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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung zum Kühlen von
Gütern
durch Umwälzen
kalter Luft mit einem Kühlgebläse, und
sie bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Kühlen mit
einer solchen Vorrichtung. Speziell betrifft die Erfindung eine
Kühlvorrichtung,
die zur Gefrierlagerung von Nahrungsmitteln verwendet wird, eine
Kühlvorrichtung,
welche Güter
während
des Transports kühlt,
und ein Verfahren zum Kühlen mit
der Kühlvorrichtung.
Beispiele von Kühlvorrichtungen
mit erzwungener Luftumwälzung
zeigen die US-A 5157941 und JP-A 06273030.
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Technisches
Umfeld
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Bei
Kühlvorrichtungen,
wie etwa Gefriergeräten,
wird zum Kühlen
ein System zur Zwangsumwälzung kalter
Luft benutzt. Mit einer Kühlschlange
gekühlte
Luft wird von einem Kühlgebläse in einer
Kühlkammer zwangsumgewälzt. Daher
treten in der Kühlkammer
geringere innere Temperaturunterschiede auf, und die Kühlzeit wird
herabgesetzt.
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Bei
einem üblichen
Gefriergerät
teilt beispielsweise eine Trennwand den Innenraum in einen Kühlschlangenteil
mit einer Kühlschlange,
etwa vom Typ mit einer Kühlrippenröhre und
einem Kühlgebläse, und
in eine Gefrierkammer zur Gefrierlagerung von Nahrungsmitteln. Die
Kühlschlange
ist mit einem Kompressor, einem Kondensor oder dergleichen verbunden.
In diesen Elementen zirkuliert ein Gefriermittel und verdampft in der
Kühlschlange.
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Um
kalte Luft zwischen der Gefrierkammer und dem Kühlschlangenteil zirkulieren
zu lassen, sind Ventilationsöffnung
und eine Absaugöffnung
vorgesehen. Durch die Ventilationsöffnung tritt kalte Luft von
der Kühlschlange
in die Gefrierkammer ein, während
durch die Absaugöffnung
kalte Luft aus der Gefrierkammer in die Kühlschlange abgesaugt wird.
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Von
der Kühlschlange
gekühlte
Luft wird durch das Kühlgebläse über die
Ventilationsöffnung
in die Gefrierkammer geblasen. Nahrungsmittel innerhalb der Gefrierkammer
werden mit der in dieser strömenden
kalten Luft gekühlt.
Die durch Wärmeaustausch
mit den Nahrungsmitteln erwärmte
Luft wird durch die Absaugöffnung
in den Kühlschlangenteil
gesaugt, von der Kühlschlange
wieder gekühlt
und in die Gefrierkammer eingeblasen.
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Ein
Beispiel üblicher
Kühlvorrichtungen
zum Kühlen
von Nahrungsmitteln beim Transport mit Hilfe dieses Kühlverfahrens
wird im Folgenden genauer erläutert.
Zu Kühlvorrichtungen
zum Kühlen
von Nahrungsmitteln gehören
Spiralfroster, Tunnelfroster oder dergleichen. Ein Spiralfroster
kühlt Nahrungsmittel
auf einem Förderband,
das sich spiralig um eine rotierende Trommel in einem thermisch
isolierenden Gehäuse
bewegt. Ein Tunnelgefriergerät
kühlt Nahrungsmittel
auf einem Förderband,
das sich horizontal in einem thermisch isolierenden Gehäuse bewegt.
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11 zeigt
einen Horizontalquerschnitt durch ein übliches Spiralgefriergerät. Ein thermisch
isolierendes Gehäuse 21 wird
gebildet durch Einbringen eines thermischen Isolators 23 zwischen
Metallplatten 22. In dem thermisch isolierenden Gehäuse 21 ist
ein Nahrungsmitteleinlass 24 und Nahrungsmittelauslass 25 ausgebildet.
Eine Förderbandantriebsplatte 28 ist
spiralig um den Außenumfang
einer rotierenden Trommel 27 angebracht, welche sich um
eine Achse 26 dreht (12). Auf
der Förderbandantriebsplatte 28 befindet
sich ein Förderband 29.
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Zum
Nahrungsmittelauslass 25 führt ein Nahrungsmitteltransportförderband 30.
Die rotierende Trommel 27 mit der integrierten Förderbandantriebsplatte 28 ist
in einem rohrförmigen
Trommelgehäuse 31 untergebracht,
mit dem ein Kühleinheitgehäuse 32 verbunden
ist. Innerhalb des Kühleinheitgehäuses 32 sind
eine Kühlschlange 33,
Kühlgebläse 34,
ein Luftkanal 35 zum Ausblasen kalter Luft und ein Luftkanal 36 zum
Absaugen kalter Luft ausgebildet. Typischerweise ist die Kühlschlange 33 als
Kühlrippenröhre ausgebildet.
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12 zeigt
einen Vertikalschnitt durch das normale Spiralgefriergerät nach 11.
Innerhalb des Trommelgehäuses 31 befindet
sich eine drehbare Trommel 27 mit einem (nicht gezeigten)
Montagegestell, so dass sie sich um die Welle 26 drehen
kann.
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13 zeigt
einen Querschnitt längs
der Linie I-I aus 11. In 13 ist
dieser Querschnitt überlappt
mit einem Querschnitt, der den Teil des Nahrungsmitteleinlasses 24 und
den Teil des Nahrungsmittelauslasses 25 enthält, um die
Verhältnisse
des Nahrungsmitteltransportes zu verdeutlichen. Die Kühlschlange 33 ist
mit einem Kompressor, einem Kondensor etc. (nicht veranschaulicht)
verbunden. In diesen Elementen zirkuliert ein Kühlmittel, das in der Kühlschlange 33 verdampft.
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Ein
Verfahren zum Kühlen
von Nahrungsmitteln wird nachstehend mit Bezug hauptsächlich auf 11 erläutert. Zunächst wird
ein Nahrungsmittel vom Nahrungsmitteleinlass 24 in das
thermisch isolierende Gehäuse 21 eingebracht.
Das Nahrungsmittel wird auf das Förderband 29 gesetzt
und bewegt sich in Richtung des Pfeils ,a'. Das Förderband 29 ist insgesamt
wie ein Ring geformt und wird durch Kombination mit der Förderbandantriebsplatte 28 gehalten.
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13 lässt erkennen,
dass das Förderband 29 sich
bei Drehung der Nahrungsmitteltransporttrommel 27 längs der
Oberfläche
der spiralförmigen
Förderbandantriebsplatte 28 nach
oben bewegt, infolge einer durch Drehung der mit der Nahrungsmitteltransporttrommel 27 integralen
Förderbandantriebsplatte 28 erzeugten
Druckkraft sowie durch eine auf das Förderband 29 wirkende
Zugkraft, die von einer separaten Antriebsleistungsquelle geliefert
wird. Weil das Förderband 29 wie
ein Ring geformt ist, läuft
es auf der Förderbandantriebsplatte 28 um.
Ein Nahrungsmittel 38, welches sich infolge des sich bewegenden
Förderbandes 29 die oberste
Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 erreicht,
bewegt sich weiterhin in einer Richtung, die durch einen Pfeil ,b' angedeutet ist,
zum Nahrungsmittelauslass 25 und wird von einem Nahrungsmitteltransportförderband 30 aus
dem thermisch isolierenden Gehäuse 21 heraustransportiert.
Bei diesem Vorgang der Aufwärtsbewegung
des Nahrungsmittels 38 an der Nahrungsmitteltransporttrommel 27 wird
das Nahrungsmittel 38 gekühlt.
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Wie 11 zeigt,
wird kalte Luft von der Kühlschlange 33 durch
die Kühlgebläse 34 in
Richtung der Pfeile ,c' ausgeblasen.
Die kalte Luft durchläuft
dann einen Kaltluftausblas-Luftkanal 35 und wird in das
Trommelgehäuse 31 eingeblasen.
In diesem bewegt sich die kalte Luft über die entsprechenden Stufen
der Förderbandantriebsplatte 28 entlang
der Innenwandung des Trommelgehäuses 31,
so dass das Nahrungsmittel auf dem Förderband 29 gekühlt wird.
Das Nahrungsmittel 38 wird kontinuierlich gekühlt, während es
sich von der untersten Stufe zur obersten Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 bewegt,
und so wird die Kühlung
zu dem Zeitpunkt abgeschlossen, an dem das Nahrungsmittel die oberste
Stufe erreicht.
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Im
Trommelgehäuse 31 erwärmt sich
die kalte Luft durch Wärmeaustausch
mit dem Nahrungsmittel und kehrt durch einen Kaltluftkanal 36 zur
Kühlschlange 33 zurück. Von
dieser wird die zurückkehrende
Luft erneut gekühlt
und mit Hilfe der Kühlgebläse 34 in
Richtung der Pfeile ,c' ausgeblasen.
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Um
kalte Luft gleichförmig
von der untersten bis zur obersten Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 fließen zu lassen,
ist die Höhe
der Kühlschlange 33 so
bemessen, dass sie im Wesentlichen gleich der Höhe von der unterste bis zur
obersten Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 ist,
und mehrere Kühlgebläse 34 sind so
angeordnet, dass sie im Wesentlichen die ganze Oberfläche der
Vorderseite der Kühlschlange 33 überdecken,
wie dies 12 zeigt.
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In 14 ist
ein Vertikalschnitt in Längsrichtung
durch ein übliches
Tunnelgefriergerät
gezeigt. Durch Einbringen eines thermischen Isolators 40 zwischen
Metallplatten 41 wird ein thermisch isolierendes Gehäuse 39 gebildet,
in dessen oberen Teil mehrere Kühlschlangen 42 in
Längsrichtung
miteinander ausgerichtet sind.
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An
der Rückseite
der jeweiligen Kühlschlangen
sind Kühlgebläse 43 angeordnet.
Ein endloses Förderband 44 zum
Transport von Nahrungsmitteln läuft
in dem thermisch isolierenden Gehäuse 39 in horizontaler Bewegung
um. Weiterhin sind im thermisch isolierenden Gehäuse 39 ein Nahrungsmitteleinlass 45 und
ein Nahrungsmitteleinlass 46 vorgesehen.
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Wenn
zunächst
Nahrungsmittel auf das Förderband 44 vor
dem Nahrungsmitteleinlass 45 abgelegt werden, durchläuft das
Nahrungsmittel zusammen mit dem sich bewegenden Förderband 44 den
Nahrungsmitteleinlass 45 und bewegt sich in Richtung des
Pfeils ,d' in das
thermisch isolierende Gehäuse 39.
Kalte Luft, die von der Kühlschlange 42 in
Richtung Pfeils ,e' von
den Kühlgebläsen 43 ausgeblasen
wird, strömt
in Richtung der Pfeile ,f, ,d' und
,e' und kehrt zur
Rückseite
der Kühlgebläse 43 zurück. Die
zurückkehrende
Luft durchläuft
nacheinander die jeweiligen Kühlschlangen 42,
um wiederum in Richtung ,e' ausgeblasen
zu werden. Infolge dieser Zirkulation kalter Luft werden Nahrungsmittel
auf dem Förderband 44 gekühlt, während sie in
Richtung ,d' bewegt
werden.
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Die
vorstehende Erläuterung
bezieht sich auf ein Beispiel konventioneller Kühlvorrichtungen. Bei diesen
erhöht
sich die Temperatur der zu einer Kühlschlange zurückkehrenden
Luft infolge eines Wärmeaustauschs
mit dem Nahrungsmittel, und die Luft enthält von den Nahrungsmitteln
stammende Feuchtigkeit. Wenn die zurückkehrende Luft von der Kühlschlange
wieder gekühlt
wird, dann gefriert diese Feuchtigkeit und schlägt sich auf der Kühlschlange
nieder.
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Weil
eine größere Menge
von Eis, das sich auf der Kühlschlange
abgesetzt hat, die Kühleigenschaft verschlechtert,
verwendet man einen eigenen Abtauheizer zum Abtauen, jedoch kann
dieses Abtauverfahren einen von Hand durchgeführten Vorgang umfassen. Der
Kühlvorgang
muss beim Abtauen unterbrochen werden und damit verschlechtert sich
die Effizienz des Kühlens.
Geringere Effizienz führt
jedoch zu einem Problem beim Kühlen
großer
Nahrungsmittelmengen.
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In
einem solchen üblichen
Spiralgefriergerät
erfolgt der Wärmeaustausch,
indem Luft durch eine Kühlschlange
geführt
wird. Deshalb ist ein Luftkanal erforderlich, um zurückgeführte kalte
Luft zur Rückseite
der Kühlschlange
zu bringen, und ferner ein Luftkanal, um die ausgeblasene Luft zu
einem Trommelgehäuse
zu führen.
Dies hat zur Folge, dass für
die Luftkanäle
ein gewisser Raum vor und hinter der Luftschlange zusätzlich zu
dem Raum zur Unterbringung der Kühleinheit
vorgesehen werden muss. Auf diese Weise wird das Gerät unvermeidlich
groß.
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Wenn
zur Verbesserung der Kühlleistung
eine große
Kühlschlange
vorgesehen wird, wächst
die Größe des gesamten
Gerätes.
Daher ist eine raumsparende Bauweise schwierig zu erreichen, insbesondere
für eine
Schnellkühlvorrichtung.
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Bei
einem üblichen
Tunnelgefriergerät,
wie oben erwähnt,
sind Kühleinheiten
in Längsrichtung
entlang des Förderbandes
angeordnet, und wenn die Anzahl der Kühleinheiten zur Verbesserung
der Kühlleistung
vergrößert wird,
dann wächst
die Vorrichtung in Längsrichtung
um die Anzahl der vermehrten Kühleinheiten.
Es war somit schwierig, bei einem Tunnelgefriergerät Platz
zu sparen, insbesondere für
Schnellkühlung.
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Beschreibung
der Erfindung
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Um
die Probleme bei den üblichen
Methoden zu lösen,
sieht die Erfindung eine Kühlvorrichtung
vor, welche Ablagerungen auf einer Kühlschlange vermindern kann,
indem Dampf in kalter Luft in festen Zustand übergeführt wird, ehe die Luft zur
Kühlschlange
zurückkehrt,
so dass die Notwendigkeit zum Abtauen bei Dauerbetrieb entfällt. Die
Erfindung sieht auch ein Kühlverfahren
unter Verwendung der Vorrichtung vor. Ausführungen der Erfindung realisieren
auch eine Kühlvorrichtung,
die eine schnelle Kühlung
mit kleinerem Raumbedarf ermöglicht
und Eisablagerungen auf der Kühlschlange
reduziert, sowie ein Kühlverfahren
unter Verwendung der Vorrichtung.
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Eine
Kühlvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Sie umfasst ein thermisch
isolierendes Gehäuse,
einen Kühlschlangenteil
einer Kühlschlange,
der an mindestens einer Innenwand des thermisch isolierenden Gehäuses angeordnet
ist, ein vor dem Kühlschlangenteil
angeordnetes Gebläse
und eine einen Raum vor dem Gebläse
bildende Kühlkammer.
Das Gebläse
bläst Luft
in die Kühlkammer,
welche in diese fließt.
Bei dem Kühlgerät wird trockene
Kühlluft,
die sich im Kühlschlangenteil befindet,
von der Rückseite
des Gebläses
gesaugt und in die Kühlkammer
geblasen. Ein Luftvolumen entsprechend dem Volumen angesaugter,
durch den Kühlschlangenteil
hindurchgetretener Luft wird von der Kühlkammer zum Kühlschlangenteil
durch Bereiche geführt,
welche nicht vom Kühlgebläse abgedeckt
sind. Die Luftzufuhrgeschwindigkeit wird so gewählt, dass in der Kühlkammer
erzeugter Dampf sich verfestigen kann, ehe er (als Feuchtigkeit)
in Berührung
mit der Oberfläche
der Kühlschlange
kommt.
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Bei
einer solchen Kühlvorrichtung
wird der meiste Teil der kalten Luft in der Kühlkammer in dieser umgewälzt, ohne
in das Innere der Kühlschlange
zurückzukehren,
so dass der meiste in der Kühlkammer
erzeugte Dampf in dieser in festen Zustand übergeht. Weiterhin wird kalte
Luft, die zum Inneren der Kühlschlange zurückkehrt,
auch vor der Kühlschlange
gekühlt,
ehe sie mit dieser in Berührung
kommt, und auf diese Weise geht der meiste Dampf in der zurückkommenden
kalten Luft in festen Zustand über.
Daher umfasst das absolute Volumen des in der zur Kühlschlange
zurückkehrenden
kalten Luft enthaltenen Dampfes nur ein geringes Volumen und dieses
wird weiter entfernt, ehe die kalte Luft zur Kühlschlange zurückkehrt.
Infolge dessen kann die sich auf der Kühlschlange absetzende Eismenge
erheblich reduziert werden.
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Vorzugsweise
ist bei der Kühlvorrichtung
die Geschwindigkeit des in festen Zustand überzugehenden Dampfes vor Berührung mit
der Kühlschlangenoberfläche (Windgeschwindigkeit)
größer als
0 m/min., aber nicht größer als
5 m/min.
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Daher
kann der meiste Dampf durch Kühlen
kalter Luft vor der Rückkehr
in die Kühlschlange
in festen Zustand übergehen.
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Vorzugsweise
beträgt
die Geschwindigkeit des Dampfes, der in festen Zustand übergehen
soll, ehe er die Kühlschlangenoberfläche berührt (Windgeschwindigkeit),
von 0,5 m/min. bis 3,5 m/min.
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Daher
kann der meiste Dampf durch Kühlen
kalter Luft vor ihrer Rückkehr
zur Kühlschlange
in festen Zustand übergehen.
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Gemäß der Erfindung
ist die Geschwindigkeit der von der Kühlschlange angesaugten Luftströmung größer als
die Geschwindigkeit der durch den Kühlschlangenteil geführten Luftströmung. Daher
kann der meiste Dampf in festen Zustand übergehen, indem der Kühlschlange
zugeführte
kalte Luft gekühlt
wird, ehe sie zu dieser zurückkehrt.
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Vorzugsweise
ist die Fläche
(Querschnitt) der vom Kühlschlangenteil
angesaugten Luft kleiner als diejenige der demselben Kühlschlangenteil
zugeführten
Luftströmung.
Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit der dem Kühlschlangenteil
zugeführten
kalten Luftströmung
reduziert werden.
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Vorzugsweise
ist eine Mehrzahl von Kühlgebläsen vor
der Kühlschlange
angeordnet und die jeweiligen Kühlgebläse sind
mit einer Neigung gegenüber
der Kühlschlange
montiert, so dass die aus den Kühlgebläsen austretende
Luft sich durchkreuzt. Daher kann kalte Luft auf ein zu kühlendes
Gut konzentriert werden, und dies ist weiterhin vorteilhaft für schnelle
Kühlung.
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Vorzugsweise
wird zwischen der Rückseite
der Kühlschlange
und der Innenwand der Kammer ein Abstand gebildet, und damit kann
angesaugte Luft leicht zur Rückseite
der Gebläse
geführt
werden. Vorzugsweise liegt der Abstand in einem Bereich von 20–50 mm.
Dadurch lässt
sich vermeiden, dass die kalte Luft sich in dem Abstand zerstreut,
so dass ein genügendes
Volumen kalter Luft zum Strömen
gebracht werden kann.
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Vorzugsweise
kann die Kühleinrichtung
gewählt
werden aus der Gruppe, welcher einen Kühlschrank, einen Gefrierschrank,
ein Kühlgerät, eine
Kühleinrichtung
für einen
Verkaufsautomaten, ein Kühllager,
einen Kühltransporter
und einen Gefriertransporter umfasst. Vorzugsweise sind der Kühlschrank
und der Gefrierschrank für
den Hausgebrauch bestimmt.
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Vorzugsweise
ist bei den betreffenden Kühleinrichtungen
keine Heizleistung erforderlich, um die Kühlschlange im Dauerbetrieb
abzutauen. Daher lässt
sich der Kühlwirkungsgrad
verbessern, weil die Temperatur im Kühlraum nicht durch Aufheizen
mit einem Heizer erhöht
werden muss.
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Vorzugsweise
weist die Kühlvorrichtung
ferner eine Trennwand auf, um das Innere des thermisch isolierenden
Gehäuses
in einen Kühlraum
und einen außerhalb
dieses befindlichen Innenseitenraums zu unterteilen, wobei eine
Lüftungsöffnung für eine Luftströmung zwischen
dem Kühlraum
und dem Innenwandseitenraum vorgesehen ist und die Kühlschlange
so angeordnet ist, dass ihre Rückseite
dem Innenwandseitenraum gegenüberliegt,
ihre Seite der Innenwand benachbart ist und ihre Vorderseite in
den Innenumfang einer in der Trennwand vorgesehenen Öffnung einbezogen
ist. Bei der Vorrichtung sind vor der Kühlschlange Kühlgebläse angeordnet,
die mit einer solchen Drehrichtung laufen, dass Luft hinter den
Gebläsen
direkt auf dieselben Gebläse
zugesaugt wird.
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Daher
zirkuliert die meiste kalte Luft in der Kühlkammer in dieser, ohne in
die Kühlschlange
zurückzukehren.
Somit geht der meiste in der Kühlkammer
erzeugte Dampf in dieser in festen Zustand über, und die Menge des sich
auf der Kühlschlange
niederschlagenden Eises kann verringert werden. Weiterhin entfällt die Notwendigkeit,
besonderen Platz für
einen Luftkanal vorzusehen, um kalte Luft vor oder hinter der Kühlschlange
umzuwälzen
und damit kann Platz gespart werden.
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Vorzugsweise
wird bei der Kühlvorrichtung
die von den Kühlgebläsen abgegebene
kalte Luft von der den Kühlgebläsen gegenüberliegenden
Wand reflektiert, um zum Kühlgebläseteil zurückzukehren.
Dadurch kann in den Kühlraum
eingeblasene kalte Luft leicht zur Kühlschlangenseite zurückgeführt werden.
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Weiterhin
weist die Kühlvorrichtung
vorzugsweise eine Einrichtung zum Fördern von zu kühlendem Gut
in den Kühlraum
auf, und die Kühlgebläse sind
neben der Fördereinrichtung
angeordnet. Daher kann kalte Luft unmittelbar auf das Gut geblasen
werden, und es kann eine Schnellkühlung durchgeführt werden.
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Vorzugsweise
weist die Kühlvorrichtung
in dem Kühlraum
eine drehbare Trommel auf, an der eine spiralförmige Förderbandantriebsplatte angebracht
ist, wobei die Fördereinrichtung
ein Förderband
ist, welches umläuft,
während
es sich spiralförmig
auf der Förderbandantriebsplatte
infolge der Drehung der drehbaren Trommel bewegt. Demzufolge kann
selbst eine Kühlvorrichtung,
welche Gut spiralförmig
befördert,
Platz sparen und erlaubt ein schnelles Kühlen und reduziert Eisablagerungen
auf den Kühlschlangen.
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Vorzugsweise
umfasst die Kühlvorrichtung
eine Mehrzahl drehbarer Trommeln, für die jeweils Kühlschlangen
und Kühlgebläse vorgesehen
sind. Die benachbarten Förderbandantriebsplatten
der rotierenden Trommeln sind spiralförmig in zueinander entgegengesetzter
Richtung angeordnet. Das Förderband
bildet eine Brücke
von einer Förderbandantriebsplatte
zur benachbarten Förderbandantriebsplatte
und läuft
um, während
es sich infolge der gleichsinnigen Drehung der rotierenden Trommeln
auf den Förderbandantriebsplatten
der jeweiligen rotierenden Trommeln bewegt. Daher kann die Kühldauer
in der Vorrichtung verlängert werden,
so dass sich die Kühlwirkung
verbessern lässt.
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Vorzugsweise
hat die Vorrichtung eine gerade Anzahl drehbarer Trommeln und der
Einlass sowie der Auslass für
Güter sind
praktisch in gleicher Höhe
in dem thermisch isolierenden Gehäuse ausgebildet. Weil ein solches
Kühlgerät kein Förderband
zum Absenken eines angehobenen Gutes außerhalb des Gerätes benötigt, kann
die Ausstattung vereinfacht werden.
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Vorzugsweise
ist eine Mehrzahl der Kühlschlangen
und Kühlgebläse längs des
Außenumfangs
der Förderbandantriebsplatte
angeordnet. Daher kann die Kühlwirkung
verbessert werden, ein Raum am Außenumfang der Förderbandantriebsplatte
kann ausgenutzt werden und die Kühlschlangen
sind in Längsrichtung weniger
ausgedehnt, was somit Platz sparen hilft.
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Vorzugsweise
verlaufen die Kühlschlangen
im Wesentlichen über
dieselbe Höhe
wie von der untersten bis zu obersten Stufe der Förderbandantriebsplatte
und die Mehrzahl von Kühlgebläsen ist
vor der Kühlschlange
angeordnet, so dass das Volumen der zu den jeweiligen Stufen der
Förderbandantriebsplatte
geblasenen Luft im Wesentlich gleichförmig gemacht wird. Somit werden
die Güter
kontinuierlich gekühlt,
während
sie von der untersten bis zur obersten Stufe der Förderbandantriebsplatte
transportiert werden, und der Kühlwirkungsgrad
kann verbessert werden.
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Vorzugsweise
ist auf dem Förderband
eine Haltevorrichtung gegen ein Herunterrutschen des Gutes vorgesehen.
Damit lässt
sich verhindern, das Material vom Förderband herunterrutscht, wenn
dieses frostglatt ist.
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Vorzugsweise
ist bei der Kühlvorrichtung
die Fördereinrichtung
ein Förderband,
welches bei Bewegung in horizontaler Richtung umläuft. Daher
kann selbst eine Kühlvorrichtung,
die manche Güter
in horizontaler Richtung transportiert, Platz sparen und ein schnelles
Kühlen
erlauben und Eisablagerungen auf den Kühlschlangen verringern.
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Ist
die Fördereinrichtung
ein kreisförmiges
Förderband,
welches bei Bewegung in Horizontalrichtung umläuft, dann werden die Kühlschlangen
vorzugsweise beiderseitig des Förderbandes
angeordnet. Daher lässt
sich die Kühlwirkung
verbessern, während
das Gerät
in Längsrichtung
weniger ausgedehnt ist, und somit lässt sich eine Platz sparende
schnelle Kühlung
realisieren.
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Vorzugsweise
sind die jeweiligen Kühlgebläse beiderseits
des Förderbandes
vor der Kühlschlange
angeordnet und die Kühlgebläse liegen
einander gegenüber,
wobei sich das Förderband
zwischen ihnen befindet. Daher überlappt
sich die kalte Luft im Kühlraum,
und dies ist von weiterem Vorteil für schnelles Kühlen.
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Die
Erfindung sieht weiterhin ein Kühlverfahren
vor, wie es im Anspruch 23 definiert ist. Dieses Verfahren verwendet
eine Kühlvorrichtung
mit einem thermisch isolierenden Gehäuse, einem Kühlschlangenteil
einer Kühlschlange
an mindestens einer Innenwand des thermisch isolierenden Gehäuses, einem
vor dem Kühlschlangenteil
angeordneten Gebläse
und einer einen Raum vor dem Kühlgebläse bildenden
Kühlkammer.
Bei diesem Verfahren wird Luft von den Gebläsen in die Kühlkammer
geblasen, und das meiste der strömenden Luft
wird erneut in die Kühlkammer
geblasen, ohne in die Kühlschlange
zurückzukehren.
Die strömende
Luft wird wieder in die Kühlkammer
eingeblasen, wobei sie vorher mit der von der Kühlschlange abgesaugten strömenden Luft
vereinigt wird.
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Bei
dem oben erwähnten
Kühlverfahren
werden ausgeblasene kalte Luftströme unterschiedlicher Temperaturen
miteinander vereinigt, und es erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen ihnen.
Infolge dessen wird kalte Luft, die vom Kühlraum zur Rückseite
der Gebläse
abfließt,
mit anderer kalter Luft gekühlt,
welche direkt von der Kühlschlange
abgesaugt wird, und es kann ein vorbestimmtes Dampfvolumen im Kühlraum in
festen Zustand übergehen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren
wird ein dem Luftvolumen der durch die Kühlschlange hindurch getretenen
Luft entsprechendes Volumen angesaugt, und von der Kühlkammer
zur Kühlschlange
durch Bereiche geführt,
welche nicht von den Kühlgebläsen überdeckt
sind, und die Zuführgeschwindigkeit
wird so gewählt,
dass in der Kühlkammer
erzeugter Dampf erst zu der Zeit, wo er in Berührung mit der Oberfläche der Kühlschlange
kommt, in festen Zustand übergeht.
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Daher
geht der meiste Dampf in der zurückkehrenden
kalten Luft in festen Zustand über,
ehe er die Kühlschlange
berührt,
und Eisablagerungen auf der Kühlschlange
können
signifikant reduziert werden.
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Ferner
beträgt
die Geschwindigkeit, mit welcher der Dampf in festen Zustand übergeht,
bis zum Zeitpunkt der Berührung
mit der Kühlschlangenoberfläche (Windgeschwindigkeit)
vorzugsweise mehr als 0 m/min., aber nicht mehr als 5 m/min.. Daher
wird die zum Inneren der Kühlschlange
zurückkehrende
kalte Luft vorher gekühlt,
so dass der meiste Dampf in festen Zustand übergehen kann.
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Ferner
liegt die Geschwindigkeit, mit welcher der Dampf in festen Zustand übergeht,
bis zur Berührung mit
der Kühlschlangenoberfläche (Windgeschwindigkeit)
im Bereich von 0,5 m/min. bis 3,5 m/min. Somit kann die zum Inneren
der Kühlschlange
zurückkehrende
kalte Luft vorher gekühlt
werden, so dass der meiste Dampf in festen Zustand übergehen
kann.
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Kurze Beschreibungen
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen vertikalen Querschnitt in Vorder- und Rückrichtung durch eine Ausführungsform
der Kühlvorrichtung
gemäß der Erfindung.
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2 zeigt
einen senkrechten Querschnitt durch die Kühlvorrichtung nach 1 in
seitlicher Richtung.
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3 zeigt
einen horizontalen Querschnitt durch die Kühlvorrichtung nach 1.
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4 zeigt
einen Querschnitt in horizontaler Richtung durch eine erste Ausführungsform
der Erfindung.
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5 zeigt
einen Querschnitt längs
der Linie II-II aus 4.
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6 zeigt
eine Vorderansicht einer Kühlschlange
einer Kühlvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
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7 zeigt
einen Querschnitt zur Veranschaulichung einer Ausführungsform
eines Haltersystems der Kühlvorrichtung
bei der Erfindung.
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8 zeigt
einen Querschnitt in Längsrichtung
durch eine Kühlvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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9 zeigt
einen Querschnitt in horizontaler Richtung durch eine Kühlvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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10 zeigt
einen Schnitt in vertikaler Richtung durch die Kühlvorrichtung nach 9.
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11 zeigt
einen Querschnitt in horizontaler Richtung durch einen üblichen
Spiralfroster.
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12 zeigt
einen Querschnitt in vertikaler Richtung durch den Spiralfroster
gemäß 11.
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13 zeigt
einen Querschnitt längs
der Linie I-I in 11.
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14 zeigt
einen senkrechten Querschnitt in Längsrichtung durch einen üblichen
Tunnelfroster.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
einer Kühlvorrichtung
gemäß der Erfindung
wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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(Erste Ausführungsform)
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Erfindung auf einen Gefrierschrank angewendet. 1 zeigt
einen vertikalen Querschnitt in Vorder- und Rückrichtung gemäß dieser
Ausführung.
Ein thermisch isolierendes Gehäuse 1 wird
gebildet mit einem Außengehäuse 2,
einem Innengehäuse 3 und
einem dazwischen eingefüllten
thermischen Isolator 4. Eine Tür 5 wird in gleicher
Weise durch Füllung
eines thermischen Isolators 4 in eine Türplatte gebildet.
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An
der Rückwand
des Gefrierschranks steht eine Kühlschlange 7,
vor der Kühlgebläse 8a und 8b (2)
angeordnet sind. Das Kühlgebläse 8b ist
in 1 weggelassen, um die Strömung der kalten Luft deutlich
zu zeigen.
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Vor
den Kühlgebläsen 8a und 8b befindet
sich im Gefrierschrank eine Gefrierkammer, in welcher Tabletts 9 zur
Aufnahme von Nahrung angeordnet sind und die Tabletts 9 laufen
in Führungsschienen 10,
die beidseitig im Gefrierschrank vorgesehen sind, und die Tabletts
können
aus dem Gefrierschrank herausgenommen werden.
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2 zeigt
einen vertikalen Querschnitt in seitlicher Richtung des Gefrierschranks
nach 1. Aus Gründen
der Klarheit sind die Tabletts 9 weggelassen. Das Kühlgebläse 8a ist
bei der oberen Hälfte,
das Kühlgebläse 8b dagegen
bei der unteren Hälfte
der Kühlschlange 7 angeordnet
und die Mitten der Kühlgebläse 8a und 8b befinden
sich auf derselben Diagonale der Kühlschlange 7. Die
Kühlgebläse 8a und 8b sind
so eingestellt, dass sie sich in einer Richtung drehen, bei welcher
hinter ihnen befindliche Luft nach vorne geblasen wird.
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3 zeigt
einen Querschnitt in horizontaler Richtung durch die obere Hälfte der
Kühlschlange 7.
Das Kühlgebläse 8b ist
auch Gründen
der Klarheit weggelassen. Die Zirkulation der kalten Luft in einem
solchen Gefrierschrank wird nachfolgend anhand der 1 und 3 erläutert.
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Zuerst
wird 3 beschrieben, die eine Strömung kalter Luft in horizontaler
Richtung im Teil der Kühlschlange 7 zeigt.
Wie insbesondere bei der Kühlschlange 7 dargestellt
ist, sind Kühlrippen 12 an
einem Kühlrohr 11 der
Kühlschlange 7 ausgebildet.
Die Kühlrippen 12 sind
so angeordnet, dass ein bestimmter Abstand zwischen benachbarten
Kühlrippen
in Horizontalrichtung vorhanden ist. Dadurch kann kalte Luft in
Richtung von vorne nach hinten oder oben nach unten in der Kühlschlange 7 fließen.
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Das
Kühlgebläse 8a rotiert
in einer solchen Richtung, dass Luft von hinter dem Kühlgebläse nach
vorne gedrückt
wird. Daher wird kalte Luft von der Kühlschlange 7 hinter
dem Kühlgebläse 8a zu
diesem angesaugt (Pfeilrichtung ,a') und in den Gefrierschrank eingeblasen
(Pfeil ,b').
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Von
der Kühlkammer
zurückkehrende
Luft wird der Kühlschlange 7 hinter
dem Kühlgebläse 8a zugeführt. Speziell
wird die kalte Luft in der Gefrierkammer von einem vorderen Bereich
der Kühlschlange 7 angesaugt,
wo das Kühlgebläse 8a sich
nicht befindet (Abschnitt A) (Pfeile ,c'), durch einen Abstand 13 zwischen der
Rückseite
der Kühlschlange 7 und
der Rückwandung
geführt
(Pfeile ,d') und
dann der Kühlschlange 7 hinter
dem Kühlgebläse 8a zugeführt. Der
Abstand 13 dient als Luftkanal zur Führung der angesaugten kalten Luft
zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a.
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Wenn
der Abstand 13 zu klein ist, kann nicht genügend Volumen
kalter Luft angesaugt werden. Ist er dagegen zu groß, dann
verläuft
sich die kalte Luft in dem Abstand 13 und kann nicht adäquat zur
Rückseite des
Kühlgebläses 8a geführt werden.
Der Abstand 13 beträgt
vorzugsweise zwischen 20 und 50 mm. Die auf diese Weise vom Abschnitt
A angesaugte Luft strömt
in die Kühlkammer 7 und
wird dort erneut gekühlt
und in die Gefrierkammer ausgeblasen (Pfeile ,b').
-
Wie
oben bereits erwähnt
wurde, läuft
ein Teil der vor die Kühlschlange 7 zurückkehrenden
Luft durch diese hindurch. Der meiste Teil der zurückkehrenden
Luft tritt nicht in die Kühlschlange 7 ein,
sondern fließt direkt
zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a (Pfeile
,e') und wird wieder
in die Gefrierkammer eingeblasen (Pfeile ,b'). Dies passiert, weil die Saugkraft
zum unmittelbaren Einblasen zur Rückseite des Kühlgebläses 8a,
wie durch die Pfeile ,e' angedeutet
ist, stark ist, während
die Saugkraft am Abschnitt A, der nicht vom Kühlgebläse 8a eingenommen
wird, schwach ist.
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Die
Saugkraft am Abschnitt A ist geringer, weil dieser Abschnitt nicht
dem unmittelbaren Einfluss der Saugkraft des Kühlgebläses 8a unterliegt
und die Saugkraft des Kühlgebläses 8a in
mehrere Bereiche einschließlich
des Abschnitts 8a aufgeteilt wird.
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Mit
anderen Worten sollte die zurückkehrende
Luft durch einen vorbestimmten Luftkanal laufen (einen Zwischenraum
zwischen den Kühlrippen 12 und
auch den Abstand 13), um durch die Kühlschlange 7 zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a zu
fließen.
Als Ergebnis wird die Saugkraft auf einen weiten Bereich verteilt,
welcher nicht nur den Abschnitt A an der Seite des Kühlgebläses 8a umfasst,
sondern auch den Abschnitt B am hinteren Teil des Kühlgebläses 8a (1).
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Die
folgende Erklärung
erläutert
den Fluss kalter Luft in der Gefrierkammer. Kalte Luft, die von
dem Kühlgebläse 8a auf
die Tür 5 zu
ausgeblasen wird, ändert
ihre Richtung, wie durch die Pfeile in 3 angedeutet
ist, infolge der Flanschteile 14 der Tabletts 9 und
fließt
zur Wand 15a der Gefrierkammer und weiter zur Kühlschlange 7.
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Die
ausgeblasene kalte Luft fließt
zur Wand 15a, weil kalte Luft vom Kühlgebläse 8a an der Wand 15b weggeblasen
wird und der Gegenfluss an der Wand 15a schwach ist, wo
sich kein Kühlgebläse befindet.
-
Die
zur Vorderseite der Kühlschlange 7 zurückkehrende
Luft teilt sich auf in Luft, welche direkt zur Rückseite des Kühlgebläses 8 fließt und Luft,
welche in die Kühlschlange 7 hineingesaugt
wird. Wie bereits gesagt wurde, fließt die meiste zurückkehrende
Luft direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a,
wo eine starke Saugkraft herrscht.
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Die
Drehrichtung des Kühlgebläses ist
so eingestellt, dass kalte Luft von der Rückseite des Gebläses in Richtung
der Gefrierkammer geblasen wird. Daher wird die vom Kühlgebläse 8 ausgeblasene
Luftströmung durch
zusammengeflossene Luft gebildet, die zum einen vom Inneren der
Luftschlange 17 stammt und zum anderen direkt von der Rückseite
des Gebläses 8a kommt.
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Die
kalte Luft wird gekühlt
durch Wärmeaustausch
mit der Kühlschlange 7 unmittelbar
nachdem sie aus dem Inneren der Kühlschlange 7 ausgetreten
ist, während
die unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a geströmte Luft
durch Zirkulation im Gefrierschrank erwärmt wird und auch Dampf enthält, der
von den Nahrungsmitteln stammt.
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Diese
beiden Arten ausgeblasener kalter Luft haben also unterschiedliche
Temperatur und tauschen bei ihrem Zusammenfließen im Gefrierschrank Wärme aus.
Als Ergebnis dieses Wärmeaustauschs
wird die aus dem Gefrierraum unmittelbar zur Rückseite des Gebläses strömende Luft
durch kalte Luft gekühlt,
welche direkt von der Kühlschlange 7 abgesaugt
wird, und ein bestimmtes Dampfvolumen geht in der Gefrierkammer in
festen Zustand über.
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Wenn
die Strömungsgeschwindigkeit
geringer wird, dann verlängert
sich die Zeit für
den Wärmeaustausch
zwischen den ausgeblasenen Luftströmen und dadurch geht mehr Dampf
in festen Zustand über,
ehe die Luftströmung
zur Vorderseite der Kühlschlange 7 zurückkehrt.
Beispielsweise wird bei dieser Ausführungsform die von dem Kühlgebläse 8a abgegebene
Strömung
in die jeweiligen Tabletts 19 verteilt und die Strömungsgeschwindigkeit
verringert sich.
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Wie
bereits erwähnt
wurde, ist die Saugkraft in den nicht vom Kühlgebläse 8a überdeckten
Bereichen der Kühlschlange 7 schwächer im
Vergleich zur Saugkraft der unmittelbar in die Rückseite des Kühlgebläses 8a eingesaugten
Luft. Dadurch wird die Geschwindigkeit der zu den Bereichen der
Kühlschlange 7 ohne
Kühlgebläse 8a gesaugten
Luftströmung
langsamer als die unmittelbar zur Rückseite der Kühlschlange 7 gesaugte Luftströmung, und
der meiste Dampf in der zurückkehrenden
kalten Luft kann in festen Zustand übergehen, ehe er in Berührung mit
der Oberfläche
der Kühlschlange 7 kommt.
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Weil
die meiste kalte Luft in der Gefrierkammer in dieser zirkuliert,
ohne durch die Kühlschlange 7 hindurchzutreten,
geht weiterhin der meiste Dampf in der Gefrierkammer in festen Zustand über.
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Wie
bereits gesagt wurde, ist das Volumen der zur Kühlschlange 7 zurückkehrenden
Luft kleiner als die direkt zur Rückseite der Kühlgebläse gelangende
Luftströmung,
und der meiste Dampf kann vor dem Zurückkehren zur Kühlschlange 7 entfernt
werden. Die Folge ist, dass sich weniger Eis auf der Kühlschlange 7 absetzt,
selbst wenn die zurückkehrende
kalte Luft durch die Kühlschlange 7 hindurchläuft.
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Die
vorstehende Erläuterung
bezüglich
der vom Kühlgebläse 8a erzeugten
Strömung
kalter Luft gilt auch für
eine vom Kühlgebläse 8b bewirkte
kalte Luftströmung.
Weil jedoch das Kühlgebläse 8b in
seitlicher Richtung der Kühlschlange 7 gesehen
dem Kühlgebläse 8a gegenüberliegt,
wird die Richtung der kalten Luftströmung vom Kühlgebläse 8b und derjenigen
vom Kühlgebläse 8a links-rechts-symmetrisch
zur Mittellinie in Vorder-Rück-Richtung
der Gefrierkammer.
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Es
sei nun eine Strömung
kalter Luft in vertikaler Richtung infolge des Kühlgebläses 8a an der Kühlschlange 7 mit
Bezug auf 1 beschrieben.
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Innerhalb
der Kühlschlange 8 kann
kalte Luft im Zwischenraum zwischen den Kühlrippen auf- und abwärts fließen. An
der Seite der Kühlschlange 7,
wo sich das Kühlgebläse 8a befindet,
kann sich somit angesaugte Luft infolge der Saugkraft des Kühlgebläses 8a nach
oben bewegen (Pfeile ,e')
und wird vom Kühlgebläse 8a angesaugt
(Pfeil ,f').
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Gleichermaßen kann
am Abstand 13 hinter der Kühlschlange 7 angesaugte
Luft nach oben strömen (Pfeile
,g'). Luft in der
Gefrierkammer wird sowohl vom Kühlgebläse 8a als
auch 8b am unteren Abschnitt B der Kühlschlange 7, welche
nicht vom Kühlgebläse 8a überdeckt
wird, angesaugt (Pfeile ,h'),
jedoch bewegt sich die Luft in Abstand 13 zum Kühlgebläse 8b nach
Eintritt in die Kühlschlange 8,
ehe sie in zwei Teile aufgeteilt wird: einer wird vom Kühlgebläse 8b angesaugt
und der andere bewegt sich nach oben und vom wird vom Kühlgebläse 8a angesaugt.
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Ähnlich wie
die Luftströmung
in horizontaler Richtung, die mit Bezug auf 3 beschrieben
wurde, tritt die meiste von der Gefrierkammer zur Kühlschlange 7 zurückkehrende
Luft nicht in die Kühlschlange 7 ein, sondern
gelangt direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a (Pfeile
,i') und wird wieder
in die Gefrierkammer ausgeblasen (Pfeile ,j').
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Im
Abschnitt b, wo sich keine Kühlgebläse befinden,
ist die Saugkraft schwach im Vergleich zur Saugkraft an der Rückseite
des Kühlgebläses 9a,
und die zurückkehrende
kalte Luft fließt
nur mäßig. Ähnlich wie im
Fall des Abschnittes A in 1 sollte
die Luft durch einen bestimmten Luftkanal fließen (Abstand zwischen den Kühlrippen 12 und
Abstand 13 hinter Kühlschlange 7),
um durch die Kühlschlange 7 zur
Rückseite
des Kühlgebläses 8a zu
fließen,
während
die Luft in der Gefrierkammer direkt zur Rückseite des Kühlgebläses 8a gesaugt
werden kann, und dies ergibt eine starke Saugkraft.
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Ähnlich wie
im Falle der anhand von 3 beschriebenen kalten Luftströmung hat
die zur Kühlschlange 7 zurückkehrende
kalte Luft ein geringeres Volumen als die unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 8a gesaugte
Luft, und der meiste Dampf kann entfernt werden, ehe die Strömung zur
Kühlschlange 7 zurückkehrt. Daher
lagert sich auf der Kühlschlange 7 viel
weniger Eis ab, selbst wenn die zurückkehrende kalte Luft durch die
Kühlschlange 7 hindurchläuft.
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Die
vorstehende Erläuterung
bezieht sich auf die Strömung
angesaugter Luft an den Teil der Kühlschlange 7 mit dem
Kühlgebläse 8.
Eine ähnliche
Erläuterung
gilt für
die Strömung
angesaugter Luft an der Seite mit dem Kühlgebläse 8b, wobei die relative
Position vertikal vertauscht ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die Kühlgebläse 8a und 8b horizontal
zur Kühlschlange 7 angeordnet.
Alternativ können
die Kühlgebläse auch
mit einem bestimmten Winkel zur Kühlschlange 7 montiert
sein, wie das in 3; angedeutete Kühlgebläse 16.
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Da
die kalte Luft von einem Kühlgebläse in bestimmten
Ausmaß radial
abgeblasen wird, trifft ein Teil der ausgeblasenen kalten Luft auf
die Wand 15b und fließt
an dieser entlang (Pfeile ,k1' und
,k2'). Für eine wirksame
Kühlung
von Nahrungsmitteln auf den Tabletts 19 fließt die ausgeblasene
kalte Luft vorzugsweise auf die Tabletts 9. Durch Neigen
des Kühlgebläses fließt die ausgeblasene
Luft an der Seite der Wand 15b gerade auf die Tabletts 9 (Pfeil
,m').
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Da
kalte Luft an der Seite der Wand 15a sich beim Ausblasen
auf die Seite der Wand 15a ausbreitet (Pfeil ,n'), können Nahrungsmittel
auf den Tabletts 9 in einem weiteren Bereich gekühlt werden.
Auf diese Weise können
die Nahrungsmittel auf dem Tablett 9 durch Neigen des Kühlgebläses noch
effizienter gekühlt
werden.
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Im
hier beschriebenen Falle werden zwei Kühlgebläse verwendet, jedoch ist diese
Ausführungsform nicht
darauf beschränkt.
Beispielsweise kann der Gefrierschrank vertikal in zwei Teile unterteilt
werden, und der obere und der untere Teil können jeweils mit zwei Kühlgebläsen versehen
werden, also insgesamt vier.
-
Die
Kühlschlange
steht bei dieser Ausführung
an der Rückseite,
aber es können
weitere Kühlschlangen
beiderseits des Gefrierraumes stehen.
-
Wie
bereits gesagt wurde, kann auf der Kühlschlange niedergeschlagenes
Eis in einem Gefrierschrank dieser Ausführungsform erheblich reduziert
werden und das Eis, welches die Kühlwirkung beeinträchtigt,
kann vermieden werden. Bei einem solchen Gerät muss die Kühlschlange
nicht im Dauerbetrieb, also in einem Kühlbetrieb, von einem Abtauheizer
aufgeheizt werden, und in der Kühlkammer
tritt infolge der Wärme eines
solchen Heizers keine Temperaturerhöhung auf, so dass die Kühlwirkung
verbessert werden kann.
-
Daher
kann eine Kühlvorrichtung
gemäß der Erfindung
vorzugsweise für
einen Kühlschrank,
einen Gefrierschrank, ein Gefriergerät, eine Kühleinrichtung für einen
Verkaufsautomaten, einen Kühllager
und einen Gefriertransporter verwendet werden. Solch ein Kühlschrank
oder Gefrierschrank kann für
den Hausgebrauch bestimmt sein, während das Kühllager beispielsweise ein
Warenhauskühllager
sein kann.
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In
einem Beispiel wurde ein Gefrierschrank mit insgesamt sieben Tabletts
benützt,
um an jedem Teil die Strömungsgeschwindigkeit
zu messen, wobei die Gebläse
wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel angeordnet waren
(zwei Gebläse
am oberen und unteren Teil). Die Messpunkte und die Ergebnisse sind
in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Die Messpunkte F1, F2, C1 und
C2 sind in
2 ersichtlich. Die Gebläsedrehzahl
wurde (für
beide Gebläse)
mit 1.700 v/min. gewählt
bei einer Drehrichtung zum Ausblasen kalter Luft in den Gefrierraum. Tabelle
1:
F1
(Vorderseite eines oberen Gebläses) | 5,7
m/min. |
F2
(Vorderseite eines unteren Gebläses) | 4,6
m/min. |
C1
(Vorderseite einer Kühlschlange
neben dem oberen Gebläse) | 3,3
m/min. |
C2
(Vorderseite einer Kühlschlange
neben dem unteren Gebläse) | 2,1
m/min. |
T1
(Mitte des zweiten Tabletts) | 0,7–1,3 m/min. |
T2
(Mitte des fünften
Tabletts) | 0,7–2,0 m/min. |
T3
(Mitte des siebten Tabletts) | 0,7–1,3 m/min. |
-
Bei
C1 und C2 hatte die Strömungsgeschwindigkeit
die Richtung, bei der kalte Luft in die Kühlvorrichtung eingesaugt wurde.
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Bei
einem Kühlbetrieb,
bei welchem sämtliche
Tabletts heißes
Wasser von etwa 80°C
enthielten, war das Rohr der Kühlschlange
teilweise mit Eis bedeckt, während
die anderen Teile kein Eis zeigten, wenn das Wasser gefror.
-
Die
Messergebnisse zeigen, dass die Strömungsgeschwindigkeit auf den
Tabletts und den nicht von einem Gebläse überstrichenen Bereichen bei
diesem Beispiel genügend
langsam ist, so dass Dampf in der Gefrierkammer in festen Zustand übergehen
kann, ehe er die Oberfläche
der Kühlschlange
erreicht.
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(Zweite Ausführungsform)
-
4 zeigt
einen horizontalen Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Die Kühlvorrichtung
betrifft bei dieser zweiten Ausführungsform
einen Spiralfroster, um Nahrungsmittel auf einem Förderband
zu gefrieren, das sich spiralförmig
in einen thermisch isolierenden Gehäuse bewegt. Wie bei üblichen
Techniken befindet sich in einem Trommelgehäuse 48 innerhalb eines
thermisch isolierenden Gehäuses 21 eine
rotierende Trommel 27, an deren Außenoberfläche eine Förderbandantriebsplatte 28 spiralig
angeordnet ist. Das Trommelgehäuse 48 unterteilt
das thermisch isolierende Gehäuse 21 in
einen Kühlraum 62 und
einen Innenwandseitenraum 63. Das Trommelgehäuse 48 kann
beispielsweise aus einer nicht rostenden Stahlplatte hergestellt
sein.
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Der
Vorgang des Nahrungsmitteltransports ist ähnlich wie im üblichen
Fall. Ein vom Nahrungsmitteleinlass 24 kommendes Nahrungsmittel
bewegt sich durch die Bewegung des Förderbandes 29 (in
Richtung des Pfeils ,a')
infolge der Drehung der rotierenden Trommel 27 zu einer
oberen Stufe der Förderbandantriebsplatte 28.
Das die Oberseite der Förderbandantriebsplatte 28 erreichende
Nahrungsmittel bewegt sich in Richtung des Pfeils ,b' zum Nahrungsmittelauslass 25 und
verlässt
die Vorrichtung über
ein Nahrungsmitteltransportband 30. Bei diesem Verfahren
wird das Nahrungsmittel gekühlt,
während
es abwärts
transportiert wird.
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Vor
Kühlschlangen 50a und 50b befinden
sich Kühlgebläse 49a und 49b,
und dieselben Gebläse
befinden sich neben dem Band 29, das mit der Förderbandantriebsplatte 28 kombiniert
ist. Die Seitenplatten 52a und 52b sind jeweils
zwischen einer Seitenplatte 51a der Kühlschlange 50a und dem
Trommelgehäuse 48 und ebenfalls
zwischen einer Seitenplatte 51d der Kühlschlange 50b und
dem Trommelgehäuse 28 vorgesehen.
-
Ferner
ist eine Seitenplatte 53 zwischen der Seitenplatte 51b der
Kühlschlange 50a und
einer Seitenplatte 51c der Kühlschlange 50b befestigt.
Weiterhin sind Rückplatten 54a und 54b jeweils
neben den Rückseiten
der Kühlschlangen 50a und 50b angeordnet.
-
Da
die Seitenplatten 51a bis 51b einteilig mit den
Kühlschlangen
ausgebildet sind, wird hier auf eine detaillierte Veranschaulichung
verzichtet. Die Seitenplatten 52a, 52b und 53 können durch
Verarbeitung des Trommelgehäuses 48 gebildet
werden, oder man kann eine von dem Trommelgehäuse 48 getrennte Platte
anbringen.
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5 zeigt
einen Querschnitt längs
einer Linie II-II aus 4. Ähnlich wie in den 12 und 13 ist
eine Lagerung für
die Trommel 27 zur Beförderung
der Nahrungsmittel sowie ein Antriebsmotor in 5 weggelassen.
Auf der Kühlschlange 50b ist
eine Deckplatte 55 ausgebildet und unter ihr eine Bodenplatte 56. Die
Kühlschlange 50 ist ähnlich ausgebildet.
Die Deckplatte 55 und die Bodenplatte 56 sind
als einteilig mit dem Trommelgehäuse 48 gezeigt,
jedoch können
Deckplatte 55 und Bodenplatte 66 auch einzeln
und mit dem Trommelgehäuse 48 verbunden
sein.
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Ähnlich wie
bei den üblichen
Techniken ist die Kühlschlange 50b in
einer Höhe
positioniert, welche gleich der Höhe von der untersten bis zur
obersten Stufe der Förderantriebsplatte 28 ist,
und mehrere Kühlgebläse 49b sind über praktisch
die gesamte Oberfläche
der Kühlschlange 50b angeordnet,
um kalte Luft gleichmäßig von
der untersten bis zur obersten Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 zu
verteilen (5). Ein gleicher Aufbau ist
für die
Kühlschlange 50a vorgesehen.
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Die
Kühlgebläse 49a und 49b sind
für eine
solche Drehrichtung ausgelegt, dass Luft von hinter ihnen direkt
nach vorne geblasen wird. Daher wird Luft im Innenwandseitenraum 43 zur
Rückseite
der Kühlgebläse 49a und 49b angesaugt
und in den Kühlraum 62 hineingeblasen.
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Mit
anderen Worten tritt Luft im Innenwandseitenraum 63 in
die jeweilige Kühlschlangen 50a und 50b durch
Abstände 67a und 67b ein,
welche zwischen den Rückseiten
der Kühlschlangen
und den Innenwandungen der Rückplatten
(54a, 54b) vorgesehen sind, wie die Pfeile ,h3' in 4 andeuten.
Die Luft wird gekühlt, während sie
die Kühlschlangen
durchläuft,
und in den Kühlraum 62 ausgeblasen.
Wie die Pfeile ,h4' in 5 zeigen,
tritt gleichermaßen
Luft im Innenwandseitenraum 63 in die Kühlschlangen 50a, 50b von
der unteren und oberen Oberfläche
der jeweiligen Spulen ein. Die Luft wird gekühlt, während sie die Kühlschlange
durchläuft,
und in den Kühlraumraum 62 ausgeblasen.
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Speziell
beschrieben sei eine Strömung
kalter Luft zwischen dem Kühlraum 62 und
den Kühlschlangen 50a und 50b.
Da die Ströme
kalter Luft an der Kühlschlange 50a und
der Kühlschlange 50b einander gleich
sind, sei als Beispiel in der folgenden Beschreibung die Kühlschlange 50b herangezogen. Ähnlich der Kühlschlange 7 gemäß 3 hat
die Kühlschlange 50b ein
Kühlrohr,
an welchem die Rippen ausgebildet sind. Daher kann kalte Luft in
Richtung von vorne nach hinten oder von oben nach unten in der Kühlschlange 50b strömen.
-
Weil
das Kühlgebläse 49b mit
einer Drehrichtung umläuft,
bei welcher Luft von hinter dem Kühlgebläse nach vorne geblasen wird,
wird die Luft in der Kühlschlange 50b hinter
dem Kühlgebläse 49b in
das Kühlgebläse 49b eingesaugt
und in den Kühlraum 62 ausgeblasen
(Pfeile ,h').
-
Vom
Kühlraum 62 zurückkommende
Luft wird in die Kühlschlange 50b hinter
dem Kühlgebläse 49b geführt. Speziell
wird kalte Luft im Kühlraum 62 an
Bereichen vor der Kühlschlange 50b angesaugt,
welche nicht von dem Kühlgebläse 49b überdeckt
sind (s. 6), und läuft durch den Abstand 67b zwischen
der Rückseite
der Kühlschlange
und der Rückwand,
ehe sie erneut der Kühlschlange 50b hinter
dem Kühlgebläse 39b zugeführt. Das
bedeutet, dass der Abstand 67b als Luftkanal wirkt, um
angesaugte kalte Luft zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b zu
führen.
-
Ist
der Abstand 67b zu klein, dann kein ausreichendes Volumen
kalter Luft angesaugt werden. Ist er aber zu groß, dann zerstreut sich die
kalte Luft im Abstand 67b und kann nicht adäquat zur
Rückseite
des Kühlgebläses 49b geführt werden.
Ein bevorzugter Bereich für
den Abstand 67b liegt daher von 20 bis 50 mm.
-
Kalte
Luft, die von der Seite des Kühlraums 62 zur
Kühlschlange 50b gesaugt
wird, tritt in diese durch den Abstand 67b ein, um erneut
gekühlt
zu werden und in die Gefrierkammer ausgeblasen zu werden.
-
Die
vorstehende Beschreibung betrifft einen durch die Kühlschlange 50b hindurchlaufenden
Teil der vor der Kühlschlange 50b zurückkehrenden
Luft. Das meiste der zurückkehrenden
Luft tritt nicht in die Kühlschlange 50b ein,
sondern strömt
zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b (Pfeile
,i' und ,k'), um erneut in die
Gefrierkammer eingeblasen zu werden (Pfeile ,h'). Dies tritt ein, weil die Saugkraft,
welche die Luft unmittelbar zur Rückseite des Kühlgebläses 49b strömen lässt, stark
ist, während
dieselbe Kraft an dem Teil schwach ist, wo sich kein Kühlgebläse 49b befindet.
-
Diese
schwache Saugkraft lässt
sich folgendermaßen
erklären.
Die Saugkraft des Kühlgebläses 49b hat
keine direkte Wirkung auf Bereiche, die nicht vom Kühlgebläse 49b überdeckt
werden. Weiterhin verteilt sich die Saugkraft des Kühlgebläses 49b weitgehend über die
Kühlschlange 50b.
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Mit
anderen Worten soll zurückkehrende
Luft durch einen vorbestimmten Luftkanal laufen (nämlich einem
Abstand zwischen den Kühlrippen
und dem Abstand 67b), um durch die Kühlschlange 50b zur
Rückseite des
Kühlgebläses 49b zu
fließen.
Auf diese Weise wird die Saugkraft nicht nur zur Seite des Kühlgebläses 49b, sondern
auch zu seinem unteren Teil gelenkt (s. 6) und verteilt
sich in starkem Ausmaß.
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Der
größte Teil
der in den Kühlraum 62 geblasenen
kalten Luft wird durch die Außenwand
der Trommel 27 reflektiert, um vor die Kühlschlange 50b zurückzukehren
(Pfeile ,i' und
,k'). Die zur Vorderseite
der Kühlschlange 50b zurückkehrende
Luft wird somit aufgeteilt in Luft, welche direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b geführt wird,
und Luft, welche in die Kühlschlange 50b gesaugt
wird. Wie oben erwähnt,
strömt
der meiste Teil der zurückkehrenden
Luft direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b,
wo eine starke Saugwirkung herrscht.
-
Das
Kühlgebläse 49b wird
mit solcher Drehrichtung betrieben, dass kalte Luft von hinter dem
Gebläse zur
Gefrierkammer geblasen wird. Daher besteht die vom Kühlgebläse 49b abgeblasene
Luftströmung
durch ein Zusammenfließen
von Luft, welche aus dem Inneren der Luftschlange 50b kommt,
und Luft, welche direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b strömt, ehe
sie weggeblasen wird.
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Die
kalte Luft wird durch Wärmeaustausch
mit der Kühlschlange 50b gekühlt, unmittelbar
nachdem sie aus dem Inneren der Kühlschlange 50b herausgeblasen
wird, während
die direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b strömende Luft
infolge von Zirkulation im Gefrierraum erwärmt wird und auch Dampf enthält, die aus
den Nahrungsmitteln stammt.
-
D.h.,
dass diese beiden Arten ausgeblasener kalter Luft unterschiedliche
Temperaturen haben und beim Zusammenfließen im Gefrierraum Wärme austauschen.
Infolge dieses Wärmeaustauschs
wird die direkt vom Kühlraum 62 zur
Rückseite
des Gebläses
strömende
kalte Luft von der anderen kalten Luft gekühlt, welche direkt von der
Kühlschlange 50b angesaugt
wird, und ein bestimmtes Volumen von Dampf geht in der Gefrierkammer
in festen Zustand über.
-
Wenn
die Strömungsgeschwindigkeit
sich in diesem Stadium verlangsamt, dann wird die Zeit für den Wärmeaustausch
zwischen den ausgeblasenen kalten Luftströmen verlängert, und damit kann vor der
Rückkehr
zur Vorderseite der Kühlschlange 50b mehr
Dampf in festen Zustand übergehen.
Beispielsweise wird bei dieser Ausführungsform die vom Kühlgebläse 49b weggeblasene
Luft auf die entsprechenden Stufen der Förderbandantriebsplatte 28 verteilt
(s. 5), und die Strömungsgeschwindigkeit verringert
sich.
-
Wie
oben erwähnt,
ist die Saugkraft in Bereichen der Kühlschlange 50b, welche
nicht von dem Kühlgebläse 49b überdeckt
sind, schwächer
im Vergleich zur Saugkraft, welche direkt an der Rückseite
des Kühlgebläses 49b herrscht.
Daher wird die Geschwindigkeit der angesaugten Luftströme zu Bereichen
der Kühlschlange 50b,
welche nicht vom Kühlgebläse 49b überdeckt
sind, geringer als diejenige der Luftströmung, welche direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b gesaugt
werden, und der meiste Dampf in der zurückkehrenden kalten Luft kann
in festen Zustand übergehen,
ehe er in Berührung
mit der Oberfläche
der Kühlschlange 50b kommt.
-
Weil
der meiste Teil der kalten Luft im Kühlraum 62 in diesem
zirkuliert, ohne durch die Kühlschlange 50b zu
laufen, geht weiterhin der meiste Dampf im Kühlraum 62 in festen
Zustand über.
-
Wie
bereits gesagt, dreht sich das Kühlgebläse 49b in
eine Richtung, bei welcher Luft an der Seite der Kühlschlange
zur Vorderseite des Kühlgebläses geblasen
wird. Daher wird Luft am Innenwandseitenraum 63 ebenfalls
zur Rückseite,
zur Oberseite und zur Bodenseite der Luftschlange 50b gesaugt
und über
das Kühlgebläse 49b in
den Kühlraum 62 eingeblasen.
Kalte Luft im Kühlraum 62 wird
durch ein Ventilationsloch zum Innenwandseitenraum 63 geführt (Pfeil
,h1').
-
Der
Innenwandseitenraum 63 wird von der strömenden Luft gekühlt, und
das Trommelgehäuse
aus nicht rostendem Stahl wird ebenfalls gekühlt; die kalte Luft im Innenwandseitenraum 63 neben
der Trommel wird ebenso gekühlt.
Dies hat zur Folge, dass die kalte Luft im Innenwandseitenraum 63 unter
Verringerung ihres Feuchtigkeitsgehaltes strömt.
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Wie
bereits gesagt, hat die von der Kühlschlange 50b zurückkommende
kalte Luft ein kleineres Volumen als die Luftströmung, welche direkt zur Rückseite
des Kühlgebläses 49b geblasen
wird, und der meiste Teil des Dampfes kann entfernt werden, ehe
die Luft zur Kühlschlange 50b zurückkehrt.
Daher schlägt
sich viel weniger Eis auf der Kühlschlange 50b nieder,
selbst wenn die zurückkehrende
kalte Luft durch die Kühlschlange 50b hindurch
läuft.
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Weil
die jeweiligen Kühlgebläse vor der
Kühlschlange
angeordnet sind und keine speziellen Kühlkanäle zum Einblasen kalter Luft
vor dem jeweiligen Kühlgebläse vorgesehen
sind, wird die kalte Luft mit einer gewissen Ausweitung auf den
Gebläsedurchmesser
ausgeblasen. Daher wird ein Gerät
mit mehreren Kühlgebläsen, wie
bei dieser Ausführungsform
erläutert,
vorzugsweise zum Schnellkühlen
benutzt, weil von den jeweiligen Gebläsen ausgeblasene kalte Luft
sich überlappt.
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Weil
die Kühlgebläse 49a und 49b sich
neben dem Förderband 29 befinden,
kann kalte Luft von den Kühlgebläsen unmittelbar
auf die Nahrungsmittel 38 geblasen werden. Dies ist für schnelles
Kühlen
ebenfalls zu bevorzugen.
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Wenn
mehrere Kühlgebläse vor der
Kühlschlange
angeordnet sind, dann werden sie jeweils mit einer Neigung zur Kühlschlange
montiert, so dass die Kaltluftströme von den betreffenden Kühlgebläsen einander durchkreuzen.
Daher wird auf den Nahrungsmitteln kalte Luft konzentriert und dies
ist hinsichtlich eines schnellen Kühlens weiterhin förderhaft.
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Anders
als bei üblichen
Techniken erfordert diese Ausführungsform
keinen speziellen Platz als Luftweg für die Umwälzung zurückgeführter Luft. Weil die Kühlgebläse 49a und 49b sich
weiterhin neben dem Förderband 29 befinden,
das mit der Förderbandantriebsplatte 28 kombiniert
ist, werden kalte Luftströme
von den Kühlgebläsen 49a und 49b unmittelbar
in das Trommelgehäuse 48 geblasen.
Anders als bei üblichen
Techniken wird daher kein Raum als Luftkanal für zirkulierende kalte Luft
benötigt.
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Ein
Spiralfroster, wie er als Beispiel für diese Ausführungsform
erläutert
wurde, braucht daher wenig Platz für die Erstreckung des Kühleinheitteils
zum Trommelgehäuse 48,
und man kann Platz sparen.
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Bei
dem Beispiel nach 4 sind zwei Kühlschlangen
benutzt worden, jedoch kann ihre Anzahl auch auf eine verringert
oder auf drei oder mehr vergrößert werden,
entsprechend geforderten Kühlwirkung.
Kühlschlangen
können
schrittweise erhöht
werden durch Anordnung längs
des Außenumfangs
der Förderbandantriebsplatte 28.
Da der Außenumfangsbereich
der Förderbandantriebsplatte 28 effizient
genutzt werden kann, wobei man die Längsausdehnung der Kühlschlange
bei dieser Anordnung im Griff hat, erhöht sich der Platzbedarf für diese
Anordnung nicht nennenswert, selbst wenn die Anzahl der Kühlschlangen
bis zu einer gewissen Grenze erhöht
wird.
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Der
Platzbedarf für
die Anordnung wird nicht übermäßig vergrößert, selbst
wenn die Anzahl der Kühleinheiten
erhöht
wird. Daher kann die Wirksamkeit beim schnellen Kühlen bei
eingespartem Platz verbessert werden.
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Die
Kühlvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
lässt sich
beispielsweise zum Gefrieren von in Scheiben geschnittenen Fisch
von 5°C
auf minus 5°C
benutzen. Dieselbe Anordnung kann auch benutzt werden, um beispielsweise
frisches Brot von etwa 80°C
auf etwa 10–20°C herunterzukühlen. Die
Temperaturen der Nahrungsmittel am Auslass lassen sich durch Einstellung
der Drehgeschwindigkeit der drehbaren Trommel bestimmen.
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Insbesondere
kann man sich bemerkenswerte Wirkungen beim Gefrieren bezüglich verringerter
Eisablagerung auf einer Kühlschlange
zu Nutze machen. Speziell erlaubt nämlich, wie oben erwähnt, eine
Kühlvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform,
welche kalte Luft von den Kühlgebläsen direkt über die
Nahrungsmittel bläst,
ein schnelles Kühlen,
und in kurzer Zeit bildet sich auf den Nahrungsmitteln ein dünner Eisfilm
(Eisbarriere).
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Der
Kühlraum
erreicht seinen Sättigungsdampfdruck
sehr schnell wegen der verdampften Feuchtigkeit der Nahrungsmittel
vor Bildung der Eisbarriere. Somit wird ein Verdampfen der Feuchtigkeit
von den Nahrungsmitteln in einer Anfangsstufe der Kühlung verhindert,
und trockene Luft zirkuliert im Kühlraum und damit setzt sich
praktisch kein Eis auf der Kühlschlange
ab.
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Weil
sich das Förderband 29 spiralig
auf einer geneigten Oberfläche
bewegt, können
die auf dem Förderband 29 liegenden
Nahrungsmittel leicht heruntergleiten, wenn sich Frost auf dem Band
gebildet hat. Wie 7 zeigt, sind auf der Oberfläche des
Förderbandes 29 Stopper 27 vorgesehen,
um ein Herunterrutschen der Nahrungsmittel 38 zu verhindern.
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(Dritte Ausführungsform)
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8 zeigt
einen Längsschnitt
durch eine Kühlvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform,
welche einen Spiralfroster betrifft. Um den Transport der Nahrungsmittel
deutlicher zu zeigen, ist ein Querschnitt oberhalb der Mittellinie
der rotierenden Trommel mit den Querschnitten eines Nahrungsmitteleinlasses 24 sowie
eines Nahrungsmittelauslasses 25 überlappt.
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In
dem Spiralfroster gemäß der dritten
Ausführungsform
werden zwei rotierende Trommeln verwendet, wobei gegenüber dem
Froster nach der zweiten Ausführungsform
eine rotierende Trommel 27a hinzugefügt ist. Ähnlich wie bei der zweiten
Ausführungsform
wird die rotierende Trommel 27a von einem Trommelgehäuse 48a umgeben
und dreht sich um die Achse 26 in gleicher Richtung wie
die rotierende Trommel 27.
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An
der rotierenden Trommel 27a ist eine Förderbandantriebsplatte 28b spiralförmig befestigt,
und auf den Förderbandantriebsplatten 28, 28b befindet
sich ein Förderband 29,
welches zwischen der oberen Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 und
derjenigen der benachbarten Förderbandplatte 28b eine
Brücke
bildet. Die Förderbandantriebsplatte 28 verläuft in gleiche
Richtung spiralig wie bei der ersten Ausführungsform, während die
Förderbandantriebsplatte 28b in
entgegengesetzter Richtung wie die Förderbandantriebsplatte 28a spiralig
verläuft.
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Infolge
dessen bewegt sich das Förderband
auf der Förderbandantriebsplatte 28 nach
oben von der unteren Stufe der Förderbandantriebsplatte 28,
wenn die rotierenden Trommeln 27 und 27a sich
in derselben Richtung drehen, während
das Förderband 29 auf
der Förderbandantriebsplatte 28a sich
von der oberen Stufe der Förderbandantriebsplatte 28b nach
unten bewegt. Ähnlich
wie bei der rotierenden Trommel 27 sind bei der rotierenden
Trommel 27a eine Kühlschlange
und ein Kühlgebläse vorgesehen,
die jedoch in 8 nicht veranschaulicht sind.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird ein Nahrungsmittel 38 bei dem Nahrungsmitteleinlass 24 auf
das Förderband 29 gesetzt
und bewegt sich von der unteren Stufe der Förderbandantriebsplatte 28 infolge
der Drehung der rotierenden Trommel 27 nach oben. Nach
Erreichen der obersten Stufe bewegt sich das Nahrungsmittel zur
Oberseite der Förderbandantriebsplatte 28b.
Wie gesagt, bewegt sich das Nahrungsmittel 38 von der oberen
Stufe der Förderbandantriebsplatte 28b an
der rotierenden Trommel 27b nach unten, und wenn es die
untere Stufe der Förderbandantriebsplatte 28b erreicht
hat, dann wird es mit Hilfe des Nahrungsmitteltransportbandes 30a nach
außen
befördert.
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Der
Spiralfroster der zweiten Ausführungsform
kann eine höhere
Kühlleistung
gegenüber
einem Froster mit nur einer einzigen rotierenden Trommel erbringen.
D.h., das Nahrungsmittel 38 wird kontinuierlich gekühlt, während es
sich auf den rotierenden Trommeln 27 und 27a bewegt.
Dies ist vorteilhaft, wenn jedes Nahrungsmittel groß ist oder
die Temperatur des eintretenden Nahrungsmittels hoch ist. Weil das
Nahrungsmittel 38 in der Vorrichtung durch eine der rotierenden
Trommeln nach oben bewegt wird und von der anderen nach unten, können der
Nahrungsmitteleinlass 24 und der Nahrungsmittelauslass 25 im
Wesentlichen auf der gleichen Höhe
angeordnet werden. Daher wird bei dieser Vorrichtung kein äußeres Transportband
zum Absenken des nach oben gewanderten Nahrungsmittels 38 benötigt und
die Einrichtung kann außerhalb
des Gerätes
einfacher gehalten werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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9 zeigt
einen horizontalen Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform,
welcher ein Tunnelgefriergerät
betrifft, zum Gefrieren von Nahrungsmitteln auf einem Förderband, das
sich horizontal in einem thermisch isolierenden Gehäuse bewegt. 10 zeigt
einen vertikalen Querschnitt durch denselben Tunnelfroster gemäß 9.
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Wie
bei üblichen
Vorrichtungen wird ein Nahrungsmittel 47 auf einem Förderband 44 transportiert,
das sich in Richtung eines Pfeils ,m' in einem thermisch isolierenden Gehäuse 39 bewegt. Ähnlich wie
bei einer üblichen
Vorrichtung gemäß 14 sind
an beiden Enden in Längsrichtung
des thermisch isolierenden Gehäuses
der Nahrungsmitteleinlass 45 und der Nahrungsmittelauslass 46 vorgesehen,
auch wenn sie in den Teilansichten gemäß 9 und 10 nicht
gezeigt sind.
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Neben
dem Förderband 44 sind
Kühlgebläse 58a und 58b angeordnet
und zwar jeweils vor den Kühlschlangen 59a und 59b.
Die Kühlflächen 59a und 59b sind
so positioniert, dass sich ihre Rückseiten, Oberseiten und Unterseiten
neben den Innenwandungen des thermisch isolierenden Gehäuses 39 oder
dergleichen befinden (10).
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Das
thermisch isolierende Gehäuse 39 ist
durch eine Trennwand 64 in einen Kühlraum 65 und einen Innenwandseitenraum 66 unterteilt.
Die Trennwand 64 besteht aus einer nicht rostenden Stahlplatte
oder dergleichen. Zwischen der oberen Endfläche der Trennwand 64 und
der oberen Platte des thermisch isolierenden Gehäuses 39 sowie zwischen
der unteren Endfläche
der Trennwand 64 und einer Platte 61 für die Befestigung einer
Kühlschlange
sind Abstände
zum Einströmen
der Luft in den Kühlraum 65 zum
Innenwandseitenraum 66 ausgebildet (10). Vorzugsweise
liegen diese Abstände
oberhalb und unterhalb der Trennwand 64 im Bereich von
20–50
mm. Die Vorderteile der jeweiligen Seitenplatten (60a–60d)
der Kühlschlangen 59a und 59b berühren den
Innenumfang des Öffnungsteils
der Trennwand 64, und die jeweiligen Kühlschlangen sind dichter an
dem Innenwandseitenraum 66 angeordnet.
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Bei
dieser Ausführungsform
liegen sich die Kühlgebläse 58a und 58b einander
gegenüber,
und zwischen ihnen verläuft
das Förderband 44.
Beide Kühlgebläse 58a und 58b rotieren
so, dass die Luft hinter den Kühlgebläsen direkt
auf das Förderband 44 zu
geblasen wird (in Richtung der Pfeile ,n').
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Diese
Ausführungsform
ist ein Beispiel für
die Benutzung von zwei Kühlgebläsen für eine Kühlschlange. Ähnlich wie
bei der Anordnung gemäß 2 sitzt
eines der Kühlgebläse an der
oberen Hälfte
der Kühlschlange,
während
das andere an der unteren Hälfte
sitzt, so dass die Mitten dieser Kühlgebläse sich auf derselben Diagonale
der Kühlschlange
befinden.
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Die
von den gegenüberliegenden
Kühlgebläsen 58a und 58b ausgeblasenen
Luftströme
stoßen
oberhalb des Förderbandes 44 aufeinander
und auf diese Weise wird das sich mit dem Förderband 44 bewegende Nahrungsmittel 47 mit
kalter Luft gekühlt,
die aus diesen Gebläsen
kommt.
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In 9 ist
nur ein Paar einander gegenüberliegender
Kühleinheiten
gezeigt, jedoch können
in Längsrichtung
des Förderbandes 44 mehrere
Paare von Kühleinheiten
angeordnet werden. Daher wird das Nahrungsmittel 47 fortlaufend
gekühlt,
wenn es in Pfeilrichtung ,m' transportiert
wird, und wenn es den Nahrungsmittelauslass erreicht, ist es vollständig gefrostet.
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Im
folgenden wird die Strömung
kalter Luft zwischen dem Kühlraum 65 und
den Kühlschlangen 59a, 59b näher beschrieben.
Die Kühlschlange 59b wird
als Beispiel herangezogen, weil die Luftströmung an der Kühlschlange 59a gleich
derjenigen an der Kühlschlange 59b ist. Ähnlich wie
die Kühlschlange 7 gemäß 3 hat
die Kühlschlange 59b ein
mit Kühlrippen
versehenes Kühlrohr.
Daher kann in der Kühlschlange 59b kalte Luft
in Richtung von vorne nach hinten (vom Kühlraum 65 zum Innenwandseitenraum 66 und
umgekehrt) oder in Richtung von oben nach unten (die Richtung in
welcher die Kühlschlangen
stehen) fließen.
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Das
Kühlgebläse 58a rotiert
in einer Richtung, bei welcher Luft von hinter dem Kühlgebläse nach
vorne ausgeblasen wird. Daher wird die kalte Luft der Kühlschlange 59b hinter
dem Kühlgebläse 58 von
diesem angesaugt (Pfeile ,t')
und in den Kühlraum 65 geblasen
(Pfeile ,n').
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Aus
dem Kühlraum 65 zurückkommende
Luft wird der Kühlschlange 59b hinter
dem Kühlgebläse 58b zugeführt. Speziell
wird die kalte Luft des Kühlraums 65 an
einen Bereich vor der Kühlschlange 59b angesaugt (Pfeil
,u'), der nicht
vom Kühlgebläse 58 bedeckt
ist (entsprechend Abschnitt C1 in 2), und
der Kühlschlange 59b hinter
dem Kühlgebläse 58b über den
Abstand 68b zwischen Rückseite
der Kühlschlange
und Rückwand
zugeführt.
D.h., der Abstand 68b dient als Luftkanal zum Einbringen
angesaugter Luft zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b.
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Ist
der Abstand 68b zu klein, dann kann kein ausreichendes
Volumen kalter Luft angesaugt werden. Ist er zu groß, dann
fließt
die kalte Luft im Abstand 68b auseinander und kann nicht
zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b geführt werden.
Daher liegt der Abstand 68b im Bereich von 20–50 mm.
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Auf
diese Weise läuft
von der Seite des Kühlraums 65 in
die Kühlschlange 59b angesaugte
kalte Luft durch die Kühlschlange 59b,
um dort erneut gekühlt
und in die Gefrierkammer ausgeblasen zu werden.
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Die
obige Beschreibung gilt für
einen Teil der von der Vorderseite der Kühlschlange 59b zurückkommenden
Luft, welcher durch die Kühlschlange 59b hindurchläuft. Die
meiste zurückkommende
Luft tritt nicht in die Kühlschlange 59b ein,
sondern fließt
zur Rückseite
des Kühlgebläses 59b (Pfeile
,p', ,s' und ,r'), um wiederum in
den Kühlraum 65 geblasen
zu werden (Pfeile ,n'),
weil die Saugkraft, welche die Luft direkt zur Rückseite des Kühlgebläses 58 fließen lässt, stark
ist, während
die Saugkraft an den nicht vom Kühlgebläse 58b überdeckten
Bereichen schwach ist.
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Diese
schwache Saugkraft lässt
sich folgendermaßen
erklären.
Die Saugkraft des Kühlgebläses 58b hat
keine direkte Wirkung in Bereichen, welche nicht von diesem Kühlgebläse 58 überdeckt
sind. Weiterhin verteilt sich die Saugkraft des Kühlgebläses 58b in
starkem Maß über die
Kühlschlange 59b.
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Mit
anderen Worten soll zurückkehrende
Luft durch einen vorbestimmten Luftkanal (Abstand zwischen den Kühlrippen
und Abstand 58b hinter der Kühlschlange) über die
Kühlschlange 59b zur
Rückseite
des Kühlgebläses 58b fließen. Daher
tritt die Saugkraft nicht nur seitlich vom Kühlgebläse 58b auf, sondern
auch am oberen und unteren Teil des Kühlgebläses 58b (2)
und verteilt sich in starkem Maß.
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Die
meiste von den jeweiligen Kühlgebläsen 58a und 58b in
den Kühlraum 65 ausgeblasene
Luft stößt mit kalter
Luft zusammen, die von gegenüberliegenden
Kühlgebläsen über das
Förderband 44 geblasen
wird. Weil die Kühlgebläse 58a und 58b eine
Saugkraft zum Ansaugen von Luft zur Rückseite der Kühlgebläse ausüben, wird
die kalte Luft über
Förderband 44 zur
Seite der Kühlschlangen
(59a, 59b) angesaugt. Die zur Vorderseite der
Kühlschlange 59b zurückkehrende
Luft wird aufgeteilt in Luft, welche unmittelbar zur Rückseite des
Kühlgebläses 58b fließt, und
Luft, die von der Kühlschlange 59b angesaugt
wird. Wie bereits gesagt wurde, strömt die meiste zurückkehrende
Luft unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b,
das eine starke Saugkraft ausübt.
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Das
Kühlgebläse 58b rotiert
in einer solchen Richtung, dass kalte Luft von seiner Rückseite
zum Kühlraum 65 geblasen
wird. Daher setzt sich der vom Kühlgebläse 58b abgeblasene
Luftstrom zusammen aus Luft, die vom Inneren der Kühlschlange 59b kommt,
und Luft, die abgeblasen wird, nachdem sie unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b gelangt
ist.
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Die
kalte Luft wird durch Wärmeaustausch
mit der Luftschlange 59b gekühlt, unmittelbar nachdem sie die
Kühlschlange 59b durchlaufen
hat, während
unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b geflossene und
auszublasende Luft infolge Zirkulation im Gefrierschrank erwärmt wird
und auch von den Nahrungsmitteln abgegebenen Dampf enthält.
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D.h,
dass diese beiden Ströme
weggeblasener kalter Luft unterschiedliche Temperatur haben und beim
Zusammenfließen
im Gefrierschrank Wärme
austauschen. Infolge dieses Wärmeaustausches
wird die kalte Luft, die erneut mit erhöhter Temperatur in die Gefrierkammer
ausgeblasen wird, durch die andere kalte Luft gekühlt, welche
direkt von der Kühlschlange 59b angesaugt
wird, und ein bestimmtes Dampfvolumen geht im Kühlraum 65 in festen
Zustand über.
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Wenn
sich die Strömungsgeschwindigkeit
in diesem Stadium verlangsamt, dann wird die Zeit für einen Wärmeaustausch
zwischen den ausgeblasenen kalten Luftströmen verlängert, und es kann mehr Dampf
vor dem Zurückfließen vor
die Kühlschlange 59b in
festen Zustand übergehen.
Bei dieser Ausführungsform
stößt z.B.
die meiste von den jeweiligen Kühlgebläsen 58a, 58b in
den Kühlraum 65 ausgeblasene
Luft mit kalter Luft zusammen, welche von den gegenüberliegenden
Kühlgebläsen über das
Förderband 44 geblasen
wird, und damit wird die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft von den jeweiligen Kühlgebläsen verringert.
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Wie
gesagt ist die Saugkraft in nicht von dem Kühlgebläse 58b überdeckten
Teilen der Kühlschlange 59b schwächer im
Vergleich zur Saugkraft, welche Luft unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b ansaugt.
Daher wird die Geschwindigkeit der angesaugten Luftströmung, welche
zu nicht vom Kühlgebläse 58b überdeckten
Bereichen der Kühlschlange 59b fließt, kleiner
als diejenige der Luftströmung,
welche unmittelbar zur Rückseite
des Kühlgebläses 58b gesaugt
wird, und der meiste Dampf in der zurückkommenden kalten Luft kann
vor Berührung
mit der Oberfläche
der Kühlschlange 59b in
festen Zustand übergehen.
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Da
der größte Teil
der kalten Luft im Kühlraum 65 in
diesem zirkuliert, ohne die Kühlschlange 59b zu durchlaufen,
geht ferner der meiste Dampf im Kühlraum 65 hierin in
festen Zustand über.
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Auf
das Förderband 44 geblasene
kalte Luft wird teilweise von der gegenüberliegenden Trennwand 64 reflektiert
und kehrt zurück.
Die meiste zur Vorderseite der Trennwand 64 zurückkehrende
kalte Luft trifft auf die Trennwand 64 und bewegt sich
endlang dieser zum oberen und unteren Abstand, durchläuft diese
Abstände
und fließt
zum Innenwandseitenraum 66 und tritt erneut in die jeweiligen
Kühlschlangen
ein; um dort gekühlt
zu werden, während
sie diese durchlaufen und wird anschließend wieder in den Kühlraum 65 geblasen.
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Mit
anderen Worten wird der Innenwandseitenraum 66 infolge
der Strömung
kalter Luft gekühlt,
und dabei wird auch die Trennwand 64 aus nicht rostendem
Stahl oder dergleichen sowie der Innenwandseitenraum 66 neben
der Trennwand gekühlt.
Daher fließt
die in den Innenwandseitenraum 66 strömende Luft in diesen, wobei
sich ihr Feuchtigkeitsgehalt verringert.
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Infolgedessen
wird die vom Innenseitenwandraum 66 in die Kühlschlange
gesaugte Luft beim Durchlaufen der Kühlschlange weitergekühlt. Weil
aber der Feuchtigkeitsgehalt herabgesetzt worden ist, werden Eisablagerungen
auf der Kühlschlange
erheblich verringert.
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Weil
weiterhin die Kühlgebläse jeweils
vor der Kühlschlange
angeordnet sind und keine besonderen Luftkanäle für das Einströmen ausgeblasener
Luft vor den betreffenden Kühlgebläsen angeordnet
sind, wird die ausgeblasene kalte Luft in gewissem Ausmaß auf den
Gebläsedurchmesser
ausgeweitet. Wenn der Gefrierschrank mehrere Kühlgebläse aufweist, wie bei dieser
Ausführungsform,
dann überlappen
sich auch von den jeweiligen Kühlgebläsen kommende
Luftströme
und dies ermöglicht
ein schnelles Kühlen.
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Weil
weiterhin bei dieser Ausführungsform
die Kühlgebläse 58a und 58b neben
dem Förderband 44 angeordnet
sind, wird kalte Luft von den Kühlgebläsen direkt
auf die Nahrungsmittel 38 geblasen und auch dies wird vorzugsweise
zum schnellen Kühlen
ausgenutzt.
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Sind
vor der Kühlschlange
mehrere Kühlgebläse angeordnet,
dann werden diese mit einer Neigung zur Kühlschlange angebracht, sodass
die von ihnen weggeblasenen kalten Luftströme sich durchkreuzen. Damit werden
kalte Luftströme
auf den Nahrungsmitteln konzentriert und auch dies ist für eine schnelle
Kühlung von
Vorteil.
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Bei
einer üblichen
Vorrichtung, bei welcher Kühleinheiten
miteinander ausgerichtet sind, wächst
mit zunehmender Anzahl von Paaren von Kühleinheiten die Ausdehnung
in Längsrichtung.
Bei einer Einrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
können
Kühleinheiten
andererseits gegenüberliegend
angeordnet werden, so dass die Ausdehnung in Längsrichtung im Vergleich zu
einer üblichen
Vorrichtung bei gleicher Anzahl von Kühleinheiten geringer ausfällt. Die
Vorrichtung erfordert daher keinen sehr großen Platz, selbst wenn die
Anzahl von Kühleinheiten
vergrößert wird.
Daher wird das Schnellkühlverhalten
verbessert, während
Platz gespart wird. Somit ist auch ein Tunnelgefriergerät, wie es
diese Ausführungsform
darstellt, nützlich
für schnelles
Kühlen.
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Die
Kühlvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
kann beispielsweise verwendet werden zum Frieren von Nudeln von
10°C auf
minus 40°C.
Die gleiche Vorrichtung lässt
sich benutzen zum Kühlen
von beispielsweise frischem Brot von etwa 80°C auf 10–20°C. Die Temperaturen der Nahrungsmittel
am Auslass lassen sich über
Einstellung der Transportgeschwindigkeit des Förderbandes wählen.
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Speziell
ergeben sich beim Frosten erhebliche Wirkungen bezüglich Eisablagerung
auf einer Kühlschlange.
Wie bereits gesagt erlaubt eine Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung
ein schnelles Kühlen,
weil sie kalte Luft von den Kühlgebläsen direkt
auf die Nahrungsmittel blasen kann und einen Turbulenzzustand bilden kann
und weil sich in kurzer Zeit auf den Nahrungsmitteln ein dünner Eisfilm
(Eisbarriere) ausbildet. Im Kühlraum
wird wegen der vor der Bildung der Eisbarriere verdampfenden Feuchtigkeit
der Nahrungsmittel schnell ein Sättigungsdampfdruck erreicht.
Ein Verdampfen der Feuchtigkeit aus den Nahrungsmitteln wird daher
in einem Anfangszustand des Kühlens
verhindert und im Kühlraum
zirkuliert trockene Luft, so dass sich auf der Kühlschlange praktisch kein Eis
bildet.
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Die
Kühlschlangen
und Kühlgebläse sind
bei dieser Ausführungsform
beiderseits des Förderbandes angeordnet,
jedoch können
sie auch nur auf einer Seite vorgesehen werden.
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Industrielle
Verwertbarkeit
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Wie
bereits gesagt, kann eine Kühlvorrichtung
gemäß der Erfindung
und ein Kühlverfahren
unter deren Verwendung Eisablagerungen auf einer Kühlschlange
erheblich reduzieren und verhindern, dass Eis auf der Kühlschlange
die Kühlwirkung
beeinträchtigt.
Somit lässt
sich eine solche Kühlvorrichtung
für einen
Kühlschrank,
einen Gefrierschrank, ein Kühlgerät, eine
Kühleinrichtung
für einen
Verkaufsautomaten, einen Kühllagerraum
und einen Gefriertransporter benutzen.