EP0077960B2 - Kühlgutbehälter zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter - Google Patents

Kühlgutbehälter zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter Download PDF

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EP0077960B2 EP82109374A EP82109374A EP0077960B2 EP 0077960 B2 EP0077960 B2 EP 0077960B2 EP 82109374 A EP82109374 A EP 82109374A EP 82109374 A EP82109374 A EP 82109374A EP 0077960 B2 EP0077960 B2 EP 0077960B2
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cooled products
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refrigerated goods
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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
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow
    • F25D3/125—Movable containers

Definitions

  • the invention relates to a refrigerated goods container for cooling a refrigerated goods in a container by means of a coolant that can be evaporated by supplying heat, the interior of the container being divided by means of a wall into a refrigerated goods part with heat-insulating walls and into a coolant part receiving the coolant, which are connected to one another via a pressure line system , whose entry into the refrigerated goods section is located away from an outlet opening that connects the refrigerated goods section with the outside environment
  • refrigerated goods containers for receiving refrigerated goods that work independently of external energy supplies are known in various designs, especially as movable and / or mobile containers, such as they are used to a considerable extent, above all in the transport sector, for example in the railroad and in aviation.
  • Such refrigerated goods containers should be able to keep the refrigerated goods below the ambient temperature for a certain period of time using a suitable coolant, for example dry ice (solid CO 2 ).
  • a suitable coolant for example dry ice (solid CO 2 ).
  • Such containers are also used as meal and food containers, which serve to supply passengers. This usually requires the responsible health authority to keep meals or food within a certain temperature range.
  • the cooling effect of such refrigerated goods containers is based on the fact that the dry ice, which is predominantly used as a coolant, is evaporated while supplying heat from the environment or from the refrigerated goods container, and the resulting cold gas, which is heavier than air, is directed into the interior of the refrigerated goods container by gravity. As long as the dry ice supply is sufficient, the heat losses through the walls of the refrigerated goods container can be fully or at least partially compensated for.
  • a cooling device with a refrigerated goods part which is cooled by a gaseous coolant which emerges from a replaceable container at a high outlet speed and is then slowed down.
  • the coolant heated after flowing through the item to be refrigerated is passed back to the container so that sufficient cooling of the item to be cooled is achieved by evaporation of the coolant in the container.
  • FR-A No. 2188122 shows a refrigerated goods container in which the interior is subdivided into a coolant part for receiving the coolant and into a refrigerated goods part for storing the refrigerated goods, the coolant part being located directly under the ceiling of the container.
  • the cold gas resulting from the coolant is guided downwards in a channel on a side wall of the container to the part to be refrigerated and reaches it via guide flaps.
  • the refrigerated goods section communicates with the outside environment via openings.
  • the coolant part itself is insulated from both the top of the container and the refrigerated part, otherwise the container has no further heat insulation, so that the heat of vaporization (sublimation heat) of the coolant is extracted to a significant extent from the environment and no longer comes to the goods to be refrigerated .
  • the heat of vaporization in dry ice can provide a far greater proportion of the cooling effect than the heating of the resulting cold carbon dioxide gases, the losses in the known refrigerated goods containers are large, and they accordingly have a poorer thermal efficiency, apart from the fact that there is no uniform cooling effect in the Refrigerated goods part comes about and therefore in the vicinity of the coolant part stored refrigerated goods can be cooled more strongly, even too strongly. Isolation from the coolant part to the refrigerated goods part also reduces the cooling effect.
  • the coolant part is a tightly sealed pressure chamber which is connected exclusively to the lower region of the refrigerated goods part via the pressure line system and which has strongly insulating wall parts and wall parts which are not or only slightly insulated against the refrigerated goods part, and in that the spaced-apart walls of the item to be refrigerated are differently insulated to achieve or support a thermosiphon effect, the wall in which the outlet opening is arranged in its upper region being less insulated than the wall opposite it.
  • the invention is shown in the accompanying drawing in one embodiment and described below.
  • the figure shows a vertical section through a refrigerated goods container without external energy supply.
  • the cooling container shown has insulated walls, of which a bottom 1, a rear wall 2 and a ceiling 3 are shown.
  • the cooling container is subdivided into a coolant part 5 and a substantially larger refrigerated goods part 6.
  • the refrigerated goods container is closed by a door 4 which is also thermally insulated.
  • a container 7 for receiving a coolant 8 is inserted in the coolant part, the walls of which are closed in a pressure-tight manner, only the wall part 9 lying against the refrigerated goods part 6 being less thermally insulated.
  • the other wall parts of the coolant container 7, on the other hand, are strongly insulated so that no heat of vaporization is extracted from the outside environment, which would amount to a reduction in the thermal efficiency of the refrigerated goods container.
  • At least one opening 10 is arranged on the rear wall 2, which is sealed in a pressure-tight manner by a soft seal 11 on the rear wall 2 and releases a connection to a pressure line system 12 which is integrated in the rear wall 2 of the refrigerated goods container.
  • a connection to the refrigerated goods part 6 is created through at least one opening 13, which lies, for example, in the vicinity of the base 1.
  • At least one further opening 14 is provided above the door 4.
  • the coolant e.g. Dry ice
  • the coolant container 7 which is closed in a pressure-tight manner
  • the circulation of the gas masses is improved in that the openings 13, 14 are arranged on opposite walls and also diametrically offset.
  • the described design of the refrigerated goods container therefore ensures that the gas masses created by the coolant sublimation flow in a forced pass with forced circulation through the refrigerated goods part 6, that this forced circulation is further reinforced by the arrangement of "cold” and “warm” walls by thermosiphon action and that the heat is removed from the refrigerated goods part 6 for the evaporation of the coolant 8.
  • the refrigerated goods container described can also be slightly varied.
  • the pressure inclination system 12 can be installed in two or more walls instead of only in one wall.
  • Two or more openings 13, 14 can also be provided, which can also be arranged at other locations. Accordingly, the arrangement of the "warm” or “cold” wall can be different.
  • the wall 9 may be light or not insulated. In any case, however, the forced circulation and the thermosiphon effect should be effective.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kühlgutbehälter zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter mittels eines durch Wärmezufuhr verdampfbaren Kühlmittels, wobei der Innenraum des Behälters mittels einer Wand in einen Kühlgutteil mit wärmeisolierenden Wänden und in einen das Kühlmittel aufnehmenden Kühlmittelteil unterteilt ist, welche über ein Druckleitungssystem miteinander verbunden sind, dessen Eintritt in den Kühlgutteil entfernt von einer den Kühlgutteil mitderAussenumgebung in Verbindungstehenden Austritts- öffnng angeordnet ist, Kühlgutbehälter zur Aufnahme eines Kühlgutes, die unabhängig von äusseren Energiezuführungen arbeiten, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, vor allem als bewegliche und/oder fahrbare Behälter, wie sie vor allem im Transportsektor, z.B. bei der Eisenbahn und bei der Luftfahrt, in erheblichem Umfang eingesetzt werden. Mit solchen Kühlgutbehältern soll unter Verwendung eines geeigneten Kühlmittels, z.B. Trockeneis (festes CO2) das Kühlgut während einer bestimmten Zeitspanne unter der Umgebungstemperatur gehalten werden können. Solche Behälter werden auch als Mahlzeiten- und Lebensmittelbehälter eingesetzt, die zur Versorgung von Passagieren dienen. Hierbei wird gewöhnlich von der zuständigen Gesundheitsbehörde verlangt, dass die Mahlzeiten oder die Lebensmittel in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden.
  • Die Kühlwirkung solcher Kühlgutbehälter beruht darauf, dass das überwiegend als Kühlmittel verwendete Trockeneis unter Wärmezufuhr aus der Umgebung oder aus dem Kühlgutbehälter zum Verdampfen gebracht und das dabei entstehende kalte Gas, das schwerer als Luft ist, durch Schwerkraftwirkung ins Innere des Kühlgutbehälters geleitet wird. Damit können, solange der Trockeneisvorrat ausreicht, die Wärmeverluste durch die Wände des Kühlgutbehälters ganz oder wenigstens teilweis ausgeglichen werden.
  • Aus der DE-A-3008355 ist ein Kühlgerät mit einem Kühlgutteil bekannt, das durch ein mit hoher Austrittsgeschwindigkeit aus einem auswechselbaren Behälter austretendes, anschliessend verlangsamtes gasförmiges Kühlmittel gekült wird. Das nach dem Durchströmen des Kühlgutteils erwärmte Kühlmittel wird wieder zu dem Behälter geleitet, damit durch Verdampfung des Kühlmittels im Behälter eine ausreichende Kühlung des Kühlgutteils erreicht wird.
  • Die FR-A Nr. 2188122 zeigt einen Kühlgutbehälter, bei dem der Innenraum in einen Kühlmittelteil für die Aufnahme des Kühlmittels und in einen Kühlgutteil für die Lagerung des Kühlgutes unterteilt ist, wobei sich der Kühlmittelteil unmittelbar unter der Decke des Behälters befindet. Das aus dem Kühlmittel entstehende kalte Gas wird in einem Kanal an einer Seitenwand des Behälters nach unten zu dem Kühlgutteil geleitet und gelangt in diesen über Führungsklappen. Der Kühlgutteil steht über Öffnungen mit derAussenumgebung in Verbindung.
  • Der Kühlmittelteil selbst ist zwar sowohl gegenüber der Decke des Behälters als auch gegenüber dem KÜhlgutteil isoliert, ansonsten weist der Behälter keine weitere Wärmeisolation auf, so dass die Verdampfungswärme (Sublimationswärme) des Kühlmittels zu einem wesentlichen Anteil der Umgebung entzogen wird und nicht mehr dem Kühlgutzugute kommt. Da die Verdampfungswärme bei Trockeneis den weitaus grösseren Anteil an Kühlwirkung erbringen kann als die Erwärmung der dabei entstandenen kalten Kohlensäuregase, sind die Verluste bei den bekannten Kühlgutbehältern gross, und sie weisen demgemäss einen schlechteren thermischen Wirkungsgrad auf, abgesehen davon, dass auch keine gleichmässige Kühlwirkung im Kühlgutteil zustande kommt und deshalb in der Nähe des Kühlmittelteils lagerndes Kühlgut stärker, sogar zu stark gekühlt werden kann. Ebenso verringert eine Isolation von Kühlmittelteil zu Kühlgutteil die Kühlwirkung.
  • Aus der US-A Nr. 1880735 ist ein Kühlgutbehälter mit getrenntem Kühlmittel- und Kühlgutteil bekannt, bei welchem das kühlende Gas um den Kühlgutteil herumgeleitet wird und gegenüber dem Kühlmittelteil in den Kühlgutteil eintritt. Durch Öffnungen wird das Gas sowohl wieder zurück in den Kühlmittelteil geführt, kann jedoch durch andere Öffnungen auch nach aussen entweichen.
  • Ähnliches zeigt auch die US-A Nr. 2263522. Beide Kühlbehälter haben den Nachteil, dass sie im wesentlichen gleichmässig isolierte Wände aufweisen, so dass die Umwälzung des Külgases allein von seiner Schwerkraft und dem Zuwammenspiel mit den Aussenöffnungen abhängt. Zum anderen kommt es durch das direkte Einbringen des Kühlmittels in den Kühlmittelteil beim Verbrauch des Kühlmittels zu Verunreinigungen, welche nur umständlich beseitigt werden können. Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, einen Kühlgutbehälter der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine Verbesserung seines thermischen Wirkungsgrades erreicht wird, wobei gleichzeitig eine Erhöhung der Umwälzgeschwindigkeit der kalten Gase im Kühlgutteil und ein kontrollierter Ablauf dieser Umwälzung erreicht werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kühlmittelteil ein dichtabgeschlossener Druckraum ist, welcher ausschließlich über das Druckleitungssystem mit dem unteren Bereich des Kühlgutteils in Verbindung steht und welcher stark isolierende Wandteile und gegen den Kühlgutteil nicht oder nur schwach wärmeisolierende Wandteile aufweist, und dass die im Abstand zueinander angeordneten Wände des Kühlgutteils zur Erzielung bzw. Unterstützung einer Thermosiphonwirkung unterschiedlich wärmeisoliert sind, wobei die Wand, in welcher die Austrittsöffnung in deren oberem Bereich angeorndet ist, schwächer isoliert ist als die ihr gegenüberliegende Wand.
  • Durch die Serieschaltung Kühlmittelteil-Kühlgutteil-Aussenumgebung wird einmal erreicht, dass ein Druckgefälle entsteht, so dass die entstehenden kalten Gase in der Art eines Zwangsumlaufs geführt werden. Die Durchmischung wird weiter durch das unterschliedliche Temperaturgefälle zwischen den unterschiedlich isolierten Wänden verstärkt.
  • Die Erfindng ist in der beiliegenden Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Die Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Kühlgutbehälter ohne äussere Energiezufuhr.
  • Der dargestellte Kühlbehälter weist isolierte Wande auf, von denen ein Boden 1, eine Rückwand 2 und eine Decke 3 dargestellt sind.
  • Der Kühlbehälter ist in einen Kühlmittelteil 5 und in einen wesentlich grösseren Kühlgutteil 6 unterteilt. Der Kühlgutbehälter ist durch eine ebenfalls wärmeisolierte Tür 4 geschlossen. Im Kühlmittelteil ist ein Behälter 7 zur Aufnahme eines Kühlmittels 8 eingeschoben, dessen Wände druckdicht abgeschlossen sind, wobei nur die gegen den Kühlgutteil 6 liegende Wandpartie 9 weniger stark wärmeisoliert ist. Die übrigen Wandteile des Kühlmittelbehälters 7 sind dagegen stark isoliert, um der Aussenumgebung keine Verdampfungswärme zu entziehen, was einer Verminderung des thermischen Wirkungsgrads des Kühlgutbehälters gleichkommen würde.
  • Damit eine wirklich zufriedenstellende Funktion eines solchen Kühlgutbehälters erreicht wird, ist eine gleichmässige Temperaturverteilung im Innern ds Behälters wesentlich. Da die vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Kohlensäuregas, dessen Sublimationstemperatur -78,5 C bei 760 Torr und dem Kühlgut mit einer Temperatur von 6 bis 18°C für Lebensmittel und Mahlzeiten beträchtlch ist, ist eine Umwälzung und Durchmischung der Gasmassen im Innern des Kühlgutteils 6 anzustreben. Dies wird durch die nachstehend geschilderten Massnahmen erreicht.
  • Im Kühlmittelbehälter 7 ist an der Rückwand 2 mindestens eine Öffnung 10 angeordnet, die durch eine Weichdichtung 11 an der Rückwand 2 druckdicht abgedichtet ist und eine Verbindung zu einem Druckleitungssystem 12 freigibt, das in der Rückwand 2 des Kühlgutbehälters integriert ist. Durch mindestens eine Öffnung 13 wird eine Verbindung zum Kühlgutteil 6 geschaffen, die beispielsweise in der Nähe des Bodens 1 liegt. Über der Tür 4 wird mindestens eine weitere Öffnung 14 vorgesehen.
  • Dadurch, dass dem Kühlmittel, z.B. Trockeneis, in dem druckdicht verschlossenen Kühlmittelbehälter 7 Wärme zugeführt wird, entsteht beim Verdampfen im Innern des Behälters 7 ein Überdruck, der dazu verwendet wird, um eine Zwangsumwalzung im Innern des Kühlgutteils in Gang zu setzen. Dies wird erreicht durch das Druckleitungssystem 12 mit den Öffnungen 13,14 zum Kühlgutteil 6 und zur Aussenumgebung. Es entsteht ein Druckgefälle, das zu einem Zwangsdurchlauf mit einer Zwangsumwälzung des Kühlmittels im Kühlgutteil führt. Die Umwälzung der Gasmassen wird dadurch verbessert, dass die Öffnungen 13, 14 an entgegengesetzten Wänden und zudem diametral versetzt angeordnet sind.
  • Da zudem die Rückwand 2 mit dem Leitungssystem 12 kälter ist als die weniger isolierte Wand der Tür 4, wird die erwähnte Zwangsumwälzung durch eine Schwerkraftumwälzung infolge einer Thermosiphonwirkung verstärkt. Selbstverständlich können die "kalte" und "warme" Wand anders angeordnet sein als in dem in der Figur dargestellten Beispiel.
  • Durch die beschriebene Ausbildung des Kühlgutbehälters wird demnach erreicht, dass die durch die Kühlmittelsublimation entstehenden Gasmassen in einem Zwangsdurchlauf mit Zwangsumwälzung durch den Kühlgutteil 6 fliessen, dass weiter durch die Anordnung "kalter" und "warmer" Wände diese Zwangsumwälzung durch Thermosiphonwirkung verstärkt und dass die Wärme für die Verdampfung des Kühlmittels 8 dem Kühlgutteil 6 entnommen wird. Daraus resultiert ein Kühlgutbehälter, bei dem eine gleichmässige Kühlung des Z.B. in Portionen 15 im Kühlgutteil 6 gelagerten Kühlguts gewährleistet ist und der einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweist. Sollte an einzelnen Stellen des Kühlgutteils 6 die Kühlwirkung zu intensiv sein, kann dem durch eine Abschirmung 16, z.B. durch Platten oder Folien, im Bereich des Kühlmittelbehälters 7 oder der Öffnung 13 leicht abgeholfen werden.
  • Der beschriebene Kühlgutbehälter kann auch etwas vaariiert werden. Das Druckleigungssystem 12 kann anstatt nur in einer Wand in zwei oder in mehreren Wänden eingebaut sein. Es können auch zwei oder mehr Öffnungen 13, 14 vorgesehen werden, die zudem an anderen Stellen angeordnet werden können. Dementsprechend kann auch die Anordnung der "warmen" oder "kalten" Wand verschieden sein. Die Wand 9 kann leicht oder nicht isoliert sein. In jedem Fall soll jedoch die Zwangsumwälzung und die Thermosiphonwirkung wirksam sein.

Claims (2)

1. Kühlgutbehälter zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter mittels eines durch Wärmezufuhr verdampfbaren Kühlmitels (8), wobei der Innenraum des Behälters mittels einer Wand (9) in einen Kühlgutteil (6) mit wärmeisolierenden Wänden (1-4) und in einen das Kühlmittel (8) aufnehmenden Kühlmittelteil (5) unterteilt ist, welche über ein Druckleitungssystem (12) miteinander verbunden sind, dessen Eintritt (13) in den Kühlguttel (6) entfernt von einer den Kühlgutteil (6) mit der Aussenumgebung verbindenden Austrittsöffnung (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelteil (5) ein dichtabgeschlossener Druckraum (7) ist, welcher ausschliesslich über das Druckleitungssystem (12) mit dem unteren Bereich des Kühlgutteils (6) in Verbindung steht und welcher stark isolierende Wandteile und gegen den Kühlgutteil (6) nicht oder nur schwach wärmeisolierende Wandteile (9) aufweist, und dass die im Abstand zueinander angeordneten Wände (2 und 4) des Kühlgutteils (6) zur Erzielung bzw. Unterstützung einer Thermosiphonwirkung unterschiedlich wärmeisoliert sind, wobei die Wand (4), in welcher die Austrittsöffnung (14) in deren oberem Bereich angeordnet ist, schwächer isoliert ist als die ihr gegenüberliegende Wand (2).
2. Kühlgutbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckleitungssystem (12) in der starker isolierten Rückwand (2) des Kühlgutteils (6) verlegt ist, und dass die schwächerisolierte Wand als Tür (4) ausgebildet ist, über welcher sich die Austrittsöffnung (14) befindet.
EP82109374A 1981-10-16 1982-10-09 Kühlgutbehälter zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter Expired - Lifetime EP0077960B2 (de)

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CH6635/81A CH653121A5 (de) 1981-10-16 1981-10-16 Kuehlgutbehaelter.

Publications (3)

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EP0077960A1 EP0077960A1 (de) 1983-05-04
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EP (1) EP0077960B2 (de)
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