Verfahren zum Frischhalten verderblicher Güter innerhalb eines Vorratsschrankes sowie Vorratsschrank zum Durchführen dieses Verfahrens Process for keeping perishable goods fresh within a storage cupboard and storage cupboard for carrying out this process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Frischhalten verderblicher Güter in einem Vorratsschrank gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Vorratsschrank zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. Derartige Vorratsschränke sind dazu vorgese- hen, als eigenständige Komplett-Einheit, insbesondere innerhalb eines Gebäudes, aufgestellt zu werden. Sie sind, wie zum Beispiel von Kühlschränken bekannt, dicht verschlossen, so daß die im Nutzraum enthaltene Gasatmosphäre nur über speziell hierfür vorgesehene Gasein- und Gasauslaßöffnungen ausgetauscht werden kann, solange die zum Nutzraum führende Schranktür bestimmungsgemäß verschlossen ist. Zum Frischhalten der in demThe invention relates to a method for keeping perishable goods fresh in a storage cupboard according to the preamble of claim 1 and to a storage cupboard for carrying out this method according to the preamble of claim 10. Such storage cupboards are provided as an independent complete unit, in particular within a building to be set up. As is known, for example, from refrigerators, they are tightly closed, so that the gas atmosphere contained in the useful space can only be exchanged via gas inlet and gas outlet openings provided for this purpose, as long as the cabinet door leading to the useful space is closed as intended. To keep fresh in the
Vorratsschrank aufbewahrten verderblichen Güter wird der Sauerstoffgehalt in der Gasatmosphäre des Vorratsschrankes im Wege eines zumindest teilweisen Austausches der Gasatmosphäre des Nutzraums über die vorerwähnten Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnungen gegen ein die Lagerfähigkeit erhöhendes Gas oder Gasgemisch verringert.Perishable goods stored in the storage cupboard, the oxygen content in the gas atmosphere of the storage cupboard is reduced by at least partially replacing the gas atmosphere of the usable space via the aforementioned gas inlet and gas outlet openings with a gas or gas mixture which increases the shelf life.
Ein derart betriebener Vorratsschrank ist aus der DE 39 24 589 C1 in Form eines Kühlschrankes bekannt. Dieser ist in druckfest verschließbare Fächer oder Behälter unterteilt. Der Austausch der Gasatmosphäre im Kühlschrank
durch eine die Lagerfähigkeit des eingelagerten Kühlgutes erhöhende Gasatmosphäre erfolgt dadurch, daß zunächst in den Behältern oder Fächern der Gasdruck abgesenkt wird. Daraufhin läßt man das die Lagerfähigkeit erhöhende Gas oder Gasgemisch, beispielsweise CO2, N2 oder dergleichen in die Fä- eher oder Behälter entströmen. Ein entsprechender Vorrat an die Lagerfähigkeit erhöhendem Gas wird in dem Kühlschrank selbst aufbewahrt und zwar in Form von als Gasflaschen ausgebildeten Druckbehältern, welche gemeinsam mit einer Evakuierungspumpe in einem hierfür vorgesehenen Fach innerhalb des Nutzraums untergebracht sind. Sobald der Druckbehälter leer ist, muß er nach Entfernen des notwendigen steuerbaren Gasausströmventiles herausgenommen und gegen einen gefüllten Druckbehälter ausgetauscht und an das Gasausströmventil wieder angeschlossen werden. Auf diese Weise können in dem Vorratsschrank insbesondere Lebensmittel oder andere in Umgebungsluftatmosphäre nicht dauerhaft haltbare Güter, wie auch Textilien, Pelze oder dergleichen dauerhaft frisch gehalten werden. Durch das anfängliche Abpumpen der im Nutzraum befindlichen Gasatmosphäre und anschließende Befüllen mit Stickstoff verringern sich wegen Sauerstoffmangels unter anderem die Gefahren mikrobakterieller Veränderungen an den eingelagerten Gütern, so daß sich deren Lagerungsfähigkeit verbessert.A storage cabinet operated in this way is known from DE 39 24 589 C1 in the form of a refrigerator. This is divided into flameproof lockable compartments or containers. The exchange of the gas atmosphere in the refrigerator due to a gas atmosphere that increases the shelf life of the stored refrigerated goods, the gas pressure is first lowered in the containers or compartments. The gas or gas mixture which increases the shelf life, for example CO 2 , N 2 or the like, is then allowed to flow into the compartments or containers. A corresponding supply of the gas that increases the shelf life is stored in the refrigerator itself, specifically in the form of pressure containers designed as gas bottles, which are accommodated together with an evacuation pump in a compartment provided for this purpose in the usable space. As soon as the pressure container is empty, it must be removed after removing the necessary controllable gas discharge valve and replaced with a filled pressure container and reconnected to the gas discharge valve. In this way, in particular, food or other goods that are not durable in an ambient air atmosphere, such as textiles, furs or the like, can be kept permanently fresh in the pantry. The initial pumping out of the gas atmosphere in the usable space and subsequent filling with nitrogen, among other things, reduce the dangers of microbacterial changes to the stored goods due to a lack of oxygen, so that their storage ability is improved.
Bei diesen bekannten Kühlschränken ist es konstruktiv nachteilig, daß die Herstellung aufwendig ist. Zum Beispiel muß eine der Evakuierung standhaltende druckfeste Konstruktion gewählt werden. Würde nämlich das sauerstoffarme Gas in den Nutzraum geleitet, während sich darin noch die Umgebungsatmo- sphäre befindet, die beim Öffnen des Kühlschrankes hereingeströmt ist, so müßte eine erheblich größere Menge an sauerstoffarmen Gas eingesetzt werden, bis der Sauerstoffgehalt im Nutzraum ausreichend weit abgesenkt wäre - die Gasflasche müßte also noch häufiger ausgetauscht werden. Das aus dem Nutzraum austretende Gas würde nämlich nicht nur die Umgebungsatmosphä- re enthalten, sondern es würde (aufgrund der unweigerlichen Durchmischung mit der im Nutzraum enthaltenen Gasatmosphäre) auch das frisch in den Nutz-
räum eingeleitete sauerstoffarme Gas zum Teil wieder entzogen werden und daher nicht nutzbar sein. Diese Nachteile werden durch das vorherige Evakuieren des Nutzraumes zum Teil beseitigt.In these known refrigerators, it is structurally disadvantageous that the manufacture is complex. For example, a pressure-resistant construction that withstands the evacuation must be selected. If the low-oxygen gas were conducted into the usable space while there is still the ambient atmosphere that flowed in when the refrigerator was opened, a significantly larger amount of low-oxygen gas would have to be used until the oxygen content in the usable space was sufficiently reduced - the gas bottle would have to be replaced even more frequently. The gas emerging from the usable space would not only contain the ambient atmosphere, but it would also (due to the inevitable mixing with the gas atmosphere contained in the usable space) that fresh in the usable space. partially discharged oxygen-depleted gas are withdrawn again and therefore cannot be used. These disadvantages are partially eliminated by the previous evacuation of the usable space.
Bei diesen bekannten Kühlschränken ist es für den Anwender nachteilig, daß mit den unter Druck stehenden Gasflaschen hantiert werden muß, was insbesondere im Bereich privater Haushalte ein erhebliches Gefahrenpotential darstellt. Zudem ist die Handhabung derartiger Druckflaschen insbesondere in ihrem gefüllten, schweren Zustand mühselig.In these known refrigerators, it is disadvantageous for the user that the pressurized gas bottles have to be handled, which represents a considerable risk potential, particularly in the area of private households. In addition, the handling of such pressure bottles is particularly cumbersome in their filled, heavy condition.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Frischhalten verderblicher Güter und einem gattungsgemäßen Vorratsschrank zum Durchführen dieses Verfahren eine von auszutauschenden Druckbehältern für das die Lagerfähigkeit erhöhende Gas oder Gasgemisch unabhängige Lösung zu schaffen, die bei konstruktiv einfachem Aufbauenergiesparend betreibbar ist.Proceeding from this, the object of the invention is to provide, in a generic method for keeping perishable goods fresh and a generic storage cupboard for carrying out this method, a solution to be exchanged that is independent of pressure vessels for the gas or gas mixture that increases the shelf life and that can be operated in a structurally simple manner in order to save energy.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Vorratsschrank mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vor- geschlagen. Demnach beruht die Erfindung auf dem Kerngedanken, den Vorratsschrank mit einem Druckerhöhungsmittel, wie einem Kompressor und mit einer Sauerstoffentzugseinrichtung auszustatten und ein für das Frischhalten noch zu sauerstoffhaltiges Gasgemisch in einer Sauerstoffentzugseinrichtung des Vorratsschrankes unter Bildung eines Sauerstoffarmgases zumindest teil- weise vom Sauerstoff zu befreien sowie über das Druckerhöhungsmittel desTo achieve this object, a method with the features of claim 1 and a pantry with the features of claim 10 are proposed. Accordingly, the invention is based on the core idea of equipping the storage cupboard with a pressure-increasing means, such as a compressor and with an oxygen removal device, and at least partially freeing a gas mixture from the storage cupboard, which is still too oxygen-containing for keeping fresh, with the formation of an oxygen lean gas, at least partially freeing it of oxygen and also via the pressure increasing means of
Vorratsschrankes einen offenen oder geschlossenen Gaskreislauf zwischen dem Nutzraum des Vorratsschrankes und der Sauerstoffentzugseinrichtung des Vorratsschrankes zu betreiben. Dabei ist das Druckerhöhungsmittel, vorzugsweise, der Sauerstoffentzugseinrichtung vorgeschaltet, so daß es nicht nur den erwünschten Gasaustausch in Gang hält, sondern auch ein Gas mit höherem als atmosphärischen Druck der Sauerstoffentzugseinrichtung zuführt.
Dies ist vor allem dann wünschenswert, wenn, wie besonders bevorzugt, die Sauerstoffentzugseinrichtung mindestens eine, ansich bekannte, Gastrennmembrane aufweist, durch welche das ihr zuströmende Gasgemisch in einen Sauerstoffarmgasstrom und einen Sauerstoffreichgasstrom getrennt wird, wo- bei der Sauerstoffreichgasstrom in der Regel verworfen und der Sauerstoffarmgasstrom dem Nutzraum des Vorratsschrankes durch die Gaseinlaßöffnung zugeführt wird.Storage cabinet to operate an open or closed gas circuit between the usable space of the storage cabinet and the oxygen removal device of the storage cabinet. The pressure increasing means, preferably, is connected upstream of the oxygen removal device, so that it not only keeps the desired gas exchange going, but also supplies a gas with a higher than atmospheric pressure to the oxygen removal device. This is particularly desirable if, as is particularly preferred, the oxygen removal device has at least one gas separation membrane known per se, by means of which the gas mixture flowing into it is separated into an oxygen lean gas stream and an oxygen rich gas stream, the oxygen rich gas stream generally being discarded and the Low oxygen gas flow is supplied to the usable space of the storage cabinet through the gas inlet opening.
Durch die Erfindung wird eine vom Druckgasflaschenaustausch unabhängige Vorratsschranklösung geschaffen, die es gestattet, einen derartigen Vorratsschrank als eigenständige und praktisch wartungsfreie Komplett-Einheit an praktisch jedem beliebigen Ort, der über eine elektrische Stromversorgung verfügt, insbesondere innerhalb eines Gebäudes frei aufzustellen, und ihn als kühlbaren oder auch nicht kühlbaren Frischhalteschrank zu verwenden - sei es als Kühl- oder Frischhalteschrank für den häuslichen Bereich, der wie jeder andere bekannte Kühlschrank genutzt werden kann, sei es als größerer Lagerschrank, z. B. für den Großküchenbedarf oder dergleichen.The invention provides a storage cabinet solution which is independent of compressed gas bottle exchange and which allows such a storage cabinet to be set up as an independent and practically maintenance-free complete unit in virtually any location which has an electrical power supply, in particular within a building, and as a coolable one or to use non-coolable fresh storage cabinet - be it as a refrigerator or fresh storage cabinet for the home, which can be used like any other known refrigerator, or as a larger storage cabinet, e.g. B. for canteen kitchens or the like.
Im Sinne der Erfindung umfaßt der Begriff "Vorratsschrank" nicht nur Schränke im Sinne des aus der Möbelindustrie bekannten Begriffes eines "Schrankes", sondern auch Vorratsschränke in Truhenform, wie sie zum Beispiel als Kühltruhen bekannt sind.For the purposes of the invention, the term “storage cupboard” includes not only cupboards in the sense of the term “cupboard” known from the furniture industry, but also storage cupboards in the form of chests, as are known, for example, as freezers.
Der Vorratsschrank muß nicht notwendigerweise kühlbar sein. Insbesondere kann ein nicht gekühlter Vorratsschrank vorgesehen sein, um Produkte wie z.The pantry does not necessarily have to be coolable. In particular, a non-cooled pantry can be provided to store products such.
B. Käse, Schinken, Obst und dgl., also insbesondere offene, unverpackte Lebensmittel zu lagern. Während Quark, Joghurt und ähnliche Speisen in Gläsern, Bechern oder anderen Behältern luftdicht verpackt sind, können unverpackte Lebensmittel in dem neuerungsgemäßen Vorratsschrank auch ohne Kühlung lange haltbar sein. So ist der Energiebedarf für die neuerungsgemäßeB. cheese, ham, fruit and the like., So especially open, unpacked food. While curd cheese, yoghurt and similar dishes are packed airtight in glasses, beakers or other containers, unpackaged food in the storage cupboard according to the invention can also be kept for a long time without cooling. So is the energy requirement for the innovation
Vorrichtung günstig, da lediglich die Sauerstoffentzugsvorrichtung betrieben
werden muß, nicht jedoch ein zusätzliches Kühlaggregat. Zudem wirkt sich auf einige Lebensmittel, wie beispielsweise Käse oder Schinken, die Kühlung nachteilig aus und beeinträchtigt den Geschmack dieser Lebensmittel.Device favorable, since only the oxygen withdrawal device is operated must be, but not an additional cooling unit. In addition, cooling affects some foods, such as cheese or ham, and affects the taste of these foods.
Die neuerungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere als Ergänzung zu einem ohnehin vorgesehenen Kühlschrank vorgesehen sein. Verpackte Lebensmittel können in dem Kühlschrank längerfristig gelagert werden und bestimmte - insbesondere unverpackte - Lebensmittel, die gegenüber einer Kühlung geschmacklich nachteilig reagieren, können in dem neuerungsgemäßen Vorratsschrank aufbewahrt werden.The device according to the innovation can be provided in particular as a supplement to a refrigerator provided in any case. Packaged foods can be stored in the refrigerator for a longer period of time and certain - especially unwrapped - foods that have a taste disadvantageous to cooling can be stored in the storage cupboard according to the invention.
Insbesondere wenn voneinander getrennte Nutzräume zum Beispiel in Form von Schubkästen oder Türen aufweisenden Fächern, vorgesehen sind, können getrennte Gaseinlaß- und Auslaßöffnungen zu den jeweiligen Nutzräumen vor- liegen und mit der Sauerstoffentzugsvorrichtung verbunden sein. Auf dieseIn particular if separate utility rooms are provided, for example in the form of drawers or compartments with doors, separate gas inlet and outlet openings to the respective utility rooms can be present and connected to the oxygen extraction device. To this
Weise ist es möglich, die einzelnen Nutzräume getrennt mit der sauerstoffreduzierten Gasatmosphäre zu versorgen, so daß Vermischungen zwischen den einzelnen Nutzräumen, beispielsweise Geruchsübertragungen oder dergleichen, vermieden werden können.It is possible in this way to supply the individual utility rooms separately with the oxygen-reduced gas atmosphere, so that mixing between the individual utility rooms, for example odor transfers or the like, can be avoided.
Es ist somit möglich, wie wiederum aus dem Kühlschrank- oder Gefrierschrankbereich bekannt in verschiedenen Zonen des Vorratsschrankes unterschiedliche Frischhaltesituationen zu schaffen, d. h. Zonen mit unterschiedlich zusammengesetzter Gasatmosphäre und/oder Temperatur, also auch Zonen, deren Gasatmosphäre etwa dem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft aufweist.It is thus possible, as again known from the refrigerator or freezer area, to create different fresh-keeping situations in different zones of the storage cabinet, i.e. H. Zones with a differently composed gas atmosphere and / or temperature, that is to say also zones whose gas atmosphere has approximately the oxygen content of the ambient air.
Von dem Vorratsgut ggf. abgegebene Gas, wie CO2, können noch innerhalb des Nutzraumes, z. B. an einem Kalkvorrat, gebunden werden.Any gas released from the stock, such as CO 2 , can still be inside the usable space, e.g. B. bound to a lime stock.
Vorteilhaft kann die Luftfeuchtigkeit im Nutzraum eingestellt werden, entweder durch den Anwender oder durch eine automatische Einrichtung, so daß bei-
spielsweise das Austrocknen von Lebensmitteln beispielsweise Brot, vermieden werden kann. Ebenso kann eine Luftreinigung, z. B. durch ein Aktivkohlefilter, vorgenommen werden und/oder, insbesondere nach erfolgter Absenkung der Sauerstoffkonzentration, eine innere Umwälzung der Nutzraumatmosphäre erfolgen. Eine solche Umwälzung fördert den Kontakt und die Durchdringung des eingelagerten Gutes mit Sauerstoffarmgas.The air humidity in the usable space can advantageously be set, either by the user or by an automatic device, so that for example drying out of food, for example bread, can be avoided. Air purification, e.g. B. be carried out by an activated carbon filter and / or, particularly after the oxygen concentration has been reduced, an internal circulation of the usable atmosphere takes place. Such a circulation promotes contact and penetration of the stored goods with oxygen-poor gas.
Vorteilhaft kann ein Gassensor vorgesehen sein, der die Zusammensetzung der im Nutzraum herrschenden Atmosphäre überwacht. So kann die Einhaltung beispielsweise von bestimmten Sauerstoff-Maximalwerten automatisch überwacht werden und bei einer unerwünschten Sauerstoffanreicherung im Nutzraum kann die Sauerstoffentzugseinrichtung automatisch eingeschaltet werden. Auf diese Weise ist eine bedarfsgerechte Einschaltung der Sauerstoffentzugsvorrichtung möglich. Beispielsweise bei häufigen Zugriffen auf den Vor- ratsschrank kann die Sauerstoffentzugsvorrichtung entsprechend häufig eingeschaltet werden, während beispielsweise nachts die Sauerstoffentzugsvorrichtung über einen längeren Zeitraum nicht aktiviert werden muß.A gas sensor can advantageously be provided, which monitors the composition of the atmosphere prevailing in the usable space. For example, compliance with certain maximum oxygen values can be automatically monitored and, in the event of undesired oxygen enrichment in the usable space, the oxygen withdrawal device can be switched on automatically. In this way, the oxygen withdrawal device can be switched on as required. For example, if the storage cupboard is accessed frequently, the oxygen withdrawal device can be switched on correspondingly frequently, while the oxygen withdrawal device does not have to be activated for a longer period of time, for example.
Im Vergleich zu einem derartigen sensorgesteuerten Automatikbetrieb kann ggf. eine kostengünstigere Bauart des Vorratsschrankes vorgesehen sein, bei der in regelmäßigen Abständen die Sauerstoffentzugsvorrichtung aktiviert wird. Ggf. kann dabei ein tageszeitliches Profil berücksichtigt sein, so daß z. B. nachts die Intervalle bis zum nächsten Einschalten der Sauerstoffentzugsvorrichtung länger sind als tagsüber.In comparison to such a sensor-controlled automatic operation, a more cost-effective type of storage cabinet can be provided, in which the oxygen removal device is activated at regular intervals. Possibly. can be taken into account a daily profile, so that z. B. at night the intervals until the next turn on the oxygen deprivation device are longer than during the day.
Dadurch, daß keine Gasflaschen verwendet werden, sind Irrtümer hinsichtlich des verwendeten Gases ausgeschlossen, so daß nicht versehentlich schädliche Gase in den Nutzraum geleitet werden können. Vielmehr wird ausschließlich Gas, welches ohnehin in der Umgebungsatmosphäre vorliegt, in den Nutz- räum geleitet, wobei lediglich die Gaszusammensetzung geändert ist. Das eingebrachte Gas-Luftgemisch kann außerdem durch einen Filter, z. B. einen
Kohlefilter von Gerüchen befreit werden.Because no gas bottles are used, errors in the gas used are excluded, so that harmful gases cannot be inadvertently directed into the usable space. Rather, only gas, which is in any case in the ambient atmosphere, is conducted into the usable space, only the gas composition being changed. The introduced gas-air mixture can also through a filter, for. B. one Carbon filters are freed of odors.
Sauerstoffentzugseinrichtungen, die - zum Beispiel der Umgebungsluft - Sauerstoff entziehen, sind ansich bekannt, und zwar sowohl als Oxidationssonden als auch in der Form von Gastrennmembranen oder Druckwechsel- adsorptionsanlagen.Oxygen extraction devices which extract oxygen, for example from the ambient air, are known per se, both as oxidation probes and in the form of gas separation membranes or pressure swing adsorption systems.
So sind aus der EP 0 120 271 B1 Transportcontainer für den Ferntransport von Obst bekannt, die mit einer eigenen Adsorpitions-Druckwechselanlage nach dem Presure-Swing-Verfahren arbeiten. Hierbei wird Umgebungsluft anTransport containers for the long-distance transport of fruit are known from EP 0 120 271 B1, which work with their own adsorption pressure change system according to the Presure Swing method. This causes ambient air to come on
Kohlstoffmolekularsieben solange adsorpiert bis das Sauerstoffadsorbti- onspotential ausgeschöpft ist. Während dieser Adsorption strömt nicht adsorbiertes, an Sauerstoff abgereichtes Gas durch die Adsorptionsmittelschicht hindurch und wird als Sauerstoffarmgas in den zu inertisierenden Transport- Container eingeleitet. Bei Erreichen der Adsorptionskapazität des Kohlenstoffmolekularsiebes für Sauerstoff wird dieser durch Druckabsenkung wieder desorbiert, bis ein neuer Adsorbtionsschritt folgen kann. Zur Aufrechterhaltung eines einigermaßen gleichmäßigen Sauerstoffarmgasstromes werden zwei Ad- sorbtion/Desorbtionsbehälter im Wechsel miteinander betrieben. Die Containe- rinertisierung erfolgt dabei allein nach dem Verdrängungsprinzip, wobei das eingeleitete Sauerstoffarmgas die Containeratmosphäre durch allendhalben vorhandene Lekageöffnungen verdrängt. Die erhebliche Größe derartiger Transportcontainer und die vorerwähnte Betriebsart führen zu einem erheblichen Energieverbrauch für den Betrieb der Druckwechsel-Adsorptionsanlage. Die einzige Steuerungsmöglichkeit besteht darin, die Gasströmungsrate durch den in der Adsorptionsphase sich befindenden Kohlenstoffmolekularsiebbe- hälter größer oder kleiner einzustellen, wobei größere Strömungsraten mehr Sauerstoffarmgas liefern, das allerdings einen höheren Sauerstoffgehalt hat als er bei kleineren Durchströmungsraten erzielt wird. Dieses bekannte Frisch- halteverfahren benötigt also relativ groß dimensionierte Sauerstoffentzugseinrichtungen sowie einen erheblichen Energiebedarf zum Betreiben derselben.
Dieses Verfahren ist deshalb für die Anwendung in Kühl- und anderen frei aufstellbaren Vorratsschränken innerhalb von geschlossenen Gebäuden völlig ungeeignet und kann - bestimmungsgemäß - nur in im Freien aufgestellten großen Sonderanlagen verwendet werden, bei denen Probleme der Energie- einsparung und der Geräuschentwicklung (>75dB(A))keine nennenswerteCarbon molecular sieves adsorbed until the oxygen adsorption potential is exhausted. During this adsorption, non-adsorbed, oxygen-depleted gas flows through the adsorbent layer and is introduced as low-oxygen gas into the transport container to be rendered inert. When the adsorption capacity of the carbon molecular sieve for oxygen is reached, it is desorbed again by lowering the pressure until a new adsorption step can follow. To maintain a reasonably uniform oxygen lean gas flow, two adsorption / desorption tanks are operated alternately with one another. The container inerting takes place solely on the basis of the displacement principle, with the introduced low-oxygen gas displacing the container atmosphere through all the leak openings that are present. The considerable size of such transport containers and the aforementioned operating mode lead to considerable energy consumption for the operation of the pressure swing adsorption system. The only control option is to set the gas flow rate through the carbon molecular sieve container in the adsorption phase to be larger or smaller, with larger flow rates delivering more oxygen-poor gas, which, however, has a higher oxygen content than is achieved at lower flow rates. This known freshness-keeping method therefore requires relatively large-sized oxygen extraction devices and a considerable energy requirement to operate them. This method is therefore completely unsuitable for use in refrigerators and other freely positionable storage cabinets inside closed buildings and can - as intended - only be used in large special systems installed outdoors, where problems with energy saving and noise development (> 75dB ( A)) no noteworthy
Rolle spielen. - Unabhängig von der Art der konkret verwendeten Sauerstoffentzugseinrichtung sind die für Großlagerräume verwendeten Frischhalteverfahren also in keinem Falle geeignet, für einen frei aufstellbaren Vorratsschrank genutzt zu werden, weil derartige Vorratsschränke als vergleichsweise preiswerte Massenprodukte zur Verfügung stehen müssen und im übrigen dazu geeignet sein müssen, in unmittelbarer Nähe eines Arbeitsplatzes in einem Gebäude, wie in einer Küche, in einem Labor oder einem anderen Raum, in dem Menschen ständig sich aufhalten, benutzt zu werden, wobei eine vergleichsweise hohe Frequenz an Öffnungs- und Schließvorgängen der Vorrats- Schranktür stattfindet. Ein energiegünstiger und geräuscharmer Betrieb bei geringen Herstellungskosten ist daher ein zwingendes Erfordernis für derartige Vorratsschränke.Role-play. - Regardless of the type of oxygen deprivation device used, the fresh-keeping methods used for large storage rooms are in no way suitable for being used for a free-standing storage cabinet, because storage cabinets of this type must be available as comparatively inexpensive mass products and must also be suitable for that to be used in the immediate vicinity of a workplace in a building, such as in a kitchen, in a laboratory or in another room in which people are constantly present, with a comparatively high frequency of opening and closing operations of the storage cupboard door. An energy-efficient and low-noise operation with low manufacturing costs is therefore an imperative for such storage cupboards.
Es ist nun auf verschiedene Art und Weise möglich, daß erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorratsschrank zu verwirklichen:It is now possible in various ways to implement the method according to the invention and the pantry according to the invention:
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, der Sauerstoffentzugseinrichtung sowohl die aus dem Nutzraum des Vorratsschrankes durch dessen Gasauslaßöffnung abgezogene Gasatmosphäre ganz oder teilweise zuzufüh- ren als auch Umgebungsluft. Auch hierbei kann ein offener oder ein geschlossener Kreislauf erreicht werden. Insbesondere die bevorzugten, mit Gasmembranen arbeitenden Sauerstoffentzugseinrichtungen erzeugen je nach Betriebsbedingungen zu etwa 80 % Sauerstoffreichgas und 20 % Sauerstoffarmgas. Sie sind vergleichsweise geräuscharm (>45dB(A)). Durch entsprechende Mischung von Kreislaufgas mit Umgebungsluft kann erreicht werden, daß die von der Sauerstoffentzugseinrichtung abgegebene Sauerstoffreichgasatmo-
Sphäre mit der zugeführten Umgebungsluftmenge je Zeiteinheit übereinstimmt. Dadurch wir die Kapazität der Sauerstoffentzugseinrichtung für die Erzeugung von Sauerstoffarmgas maximal genutzt und der hierfür benötigte Energiebedarf entsprechend optimiert. Außerdem kann hierdurch ein gewünschtes Füllvolu- men des Nutzraumes mit Sauerstoffarmgas jederzeit aufrechterhalten werden.A preferred embodiment is to supply the oxygen extraction device with all or part of the gas atmosphere withdrawn from the useful space of the storage cabinet through its gas outlet opening and also with ambient air. Here, too, an open or a closed circuit can be achieved. In particular, the preferred oxygen extraction devices working with gas membranes produce about 80% oxygen rich gas and 20% oxygen poor gas, depending on the operating conditions. They are comparatively quiet (> 45dB (A)). By appropriate mixing of circulating gas with ambient air it can be achieved that the oxygen rich gas released by the oxygen extraction device Sphere corresponds to the amount of ambient air supplied per unit of time. As a result, the capacity of the oxygen withdrawal device for the generation of low-oxygen gas is used to the maximum and the energy required for this is optimized accordingly. In addition, a desired filling volume of the usable space with low-oxygen gas can be maintained at any time.
Darüber hinaus ist es auch möglich, den Umgebungsluftanteil des der Sauerstoffentzugseinrichtung zugeführten Gasgemisches zu vermindern. Hierdurch wird die Sauerstoffarmgasproduktion herabgesetzt und das Gasfüllvolumen im Nutzraum des Vorratsschrankes vermindert, denn auch das aus dem Nutzraum abgezogene Gasgemisch wird in der Regel, insbesondere bei der Nutzung vonIn addition, it is also possible to reduce the proportion of ambient air in the gas mixture supplied to the oxygen extraction device. As a result, the oxygen-poor gas production is reduced and the gas filling volume in the usable space of the storage cupboard is reduced, because the gas mixture withdrawn from the usable area is also generally, especially when using
Gastrennmembranen, nur zum Teil als Sauerstoffarmgas bereitgestellt. Dadurch kann der Gasdruck im Nutzraum des Vorratsschrankes auch gezielt abgesenkt werden. Eine solche Druckabsenkung kann z. B. nach einem erfolgten Öffnen und wieder Schließen der Schranktür von Vorteil sein, weil dann der absolute Sauerstoffgehalt im Nutzraum besonders schnell abgesenkt wird.Gas separation membranes, only partially provided as low oxygen gas. As a result, the gas pressure in the usable space of the storage cupboard can also be specifically reduced. Such a drop in pressure can, for. B. after opening and closing the cabinet door can be advantageous because then the absolute oxygen content in the usable space is lowered particularly quickly.
Wenn nachfolgend wieder vermehrt Sauerstoffarmgas produziert und dem Nutzraum zugeführt wird, z. B. durch Erhöhung des der Sauerstoffentzugseinrichtung zugeführten Umgebungsluftanteils, steigt der Nutzraum-Gasdruck wieder an (Anspruch 6 bzw. 7). Auf diese Weise, z. B. kann nach einem Öffnen und wieder Schließen der im Verhältnis zum Nutzraum bekanntlich relativ großen Schranktür des Vorratsschrankes, sehr rasch (wieder) die gewünschte sauerstoffarme Atmosphäre erzielt werden, ohne daß hierfür eine besonders leistungsstarke Sauerstoffentzugseinrichtung notwendig wird und ohne daß der Vorratsschrank für Dauerbetrieb im Unterdruckbereich ausgelegt sein muß.If more oxygen gas is subsequently produced and returned to the usable space, e.g. B. by increasing the amount of ambient air supplied to the oxygen extraction device, the usable space gas pressure rises again (claim 6 or 7). In this way, e.g. B. after opening and closing the known relatively large cupboard door of the pantry in relation to the usable space, the desired low-oxygen atmosphere can be achieved very quickly without the need for a particularly powerful oxygen extraction device and without the pantry for continuous operation in Vacuum area must be designed.
Der Nutzraum des Vorratsschrankes ist vorteilhaft mehr oder weniger luftdicht, um eine besonders häufige Einschaltung der Sauerstoffentzugsvorrichtung und damit eine häufige Lärmerzeugung sowie starken Verschleiß und Energieverbrauch zu vermeiden. Es kann jedoch vorteilhaft auch vorgesehen sein, die Abdichtung besonders luftdicht auszugestalten, so daß der Nutzraum dauerhaft evakuiert werden kann. Hierdurch kann die Lagerfähigkeit der Lebensmit-
tel ggf. weiter verbessert werden.The usable space of the storage cupboard is advantageously more or less airtight, in order to avoid a particularly frequent activation of the oxygen extraction device and thus a frequent generation of noise as well as heavy wear and energy consumption. However, it can also be advantageously provided to make the seal particularly airtight, so that the usable space can be evacuated permanently. As a result, the shelf life of food tel may be further improved if necessary.
Die vorerwähnte Evakuierung kann beispielsweise auch dazu dienen, bewußt Ausgasungen der Lebensmittel zu bewirken, so daß beispielsweise Sauerstoff in einem Brot durch die Evakuierung beschleunigt aus dem Brot herausgeführt wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, zunächst den Nutzraum zu evakuieren, d. h. also einem gewissen Unterdruck auszusetzen und anschließend sauerstoffarme Atmosphäre in den Nutzraum zu leiten.The above-mentioned evacuation can also serve, for example, to deliberately cause outgassing of the food, so that, for example, oxygen in a bread is led out of the bread accelerated by the evacuation. For example, provision can first be made to evacuate the usable space, ie. H. expose to a certain negative pressure and then conduct an oxygen-poor atmosphere into the work space.
Wenn jedoch aufgrund der ohnehin erfolgenden Sauerstoffabsenkung im Nutzraum auf eine Evakuierung verzichtet werden kann, wird hierdurch die konstruktive Ausführung des Vorratsschrankes erheblich vereinfacht und insbesondere wird hierdurch eine preisgünstigere Bauweise des Vorratsschrankes ermöglicht. Je nach dem vorgesehenen Einsatzzweck und den zu lagernden Lebensmitteln kann daher eine aufwendige, evakuierbare, oder eine preisgünstige, nicht evakuierbare Ausgestaltung des Vorratsschrankes vorgesehen sein.However, if an evacuation can be dispensed with due to the oxygen lowering in the usable space, the constructive design of the storage cabinet is considerably simplified and in particular this enables a more economical construction of the storage cabinet. Depending on the intended use and the foodstuffs to be stored, an elaborate, evacuable or inexpensive, non-evacuable design of the storage cupboard can therefore be provided.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der das Drucker- höhungsmittel betreibende Motor auch für den Antrieb des Verdichters einerAccording to a further embodiment of the invention, the motor which operates the pressure-increasing means also becomes one for driving the compressor
Kühleinrichtung des Vorratsschrankes - oder umgekehrt - genutzt. Durch das Vorsehen üblicher Kupplungen, kann ein solcher Motor sowohl beide Vorrichtungen gleichzeitig als auch unabhängig voneinander betreiben. Bei kühlbaren Vorratsschränken ist daher ein eigenständiger Verdichterantrieb für die Sauer- Stoffentzugseinrichtung entbehrlich.Cooling device of the pantry - or vice versa - used. By providing conventional clutches, such a motor can operate both devices simultaneously and independently of one another. With coolable storage cupboards, an independent compressor drive for the oxygen removal device is therefore unnecessary.
Grundsätzlich ist es möglich, die Sauerstoffentzugseinrichtung sowie das Druckerhöhungsmittel innerhalb oder außerhalb des Nutzraums des Vorratsschrankes bzw. eines gegebenenfalls gekühlten Bereich des Vorratsschrankes unterzubringen. Zur verbesserten Energieeinsparung ist es in bestimmten Anwendungsfällen jedoch von Vorteil, die Sauerstoffentzugseinrichtung innerhalb
des Nutzraumes des Vorratsschrankes bzw. eines gekühlten Bereiches des Vorratsschrankes und die Druckerhöhungsmittel außerhalb des Nutzraumes des Vorratsschrankes anzuordnen und zu betreiben: Die Unterbringung des Druckerhöhungsmittel außerhalb des Nutzraumes ist von Vorteil, weil die bei Druckerhöhung anfallenden Abfallwärme - auch in nicht gekühlten Vorrats- schränken - innerhalb des Nutzraumes in der Regel unerwünscht ist. Die Anordnung der Sauerstoffentzugseinrichtung innerhalb des Nutzraumes ist z. B. dann von besonderen Vorteil, wenn der Nutzraum oder der entsprechende Bereich desselben gekühlt ist und der Wirkungsgrad der Sauerstoffentzugsein- richtung bei niedrigeren Temperaturen besser ist. Sie ist aber auch dann vonIn principle, it is possible to accommodate the oxygen withdrawal device and the pressure-increasing means inside or outside the usable space of the storage cabinet or a possibly cooled area of the storage cabinet. To improve energy saving, however, it is advantageous in certain applications to keep the oxygen extraction device inside Arrange and operate the useful space of the storage cupboard or a cooled area of the storage cupboard and the pressure-increasing means outside the useful space of the storage cupboard: The accommodation of the pressure-increasing means outside the useful space is advantageous because the waste heat generated when the pressure is increased - even in uncooled supply cupboards - is usually undesirable within the usable space. The arrangement of the oxygen withdrawal device within the usable space is, for. B. is particularly advantageous if the usable space or the corresponding area of the same is cooled and the efficiency of the oxygen deprivation device is better at lower temperatures. But it is also from
Vorteil, wenn die aus dem Nutzraum abgezogene Gasmenge unmittelbar der Sauerstoffentzugseinrichtung zugeführt werden kann. Dann wird nämlich eine Kreislaufführung der Nutzraumatmosphäre gänzlich innerhalb des Nutzraumes erreicht, so daß dieser Gasmengenanteil weniger gekühlt werden muß als bei einer teilweise außerhalb des Nutzraumes verlaufenden Kreislaufführung. In diesem Fall kann eine Gasauslaßöffnung des Nutzraumes für das Abziehen der Gasatmosphäre unter Umständen auch entfallen. Die Notwendigkeit ggf. Umgebungsluft zu- und Permeat abzuführen bleibt erhalten. Eine solche im Nutzraum erfolgende Kreislaufführung kann zum Beispiel mit einer druckluft- betriebenen Strahlpumpe in Gang gehalten werden, die die Nutzraumatmosphäre ansaugt.Advantage if the amount of gas withdrawn from the usable space can be fed directly to the oxygen removal device. Then a circulation of the usable atmosphere is achieved entirely within the usable space, so that this portion of gas quantity has to be cooled less than in the case of a circulation that partially extends outside the usable space. In this case, a gas outlet opening of the usable space for withdrawing the gas atmosphere can also be omitted under certain circumstances. The need to supply ambient air and remove permeate, if necessary, remains. Such a circulation in the work space can be kept in motion, for example, with a jet pump operated by compressed air, which draws in the work space atmosphere.
Innerhalb des Nutzraumes frei werdende Gaskomponenten, z. B. von eingelagerten Lebensmitteln abgegebenes CO2, können bereits innerhalb des Nutz- raumes, z. b. durch einen Kalkvorrat, adsorbiert werden, so daß sie die Sauer- stoffentzugseinrichtung nicht belasten und/oder die Qualität der Gasatmosphäre innerhalb des Nutzraumes auf dem gewünschten Niveau halten.Gas components that become free within the usable space, e.g. B. CO 2 released from stored foods can already be adsorbed within the usable space, for example by a lime stock, so that they do not burden the oxygen depletion device and / or keep the quality of the gas atmosphere within the usable area at the desired level.
Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte sowieThe aforementioned and the claimed process steps to be used according to the invention and described in the exemplary embodiments and
Bauteile unterliegen hinsichtlich ihrer Verfahrensbedingungen, ihrer Größe,
Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.Components are subject to their process conditions, their size, Shape design, choice of materials and technical conception do not have any special exceptions, so that the selection criteria known in the respective area of application can be used without restriction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - eine bevorzugte Ausführungsform des Vorrats- schranks dargestellt ist.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of the accompanying drawing, in which - by way of example - a preferred embodiment of the pantry is shown.
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Die in den Figuren 1 und 2 beispielhaft dargestellten Ausführungsformen zeigen beide in vereinfachter Darstellung ein Blockschaltbild für einen, insgesamt mit 10 bezifferten Vorratsschrank, dessen Nutzraum 12 über eine großflächige schwenkbare Schranktür 14 zugänglich ist und im übrigen thermisch isolierte Wandungen besitzt. Der Vorratsschrank 10 kann wahlweise mittels eines ansich bekannten Kühlaggregates 16, welches von einem Elektromotor M antreibbar ist, gekühlt werden. An denselben Antriebsmotoren ist ein Verdichter 3 ankuppelbar, welcher sowohl die im Nutzraum 12 vorhandene Gasatmosphäre über eine Gasauslaßöffnung 12A als auch Umgebungsluft über Steuerventile 2 in vorgebbarem Mischungsverhältnis ansaugt. Das verdichtete Gas wird über ein Filter 4 einem ansich bekanntem Stickstoffmembranmodul 5 zugeführt, in welchem das komprimierte Gas mittels ansich bekannter Gastrennmembranen in ein sauerstoffangereichertes Permeat und eine sauerstoffabgereichertes Produktgas (Sauerstoffarmgas) getrennt wird. Letzteres wird über eine Drossel 6 und ggf. einem nachgeschaltetem Sterilisierungsfilter 7 der GaseinlaßöffnungThe embodiments shown by way of example in FIGS. 1 and 2 both show, in a simplified representation, a block circuit diagram for a pantry, numbered 10 overall, the usable space 12 of which is accessible via a large pivotable cupboard door 14 and also has thermally insulated walls. The storage cabinet 10 can optionally be cooled by means of a cooling unit 16 known per se, which can be driven by an electric motor M. A compressor 3 can be coupled to the same drive motors, which draws in both the gas atmosphere present in the useful space 12 via a gas outlet opening 12A and ambient air via control valves 2 in a predeterminable mixing ratio. The compressed gas is fed via a filter 4 to a nitrogen membrane module 5 known per se, in which the compressed gas is separated into an oxygen-enriched permeate and an oxygen-depleted product gas (oxygen-poor gas) by means of gas separation membranes known per se. The latter is a throttle 6 and optionally a downstream sterilization filter 7 of the gas inlet opening
12B des Nutzraumes 12 zugeführt. Dabei fallen je nach gewünschter Zusammensetzung des Sauerstoffarmgases als Permeat z. B. 80 % der zugeführten Gasmenge, z. B. in einer Sauerstoffkonzentration von ca. 28 % an, während das dem Nutzraum zugeführte Sauerstoffarmgas etwa 2 % Sauerstoff und im übrigen überwiegend Stickstoff enthält.
In beiden Ausführungsbeispielen sind drei Stickstoffauslässe vorgesehen, die an nicht näher dargestellte Teilräume des Nutzraumes 12 angeschlossen sein können, um dort die gewünschten, ggf. unterschiedlichen, Inertisierungsver- hältnisse zu schaffen.12B of the utility room 12 supplied. Depending on the desired composition of the oxygen lean gas fall as permeate z. B. 80% of the amount of gas supplied, for. B. in an oxygen concentration of about 28%, while the oxygen lean gas supplied to the usable space contains about 2% oxygen and the rest predominantly nitrogen. In both exemplary embodiments, three nitrogen outlets are provided, which can be connected to subspaces of the useful space 12, which are not shown in detail, in order to create the desired, possibly different, inerting conditions there.
Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sowohl der Verdichter 3 als auch das als Sauerstoffentzugseinrichtung dienende Stickstoffmembran- modul 5 außerhalb des Nutzraumes 12 aber innerhalb des Vorratsschrankes 10 angeordnet sind, sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sowohl das Stickstoffmembranmodul als auch die nachgeschalteten Ventile 6 und Filter 7 innerhalb des Nutzraumes 12 angeordnet.While in the embodiment according to FIG. 1 both the compressor 3 and the nitrogen membrane module 5 serving as an oxygen removal device are arranged outside the usable space 12 but inside the storage cabinet 10, in the embodiment according to FIG. 2 both the nitrogen membrane module and the downstream valves 6 and Filter 7 arranged within the usable space 12.
Durch die Ventile 2 ist eine Gasmengensteuerung und Gasmengenmischung für den Anteil von Umgebungsluft und Nutzraumgas möglich.Valves 2 enable gas quantity control and gas quantity mixing for the proportion of ambient air and usable space gas.
Ein Adsorptionsmittelvorrat 18 innerhalb des Nutzraumes 12 ermöglicht die Direktadsorption von innerhalb des Nutzraum frei werdenden Gaskomponenten, wie CO2, z. B. durch chemische Umwandlung. Eine aktive Nutzung eines solchen, ggf. austauschbaren Adsorptionsmittel kann gewünschtenfalls da- durch erreicht werden, daß es in dem Gasströmungsweg, z. B. nahe der Gasauslaßöffnung 12A, positioniert wird, wie durch Strömungspfeile in den Figuren angedeutet. Die Lage der Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnungen innerhalb des Nutzraumes richtet sich u. a. nach dem gewünschten Inertisierungsprogramm.An adsorbent supply 18 within the usable space 12 enables the direct adsorption of gas components released within the usable space, such as CO 2 , e.g. B. by chemical conversion. Active use of such an optionally exchangeable adsorbent can, if desired, be achieved by having it in the gas flow path, eg. B. near the gas outlet opening 12A, as indicated by flow arrows in the figures. The position of the gas inlet and gas outlet openings within the usable space depends, among other things, on the desired inerting program.
Mit derartigen Vorratsschränken sind die eingangs beschriebenen Betriebsweisen wahlweise realisierbar.
With such storage cupboards, the modes of operation described at the outset can optionally be implemented.