US 3 680 329 , die US 2007/0 107 458 A1 sowie die US 2016/0 327 328 A1 Systeme vor, die eine beheizte Rohrleitung aufweisen, die den Innenraum mit der Umgebung verbindet. Die US2005/160754A1 , sowie die US 2007/0 107 458 A1 sehen außerdem einen Timer zur Steuerung der Beheizung vor. Zur Trennung des Innenraums von der Umgebung bei ausgeglichenen Druckverhältnissen weisen all diese Systeme unterschiedlich ausgebildete Ventile auf. Die DE 20 2014 008 327 U1 , die US 4 257 445 sowie die US 4 569 208 zeigen beispielhaft, wie derartige Ventile ausgebildet sein können. Als weiterer Stand der Technik werden die US 6 374 620 B1 , die US 6 397 620 B1 sowie die US 6 223 817 B1 genannt.
  • Nachteilig den aus dem Stand der Technik bekannten Belüftungssystemen ist, dass sie Ventile mit beweglichen Teilen oder Baugruppen aufweisen. Dadurch entsteht Verschleiß, der die Lebensdauer der Systeme verringert und Wartungsaufwand erzeugt. Darüber hinaus sind derartige Systeme aufwändig in der Herstellung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Belüftungssystem für Tiefkühlschränke bereitzustellen, das eine hohe Lebensdauer sowie einen geringen Wartungsaufwand aufweist und darüber hinaus vorzugsweise einfach herzustellen ist. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, einen Tiefkühlschrank mit einem entsprechenden Belüftungssystem sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines solchen Belüftungssystems in einem Tiefkühlschrank bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Belüftungseinheit für einen Tiefkühlschrank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Tiefkühlschrank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 9.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Belüftungseinheit für einen Tiefkühlschrank weist eine Rohrleitung und mindestens ein Heizelement auf, wobei in der Rohrleitung zumindest abschnittsweise ein luftdurchlässiges Füllmaterial angeordnet ist.
  • Der bestimmungsgemäße Gebrauch der Belüftungseinheit liegt vorzugsweise darin, Druckunterschiede zwischen zwei gasgefüllten, insbesondere luftgefüllten, Räumen auszugleichen. Dazu kann die Rohrleitung bei Verwendung der Belüftungseinheit von Luft durchströmt werden. Dabei weist die Rohrleitung vorzugsweise eine Durchströmungsrichtung auf.
  • Bei Einsatz der Belüftungseinheit in einem Tiefkühlschrank können die Rohrleitung und das darin angeordnete Füllmaterial durch die im Tiefkühlschrank herrschenden Temperaturen vereisen. Das Vereisen erfolgt insbesondere dadurch, dass sich Kondenswasser aus der Luft niederschlägt und gefriert. Durch das Vereisen kann der Querschnitt der Rohrleitung verringert oder sogar vollständig verschlossen werden. Zum vollständigen Verschließen der Rohrleitung ist damit vorzugsweise ein Eispfropf in der Rohrleitung angeordnet. Ein Luftstrom durch die Belüftungseinheit kann damit verringert werden oder vollständig zum Erliegen kommen. Dieser Effekt kann erfindungsgemäß bewusst ausgenutzt, insbesondere zur Unterbindung unerwünschter Luftströmungen durch die Belüftungseinheit bei ausgeglichenen Druckverhältnissen, und durch das Anordnen des Füllmaterials in der Rohrleitung begünstigt werden. Durch Aktivieren des Heizelements kann ein Enteisen, also Öffnen, beziehungsweise ein Eisfreihalten, also Offenhalten, der Belüftungseinheit erfolgen.
  • Die Rohrleitung kann gerade ausgebildet sein oder zumindest eine Biegung aufweisen. Vorzugsweise ist die Rohrleitung aus einem Werkstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, gefertigt. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit kann insbesondere ein rasches Enteisen der Belüftungseinheit ermöglicht werden. Die Rohrleitung kann insbesondere einen runden, einen viereckigen oder einen mehreckigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere ein viereckiger oder mehreckiger Querschnitt kann sich durch besonders geringe Herstellungskosten auszeichnen.
  • Das Heizelement kann als elektrisches Heizelement ausgebildet sein. Alternativ kann das Heizelement als fluidisches Heizelement ausgebildet sein, bei dem flüssige Stoffe wie beispielsweise Kühlflüssigkeit, Wasser oder Öl, oder gasförmige Stoffe wie beispielsweise Luft als Medium zum Wärmetransport eingesetzt werden.
  • Das Füllmaterial ist vorzugsweise derart in der Rohrleitung angeordnet, dass es den Querschnitt der Rohrleitung vollständig ausfüllt. Bevorzugt weist das Füllmaterial gute Wärmeleiteigenschaften auf. Als Füllmaterial kommen daher insbesondere metallische Werkstoffe in Betracht. So kann eine schnelle Wärmeeinleitung in das Füllmaterial hinein und eine schnelle Wärmeausleitung aus dem Füllmaterial heraus erreicht werden. Die Luftdurchlässigkeit des Füllmaterials wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass es porenartige Kanäle aufweist, durch die durch die Rohrleitung strömende Luft hindurchströmen kann. An dem Füllmaterial kann sich aus der Luft auskondensierendes Wasser niederschlagen. Bevorzugt wird die Porengröße dabei so klein gewählt, dass die Poren durch sich an dem Füllmaterial niederschlagendes Kondenswasser zufrieren können. Gleichzeitig wird die Porengröße vorzugsweise so groß gewählt, dass bei offenen, also nicht zugefrorenen, Poren ein hinreichend großer Luftdurchsatz durch das Füllmaterial möglich ist. Das Auftauen und damit das Öffnen der Poren können durch Aktivierung des mindestens einen Heizelements erfolgen. Vorteilhaft können insbesondere Füllmaterialien sein, die eine feine Porenstruktur mit einer Vielzahl an kleinen Poren aufweisen. Durch die Vielzahl der Poren kann ein großer Luftdurchsatz ermöglicht werden. Gleichzeitig kann ein derartiges Füllmaterial eine große Oberfläche aufweisen, an der Wasser auskondensieren und sich niederschlagen kann. Darüber hinaus kann durch eine feine Porenstruktur ein rasches Auftauen ermöglicht werden.
  • Vorzugsweise ist das mindestens eine Heizelement an der Rohrleitung angeordnet. Dabei kann das mindestens eine Heizelement an der Innenseite und/oder der Außenseite der Rohrleitung angeordnet sein. Bevorzugt ist das mindestens eine Heizelement an der Außenseite der Rohrleitung in Umfangsrichtung um die Rohrleitung angeordnet. Mit Aktivierung des mindestens einen Heizelements kann damit die Rohrleitung von außen beheizt werden. Über die Rohrleitung kann die Wärme in das Füllmaterial eingeleitet werden. Besonders bevorzugt ist das mindestens eine Heizelement dabei in dem Abschnitt der Rohrleitung angeordnet, in dem das Füllmaterial angeordnet ist. So kann die Wärmeleitstrecke von dem mindestens einen Heizelement zu dem Füllmaterial kurz gehalten werden. Dadurch kann der zeitliche Verzug zwischen der Aktivierung des mindestens einen Heizelements und der Erwärmung des Füllmaterials gering gehalten werden. Auf diese Weise kann eine dynamische Beheizung des Füllmaterials realisiert werden. Damit kann auch der zeitliche Verzug zwischen der Aktivierung des mindestens einen Heizelements und dem Öffnen der Poren minimiert werden.
  • Das Füllmaterial ist vorzugsweise als Drahtgestrick ausgebildet. Unter Drahtgestrick ist dabei jede räumliche, aus Draht gebildete Struktur zu verstehen, bei der Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten oder Drahtsträngen angeordnet sind. Die Zwischenräume werden dabei als Poren bezeichnet. Die Struktur kann dabei geordnet, beispielsweise in Form eines Gewebes, Geflechts oder Gestricks im Wortsinn, oder ungeordnet in Form eines Gewirrs ausgebildet sein. Das Drahtgestrick kann auch durch eine Mischform aus geordneter und ungeordneter Struktur ausgebildet sein. Das Drahtgestrick kann elastisch ausgebildet sein. Insbesondere kann es als schwammartiges Gebilde ausgebildet sein. Die Elastizität des Drahtgestricks kann insbesondere durch die Größe der Poren und die Stärke des verwendeten Drahts eingestellt werden. Drahtgestricke aus Draht mit geringer Stärke können besonders vorteilhaft für den Einsatz in einer Belüftungseinheit sein, da damit eine sehr feine Porenstruktur geschaffen werden kann.
  • Alternativ kann das Füllmaterial durch Schüttgut aus Elementen wie beispielsweise Spänen oder Kugeln gebildet werden. Die Poren können dabei durch die zwischen den einzelnen Elementen angeordneten Zwischenräume gebildet werden. Die Porengröße ist dabei vorzugsweise durch die Größe der Elemente einstellbar. Alternativ kann das Füllmaterial durch jede offenporige Struktur gebildet werden. Insbesondere kommen dafür Schäume, vorzugsweise Metallschäume, in Betracht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Heizelement durch das Füllmaterial gebildet. Vorzugsweise ist dabei das Heizelement als elektrisches Heizelement ausgebildet. Das Füllmaterial kann dabei als elektrischer Widerstand ausgebildet sein. Bei Aktivierung des Heizelements kann damit das Füllmaterial als Wärmequelle fungieren. Dadurch kann die Wärme direkt im Füllmaterial erzeugt werden, wo sie zum Auftauen der Poren benötigt wird. Damit können bei der Wärmeleitung entstehende Energieverluste vermieden und die Anzahl der Bauteile der Belüftungseinheit reduziert werden. Alternativ kann das Heizelement zumindest abschnittsweise durch die Rohrleitung gebildet werden. Dazu kann die Rohrleitung zumindest abschnittsweise als elektrischer Widerstand ausgebildet sein. Die Rohrleitung weist mindestens ein Sicherungselement zur Sicherung des Füllmaterials auf. Mithilfe des Sicherungselements kann eine, insbesondere durch Luftströmungen in der Rohrleitung verursachte, Verschiebung des Füllmaterials vermieden werden. Das Sicherungselement stellt eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zu dem Füllmaterial her. Dabei ist das Sicherungselement selbst stoff-, sowie formschlüssig mit der Rohrleitung verbunden. Besonders bevorzugt ist das Sicherungselement in Durchströmungsrichtung nach dem Füllmaterial angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist das Sicherungselement als Lasche ausgebildet. Bevorzugt ist die Lasche quer zu einer Rohrleitungslängsachse angeordnet. Die Lasche wird dadurch gebildet, dass eine Kontur der Lasche zumindest abschnittsweise aus einer Wandung der Rohrleitung ausgeschnitten ist, sodass die Kontur einen ausgeschnittenen Abschnitt aufweist. Die Lasche ist an einem nicht ausgeschnittenen Abschnitt der Kontur in den Querschnitt der Rohrleitung hineingebogen. Der nicht ausgeschnittene Abschnitt ist dabei bevorzugt perforiert ausgebildet, um das Hineinbiegen zu erleichtern. Das Ausschneiden kann insbesondere durch Auslasern oder Ausstanzen erfolgen. Durch Ausbildung als Lasche kann das Sicherungselement besonders kostengünstig hergestellt werden. Das Füllmaterial kann ferner gesichert werden, indem, insbesondere in Durchströmungsrichtung nach dem Füllmaterial, der Querschnitt der Rohrleitung zumindest abschnittsweise verringert wird. Eine zumindest abschnittsweise Verringerung des Querschnitts der Rohrleitung kann beispielsweise mithilfe eines Sicherungsrings erreicht werden, der vorzugsweise in der Rohrleitung angeordnet wird. Dafür kann die Rohrleitung eine Sicherungsnut aufweisen.
  • Ein erfindungsgemäßer Tiefkühlschrank weist ein einen Innenraum aufweisendes Gehäuse, mindestens eine Tür sowie eine erfindungsgemäße Belüftungseinheit auf. Bei einem Tiefkühlschrank kann es sich insbesondere um einen Ultratiefkühlschrank handeln. Ultratiefkühlschränke weisen vorzugsweise einen Regelbereich von -90°C bis -40°C auf. Als Innenraum wird insbesondere der Raum bezeichnet, der bei geschlossener Tür von dem Gehäuse und der Tür umschlossen wird.
  • Vorzugsweise ist die mindestens eine Belüftungseinheit in der mindestens einen Tür und/oder dem Gehäuse derart angeordnet, dass ein erstes Ende der Rohrleitung in den Innenraum und ein zweites Ende der Rohrleitung in eine Umgebung mündet. Mit Umgebung wird vorzugsweise der Raum bezeichnet, der außerhalb des Tiefkühlschranks angeordnet ist. Üblicherweise liegt dabei die Temperatur im Innenraum unter der Temperatur in der Umgebung. Die Rohrleitung kann vereist und damit durch einen Eispfropf verschlossen sein. Der Eispfropf wird beispielsweise durch Kondenswasser gebildet, das sich an dem Füllmaterial niedergeschlagen hat. Die Umgebung und der Innenraum können somit durch das Gehäuse und die mindestens eine Tür des Tiefkühlschranks getrennt werden.
  • Insbesondere bei von der Umgebung getrenntem Innenraum kann zwischen Innenraum und Umgebung ein Druckunterschied auftreten. Dies ist typischerweise der Fall, wenn, beispielsweise durch vorübergehendes Öffnen der Tür, warme Umgebungsluft in den Innenraum gelangt ist. Dort wird die Luft üblicherweise abgekühlt, wodurch sich ihr Volumen verringert und der Druck im Innenraum im Vergleich zur Umgebung abfällt. Typischerweise besteht damit ein Zusammenhang zwischen dem Öffnen der Tür und dem Entstehen eines Druckunterschieds. Ein Druckunterschied kann dadurch ausgeglichen werden, dass Luft aus der Umgebung in den Innenraum nachströmen kann.
  • Dadurch, dass die Rohrleitung mit ihrem ersten Ende in den Innenraum und mit ihrem zweiten Ende in die Umgebung mündet, kann die Belüftungseinheit eine Verbindung zwischen Innenraum und Umgebung herstellen. Die Verbindung wird vorzugsweise hergestellt, indem das mindestens eine Heizelement aktiviert und damit der Eispfropf abgetaut und die Belüftungseinheit geöffnet wird. Dadurch kann Luft in den Innenraum nachströmen. Aus dem typischen Druckgefälle ergibt sich vorzugsweise eine Durchströmungsrichtung der Rohrleitung von der Umgebung zum Innenraum. Das Verschließen der Rohrleitung erfolgt vorzugsweise durch Deaktivieren des mindestens einen Heizelements. In der Folge können insbesondere die Rohrleitung und das Füllmaterial des Belüftungselements durch die im Innenraum herrschenden tiefen Temperaturen abgekühlt werden. An der Rohrleitung und dem Füllmaterial kann damit Wasser aus der, insbesondere in der Rohrleitung befindlichen, Luft auskondensieren und einen neuen Eispfropf bilden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Heizelement durch das Öffnen der mindestens einen Tür aktivierbar. Insbesondere kann der Tiefkühlschrank einen Öffnungssensor, beispielsweise in Form eines Schalters oder Tasters aufweisen, der das Öffnen der Tür detektieren kann.
  • Dabei ist die Erfindung derart ausgebildet, dass das Heizelement nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach dem Schließen der mindestens einen Tür deaktiviert wird. Durch das Deaktivieren des mindestens einen Heizelements kann ein Vereisen und damit ein Verschließen der Belüftungseinheit ermöglicht werden. Die Zeitspanne wird vorzugsweise so lange gewählt, dass der durch das Öffnen und Schließen der Tür verursachte Druckunterschied zwischen der Umgebung und dem Innenraum nach dem Schließen der Tür ausgeglichen wird. Durch die Zeitspanne kann dabei insbesondere dem Umstand Rechnung getragen werden, dass der Druckunterschied nach dem Schließen der Tür nicht sofort in seiner maximalen Ausprägung auftritt, sondern einen zeitlichen Verlauf aufweist. Der zeitliche Verlauf hängt dabei unter anderem davon ab, wie lange die Tür geöffnet war, wie groß das Innenraumvolumen ist, wie viel Luftvolumen bei geöffneter Tür zwischen Innenraum und Umgebung ausgetauscht wurde und wie groß der Temperaturunterschied zwischen Innenraum und Umgebung ist. Tiefkühlschrankabhängige Faktoren können beispielsweise das Volumen des Innenraums, die Leistungsfähigkeit des Tiefkühlschranks sowie dessen gekühlte Masse sein. Insbesondere, wenn das letzte Öffnen der Tür nicht ausreichend lange zurückliegt, kann auch ein Einfluss der letzten Türöffnung auf den zeitlichen Verlauf der Druckdifferenz vorliegen.
  • Der Tiefkühlschrank kann derart ausgebildet sein, dass die Zeitspanne durch Voreinstellung definiert werden kann. Dabei hat sich ein Wert von drei Minuten als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Zeitspanne kann vorzugsweise durch einen Benutzer des Tiefkühlschranks eingestellt werden. Die Zeitspanne kann ferner unter Einbeziehung von benutzerseitig eingegebenen und/oder mittels Sensoren ermittelten Daten bestimmt oder beeinflusst werden. Derartige Daten können beispielsweise die Innenraumtemperatur, die Umgebungstemperatur, die Druckdifferenz und/oder die Temperaturdifferenz zwischen Innenraum und Umgebung sein.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Belüftungseinheit in einem erfindungsgemäßen Tiefkühlschrank werden das Öffnen der mindestens einen Tür detektiert, das Heizelement bei geöffneter Tür aktiviert, das Schließen der mindestens einen Tür detektiert und das Heizelement nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne nach dem Schließen der Tür deaktiviert.
  • Vorzugsweise wird das mindestens eine Heizelement zeitgleich mit dem Detektieren des Öffnens der Tür aktiviert. Durch das Aktivieren des mindestens einen Heizelements mit dem Öffnen der Tür kann erreicht werden, dass die Belüftungsvorrichtung bei einem anschließenden Schließen der Tür geöffnet ist, sodass ein Druckausgleich zwischen Umgebung und Innenraum stattfinden kann. Damit kann insbesondere dem Umstand Rechnung getragen werden, dass typischerweise ein Zusammenhang zwischen dem Öffnen der Tür und dem Auftreten einer Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung besteht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung fließen in die Bestimmung der Zeitspanne der Temperaturunterschied und/oder der Druckunterschied zwischen Innenraum und Umgebung ein. Dafür werden vorzugsweise der Druckunterschied und/oder der Temperaturunterschied zwischen Innenraum und Umgebung überwacht. Große Druck- und/oder Temperaturunterschiede verlängern vorzugsweise die Zeitspanne. Bei geringen Druck- und/oder Temperaturunterschieden kann das Verfahren derart modifiziert werden, dass die Zeitspanne entsprechend verkürzt wird.
  • In die Bestimmung der Zeitspanne kann eine seit dem letzten Deaktivieren des Heizelements vergangene Intervallzeit und/oder zwischen dem letzten Aktivieren und Deaktivieren des Heizelements liegende letzte Heizdauer einfließen. Das Beheizen des Belüftungselements während der Zeitspanne dient vorzugsweise dazu, die Belüftungseinheit nach dem Schließen der Tür hinreichend lange offen, also eisfrei, zu halten, um einen Druckausgleich zu ermöglichen. Liegt die letzte Aktivität des Heizelements hinreichend kurz zurück, kann im Belüftungselement noch Restwärme vorhanden sein, die das Offenhalten der Belüftungseinheit unterstützen kann. Üblicherweise ist umso mehr Restwärme vorhanden, je kürzer die letzte Aktivität des Heizelements zurückliegt. Der Betrieb der Belüftungseinheit kann daher so ausgebildet sein, dass eine kurze Intervallzeit eine Verkürzung der Zeitspanne ermöglicht. Auch die Dauer der letzten Aktivität des Heizelements, die letzte Heizdauer, kann einen Hinweis darauf geben, wie viel Restwärme in der Belüftungseinheit vorhanden ist. Vorzugsweise ist das Verfahren daher derart ausgebildet, dass sich die letzte Heizdauer, also die Dauer der letzten Aktivität des Heizelements, verkürzend auf die Zeitspanne auswirkt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer in einer Tür angeordneten Belüftungseinheit,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Rohrleitung,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Rohrleitung,
    Figur 4
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ultratiefkühlschranks mit einer Belüftungseinheit,
    Figur 5
    ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zum Betreiben einer Belüftungsvorrichtung in einem Ultratiefkühlschrank,
    Figur 6
    ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Betreiben einer Belüftungsvorrichtung in einem Ultratiefkühlschrank.
  • Für gleiche und funktionsgleiche Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Übersichtlichkeit halber werden nicht alle Bezugszeichen in jeder Figur verwendet.
  • Figur 1 zeigt eine in einer Tür 44 angeordnete Belüftungseinheit 10 mit einer Rohrleitung 20 und einem Heizelement 30. In der Rohrleitung 20 ist ein luftdurchlässiges Füllmaterial angeordnet, das als Drahtgestrick 12 ausgebildet sein kann.
  • Der bestimmungsgemäße Gebrauch der Belüftungseinheit 10 liegt vorzugsweise darin, einen Druckunterschied 82 (siehe Fig. 3) zwischen zwei Räumen, insbesondere einem Innenraum 46 und einer Umgebung 50 (siehe Fig. 2) auszugleichen. Dazu kann die Rohrleitung 20 von Luft durchströmt werden. Dafür weist die Rohrleitung 20 vorzugsweise eine Durchströmungsrichtung 28 auf.
  • Figur 4 zeigt einen als Ultratiefkühlschrank 40 ausgebildeten Tiefkühlschrank mit einer Belüftungseinheit 10. Bei einem Einsatz der Belüftungseinheit 10 in dem Ultratiefkühlschrank 40 kann die Rohrleitung 20 und das darin angeordnete Drahtgestrick 12 durch die im Ultratiefkühlschrank 40 herrschenden Temperaturen vereisen. Das Vereisen erfolgt beispielsweise dadurch, dass sich Kondenswasser aus der Luft niederschlägt und gefriert. Durch das Vereisen kann der Querschnitt der Rohrleitung 20 verringert oder sogar vollständig verschlossen werden. Zum vollständigen Verschließen der Rohrleitung 20 ist damit vorzugsweise ein Eispfropf in der Rohrleitung 20 angeordnet. Ein Luftstrom durch die Belüftungseinheit 10 kann damit verringert werden oder vollständig zum Erliegen kommen. Dieser Effekt kann, insbesondere zur Unterbindung unerwünschter Luftströmungen durch die Belüftungseinheit 10, gewollt sein und durch das Anordnen des Drahtgestricks 12 in der Rohrleitung 20 begünstigt werden. Durch Aktivieren des Heizelements 30 kann ein Enteisen, also Öffnen, beziehungsweise ein Eisfreihalten, also Offenhalten, der Belüftungseinheit 10 erfolgen.
  • Figur 1 zeigt weitere Details der Belüftungseinheit 10. So weist die Rohrleitung 20 vorzugsweise ein erstes Ende 22, ein zweites Ende 24 sowie eine Rohrlängsachse 26 auf. Die Rohrleitung 20 kann gerade ausgebildet sein oder zumindest eine Biegung aufweisen. Vorzugsweise ist die Rohrleitung 20 aus einem Werkstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, gefertigt. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit kann insbesondere ein rasches Enteisen der Belüftungseinheit 10 ermöglicht werden. Die Rohrleitung 20 kann beispielsweise einen runden Querschnitt 98 (Figur 2) oder einen viereckigen Querschnitt 99 (Figur 3) aufweisen.
  • Das Drahtgestrick 12 ist vorzugsweise derart in der Rohrleitung 20 angeordnet, dass es den Querschnitt der Rohrleitung 20 vollständig ausfüllt. Das Drahtgestrick 12 ist dabei vorzugsweise eine räumliche, aus Draht gebildete Struktur, bei der Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten oder Drahtsträngen angeordnet sind. An den Drähten oder Drahtsträngen sowie der Rohrleitung 20 kann sich aus der Luft auskondensierendes Wasser niederschlagen. Die Zwischenräume werden als Poren bezeichnet und können die Luftdurchlässigkeit des Drahtgestricks 12 gewährleisten. Bevorzugt wird die Größe der Poren dabei so klein gewählt, dass die Poren durch sich an dem Drahtgestrick 12 niederschlagendes Kondenswasser zufrieren können. Gleichzeitig wird die Größe der Poren vorzugsweise so groß gewählt, dass bei offenen, also nicht zugefrorenen, Poren ein hinreichend großer Luftdurchsatz durch das Drahtgestrick 12 möglich ist.
  • Das Drahtgestrick 12 kann elastisch ausgebildet sein. Insbesondere kann es als schwammartiges Gebilde ausgebildet sein. Die Elastizität des Drahtgestricks 12 kann insbesondere durch die Größe der Poren und die Stärke der verwendeten Drahtstränge eingestellt werden. Ein Drahtgestrick 12 aus Drahtsträngen mit geringer Stärke kann besonders vorteilhaft für den Einsatz in einer Belüftungseinheit 10 sein, da damit eine sehr feine Porenstruktur geschaffen werden kann.
  • Das Heizelement 30 kann als elektrisches Heizelement ausgebildet sein. Vorzugsweise wird das Heizelement 30 dabei über Kabel 32 mit Energie versorgt. Bevorzugt ist das Heizelement 30 an der Außenseite der Rohrleitung 20 in Umfangsrichtung um die Rohrleitung 20 angeordnet. Mit Aktivierung des Heizelements 30 kann damit die Rohrleitung 20 von außen beheizt werden. Über die Rohrleitung 20 kann die Wärme in das Drahtgestrick 12 eingeleitet werden. Bevorzugt ist das Heizelement 30 dabei in dem Abschnitt der Rohrleitung 20 angeordnet, in dem das Drahtgestrick 12 angeordnet ist. So kann die Wärmeleitstrecke von dem Heizelement 30 zu dem Drahtgestrick 12 kurz gehalten werden. Dadurch kann der zeitliche Verzug zwischen der Aktivierung des Heizelements 30 und der Erwärmung des Drahtgestricks 12 gering gehalten werden. Auf diese Weise kann eine dynamische Beheizung des Drahtgestricks 12 realisiert werden. Damit kann auch der zeitliche Verzug zwischen der Aktivierung des mindestens einen Heizelements 30 und dem Öffnen der Poren minimiert werden.
  • Die Rohrleitung 20 weist ein Sicherungselement zur Sicherung des Drahtgestricks 12 auf.
  • Figur 2 und Figur 3 zeigen Ausführungsbeispiele einer Rohrleitung 20, bei dem das Sicherungselement durch eine Lasche 90 erfindungsgemäß gebildet wird. Die Lasche 90 wird dadurch gebildet, dass eine Kontur der Lasche 90 zumindest abschnittsweise aus einer Wandung 21 der Rohrleitung 20 ausgeschnitten ist, sodass die Kontur einen ausgeschnittenen Abschnitt 96 aufweist. Die Lasche 90 wird an einem nicht ausgeschnittenen Abschnitt 94 der Kontur in Biegerichtung 92 in den Querschnitt der Rohrleitung 20 hineingebogen. Der nicht ausgeschnittene Abschnitt 94 ist dabei bevorzugt perforiert ausgebildet, um das Hineinbiegen zu erleichtern. Das Ausschneiden kann insbesondere durch Auslasern oder Ausstanzen erfolgen. Durch Ausbildung als Lasche 90 kann das Sicherungselement besonders kostengünstig hergestellt werden. Die Darstellung in Figur 2 zeigt die Rohrleitung 20 in einem Fertigungsschritt, in dem die Lasche 90 bereits ausgeschnitten aber noch nicht in den Querschnitt hineingebogen ist. Figur 3 zeigt eine Rohrleitung 20, bei der die Lasche 90 in den Querschnitt der Rohrleitung 20 hineingebogen ist.
  • In Figur 4 sind weitere Details des Ultratiefkühlschranks 40 dargestellt. Der Ultratiefkühlschrank 40 weist vorzugsweise einen Regelbereich von -90°C bis -40°C auf. Der Ultratiefkühlschrank weist ein Gehäuse 42 auf, in dem der Innenraum 46 angeordnet ist. Darüber hinaus weist der Ultratiefkühlschrank 40 die Tür 44 sowie die Belüftungseinheit 10 auf. Als Innenraum 46 wird insbesondere der Raum bezeichnet, der bei geschlossener Tür 44 von dem Gehäuse 42 und der Tür 44 umschlossen wird. Die Belüftungseinheit 10 ist vorzugsweise derart in der Tür 44 angeordnet, dass das erste Ende 22 der Rohrleitung 20 bei geschlossener Tür 44 in den Innenraum 46 und ein zweites Ende 24 der Rohrleitung 20 in die Umgebung 50 mündet. Die Umgebung 50 wird vorzugsweise durch den Raum gebildet, der außerhalb des Ultratiefkühlschranks 40 angeordnet ist.
  • Üblicherweise liegt dabei die Temperatur im Innenraum 46 unter der Temperatur in der Umgebung 50. Die Rohrleitung 20 kann vereist und damit durch einen Eispfropf verschlossen sein. Der Eispfropf wird vorzugsweise durch Kondenswasser gebildet, das sich an dem Drahtgestrick 12 niedergeschlagen hat. Die Umgebung 50 und der Innenraum 46 können somit durch das Gehäuse 42 und die Tür 44 des Ultratiefkühlschranks 40 getrennt werden.
  • Insbesondere bei von der Umgebung 50 getrenntem Innenraum 46 kann zwischen Innenraum 46 und Umgebung 50 ein Druckunterschied 82 auftreten. Dies ist typischerweise der Fall, wenn, beispielsweise durch vorübergehendes Öffnen der Tür 44, warme Luft aus der Umgebung 50 in den Innenraum 46 gelangt ist. Dort wird die Luft üblicherweise abgekühlt, wodurch sich ihr Volumen verringert und der Druck im Innenraum 46 im Vergleich zur Umgebung 50 abfällt. Typischerweise besteht damit ein Zusammenhang zwischen dem Öffnen der Tür 44 und dem Entstehen eines Druckunterschieds 82. Ein Druckunterschied 82 kann dadurch ausgeglichen werden, dass Luft aus der Umgebung 50 in den Innenraum 46 nachströmen kann.
  • Dadurch, dass die Rohrleitung 20 mit ihrem ersten Ende 22 in den Innenraum 46 und mit ihrem zweiten Ende 24 in die Umgebung 50 mündet, kann die Belüftungseinheit 10 eine Verbindung zwischen Innenraum 46 und Umgebung 50 herstellen. Die Verbindung wird vorzugsweise hergestellt, indem das Heizelement 30 aktiviert und damit der Eispfropf abgetaut und die Belüftungseinheit 10 geöffnet wird. Dadurch kann Luft in den Innenraum 46 nachströmen. Aus dem typischen Druckgefälle ergibt sich vorzugsweise eine Durchströmungsrichtung 28 der Rohrleitung 20 von der Umgebung 50 zum Innenraum 46. Das Verschließen der Rohrleitung 20 erfolgt vorzugsweise durch Deaktivieren des Heizelements 30. In der Folge können insbesondere die Rohrleitung 20 und das Drahtgestrick 12 des Belüftungselements 10 durch die im Innenraum 46 herrschenden tiefen Temperaturen abgekühlt werden. An der Rohrleitung 20 und dem Drahtgestrick 12 kann damit Wasser aus der in der Rohrleitung 20 befindlichen Luft auskondensieren und einen neuen Eispfropf bilden.
  • Das Heizelement 30 ist vorzugsweise durch das Öffnen der Tür 44 aktivierbar. Der Ultratiefkühlschrank 40 kann einen Öffnungssensor 48 aufweisen, der das Öffnen der Tür 44 detektieren kann. Dabei wird das Heizelement 30 nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne 66 (siehe Fig. 3 u. 4) nach dem Schließen der mindestens einen Tür 44 deaktiviert.
  • Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zum Betreiben der Belüftungsvorrichtung 10 in dem Ultratiefkühlschrank 40. Dabei erfolgt infolge einer Detektierung 60 des Öffnens der Tür 44 eine Aktivierung 62 des Heizelements 30. Nachdem anschließend wiederum eine Detektierung 64 des Schließens der Tür 44 erfolgt ist, wird nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne 66 eine Deaktivierung 68 des Heizelements 30 vorgenommen.
  • Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung 62 des Heizelements 30 ohne zeitlichen Verzug mit der Detektierung 60 des Öffnens der Tür 44. Dadurch kann erreicht werden, dass die Belüftungsvorrichtung 10 bei einem anschließenden Schließen der Tür 44 geöffnet ist, sodass ein Druckausgleich zwischen Umgebung 50 und Innenraum 46 stattfinden kann. Damit kann insbesondere dem Umstand Rechnung getragen werden, dass typischerweise ein Zusammenhang zwischen dem Öffnen der Tür 44 und dem Auftreten eines Druckunterschieds 82 zwischen dem Innenraum 46 und der Umgebung 50 besteht.
  • Die Zeitspanne 66 wird vorzugsweise so lange gewählt, dass der durch das Öffnen und Schließen der Tür 44 verursachte Druckunterschied 82 zwischen der Umgebung 50 und dem Innenraum 46 nach dem Schließen der Tür 44 ausgeglichen wird. Mithilfe der Zeitspanne 66 kann dabei insbesondere dem Umstand Rechnung getragen werden, dass der Druckunterschied 82 nach dem Schließen der Tür 44 nicht sofort in seiner maximalen Ausprägung auftritt, sondern einen zeitlichen Verlauf aufweist.
  • Der Ultratiefkühlschrank 40 kann derart ausgebildet sein, dass die Zeitspanne 66 durch Voreinstellung definiert werden kann. Dabei hat sich ein Wert von drei Minuten als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Zeitspanne 66 kann ferner unter Einbeziehung von benutzerseitig eingegebenen und/oder mittels Sensoren ermittelten Daten bestimmt oder beeinflusst werden. Derartige Daten können der Druckunterschied 82 und/oder ein Temperaturunterschied 80 zwischen Innenraum 46 und Umgebung 50 sein. Große Druckunterschiede 82 und/oder Temperaturunterschiede 80 verlängern vorzugsweise die Zeitspanne 66. Bei geringen Druckunterschieden 82 und/oder Temperaturunterschieden 80 kann das Verfahren derart modifiziert werden, dass die Zeitspanne 66 entsprechend verkürzt wird.
  • Wie in Figur 6 dargestellt, kann bei der Bestimmung der Zeitspanne 66 eines aktuellen Öffnungszyklus 110 auf einen zuletzt durchgeführten, also einen letzten Öffnungszyklus 100 Bezug genommen werden. So kann in die Bestimmung der Zeitspanne 66 eine seit der letzten Deaktivierung 68 des Heizelements 30 vergangene Intervallzeit 70 und/oder eine zwischen der letzten Aktivierung 62 und Deaktivierung 68 des Heizelements 30 liegende letzte Heizdauer 72 einfließen. Das Beheizen des Belüftungselements 10 während der Zeitspanne 66 dient vorzugsweise dazu, die Belüftungseinheit 10 nach dem Schließen der Tür 44 hinreichend lange offen, also eisfrei, zu halten, um einen Druckausgleich zu ermöglichen. Liegt die letzte Aktivität des Heizelements 30 hinreichend kurz zurück, kann im Belüftungselement 10 noch Restwärme vorhanden sein, die das Offenhalten der Belüftungseinheit 10 unterstützen kann. Üblicherweise ist umso mehr Restwärme vorhanden, je kürzer die letzte Aktivität des Heizelements zurückliegt, also je kürzer die Intervallzeit 70 ist. Der Betrieb der Belüftungseinheit 10 kann daher so ausgebildet sein, dass eine kurze Intervallzeit 70 eine Verkürzung der Zeitspanne 66 des aktuellen Öffnungszyklus 110 ermöglicht. Auch die Dauer der letzten Aktivität des Heizelements 30, die letzte Heizdauer 72, kann einen Hinweis darauf geben, wie viel Restwärme in der Belüftungseinheit 10 vorhanden ist. Vorzugsweise ist das Verfahren daher derart ausgebildet, dass sich eine lange letzte Heizdauer 72, verkürzend auf die Zeitspanne 66 auswirkt.
  • Das Verfahren zum Betreiben der Belüftungseinheit 10 kann insbesondere als Kombination des ersten, in Figur 5 dargestellten, und des zweiten, in Figur 6 dargestellten, Verfahrens ausgebildet sein, sodass sowohl der Temperaturunterschied 80 und/oder die Druckunterschied 82 als auch die Intervallzeit 70 und/oder die letzte Heizdauer 72 in bei der Bestimmung der Zeitspanne 66 berücksichtigt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Belüftungseinheit
    12
    Drahtgestrick
    18
    Pin
    20
    Rohrleitung
    21
    Wandung
    22
    erstes Ende
    24
    zweites Ende
    26
    Rohrlängsachse
    28
    Durchströmungsrichtung
    30
    Heizelement
    32
    Kabel
    40
    Ultratiefkühlschrank
    42
    Gehäuse
    44
    Tür
    46
    Innenraum
    48
    Öffnungssensor
    50
    Umgebung
    60
    Detektierung des Öffnens der Tür
    62
    Aktivierung des Heizelements
    64
    Detektierung des Schließens der Tür
    66
    Zeitspanne
    68
    Deaktivierung des Heizelements
    70
    Intervallzeit
    72
    letzte Heizdauer
    80
    Temperaturunterschied
    82
    Druckunterschied
    90
    Lasche
    92
    Biegerichtung
    94
    nicht ausgeschnittener Abschnitt
    96
    ausgeschnittener Abschnitt
    98
    runder Querschnitt
    99
    viereckiger Querschnitt
    100
    letzter Öffnungszyklus
    110
    aktueller Öffnungszyklus

Claims (11)

  1. Belüftungseinheit für einen Tiefkühlschrank mit einer Rohrleitung (20) und mindestens einem Heizelement (30),wobei in der Rohrleitung (20) zumindest abschnittsweise ein luftdurchlässiges Füllmaterial angeordnet ist, und wobei die Rohrleitung (20) mindestens ein Sicherungselement zur Sicherung des Füllmaterials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement als Lasche (90) ausgebildet ist, wobei die Lasche (90) dadurch gebildet ist, dass eine Kontur der Lasche (90) zumindest abschnittsweise aus einer Wandung (21) der Rohrleitung (20) ausgeschnitten ist und die Lasche (90) an einem nicht ausgeschnittenen Abschnitt (94) in den Querschnitt der Rohrleitung (20) hineingebogen ist.
  2. Belüftungseinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das mindestens eine Heizelement (30) an der Rohrleitung (20) angeordnet ist.
  3. Belüftungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Füllmaterial als Drahtgestrick (12) ausgebildet ist.
  4. Belüftungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Heizelement (30) durch das Füllmaterial gebildet ist.
  5. Tiefkühlschrank mit einem einen Innenraum (46) aufweisenden Gehäuse (42) und mindestens einer Tür (44),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Tiefkühlschrank mindestens eine Belüftungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  6. Tiefkühlschrank nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die mindestens eine Belüftungseinheit (10) in der mindestens einen Tür (44) und/oder dem Gehäuse (42) derart angeordnet ist, dass ein erstes Ende (22) der Rohrleitung (20) in den Innenraum (46) und ein zweites Ende (24) der Rohrleitung (20) in einen Raum außerhalb des Tiefkühlschranks mündet.
  7. Tiefkühlschrank nach einem der Ansprüche 5 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Heizelement (30) durch das Öffnen der mindestens einen Tür (44) aktiviert wird.
  8. Tiefkühlschrank nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Heizelement (30) nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne (66) nach dem Schließen der mindestens einen Tür (44) deaktiviert wird.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Belüftungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem Tiefkühlschrank nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei
    • das Öffnen der mindestens einen Tür (44) detektiert wird (60),
    • das Heizelement (30) bei geöffneter Tür (44) aktiviert wird (62),
    • das Schließen der mindestens einen Tür (44) detektiert wird (64),
    • das Heizelement (30) nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne (66) nach dem Schließen der Tür deaktiviert wird (68).
  10. Verfahren zum Betreiben einer Belüftungseinheit (10) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in die Bestimmung der Zeitspanne (66) der Temperaturunterschied (80) und/oder der Druckunterschied (82) zwischen dem Innenraum (46) und der Umgebung (50) einfließen.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Belüftungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in die Bestimmung der Zeitspanne (66) eine seit dem letzten Deaktivieren des Heizelements (30) vergangene Intervallzeit (70) und/oder zwischen dem letzten Aktivieren und Deaktivieren des Heizelements (30) liegende letzte Heizdauer (72) einfließt.
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