EP1141638A1 - Isolierbehälter mit befüllbarem kühlmodul - Google Patents

Isolierbehälter mit befüllbarem kühlmodul

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EP1141638A1
EP1141638A1 EP99958183A EP99958183A EP1141638A1 EP 1141638 A1 EP1141638 A1 EP 1141638A1 EP 99958183 A EP99958183 A EP 99958183A EP 99958183 A EP99958183 A EP 99958183A EP 1141638 A1 EP1141638 A1 EP 1141638A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling module
cooling
cooling medium
insulating container
module
Prior art date
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EP99958183A
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English (en)
French (fr)
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EP1141638B1 (de
Inventor
Franz Lürken
H. Peter Jachmich
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Messer Group GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Publication date
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Publication of EP1141638A1 publication Critical patent/EP1141638A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1141638B1 publication Critical patent/EP1141638B1/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
    • 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
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/105—Movable containers
    • 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
    • F25D2201/00—Insulation
    • F25D2201/10—Insulation with respect to heat
    • F25D2201/14—Insulation with respect to heat using subatmospheric pressure

Definitions

  • Insulated container with fillable cooling module Insulated container with fillable cooling module
  • the invention relates to an insulated container with a cooling module and a method for filling a cooling module for an insulated container.
  • Containers with a thermally insulating wall are therefore used for the transport and storage of perishable goods, especially food.
  • the insulated containers are usually additionally cooled in order to be able to maintain a low temperature inside the insulated container for a longer period of time.
  • Solid or liquid carbon dioxide or liquid nitrogen is used to cool insulated containers.
  • the liquid nitrogen stored in a vacuum-insulated container under a refrigerated vehicle is sprayed in gaseous form in the cargo area, where it extracts heat energy from the cargo area air in order to cool the temperature-sensitive substances in it (Gas A Communication, issue 51, page 8, Messer Griesheim GmbH, 1996).
  • Cold storage plates which are filled with a liquid, a so-called “eutectic liquid” or cooling brine, are also used for cooling purposes.
  • the connecting piece for filling is usually arranged on the front of the cooling module, so that the filling is only possible after opening the door of the insulating container.
  • This has the disadvantage that the cold escapes from the insulated container into the usually warmer, surrounding space during each filling process. So that is Every filling process is associated with a loss of cold, which can affect the temperature-sensitive substances in the insulated container.
  • the object of the invention is therefore to provide an insulating container with a cooling module, with which the filling process of the cooling module with a cooling medium can be carried out safely and technically in a simple manner without opening a door of the insulating container. Furthermore, a method for filling a cooling module in an insulating container is to be provided, with which the cooling medium can be introduced into the cooling module as efficiently and safely as possible without opening a door of the insulating container.
  • an insulating container with a cooling module which has a filling opening in the region of the upper insulating container wall, which is connected to a supply opening of the cooling module in order to supply a cooling medium to the cooling module, and the cooling module has at least one discharge opening, from which cooling medium in can escape the interior of the container to cool it.
  • insulation container is to be understood as all conceivable types of at least partially closed containers, for example containers,
  • Cabinets, trolleys or trolleys that have a thermally insulating wall and in which temperature-sensitive products can be stored or transported while maintaining a certain temperature for a certain period of time.
  • cooling medium here means in particular a cryogenic liquefied gas or gas mixture which is present as a gas at normal room temperature (approx. 23 ° C.) and at normal pressure (approx. 1 bar), for example nitrogen, carbon dioxide or air, and which is in the liquid, supercritical or solid state at the appropriate temperature and pressure, the term “solid” state also including a lumpy, granular or snow-like shape.
  • cryogenic liquid nitrogen is used as the cooling medium, the cryogenic nitrogen being stored essentially in liquid form in the cooling module, evaporating over time and escaping through the discharge opening in the cooling module as a gaseous substance into the interior of the container in order to cool it.
  • the filling opening can be closed with the aid of closure means which do not protrude beyond the surface of the upper insulating container wall.
  • a permanent ring magnet for example, can be used as a closure of the filling opening, in the middle of which
  • Insulating material is arranged so that it extends into the wall duct of the filling opening and seals there, the ring magnet being held, for example, by a steel disk arranged around the filling opening. In this way, cold losses can be largely avoided.
  • the closure means of the filling opening interact with means of a device for supplying the cooling medium to the cooling module in order to couple the device for supplying the cooling medium to the insulating container or the cooling module.
  • the device for supplying the cooling medium has magnetic or electromagnetic means in the area of its end which can be connected to the filling opening, which cooperate with corresponding magnetizable or magnetic means in the area of the filling opening of the insulating container in order to provide the device for supplying the cooling medium to the insulating container or the To couple cooling module, preferably the coupling through the interaction of a
  • Electromagnet which is arranged in the device for supplying the cooling medium in the region of its end which can be connected to the filling opening, and an annular steel disk which is arranged in the region of the filling opening.
  • This steel disk can advantageously be incorporated into the insulating material of the thermally insulating wall of the insulating container in such a way that no parts protrude beyond the surface of the upper insulating container wall.
  • the device for supplying the cooling medium is assigned an injection tube for the cooling medium, around which injection tube there is one arranged electromagnetic coil and a steel disc is arranged around the filling opening.
  • a magnetic attraction acts on the injection tube in relation to the insulating container or the cooling module, as a result of which the device for supplying the cooling medium is coupled to the cooling module.
  • the steel disk is made of a material that can be magnetized or magnetized, for example a chrome or nickel steel.
  • the injection tube is advantageously made of a metallic material, for example copper or stainless steel, and the outflow opening for the cooling medium in the injection tube is selected in accordance with the desired volume flow. All conceivable types of are here under the term "injection pipe"
  • the device for supplying the cooling medium to the cooling module has a supply line which is connected to a source of cooling medium under pressure.
  • the device for supplying the cooling medium is assigned a device for controlling the filling quantity, which has a shut-off device and a timer that is operatively connected to the shut-off device, with the aid of which the duration of the supply of
  • Cooling medium is controlled in the cooling module to supply different amounts of cooling medium to the cooling module.
  • a valve or a slide is used as the shut-off device.
  • an electromagnet in the device for supplying the cooling medium for example an electromagnetic coil arranged around the injection pipe and one around the injection pipe
  • the device for supplying the cooling medium is held when power is supplied to the coil and can be released by interrupting the power at any time, if necessary automatically after the filling process.
  • the cooling module is detachably connected to the insulating container and has devices which are in operative connection with corresponding devices of the insulating container and an insertion and storage to enable the cooling module in the insulating container, so that the cooling medium can also be supplied to the cooling module outside the insulating container.
  • the cooling module consists of stainless steel and has thermal vacuum insulation. The vacuum of this
  • Vacuum insulation is preferably less than 20 mbar, particularly preferably 0.01 to 1 mbar.
  • a gas filling of the interior with carbon dioxide or argon can be used at the vacuum pressure mentioned.
  • the height of the cooling module is 50 to 200 mm, preferably 60 to 100 mm.
  • At least one cooling module and at least one cold storage plate are arranged adjacent in the insulating container.
  • This has the advantage that part of the cooling capacity of the cooling medium can initially be absorbed by the cold storage plate. This advantageously avoids initial hypothermia of the material to be cooled. The cold of the cold storage plate is released again later, which significantly extends the cooling time.
  • the cold storage plate thus acts as a cold buffer and cold storage.
  • According to the cold storage plate is arranged below the cooling module in the insulating container.
  • the cold storage plate thus advantageously acts as a buffer against an excessive cooling effect on the underside of the cooling module.
  • a eutectic liquid as the liquid in the cold storage plate.
  • the eutectic liquid has a freezing temperature of 0 to -40 ° C, particularly preferably of about -2 to -4 ° C.
  • the cooling module has a discharge opening from which essentially gaseous cooling medium can escape into the interior of the container, the discharge opening of the cooling module preferably being the supply opening at the same time.
  • This opening can advantageously be provided with a flap, which is kept closed by its own mass due to gravity or with the aid of a suitable locking mechanism and can only be opened at a certain pressure inside the cooling module by the gaseous cooling medium which forms.
  • the absorption volume of the cooling module of cooling medium is up to 20,000 g, preferably 500 g to 15,000 g. Different amounts of cooling medium can advantageously be filled into the cooling module.
  • the amount of cooling medium to be filled is dependent on a large number of parameters, for example depending on the outside temperature, the temperature to be maintained in the insulating container, the starting temperature of the insulating container, the type of product in the insulating container, the duration of cooling, the mode of transport and / or the type and Insulated container size. For example, very large quantities are required for ship's tanks and only a relatively small amount (up to a few grams) of cooling medium is required for insulating containers for vaccines or for certain trolleys.
  • the substantially vertical wall of the insulating container is formed on the inner surface thereof, for example by a certain lamellar structure of the surface, that gaseous cooling medium which arises in the upper region of the insulating container better falls or flows into the lower region of the insulating container. This can advantageously improve the temperature distribution within the insulating container.
  • the object on which the invention is based is further achieved by a method for filling a cooling module in an insulating container with a cooling medium, in which the cooling medium is fed to the cooling module from above through a filling opening in the upper insulating container wall and a supply opening of the cooling module connected therewith, whereby Coolant from the
  • Cooling module can escape into the interior of the container via at least one discharge opening in order to cool it.
  • a device for supplying the cooling medium during the filling process is coupled by magnetic force to the insulating container or to the cooling module, preferably the magnetic force using an electromagnet in the region of the end of the device for supplying the cooling medium which can be connected to the filling opening and is exercised with the help of a steel disc arranged in the area of the filling opening.
  • an amount of 200 to 2000 g, particularly preferably 800 to 1200 g, of cooling medium evaporates within one hour in order to cool the interior of the insulating container.
  • the duration of the supply of the cooling medium into the cooling module is controlled according to the invention by a control device assigned to the filling device, in order to supply the cooling module with different amounts of cooling medium and thus to set a desired cold preservation of the substances within the insulating container.
  • a control device assigned to the filling device By controlling the filling time, at a given pressure of the cooling medium during the filling process, different amounts of the cooling medium can be fed to the cooling module in order to set a time-desired cold preservation of the substances within the insulating container.
  • Cryogenic, liquefied nitrogen is preferably used as the cooling medium.
  • the insulating container according to the invention and the method are advantageously used for the temporary cold preservation of temperature-sensitive substances, preferably for cooling food.
  • products can be pre-cooled and / or frozen using the device and the method according to the invention. This enables an advantageous use in the storage of fresh products, for protection against oxidation and to extend the shelf life of the fresh goods.
  • 1 is a perspective view of the insulating container with cooling module
  • 2 shows a section through the upper region of the insulating container and the cooling module with a closure of the insulating container
  • Fig. 3 shows a section through the upper region of the insulating container
  • the insulating container 1 shown in FIG. 1 has a thermally insulating wall 2.
  • a cooling module 3 is arranged inside the insulating container 1.
  • the cooling module 3 has a feed opening 4; which is connected to a filling opening 5 of the insulating container 1.
  • the upper side (hatched area) of the insulating container wall 2 is equipped with a trough-shaped recess 6 and the cooling module 3 has a discharge opening 7 of cooling medium.
  • the closure of the insulating container 1 is shown in more detail.
  • a trough 6 In the area of the filling opening 5 of the insulating container 1 is a trough 6 with an annular steel disk 8 arranged therein, this steel disk 8 being incorporated into the insulating material of the thermally insulating wall 2 of the insulating container 1 in such a way that no parts pass over the surface of the upper one
  • a permanent ring magnet 9 can be used as a closure of the filling opening 5, in the middle of which an insulating material 10 is arranged such that it extends into the wall duct 11 of the filling opening 5 and seals there. In this way, cold losses can be largely avoided.
  • the wall bushing 11 can be used as a
  • the steel disc is made of a magnetic or magnetizable material, for example a chrome or nickel steel.
  • FIG. 3 shows a system for supplying cooling medium to the cooling module 3 of an insulating container 1 with the aid of a device 13.
  • the cooling module 1 has an inlet opening 4 for cooling medium, which is fed to the device 13 via an injection pipe 14.
  • the injection tube 14 is with the inlet opening 4 for liquid nitrogen or the filling opening 5 connectable.
  • a coil 15 of an electromagnet is arranged around the injection tube 14.
  • the coil 15 is hollow on the inside.
  • the feed line 16 is arranged in the cavity.
  • a detector (not shown here) can be assigned to the coil 15 in order to detect the function of the coil.
  • the device 13 can also be assigned
  • the temperature of the ambient air of the insulating container 1 or the temperature required in the insulating container 1 can be set via a temperature setting and display device and / or the desired cooling time for the given insulating container 1 can be set by a time setting and display device be selected. Based on these values for temperature and time, the corresponding amount of cooling medium to be supplied is set and regulated.
  • the supply of cooling medium can be regulated, for example, with the aid of a feed pump which can be switched on and off and with the aid of a solenoid valve or slide for the cooling medium. Other control options are also conceivable and are not excluded by the invention.
  • the cooling medium is preferably supplied by actuating an actuating device. In connection with an appropriate design of the injection pipe 14, a specially desired amount of cooling medium can be supplied to the cooling module 3.
  • the injection can only take place if a secure connection between the injection tube 14 and the cooling module 3 is established. It is therefore envisaged that, for example
  • Actuating device can only open a shut-off device if the proper function of the electromagnet is indicated by a corresponding sensor, which detects, for example, the presence of a closed magnetic field.

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Abstract

Ein Isolierbehälter (1) mit einem Kühlmodul (3) weist im Bereich der oberen Isolierbehälterwandung eine Füllöffnung (5) auf, die in Verbindung steht mit einer Zuführöffnung (4) des Kühlmoduls (3), um dem Kühlmodul (3) ein Kühlmedium zuzuführen und das Kühlmodul (3) weist zumindest eine Abführoffnung (7) auf, woraus Kühlmedium in den Innenraum des Behälters (1) entweichen kann, um diesen zu Kühlen. Bei einem Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls (3) in einem Isolierbehälter (1) mit einem Kühlmedium wird das Kühlmedium dem Kühlmodul (3) von oben durch eine Füllöffnung (5) in der oberen Isolierbehällterwandung und eine damit in Verbindung stehende Zuführöffnung (4) des Kühlmoduls (3) zugeführt, wobei Kühlmedium aus dem Kühlmodul (3) über zumindest eine Abführöffnung (7) in den Innenraum des Behälters (1) entweichen kann, um diese zu kühlen.

Description

Isolierbehälter mit befüllbarem Kühlmodul
Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und ein Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls für einen Isolierbehälter.
Seit langer Zeit sind Methoden bekannt, die das Verderben von Lebensmitteln oder von anderen temperaturempfindlichen Stoffen hinauszögern. Insbesondere durch Kühlverfahren lassen sich die meisten Lebensmittel im verarbeiteten Zustand konservieren. Denn mit sinkender Temperatur verlangsamen sich physikalische, chemische, mikrobielle und enzymatische Reaktionen.
Zum Transport und zur Lagerung verderblicher Waren, insbesondere von Lebensmitteln, werden daher Behälter mit einer thermisch isolierenden Wandung (Isolierbehälter) eingesetzt. Die Isolierbehälter werden in der Regel zusätzlich gekühlt, um eine niedrige Temperatur im Innern des Isolierbehälters für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten zu können.
Zur Kühlung von Isolierbehältern werden festes oder flüssiges Kohlendioxid oder flüssiger Stickstoff eingesetzt. Beispielsweise wird beim Cryogen®-Trans-Verfahren der in einem vakuumisolierten Behälter unter einem Kühlfahrzeug gespeicherte flüssige Stickstoff gasförmig im Laderaum versprüht, wo er der Laderaumluft Wärmenergie entzieht, um die darin befindlichen temperaturempfindlichen Stoffe zu kühlen (Gas aktuell, Heft 51 , Seite 8, Messer Griesheim GmbH, 1996). Auch Kältespeicherplatten, welche mit einer Flüssigkeit, einer sogenannten "eutektischen Flüssigkeit" oder Kühlsole gefüllt sind, werden zu Kühlzwecken eingesetzt.
Bei den Kühlmodulen, die mit tiekaltem flüssigen oder schneeförmigen Kohlendioxid oder tiekaltem flüssigen Stickstoff als Kühlmedien befüllt werden, ist der Anschlußstutzen zum Befüllen meist an der Stirnseite des Kühlmoduls angeordnet, so daß die Befüllung erst nach Öffnung der Tür des Isolierbehälters möglich ist. Dies hat den Nachteil, daß bei jedem Befüllvorgang die Kälte aus dem Isolierbehälter in den meist wärmeren, umgebenden Raum entweicht. Damit ist jeder Befüllvorgang mit einem Kälteverlust verbunden, der die temperaturempfindlichen Stoffe im Isolierbehälters beeinträchtigen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul zu schaffen, mit welchem ohne ein Öffnen einer Tür des Isolierbehälters der Befüllvorgang des Kühlmoduls mit einem Kühlmedium sicher und technisch einfach möglich ist. Ferner soll eine Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls in einem Isolierbehälter bereitgestellt werden, mit welchem ein möglichst effizientes und sicheres Einbringen des Kühlmediums in das Kühlmodui möglich ist, ohne eine Tür des Isolierbehälters zu öffnen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul, der im Bereich der oberen Isolierbehälterwandung eine Füllöffnung aufweist, die in Verbindung steht mit einer Zuführöffnung des Kühlmoduls, um dem Kühlmodui ein Kühlmedium zuzuführen und wobei das Kühlmodul zumindest eine Abführöffnung aufweist, woraus Kühlmedium in den Innenraum des Behälters entweichen kann, um diesen zu kühlen.
Unter dem Begriff "Isolierbehälter" sind alle denkbaren Arten von zumindest teilweise geschlossenen Behältern zu verstehen, zum Beispiel Container,
Schränke, Transportkarren (Trolleys) oder Transportwagen, die eine thermisch isolierende Wandung aufweisen und worin temperaturempfindliche Produkte gelagert oder transportiert werden können unter Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer.
Unter dem Begriff "Kühlmedium" ist hier insbesondere ein tiefkalt verflüssigtes Gas oder Gasgemisch gemeint, welches bei normaler Raumtemperatur (ca. 23 °C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegt, zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft, und welches bei der entsprechenden Temperatur und bei entsprechendem Druck in einem flüssigen, überkritischen oder festen Zustand ist, wobei der Begriff "fester" Zustand auch eine stückige, körnige oder schneeförmige Form mitumfaßt. Vorzugsweise wird tiefkalter flüssiger Stickstoff als Kühlmedium verwendet, wobei der tiefkalte Stickstoff im wesentlichen in flüssiger Form im Kühlmodul bevorratet ist, im Laufe der Zeit verdampft und durch die Abführöffnung im Kühlmodul als gasförmiger Stoff in den Innenraum des Behälters entweicht, um diesen zu kühlen.
Nach der Erfindung ist die Füllöffnung verschließbar mit Hilfe von Verschlußmitteln, welche nicht über die Oberfläche der oberen Isolierbehälterwandung hinausragen. Als Verschluß der Füllöffnung kann zum Beispiel ein permanenter Ringmagnet eingesetzt werden, in dessen Mitte ein
Isoliermaterial so angeordnet ist, daß es in der Wanddurchführung der Füllöffnung hineinreicht und dort abdichtet, wobei der Ringmagnet zum Beispiel durch eine um die Füllöffnung angeordnete Stahlscheibe gehalten wird. So können Kälteverluste weitestgehend vermieden werden.
Es ist vorgesehen, daß zumindest ein Teil der Verschlußmittel der Füllöffnung zusammenwirken mit Mitteln einer Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums in das Kühlmodui, um die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums an den Isolierbehälter bzw. das Kühlmodul zu koppeln. Dabei weist die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums im Bereich ihres mit der Füllöffnung verbindbaren Endes magnetische oder elektromagnetische Mittel auf, welche mit entsprechenden magnetisierbaren oder magnetischen Mitteln im Bereich der Füllöffnung des Isolierbehälters zusammenwirken, um die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums an den Isolierbehälter bzw. das Kühlmodul zu koppeln, wobei vorzugsweise die Kopplung durch das Zusammenwirken eines
Elektromagneten, welcher bei der Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums im Bereich ihres mit der Füllöffnung verbindbaren Endes angeordnet ist, und einer ringförmigen Stahlscheibe, welche im Bereich der Füllöffnung angeordnet ist, realisiert wird. Vorteilhaft kann diese Stahlscheibe so in dem Isoliermaterial der thermisch isolierenden Wandung des Isolierbehälters eingearbeitet sein, daß keine Teile über die Oberfläche der oberen Isolierbehälterwandung hinausragen.
Zum Beispiel ist der Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums ein Injektionsrohr für das Kühlmedium zugeordnet, um dieses Injektionsrohr ist eine elektromagnetische Spule angeordnet und um die Füllöffnung ist eine Stahlscheibe angeordnet. Auf das Injektionsrohr wirkt in Bezug zum Isolierbehälter bzw. zum Kühlmodul eine magnetische Anziehungskraft, wodurch die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums an das Kühlmodul gekoppelt ist. Die Stahlscheibe ist aus einem Material gefertigt, welches magnetisch oder magnetisierbar ist, beispielsweise ein Chrom-oder Nickelstahl. Das Injektionsrohr ist vorteilhaft aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel Kupfer oder Edelstahl, hergestellt und die Ausströmöffnung für das Kühlmedium in dem Injektionsrohr wird entsprechend dem gewünschten Volumenstrom gewählt. Unter dem Begriff "Injektionsrohr" sind hier alle denkbaren Arten von
Injektionseinrichtungen, zum Beispiel Düsen und Lanzen, zu verstehen, die geeignet sind das Kühlmedium in das Kühlmodul einzubringen. Es ist ferner vorgesehen, daß die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums in das Kühlmodul eine Zuführleitung aufweisen, welche mit einer Quelle für unter Druck stehendes Kühimedium verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist der Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllmenge zugeordnet, welche eine Absperreinrichtung und einen in Wirkverbindung mit der Absperreinrichtung stehenden Zeitgeber aufweist, mit dessen Hilfe die Zeitdauer der Zufuhr des
Kühlmediums in das Kühlmodul gesteuert wird, um dem Kühlmodul differierende Mengen an Kühlmedium zuzuführen. Als Absperreinrichtung wird beispielsweise ein Ventil oder ein Schieber eingesetzt. Bei Verwendung eines Elektromagneten bei der Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums, zum Beispiel eine um das Injektionsrohr angeordnete elektromagnetische Spule und einer um die
Füllöffnung angeordneten Stahlscheibe, wird die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums gehalten bei Stromzufuhr in die Spule und kann durch Stromunterbrechung jederzeit, gegebenenfalls automatisch nach Beendigung des Füllvorgangs gelöst werden.
Erfindungsgemäß ist das Kühlmodul lösbar mit dem Isolierbehälter verbunden und weist Einrichtungen auf, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben und eine Lagerung des Kühlmoduls in dem Isolierbehälter zu ermöglichen, so daß dem Kühlmodul auch außerhalb des Isolierbehälters das Kühlmedium zugeführt werden kann.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühlmodul aus Edelstahl besteht und eine thermische Vakuumisolierung aufweist. Das Vakuum dieser
Vakuumisolierung beträgt vorzugsweise kleiner 20 mbar, besonders bevorzugt 0,01 bis 1 mbar. Zur Verbesserung der hermischen Isoliereigenschaften kann bei dem genannten Vakuum-Druck eine Gasfüllung des Innenraums mit Kohlendioxid oder Argon verwendet werden. Nach der Erfindung beträgt die Höhe des Kühlmoduls 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm.
Erfindungsgemäß sind im Isolierbehälter mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß ein Teil der Kälteleistung des Kühlmediums zunächst von der Kältespeicherplatte aufgenommen werden kann. Dadurch kann vorteilhaft eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden. Später wird die Kälte der Kältespeicherplatte wieder freigesetzt, wodurch die Kühlzeit deutlich verlängert wird. Die Kältespeicherplatte wirkt so als Kältepuffer und Kältespeicher. Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte unterhalb des Kühlmoduls im Isolierbehälter angeordnet. Die Kältespeicherplatte wirkt so vorteilhaft als Puffer gegen eine zu starke Kühlwirkung der Unterseite des Kühlmoduls. Es ist nach der Erfindung vorgesehen, als Flüssigkeit in der Kältespeicherplatte eine eutektische Flüssigkeit einzusetzen. Nach der Erfindung besitzt die eutektische Flüssigkeit eine Gefriertemperatur von 0 bis -40 °C, besonders bevorzugt von ca. -2 bis -4 °C.
Das Kühlmodul weist eine Abführöffnung auf, woraus im wesentlichen gasförmiges Kühlmedium in den Innenraum des Behälters entweichen kann, wobei die Abführöffnung des Kühlmoduls vorzugsweise zugleich die Zuführöffnung ist. Vorteilhaft kann diese Öffnung mit einer Klappe versehen sein, die durch die eigene Masse aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe von einem geeigneten Verschlußmechanismus geschlossen gehalten wird und erst bei einem bestimmten Druck im Innern des Kühlmoduls durch sich bildendes gasförmiges Kühlmedium geöffnet werden kann. Das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls an Kühlmedium beträgt bis zu 20000 g, vorzugsweise 500 g bis 15000 g. Es können vorteilhaft differierende Menge an Kühlmedium in das Kühlmodul eingefüllt werden. Die Menge an einzufüllendem Kühlmedium ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, zum Beispiel abhängig von der Außentemperatur, der einzuhaltenden Temperatur im Isolierbehälter, der Anfangstemperatur des Isolierbehälters, dem im Isolierbehälter befindlichen Produkttyp, der Dauer der Kühlhaltung, der Transportweise und/oder der Art und Größe des Isolierbehälters. Beispielsweise werden für Schiffstanke sehr große Mengen benötigt und bei Isolierbehältern für Impfstoffe oder für bestimmte Trolleys sind nur relativ geringe Menge (bis zu wenigen Gramm) an Kühlmedium notwendig.
Gemäß der Erfindung wird die im wesentlichen senkrecht stehende Wandung des Isolierbehälters an deren Innenfläche so ausgebildet, zum Beispiel durch eine bestimmte, lammellenartige Struktur der Oberfläche, daß im oberen Bereich des Isolierbehälters entstehendes gasförmiges Kühlmedium besser in den unteren Bereich des Isolierbehälters fällt bzw. strömt. Dadurch kann vorteilhaft die Temperaturverteilung innerhalb des Isolierbehälters verbessert werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls in einem Isolierbehälter mit einem Kühlmedium gelöst, bei dem das Kühlmedium dem Kühlmodul von oben durch eine Füllöffnung in der oberen Isolierbehälterwandung und eine damit in Verbindung stehende Zuführöffnung des Kühlmoduls zugeführt wird, wobei Kühlmedium aus dem
Kühlmodul über zumindest eine Abführöffnung in den Innenraum des Behälters entweichen kann, um diesen zu kühlen.
Bei dem Verfahren wird erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums während des Befüllvorgangs durch magnetische Kraft gekoppelt an dem Isolierbehälter bzw. an das Kühlmodul, wobei vorzugsweise die magnetische Kraft mit Hilfe eines Elektromagneten im Bereich des mit der Füllöffnung verbindbaren Endes der Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums und mit Hilfe einer im Bereich der Füllöffnung angeordneten Stahlscheibe ausgeübt wird. Vorzugsweise verdampft eine Menge von 200 bis 2000 g, besonders bevorzugt 800 bis 1200 g, an Kühlmedium innerhalb einer Stunde, um den Innraum des Isolierbehälters zu kühlen.
Die Zeitdauer der Zufuhr des Kühlmediums in das Kühlmodul wird durch eine der Befülleinrichtung zugeordneten Steuereinrichtung erfindungsgemäß gesteuert, um dem Kühlmodul differierende Mengen an Kühlmedium zuzuführen und so eine zeitlich gewünschte Kältekonservierung der Stoffe innerhalb des Isolierbehälters einzustellen. Durch die Steuerung der Befüllzeit können so, bei einem gegebenen Druck des Kühlmediums bei dem Befüllvorgang, dem Kühlmodul differierende Mengen des Kühlmediums zugeführt werden, um eine zeitlich gewünschte Kältekonservierung der Stoffe innerhalb des Isolierbehälters einzustellen. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft aber ebenso möglich, alternativ oder zusätzlich eine Regelung des Druckes des Kühlmediums zur Steuerung der zuzuführenden Menge an Kühlmedium einzusetzen.
Als Kühlmedium wird vorzugsweise tiefkalter, verflüssigter Stickstoff verwendet.
Der erfindungsgemäße Isolierbehälter und das Verfahren wird vorteilhaft zur zeitlich begrenzten Kältekonservierung von temperaturempfindlichen Stoffen, vorzugsweise zur Kühlung von Lebensmitteln, verwendet.
Darüber hinaus können mit der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung Produkte vorgekühlt und/oder eingefroren werden. Damit wird ein vorteilhafter Einsatz bei der Lagerung von Frischprodukten, zum Oxidationsschutz und zur Haltbarkeitsverlängerung der Frischware möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren werden nun anhand von Abbildungen (Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3) beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Isolierbehälters mit Kühlmodul, Fig. 2 einen Schnitt durch den oberen Bereich des Isolierbehälters und des Kühlmoduls mit einem Verschluß des Isolierbehälters,
Fig. 3 einen Schnitt durch den oberen Bereich des Isolierbehälters und des
Kühlmoduls und den mit dem Isolierbehälter verbindbaren Teil einer Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums in das Kühlmodul.
Der in Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 weist eine thermisch isolierende Wandung 2 auf. Innerhalb des Isolierbehälters 1 ist ein Kühlmodul 3 angeordnet. Das Kühlmodul 3 weist eine Zuführöffnung 4 auf; die in Verbindung steht mit einer Füllöffnung 5 des Isoliebehälters 1. Die obere Seite (schraffierte Fläche) der Isolierbehälterwandung 2 ist mit einer muldenförmigen Vertiefung 6 ausgestattet und das Kühlmodul 3 weist eine Abführöffnung 7 Kühlmedium auf.
In der Fig. 2 ist der Verschluß des Isolierbehälters 1 näher dargestellt. Im Bereich der Füllöffnung 5 des Isolierbehälters 1 ist eine Mulde 6 mit einer darin angeordneten ringförmigen Stahlscheibe 8, wobei diese Stahlscheibe 8 so in dem Isoliermaterial der thermisch isolierenden Wandung 2 des Isolierbehälters 1 eingearbeitet ist, daß keine Teile über die Oberfläche der oberen
Isolierbehälterwandung 2 hinausragen. Als Verschluß der Füllöffnung 5 kann zum Beispiel ein permanenter Ringmagnet 9 eingesetzt werden, in dessen Mitte ein Isoliermaterial 10 so angeordent ist, daß es in der Wandurchführung 11 der Füllöffnung 5 hineinreicht und dort abdichtet. So können Kälteverluste weitestgehend vermieden werden. Die Wandurchführung 11 kann als ein
Rohrabschnitt ausgebildet sein und mit der äußeren Wand 12 des Kühlmoduls 3 abschließen. Die Stahlscheibe ist aus einem magnetischen oder magnetisierbarem Material gefertigt, bneispielsweise einem Chrom- oder Nickelstahl.
In Fig. 3 ist eine Anlage zum Zuführen von Kühlmedium in das Kühlmodul 3 eines Isolierbehälters 1 mit Hilfe eine Einrichtung 13 dargestellt. Das Kühlmodul 1 weist eine Einlaßöffnung 4 für Kühlmedium auf, welches über ein Injektionsrohr 14 der Einrichtung 13 zugeführt wird. Das Injektionsrohr 14 ist mit der Einlaßöffnung 4 für flüssigen Stickstoff bzw. der Füllöffnung 5 verbindbar. Um das Injektionsrohr 14 ist eine Spule 15 eines Elektromagneten angeordnet. Die Spule 15 ist innen hohl. In dem Hohlraum ist die Zuführleitung 16 angeordnet. Der Spule 15 kann ein Detektor zugeordnet sein (hier nicht dargestellt), um die Funktion der Spule zu detektieren. Die Einrichtung 13 kann darüber hinaus zugeordnete
Einstellvorrichtungen aufweisen. Mit deren Hilfe kann zum Beispiel die Temperatur der Umgebungsluft des Isolierbehälters 1 oder die im Isolierbehälter 1 nötige Temperatur über eine Temperatur-Einstell- und Anzeigevorrichtung eingestellt werden und/oder die gewünschte Kühlzeit für den gegebenen Isolierbehälter 1 kann durch eine Zeit-Einstell- und Anzeigevorrichtung vorgewählt werden. Aufgrund dieser Werte für Temperatur und Zeit wird die entsprechende Menge an zuzuführendem Kühlmedium eingestellt und geregelt.
Die Zufuhr von Kühlmedium kann beispielsweise mit Hilfe einer zu- und abschaltbaren Förderpumpe und mit Hilfe eines Magnetventils oder Schiebers für das Kühlmedium geregelt werden. Andere Steuerungsmöglichkeiten sind ebenso denkbar und durch die Erfindung nicht ausgeschlossen. Die Zuführung des Kühlmediums erfolgt vorzugsweise durch Betätigen einer Betätigungseinrichtung. In Verbindung mit einer entsprechenden Auslegung des Injektionsrohrs 14 kann so eine speziell gewünschte Menge an Kühlmedium dem Kühlmodul 3 zugeführt werden.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Injektion nur dann erfolgen kann, wenn eine sichere Verbindung zwischen Injektionsrohr 14 und dem Kühlmodul 3 hergestellt ist. Daher ist es vorgesehen, daß beispielsweise die
Betätigungseinrichtung nur dann eine Absperreinrichtung öffnen kann, wenn durch einen entsprechenden Sensor, welcher zum Beispiel das Vorhandensein eines geschlossenen Magnetfeldes detektiert, die ordnungsgemäße Funktion des Elektromagneten angezeigt wird. Durch diese Ausgestaltungen wird einerseits die Sicherheit für das Bedienungspersonal erhöht und auf der anderen Seite die Umweltverträglichkeit sichergestellt.

Claims

Ansprüche
1. Isolierbehälter mit einem Kühlmodul, der im Bereich der oberen Isolierbehälterwandung eine Füllöffnung aufweist, die in Verbindung steht mit einer Zuführöffnung des Kühlmoduls, um dem Kühlmodul ein Kühlmedium zuzuführen und wobei das Kühlmodul zumindest eine Abführöffnung aufweist, woraus Kühlmedium in den Innenraum des Behälters entweichen kann, um diesen zu kühlen.
2. Isolierbehälter nach Anspruch 1 , bei dem das Kühlmodul tiefkalten, im wesentlichen flüssigen Stickstoff als Kühlmedium enthält.
3. Isolierbehälter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Füllöffnung verschließbar ist mit Hilfe von Verschlußmitteln, welche nicht über die Oberfläche der oberen Isolierbehälterwandung hinausragen.
4. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zumindest ein Teil der Verschlußmittel der Füllöffnung zusammenwirken mit Mitteln einer Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums in das Kühlmodul, um die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums an den Isolierbehälter bzw. das Kühlmodul zu koppeln.
5. Isolierbehälter nach Anspruch 4, bei dem die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums im Bereich ihres mit der Füllöffnung verbindbaren Endes magnetische oder elektromagnetische Mittel aufweist, welche mit entsprechenden magnetisierbaren oder magnetischen Mitteln im Bereich der Füllöffnung des Isolierbehälters zusammenwirken, um die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums an den Isolierbehälter bzw. das Kühlmodul zu koppeln.
6. Isolierbehälter nach Anspruch 5, bei dem die Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums im Bereich ihres mit der Füllöffnung verbindbaren Endes einen Elektromagneten aufweist und im Bereich der Füllöffnung eine ringförmige Stahlscheibe angeordnet ist.
7. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllmenge zugeordnet ist, welche eine Absperreinrichtung und einen in Wirkverbindung mit der Absperreinrichtung stehenden Zeitgeber aufweist, mit dessen Hilfe die Zeitdauer der Zufuhr des Kühlmediums in das
Kühlmodul gesteuert wird, um dem Kühlmodul differierende Mengen an Kühlmedium zuzuführen.
8. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Kühlmodul lösbar mit dem Isolierbehälter verbunden ist und
Einrichtungen aufweist, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben und eine Lagerung des Kühlmoduls in dem Isolierbehälter zu ermöglichen.
9. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Kühlmodul aus Edelstahl besteht und eine thermische Vakuumisolierung aufweist.
10. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Vakuum in der thermischen Vakuumisolierung des Kühlmoduls
0,01 bis 1 mbar beträgt.
1 1. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem im Isolierbehälter mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet sind.
12. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem die Abführöffnung des Kühlmoduls zugleich die Zuführöffnung ist.
13. Isolierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls an Kühlmedium 500 g bis 15000 g beträgt.
14. Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls in einem Isolierbehälter mit einem
Kühlmedium, bei dem das Kühlmedium dem Kühlmodul von oben durch eine Füllöffnung in der oberen Isolierbehälterwandung und eine damit in Verbindung stehende Zuführöffnung des Kühlmoduls zugeführt wird, wobei Kühlmedium aus dem Kühlmodul über zumindest eine Abführöffnung in den Innenraum des
Behälters entweichen kann, um diesen zu kühlen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem eine Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums während des Befüllvorgangs gekoppelt ist an dem Isolierbehälter bzw. an das Kühlmodul durch magnetische Kraft.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die magnetische Kraft mit Hilfe eines Elktromagneten im Bereich des mit der Füllöffnung verbindbaren Endes der Einrichtung zum Zuführen des
Kühimediums und mit Hilfe einer im Bereich der Füllöffnung angeordneten Stahlscheibe ausgeübt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem eine Menge von 800 bis 1200 g an Kühlmedium innerhalb einer
Stunde verdampft, um den Innraum des Isolierbehälters zu kühlen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die Zeitdauer der Zufuhr des Kühlmediums in das Kühlmodul durch eine der Befülleinrichtung zugeordnete Steuereinrichtung gesteuert wird, um dem Kühlmodul differierende Mengen an Kühlmedium zuzuführen und so eine zeitlich gewünschte Kältekonservierung der Stoffe innerhalb des Isolierbehälters einzustellen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem tiefkalter verflüssigter Stickstoff als Kühlmedium verwendet wird.
20. Verwendung eines Isolierbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 19 zur zeitlich begrenzten Kältekonservierung von temperaturempfindlichen Stoffen.
21. Verwendung nach Anspruch 20 zur Kühlung von Lebensmitteln.
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