JP2000346482A - 容器内の液体を冷却するための方法と装置 - Google Patents
容器内の液体を冷却するための方法と装置Info
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Abstract
よって冷却するための方法と装置であって、液体冷却器
が吸着媒体14を通して、冷却されるべき液体4と熱的
に接触した蒸発器から作動媒体蒸気を吸込み、その際、
吸着媒体14の再生時に作動媒体蒸気が蒸発器8内へ逆
流し、かつ凝縮時にその凝縮熱を容器内の液体4に放出
する。 【効果】 冷却方法ステップが簡単となり、液体冷却器
が安価に製作される。
Description
体冷却器によって冷却する方法であって、液体冷却器
が、冷却されるべき液体と熱的に接触した蒸発器から吸
着媒体を通して作動媒体蒸気を吸い込む形式のものに関
する。
着媒体を備えた液体冷却器であって、吸着媒体容器が、
遮断可能な蒸気導管を介して、蒸発と作動媒体蒸気の液
化とのための蒸発器に結合されている形式のものに関す
る。
は固形の吸着媒体が、第2の比較的高い沸点を有する媒
体である作動媒体を蒸気の状態で熱解放下で吸着する装
置である。その場合、作動媒体は蒸発器内で熱を受け取
りつつ蒸発する。吸着媒体が飽和した後に吸着媒体は熱
供給によって再び脱着することができる。その場合、作
動媒体は吸着媒体から蒸発する。作動媒体蒸気は再液化
し、次いで蒸発器内で改めて蒸発することができる。
着装置がヨーロッパ特許第0368111号明細書およ
びドイツ連邦共和国特許出願公開第3425419号明
細書から公知である。その場合、吸着媒体で充填された
吸着媒体容器が、蒸発器内で発生した作動媒体蒸気を吸
込み、これを吸着媒体充填物内で熱解放下で吸着する。
その場合、吸着熱は吸着媒体充填物から放出されなけれ
ばならない。冷却装置は食材の冷却および保温のために
断熱されたボックス内に挿入することができる。
から公知である吸着冷却システムは搬送可能な冷却ユニ
ットと、これから分離可能な定置のチャージステーショ
ンとから成る。冷却ユニットは固形の吸着媒体で充填さ
れた吸着媒体容器と蒸発器とから成り、蒸発器は液状の
作動媒体と内部に埋め込まれた熱交換器とを有してい
る。蒸発器と吸着媒体容器とは遮断可能な蒸気導管を介
して互いに結合されている。蒸発器内に埋め込まれた熱
交換器を通して液状の媒体が通流され、この媒体は遮断
装置の温度調整された開放および閉鎖によって所望温度
レベルに冷却される。吸着媒体が作動媒体によって飽和
された後に、吸着媒体はチャージステーション内で加熱
することができる。その際流出する作動媒体蒸気は蒸発
器内で再液化される。その際凝縮熱は、埋め込まれた熱
交換器を通して通流されなければならない冷却水によっ
て排出される。この吸着冷却システムは熱交換器が埋め
込まれていることと、温度調整が行われることとによっ
て、製作の点でコスト高であると共に実際の使用の点で
不慣れな人にとって複雑である。
術に対比して比較的簡単な冷却方法と安価な液体冷却器
とを提供することにある。
記載されているように、吸着媒体の再生時に作動媒体蒸
気を蒸発器内へ逆流せしめ、かつ凝縮時にその凝縮熱を
容器の内部の液体に放出せしめることにより解決され
る。また上記課題は、請求項5に記載されているよう
に、蒸発器が、蒸発器を介して冷却されると共に再生時
には凝縮熱を受け取る液体を受容することのできる容器
に連結されていることにより解決される。関連する請求
項は本発明による方法の実施態様と本発明による別の構
成とを示す。
の内部の吸着媒体と、遮断可能な蒸気導管と、蒸発器内
の液状の作動媒体とを備えている。蒸発器は容器内に充
填された液体に良好に熱接触して位置している。上記構
成部分は互いに固定的に結合されており、かつこの状態
はすべての方法ステップ中でも維持される。
媒体蒸気を脱着する。作動媒体蒸気は遮断可能な蒸気導
管を通して蒸発器内へ流入してそこで凝縮する。凝縮熱
は容器内の液体によって温度上昇下で受け取られる。再
生の終了時点で吸着媒体内への熱供給が遮断される。こ
れによって、それ以上の作動媒体蒸気の脱着が終了す
る。脱着された作動媒体は蒸発器内で液状で存在する。
蒸気導管は遮断される。吸着媒体は吸着媒体容器の壁を
介した熱放出によって周囲温度まで冷却される。
蒸気導管が開放される。これにより蒸発器から作動媒体
蒸気が吸着媒体容器内へ流入し、吸着媒体によって発熱
的に吸着される。蒸発器内の蒸発する作動媒体量が冷却
され、これを囲む液体が冷却される。短時間で最大の冷
却量を得るためには、吸着媒体はアクティブに冷却され
なければならない。吸着熱を受け取る十分大量の水によ
って吸着媒体容器が囲まれている場合、または比較的わ
ずかな水量が吸着媒体容器壁によって熱の受け取り下で
蒸発することができる場合には特別強い冷却作用が得ら
れる。有利には容器壁が50℃より低い温度に冷却され
ることが望ましい。そうすれば、蒸発器内に十分低い温
度が可能である。
在する液量だけが冷却される。上方の液量は液体の密度
が低い上に熱伝導がわずかであることにより出発温度に
近い温度を保つ。蒸発器の適当な位置決めおよび構成に
よって、冷却されるべき液量を予め選択することができ
る。実際にはこのことによって、まず初めに取り出され
る下方の液量の比較的迅速な冷却が得られる。上方の液
量は、冷却された液量が注出されることによって、蒸発
器の領域内へ降下した際に初めて冷却される。
器が洗浄される。このことのために、洗浄液およびすす
ぎ液が容器内へ導入され、かつ一般には容器の傾倒の際
に再び排出される。それゆえ、蒸発器は容器がすべての
洗浄法において問題ないように、かつすすぎ媒体が余す
ところなく空にされることができるように形成されてい
る。液体に接触する蒸発器壁は滑らかであり、かつホー
ルドバック凹所(Rueckhaltevertiefungen)がないように
形成されている。レンズ状および円筒状のジオメトリが
適切である。蒸発器内室は熱交換面全体を利用するため
に、蒸発時に減少する水様の充填物が可能な限り長く壁
面全体を濡らすように形成されていることが望ましい。
本発明によれば、このことのために、吸湿性の表面コー
ティングのようなホールドバック手段(Rueckhaltemitte
l)またはシェル形状の挿入体が利用される。
ト/水が使用される。ゼオライトはクリスタル状の鉱物
であって、酸化珪素と酸化アルミニウムとから成る規則
的な格子構造(Gerueststruktur)から成っている。この
格子構造は小さな空洞を有しており、これらの空洞内に
水分子を熱解放下で吸着(収蔵)させることができる。
格子構造の内部で水は強い場の力(Feldkraefte)にさら
され、この場の力が分子を格子内で液化して液体に類似
した状態に結合する。水分子に作用するこの結合力の強
さは、格子構造内に既に保有されている水量とゼオライ
トの温度とに依存している。実際の使用では、ゼオライ
ト100グラム当たり25グラムまでの水が吸着され
る。その際に生じる冷却量は1リットルの水を14ケル
ビンだけ冷却するに十分である。ゼオライトは吸着反応
もしくは脱着反応時の妨害的な熱膨張のない固形材料で
ある。格子構造はすべての側で水蒸気分子の自由なアク
セスを可能にする。それゆえ吸着装置はいかなる姿勢で
も使用可能である。
用を最小に軽減せしめる。真空下での水の蒸発時に水表
面は0℃に降下し、引き続く蒸発時に凍結した氷とな
る。この氷の層は、この氷の層による圧力低下が成長を
止めるまで迅速に成長する。氷の層は有利には液体温度
の調整のために利用することができる。熱供給がわずか
であると氷の層は成長し、熱供給が著しく大きいと氷の
層が溶ける。自然の氷形成によって、液体による蒸発器
内への熱伝達が減少し、その結果、液体は0℃より低く
は冷却されず、一般的には4〜5℃に留まる。液体の注
出温度が4℃より低く低下する場合、または蒸発器充填
物の氷結を阻止しなければならない場合には、水様の蒸
気内容物に、凍結点を低下させる材料を混入することも
できる。
応時でも固形に留まるその他の吸着媒体対を使用するこ
とも可能である。固形の吸着媒体はわずかな熱伝導と悪
い熱伝達とを有している。ガス状の媒体(空気、排ガ
ス)による吸着媒体容器への熱伝達も同じオーダの大き
さであるため、ひれ付きでない原初的な熱交換器、例え
ば板、管または波形ホースが推奨される。ゼオライトの
ような若干の固形吸着媒体は薄肉の熱交換面への外部か
らの過圧をも補償するために十分に安定的である。それ
ゆえ、付加的な補強材または厚肉の熱交換面は不要であ
る。作動媒体としての水の使用時に吸着装置が真空下に
あると共に全機能時期のためにシステム内にガスが侵入
するのは望ましくないため、真空密な公知の構成部材が
遮断装置のために使用されると有利である。手による操
作のために金属ベローズによってシールされる貫通案内
部が特に適切である。
は、液体の再加熱を回避するために容器から可能な限り
熱的に隔離されて配置されることが望ましい。有利には
吸着媒体容器は容器の下側または容器の上側に配置され
ていてよい。第1の場合には、吸着媒体容器は、水で充
填された水槽内に浸されることにより冷却され、かつ再
生のために電気的に加熱される加熱板上に置くことがで
きる。第2の場合には、吸着媒体容器から上昇する熱風
が容器に沿って流れて、すでに冷却された液体を再加温
することがない。
0〜300℃、吸着時に40〜80℃の吸着媒体温度が
推奨される。特にゼオライト顆粒がわずかな熱伝導を有
するため、吸着媒体容器は変換された熱量のための熱伝
導路がほぼ3cmを上回らないように設計される。再生
のための熱源としては、必要な温度レベルに達しても容
器内の液体を不必要に加温しないあらゆる公知装置が適
している。吸着媒体容器のジオメトリつまり幾何学的形
状に適合していて電気的に加熱される板またはカートリ
ッジが有利である。加熱装置は、容器充填後に生産に付
随する貯蔵時間を再生のために利用すべく、例えば複数
の液体冷却器のために1つのパレット内に配置すること
もできる。放射熱または誘導熱(渦電流)を介して吸着
媒体充填物を加熱する加熱装置も有利である。もちろ
ん、加熱装置を吸着媒体容器に永続的に結合して、搬送
時でも可動の液体冷却器を吸着媒体容器にそのままにし
て置くことも可能である。
熱放出のために最適にすることもできる。周囲空気へ熱
放出を行う場合には、流れに有利な大きな熱交換面が有
利であり、他面において気化冷却もしくは水冷の場合の
ために受取り槽または水を貯蔵する表面ライニング(例
えば宣伝効果のある紙製帯状証票)が使用される。
特別な要求はない。それゆえ、吸着装置が機能正しく結
合される限りにおいて、流動性充填物のための今日一般
のすべての容れ物(例えば樽、コンテナ、カプセル、開
いた容器、フォイル袋、多層包装、プラスチック容器、
金属容器、びん、缶など)が適している。
の実施例を説明する。
組み合わされたそれぞれ本発明に基づく液体冷却器1が
示されている。容器3の下方の出口には注出コック2が
設けられており、この注出コックを介して容器3内に存
在する飲料4を冷えた状態で取り出すことができる。容
器3は上方領域内に、容器の上方領域にまで達した上昇
管6を備えた管継手5(Fitting)を有している。この管
継手5と上昇管6とを介して飲料容器が公知方法により
洗浄されかつ充填され、その際、吸着装置は特別な注意
を払う必要がない。容器3の底部には断熱体7が取付け
られており、この断熱体は冷却された飲料の再加温を妨
げる。水様つまり水状(waesserig)の作動媒体15を有
する蒸発器8が容器3内に配置されている。この蒸発器
8からはそれぞれ1つの遮断可能な蒸気導管9が、容器
3の外部に存在する吸着媒体容器10へ通じており、こ
の吸着媒体容器は顆粒化されたゼオライト吸着媒体14
で充填されている。遮断可能な蒸気導管9はそれぞれ1
つの金属ベローズ11を有しており、この金属ベローズ
を介して、手操作可能なロッド12が、蒸発器8内で蒸
気導管9の端部に設けられた弁皿13を開閉することが
できる。その際、金属ベローズ11が伸長していない状
態で弁皿13が蒸気導管9の開口に引き寄せられるよう
にロッド12が調整されている。蒸発器8から吸着媒体
容器10内への水蒸気の逆流は、金属ベローズ11が伸
長して弁皿13が持上げられるまでの間中断される。水
蒸気が蒸発器8内へ逆流する再生状態中には弁皿13が
蒸気流のために自動的に通路を開ける。
3分の一内にレンズ状の蒸発器8を備えている。この蒸
発器8はほぼ半分だけ水(液状の作動媒体15)で充填
されている。蒸発器の中央に貫通部28が形成されてお
り、この貫通部を通って上昇管6が容器底部まで達して
いる。この貫通部28は、洗浄プロセス時に十分なすす
ぎ媒体流を保証するために上昇管6に対して十分な間隔
を有している。飲料4の過圧に対処して蒸発器8内には
銅から成る安定化兼熱伝導リブ16が挿入されている。
熱伝導機能を介して、水によって濡らされていない上方
の蒸発器半部も冷却される。この形式で、蒸発器表面全
体は飲料4のための冷却面として供用される。飲料は冷
却過程中に蒸発器8の下方および側方でのみ冷却され
る。容器の上方の充填物は、冷却された充填物が注出コ
ック2を介して注出されることにより蒸発器8の領域内
へ降下するまで冷却されないままに保たれる。吸着媒体
容器10は容器3に面した側に、水で充填されるトラフ
17を有している。水量は吸着媒体14から吸着熱を排
出することができる。吸着媒体容器10の下側は環状の
へこみ部18を有しており、このへこみ部によって液体
冷却器1は積み重ね時に第2の容器の上方のタップリン
グ(Spundring)内に座着することができる。
器に対して相違する点は蒸発器8の構造についてのみで
ある。この蒸発器はこの場合には下方の容器壁内にリン
グ状に組み込まれている。この蒸発器形状も付加的な熱
伝導ひれを有している。図1のバージョンに対比してこ
の構造は比較的簡単に洗浄される。吸着媒体容器10の
下方ではやはり断面して示された加熱板20が電気的な
加熱エレメント21によって加熱される。この加熱エレ
メント上に再生のために液体冷却器1が載着され、吸着
媒体14が加熱される。
配置された吸着媒体容器10を有している。この吸着媒
体容器は管継手5の周りにリング状に配置されており、
かつリング状のホールドバック手段(Rueckhaltmittel)
22を備えている。このホールドバック手段内にはやは
り電気的な加熱エレメント21と絶縁ジャケット24と
を備えた加熱フード23が再生中に差しはめられる。吸
着媒体14はこのジオメトリによって迅速に加熱するこ
とができる。その理由はホールドバック手段22によっ
て同時に吸着媒体容器10の内部の熱伝導路が短縮され
るからである。吸着プロセス中にホールドバック手段2
2は水で充填される。この水、および吸着媒体容器10
の周りに巻き付けられた帯状の証票(Banderole)30へ
達するその他の水は吸着熱を蒸発により排出する。蒸発
器8は円筒状の形状を有しており、かつ垂直方向に容器
の中央に配置されている。上昇管6は分割されており、
かつ下方の領域内で同時に蒸発器8のジャケットの部分
を成している。上方部分内で上昇管6はシールエレメン
ト26を介して蒸発器8内に差しはめ可能である。この
蒸発器バージョンでは、飲料4は、それが上昇管6と管
継手5とを介して注出される際に、上昇管6の通流時に
付加的に冷却される。蒸発器8自体は内部領域内に銅シ
ェル25を有しており、これらの銅シェルに水様の作動
媒体15が蒸発器ジャケット全体にわたって分配され
る。下方の上昇管部分と銅シェル25との間に水蒸気の
ための流路があけられている。
媒体容器の構造は互いに組合せ可能であり、かつ現在一
般的なすべての洗浄兼充填装置に使用可能である。
たに充填された後に、加熱装置の取付けにより再生され
る。吸着媒体14の加熱時に脱着された水蒸気が開かれ
た弁皿13を通して蒸発器8内へ流入して壁において凝
縮する。飲料は凝縮熱を受け取って加温される。加温は
後に行われる冷却とほぼ同程度であり、一般にはほぼ2
0〜25ケルビンである。ビールは例えば4〜5℃の比
較的低い温度で充填される。要するに、再生プロセスに
よって続いて行われる加温は、いずれにしろ後で行われ
る周囲温度までの加温に相応する。吸着プロセスのスタ
ート時にロッド12が引き出されて固定される。蒸発器
8からは吸着媒体充填物14へ蒸気が流れる。飲料4は
蒸発器外面において冷却される。飲料4の冷却率はほぼ
1K/minであり、要するに弁皿13の開放後ほぼ2
0分で最初の飲料をほぼ5℃で注出することができる。
飲料充填物全体は2時間以内で冷えた状態で注出するこ
とができる。
器と組み合わせて断面して示す図である。
を備えた液体冷却器を示す図である。
器を上方に備えた液体冷却器を同様に断面して示す図で
ある。
飲料、 5 管継手、 6 上昇管、 7 断熱体、
8 蒸発器、 9 蒸気導管、 10 吸着媒体容
器、 11 金属ベローズ、 12 ロッド、 13
弁皿、 14 ゼオライト吸着媒体、 15 作動媒
体、 17 トラフ、 18 環状のへこみ部、 19
タップリング、 21 加熱エレメント、 22 ホ
ールドバック手段、 23 加熱フード、 24 絶縁
ジャケット、 25 銅シェル、 28 貫通部、 3
0 帯状証票
Claims (12)
- 【請求項1】 容器(3)内の液体(4)を液体冷却器
(1)によって冷却する方法であって、液体冷却器が、
冷却されるべき液体(4)と熱的に接触した蒸発器
(8)から吸着媒体(14)を通して作動媒体蒸気を吸
い込む形式のものにおいて、 吸着媒体(14)の再生時に作動媒体蒸気を蒸発器
(8)内へ逆流せしめ、かつ凝縮時にその凝縮熱を容器
(3)の内部の液体(4)に放出せしめることを特徴と
する容器内の液体を冷却するための方法。 - 【請求項2】 容器(3)内で凝縮熱を受け取る液体
(4)と、これに続いて冷却される液体(4)とを同一
とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 吸着媒体(14)を、それが作動媒体蒸
気を吸着している間に吸着媒体容器(10)の壁を介し
て冷却する請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 吸着媒体(14)の冷却を、吸着媒体容
器(10)の外表面から水様の液体を蒸発させることに
より行う請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 吸着媒体容器(10)の内部に吸着媒体
(14)を備えた液体冷却器であって、吸着媒体容器
が、遮断可能な蒸気導管(9)を介して、蒸発と作動媒
体蒸気の液化とのための蒸発器(8)に結合されている
形式のものにおいて、 蒸発器(8)が、蒸発器(8)を介して冷却されると共
に再生時には凝縮熱を受け取る液体(4)を受容するこ
とのできる容器(3)に連結されていることを特徴とす
る液体冷却器。 - 【請求項6】 容器容積内の液体のそのつど一部分だけ
が冷却され、かつ残余の容器部分内の液体(4)が著し
くは冷却されないままとなるように蒸発器(8)が容器
(3)内に組み込まれている請求項5記載の液体冷却
器。 - 【請求項7】 吸着媒体容器(10)が外側領域内に水
様の液体のためのホールドバック手段(22)を有して
おり、これらのホールドバック手段が吸着媒体(14)
の冷却に役立っている請求項5または6記載の液体冷却
器。 - 【請求項8】 遮断可能な蒸気導管(9)が、作動媒体
蒸気を妨げなく吸着媒体(14)から蒸発器(8)へ流
動せしめると共にその反対の流れ方向を手による開放に
よってのみ開通させるチェック弁を有している請求項5
から7までのいずれか1項記載の液体冷却器。 - 【請求項9】 液状の作動媒体(15)を蒸発器(8)
の表面に分配すると共に流出する作動媒体蒸気のための
妨げのない流路を形成する挿入体(16,25)が蒸発
器(8)に設けられている請求項5から8までのいずれ
か1項記載の液冷却器。 - 【請求項10】 蒸発器(8)の、液体(4)と接触し
たその外側のジャケットが、容器(3)のいかなる位置
でも余すところなく液体(4)を空にすることができる
ように形成されている請求項5から9までのいずれか1
項記載の液体冷却器。 - 【請求項11】 蒸発器(8)内に閉鎖可能な吸込導管
(27)が開口しており、この吸込導管を通して吸着媒
体容器(10)を排気することができるようになってい
る請求項5から10までのいずれか1項記載の液体冷却
器。 - 【請求項12】 容器(3)が下方の領域内に外部から
の加温に対する断熱体(7)を備えている請求項5から
11までのいずれか1項記載の液体冷却器。
Applications Claiming Priority (2)
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| DE19922848.5 | 1999-05-19 |
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|---|---|
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| JP2000143736A Pending JP2000346482A (ja) | 1999-05-19 | 2000-05-16 | 容器内の液体を冷却するための方法と装置 |
Country Status (5)
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|---|---|
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| EP (1) | EP1054222B1 (ja) |
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| AT (1) | ATE287517T1 (ja) |
| DE (2) | DE19922848A1 (ja) |
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