EP0136458A1 - Behälter zum Kühlen eines Kühlgutes - Google Patents

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EP0136458A1
EP0136458A1 EP84109047A EP84109047A EP0136458A1 EP 0136458 A1 EP0136458 A1 EP 0136458A1 EP 84109047 A EP84109047 A EP 84109047A EP 84109047 A EP84109047 A EP 84109047A EP 0136458 A1 EP0136458 A1 EP 0136458A1
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coolant
container
heat pipe
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heat
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Peter Bucher
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Bucher Heinrich Firm
Heinrich Buhnen Firma KG
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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 container for cooling a cooling good using a coolant, in the interior of which the coolant stored in a coolant part is separated from a coolant part by a wall.
  • the cooling effect arises from the fact that, for example, 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 is conducted into the interior of the refrigerated goods container.
  • the dry ice supply is sufficient, the losses through the walls of the refrigerated goods container can be at least partially compensated for.
  • At least one heat pipe is arranged in the refrigerated goods part of the container, from which the cold part projects into the coolant part and the warm part into the refrigerated goods part.
  • FIG. 1 schematically shows a refrigerated goods container K, which consists of a refrigerated goods part 1 with a refrigerated goods 2 stored therein and a coolant part 3 with a stored coolant 4, e.g. Dry ice, composed. Both the refrigerated goods part 1 and the coolant part 3 have insulation 5, 6.
  • a refrigerated goods container K which consists of a refrigerated goods part 1 with a refrigerated goods 2 stored therein and a coolant part 3 with a stored coolant 4, e.g. Dry ice, composed.
  • a stored coolant 4 e.g. Dry ice
  • the invention is based on the consideration that an improvement in the temperature conditions in the known refrigerated goods containers that work with a coolant supply can only be achieved if the heat flow between the refrigerated goods part 1 and the coolant part 3 is increased significantly, so that the heat losses that occur can be covered. This is achieved if at least one heat pipe 7 is used, in which the warm part projects into the refrigerated goods part 1 and the cold part into the coolant part 3. If there is a distance between the refrigerated goods part 1 and the coolant part 3, the cooling tube 7 is protected in this part by insulation 8. In practical use of the heat pipe 7 there is usually no distance between the two parts 1, 3.
  • Fig. 1 the heat flow is shown by arrows 9.
  • the heat pipe 7 is a device that causes a substantial increase in the heat flow 9. This results in a much more even temperature distribution, which means that the temperature required for meals and drinks in accordance with the existing regulations can be reliably maintained.
  • the heat pipe is an evacuated metal pipe that is closed on both sides, e.g. made of copper, the saturated vapor of a suitable cooling medium, e.g. contains high-purity water.
  • the condensed liquid is returned by capillary action on the inner wall of the pipe or by gravity. If the warm part of the heat pipe 7 heats up, liquid locally evaporates, which leads to an increase in pressure with a displacement of the steam to the other cold end of the heat pipe 7. The steam relaxes and condenses, releasing its latent heat. The liquid flows to the warm part by capillary action, whereupon the cycle repeats.
  • the colored refrigerated goods container shown in FIG. 2 has a refrigerated goods part 1 with insulation 5, a coolant part 3 with insulation 6, an intermediate wall 10 provided with insulation, and casters 11.
  • the refrigerated goods section 1 lies between two metal walls 12, e.g. made of aluminum, the actual storage space for the refrigerated goods, which is stored in portions 13, see FIG.
  • the number of heat pipes 7 depends on the temperature to be reached in the actual cooling room.
  • the heat pipe 7 In order to enable the required high heat flow, the heat pipe 7 must be in the cold part as well be provided with means to improve heat conduction in the warm part. In the container according to FIG. 2, this is achieved in that in the warm part, see FIG. 5, the heat pipe 7 is attached directly to the metal wall 12 and there is good contact. In this case, the metal wall 12 is a heat-conducting sheet, by means of which the heat transfer to the heat pipe 7 is improved.
  • the cold part of the heat pipe 7 is provided with ribs 16 which are arranged in a horizontal position around a coolant supply 17 lying in a shell.
  • FIG. 3 shows a further arrangement of the ribs 16 for the cold part of the heat pipe 7.
  • the coolant supply 17 lies on a base 18 which is in contact with the ribs 16 on its underside.
  • FIG. 4 shows that the bottom 18, on which the coolant 17 lies, is itself used as a heat conducting plate. There is thus the same arrangement as that provided in FIG. 5 for the warm part of the heat pipe 7. If the base 18 is designed as a sliding shelf, good contact with the cold part of the heat pipe or the heat pipes 7 must be ensured.
  • the floor 18 as well as the metal walls 12 expediently consist of a good heat-conducting material, e.g. Aluminum.
  • the refrigerated goods container described is characterized by great simplicity.
  • the use of heat pipes 7 makes it possible to achieve a better and more uniform temperature distribution in the refrigerated goods part 1 and thus completely cover the heat losses through the container walls.
  • the desired compensation can be achieved by locally increasing or reducing heat-conducting surfaces.
  • the heat can also be dissipated from those points which are further away from the coolant part 3.
  • the heat pipe 7 itself has a larger cooling surface, its cross section can deviate from the circular cross section and e.g. Rectangular cross-section.
  • the material of the tube can also be plastic.
  • the pipe must always be completely tight. The return of the liquid by capillary action is particularly necessary when the cold part of the heat pipe is below the warm part of the same; the inner wall of the heat pipe is then covered with a layer of capillary material, which ensures the transport of the liquid into the warm part of the heat pipe.

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Abstract

Dieser Behälter weist einen Kühlgutteil (1) und einen Kühlmittelteil (3) auf. Im Behälter ist mindestens ein Wärmerohr (7) längs einer Behälterwand angeordnet, von dem der warme Teil sich durch den Kühlgutteil (1) erstreckt, während der kalte Teil des Wärmerohrs (7) sich in den Kühlmittelteil (3) erstreckt. Der Wärmeübergang wird im Kühlgutteil (1) durch Metallwände (12), mit denen der warme Teil des Wärmerohrs (7) in Kontakt steht, und durch Rippen (16) im Kühlmittelteil (3) verbessert. Dadurch wird der Wärmestrom gegenüber bekannten Behältern wesentlich erhöht, so dass dadurch eine gleichmässigere und bessere Temperaturverteilung im Kühlgutteil (1) erreicht wird und die Wärme auch von dort abgeführt werden kann, wo grössere Wärmeverluste vorliegen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Kühlen eines Kühlgutes unter Verwendung eines Kühlmittels, in dessen Innenraum das in einem Kühlmittelteil gelagerte Kühlmittel von einem Kühlgutteil durch eine Wand getrennt ist.
  • Es ist bekannt, ein kühl zu lagerndes Kühlgut in einem Kühlbehälter aufzubewahren, der unabhängig von einem Anschluss an ein Kühlsystem ist. Bei grossen Behältern, seien sie nun stationär oder fahrbar, ist es bekannt, eine Kälteanlage direkt mit dem Kühlbehälter zu einer Einheit zusammen zu bauen. Diese bekannte Anordnung, die Kälteerzeugung unmittelbar am Kühlbehälter vorzunehmen, wird auch in vereinfachter Form bei kleineren Behältern angewandt. Bekannt sind vor allem bewegliche und/oder fahrbare Behälter, wie sie vor allem im Transportsektor, z.B. im Eisenbahnverkehr, bei der Schiffahrt und beim Flugverkehr, in erheblichem Umfang eingestzt werden. Solche Kühlbehälter sollen unter Verwndung eines geeigneten Kähltemittels, beispielsweise Trockeneis (festes C02), ermöglichen, dass das Kühlgut während einer bestimmten Zeitspanne unter der Umgebungstemperatur gehalten werden kann. Bekannt sind solche Behälter, die für die Aufbewahrung von Mahlzeiten und Lebensmitteln eingesetzt werden und zur Versorgung von Flugpassagieren dienen. Hierbei wird gewöhnlich durch die zuständige Gesundheitsbehörde vorgeschrieben, welcher Temperaturbereich für solche Waren eingehalten werden muss.
  • Werden solche Kühlgutbehälter, die einen Vorrat eines Kühlmittels, z.B. Trockeneis, enthalten, eingesetzt, entsteht die Kühlwirkung dadurch, dass beispielsweise das überwiegend als Kühlmittel verwendete Trockeneis unter Wärmezufuhr aus der Umgebung oder aus dem Kühlgutbehälter zum Verdampfen gebracht und das dabei entstehende kalte Gas ins Innere des Kühlgutbehälters geleitet wird. Damit können, solange der Trockeneis-Vorrat ausreicht, die Verluste durch die Wände des Kühlgutbehälters mindestens teilweise ausgeglichen werden.
  • Bei den bekannten trockeneisgekühlten Kühlgutbehältern ist es aber äusserst schwierig, die Wärme insbesondere aus den vom Kältemittel entfernten Bereichen des Kühlgutbehälters zu dem an einer Stelle konzentriert angeordneten Kältemittel zu transportieren. Es wurde festgestellt, dass bei den bekannten, im Einsatz stehenden Kühlsystemen, die mit freier Konvektion, d.h. mit einer auf der Schwerkraftwirkung beruhenden Zirkulation, und Wärmeleitung in den Wänden und den Einbauteilen des Kühlgutbehälters arbeiten, keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden können. Insbesondere kommt keine gleichmässige Kühlwirkung im Kühlgutteil zustande, wobei das in der Nähe des Kühlmittels lagernde Kühlgut stärker, unter Umständen sogar zu stark, gekühlt werden kann.
  • Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, einen Behälter zum Kühlen eines Kühlgutes der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass der Wärmestrom zwischen den warmen und kalten Zonen im KUhlgutteil eines Behälters wesentlich erhöht und dadurch eine bessere und gleichmässigere Verteilung der Temperatur im Kühlmittelteil erzielt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass im Kühlgutteil des Behälters mindestens ein Wärmerohr angeordnet ist, von dem der kalte Teil in den KUhlmittelteil und der warme Teil in den Kühlgutteil ragt.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung im Prinzip und in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer Kühlvorrichtung mit einem Kühlmittelvorrat,
    • Fig. 2 einen Vertikalschnitt eines schematisch dargestellten fahrbaren Küblgutbehälters,
    • Fig. 3 eine erste Variante der Ausbildung des Kühlmittelteils des Kühlgutbehälters nach Fig. 2,
    • Fig. 4 eine zweite Variante der Ausbildung des Kühlmittelteils des Kühlgutbehälters nach Fig. 2 und
    • Fig. 5 einen vergrössert dargestellten Schnitt längs der Linie V - V in Fig. 2 und Fig. 4.
  • Die Prinzipdarstellung in Fig. 1 zeigt schematisch einen Kühlgutbehälter K, der sich aus einem Kühlgutteil 1 mit einem darin gelagerten Kühlgut 2 und einem Kühlmittelteil 3 mit einem darin gelagerten Vorrat eines Kühlmittels 4, z.B. Trockeneis, zusammensetzt. Sowohl der Kühlgutteil 1 als auch der Kühlmittelteil 3 weisen eine Isolierung 5, 6, auf.
  • Die Erfindung geht von der Ueberlegung aus, dass eine Verbesserung der Temperaturverhältnisse in den bekannten Kühlgutbehältern, die mit einem Kühlmittelvorrat arbeiten, nur dann erreicht werden kann, wenn der Wärmestrom zwischen dem Kühlgutteil 1, und dem Kühlmittelteil 3 wesentlich erhöht wird, damit die auftretenden Wärmeverluste gedeckt werden können. Dies gelingt, wenn mindestens ein Wärmerohr 7 eingesetzt wird, bei dem der warme Teil in den Kühlgutteil 1 und der kalte Teil in den Kühlmittelteil 3 ragt. Liegt zwischen dem Kühlgutteil 1 und dem Kühlmittelteil 3 ein Abstand, wird in diesem Teil das Kühlrohr 7 durch eine Isolierung 8 geschützt. Beim praktischen Einsatz des Wärmerohrs 7 liegt meistens zwischen den beiden Teilen 1, 3 kein Abstand vor.
  • In Fig. 1, ist der Wärmestrom durch Pfeile 9 dargestellt. Hierbei stellt das Wärmerohr 7 eine Vorrichtung dar, die eine wesentliche Erhöhung des Wärmestroms 9 bewirkt. Dadurch wird eine wesentlich gleichmässigere Temperaturverteilung erreicht, womit die bei Mahlzeiten und Getränken entsprechend den bestehenden Vorschriften erforderliche Temperatur zuverlässig eingehalten werden kann.
  • Beim Wärmerohr handelt es sich um ein beidseitig geschlossenes, evakuiertes Metallrohr, z.B. aus Kupfer, das gesättigten Dampf eines geeigneten Kühlmediums, z.B. hochreines Wasser, enthält. Die Rückleitung der kondensierten Flüssigkeit erfolgt durch Kapillarwirkung an der Rohrinnenwand oder durch Schwerkraft. Erwärmt sich der warme Teil des Wärmerohrs 7, verdampft örtlich Flüssigkeit, was zu einer Druckzunahme mit einer Verlagerung des Dampfes zum andern kalten Ende des Wärmerohrs 7 führt. Unter Abgabe seiner latenten Wärme entspannt sich der Dampf und kondensiert. Die Flüssigkeit fliesst durch Kapillarwirkung zum warmen Teil, worauf sich der Kreislauf wiederholt.
  • Der in Fig. 2 dargestellte farbare Kühlgutbehälter weist einen Kühlgutteil 1 mit einer Isolierung 5, einen Kühlmittelteil 3 mit einer Isolierung 6, eine mit einer Isolierung versehene Zwischenwand 10 und Fahrrollen 11 auf. Im Kühlgutteil 1 liegt zwischen zwei Metallwänden 12, z.B. aus Aluminium, der eigentliche Lagerraum für das Kühlgut, das in Portionen 13, siehe Fig. 2, auf Tablaren 14 gelagert ist.
  • Zwischen den Metallwänden 12 und der senkrechten Wandung des Behälters liegen zwei schmale, senkrecht verlaufende Räume 15, in denen mindestens ein Wärmerohr 7 angeordnet ist, das sich durch den Kühlgutteil 1 erstreckt und in den Kühlmittelteil 3 ragt. Die Zahl der Wärmerohre 7 hängt von der im eigentlichen Kühlraum zu erreichenden Temperatur ab.
  • Um den erforderlichen hohen Wärmestrom zu ermöglichen, muss das Wärmerohr 7 sowohl im kalten Teil als auch im warmen Teil mit Mitteln zur Verbesserung der Wärmeleitung versehen werden. Beim Behälter nach Fig. 2 wird dies dadurch erreicht, dass im warmen Teil, siehe Fig. 5, das Wärmerohr 7 unmittelbar an der Metallwand 12 befestigt ist und dort ein guter Kontakt vorliegt. Die Metallwand 12 ist in diesem Fall ein Wärmeleitblech, durch das der Wärmeübergang an das Wärmerohr 7 verbessert wird.
  • Im Kühlmittelteil 3 ist der kalte Teil des Wärmerohrs 7 mit Rippen 16 versehen, die in horizontaler Lage um einen in einer Schale liegenden Kühlmittelvorrat 17 angeordnet sind.
  • In Fig. 3 ist eine weitere Anordnung der Rippen 16 für den kalten Teil des Wärmerohrs 7 dargestellt. Der Kühlmittelvorrat 17 liegt auf einem Boden 18, der auf seiner Unterseite in Kontakt mit den Rippen 16 steht.
  • In Fig. 4 ist dargestellt, dass der Boden 18, auf dem das Kühlmittel 17 liegt, selbst als Wärmeleitblech eingesetzt ist. Es liegt somit dieselbe Anordnung vor, wie sie in Fig. 5 für den warmen Teil des Wärmerohrs 7 vorgesehen ist. Ist der Boden 18 als ein schiebbares Tablar ausgebildet, ist für einen guten Kontakt mit dem kalten Teil des Wärmerohrs bzw. der Wärmerohre 7 zu sorgen. Zweckmässig besteht der Boden 18 wie auch die Metallwände 12 aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. Aluminium.
  • Der beschrieben Kühlgutbehälter zeichnet sich durch eine grosse Einfachheit aus, Die Verwendung von Wärmerohren 7 erlaubt es, im Kühlgutteil 1 eine bessere und gleichmässigere Temperaturverteilung zu erreichen und so die Wärmeverluste durch die Behälterwände vollständig zu decken.
  • Falls im Kühlmittel 1 gegebenenfalls noch geringe Temperaturunterschiede bestehen, kann durch örtliche Vermehrung oder Verminderung von Wärmeleitflächen der gewünschte Ausgleich erreicht werden. Es kann hierbei die Wärme auch aus denjenigen Stellen abgeführt werden, die vom Kühlmittelteil 3 weiter entfernt sind. Andererseits kann es bei hohem Wärmeübergang zweckmässig sein, das Wärmerohr 7 partiell mit einer Isolierung zu versehen.
  • Damit das Wärmerohr 7 selbst eine grössere Kühlfläche aufweist, kann sein Querschnitt vom Kreisquerschnitt abweichen und z.B. Rechteckquerschnitt aufweisen. Das Material des Rohres kann auch Kunststoff sein. Das Rohr muss immer völlig dicht sein. Die Rückleitung der Flüssigkeit durch Kapillarwirkung ist vor allem dann erforderlich, wenn der kalte Teil des Wärmerohres unter dem warmen Teil desselben liegt; die Innenwand des Wärmerohres ist dann mit einer Schicht Kapillarmaterial belegt, die den Transport der Flüssigkeit in den warmen Teil des Wärmerohres gewährleistet.

Claims (9)

1. Behälter zum Kühlen eines Kühlgutes unter Verwendung eines Kühlmittels, in dessen Innenraum das in einem Kühlmittelteil (3) gelagerte Kühlmittel (4, 17) von einem Kühlgutteil (1) durch eine Wand (10) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlgutteil (1) des Behälters mindestens ein Wärmerohr (7) angeordnet ist, von dem der kalte Teil in den Kühlmittelteil (3) und der warme Teil in den Kühlgutteil (1) ragt.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (7) sowohl an seinem kalten Teil als auch an seinem warmen Teil den Wärmeübergang verbessernde Leitflächen (12, 16, 18) aufweist.
3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (7) längs einer Behälterwand angeordnet ist, wobei eine Wand (12) des Kühlgutteils (1) die den Wärmeübergang verbessernde Leitfläche bildet, die mit dem warmen Teil des Wärmerohrs in Kontakt steht.
4. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) des Kühlmittels (17) die den Wärmeübergang verbessernde Leitfläche bildet.
5. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr parallel zu mindestens einer senkrechten Behälterwand angeordnet ist.
6. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflächen örtlich vermehrt oder vermindert sind.
7. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kalte Teil des Wärmerohrs (7) im Kühlmittelteil (3) abgebogen ist und sich bis unter den Träger (18) des Kältemittels (17) erstreckt.
8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der abgebogene Teil des Kühlrohrs (7) über Rippen (16) mit dem Kühlmittelträger (18) verbunden ist.
9. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der abgebogene Teil des Wärmerohrs (7) unmittelbar mit dem Kühlmittelträger (18) in Kontakt steht.
EP84109047A 1983-08-08 1984-07-31 Behälter zum Kühlen eines Kühlgutes Expired EP0136458B1 (de)

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