EP1110043B1 - Vorrichtung und verfahren zum kühlen eines behälters - Google Patents

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EP1110043B1
EP1110043B1 EP99941617A EP99941617A EP1110043B1 EP 1110043 B1 EP1110043 B1 EP 1110043B1 EP 99941617 A EP99941617 A EP 99941617A EP 99941617 A EP99941617 A EP 99941617A EP 1110043 B1 EP1110043 B1 EP 1110043B1
Authority
EP
European Patent Office
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refrigerating
cold storage
storage plate
medium
insulating container
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99941617A
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English (en)
French (fr)
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EP1110043A1 (de
Inventor
Franz Luerken
H. Peter Jachmich
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Air Liquide Deutschland GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1110043B1 publication Critical patent/EP1110043B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/105—Movable containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
    • F25D2303/082—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid disposed in a cold storage element not forming part of a container for products to be cooled, e.g. ice pack or gel accumulator
    • F25D2303/0822—Details of the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
    • F25D2303/0844—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled above the product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/804—Boxes

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a method for cooling a Insulated container and their use.
  • EP-A2-0 816 781 A corresponding device and a method according to the closest prior art is shown in EP-A2-0 816 781.
  • the MG Gas Products snow-shooting system uses individual floors a transport container cooled with -78.9 ° C cold carbon dioxide snow (gas current, issue 44, page 39, Messer Griesheim GmbH, 1993).
  • a use of dry ice for cooling purposes is in DE 29 29 666 A1 described.
  • a drawer holds dry ice in one for the transportation of food and beverages in passenger aviation provided insulating container is arranged.
  • Liquid nitrogen is used to cool insulated containers.
  • the in one vacuum insulated container stored under a refrigerated vehicle Nitrogen is sprayed in gaseous form in the cargo area, where it provides thermal energy to the cargo area air withdrawn to cool the temperature-sensitive substances contained therein (Gaslique, issue 51, page 8, Messer Griesheim GmbH, 1996).
  • cold storage plates which with a liquid, a so-called “eutectic liquid” or cooling brine are filled for cooling purposes used.
  • these liquids are called “eutectic liquid” called.
  • eutectic liquid By cooling the eutectic liquid freezes in the Cold storage plate and can store the cold.
  • latent Heat of fusion during the melting process of the frozen eutectic liquid heat is extracted from the surroundings and the surroundings cool down.
  • the maximal Efficiency of the cold storage plate is given when the eutectic Liquid is completely frozen. To do this, the freezing temperature should at least 5 ° C below the melting temperature of the eutectic liquid.
  • a cold storage plate with a freezing temperature of - 21 ° C to be cooled down to at least -26 ° C.
  • the term "cold storage plate” here includes all containers with fixed or flexible walls, for example also Foil bags that have a cavity to hold the frozen or solid Have liquid.
  • Cooling modules with cryogenic liquid or snow-shaped carbon dioxide or cryogenic liquid nitrogen as cooling media are only for special insulated containers can be used and due to the relatively low temperatures Cooling media negatively affect or damage the goods to be cooled, especially in direct contact with the goods to be cooled.
  • Cold storage plates have only a relatively small and often inadequate one Cooling capacity.
  • Dry ice also has a relatively low level Cooling capacity and is also relatively expensive.
  • the known cooling systems are so far not flexible enough, that means Cooling capacity cannot be adjusted so, for example, on the one hand To cool frozen goods and on the other hand fresh service goods with one system.
  • the existing insulated containers cannot be used optimally.
  • the object of the invention is therefore to provide an apparatus and a method for To create an insulated container, which can also be used for different purposes Cooling tasks optimally adapted cooling capacities can be guaranteed.
  • insulated container all conceivable types are at least to understand partially closed containers, for example containers, Cupboards, trolleys or trolleys, usually one have thermally insulating wall and in which temperature sensitive Products maintaining a certain temperature for one can be stored or transported for a certain period of time.
  • the device according to the invention has the advantage that part of the cooling capacity of the first cooling medium is initially absorbed by the second cooling medium can be. An initial hypothermia of the to cooling goods can be avoided. Later the coldness of the second Coolant released again, which significantly extends the cooling time.
  • the second cooling medium thus acts as a cold buffer and cold storage.
  • a cooling module is designed so that a cooling effect of a first cooling medium through an evaporating cryogenic liquefied supercritical or solid gas is achieved, and a cold storage plate is so formed that a cooling effect of a second cooling medium by a heat-consuming melting process of a solid substance or mixture of substances is achieved.
  • evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas is here at normal room temperature (approx. 23 ° C) and at normal pressure (approx.
  • At least one cooling module and at least one Cold storage plate arranged adjacent.
  • the cooling module and / or Cold storage plate within the thermally insulating walls of the Insulated container are arranged.
  • the cooling module and / or at least one Cold storage plate adjacent to a wall of the insulated container to arrange and train so that the cold content of the wall of the Insulated container is cooled, the wall in particular also the top of the insulated container.
  • At least one cooling module and at least one Cold storage plate arranged adjacent the arrangement is done in such a way that at least some of the cold is released from the cooling module is led directly to the cold storage plate.
  • the cooling module has an opening, which is arranged or designed so that the escaping from the opening essentially gaseous first cooling medium corresponding to at least one arranged cold storage plate is supplied.
  • This is advantageous with With the help of the gaseous first cooling medium, essentially the second one Cooled cooling medium and, if necessary, the wall of the insulating container cooled before the first cooling medium to the atmosphere in the interior of the Insulated container that directly surrounds the goods to be cooled.
  • the cooling module has an opening on the top.
  • the cold storage plate is below the cooling module in the Insulated container arranged.
  • the cold storage plate thus advantageously acts as a buffer against excessive cooling effect on the underside of the cooling module.
  • the cooling module is made of stainless steel, particularly preferably made of RVS 304.
  • liquid nitrogen or liquid is used as the first cooling medium or solid carbon dioxide, but particularly preferably liquid nitrogen, used.
  • solid carbon dioxide here is carbon dioxide granular, lumpy or snow-shaped, but preferably snow-shaped Form to understand.
  • a liquid is a eutectic liquid use.
  • the eutectic liquid has a freezing temperature of 0 to -40 ° C, particularly preferably from about -2 to -4 ° C.
  • the cold storage plate (s) from the insulating container removable, so that it can be easily replaced
  • the Invention is also provided that for certain applications, for Example of deep-freeze transport, including the cooling module from the insulated container is removable and can be replaced just as easily.
  • the height of the cooling module is 50 to 200 mm, preferably 60 to 100 mm.
  • the thermal insulation of the cooling module is preferred vacuum insulation.
  • the vacuum of this vacuum insulation is preferably less than 20 mbar, particularly preferably 0.01 to 1 mbar.
  • a gas filling the interior with carbon dioxide or argon be used.
  • the cooling module with the aid of a filling device first cooling medium supplied to a device for controlling the filling quantity is assigned, which has a shut-off device and one in operative connection with the shut-off device has standing timer, with the help of which Duration of the supply of the first cooling medium is controlled in the cooling module.
  • a valve or a slide, for example, is used as the shut-off device used.
  • Cold storage plate has devices which are operatively connected to appropriate facilities of the insulated container and inserting the insulating container, storage in the insulating container and easy removal from the insulated container.
  • the intake volume of the cooling module is up to 20,000 g, preferably 500 to 15000g, on the first cooling medium. It can be beneficial Differing amount of first cooling medium can be filled into the cooling module.
  • the amount of the first cooling medium to be filled is of a variety of Depending on parameters, for example depending on the outside temperature temperature to be observed in the insulated container, the initial temperature of the Insulated container, the type of product in the insulated container, the duration of the Keep cool, the mode of transport and / or the type and size of the insulated container
  • the opening for filling the Cooling module with the first cooling medium at the same time as an opening for releasing the formed gaseous first cooling medium is used.
  • This opening can be advantageous be provided with a flap, which by its own mass due to the Gravity or with the help of a suitable locking mechanism is kept closed and only at a certain pressure inside the Cooling module opened by gaseous first cooling medium forming can be.
  • the opening of the cooling module can, especially when using carbon dioxide as the first cooling medium, according to the invention with an essentially only for that Gaseous first cooling medium permeable structure may be provided.
  • Cooling module granular, lumpy or snow-shaped, solid carbon dioxide supplied, so can entrained or emerging, essentially Gaseous carbon dioxide through the opening in the cooling module with the gas permeable structure escape, so that essentially the entire Amount of solid carbon dioxide supplied remains in the cooling module and for Cooling is available.
  • the cooling module has a connection piece for the insulating Evacuate wall of the cooling module or the existing vacuum measure up.
  • the substantially vertical wall of the Insulated container so formed on the inner surface for example by a certain, lamellar structure of the surface that in the upper area of the Insulating container resulting gaseous first cooling medium better in the lower region of the insulating container falls or flows.
  • This can advantageously Temperature distribution within the insulated container can be improved.
  • the object is further achieved by a method in which the cooling of the Insulated container by at least one cooling module and at least one if necessary Cold storage plate is made using at least two cooling media if required, wherein a cooling effect of a first cooling medium from its release a cooling module is achieved in its environment, and in which, if necessary Cooling effect of a second cooling medium in a cold storage plate whose change in state is achieved, the second cooling medium in the Cold storage plate remains and is not released in its environment.
  • the method has a cooling effect of a first Cooling medium through an evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas is achieved and a cooling effect of a second cooling medium becomes by a heat-consuming melting process of a solid substance or Fabric mixture achieved.
  • a eutectic liquid is used as the second cooling medium used.
  • At least part of the cooling capacity of the first cooling medium is consumed by the second cooling medium to convert at least partially liquid state into a solid state.
  • an insulated container the facilities has to accommodate at least one cooling module, which has a first Contains cooling medium and is designed so that a cooling effect Release of the first cooling medium from the cooling module in its environment is achieved, and has facilities to at least one Record cold storage plate, which contains a second cooling medium and so is formed that a cooling effect of the second cooling medium by a Change in state of the second cooling medium is achieved, the second Cooling medium remains in the cold storage plate and not in its vicinity is released.
  • the insulating container has appropriate facilities to the previously described Embodiments of the device and the method for cooling analogously apply and perform.
  • the inventive method, the device and the insulating container preferably used for cooling food.
  • the insulating container 1 shown in Fig. 1 has a thermally insulating Wall 2 on. Inside the insulating container 1 there is a cooling module 3 and a cooling module Cold storage plate 4 arranged.
  • the cooling module 3 has a double wall Stainless steel, the space between which is evacuated.
  • Cooling module 3 is an advantageous arrangement of the cooling module 3 and the Cold storage plate 4 shown in the insulating container 1.
  • the cooling module 3 In the upper area within of the insulating container 1 with a thermally insulating wall 2 is one Cold storage plate 4 is arranged and below the cold storage plate 4 is a Cooling module 3 arranged.
  • a nozzle 6 On the end face 5 of the cooling module 3 are a nozzle 6 for filling with liquid nitrogen and a nozzle 7 for evacuation and arranged to control the vacuum.
  • the cooling module 3 has an opening 8 on the top (hatched area in Fig. 2), causing escaping gaseous first cooling medium essentially first to the Cold storage plate 4 arrives to cool it.
  • the first cooling medium is thus initially the second cooling medium added, thereby filling the cooling module 3 with the first cooling medium an initial hypothermia of the goods to be cooled can be avoided.
  • the second cooling medium thus advantageously acts as Cold buffers and cold stores.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters sowie deren Verwendung.
Eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren nach dem nächstkommenden Stand der Technik zeigt EP-A2-0 816 781.
Seit langer Zeit sind Methoden bekannt, die das Verderben von Lebensmitteln oder von anderen temperaturempfindlichen Stoffen hinauszögern. Insbesondere durch Kühlverfahren lassen sich die meisten Lebensmittel im verarbeiteten Zustand konservieren. Denn mit sinkender Temperatur verlangsamen sich physikalische, chemische, mikrobielle und enzymatische Reaktionen.
Zum Transport und zur Lagerung verderblicher Waren, insbesondere von Lebensmitteln, werden daher gekühlte Behälter eingesetzt.
Bei dem Snow-Shooting-System von MG Gas Products werden einzelne Etagen eines Transportbehälters mit -78,9 °C kaltem Kohlendioxid-Schnee gekühlt (Gas aktuell, Heft 44, Seite 39, Messer Griesheim GmbH, 1993).
Eine Verwendung von Trockeneis für Kühlzwecke ist in der DE 29 29 666 A1 beschrieben. Eine Schublade dient zur Aufnahme von Trockeneis, die in einem zum Transport von Speisen und Getränken in der Passagierluftfahrt vorgesehenen Isolierbehälter angeordnet ist.
Flüssiger Stickstoff wird zur Kühlung von Isolierbehältern eingesetzt. Beispielsweise wird beim Cryogen®-Trans-Verfahren der in einem vakuumisolierten Behälter unter einem Kühlfahrzeug gespeicherte flüssige Stickstoff gasförmig im Laderaum versprüht, wo er der Laderaumluft Wärmenergie entzieht, um die darin befindlichen temperaturempfindlichen Stoffe zu kühlen (Gas aktuell, Heft 51, Seite 8, Messer Griesheim GmbH, 1996).
Auch Kältespeicherplatten, welche mit einer Flüssigkeit, einer sogenannten "eutektischen Flüssigkeit" oder Kühlsole gefüllt sind, werden zu Kühlzwecken eingesetzt. Im folgenden werden diese Flüssigkeiten "eutektische Flüssigkeit" genannt. Durch Abkühlung gefriert die eutektische Flüssigkeit in der Kältespeicherplatte und kann die Kälte speichern. Durch den Verbrauch latenter Schmelzwärme beim Aufschmelzvorgang der gefrorenen eutektischen Flüssigkeit wird der Umgebung Wärme entzogen und die Umgebung kühlt ab. Die maximale Wirksamkeit der Kältespeicherplatte ist gegeben, wenn die eutektische Flüssigkeit vollständig gefroren ist. Dazu sollte die Gefriertemperatur mindestens um 5°C unter der Schmelztemperatur der eutektischen Flüssigkeit liegen. Beispielsweise sollte eine Kältespeicherplatte mit einer Gefriertemperatur von - 21 °C auf mindestens -26 °C abgekühlt werden. Der Begriff "Kältespeicherplatte" umfaßt hier alle Behälter mit festen oder flexiblen Wänden, beispielsweise auch Folienbeutel, die einen Hohlraum zur Aufnahme der gefrorenen bzw. festen Flüssigkeit aufweisen.
Die genannten Systeme weisen bestimmte Nachteile auf:
Kühlmodule mit tiekaltem flüssigen oder schneeförmigen Kohlendioxid oder tiekaltem flüssigen Stickstoff als Kühlmedien sind nur für spezielle Isolierbehälter einsetzbar und können aufgrund der relativ tiefen Temperaturen dieser Kühlmedien das zu kühlende Gut negativ beeinflussen oder schädigen, insbesondere bei einem direkten Kontakt mit dem zu kühlenden Gut. Kältespeicherplatten weisen eine nur relativ geringe und oftmals unzureichende Kühlleistung auf. Trockeneis besitzt ebenfalls nur eine relativ geringe Kühlleistung und ist zudem relativ teuer.
Die bekannten Kühlsysteme sind bislang nicht flexibel genug, daß bedeutet die Kühlleistung kann nicht so angepaßt werden, um zum Beispiel einerseits Tiefkühlwaren und andererseits Frischdienstwaren mit einem System zu kühlen. Die vorhandenen Isolierbehälter können so nicht optimal genutzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters zu schaffen, mit welchem auch für unterschiedliche Kühlaufgaben optimal angepaßte Kühlleistungen gewährleistet werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Unter dem Begriff "Isolierbehälter", sind alle denkbaren Arten von zumindest teilweise geschlossenen Behältern zu verstehen, zum Beispiel Container, Schränke, Transportkarren (Trolleys) oder Transportwagen, die in der Regel eine thermisch isolierende Wandung aufweisen und worin temperaturempfindliche Produkte unter Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gelagert oder transportiert werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums zunächst von dem zweiten Kühlmedium aufgenommen werden kann. Dadurch kann vorteilhaft eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden. Später wird die Kälte des zweiten Kühlmediums wieder freigesetzt, wodurch die Kühlzeit deutlich verlängert wird. Das zweite Kühlmedium wirkt so als Kältepuffer und Kältespeicher.
Erfindungsgemäß ist ein Kühlmodul so ausgebildet, daß eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird, und eine Kältespeicherplatte ist so ausgebildet, daß eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt wird. Unter dem Begriff "verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas" ist hier ein bei normaler Raumtemperatur (ca. 23 °C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegender Stoff oder Stoffgemisch, zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft zu verstehen, welcher oder welches bei der entsprechenden Temperatur und bei entsprechendem Druck in einem flüssigen, überkritischen oder festen Zustand ist, wobei der Begriff "fester" Zustand auch eine stückige, körnige oder schneeförmige Form mitumfaßt.
Gemäß der Erfindung sind mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühlmodul und/oder die Kältespeicherplatte innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen des Isolierbehälters angeordnet sind.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Kühlmodul und/oder mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart zu einer Wand des Isolierbehälters so anzuordnen und so auszubilden, daß durch deren Kälteinhalt die Wand des Isolierbehälters gekühlt wird, wobei die Wand insbesondere auch die Oberseite des Isolierbehälters sein kann.
Erfindungsgemäß sind mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet, wobei die Anordnung so erfolgt, daß zumindest ein Teil der abgegebenen Kälte aus dem Kühlmodul direkt zu der Kältespeicherplatte geführt wird.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühlmodul eine Öffnung aufweist, die so angeordnet oder ausgebildet ist, daß das aus der Öffnung entweichende, im wesentlichen gasförmige erste Kühlmedium mindestens einer entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte zugeführt wird. Dadurch wird vorteilhaft mit Hilfe des gasförmigen ersten Kühlmediums im wesentlichen zuerst das zweite Kühlmedium gekühlt und gegebenenfalls die Wandung des Isolierbehälters gekühlt, bevor das erste Kühlmedium an die Atmosphäre im Innenraum des Isolierbehälters gelangt, die das zu kühlende Gut direkt umgibt.
Nach der Erfindung weist das Kühlmodul eine Öffnung an der Oberseite auf.
Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte unterhalb des Kühlmoduls im Isolierbehälter angeordnet. Die Kältespeicherplatte wirkt so vorteilhaft als Puffer gegen eine zu starke Kühlwirkung der Unterseite des Kühlmoduls.
Nach der Erfindung ist das Kühlmodul aus Edelstahl, besonders bevorzugt aus RVS 304, hergestellt.
Als erstes Kühlmedium wird erfindungsgemäß flüssiger Stickstoff oder flüssiges oder festes Kohlendioxid, besonders bevorzugt aber flüssiger Stickstoff, eingesetzt. Unter dem Begriff "festes Kohlendioxid" ist hier Kohlendioxid in körniger, stückiger oder schneeförmiger, vorzugsweise jedoch schneeförmiger Form, zu verstehen.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, als Flüssigkeit eine eutektische Flüssigkeit einzusetzen.
Nach der Erfindung besitzt die eutektische Flüssigkeit eine Gefriertemperatur von 0 bis -40 °C, besonders bevorzugt von ca. -2 bis -4 °C.
Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte(n) aus dem Isolierbehälter entnehmbar, so daß diese leicht ausgetauscht werden kann, wobei es gemäß der Erfindung ebenso vorgesehen ist, daß für bestimmte Anwendungsfälle, zum Beispiel Tiefkühltransporte, auch das Kühlmodul aus dem Isolierbehälter entnehmbar ist und ebenso leicht ausgewechselt werden kann.
Nach der Erfindung beträgt die Höhe des Kühlmoduls 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm.
Erfindungsgemäß ist die thermische Isolierung des Kühlmodules vorzugsweise eine Vakuumisolierung. Das Vakuum dieser Vakuumisolierung beträgt vorzugsweise kleiner 20 mbar, besonders bevorzugt 0,01 bis 1 mbar. Zur Verbesserung der hermischen Isoliereigenschaften kann bei dem genannten Vakuum-Druck eine Gasfüllung des Innenraums mit Kohlendioxid oder Argon verwendet werden.
Nach der Erfindung wird dem Kühlmodul mit Hilfe einer Befülleinrichtung das erste Kühlmedium zugeführt, der eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllmenge zugeordnet ist, welche eine Absperreinrichtung und einen in Wirkverbindung mit der Absperreinrichtung stehenden Zeitgeber aufweist, mit dessen Hilfe die Zeitdauer der Zufuhr des ersten Kühlmediums in das Kühlmodul gesteuert wird. Als Absperreinrichtung wird beispielsweise ein Ventil oder ein Schieber eingesetzt. Durch die Steuerung der Befüllzeit können so, bei einem gegebenen Druck des ersten Kühlmediums bei dem Befüllvorgang, dem Kühlmodul differierende Mengen des ersten Kühlmediums zugeführt werden, um eine zeitlich gewünschte Kältekonservierung der Stoffe innerhalb des Isolierbehälters einzustellen. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft aber ebenso möglich, alternativ oder zusätzlich eine Regelung des Druckes des ersten Kühlmediums zur Steuerung der zuzuführenden Menge an erstem Kühlmedium einzusetzen.
Die gemäß der Erfindung lösbar mit dem Isolierbehälter verbundene Kältespeicherplatte(n) weist Einrichtungen auf, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben in den Isolierbehälter, eine Lagerung im Isolierbehälter und ein leichtes Entfernen aus dem Isolierbehälter ermöglichen.
Erfindungsgemäß beträgt das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls bis zu 20000 g, vorzugsweise 500 bis 15000g, an erstem Kühlmedium. Es können vorteilhaft differierende Menge an erstem Kühlmedium in das Kühlmodul eingefüllt werden. Die Menge an einzufüllendem ersten Kühlmedium ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, zum Beispiel abhängig von der Außentemperatur, der einzuhaltenden Temperatur im Isolierbehälter, der Anfangstemperatur des Isolierbehälters, dem im Isolierbehälter befindlichen Produkttyp, der Dauer der Kühlhaltung, der Transportweise und/oder der Art und Größe des Isolierbehälters
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Öffnung zum Befüllen des Kühlmoduls mit dem ersten Kühlmedium zugleich als Öffnung zum Freisetzen des gebildeten gasförmigen ersten Kühlmediums dient. Vorteilhaft kann diese Öffnung mit einer Klappe versehen sein, die durch die eigene Masse aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe von einem geeigneten Verschlußmechanismus geschlossen gehalten wird und erst bei einem bestimmten Druck im Innern des Kühlmoduls durch sich bildendes gasförmiges erstes Kühlmedium geöffnet werden kann.
Die Öffnung des Kühlmoduls kann, insbesondere beim Einsatz von Kohlendioxid als erstes Kühlmedium, nach der Erfindung mit einer im wesentlichen nur für das gasförmige erste Kühlmedium durchlässigen Struktur versehen sein. Wird dem Kühlmodul körniges, stückiges oder schneeförmiges, festes Kohlendioxid zugeführt, so kann dabei mitgeführtes oder entstehendes, im wesentlichen gasförmiges Kohlendioxid über die im Kühlmodul angeordnete Öffnung mit der gasdurchlässigen Struktur entweichen, so daß im wesentlichen die gesamte Menge an zugeführtem festen Kohlendioxid im Kühlmodul verbleibt und für Kühlzwecke zur Verfügung steht.
Das Kühlmodul weist gemäß der Erfindung einen Stutzen auf, um die isolierende Wandung des Kühlmoduls zu evakuieren bzw. das vorhandene Vakuum zu messen.
Gemäß der Erfindung wird die im wesentlichen senkrecht stehende Wandung des Isolierbehälters an deren Innenfläche so ausgebildet, zum Beispiel durch eine bestimmte, lammellenartige Struktur der Oberfläche, daß im oberen Bereich des Isolierbehälters entstehendes gasförmiges erstes Kühlmedium besser in den unteren Bereich des Isolierbehälters fällt bzw. strömt. Dadurch kann vorteilhaft die Temperaturverteilung innerhalb des Isolierbehälters verbessert werden.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Kühlung des Isolierbehälters durch mindestens ein Kühlmodul und bei Bedarf mindestens eine Kältespeicherplatte mit Hilfe von mindestens zwei Kühlmedien bei Bedarf erfolgt, wobei eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch dessen Freisetzen aus einem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und bei dem bei Bedarf eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums in einer Kältespeicherplatte durch dessen Zustandsänderung erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird. Dabei ist es zum Beispiel für Lebensmitteltransporte besonders vorteilhaft, daß ein einziger Isolierbehälter einerseits durch die Verwendung des Kühlmoduls ohne zusätzliche Kältespeicherplatte für Tiefkühlzwecke verwendet werden kann und andererseits bei der Kombination des Kühlmoduls mit zusätzlicher Kältespeicherplatte für Frischdienstzwecke eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist aber auch die gleichzeitige Verwendung von mindestens einem Kühlmodul und mindestens einer Kältespeicherplatte nach der Erfindung vorgesehen.
Nach der Erfindung wird bei dem Verfahren eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt und eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums wird durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt.
Nach der Erfindung wird als zweites Kühlmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß zumindest ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums verbraucht wird, um das zweite Kühlmedium von einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen festen Zustand zu überführen.
Erfindungsgemäß verdampft eine Menge von 200 bis 2000 g, vorzugsweise ca. 800 bis 1200 g, an erstem Kühlmedium innerhalb einer Stunde.
Die Aufgabe wird femer durch einen Isolierbehälter gelöst, der Einrichtungen aufweist, um mindestens ein Kühlmodul aufzunehmen, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühlmediums aus dem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und der Einrichtungen aufweist, um mindestens eine Kältespeicherplatte aufzunehmen, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird. Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Isolierbehälter entsprechende Einrichtungen aufweist, um die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens zum Kühlen sinngemäß anzuwenden und durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die Vorrichtung und der Isolierbehälter werden vorzugsweise verwendet zum Kühlen von Lebensmitteln.
Bei der Kühlung eines Isolierbehälters mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren, insbesondere mit einem relativ flachen Kühlmodul, ergeben sich die Vorteile einer wirtschaftlichen Verwendung eines Kühlmediums, einer relativ langen Kühlzeit mit hoher Temperaturkonstanz, einer wählbaren Temperatur im Innenraum des Isolierbehälters durch Austausch der Kältespeicherplatte(n) ohne eine Temperatursteuerung insbesondere im Temperaturbereich von -26 bis +8°C und darüber hinaus sowie einer platzsparenden und an den jeweiligen Isolierbehälter angepaßten Geometrie des Kühlmoduls und/oder Kältespeicherplatte(n), wodurch ein Einsatz auch von relativ kleinen Isolierbehältern möglich ist. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Kälteleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens so hoch sein kann, daß für bestimmte Anwendungsfälle auf eine sonst übliche Vorkühlung des Isolierbehälters vor dessen Einsatz verzichtet werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren werden nun anhand von Abbildungen (Fig. 1 und Fig. 2) beispielhaft näher erläutert.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.
  • Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.
    • Der in Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 weist eine thermisch isolierende Wandung 2 auf. Innerhalb des Isolierbehälters 1 ist ein Kühlmodul 3 sowie eine Kältespeicherplatte 4 angeordnet. Das Kühlmodul 3 weist eine Doppelwand aus Edelstahl auf, deren Zwischenraum evakuiert ist.
    In der Fig. 2 ist eine vorteilhafte Anordnung des Kühlmoduls 3 sowie der Kältespeicherplatte 4 im Isolierbehälter 1 dargestellt. Im oberen Bereich innerhalb des Isolierbehälters 1 mit thermisch isolierender Wandung 2 ist eine Kältespeicherplatte 4 angeordnet und unterhalb der Kältespeicherplatte 4 ist ein Kühlmodul 3 angeordnet. An der Stirnfläche 5 des Kühlmoduls 3 sind ein Stutzen 6 für die Befüllung mit flüssigem Stickstoff sowie ein Stutzen 7 zur Evakuierung und zur Kontrolle des Vakkums angeordnet. Das Kühlmodul 3 weist eine Öffnung 8 an deren Oberseite (schraffierte Fläche in Fig. 2) auf, wodurch entweichendes gasförmiges erstes Kühlmedium im wesentlichen zuerst an die Kältespeicherplatte 4 gelangt, um diese zu kühlen. Ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums wird so zunächst von dem zweiten Kühlmedium aufgenommen, wodurch beim Befüllen des Kühlmoduls 3 mit erstem Kühlmedium eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden kann. Bei einer Erhöhung der Temperatur innerhalb des Isolierbehälters 1 wird die Kälte des zweiten Kühlmediums wieder freigesetzt, wodurch die gesamte Kühlzeit deutlich verlängert wird. Das zweite Kühlmedium wirkt so vorteilhaft als Kältepuffer und Kältespeicher.

    Claims (18)

    1. Vorrichtung zum Kühlen eines Isolierbehälters (1),
      der mindestens ein thermisch isoliertes Kühlmodul (3) zugeordnet ist, welches ein erstes Kühlmedium enthält und bei der das mindestens eine Kühlmodul eine Öffnung (8) aufweist, und mindestens eine Kältespeicherplatte (4) enthält, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte (4) verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Öffnung (8) so angeordnet oder ausgebildet ist, daß das aus der Öffnung (8) entweichende, im wesentlichen gasförmige erste Kühlmedium der mindestens einen entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte (4) zu deren Kühlung zuführbar ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der des mindestens eine Kühlmodul (3) so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird, und bei der die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt wird.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das mindestens eine Kühlmodul (3) und/oder die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen (2) des Isolierbehälters (1) angeordnet sind.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der des mindestens eine Kühlmodul (3) und die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) benachbart angeordnet sind.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      bei der das mindestens eine Kühlmodul (3) und/oder die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) benachbart zu einer Wand (2) des Isolierbehälters (1) so angeordnet sind und so ausgebildet sind, daß durch deren Kälteinhalt die Wand (2) des Isolierbehälters (1) gekühlt wird.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      bei der die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) unterhalb des mindestens einen Kühlmoduls (3) in dem Isolierbehälter (1) angeordnei ist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
      bei der das mindestens eine Kühlmodul (3) als erstes Kühlmedium flüssigen Stickstoff oder flüssiges oder festes Kohlendioxid enthält.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
      bei der die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) eine eutektische Flüssigkeit enthält.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
      bei der die Kältespeicherplatte oder Kältespeicherplatten (4) aus dem Isolierbehälter entnehmbar ist.
    10. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      bei der das mindestens eine Kühlmodul (3) eine thermische Vakuumisolierung aufweist.
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der dem mindestens einen Kühlmodul (3) eine Befülleinrichtung für das erste Kühlmedium zugeordnet ist, der eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllmenge zugeordnet ist, welche eine Absperreinrichtung und einen in Wirkverbindung mit der Absperreinrichtung stehenden Zeitgeber aufweist, mit dessen Hilfe die Zeitdauer der Zufuhr des ersten Kühlmediums in das mindestens eine Kühlmodul (3) gesteuert wird.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) lösbar mit dem Isolierbehälter (1) verbunden ist und Einrichtungen aufweist, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben in den Isolierbehälter (1), eine Lagerung im Isolierbehälter (1) und ein leichtes Entfernen aus dem Isolierbehälter (1) ermöglichen.
    13. Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters (1), bei dem die Kühlung des Isolierbehälters (1) durch mindestens ein thermisch isoliertes Kühlmodul (3) und mindestens eine Kältespeicherplatte(1) mit Hilfe von mindestens zwei Kühlmedien erfolgt,
      wobei aus dem mindestens einen Kühlmodul (3) entweichendes, im wesentlichen gasförmiges erstes Kühlmedium mindestens einer entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte (4) zugeführt wird, die das zweite Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird und das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte (4) verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird und bei dem eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem als zweites Kühlmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt wird.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem zumindest ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums verbraucht wird, um das zweite Kühlmedium von einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen festen Zustand zu überführen.
    17. Isolierbehälter (1) mit mindestens einem thermisch isolierten Kühlmodul (3), welches ein erstes Kühlmedium enthält und bei der das mindestens eine Kühlmodul (3) eine Öffnung (8) aufweist, die so angeordnet oder ausgebildet ist, daß das aus der Öffnung (8) entweichende, im wesentlichen gasförmige erste Kühlmedium mindestens einer entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte (4) zugeführt wird, und die mindestens eine Kältespeicherplatte (4) ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der mindestens einen Kältespeicherplatte (4) verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.
    18. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 16 oder eines Isolierbehälters (1) nach Anspruch 17 zum Kühlen von Lebensmitteln.
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