EP0726433B1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP0726433B1
EP0726433B1 EP96101479A EP96101479A EP0726433B1 EP 0726433 B1 EP0726433 B1 EP 0726433B1 EP 96101479 A EP96101479 A EP 96101479A EP 96101479 A EP96101479 A EP 96101479A EP 0726433 B1 EP0726433 B1 EP 0726433B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling device
working medium
evaporator housing
flow channels
retention means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96101479A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0726433A1 (de
Inventor
Peter K. Dr. Maier-Laxhuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeo Tech Zeolith Technologie GmbH
Original Assignee
Zeo Tech Zeolith Technologie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeo Tech Zeolith Technologie GmbH filed Critical Zeo Tech Zeolith Technologie GmbH
Publication of EP0726433A1 publication Critical patent/EP0726433A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0726433B1 publication Critical patent/EP0726433B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/803—Bottles

Definitions

  • the invention relates to a cooling device with an evaporation housing, according to the preamble of claim 1.
  • a cooling system with a vacuum-tight working medium vapor manifold is known from EP 0.577.869 A1, to which any evaporator for a working medium and at least one sorbent filling, which the working medium can sorb, can be connected in a vacuum-tight manner.
  • Liquid working fluid can evaporate in the evaporators and flow to the sorbent via the manifold.
  • the evaporators can be separated from the manifold.
  • Absorbent materials serve as retention agents for the liquid working fluid.
  • an ice maker based on the sorption principle is known, in which an aqueous liquid is frozen in an icing vessel by means of a vacuum-proof sorbent container which contains a solid sorbent and to which a vacuum pump is connected.
  • All these systems require an evaporation vessel which has flow channels in the interior and an opening for the escape of working fluid vapor.
  • the evaporating agent must be refilled in liquid form in the evaporator. If the working fluid is not only to evaporate, but also to store latent heat by cooling below the solidification point, special requirements must be placed on the evaporator arrangement.
  • the solidified working fluid should release the stored cold to a product to be cooled, if possible over a long period in the range of the melting temperature of the working fluid. This requires the best possible contact with the evaporator housing.
  • the cooling device is usually intended to cool larger objects, for example a mobile trolley. When cooling such large-area units, it must be ensured that the stored cold is removed homogeneously from the refrigerated goods.
  • the object of the invention is a cooling device which allows refilling of the evaporating working medium and solidification of the non-evaporated working medium for cold storage in a simple and inexpensive manner. The object is achieved in a cooling device of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.
  • the cooling device therefore essentially consists of an evaporator housing which contains flow channels in the interior which are connected to an opening for the escape of working fluid vapor in such a way that when the evaporator housing is flooded, all of the retaining means designed as basin-shaped depressions are filled with liquid working fluid and that during removal of the liquid working fluid not required, the flow channels are completely emptied.
  • the retention means can additionally contain absorbent materials which hold the liquid working fluid in the desired area of the evaporator housing. Plastic sponges with open pores are advantageous.
  • mineral fibers with a capillary-like suction effect are also particularly suitable, as they can also transport the liquid working fluid to more remote areas of the evaporator housing. These materials, which are usually used for thermal insulation, become good heat conductors when wet.
  • the retaining means must also allow the working medium to solidify and ensure good heat transfer to the evaporator housing.
  • the basin-like depressions prevent the liquid working fluid from leaking.
  • the depressions are to be designed in such a way that the liquid working fluid does not leak unacceptably even with jerky movements of the cooling device. Shallow depressions have the advantage that the solidification of the working medium quickly reaches the bottom of the depression from the surface. When using high-boiling agents, especially water, the solidification takes place in a vacuum.
  • the evaporator housing must therefore contain suitable support structures.
  • supporting materials are suitable, which on the one hand form the flow channels and on the other hand fix the absorbent retention means or represent the basin-shaped depressions for the working medium.
  • Perforated sheets and expanded metals have proven themselves, for example, which support opposite housing surfaces and at the same time fix the absorbent material outside the flow channels. Due to the open structure, the working fluid vapor can flow unhindered into the flow channels from the retention means.
  • thermal insulation can itself be provided in the evaporator housing.
  • Known insulation materials made of PU foam or foamed polyethylene material have proven successful.
  • the flow channels and the basin-shaped depressions can already be incorporated into these materials. This creates a very cost-effective, vacuum-proof structure.
  • the insulation materials can also be glued or welded to the outer shell of the evaporator housing.
  • Plastics such as polyethylene, polypropylene or polystyrene are also particularly suitable as evaporator housings when water is used as the working medium.
  • weight and processing Even particularly complex housing shapes are easy to form with these materials, such as.
  • Closure flaps are advantageous which automatically release the flow path when docked to a sorbent filling and in the undocked state, for example via the action of a spring, close the outflow opening.
  • the outflow opening is arranged in relation to the evaporator housing in such a way that both the flooding of the evaporator housing and the discharge of unrestrained working materials can take place through the outflow opening.
  • the outflow opening is arranged at the lowest point of the housing and the flow channels are designed so that the unbound, liquid working fluid can run off from the interior independently.
  • the retention means are flooded, for example, at specially provided charging stations which have a supply of liquid working fluid and a vacuum pump.
  • vacuum is generated within the evaporator housing by means of the vacuum pump, then liquid working fluid is conducted via the outflow opening and the flow channels to the retaining means until all retaining means are filled with liquid working fluid and then by re-venting the system Unbound liquid working fluid is drained from the evaporator housing.
  • the evacuation of the housing ensures that the working fluid flows into all areas of the interior.
  • the excess working fluid runs out through the outflow opening.
  • the restraint is always filled with the maximum possible amount of working fluid.
  • the cooling device is coupled to a sorbent filling via the outflow opening.
  • the vaporous working fluid will partially evaporate in the retention means and the working fluid vapor will be passed through the outflow opening into the sorbent filling.
  • the sorbent filling adsorbs the working fluid vapor with the release of heat.
  • the working fluid in the restraint solidifies through partial evaporation.
  • the cooling device can then temper the goods to be cooled for a longer period by melting the solidified working medium.
  • the cooling device can be fixed to the sorbent station solely by the internal negative pressure without additional holding devices. A quick and secure fixation of the cooling device, for example in trains or airplanes, is thus possible in a very simple and economical way.
  • Zeolite has proven itself as a sorbent for the application according to the invention and water as a working medium. Water freezes at 0 ° C. It is therefore ideal to guarantee a cooling temperature between 2 and 6 ° C. At lower cooling temperatures, the addition of agents that lower the freezing point of the water is recommended.
  • Salts are ideal here, which, depending on the salt type and salt concentration, allow solidification temperatures of up to - 30 ° C.
  • the evaporator housing only has to be designed for negative pressure with regard to mechanical loads. Overpressures only occur when the cooling device is heated to temperatures above 100 ° C, for example in washing systems. However, no overpressures occur due to the outflow opening according to the invention.
  • a bottle cooler (1) consists of an evaporator housing (2) which can hold a bottle to keep cool in a funnel-shaped double-jacket vessel.
  • the evaporator housing (2) forms continuous flow channels (6) in the interior, in which retention means in the form of basin-shaped depressions (7) are arranged on the inward-pointing housing wall (2).
  • An absorbent material (8) which is soaked with water is located in the annularly arranged depressions (7).
  • the bottle cooler (1) sits on a sorbent cartridge (8 '), the metal housing (9) of which has an opening (10).
  • This opening (10) engages in the outflow opening (3) of the bottle cooler and forms a connection with the evaporator housing (2), which is made vacuum-tight via an annular seal (11).
  • An opening pin (12) protrudes from the opening (10) of the sorbent cartridge (8 ') and, when the bottle cooler (1) is placed on it, the cap (4) against the spring (5) into the interior of the evaporator housing ( 2) presses and thus connects the flow channels (6) with the interior of the sorbent cartridge (8 ').
  • a zeolite filling (13) is arranged inside the sorbent cartridge (8 '), which adsorbs water vapor as soon as the air pressure in the evaporator housing (2) has dropped below the respective evaporation pressure of the liquid water.
  • a vacuum pump (14) is coupled to the sorbent cartridge (8 ') via a suction line (15).
  • the vacuum pump (14) When the vacuum pump (14) is operating, air is pumped out of the evaporator housing (2) and the sorbent cartridge (8 ') and released to the environment via the exhaust line (16). After a short pumping time, the pressure in the interior of the evaporator housing (2) has dropped to such an extent that the liquid working fluid evaporates and flows into the zeolite filling (13) via the flow channels (6) and is adsorbed there. This allows further water to evaporate from the basin-shaped recesses (7) and freeze the non-evaporated water to ice. All of the work equipment has frozen to ice within a few minutes.
  • the vacuum pump (14) When the vacuum pump (14) is switched off, the vacuum system is aerated.
  • the bottle cooler (1) can be removed from the sorbent cartridge (8 ') and fed to its destination.
  • the missing one Water in the retention basin (7) is refilled, for example by tap water is filled into the flow channels (6) via the outflow opening, until the absorbent material (8) is saturated.
  • the excess water can flow through the flow channels (6) and by hand slightly depress the cap (4) except for a few drops.
  • a flooding of the evaporator housing (21) by a vacuum method is shown using the example of a cool box (20) shown in section.
  • the cooling box (20) consists of an evaporator housing (21) which is shaped into a box with an outer wall and an inner trough.
  • the cool box (20) can be closed by an insulated cover (22).
  • the storage vessel (31) In the upper area of the storage vessel (31) there is a ventilation valve (32) and a line (33) to a vacuum pump (34).
  • the storage vessel (31) is evacuated according to the invention via the vacuum pump (34) and the suction line (33).
  • the vacuum generated in the process simultaneously evacuates the interior of the evaporator housing (21) via the water line (30).
  • the vacuum pump (34) is switched off and air is applied to the water surface (35) via the ventilation valve (32).
  • the water filling is pressed into the interior of the evaporator housing (21) via the water line (30) and pressed there via the flow channels (24) to the basin-shaped depressions (26).
  • the excess water can be sucked out of the evaporator housing (21) by closing the ventilation valve (32) and evacuating again via the vacuum pump (34).
  • the vacuum pump (34) should now build up a slightly lower pressure than when it was first evacuated.
  • the ventilation valve (32) can be dispensed with if the vacuum pump (34) is a self-venting pump.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit einem Verdampfungsgehäuse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0,577,869 A1 ist ein Kühlsystem mit einer vakuumdichten Arbeitsmitteldampf-Sammelleitung bekannt, an welche beliebige Verdampfer für ein Arbeitsmittel und mindestens eine Sorptionsmittel-Füllung, die das Arbeitsmittel sorbieren kann, vakuumdicht anschließbar sind. In den Verdampfern kann flüssiges Arbeitsmittel verdampfen und über die Sammelleitung zum Sorptionsmittel strömen. Die Verdampfer sind von der Sammelleitung trennbar. Als Rückhaltemittel für das flüssige Arbeitsmittel dienen saugfähige Materialien. Aus der DE-OS 4003107 ist ein Eiserzeuger nach dem Sorptionsprinzip bekannt, bei dem mittels eines vakuumfesten Sorptionsmittel-Behälters, der einen festen Sorptionsstoff enthält und an den eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, in einem Vereisungsgefäß eine wässrige Flüssigkeit gefroren wird.
All diese Systeme benötigen ein Verdampfungsgefäß, das im Innenraum Strömungskanäle und eine Öffnung zum Ausströmen von Arbeitsmitteldampf aufweist. Das verdampfende Arbeitsmittel muß in die Verdampfer in flüssiger Form nachgefüllt werden.
Wenn das Arbeitsmittel nicht nur verdampfen, sondern auch durch eine Abkühlung unterhalb den Erstarrungspunkt latente Wärme speichern soll, müssen an die Verdampfer-Anordnung besondere Anforderungen gestellt werden. Das erstarrte Arbeitsmittel soll beim Schmelzen die gespeicherte Kälte an ein zu kühlendes Produkt möglichst über einen langen Zeitraum im Bereich der Schmelz-Temperatur des Arbeitsmittels abgeben. Hierzu ist ein möglichst guter Kontakt mit dem Verdampfer-gehäuse notwendig. Meist soll die Kühlvorrichtung größere Gegenstände, beispielsweise einen fahrbaren Trolley, kühlen. Bei der Kühlung derart großflächiger Einheiten ist sicherzustellen, daß die gespeicherte Kälte homogen aus dem Kühlgut abgeführt wird.
Da besonders bei hochsiedenden Arbeitsmitteln die Erstarrung oftmals im Unterdruck abläuft, müssen, bedingt durch die großen Dampf-Volumina, die abgeleitet werden müssen, geeignete und groß dimensionierte Strömungskanäle vorgesehen werden. Neben den Strömungskanälen ist besonderes Augenmerk auf die Ausström-Öffnung zu legen. Diese ist beispielsweise mit einer Sorptionsmittel-Füllung druck- bzw. vakuumdicht zu verbinden.
Aufgabe der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung, welche auf einfache und kostengünstige Weise ein Nachfüllen des verdampfenden Arbeitsmittels sowie ein Erstarren des nicht verdampften Arbeitsmittels zur Kältespeicherung erlaubt.
Gelöst wird die Aufgabe bei einer Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung besteht demnach im wesentlichen aus einem Verdampfergehäuse, das im Innenraum Strömungskanäle enthält, welche mit einer Öffnung zum Ausströmen von Arbeitsmitteldampf so in Verbindung stehen, daß beim Fluten des Verdampfergehäuses alle als beckenförmige Vertiefungen ausgebildeten Rückhaltemittel mit flüssigem Arbeitsmittel gefüllt werden und daß beim Entfernen des nicht benötigten flüssigen Arbeitsmittels die Strömungskanäle vollständig entleert werden. Beim späteren Erstarren des Arbeitsmittels kann dadurch der abströmende Arbeitsmitteldampf aus den Rückhaltemitteln ungehindert in eine angekoppelte Sorptionsmittel-Füllung strömen.
Die Rückhaltemittel können zusätzlich saugfähige Materialen enthalten, welche das flüssige Arbeitsmittel im gewünschten Bereich des Verdampfergehäuses festhalten. Vorteilhaft sind Schwämme aus Kunststoff mit offenen Poren. Besonders geeignet sind aber auch Mineralfasern mit kapillarartiger Sogwirkung, die das flüssige Arbeitsmittel auch in entlegenere Bereiche des Verdampfergehäuses transportieren können. Diese Materalien, die gewöhnlich zur thermischen Isolierung dienen, werden im nassen Zustand zu guten Wärmeleitern.
Das Rückhaltemittel muß ferner ein Erstarren des Arbeitsmittels ermöglichen und eine gute Wärmeübertragung an das Verdampfer-Gehäuse gewährleisten.
Die beckenartigen Vertiefungen hindern das flüssige Arbeitsmittel am Auslaufen. Die Vertiefungen sind so zu gestalten, daß das flüssige Arbeitsmittel auch bei ruckartigen Bewegungen der Kühlvorrichtung nicht unzulässig ausläuft. Flache Vertiefungen haben den Vorteil, daß die Erstarrung des Arbeitsmittels schnell von der Oberfläche aus den Boden der Vertiefung erreicht. Bei der Verwendung von hochsiedenden Arbeitsmitteln, insbesondere von Wasser, findet die Erstarrung im Vakuum statt. Das Verdampfer-Gehäuse muß deshalb geeignete Stützkonstruktionen enthalten. Hierfür sind beispielsweise Stützmateralien geeignet, welche einerseits die Strömungskanäle formen und andererseits gleichzeitig die saugfähigen Rückhaltemittel fixieren bzw. die beckenförmigen Vertiefungen für das Arbeitsmittel darstellen. Bewährt haben sich beispielsweise Lochbleche und Streckmetalle, welche gegenüberliegende Gehäuseflächen abstützen und zugleich das saugfähige Material außerhalb der Strömungskanäle fixieren. Durch die offene Struktur kann der Arbeitsmitteldampf aus den Rückhaltemitteln in die Strömungskanäle ungehindert einströmen.
In den Fällen, wo das Verdampfergehäuse die Kühlwirkung nur auf einer Seite abgeben soll kann erfindungsgemäß im Verdampfergehäuse selbst eine thermische Isolierung vorgesehen werden. Bewährt haben sich bekannte Isolationsmaterialien aus PU-Schaum bzw. geschäumtes Polyethylen-Material. In diese Materialien können bereits die Strömungskanäle und die beckenförmigen Vertiefungen eingearbeitet sein. Auf diese Weise entsteht eine sehr kostengünstige, vakuumfeste Struktur.
Die Isolationsmaterialien können auch mit der Außenhülle des Verdampfer-Gehäuses verklebt oder verschweißt sein. Als Verdampfer-Gehäuse eignen sich insbesondere bei der Verwendung von Wasser als Arbeitsmittel auch Kunststoffe, wie Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol. Vorteile ergeben sich beim Gewicht und bei der Bearbeitung. Auch besonders aufwendige Gehäuseformen sind mit diesen Materialien leicht formbar, wie z. B. Kühlboxen mit tiefgezogenen Kunststoff-Gehäusen und dazwischenliegenden Isolationsschäumen.
Da die Ausström-Öffnung, insbesondere bei der Verwendung von Wasser als Arbeitsmittel, einen relativ großen Strömungsquerschnitt bedingt, ist es vorteilhaft, sie mittels einer Verschlußkappe verschließbar zu gestalten. Vorteilhaft sind Verschlußklappen, welche beim Andocken an eine Sorptionsmittel-Füllung den Strömungsweg selbständig freigeben und im abgedockten Zustand, beispielsweise über die Wirkung einer Feder, die Ausström-Öffnung verschließen.
Erfindungsgemäß wird die Ausström-Öffnung in Bezug auf das Verdampfer-Gehäuse so angeordnet, daß sowohl das Fluten des Verdampfer-Gehäuses als auch das Ableiten nicht zurückgehaltener Arbeitsmittel durch die Ausström-Öffnung erfolgen kann. Die Ausström-Öffnung ist dazu an der tiefsten Stelle des Gehäuses angeordnet und die Strömungskanäle sind so angelegt, daß das nicht gebundene, flüssige Arbeitsmittel aus dem Innenraum selbständig ablaufen kann.
Das Fluten der Rückhaltemittel erfolgt beispielsweise an eigens dafür vorgesehenen Ladestationen, welche über einen Vorrat an flüssigem Arbeitsmittel und eine Vakuum-Pumpe verfügen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird beispielsweise mittels der Vakuum-Pumpe Unterdruck innerhalb des Verdampfer-Gehäuses erzeugt, sodann flüssiges Arbeitsmittel über die Ausström-Öffnung und die Strömungskanäle zu den Rückhaltemitteln geleitet, bis alle Rückhaltemittel mit flüssigem Arbeitsmittel gefüllt sind und dann durch Wiederbelüften des Systems das nicht gebundene flüssige Arbeitsmittel aus dem Verdampfer-Gehäuse abgeleitet. Durch das Evakuieren des Gehäuses wird erreicht, daß das Arbeitsmittel in alle Bereiche des Innenraumes einströmt. Beim Wiederbelüften des Systems läuft das überschüssige Arbeitsmittel über die Ausström-Öffnung aus. Dadurch sind keine zusätzlichen Öffnungen im Verdampfer-Gehäuse notwendig.
Im praktischen Betrieb ist gewöhnlich nicht bekannt, wieviel Arbeitsmittel vor dem Fluten in den Rückhaltemitteln vorhanden ist. Auf die erfindungsgemäße Art wird das Rückhaltemittel immer mit der maximal möglichen Menge Arbeitsmittel befüllt. Aufwendige Kontroll-Mechanismen, die den Füllstand der Rückhaltemittel detektieren, können entfallen.
Erfindungsgemäß wird die Kühlvorrichtung über die Ausström-Öffnung an eine Sorptionsmittel-Füllung angekoppelt. Das dampfförmige Arbeitsmittel wird in den Rückhaltemitteln teilweise verdampfen und der Arbeitsmitteldampf über die Ausström-Öffnung in die Sorptionsmittel-Füllung geleitet. Die Sorptionsmittel-Füllung adsorbiert den Arbeitsmitteldampf unter Wärmefreisetzung. Das Arbeitsmittel in den Rückhaltemitteln erstarrt durch Teilverdampfung. Im abgedockten Zustand kann dann die Kühlvorrichtung durch Abschmelzen des erstarrten Arbeitsmittels einen längeren Zeitraum das Kühlgut temperieren .
Wenn als Arbeitsmittel Wasser benutzt wird, findet die Erstarrung unterhalb eines Absolutdrucks von 6 mbar statt. Falls die Ausström-Öffnung und die dazugehörige Andock-Kupplung einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen, kann die Kühlvorrichtung ohne zusätzliche Halte-Vorrichtungen allein durch den inneren Unterdruck an der Sorptionsmittel-Station fixiert werden. Eine schnelle und sichere Fixierung der Kühleinrichtung, beispielsweise in Zügen oder Flugzeugen, ist damit auf eine sehr einfache und wirtschaftliche Art möglich.
Als Sorptionsmittel hat sich für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall Zeolith und als Arbeitsmittel Wasser bewährt. Wasser gefriert bei 0 °C. Es hat damit ideale Voraussetzungen, eine Kühltemperatur zwischen 2 und 6 °C zu gewährleisten. Bei tieferen Kühltemperaturen empfiehlt sich die Zugabe von Mitteln, welche den Gefrierpunkt des Wassers absenken. Ideal sind hierbei Salze, die je nach Salztyp und Salzkonzentration Erstarrungstemperaturen von bis zu - 30 °C erlauben. Bei der Verwendung von Wasser ergibt sich zusätzlich der konstruktive Vorteil, daß das Verdampfer-Gehäuse hinsichtlich mechanischer Belastungen nur auf Unterdruck ausgelegt werden muß. Überdrücke treten erst auf, wenn die Kühlvorrichtung auf Temperaturen über 100 °C, beispielsweise in Waschanlagen, aufgeheizt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausström-Öffnung treten jedoch keine Überdrücke auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Flaschen-Kühler im Schnitt, aufgesetzt auf eine Sorptionsmittel-Füllung, und Fig. 2 eine Kühl-Box in geschnittener Darstellung, angedockt an eine Füll-Station.
Ein Flaschen-Kühler (1) besteht aus einem Verdampfer-Gehäuse (2), welches in einem trichterförmigen Doppelmantel-Gefäß eine Flasche zum Kühlhalten aufnehmen kann. Im Bodenbereich des Verdampfer-Gehäuses (2) befindet sich eine Ausström-Öffnung (3), welche durch eine Verschlußklappe (4) mittels einer Druckfeder (5) verschlossen werden kann. Das Verdampfer-Gehäuse (2) bildet im Innenraum zusammenhängende Strömungskanäle (6), in welchen Rückhaltemittel in Form von beckenförmigen Vertiefungen (7) auf der nach innen zeigenden Gehäusewand (2) angeordnet sind. In den ringförmig angeordneten Vertiefungen (7) befindet sich ein saugfähiges Material (8), welches mit Wasser getränkt ist.
Der Flaschen-Kühler (1) sitzt auf einer Sorptionsmittel-Patrone (8'), deren Metallgehäuse (9) eine Öffnung (10) aufweist. Diese Öffnung (10) greift in die Ausström-Öffnung (3) des Flaschen-Kühlers und bildet mit dem Verdampfer-Gehäuse (2) eine Verbindung, welche über eine ringförmige Dichtung (11) vakuumdicht ausgeführt ist. Aus der Öffnung (10) der Sorptionsmittel-Patrone (8') ragt ein Öffnungungsstift (12), welcher beim Aufsetzen des Flaschen-Kühlers (1) die Verschlußkappe (4) gegen die Feder (5) in den Innenraum des Verdampfer-Gehäuses (2) drückt und damit die Strömungskanäle (6) mit dem Innenraum der Sorptionsmittel-Patrone (8') verbindet. Innerhalb der Sorptionsmittel-Patrone (8') ist eine Zeolith-Füllung (13) angeordnet, welche Wasserdampf adsorbiert, sobald der Luftdruck im Verdampfer-Gehäuse (2) unter den jeweiligen Verdampfungsdruck des flüssigen Wassers gesunken ist. Um die Luft aus dem System zu entfernen, ist eine Vakuum-Pumpe (14) über eine Saugleitung (15) an die Sorptionsmittel-Patrone (8') angekoppelt. Bei Betrieb der Vakuum-Pumpe (14) wird Luft aus dem Verdampfer-Gehäuse (2) und der Sorptionsmittel-Patrone (8') abgepumpt und über die Auspuff-Leitung (16) an die Umgebung abgegeben.
Nach kurzer Pumpzeit ist der Druck im Innenraum des Verdampfer-Gehäuses (2) so weit abgesunken, daß das flüssige Arbeitsmittel verdampft und über die Strömungskanäle (6) in die Zeolith-Füllung (13) einströmt und dort adsorbiert wird. Dadurch kann weiteres Wasser aus den beckenförmigen Vertiefungen (7) verdampfen und das nicht verdampfte Wasser zu Eis gefrieren. Innerhalb weniger Minuten ist das gesamte Arbeitsmittel zu Eis erstarrt. Beim Abschalten der Vakuum-Pumpe (14) wird das Vakuum-System belüftet. Der Flaschen-Kühler (1) kann von der Sorptionsmittel-Patrone (8') abgenommen werden und seiner Bestimmung zugeführt werden.
Nachdem das Eis in den Rückhaltemitteln abgeschmolzen ist, wird das fehlende Wasser in den Rückhaltebecken (7) wieder aufgefüllt, indem beispielsweise Leitungswasser über die Ausström-Öffnung in die Strömungskanäle (6) eingefüllt wird, bis das saugfähige Material (8) gesättigt ist. Durch Drehen des Flaschen-Kühlers (1) kann das überschüssige Wasser über die Strömungskanäle (6) und die von Hand leicht eingedrückte Verschlußkappe (4) bis auf wenige Tropfen auslaufen.
In Fig. 2 ist am Beispiel einer im Schnitt gezeichneten Kühl-Box (20) ein Fluten des Verdampfer-Gehäuses (21) durch ein Unterdruck-Verfahren dargestellt. Die Kühl-Box (20) besteht aus einem Verdampfer-Gehäuse (21), welches zu einer Box mit einer Außenwandung und einer Innenmulde geformt ist. Die Kühl-Box (20) kann über einen isolierten Deckel (22) verschlossen werden. Zwischen den Wänden des Verdampfer-Gehäuses (21) befindet sich eine thermische Isolierung (23), in welche Strömungskanäle (24) so eingearbeitet sind, daß das nicht in den Rückhaltemitteln (26) aufgenommene Wasser bis auf wenige Resttropfen aus der Ausström-Öffnung (25) auslaufen kann. Besonders vorteilhaft ist es, daß bei dieser Bauart auf eine weitere äußere Isolierung der Kühl-Box (20) verzichtet werden kann, da die innenliegende thermische Isolierung (23) so ausführbar ist, daß die Isolierwirkung gegenüber der Außenseite des Verdampfer-Gehäuses wie bei konventionellen KühlBoxen erhalten bleibt. In gutem Wärmekontakt zur Innenwand des Verdampfer-Gehäuses (21) befinden sich, eingearbeitet in das Isoliermaterial (23), beckenförmige Vertiefungen (26), in welchen Wasser zurückgehalten wird. Auch diese Kühl-Vorrichtung (20) ist mit einer federbelasteten Verschlußklappe (27) ausgestattet. An die Ausström-Öffnung (25) ist ein Adapter (28) mittels einer Dichtung (29) ankoppelbar. Im unteren Bereich des Adapters (28) ist eine vakuumfeste Wasserleitung (30) angeschlossen, welche über dem Boden eines Vorratgefäßes (31) mündet. Im oberen Bereich des Vorratgefäßes (31) befindet sich ein Belüftungsventil (32) und eine Leitung (33) zu einer Unterdruck-Pumpe (34).
Zum Fluten des Verdampfer-Gehäuses (21) wird erfindungsgemäß über die Unterdruck-Pumpe (34) und die Saugleitung (33) das Vorratgefäß (31) evakuiert. Durch den dabei erzeugten Unterdruck wird gleichzeitig über die Wasserleitung (30) der Innenraum des Verdampfer-Gehäuses (21) mitevakuiert. Nachdem ein ausreichendes Vakuum (ca. 50 mbar absolut) erreicht wurde, wird die Unterdruck-Pumpe (34) abgestellt und über das Belüftungsventil (32) Luft auf die Wasseroberfläche (35) gegeben. Dadurch wird die Wasserfüllung über die Wasserleitung (30) in den Innenraum des Verdampfer-Gehäuses (21) gedrückt und dort über die Strömungskanäle (24) zu den beckenförmigen Vertiefungen (26) gedrückt. Sobald alle Rückhaltemittel mit flüssigem Wasser aufgefüllt sind, kann durch Verschließen des Belüftungsventiles (32) und erneutes Evakuieren über die Unterdruck-Pumpe (34) das überschüssige Wasser aus dem Verdampfer-Gehäuse (21) abgesaugt werden. Um alles überschüssige Wasser abzusaugen, sollte die Unterdruck-Pumpe (34) nunmehr einen etwas niedrigeren Druck als beim ersten Evakuieren aufbauen. Selbstverständlich kann auf das Belüftungsventil (32) verzichtet werden, wenn es sich bei der Unterdruck-Pumpe (34) um eine selbstbelüftende Pumpe handelt.

Claims (9)

  1. Kühlvorrichtung mit einem Verdampfer-Gehäuse (2), das im Innenraum Strömungskanäle (6) und eine Ausström-Öffnung (3) zum Ausströmen von Arbeitsmittel-Dampf aufweist, und mit Rückhaltemittel (8), zum Rückhalten von flüssigem Arbeitsmittel, das durch Teilverdampfung erstarren kann, wobei die Strömungskanäle (6) so angeordnet sind, daß sie beim Ableiten des flüssigen, nicht rückgehaltenen Arbeitsmittels entleert werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Rückhaltemittel (8) beckenförmige Vertiefungen (7) enthält, die an der zu kühlenden Wand des Verdampfer-Gehäuses (2) angeordnet sind und die beim Fluten des Verdampfer-Gehäuses (2) mit flüssigem Arbeitsmittel aufgefüllt werden.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Rückhaltemittel (8) ein saugfähiges Material enthält.
  3. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausström-Öffnung (3) eine Verschlußklappe (4) enthält, die während der Zeiträume, in denen keine Ausströmung erfolgt, den Zugang zum Innenraum des Verdampfer-Gehäuses (2) verwehrt.
  4. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausström-Öffnung (3) so gestaltet ist, daß das Fluten des Verdampfer-Gehäuses (2) durch die Ausström-Öffnung (3) erfolgen kann.
  5. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß im Innenraum des Verdampfer-Gehäuses (2) thermische Isolationsmaterialien (23) enthalten sind.
  6. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungskanäle (6) und die Ausström-Öffnung (3) so angeordnet sind, daß das Entfernen des nicht rückgehaltenen Arbeitsmittels durch die Ausström-Öffnung (3) erfolgen kann.
  7. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kühlvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie bei einem im Verdampfer-Gehäuse (2, 21) herrschenden Unterdruck an einen Adapter (28) angesaugt und festgehalten wird.
  8. Verfahren zum Fluten der Rückhaltemittel (26) bei einer Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß das Verdampfer-Gehäuse (21) evakuiert wird,
    b) daß flüssiges Arbeitsmittel über die Strömungskanäle (24) zu den Rückhaltemitteln (26) eingeleitet wird und anschließend
    c) das nicht in den Rückhaltemitteln (26) rückbehaltene Arbeitsmittel über die Strömungskanäle (24) abgeleitet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Erstarren des Arbeitsmittels an die Ausström-Öffnung (3) eine Sorptionsmittelfüllung (13) angekoppelt wird, die dampfförmiges Arbeitsmittel aus den Rückhaltemitteln (8) absaugt und dabei das verbleibende Arbeitsmittel erstarrt.
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