DE69133520T2

DE69133520T2 - Enthalpiesteuerung für ein CO2-Kältesystem

Info

Publication number: DE69133520T2
Application number: DE69133520T
Authority: DE
Inventors: Patrick S. Dallas Martin
Original assignee: GENERAL CRYOGENICS Inc DALLAS; General Cryogenics Inc
Current assignee: GENERAL CRYOGENICS Inc DALLAS; General Cryogenics Inc
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2011-08-09
Also published as: DE69133520D1; EP0553265A4; CA2090456A1; DE69132162D1; EP0982551A2; EP0982551A3; AU8922491A; DE69132162T2; EP0553265A1; MX9101384A; JPH06501768A; EP0982551B1; JP3029869B2; CA2090456C; IE913438A1; US5090209A; EP0553265B1; WO1992006325A1

Description

Die Erfindung betrifft ein cryogenisches Kühlsystem, das ein System zur Enthalpiesteuerung aufweist, um ein Erstarren von Kohlendioxid zu vermeiden, sodass ein Aufrechterhalten einer Lufttemperatur unter Null in einem Fach bzw. Abteil erleichtert wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Temperatur in dem Frachtabteil von gekühlten Transportfahrzeugen für gefrorene Lebensmittel, wie beispielsweise Fisch, Fleisch und Eiscreme, muss unterhalb des Gefrierpunktes aufrechterhalten werden.
Das US-Patent 3,802,212 von Patrick S. Martin et al. offenbart ein Kühlsystem, das verflüssigtes cryogenisches Gas, wie beispielsweise flüssigen Stickstoff, verwendet, um die Temperatur in einem Frachtabteil in einem Transportfahrzeug zu steuern. Bei Systemen, die flüssiges Kohlendioxid als das Kühlmittel verwenden, sind Schwierigkeiten aufgetreten, weil die Temperatur in den Frachtabteil nicht unterhalb etwa –1,11 °C (30°F.) aufrecht erhalten werden konnte. Das Kohlendioxid erstarrte und bildete Trockeneis in dem System, was ein häufiges Entfrosten erforderlich gemacht hat. Daher hatte es keine wirtschaftliche akzeptable Tiefkühlfähigkeit.
Einige Patente beschreiben einen Rückdruckregulator in einem flüssigen CO₂-System zwischen einem Verdampfer und einem gasgetriebenen Motor, verwendet in einem Versuch, um ein System mit flüssigem Strickstoff des in dem Patent Nr. 3,802,212 von Martin et al offenbarten Typs zu verändern, um die Bildung von Trockeneis in dem System durch Aufrechterhalten eines Arbeitsdruck von 448 N/m² (65 psig) oder höher zu verhindern.
Das US-Patent Nr. 4,045,927 von Tyree offenbart Verbesserungen in dem Patent Nr. 3,802,212, von Martin et al, einschließlich einen Temperatursensor und einen Rückdruckregulator, die in einem Versuch zum Aufrechterhalten eines Minimal drucks von beispielsweise 552 N/m² (80 psia) eingebaut wurden, um die Bildung von CO₂-Schnee zu verhindern, der zu einer Blockierung oder wenigstens einem verschlechterten Betriebsniveau des Kühlsystems führen kann. Es werden drei Ausführungsformen des Kühlsystems mit flüssigem Kohlendioxid offenbart und die Offenbarung führt aus, dass die in 4 dargestellte Ausführungsform besonders vorteilhaft sein kann, wenn eine Temperatur des Frachtabteils von etwa –29°C (–20°F.) erreicht werden soll. Die Offenbarung führt aus, dass flüssiges Kohlendioxid in einem ersten Wärmeaustauscher verdampft wird und durch einen Rückdruckregulator und dann zu einem gasbetriebenen Motor geleitet wird. Der Gasmotor und eine Expansionsöffnung sind gemäß der Beschreibung derart bemessen, dass der Temperaturabfall des sich ausdehnenden Dampfes begrenzt wird, so dass kein Kohlendioxidschnee gebildet wird.
Das Patent Nr. 4,186,562 von Tyree offenbart ein Kohlendioxid-Kühlsystem, das einen Rückdruckregulator in der Dampfleitung einschließt, die von einem Verdampfer wegführt, um einen Minimaldruck von beispielsweise 517 Nm^–2 (75 psia) aufrecht zu erhalten, damit die Bildung von Schnee verhindert wird. Es wird beschrieben, dass ein Großteil des Dampfstroms durch einen oder mehrere Gasmotoren entspannt, durch einen oder mehrere zusätzliche Wärmetaustauscher geleitet und dann ausgestoßen wird.
Das US-Patent Nr. 4,100,759 von Tyree offenbart einen Wärmeaustauscher, der gemäß der Beschreibung von einer ausreichenden Länge ist, so dass das gesamte flüssige Kohlendioxid verdampft wird und durch einen Rückdruckregulator austritt, der auf das Aufrechterhalten eines Druck von wenigstens 65 psig in der Wärmeaustauscherwicklung bzw. -schlange eingestellt ist, um das Bilden von festem Kohlendioxid zu verhindern. Der Kohlendioxiddampf fließt durch einen Gasmotor, der in Antriebsverbindung mit einem Lüfter steht, um Luft in einem Frachtabteil nach dem Wärmeaustauscher zirkulieren zu lassen.
Die Systeme unter Verwendung von Kohlendioxid als ein Kühlmittel genießen auf Grund der Neigung von Kohlendioxid zur Erstarrung und zum „Einfrieren" des Sys tems bisher keine weitverbreitete wirtschaftliche Akzeptanz. Neuere Studien zeigen, dass die Atmosphäre durch Freon und andere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) derart schwerwiegend geschädigt wird, dass deren Verwendung als Kühlmittel von Regierungen weltweit zurückgedrängt wird. Ein Kühlsystem, das ein umweltfreundliches Kühlmittel benutzt, ist dringend erforderlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, wie hier nachstehend in Anspruch 1 bzw. 8 definiert. Flüssiges Kolendioxid wird durch die Verdampferwicklungen bzw. -schlangen zum Kühlen von Produkten in einem Frachtabteil gerichtet, und Kohlendioxiddampf wird von den Verdampferwicklungen durch einen pneumatisch angetriebenen Motor gerichtet, um einen Lüfter zum Zirkulierenlassen von Luft in dem Abteil über Oberflächen der Verdampferwicklungen anzutreiben. Der Kohlendioxiddampf wird, nach dem Durchlaufen durch die Verdampferwicklungen und pneumatisch angetriebenen Motoren, durch einen sekundären Wärmeaustauscher und einen Entfeuchter an die Atmosphäre abgeleitet.
Das System der vorliegenden Erfindung umfasst einen Heizer zum Modifizieren oder Steuern der Enthalpie und Entropie des Kohlendioxids durch Erwärmen des Kohlendioxidgases, nachdem es die primären Verdampferwicklungen verlassen hat und bevor es die pneumatisch angetriebenen Motoren erreicht. Ein Paar Magnet-betätigter Durchflusssteuerventile und ein Druckentlastungsventil sind in die Kohlendioxidleitung montiert, die von dem Heizer wegführt. Der Heizer und das Druckentlastungsventil steuern die Temperatur und den Druck des Kohlendioxids, um sicherzustellen, dass das Kohlendioxid nicht erstarrt, wenn sein Druck nahe zum Atmosphärendruck fällt, wenn es in die Kammern der pneumatischen Motoren eintritt.
CO₂ wird aus dem sekundären Wärmeaustauscher des Verdampfers zu einem Entfeuchter abgeleitet, um einen Luftstrom, der teilweise mit Wasser gesättigt ist, einer Kühlung unterhalb seines Taupunktes zu unterwerfen, sodass Wasserdampf kondensiert und von dem Luftstrom getrennt wird. Um ein Gefrieren des Kondensats zu verhindern, wird ein thermostatisch gesteuerter Heizer in der Leitung bereitgestellt, die CO₂ zu dem Entfeuchter zum Aufrechterhalten der Temperatur von gekühlten Oberflächen in dem Entfeuchter leicht oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser führt, um ein Trocknen der zirkulierenden Luft zur Minimierung der Bildung von Frost auf den Oberflächen der primären und sekundären Verdampferwicklungen zu erleichtern.
Kohlendioxid ist ein farbloses, geruchloses Gas der Zusammensetzung CO₂, das in dem hier nachstehend beschriebenen System unter einem Betriebsdruck von etwa 586 Nm^–2 (85 psig) ist. Wenn der Druck von 586 Nm^–2 (85 psig) auf 421 Nm^–2 (61 psig) fällt, dann wandelt sich das flüssige Kohlendioxid in einen festen Zustand um. Wenn andererseits bei einem Betriebsdruck von 586 Nm^–2 (85 psig) die Temperatur unter –58°C (–72°F.) fällt, dann wandelt sich das flüssige Kohlendioxid in einen festen Zustand um.
Eine Temperatur-sensitive Steuervorrichtung regelt die Durchflussgeschwindigkeit von Kohlendioxiddampf durch die primären Verdampferwicklungen. Wenn die Temperatur des Kohlendioxiddampfes, der den primären Verdampfer verlässt und in den Lüftermotor eintritt, zu gering ist, leitet die Steuervorrichtung Kohlendioxid durch einen Verdampfer um, der außerhalb des Fahrzeugs montiert ist und Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, und richtet Dampf von dem Entdampfer durch eine Heizvorrichtung, um das System zu enteisen oder eine Winterheizung bereitzustellen. Der Dampf wird auf eine Temperatur von beispielsweise 538°C (1.000°F.) erhitzt und durch die Verdampferwicklungen und die pneumatischen Motoren geführt, um Frost von den Außeroberflächen der Wicklungen zu schmelzen oder um Luft zu erwärmen, die durch das Speicherabteil für den Heizmodus zirkuliert.
Ein Entfrostmodus wird eingeleitet, wenn die Temperatur von Kohlendioxid, das den primären Verdampfer verlässt und zu dem Einlass des pneumatisch betriebe nen Lüftermotors geführt wird, eine vorbestimmte Temperatur von beispielsweise weniger als –57°C (–70°F.) erreicht, was anzeigt, dass sich Frost auf den primären Verdampferwicklungen gebildet hat, was die Wärmeübertragung von einem Luftstrom zu dem CO₂ innerhalb der Wicklungen einschränkt. Wenn die Temperatur des Kohlendioxids die vorbestimmte Temperatur erreicht, bei der das Kohlendioxid an dem Punkt des Durchlaufens einer Phasenänderung von Dampf zu Flüssigkeit ist, wird ein Entfrostmodus eingeleitet. Wenn das Kohlendioxid nicht verdampft oder wenn der Dampf kondensieren und flüssig werden darf, erfährt die Flüssigkeit einen bedeutenden Druckabfall, wenn es durch den pneumatischen Motor läuft, was veranlasst, dass es unter Bildung von Trockeneis erstarrt, was einen Durchfluss von Kohlendioxid durch das System einschränkt.
Der Entfrostmodus wird durch die Steuervorrichtung beendet, wenn die Temperatur der Oberflächen der Verdampferwicklungen auf eine vorbestimmte Temperatur von beispielsweise oberhalb von –51 °C (–60°F) erwärmt wurde.
Eine primäre Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung bereitzustellen, die insbesondere angepasst ist, eine Tiefkühltemperatur in einem Abteil in einem Container oder irgendeinem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Lastwagen, Transportanhänger, Eisenbahnwaggon, Flugzeug oder Schiff, aufrecht zu erhalten, der bzw. das unabhängig bzw. in sich geschlossen ist und der bzw. das verflüssigtes Kohlendioxid zum Kühlen, Erwärmen und Entfrosten eines Abteils ohne Verbindung mit einer externen Stromquelle verwendet.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung bereitzustellen, die verflüssigtes Kohlendioxid verwendet, um ein Tiefkühlleistungsvermögen ohne Änderung des normalen Sauerstoffgehalts von Luft in dem gekühlten Frachtabteil zu ändern.
Andere und weitere Aufgaben unserer Erfindung werden unter Bezugnahme auf die hier nachstehend folgende, detaillierte Beschreibung und die hier beigefügten Zeichnungen klarer werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zeichnungen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind hier beigefügt, sodass die Erfindung besser und vollständiger verstanden wird, in denen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Transportfahrzeugs ist, die eine typische Verteilung der daran angebrachten Bestandteile der Kühlvorrichtung mit flüssigem Kohlendioxid zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung der Kühlvorrichtung mit flüssigem Kohlendioxid;
3 ist eine Querschnittsansicht durch die Heizeinheit;
4 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 von 3;
5 ist eine schematische Darstellung einer modifizierten Form des Enthalpiesteuersystems, das einen elektrischen Heizer veranschaulicht; und
6 ist eine schematische Darstellung eines zentrifugalen Abscheiders bzw. einer Trennschleuder zur Lufttrocknung.
In den unterschiedlichen Figuren der Zeichnung werden durchgehend Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher Bauteile verwendet.
DARSTELLUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 der Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 200 im Allgemeinen ein Fahrzeug mit einem darin montierten Kohlendioxid-Kühlsystem zum Kühlen eines inneren Frachtabteils auf Tiefkühltemperaturen. Das Kühlsystem umfasst einen Verdampfer 201, der mit einer Quelle 211 von flüssigem Kohlendioxid verbunden ist, und eine von einer Batterie 140 gespeisten Steuervorrichtung 209.
Latente Verdampfungswärme wird von flüssigem Kohlendioxid in dem Verdampfer 201 aufgenommen, und latente Wärme der Kondensation von Wasser wird einem Strom feuchter Luft in einem Entfeuchter 300 während der Zustandsänderung des Kohlendioxids in dem Verdampfer 201 von flüssig zu dampfförmig und der Zustandsänderung der Feuchtigkeit in der feuchten Luft in dem Entfeuchter 300 von dampfförmig zu flüssig entzogen. Die Heizvorrichtungen 207 und 307 in dem System steuern die Temperatur des durch das System strömenden CO₂, um die Enthalpie des CO₂ zu kontrollieren, um ein Erstarren des CO₂ in dem System zu verhindern und dem Luftstrom Feuchtigkeit zu entziehen, um ein Vereisen und daher eine Isolation der wärmeübertragenden Oberflächen zu verhindern. Die Steuerung der Phasenänderungen des CO₂ in den Wärmeaustauschern 246 und 248 und der Feuchtigkeit in dem Luftstrom, der durch die Wärmetauscher 246 und 248 strömt, führt zu einem effizienten Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem nicht umweltschädlichen CO₂-Kühlmittel.
In der in 1 veranschaulichten, besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Verdampfer 201 in einem oberen Bereich der vorderen Endwand des Transporters 200 befestigt und derart angeordnet, dass er gekühlte Luft durch eine Vielzahl von Luftleitungen (nicht gezeigt) unterschiedlicher Länge drückt, so dass gekühlte Luft gleichmäßig in dem gesamten Frachtabteil 202 verteilt wird.
Das Kühlsystem weist eine Vorrichtung zum Heizen des Frachtabteils auf, das eine Quelle jedes geeigneten Brennstoffs aufweist, wie beispielsweise einen Tank 212 von verflüssigtem oder komprimiertem Erdgas, Propan oder Ethanol, die mit einer Heizeinheit 207 verbunden ist. Flüssiges Kohlendioxid wird durch einen Verdampfer 210 der Heizeinheit 207 zugeführt, die erwärmtes Kohlendioxid durch die Wicklungen des Verdampfers 201 zum Entfrosten bzw. Abtauen der Wicklungen des Verdampfers oder zum Leiten von warmer Luft durch das Frachtabteil leitet, wenn ein Heizen erforderlich ist.
Die Heizeinheit 207, die am besten in den 3 und 4 der Zeichnung veranschaulicht ist, weist bevorzugt derart angeordnete Wicklungen 208a und 208b auf, dass die Achsen der Wicklungen im wesentlichen senkrecht zueinander stehen, und weist bevorzugt Doppelbrenner 310 und 312 auf. Der vergleichsweise kleine Brenner 310 stellt wenig Wärme zum Heizen von Dampf bereit, der aus den primären Kühlwicklungen 246 und 248 der primären Wärmeaustauscher zur Steuerung der Enthalpie austritt, um ein Erstarren des Kohlendioxiddampfes in den Motoren 294 und 295 zu verhindern. Der zweite größere Brenner 312 weist eine wesentlich größere Heizkapazität als der kleinere Brenner 310 auf, um die für den Entfrostmodus und den Frachtheizmodus erforderliche Wärme bereitzustellen.
Die äußere Wicklung 208a weist einen Einlass auf, der über ein Ventil 68a mit einem Rohr 66, das mit einem Verdampfer 210 in Verbindung steht, und über ein Ventil 68b mit einem Leitungsrohr 214 verbunden ist, durch das Kohlendioxiddampf aus dem Paar primärer Kühlwicklungen 246 und 248 ausgestoßen wird. Die Magnet-betätigten Ventile 68a und 68b sind derart verbunden, dass das Ventil 68b geschlossen ist, wenn das Ventil 68a geöffnet ist, und das Ventil 68a geschlossen ist, wenn das Ventil 68b geöffnet ist. Daher ist das Ventil 68a geschlossen, wenn sich das System im Kühlmodus befindet. Wenn sich das System im Kühlmodus befindet, wird das Ventil 68b geöffnet sein, und wenn Sensoren anzeigen, dass die Temperatur des zu den Motoren 294 und 295 strömenden CO₂ zu gering ist und ein Heizen erfordert, um ein Erstarren des CO₂ aufgrund des Druckabfalls, wenn es durch die Motoren strömt, zu verhindern, wird der kleine Brenner 310 der Heizvorrichtung 207 gezündet. Wenn das CO₂ in der primären Wicklung 246 genügend Wärme absorbiert hat, ist das Ventil 68b geöffnet, und der kleine Brenner 310 wird nicht gezündet, sodass an der Heizvorrichtung vorbeiströmender CO₂-Dampf nicht erwärmt wird.
Die Wicklungen 208a und 208b der Heizvorrichtung 207 sind bevorzugt spiralförmig geschweißte Röhren aus rostfreiem Stahl, die großen Temperaturänderungen widerstehen können. Während des Kühlmodus kann aus den primären Wicklungen 246 und 248 austretender Kohlendioxiddampf eine Temperatur von beispielsweise unterhalb –43°C (–45°F.) aufweisen und wird in der Heizvorrichtung 207 auf einer Temperatur von beispielsweise oberhalb –34°C (–30°F.) aufgeheizt.
Wenn sich das System in einem Entfrostmodus befindet, kann flüssiges Kohlendioxid, das durch die Leitung 40 zum Verdampfer 210 strömt, eine Temperatur von beispielsweise –51 °C (–60°F.) aufweisen, die auf eine Temperatur von beispielsweise 538°C (1.000°F.) aufgeheizt werden muss, wenn ein Entfrost- bzw. Abtauzyklus eingeleitet wird.
Die Austrittsseite der inneren Heizwicklung 208b ist über ein Ventil 71a mit den primären Heizwicklungen 246 und 248 verbunden und über ein Ventil 71b mit einer Leitung verbunden, die mit den Magnet-betätigten Ventilen 222 und 224 in Verbindung steht. Wenn das Magnet-betätigte Ventil 71a geöffnet ist, ist das Magnet-betätigte Ventil 71b geschlossen. Wenn das Magnet-betätigte Ventil 71b geöffnet ist, ist das Magnet-betätigte Ventil 71a geschlossen.
Die Heizwicklungen 208a und 208b der Heizeinheit 207 sind bevorzugt in einem isolierten Abschnitt angebracht, um eine Steuerung über die dem System zugeführte Wärme bereitzustellen. Es sollte allerdings berücksichtigt werden, dass die Heizvorrichtung sowohl Verbrennungs- als auch Belüftungsluft benötigt. Vorteilhaft wird ein Druckentlastungsventil 67 angebracht, um unzulässig hohen Druck abbauen zu können, falls die Strömung durch das System aus irgendeinem Grund blockiert ist.
In einer Leitung, die sich zwischen dem Leitungsrohr 214 und den Einlässen zu den Magnet-betätigten Ventilen 222 und 224 erstreckt, ist ein Hilfsüberströmventil 268 vorgesehen, das in 2 veranschaulicht ist. Wenn das Ventil 268 geöffnet ist, wird Dampf von den primären Kühlwicklungen 246 und 248 durch das Leitungsrohr 214 direkt zum Einlass der Ventile 222 und 224 geleitet. In diesem Betriebsmodus, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird der Dampf nicht durch die Heizeinheit 207 zirkulieren gelassen. Wenn allerdings ein Temperatursensor 56 anzeigt, dass die Temperatur des Kohlendioxiddampfes, der zu dem pneumatischen Motor 295 strömt, geringer ist als ein vorgegebener Wert, beispielsweise –43°C (–45°F.), wird das Ventil 268 geschlossen und wird das Ventil 68b geöffnet, sodass der Dampf von dem Leitungsrohr 214 durch die Heizeinheit 207 geleitet wird, um ausreichend Wärme zuzuführen, um die Temperatur des Kohlendioxiddampfes, der durch das Ventil 71b den Motoren 294 und 295 zugeführt wird, auf eine Temperatur oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts von beispielsweise –43°C (–45°F.) zu erhöhen. Dies stellt sicher, dass die Enthalpie des zu den Motoren geleiteten Kohlendioxiddampfes sich in einem Bereich befindet, der ein Erstarren des Kohlendioxiddampfes verhindert, der durch die Öffnungen 294b und 295b und die pneumatischen Motoren 294 und 295 strömt.
Die Gasrohrleitungen zu den Doppelbrennern 312 und 310 der Heizeinheit 207 sind zum Zünden des kleinen Brenners 310 konstruiert, wenn der Temperatursensor 56 anzeigt, dass die Temperatur des den pneumatischen Motoren 294 und 295 zugeführten Kohlendioxids zu gering ist. Sowohl der große Brenner 312 als auch der kleine Brenner 310 werden mit Brennstoff versorgt und während des Entfrostmodus und des Heizmodus gezündet.
Obwohl eine gemäß 2 der Zeichnung angeschlossene einzelne Heizeinheit 207 zum Steuern der Enthalpie des zum Kühlen verwendeten Kohlendioxiddampfes und auch zum Heizen des Kohlendioxiddampfes während des Abtauzykluses verwendet wird, sollte klar erkennbar sein, dass getrennte Heizeinheiten verwendet werden können, wenn dies für erforderlich gehalten wird. Ich denke beispielsweise an eine seriell geschaltete elektrische Heizeinheit 307, wie in der modifizierten Form der Erfindung in 5 der Zeichnung in wärmeaustauschender Beziehung mit dem Leitungsrohr 214 veranschaulicht ist. Bei dieser Form der Erfindung wird ein Abschnitt des Leitungsrohrs 214 aus Kupfer, Bronze oder rostfreiem Stahl hergestellt, und Heizelemente 308 aus rostfreiem Stahl werden zum Zuführen von Wärme zu dem durch den Schlauch strömenden Kohlendioxiddampf um den leitfähigen Schlauch 214 gewickelt. Die dem Kohlendioxiddampf, der einen Druck oberhalb des Atmosphärendrucks aufweist, zugeführte Wärme wird durch einen Temperatursensor 356 gesteuert, der zum Steuern eines Relais 309 in einem Schaltkreis, angeordnet ist, der eine Batterie 340 und Heizelemente 308 aufweist. Wenn die Temperatur in dem Auslass 214b der Heizvorrichtung 307 unterhalb einer vorgegebenen Temperatur von beispielsweise –43°C (–45°F.) liegt, wird ein Signal zum Ansteuern des Relais 309 abgegeben. Wenn der Schalter des Relais 309 geschlossen ist, wird durch das Leitungsrohr 214 strömender CO₂-Dampf von den Heizelementen 308 erwärmt.
Die Heizvorrichtung 207, in der Ausführungsform gemäß 2, oder die Heizvorrichtung 307, in der Ausführungsform gemäß 5, ist mit dem Verdampfer 201 zur Steuerung der Enthalpie des Kohlendioxiddampfes verbunden, der aus dem Verdampfer 201 abgeleitet und zu den pneumatisch getriebenen Motoren geleitet wird. Wenn der unter hohen Druck stehende Kohlendioxiddampf durch die Motoren 294 und 295 und die sekundäre Kühlwicklung abgeleitet wird, wird er in den Kammern der pneumatischen Motoren entspannt und stellt etwa 4,2 bis 8,4 kJ (vier bis acht BTUs) zusätzliche Kühlkapazität pro 0,454 kg (Pfund) Kohlendioxid bereit. Dies ist eine Form der isentropen Expansion. Allerdings wird der Dampf, wenn er sich entspannt, sehr kalt, und wenn der Druckabfall zu groß ist, wird das Kohlendioxid erstarren.
Die Enthalpie oder der Wärmegehalt einer Substanz ist eine thermodynamische Größe, die definiert ist als die innere Energie plus das Produkt des Drucks mal dem Volumen der Substanz. Wenn eine Substanz eine Transformation von einem physischen Zustand in einen anderen, wie eine polymorphe Transition, die Verschmelzung oder Sublimation eines Feststoffs oder das Verdampfen einer Flüssigkeit erfährt, wird die von der Substanz während der Transformation aufgenommene Wärme als latente Transformationswärme definiert. Die von flüssigem Kohlendioxid während der Transformation von flüssigem Zustand zu einem dampfförmigen oder gasförmigen Zustand absorbierte Wärme wird im Allgemeinen als latente Verdampfungswärme bezeichnet.
Kohlendioxid ist ungiftig, weist den geringsten Wirkungsgrad der üblichen Kühlmittel auf und ist als Kühlmittel in Klimaanlagen und zur Lebensmittelkonservierung auf Schiffen eingesetzt worden, aber sein hoher Betriebsdruck und seine geringe kritische Temperatur haben zu größeren Einwänden geführt.
Die Entropie, die relative Unordnung der Bewegung der Moleküle, einer Substanz ist eine Zustandseigenschaft, die keine nach außen sichtbare physische Manifestation, wie beispielsweise Temperatur oder Druck, aufweist. Jeder Vorgang, während dem keine Änderung der Entropie stattfindet, wird als "isentrop" bezeichnet.
Flüssiges Kohlendioxid wird durch eine Förderleitung 36 und einen Verteiler 44 einem Verdampfer 201 zugeführt. In der in 2 der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform des Verdampfers 201 bilden ein Paar primärer Kühlwicklungen 246 und 248 einen ersten Wärmeaustauscher, der als primärer Verdampfer 245 mit einer Vielzahl von Wicklungen wirkt. Die primären Kühlwicklungen 246 und 248 weisen bevorzugt wärmeleitende Oberflächenlamellen 247 auf, um eine wesentliche Oberflächengröße für den Wärmeaustausch zwischen Luft, die über die äußeren Oberflächen der Wicklungen zirkuliert, und Kohlendioxid, das durch die Wicklungen strömt, bereitzustellen. Flüssiges Kohlendioxid verdampft in den primären Kühlwicklungen 246 und 248 des primären Verdampfers 225, während Wärme von einem über die Wicklungen zirkulierenden Luftstrom absorbiert wird, und der unter Druck stehende Kohlendioxiddampf wird zu einer Heizvorrichtung 207 abgeleitet, in dem der Kohlendioxiddampf weiter auf eine Temperatur erwärmt wird, die ein Erstarren des Kohlendioxids in dem System verhindert, wie nachstehend noch näher erläutert wird.
Der angewärmte Kohlendioxiddampf, dessen Maximaldruck von einem Druckentlastungsventil 220 gesteuert wird, wird durch die Öffnungen 294b und 295b zur Strömungssteuerung zu den Einlässen wenigstens eines fluidbetriebenen Motors 294 und 295 geleitet. Der Auslass jedes fluidbetriebenen Motors 294 und 295 ist mit einer sekundären Kühlwicklung 250 eines zweiten Wärmeaustauschers verbunden, der nach einer Strömung durch den Entfeuchter 300 in die Atmosphäre außerhalb des Frachtabteils 202 abgeleitet wird.
Verbesserungen in dem System umfassen eine Heizvorrichtung 207 zum Modifizieren oder Steuern der Enthalpie und Entropie des Kohlendioxids durch Erwärmen des Kohlendioxidgases, nachdem es die mit Lamellen versehenen primären Kühlwicklungen 246 und 248 des Verdampfers 225 verlassen hat und bevor es durch die Kohlendioxidleitungen 216 und 217, deren Druck gesteuert wird, die pneumatischen Motoren 294 und 295 erreicht. Die Heizvorrichtung 207, die Magnet-betätigten Ventile 222 und 224 zur Strömungssteuerung und das Druckentlastungsventil 220 steuern die Temperatur und den Druck des Kohlendioxids, um sicherzustellen, dass das Kohlendioxid nicht erstarrt, wenn sein Druck nahezu auf Atmosphärendruck abfällt, wenn es durch die pneumatischen Motoren 294 und 295 und durch die sekundäre Wicklung 250 zur Atmosphäre geleitet wird. Das Druckentlastungsventil 220 und die Magnet-betätigten Ventile 222 und 224 zur Strömungssteuerung halten das System auf einem Druck von wenigstens 448 Nm^–2 (65 psig), um ein Festwerden des Kohlendioxids zu verhindern, wenn das System abschaltet, wenn die Temperatur der Luft in dem Frachtabteil 202 sich in einem vorgegebenen Temperaturbereich befindet. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, leitet ein Sensor 56 einen Entfrostmodus ein, wenn die Temperatur des zu dem Motor 295 geleiteten Kohlendioxids zu gering ist, und ein Sensor 60 beendet den Entfrostmodus, wenn die Oberfläche der primären Wicklungen 246 und 248 auf eine vorgegebene Temperatur ansteigt.
Die Quelle 211 des cryogenischen Gases ist von konventioneller Auslegung und weist bevorzugt einen isolierten Behälter mit einer Außenhülle und einer Innenhülle auf, die durch eine Vakuumkammer getrennt sind. Flüssiges Kohlendioxid und ein Volumen von Kohlendioxiddampf oberhalb des flüssigen Kohlendioxids füllen den Behälter. Ein konventionelles System zum Druckaufbau, das ein Ventil zum Druckaufbau aufweist, das über einen Verdampfer und ein Druckregelventil mit einem oberen Bereich des Tanks verbunden ist, erlauben ein Verdampfen einer kleinen Menge des flüssigen Kohlendioxids, um einen konstanten Zuführdruck von etwa 552 bis 586 Nm^–2 (80 bis 85 PSI (pounds per square inch)) und eine Temperatur von etwa –51 °C (–60° F.) aufrecht zu erhalten.
Flüssiges Kohlendioxid wird durch ein isoliertes Rohr 32, ein Strömungssteuerungsventil 34 und eine Leitung 36 zu Abzweigungsleitungen 38, 40 geleitet.
Die Quelle von cryogenischem Gas 211 ist zum Bereitstellen der Fähigkeit zum Abtauen und Heizen über einen Verdampfer 210, der vorteilhaft außerhalb des gekühlten Frachtbereichs 202 angeordnet ist, mit einer Heizeinrichtung 207 verbunden. Erwärmter Dampf von der Heizeinrichtung 207 wird durch das Leitungsrohr 70 und eine Öffnung 71 zur Strömungssteuerung zu Wicklungen des Verdampfers 201 zum Abtauen bzw. Entfrosten des Systems und zum Zuführen erwärmter Luft durch das Frachtabteil geleitet, wenn ein Heizen erforderlich ist.
Eine Steuervorrichtung 209, die vorteilhaft an der Vorderseite des Transporters 200 angebracht ist, steuert das Kühlen, Heizen, Abtauen und Leerlaufphasen zum Aufrechterhalten eines vorgegebenen Temperaturbereichs. Sie steuert die Strömung sowohl von warmem als auch von kaltem Dampf durch die Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201, und ein Anzeiger (nicht gezeigt) ist mit einem geeigneten Temperaturabtastmittel innerhalb des Frachtabteils 202 verbunden, um eine visuelle Darstellung der darin herrschenden Temperatur bereitzustellen.
Die Abzweigungsleitung 38 ist durch ein Magnet-betätigtes Ventil 42 zum Zuführen von Flüssigkeit und einen Einlassverteiler 44 mit den primären Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201 verbunden.
Die Strömung durch das Ventil 42 zum Zuführen von Flüssigkeit wird durch ein geeignetes Betätigungsmittel 43 gesteuert, das mit einem Ventilelement in dem Ventilkörper verbunden ist. Der Betätiger 43 ist vorteilhaft ein Magnet, der ein bewegliches Element aufweist, das darin angeordnet ist, sodass ein durch die Leitung 50 abgegebenes Signal eine Bewegung des beweglichen Elements herbeiführt, wodurch ein Ventilelement zur Steuerung der Strömung durch das Ventil 42 zum Zuführen von Flüssigkeit verschoben wird. Die Leitung 50 ist mit der Temperatursteuervorrichtung 209 verbunden.
Die Temperatursteuervorrichtung 209 ist von herkömmlicher Bauart und weist bevorzugt einen Temperatursensor 56a auf, der über eine Leitung 56b mit dem Steuergerät der Steuervorrichtung 209 verbunden ist, um die Temperatur von durch das Frachtabteil 202 und entlang des Verdampfers 201 strömender Luft anzuzeigen. Ein Signal von der Steuervorrichtung 209 durch die Leitung 50 hält das Ventil 42 zum Zuführen von Flüssigkeit offen, so lange der Sensor 56 bei einer Temperatur gehalten wird, die höher ist als die, die einem programmierbaren Thermostat in der Steuervorrichtung eingestellt ist, wenn die Steuerung auf Kühlen eingestellt ist. Die Steuervorrichtung 209 weist vorteilhaft einen visuellen Anzeiger auf, um die Temperatur der Luft in dem Frachtabteil 202 anzuzeigen, und weist ein dazu zugehöriges Temperaturaufzeichnungsgerät (nicht gezeigt) zum Aufzeigen der Temperatur im Verhältnis zur Zeit auf. Derartige Instrumente sind kommerziell bei der Partlow Corporation aus New Hartford, New York, erhältlich.
Während eines Kühlzykluses strömt flüssiges Kohlendioxid durch die Verteilerleitung 38, das Ventil 42 zum Zuführen von Flüssigkeit und den Einlassverteiler 44 zu den primären Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201. Da flüssiges Kohlendioxid innerhalb der primären Wicklungen 246 und 248 eher schwer zu verdampfen ist (zur Änderung von flüssig zu gasförmig), ist die Oberfläche der Wicklungen durch anodisierte Aluminiumlamellen 247 vergrößert worden, um die Effizienz des Wärmeaustausches zwischen um die Wicklungen zirkulierender Luft und durch die Wicklungen strömenden Kohlendioxids zu erhöhen.
Zum Abtauen der Wicklungen 246 und 248 des primären Verdampfers 225, der Motoren 294 und 295 und der sekundären Wicklung 250 des Verdampfers 201 schließt die Steuervorrichtung 209 das Zuführventil 42 und öffnet das Ventil 68a, sodass flüssiges Kohlendioxid durch die Verteilerleitung 40 dem Verdampfer 210 zugeführt wird. Der Verdampfer 210 ist der Umgebungsatmosphäre außerhalb des Frachtabteils 202 ausgesetzt, um ein ausreichendes Erwärmen zum Verdampfen des flüssigen Kohlendioxids bereitzustellen. Dampf von dem Verdampfer 210 strömt durch die Leitung 66 und das Magnet-betätigte Ventil 68a zu der Heizeinrichtung, die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 207 versehen ist. Erwärmter Dampf von der Heizeinrichtung 207 strömt durch die Leitung 70 und die Öffnung 71 zur Strömungssteuerung zu dem Verdampfer 201.
Die Heizeinrichtung 207 weist einen Brenner 72 und eine Zündflamme 74 auf, die durch Leitungen 73 bzw. 75 mit einem Gaszuführventil 76 verbunden sind. Ein geeigneter Brennstoff, wie beispielsweise Propan, wird durch die Leitung 78 vom Tank 212 zugeführt.
Unterhalb von 427 Nm^–2 (62 P.S.I.G. (pounds per square inch gauge)) ändert sich flüssiges Kohlendioxid zu einem Festzustand (Trockeneis). Um dies zu verhindern hält der Druckaufbauer den Druck des Tanks 211 von flüssigem Kohlendioxid auf einem Druck oberhalb von 483 Nm^–2 (70 PSIG), und ein Druckentlastungsventil 220 ist zwischen den primären Verdampferwicklungen 246 und 248 und den Luftmotoren 294 und 295 angeordnet. Der Druckregler 220 hält den Druck innerhalb der primären Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201 oberhalb von 448 Nm^–2 (65 PSIG).
Das Druckentlastungsventil 220 steht in Verbindung mit dem Leitungsrohr 216, durch das Kohlendioxiddampf von der außerhalb des Frachtabteils 202 angebrachten Heizvorrichtung 207 strömt, und in Verbindung mit einem Leitungsrohr 217, durch das CO₂-Dampf zu den Motoren 294 und 295 geleitet wird. Ein Fluid aus dem Leitungsrohr 216 wird durch den Druckregulator 220 der Einlassöffnung des Magnet-betätigten Ventils 222 zur Strömungssteuerung zugeführt. Der Auslass des Magnet-betätigten Ventils 222 zur Strömungssteuerung ist mit dem Einlass 294a des pneumatisch getriebenen Motors 294 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Einlassöffnung des Magnet-betätigten Ventils 224 zur Strömungssteuerung mit dem Leitungsrohr 216 durch den Druckregulator 220 verbunden, und der Auslass des Magnet-betätigten Ventils 224 zur Strömungssteuerung ist mit dem Einlass 295a des pneumatisch getriebenen Motors 295 verbunden. Öffnungen 294b und 295b zur Strömungsbegrenzung sind in den Einlässen 294a und 295a zu jedem der Motoren 294 und 295 angeordnet, um den hohen Betriebsdruck von etwa 448 Nm^–2 (65 PSIG) des Kohlendioxiddampfes zu kompensieren. Diese Öffnungen gleichen die Durchflussgeschwindigkeit von flüssigem Kohlendioxid zu jeder der primären Wicklungen 246 und 248 und das Strömen von Dampf von dem Heizer 207 zu den Motoren 294 und 295 aus.
Ein Sensor 56 ist zum Erzeugen eines Signals angeordnet, das der Temperatur des zu dem Einlass 295a des Motors 295 zugeführten Kohlendioxids proportional ist. Das Signal wird der Steuervorrichtung 209 über eine Leitung 56c zugeführt, um einen Abtauzyklus einzuleiten, wenn es erforderlich ist, isolierendes Eis von den Wicklungen des Verdampfers 201 zu entfernen.
Die Auslasspassagen der Motoren 294 und 295 sind durch eine Leitung 96 mit einer sekundären Wicklung 250 des Verdampfers 201 verbunden, wobei diese sekundären Wicklung mit einer Leitung 98 verbunden ist, durch die Kohlendioxiddampf in die Atmosphäre außerhalb des Frachtabteils 202 des Fahrzeugs abgeleitet wird.
Jeder pneumatische Motor 294 und 295 weist eine Welle 102 auf, auf der ein Lüfterblatt 104 derart montiert ist, dass die Strömung von Kohlendioxiddampf durch die pneumatischen Motoren 294 und 295 zu einem Rotieren der Lüfterblätter 104 führt, was zu einem Strömen von Luft innerhalb des Frachtabteils 202 des Fahrzeugs 200 über die primären Wicklungen 246 und 248 und die sekundäre Wicklung 250 des Verdampfers 201 führt.
Wenn der programmierbare Thermostat der Temperatursteuervorrichtung 209 eine Kühlung anfordert, wird eine Anzeigelampe (nicht gezeigt) erleuchtet, und das Magnet-betätigte Ventil 42 zur Zuführung von Flüssigkeit wird offen gehalten, wobei flüssiges Kohlendioxid zu den primären Wicklungen 246 und 248 zugeführt wird, bis die von dem Sensor 56a abgetastete Temperatur in dem Frachtabteil die Steuervorrichtung 209 zum Schließen des Ventils 42 zur Zuführung von Flüssigkeit und zum Schließen der Magnet-betätigten Ventile 222 und 224 zum Halten des Drucks in de Wicklungen 246 und 248 veranlasst.
Wenn die Steuervorrichtung 209 ein Abtauen anfordert, wird ein Anzeigelicht (nicht dargestellt) erleuchtet, das Ventil 68a wird geöffnet, um flüssiges Kohlendi oxid durch den Verdampfer 210 zu der Heizeinrichtung 207 zu leiten, und der Brenner 72 wird angeschaltet.
Während des Heiz- und Abtaumodus wird das Zuführventil 42 über ein durch die Leitung 50 zugeführtes Signal von der Steuervorrichtung 209 geschlossen gehalten.
In der in 6 der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist nahe der Saugseite des Lüfters 104 ein Entfeuchter oder zentrifugaler Abscheider bzw. eine Trennschleuder angeordnet, um Feuchtigkeit aus dem Luftstrom nahe dem Einlass zu dem Lüfter zu entfernen. Aus der sekundären Wicklung 250 durch das Leitungsrohr 98 abgeleiteter Kohlendioxiddampf wird in wärmeaustauschender Beziehung mit der Wand einer hohlen Ummantelung 302 geleitet, die so ausgelegt ist, dass sich durch die Ummantelung strömende Luft in wärmeaustauschender Beziehung mit der Wand der Ummantelung bewegt, die durch aus der sekundären Wicklung ausgetretenen Kohlendioxiddampf gekühlt wird.
Da das Kohlendioxid in den primären Wicklungen 246 und 248 und der sekundären Wicklung 250 große Mengen an Wärme absorbiert hat, hat seine Temperatur wesentlich zugenommen. Allerdings liegt die Temperatur des Kohlendioxiddampfes noch wesentlich unterhalb des Taupunktes der Luft in dem Frachtabteil 202 unmittelbar nachdem die Türen des Frachtabteils zum Ein- und Ausladen von Fracht geöffnet worden sind.
Die Ummantelung 302 weist bevorzugt eine ausreichende Masse auf, um eine Wärmesenke zu bilden, sodass ihre Oberflächen von aus der sekundären Wicklung austretendem Kohlendioxiddampf und von durch die Ummantelung strömende Luft gekühlt werden, während das Kühlsystem in Betrieb ist.
Wenn die Temperatur der Oberfläche der Ummantelung geringer ist als der Taupunkt der Luft, die sich in Kontakt mit ihr bewegt, wird Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Ummantelung kondensieren und unter dem Einfluss der Schwerkraft in eine Tropfpfanne 303 strömen, solange die Oberfläche der Ummantelung unterhalb des Erstarrungspunktes der Luft liegt. Es sollte berücksichtigt werden, dass die latente Kondensationswärme dazu neigt, die Oberfläche der Ummantelung, auf dem die Feuchtigkeit kondensiert, zu erwärmen. Daher wird die innere Oberfläche der Ummantelung, die von der darüberströmenden Luft gestreift wird, schneller erwärmt, als die Wärme durch die Ummantelung hindurchgeleitet und von dem Kohlendioxiddampf entfernt wird, der aus dem System durch das Leitungsrohr 303a abgeleitet wird.
Es sollte klar erkennbar sein, dass der Entfeuchter 300 oder zentrifugale Abscheider zum Vorkühlen der Einlassluft, die zu dem Lüfter 104 strömt, wirkt und Feuchtigkeit aus der Einlassluft entfernt, um die Neigung der primären Wicklungen 246 und 248 und der sekundären Kühlwicklung 250 zum Vereisen und erforderlichen Abtauen zu verringern. Es sollte erkennbar sein, dass der durch die Kühlwicklungen und die Ummantelung 302 des Entfeuchters 300 strömende Kohlendioxiddampf in Gegenrichtung zu dem Luftstrom strömt, der durch den Verdampfer 201 strömt.
Flüssiges Kohlendioxid wird in den primären Kühlwicklungen 246 und 248 erwärmt, wo es verdampft wird, und die latente Wärme der Verdampfung wird durch die Wände der primären Kühlwicklungen 246 und 248 dem Luftstrom übertragen, der in wärmeaustauschender Beziehung mit den primären Wicklungen strömt. Der unter Druck stehende Kohlendioxiddampf treibt die pneumatischen Lüftermotoren 294 und 296 an und stellt eine zusätzliche Kühlkapazität bereit, während sich der Kohlendioxiddampf entspannt und in die sekundäre Kühlwicklung 250 strömt.
Nachdem Wärme aus dem über die sekundäre Kühlwicklung 250 strömenden Luftstrom absorbiert worden ist, wird der Kohlendioxiddampf durch den Entfeuchterabschnitt 300 geleitet, der gekühlte Oberflächen aufweist, die wärmer sind als die der sekundären Kühlwicklung 250, über die der Luftstrom anschließend strömt.
Es sollte klar erkennbar sein, dass die von dem durch die sekundäre Kühlwicklung 250 strömenden Kohlendioxiddampf absorbierte Wärme bevorzugt die Temperatur des CO₂-Dampfes auf eine Temperatur erhöht, die ausreichend niedrig ist, um ein Kondensieren von entlang der Oberflächen der Ummantelung 302 des Entfeuchters 300 strömender Luft zu erreichen, aber ausreichend hoch ist, um ein Gefrieren des Kondensats zu verhindern, das als flüssiges Wasser durch eine Kondensatleitung 303a abgeführt wird. Wenn allerdings die Oberflächen in dem Entfeuchter 300 zu kalt sind, wird die Heizvorrichtung 307 eingeschaltet, um dem Entfeuchter 300 zugeführten CO₂-Dampf zu erwärmen, um ein Vereisen zu verhindern oder Eis zu schmelzen, wenn es sich bildet.
Aus dem Vorstehenden sollte klar erkennbar sein, dass das hierin beschriebene Gegenstrom-Kohlendioxid-Kühlsystem wesentliche Vorteile gegenüber Einrichtungen nach dem Stand der Technik bereitstellt, da es ein umweltfreundliches Kühlmittel verwendet, das durch einen pneumatischen Motor 294 zum Zirkulieren von Luft durch das Kühlabteil 202 dekomprimiert wird. Das Enthalpiesteuersystem erlaubt die Verwendung von flüssigem Kohlendioxid, einem hervorragenden Kühlmittel, während die Probleme überwunden werden, die für Kohlendioxidkühlsystemen einzigartig sind. Weiterhin entfernt der Entfeuchterabschnitt 300 Feuchtigkeit aus dem zirkulierenden Luftstrom, um ein Vereisen der Kühlwicklungen 246, 248 und 250 zu minimieren, während Kohlendioxiddampf verwendet wird, der in die Atmosphäre abgeleitet werden soll.
BETRIEB
Der Betrieb und die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung sind wie folgt:
Hauptleistungsschalter wird in die Position "Kühlen und Heizen" zum Einschalten der Steuerkreise in der Steuervorrichtung 209 gebracht.
Wenn der Thermostat der Temperatursteuervorrichtung 209 einen Kühlmodus anfordert, wird elektrischer Strom zu einer Lampe geleitet, um eine visuelle Anzeige bereitzustellen, dass ein Kühlen erforderlich ist, und flüssiges Kohlendioxid strömt durch die Leitung 32, das Ventil 34, die Leitung 36, die Verteilerleitung 38, das Ventil 42 zum Zuführen von Flüssigkeit und den Einlassverteiler 44 in die primären Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201. Das flüssige Kohlendioxid weist eine Temperatur von etwa –51°C (–60°F) auf, und während Wärme durch die Wände der primären Wicklungen 246 und 248 absorbiert wird, wird in der Nähe befindliche Luft gekühlt. Das Kohlendioxid von den primären Wicklungen 246 und 248 strömt durch einen Auslassverteiler 213 und ein Leitungsrohr 214 zum Antreiben der pneumatischen Motoren 294 und 295, wobei die Lüfter 104 zum Zirkulieren von Luft über die primären und sekundären Wicklungen veranlasst werden. Aus den Motoren 294 und 295 abgeleitetes Kohlendioxid strömt über die Leitung 96 zu den sekundären Wicklungen 250, um so viel Wärme wie möglich zu absorbieren, ehe es durch die Leitung 98 in die Umgebungsatmosphäre abgeleitet wird. Es sollte klar erkennbar sein, dass kein Kohlendioxid in das Frachtabteil des Fahrzeugs eintritt.
Wenn sich Eis auf den Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201 bildet, wird die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung durch die Wände der Wicklungen verringert. Ein Sensor 56 ist in dem Strom angeordnet, sodass in den Luftmotor 295 eintretendes Kohlendioxid entlang dieses Temperatursensors strömt. Wenn das zu dem Einlass des Motors 295 strömende Kohlendioxid zu kalt ist, beispielsweise kälter als –51°C (–60°F.), wird ein Entfrostmodus eingeleitet.
Wenn der Kreis einen Entfrostmodus erfordert, schließt die Wicklung 43 des Magnet-betätigten Ventils 42 zur Zuführung von Flüssigkeit das Ventil 42, wobei das Strömen von flüssigem Kohlendioxid zu den primären Kühlwicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201 unterbrochen wird.
Das Kohlendioxid wird durch den Verdampfer 210 zu der Heizvorrichtung 207 geleitet, und leitet dann den heißen Kohlendioxiddampf zum Abtauen durch die primären Wicklungen 246 und 248.
Wenn ein an der Oberfläche angebrachter Sensor 60 an der primären Wicklung 248 anzeigt, dass die Temperatur der Oberfläche der primären Wicklung 248 auf beispielsweise –40°C (–40°F) angestiegen ist, beendet er den Entfrostmodus.
Es sollte berücksichtigt werden, dass die große Wärme des von der Heizeinrichtung 207 zugeführten Dampfs zu einem sehr schnellen Abschmelzen von Eis auf den Oberflächen der Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201 und auf den Oberflächen der Motoren 294 und 295 führt. Obwohl die Motoren 294 und 295 im Entfrostmodus weiterlaufen, ist der Entfrostmodus so kurz, dass das Frachtabteil nicht merklich angewärmt wird.
Das System ist vollautomatisch und verwendet ein thermostatisches Steuermittel zum Einleiten von Kühl- und Heizzyklen und ein Mittel zum Erfassen einer Temperaturmessung zum Beenden der beiden Zyklen.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Wie hier vorstehend beschrieben, unterwirft ein Entfeuchter 300 den Luftstrom, der teilweise mit Wasser gesättigt ist, einer Kühlung unterhalb dessen Taupunktes, so dass Wasserdampf kondensiert und von dem Luftstrom getrennt wird. Um ein Gefrieren des Kondensats zu verhindern, ist eine thermostatisch gesteuerte Heizvorrichtung 307 in der Leitung angeordnet, die CO₂ zu dem Entfeuchter 300 führt, um die Temperatur der gekühlten Oberflächen in dem Entfeuchter leicht oberhalb des Gefrier- bzw. Erstarrungspunktes von Wasser aufrecht zu erhalten.
Wenn die Temperatur der in den Entfeuchter gezogenen Luft geringer ist als eine vorgegebene Temperatur, kann die Heizvorrichtung 307 in der Speiseleitung 308 für den Entfeuchter deaktiviert werden, um ein Erwärmen des Luftstroms zu verhindern.
Wie in 6 der Zeichnung veranschaulicht, ist ein Temperatursensor 600 über eine Leitung 311 mit der Heizvorrichtung 307 verbunden. Der Sensor 600 liefert ein mit der Temperatur des durch den Entfeuchter 300 strömenden Luftstroms verbundenes Signal. Wenn die Temperatur des Luftstroms eine Minimaltemperatur von beispielsweise in einem Bereich zwischen –2,2°C (28°F.) und 0°C (32°F.) erreicht, wird die Heizvorrichtung 307 abgeschaltet, um ein Erwärmen von durch die Heizvorrichtung 307 strömenden Dampfes zu verhindern.
Es sollte klar erkennbar sein, dass die Heizvorrichtung 307 gesteuert wird, um die Oberflächen in dem Entfeuchter 300 auf einer Temperatur geringer als die des hindurchströmenden Luftstroms aufrecht zu erhalten. Es sollte weiter erkennbar sein, dass der Entfeuchter 300 die Einlassluft für den Lüfter 104 vorkühlt, weil der Luftstrom 400 zuerst die kalten Oberflächen in dem Entfeuchter 300 berührt. Wenn die thermostatischen Steuerungen der Heizvorrichtung 307 so justiert sind, dass das Bilden von Eis auf den Oberflächen in dem Entfeuchter 300 möglich ist, kann die Heizvorrichtung 307 eingeschaltet werden, um den Entfeuchter 300 getrennt und unabhängig von einem Abtauzyklus der primären Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers und der sekundären Wicklung 250 abzutauen. Das Vorsehen getrennter Heizvorrichtungen 207 und 307 stellt ein System bereit, das über einen weiten Bereich von Betriebszuständen betrieben werden kann. Es können beispielsweise in gewissen südlichen Gegenden in der Nähe von Wasser die Sommertemperaturen über 38°C (100°F.) liegen, und die relative Luftfeuchtigkeit kann sich 100% nähern.
Wenn die Türen des Frachtabteils geöffnet werden, strömt sofort kalte Luft von innen aus, während heiße, feuchte Luft das Abteil füllt. Der Entfeuchter 300 soll so viel Feuchtigkeit wie möglich aus der Luft entfernen, um die Anforderungen an ein Abtauen der primären und sekundären Wicklungen 246, 248 und 250 des Verdampfers 201 zu minimieren.
Die latente Wärme der Kondensation wird von dem Luftstrom auf die gekühlten Oberflächen in dem Entfeuchter 300 während der Änderung des Zustands der Feuchtigkeit in dem Luftstrom von dampfförmig zu flüssig übertragen. Indem die Minimaltemperatur der gekühlten Oberflächen gesteuert wird, wird die Wärmeübertragung von dem Luftstrom 400 zu den gekühlten Oberflächen gesteuert, um ein Strömen des Kondensats unter dem Einfluss der Schwerkraft in eine Kondensatpfanne 303 unterhalb der gekühlten Oberflächen und ein Abführen des Kondensats durch eine Kondensatleitung 303 zu der Außenseite des Frachtabteils zu ermöglichen.
Aus dem Vorstehenden sollte klar erkennbar sein, dass flüssiges Kohlendioxid einem primären Verdampfer 245 zugeführt wird, sodass ausreichend Wärme absorbiert wird, um das flüssige Kohlendioxid zum Bilden von unter Druck stehendem Dampf zu verdampfen. Der Dampf wird dann auf eine Temperatur erwärmt, um ein Erstarren des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es entspannt wird, indem der unter Druck stehende Dampf durch die Heizvorrichtung 207 geleitet wird, während einer oder beide Brenner 312 und 310 gezündet ist. Der unter Druck stehende Dampf, der in der Heizvorrichtung 207 mit Feuerung erwärmt worden ist, wird entspannt, während er durch die Motoren 294 und 295 strömt, um eine isentrope Entspannung bzw. Expansion des Dampfes in dem zweiten Wärmeaustauscher 250 bereitzustellen.
Dampf von dem sekundären Wärmeaustauscher 250 in dem Verdampfer 201 wird durch einen zweite Heizvorrichtung 307 geleitet, um Oberflächen in dem Entfeuchter 300 auf einer Temperatur unterhalb des Taupunkts der Luft in dem Abteil 202 aufrecht zu erhalten; und in dem Abteil 202 zirkulierende Luft bewegt sich in wärmeaustauschender Beziehung mit den Oberflächen in dem Entfeuchter 300. Danach strömt der entfeuchtete Luftstrom in wärmeaustauschender Beziehung mit dem Kohlendioxid in den ersten und zweiten Wärmeaustauschern 246 und 248. Feuchtigkeit in der zirkulierenden Luft kondensiert auf den Oberflächen in dem Entfeuchter 300 auf dem Weg zu den Wärmeaustauschern 246, 248 und 250.
Der Schritt des Erwärmens des Dampfes auf eine Temperatur zum Verhindern des Erstarrens des Kohlendioxids, wenn es entspannt wird, wird vorteilhaft erreicht durch das Verbrennen eines Brennstoffs in wärmeaustauschender Beziehung mit dem unter Druck stehenden Dampf im Wärmeaustauscher 207. Es kann allerdings eine elektrische, in die Leitung eingebaute Heizvorrichtung 307, wie in 5 der Zeichnung veranschaulicht, anstelle einer Heizvorrichtung 207 mit Feuerung verwendet werden, wenn dies für erforderlich gehalten wird.
Der Luftstrom wird vorteilhaft entlang eines gewundenen Pfads geführt, so dass Zentrifugalkräfte Feuchtigkeit in einem Luftstrom in wärmeaustauschende Beziehung mit gekühlten Oberflächen in dem Entfeuchter 300 bringen. Der gewundene Pfad wird vorteilhaft durch ein spiral- oder schraubenförmiges Leitblech bzw. Trennwand 301 erzeugt, das sich durch die Wicklung der zylindrisch geformten Ummantelung 302 des Entfeuchters 300 erstreckt. In den unteren Bereichen des Leitblechs 301 sind Abführöffnungen 301a ausgebildet, um ein Strömen des Kondensats zu der Abströmpfanne 303 zu ermöglichen.
Wie hier vorstehend beschrieben, werden die Heizvorrichtungen 207 und 307 zum Steuern der Entropie oder inneren Wärme des durch das System gelieferten Kohlendioxids verwendet, das die Temperatur in dem Frachtabteil eines Anhängers steuert. Die Quelle 211 von flüssigem Kohlendioxid ist vorteilhaft ein doppelwandiger, vakuumisolierter Cryogentank aus rostfreiem Stahl, der unterhalb des Körpers des Anhängers zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid zu dem Verdampfer 201 angeordnet ist. Der Verdampfer 201 kann in dem Frachtabteil 202 des Anhängers montiert sein oder wahlweise außerhalb des Frachtabteils montiert sein und so angeordnet sein, dass er Luft von dem Frachtabteil durch den Verdampfer 201 einzieht und danach die Luft wieder in das Frachtabteil zurückführt. Von dem flüssigen Kohlendioxid in den primären Wicklungen 246 und 248 des Verdampfers 201 absorbierte Wärme verdampft das Kohlendioxid. Prüfventile 294a und 295a halten den Kohlendioxiddampf unter Druck. Allerdings wird der unter Druck stehende Kohlendioxiddampf durch das Leitungsrohr 214 und die Heizvorrichtung 207 mit Feuerung zum Steuern der Temperatur und des Drucks des Kohlendioxids in die pneumatisch angetriebenen Motoren 294 und 295 zugeführt, um sicherzustellen, dass der unter Druck stehende Kohlendioxiddampf nicht erstarrt, wenn er entspannt wird, während er durch die pneumatisch angetriebenen Motoren 294 und 295 strömt.
Aus dem Vorstehenden sollte klar erkennbar sein, dass zu allen Zeiten eine normale Sauerstoffatmosphäre in dem Frachtabteil 202 in dem Anhänger 200 aufrecht erhalten wird, weil das Kohlendioxid nicht in den Anhänger abgegeben wird. In konventionellen Freon-mechanischen Kühlsystemen arbeiten zu allen Zeiten Lüfter, die zu einer Produktaustrocknung führen. Im Gegensatz hierzu reduziert das hier vorstehend stehend beschriebene cryogenische System die Luftbewegung und reduziert daher folglich auch die Produktaustrocknung, weil die Lüfter 104 nur während des Kühlbetriebs und minimal während des Heizbetriebs arbeiten.
Der effektive Temperaturbereich des vorstehend beschriebenen flüssigen Kohlendioxidsystems liegt zwischen etwa –29°C (–20°F.) bis etwa +27°C (+80°F.). Bestimmte während des Transports zu kühlende Frachten, wie beispielsweise gekühlte Getränke, frisches Obst, frisches Gemüse, Süßwaren, Computer und pharmazeutische Produkte, erfordern das Aufrechterhalten von Frachttemperaturen oberhalb des Gefrierpunkts, während das Kühlen von tiefgekühlten Produkten oder gefrorenen Produkten geringere Temperaturbereiche erfordert.
Es sollte klar erkennbar sein, dass die Heizvorrichtungen 207 und 307 in dem System zum Steuern der Entropie des Kohlendioxids, zum effektiven Entfernen von Feuchtigkeit aus in den Austrocknungsabschnitt 300 des Systems hineinströmender Luft und zum Verhindern des Erstarrens von Kohlendioxiddampf montiert sind, wenn dieser plötzlich entspannt wird, während er durch das System strömt.

Claims

Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach, umfassend die Schritte: Zirkulierenlassen von flüssigem Kohlendioxid (211) durch einen primären Wärmeaustauscher (245); Bewegen (29, 104) von Fluid in dem Fach (202) in Wärmeaustauschrelation mit dem primären Wärmeaustauscher (245) und einem sekundären Wärmeaustauscher (250), derart, dass von dem Kohlendioxid Wärme absorbiert wird, um in dem primären Wärmeaustauscher (245) unter Druck stehenden Kohlendioxiddampf zu bilden; Steuern (207, 307) der Enthalpie des Kohlendioxids, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, und um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird; und Herabsetzen des Drucks (29b) des Dampfes, um eine isentropische Expansion des Dampfes in dem sekundären Wärmeaustauscher (250) bereitzustellen; wobei der Schritt des Bewegens von Fluid in dem Fach (202) in Wärmeaustauschrelation mit dem primären Wärmeaustauscher (245) und dem sekundären Wärmeaustauscher (250), derart, dass Wärme von dem Kohlendioxid absorbiert wird, um unter Druck stehenden Kohlendioxiddampf in dem primären Wärmeaustauscher (245) zu bilden, die Schritte umfasst: Liefern von Kohlendioxiddampf aus dem primären Wärmeaustauscher (245) durch einen pneumatischen Motor (294), der angeordnet ist, um einen Lüfter (104) anzutreiben; und Zirkulierenlassen von Kohlendioxid aus dem pneumatischen Motor (294) durch den sekundären Wärmeaustau scher (250), wobei der primäre (245) und der sekundäre (250) Wärmeaustauscher derart positioniert sind, dass der Lüfter (104), der von dem pneumatischen Motor (294) angetrieben wird, Luft in Wärmeaustauschrelation mit dem primären und dem sekundären Wärmeaustauscher (245, 250) bewegt; und dadurch gekennzeichnet, dass, der Schritt zur Steuerung (207, 307) der Enthalpie von Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, den Schritt des Erwärmens (207) des unter Druck stehenden Kohlendioxiddampfes umfasst.
Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt zur Steuerung (207, 307) der Enthalpie von Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in der Dampfphase ist, die Schritte umfasst: Liefern des unter Druck stehenden Dampfes durch eine Heizvorrichtung (307) mit Feuerung; und Verbrennen von Brennstoff (310) in Wärmeaustauschrelation mit dem unter Druck stehenden Dampf.
Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 2, mit dem Zusatz des Schrittes: Abtasten (268, 68b) der Temperatur des Kohlendioxiddampfes, bevor er drucklos wird, um eine isentropische Expansion in dem sekundären Wärmeaustauscher (250) bereitzustellen; und Steuern einer Zufuhr von Brennstoff zu der Heizvorrichtung (310) als Antwort auf Änderungen in der abgetasteten Temperatur.
Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt zur Steuerung (207, 307) der Enthalpie vom Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, die Schritte umfasst: Zuführen von ausreichender Wärme (207), um die Temperatur des Koh lendioxiddampfes auf eine Temperatur oberhalb von –43°C (–45°F) zu erhöhen, um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird.
Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 1, mit dem Zusatz der Schritte: Stoppen (42) eines Flusses von flüssigem Kohlendioxid zu dem primären Wärmeaustauscher (245), wenn sich eine vorbestimmte Menge von Eis auf Oberflächen des Wärmeaustauschers (245) gebildet hat; und Richten (71a) von erhitztem Kohlendioxiddampf durch den primären Wärmeaustauscher (245) und durch den sekundären Wärmeaustauscher (250) zum Schmelzen von Eis auf deren Oberflächen.
Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 1, mit dem Zusatz der Schritte: Liefern von Dampf aus dem zweiten Wärmeaustauscher, um Oberflächen in einem Entfeuchter (300) bei einer Temperatur unterhalb des Taupunktes von Luft in dem Fach (202) zu halten; und Zirkulierenlassen von Luft in dem Fach in Wärmeaustauschrelation mit den Oberflächen in dem Entfeuchter (300) und anschließend in Wärmeaustauschrelation mit Kohlendioxid in dem ersten (245) und dem zweiten (250) Wärmeaustauscher, derart, dass Feuchtigkeit in der zirkulierenden Luft auf Oberflächen in dem Entfeuchter (300) auf dem Weg zu dem ersten (245) und dem zweiten (250) Wärmeaustauscher kondensiert.
Verfahren zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt des Zirkulierenlassens von Luft in dem Fach in Wärmeaustauschrelation mit den Oberflächen in dem Entfeuchter den Schritt umfasst: Zirkulierenlassen der Luft entlang eines gewundenen Weges, derart, dass eine Zentrifugalkraft Feuchtigkeit in einem Luftstrom in Wärmeaustauschrelation mit gekühlten Oberflächen (302) in dem Entfeuchter (300) drängt.
Temperatursteuervorrichtung zur Temperatursteuerung in einem Fach, umfassend: Einen primären Wärmeaustauscher (245); einen sekundären Wärmeaustauscher (250); Mittel (211) zum Zirkulierenlassen von flüssigem Kohlendioxid durch den primären Wärmeaustauscher (245); Mittel (29, 104) zum Bewegen von Fluid in dem Fach (202) in Wärmeaustauschrelation mit dem primären Wärmeaustauscher (245) und dem sekundären Wärmeaustauscher (250), derart, dass Wärme von dem Kohlendioxid absorbiert wird, um unter Druck stehenden Kohlendioxiddampf in dem primären Wärmeaustauscher (245) zu bilden; Mittel (207, 307) zur Steuerung der Enthalpie vom Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, und um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird; und Mittel (29b) zum Herabsetzen des Drucks des Dampfes, um eine isentropische Expansion des Kohlendioxiddampfes in dem sekundären Wärmeaustauscher (250) bereitzustellen; gekennzeichnet durch Heizmittel (207, 307) zum Erhitzen des unter Druck stehenden Kohlendioxiddampfes; und wobei die Mittel (294, 104) zum Bewegen von Fluid in dem Fach (202) in Wärmeaustauschrelation mit dem primären Wärmeaustauscher (245) und dem sekundären Wärmeaustauscher (250) einen von einem pneumatisch betriebenen Motor (294) angetriebenen Lüfter (104) umfassen, der angeordnet ist, um Luft in dem Fach (202) zu veranlassen, über Oberflächen des primären Wärmeaustauschers (245) und des sekundären Wärmeaustauschers (250) zu zirkulieren, wobei der Motor (294) von dem Kohlendioxiddampf aus den Heizmitteln (207, 307) zur Steuerung der Enthalpie angetrieben wird.
Temperatursteuervorrichtung zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 8, wobei die Mittel (207, 307) zur Steuerung der Enthalpie von Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, und um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird, umfassen: Eine Heizvorrichtung (207) mit Feuerung; und Mittel (310) zum Verbrennen von Brennstoff in Wärmeaustauschrelation mit dem unter Druck stehenden Dampf.
Temperatursteuervorrichtung zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 9, wobei die Mittel (207, 307) zur Steuerung der Enthalpie vom Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, und um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird, weiterhin umfassen: Sensormittel (268, 68b) zum Abtasten der Temperatur vom Kohlendioxiddampf, bevor er drucklos wird, um eine isentropische Expansion in dem sekundären Wärmeaustauscher (250) bereitzustellen; und Mittel zur Steuerung einer Zufuhr von Brennstoff zu der Heizvorrichtung (207) als Antwort auf Änderungen in der abgetasteten Temperatur.
Temperatursteuervorrichtung zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 8, wobei die Mittel (207, 307) zur Steuerung der Enthalpie vom Kohlendioxid, das aus dem primären Wärmeaustauscher (245) abgeleitet wird, um sicherzustellen, dass es in einer Dampfphase ist, und um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird, umfassen: Heizmittel (207, 307), die eine ausreichende Wärme zuführen, um die Temperatur des Kohlendioxiddampfes auf eine Temperatur oberhalb –43°C (–45°F) zu erhöhen, um eine Erstarrung des Kohlendioxids zu verhindern, wenn es drucklos wird.
Temperatursteuervorrichtung zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 8, mit dem Zusatz von: einem Entfeuchter (300); Mitteln zur Lieferung von Dampf aus dem zweiten Wärmeaustauscher (250), um Oberflächen in dem Entfeuchter (300) bei einer Temperatur unterhalb des Taupunktes von Luft in dem Fach (202) zu halten; und Mittel zum Zirkulierenlassen von Luft in dem Fach in Wärmeaustauschrelation mit gekühlten Oberflächen in dem Entfeuchter (300) und anschließend in Wärmeaustauschrelation mit Kohlendioxid in dem ersten (245) und dem zweiten (250) Wärmeaustauscher, derart, dass Feuchtigkeit in der zirkulierenden Luft auf gekühlten Oberflächen in dem Entfeuchter (300) auf dem Weg zu dem ersten (245) und dem zweiten (250) Wärmeaustauscher kondensiert.
Temperatursteuervorrichtung zur Temperatursteuerung in einem Fach gemäß Anspruch 12, wobei der Entfeuchter (300) Klappen beziehungsweise Trennwände zum Zirkulierenlassen von Luft entlang eines gewundenen Weges derart aufweist, dass eine Zentrifugalkraft Feuchtigkeit in einen Luftstrom in Wärmeaustauschrelation mit gekühlten Oberflächen (302) in dem Entfeuchter (300) drängt.
Temperatursteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, mit dem Zusatz von: Temperatursensormitteln (56), die angepasst sind, um die Temperatur vom Dampf abzutasten, der zu dem Motor (29) geliefert wird; und Steuermitteln (209), die angepasst sind, den primären Wärmeaustauscher (245) und den sekundären Wärmeaustauscher (250) abzutauen, wenn die Temperatur vom Dampf auf nahezu dem Gefrierpunkt von Kohlendioxid fällt.
Temperatursteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Mittel (295, 104) zur Bewegung von Fluid in dem Fach (202) in Wärmeaustauschrelation mit dem primären Wärmeaustauscher (245) und dem sekundären Wärmeaustauscher (250) eine Einlassführung aufweisen; und mit dem Zusatz eines Entfeuchters (300) oder einer Trennschleuder, der beziehungsweise die angepasst ist, um Temperatur-gesteuerten Kohlendioxiddampf in Wärmeaustauchrelation mit Luft zu bewegen, die durch die Einlassführung strömt.
Temperatursteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, mit dem Zusatz von: Öffnungsmitteln (29b), die zu dem Einlass zu den Fluid-angetriebenen Motor (294) benachbart sind.
Temperatursteuervorrichtung gemäß Anspruch 16, mit dem Zusatz von: Durchflusssteuerventilmitteln (222, 224) in den Mitteln zum Richten von Fluid durch den Fluid-angetriebenen Motor (294).