EP1141638B1 - Isolierbehälter mit einem befüllbarem kühlmodul und einer einrichtung zum zuführen von kühlmedium - Google Patents

Isolierbehälter mit einem befüllbarem kühlmodul und einer einrichtung zum zuführen von kühlmedium Download PDF

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EP1141638B1
EP1141638B1 EP99958183A EP99958183A EP1141638B1 EP 1141638 B1 EP1141638 B1 EP 1141638B1 EP 99958183 A EP99958183 A EP 99958183A EP 99958183 A EP99958183 A EP 99958183A EP 1141638 B1 EP1141638 B1 EP 1141638B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulating container
cooling
cooling module
cooling medium
supply
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99958183A
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English (en)
French (fr)
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EP1141638A1 (de
Inventor
Franz Lürken
H. Peter Jachmich
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Messer Group GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Filing date
Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F25D3/10—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

  • the invention relates to an insulated container with a cooling module and a device for Züschreiben of cooling medium and a method for filling a cooling module in an insulated container.
  • insulated container For the transport and storage of perishable goods, in particular of Food, therefore, are containers with a thermally insulating wall (Insulated container) used.
  • the insulated containers are usually additional cooled to a low temperature inside the insulated container for a to maintain a longer period of time.
  • cryogenic liquid or snow-shaped Carbon dioxide or cryogenic liquid nitrogen can be filled as cooling media is the connecting piece for filling mostly on the front side of the cooling module arranged so that the filling only after opening the door of the insulated container is possible.
  • This has the disadvantage that at every filling the cold from the Insulated container escapes into the usually warmer, surrounding space. This is each filling process associated with a cold loss, which the temperature-sensitive substances in the insulated container can affect.
  • EP 0 717 246 discloses an insulated container with a Cooling module.
  • the insulated container is in the region of its upper wall with a Filling opening which communicates with a feed opening of the Cooling module to supply the cooling module, a cooling medium.
  • the stainless steel has existing and a thermal vacuum insulation having cooling module at least one discharge opening, from which cooling medium into the interior of the Insulated container can escape to cool this.
  • the object of the invention is therefore to an insulated container with a cooling module create, with which a given and reproducible cooling effect is possible. Furthermore, a method for filling a cooling module in a Isolier employer be provided with which a most efficient and safe introduction of the coolant in the cooling module is possible.
  • insulated container are all conceivable types of at least partially closed containers, for example containers, Cabinets, trolleys or trolleys that have a thermal having insulating wall and wherein temperature sensitive products can be stored or transported while maintaining a certain temperature for a certain period of time.
  • cooling medium is here in particular a cryogenic liquefied Gas or gas mixture meant, which at normal room temperature (about 23 ° C) and at atmospheric pressure (about 1 bar) is present as a gas, for example nitrogen, Carbon dioxide or air, and which at the appropriate temperature and at corresponding pressure in a liquid, supercritical or solid state, where the term “solid” state is also a lumpy, granular or snowy one Form includes.
  • cryogenic liquid nitrogen is used as the cooling medium, wherein the cryogenic nitrogen stored substantially in liquid form in the cooling module is vaporized over time and through the discharge opening in the cooling module as gaseous substance escapes into the interior of the container to this cool.
  • the filling opening is closable by means of Closure means which do not exceed the surface of the upper Protruding Isolier organizationserwandung.
  • a closure of the filling opening can for Example, a permanent ring magnet can be used in the middle of a Insulating material is arranged so that it is in the wall duct of the Inlet opening extends and seals there, the ring magnet, for example is held by a steel disc arranged around the filling opening. So Cold losses can be largely avoided.
  • the closure means of the filling opening cooperating with means of a means for supplying the cooling medium in the cooling module to the means for supplying the cooling medium to the To couple insulated container or the cooling module.
  • the device to Supplying the cooling medium in the region of its connectable with the filling opening End magnetic or electromagnetic means, which with corresponding magnetizable or magnetic means in the field of Fill opening of the insulating cooperate to the device for Supply the cooling medium to the insulated container or the cooling module couple, wherein preferably the coupling by the interaction of a Electromagnet, which in the means for supplying the cooling medium in Is arranged region of its connectable with the filling opening end, and a annular steel disc, which is arranged in the region of the filling opening, is realized.
  • this steel disc so in the insulating material of be thermally insulating wall of the insulating container incorporated that no parts protrude beyond the surface of the upper Isolier disposerwandung.
  • the means for supplying the cooling medium is one Injection tube for the cooling medium assigned to this injection tube is a arranged electromagnetic coil and the filling opening is a Steel disc arranged.
  • the injection tube acts in relation to Insulating container or the cooling module, a magnetic attraction, whereby the means for supplying the cooling medium is coupled to the cooling module.
  • the steel disc is made of a material which is magnetic or is magnetizable, for example, a chrome or nickel steel.
  • the injection tube is advantageous from a metallic material, for example copper or Stainless steel, manufactured and the outflow opening for the cooling medium in the Injection tube is selected according to the desired volume flow.
  • injection tube are here all conceivable types of Injection devices, for example, nozzles and lances, to understand the suitable are the cooling medium in the cooling module to introduce. It is further provided that the means for supplying the cooling medium in the Cooling module has a supply line, which with a source of pressurized standing cooling medium is connected.
  • the device for supplying the cooling medium is a Assigned to the control of the filling amount, which a Shut-off device and one in operative connection with the shut-off device having standing timer, by means of which the duration of supply of the Cooling medium is controlled in the cooling module to the cooling module differing Supply quantities of cooling medium.
  • a shut-off device for example a valve or a slider used.
  • an electromagnet at the means for supplying the cooling medium for example one around the Injection tube arranged electromagnetic coil and one around the Filling opening arranged steel disc, is the means for feeding the Cooling medium held when power is supplied to the coil and can through Power interruption at any time, possibly automatically after the end of the Filling process to be solved.
  • the cooling module is detachably connected to the insulating container and has means which in operative connection with corresponding Devices of the insulated container stand and insertion and storage allow the cooling module in the insulating, so that the cooling module also outside the insulating container, the cooling medium can be supplied.
  • the cooling module consists of stainless steel and has a thermal vacuum insulation.
  • the vacuum of this Vacuum insulation is preferably less than 20 mbar, particularly preferred 0.01 to 1 mbar.
  • the height of the Cooling module 50 to 200 mm, preferably 60 to 100 mm.
  • At least one cooling module and in the insulated container at least one cold storage plate adjacent.
  • This has the advantage that a part of the cooling capacity of the cooling medium first of the Cold storage plate can be added. This can be advantageous one initial supercooling of the material to be cooled can be avoided. Later the cold of the cold storage plate is released again, reducing the cooling time is significantly extended.
  • the cold storage plate acts as a cold buffer and Cold storage.
  • the cold storage plate is below the Cooling module arranged in the insulated container.
  • the cold storage plate works like this advantageous as a buffer against excessive cooling effect of the underside of the Cooling module.
  • It is provided according to the invention, as a liquid in the Cold storage plate to use a eutectic liquid. After the invention the eutectic fluid has a freezing temperature of 0 to -40 ° C, more preferably from about -2 to -4 ° C.
  • the cooling module has a discharge opening, from which substantially gaseous cooling medium can escape into the interior of the container, wherein the discharge opening of the cooling module preferably at the same time Feed opening is.
  • this opening can be provided with a flap, by your own mass due to gravity or with the help of one suitable closure mechanism is kept closed and only at a certain pressure in the interior of the cooling module by forming gaseous cooling medium can be opened.
  • the absorption volume of the cooling module in the cooling medium is up to 20,000 g, preferably 500 g to 15000 g. It can be advantageous differing amount of Cooling medium are filled in the cooling module.
  • the amount of filler to be filled Cooling medium is dependent on a variety of parameters, for example depending on the outside temperature, the temperature to be maintained in the Insulating container, the initial temperature of the insulated container, that in the insulated container product type, the duration of the refrigeration, the mode of transport and / or the type and size of the insulated container. For example, for ship's tank very large quantities are needed and in vaccine isolation containers or for Certain trolleys are only a relatively small amount (up to a few grams) Cooling medium necessary.
  • the substantially perpendicular wall of the Insulating container formed on the inner surface thereof for example by a certain, lamellar structure of the surface that in the upper part of the Insulating container resulting gaseous cooling medium better in the lower Area of the insulating container falls or flows.
  • This can be advantageous to the Temperature distribution can be improved within the insulated container.
  • the object underlying the invention is further by a method for filling a cooling module in an insulating container with a cooling medium solved, in which the cooling medium to the cooling module from above through a filling opening in the upper wall of the insulating container and one in conjunction standing supply port of the cooling module is supplied, wherein cooling medium the cooling module via at least one discharge opening into the interior of the Insulating container can escape to cool this, wherein on the Insulating container or to the cooling module means for supplying the Coolant is coupled during the filling process by magnetic force.
  • the magnetic coupling of the device to the insulated container or to the Cooling module during the filling process is preferably carried out with the help of a Electromagnet in the area of connectable to the filling opening end of the Means for supplying the cooling medium and with the help of a in the field of Filling opening arranged steel disc.
  • the duration of supply of the cooling medium in the cooling module is by one of Controlling device associated with filling device according to the invention controlled to to supply the cooling module differing amounts of cooling medium and so a temporally desired cryopreservation of the substances within the insulated container adjust.
  • the cooling module differing Quantities of the cooling medium to be supplied to a desired time Preservation of refrigeration of substances within the insulated container.
  • a regulation of the pressure of the cooling medium for controlling the Use to be supplied amount of cooling medium.
  • the cooling medium used is preferably cryogenic, liquefied nitrogen.
  • the insulating container according to the invention and the method is advantageous for temporary refrigeration of temperature-sensitive substances, preferably used for cooling food.
  • products are pre-cooled and / or frozen. This will be one advantageous use in the storage of fresh products, for oxidation protection and to extend the shelf life of the fresh produce.
  • the insulating container 1 shown in Fig. 1 has a thermally insulating Wall 2 on.
  • a cooling module 3 is arranged within the insulated container 1.
  • the cooling module 3 has a feed opening 4; which communicates with one Filling opening 5 of the insulating container 1.
  • the upper side (hatched area) of Wall 2 of the existing stainless steel insulating container 1 is provided with a trough-shaped depression 6 equipped and the cooling module 3 has a Discharge opening 7 for cooling medium.
  • the closure of the insulating container 1 is shown in more detail.
  • the filling opening 5 of the insulating container 1 is a trough 6 with a therein arranged annular steel disc 8, said steel disc 8 so in the Insulating material of the thermally insulating wall 2 of the insulating container. 1 is incorporated that no parts over the surface of the upper wall 2 of the Protruding Isolierbeffleiters 1.
  • a closure of the filling opening 5 can for Example, a permanent ring magnet 9 are used in the middle of a Insulating material 10 is arranged so that it is in the wall duct 11 of the Filling opening 5 extends and seals there. So can cold losses be avoided as far as possible.
  • the wall bushing 11 may as a Tube section be formed and with the outer wall 12 of the cooling module. 3 to lock.
  • the steel disc is made of a magnetic or magnetizable Material manufactured, for example a chrome or nickel steel.
  • Fig. 3 is a system for supplying cooling medium in the cooling module 3 of a Insulating container 1 by means of a device 13 shown.
  • the cooling module 1 has a feed opening 4 for cooling medium, which via an injection tube 14 of the Device 13 is supplied.
  • the injection tube 14 is connected to the feed opening 4 for liquid nitrogen or the filling opening 5 connectable.
  • a coil 15 of an electromagnet is arranged to the injection tube 14.
  • the coil 15 is inside hollow.
  • the supply line 16 is arranged.
  • the coil 15 can a Detector assigned (not shown here) to the function of the coil too detect.
  • the device 13 can also be assigned Have adjusting devices.
  • the supply of cooling medium for example, by means of a supply and switchable pump and with the help of a solenoid valve or slide for the cooling medium are regulated. Other control options are as well conceivable and not excluded by the invention.
  • the feeder of the Coolant is preferably carried out by actuating an actuator. In conjunction with a corresponding design of the injection tube 14 can such a specially desired amount of cooling medium supplied to the cooling module 3 become.
  • the injection can take place only if a secure connection between the injection tube 14 and the cooling module. 3 is made. Therefore, it is envisaged that, for example, the Actuator can only open a shut-off device when through a corresponding sensor, which, for example, the presence of a closed magnetic field detected, the proper function of the Electromagnet is displayed.
  • the Actuator can only open a shut-off device when through a corresponding sensor, which, for example, the presence of a closed magnetic field detected, the proper function of the Electromagnet is displayed.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Einrichtung zum Züfuhren von Kühlmedium und ein Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls in einem 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 ff, 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 tiefkaltem flüssigen oder schneeförmigen Kohlendioxid oder tiefkaltem 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.
Beispielsweise offenbart die EP 0 717 246 einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul. Der Isolierbehälter ist im Bereich seiner oberen Wandung mit einer Füllöffnung ausgerüstet, die in Verbindung steht mit einer Zuführöffnung des Kühlmoduls, um dem Kühlmodul ein Kühlmedium zuzuführen. Das aus Edelstahl bestehende und eine thermische Vakuumisolierung aufweisende Kühlmodul weist mindestens eine Abführöffnung auf, woraus Kühlmedium in den Innenraum des Isolierbehälters entweichen kann, um diesen zu kühlen.
Des weiteren ist aus US 4 794 761 ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlmoduls in einem Isolierbehälter mit einem Kühlmedium bekannt, 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. Das Kühlmedium kann aus dem Kühlmodul über zumindest eine Abführöffnung in den Innenraum des Isolierbehälters entweichen, um den Isolierbehälter zu kühlen. Die Verdampfungsrate an Kühlmittel ist aber nicht offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul zu schaffen, mit welchem eine vorgegebene und reproduzierbare Kühlwirkung möglich ist. Ferner soll ein Verfahren zum Befüllen eines Kühlmoduls in einem Isolierbehälter bereitgestellt werden, mit welchem ein möglichst effizientes und sicheres Einbringen des Kühlmittels in das Kühlmodul möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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 Kühlmodul, 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 aufweist, welche mit einer Quelle für unter Druck stehendes Kühlmedium 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 thermischen 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 zu Grunde liegende 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 Wandung des Isolierbehälters und eine damit in Verbindung stehende Zuführöffnung des Kühlmoduls zugeführt wird, wobei Kühlmedium aus dem Kühlmodul über zumindest eine Abführöffnung in den Innenraum des Isolierbehälters entweichen kann, um diesen zu kühlen, wobei an dem Isolierbehälter bzw. an das Kühlmodul eine Einrichtung zum Zuführen des Kühlmediums während des Befüllvorgangs gekoppelt ist durch magnetische Kraft.
Die magnetische Kopplung der Einrichtung an den Isolierbehälter bzw. an das Kühlmodul während des Befüllvorgangs erfolgt vorzugsweise 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.
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 Isolierbehälters 1. Die obere Seite (schraffierte Fläche) der Wandung 2 des aus Edelstahl bestehenden Isolierbehälters 1 ist mit einer muldenförmigen Vertiefung 6 ausgestattet und das Kühlmodul 3 weist eine Abführöffnung 7 für 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 Wandung 2 des Isolierbehäiters 1 hinausragen. Als Verschluss der Füllöffnung 5 kann zum Beispiel ein permanenter Ringmagnet 9 eingesetzt werden, in dessen Mitte ein Isoliermaterial 10 so angeordnet ist, dass es in der Wanddurchführung 11 der Füllöffnung 5 hineinreicht und dort abdichtet. So können Kälteverluste weitestgehend vermieden werden. Die Wanddurchführung 11 kann als ein Rohrabschnitt ausgebildet sein und mit der äußeren Wand 12 des Kühlmoduls 3 abschließen. Die Stahlscheibe ist aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gefertigt, beispielsweise 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 Zuführöffnung 4 für Kühlmedium auf, welches über ein Injektionsrohr 14 der Einrichtung 13 zugeführt wird. Das Injektionsrohr 14 ist mit der Zuführöffnung 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 (18)

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