EP2565567A1

EP2565567A1 - Method and device for cooling and generating an atmosphere similar to air and cooling vehicle

Info

Publication number: EP2565567A1
Application number: EP11179316A
Authority: EP
Inventors: Franz Lürken; Helmut Henrich
Original assignee: Air Liquide Deutschland GmbH; Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH; Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: EP2565567B1

Abstract

A container (1) is filled with cryogenically liquefied oxygen (LOX), and a container (2) is filled with cryogenically liquefied nitrogen (LIN). The oxygen and nitrogen are supplied to cooling zone (20), through the supply lines (3,4). The ratio of the mixture of oxygen and nitrogen is maintained approximately corresponding to the natural atmosphere. The nitrogen and oxygen are separately fed to the cooling zone and are mixed in liquid state. The flow of oxygen and nitrogen is completely finished, when one of the components is not available with minimum required pressure. An independent claim is included for a device for cooling a to-be-cooled material by using cold-liquefied gas.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung und Erzeugung einer luftähnlichen Atmosphäre, insbesondere zur Kühlung von Kühlgut in einem Kühlbereich, vorzugsweise mit einer Anwendung bei Kühlfahrzeugen.The present invention relates to a method and a device for cooling and generating an air-like atmosphere, in particular for cooling refrigerated goods in a cooling area, preferably with an application in refrigerated vehicles.

Im Stand der Technik sind vielfältige Verfahren und Vorrichtungen zur Kühlung von Kühlgut beschrieben. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Kühlung unter Verwendung von tiefkalten Gasen, die insbesondere in verflüssigter Form gespeichert und angewendet werden. Viele dieser Anwendungen werden von Menschen bedient oder beaufsichtigt. Insbesondere beim Gefrieren und Transportieren von Gütern, in den meisten Fällen Lebensmittel, müssen Personen Zugang zu den Vorrichtungen und den gekühlten oder zu kühlenden Gütern haben. Dies setzt voraus, dass eine für Menschen gefahrlos atembare Atmosphäre vorhanden ist.The prior art describes various methods and devices for cooling refrigerated goods. The present invention is concerned with the cooling using cryogenic gases, which are stored and applied in particular in liquefied form. Many of these applications are operated or supervised by humans. In particular, when freezing and transporting goods, in most cases foods, people must have access to the devices and the refrigerated or refrigerated goods. This presupposes that there is an atmosphere that is breathable and safe for humans.

Zahlreiche Versuche, kälteverflüssigte Luft zur Kühlung einzusetzen, stießen auf verschiedene Schwierigkeiten. Einerseits ist es relativ schwierig, flüssige Luft genau in dem gewünschten Mischungsverhältnis von Stickstoff und Sauerstoff herzustellen, andererseits bewirken die unterschiedlichen Siedepunkte von Sauerstoff und Stickstoff, dass sich der Sauerstoff in solchen Speichern abreichert, so dass nach einiger Zeit tatsächlich kein Mischungsverhältnis mit genügend Sauerstoff mehr vorliegt. Ein zu hoher Sauerstoffgehalt ist zwar für Menschen nicht schädlich, jedoch erhöht sich dadurch die Brand- und Explosionsgefahr, weshalb eine Kühlung mit reinem Sauerstoff im Allgemeinen nicht in Betracht kommt. Es wurde daher typischerweise bisher in den meisten Anwendungsfällen eine Kühlung mit reinem Stickstoff vorgezogen, was jedoch zur Folge hat, dass Kühlräume, denen größere Mengen an Stickstoff zugeführt werden, vor einer Begehung durch Personen gut belüftet werden müssen bzw. ein kontinuierlicher Lüftungsprozess erfolgen muss, was energetisch meist ungünstig ist, weil ein Teil der eingesetzten Kälte nicht genutzt werden kann und mit der Abluft an die Umwelt abgegeben wird.Numerous attempts to use refrigerated liquefied air for cooling encountered various difficulties. On the one hand, it is relatively difficult to produce liquid air in exactly the desired mixing ratio of nitrogen and oxygen, on the other hand, the different boiling points of oxygen and nitrogen, the oxygen depleted in such stores, so that after some time actually no mixing ratio with enough oxygen is present. Although an excessively high oxygen content is not harmful to humans, it increases the risk of fire and explosion, which is why cooling with pure oxygen is generally out of the question. It has therefore typically been preferred in most applications, a cooling with pure nitrogen, but with the result that cold rooms, which are supplied with larger amounts of nitrogen must be well ventilated before a visit by persons or a continuous ventilation process must be carried out, which is energetically mostly unfavorable because some of the cold used can not be used and is discharged with the exhaust air to the environment.

Bei Kühlfahrzeugen wurden verschiedene Konzepte zur Aufrechterhaltung der Begehbarkeit eines Kühlraums vorgeschlagen. Eine Möglichkeit besteht darin, eine indirekte Kühlung anzuwenden, bei der Kälte nur über Wärmetauscher in einen Kühlbereich eingebracht wird. Ein solches Konzept ist beispielsweise in der EP 1 593 918 A2 beschrieben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwar flüssigen Stickstoff oder tiefkalten gasförmigen Stickstoff direkt in einen Kühlbereich einzuführen, dafür aber eine Begehung erst nach einer gründlichen Lüftung zuzulassen. Ein solches Konzept ist beispielsweise in der WO 2009/147193 A1 beschrieben.In refrigerated vehicles, various concepts for maintaining the accessibility of a refrigerator have been proposed. One possibility is to use indirect cooling, in which cold is introduced into a cooling area only via heat exchangers. Such a concept is for example in the EP 1 593 918 A2 described. Another possibility is to introduce liquid nitrogen or cryogenic nitrogen gas directly into a cooling area, but to allow a visit only after a thorough ventilation. Such a concept is for example in the WO 2009/147193 A1 described.

In größeren Anlagen, in denen bspw. Lebensmittel tief gefroren werden, gibt es Gefrierstraßen, in denen kälteverflüssigter Stickstoff als Bad oder mittels Sprüheinrichtungen zum Einsatz kommt. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise in der EP 0 983 729 A1 beschrieben. Da die Umgebung solcher Kühleinrichtungen für Personal begehbar bleiben muss, wird der zur Kühlung eingesetzte Stickstoff im Allgemeinen abgesaugt, wobei ein erheblicher Teil der eingesetzten Kälte verlorengeht, obwohl auch die begehbare Umgebung der Kühleinrichtung oft auf relativ niedriger Temperatur gehalten werden soll.In larger plants, where, for example, foods are frozen deeply, there are freezing streets, in which cold-liquefied nitrogen is used as a bath or by means of spraying. Such devices are for example in the EP 0 983 729 A1 described. Since the environment of such cooling equipment for staff must remain accessible, the nitrogen used for cooling is generally sucked off, with a significant portion of the cold used is lost, although the walk-around environment of the cooling device is often kept at a relatively low temperature.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von Kühlgut mittels mindestens eines kälteverflüssigten Gases anzugeben, welches mit geringem apparativen Aufwand auskommt, verfügbare Kälte effizient einsetzt und gefahrlos für Personal, Kühlgut und die technische Umgebung ist. Insbesondere soll die Anwendung auf Kühlfahrzeuge möglich sein.Against this background, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for cooling refrigerated by means of at least one refrigerated liquefied gas, which requires little equipment, uses available refrigeration efficiently and is safe for personnel, refrigerated goods and the technical environment. In particular, the application should be possible on refrigerated vehicles.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei die einzelnen Ausgestaltungen in technisch sinnvoller Weise untereinander kombiniert werden können und auch diese Kombinationen zur Erfindung gehören. Auch ein Kühlfahrzeug gemäß dem Anspruch 15 dient zur Lösung der gestellten Aufgaben.To achieve this object, a method according to claim 1 and a device according to claim 8. Advantageous embodiments are specified in the respective dependent claims, wherein the individual embodiments can be combined with each other in a technically meaningful way and also these combinations belong to the invention. A refrigerated vehicle according to claim 15 is used to solve the tasks set.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung von Kühlgut mittels mindestens eines kälteverflüssigten Gases, wobei die Kühlung in einem Kühlbereich erfolgt, in dem zumindest zeitweise eine der Luft ähnliche und für Menschen gefahrlos atembare Atmosphäre benötigt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein erster Behälter mit kälteverflüssigtem Sauerstoff (LOX) und mindestens ein zweiter Behälter mit kälteverflüssigtem Stickstoff (LIN) über Zuführleitungen mit dem Kühlbereich verbunden werden, wobei über eine Regeleinrichtung bewirkt wird, dass Stickstoff und Sauerstoff in einem solchen Verhältnis dem Kühlbereich zugeführt werden, dass dort ein Mischungsverhältnis etwa entsprechend dem in der natürlichen Erdatmosphäre aufrecht erhalten wird. Die Erfindung erfordert zwar getrennte Behälter zur Speicherung von Sauerstoff und Stickstoff, ist dafür aber apparativ relativ unkompliziert. Im Zuge der weltweiten Bemühungen, Energie einzusparen, wiegt der Nachteil von zwei oder mehr getrennten Tanks nicht mehr so schwer wie der nutzlose Verbrauch von Energie. Insbesondere bei Fahrzeugen kann es aus Symmetriegründen oder anderen Überlegungen ohnehin sinnvoll sein, zwei oder mehr Einzeltanks einzusetzen, um ein benötigtes Medium zu bevorraten. Bei stationären Anlagen ist die Verwendung von getrennten Tanks im Allgemeinen auch kein großes Problem.The inventive method for cooling refrigerated goods by means of at least one refrigerated liquefied gas, wherein the cooling takes place in a cooling area in which at least temporarily an air-like and safe for humans breathable atmosphere is required, is characterized in that at least one first container with kälteverflüssigtem Oxygen (LOX) and at least one second container with nitrogen liquefied nitrogen (LIN) are connected via supply lines to the cooling area, wherein a regulator causes nitrogen and oxygen to be supplied to the cooling area in such a ratio that there is a mixing ratio approximately corresponding to is maintained in the natural earth atmosphere. Although the invention requires separate containers for storing oxygen and nitrogen, it is relatively uncomplicated in terms of apparatus. In the wake of global efforts to conserve energy, the disadvantage of having two or more separate tanks is not as severe as the useless one Consumption of energy. In the case of vehicles in particular, for reasons of symmetry or other considerations, it may be expedient to use two or more individual tanks in order to stockpile a required medium. For stationary installations, the use of separate tanks is generally not a big problem either.

Das Konzept der Erfindung besteht darin, zur Kühlung entweder tiefkalten Stickstoff oder tiefkalten Sauerstoff einem Kühlbereich direkt zuzuführen, was nur zu geringen Kälteverlusten führt, sofern der Kühlbereich abgeschlossen und gut isoliert ist. Trotzdem können sich Menschen jederzeit in diesem Bereich aufhalten, solange sichergestellt wird, dass bei einem Mangel an Sauerstoff mit Sauerstoff gekühlt wir und bei einer zu starken Anreicherung von Sauerstoff mit Stickstoff gekühlt wird.The concept of the invention is to supply either cryogenic nitrogen or cryogenic oxygen directly to a cooling area for cooling, which only leads to low cooling losses, provided that the cooling area is completed and well insulated. Nevertheless, people can stay in this area at any time as long as it is ensured that if there is a shortage of oxygen cooled with oxygen we will be cooled and if there is too much oxygen enrichment with nitrogen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden der Stickstoff und der Sauerstoff dem Kühlbereich getrennt zugeführt. Hierfür sind keine präzise arbeitenden Mischvorrichtungen erforderlich, die ein gewünschtes Verhältnis sicherstellen, sondern die jeweils benötigte Komponente kann durch sehr einfache Regelvorgänge in geeigneter Menge zugeführt werden. Dabei müssen nicht unbedingt zwei vollständig getrennte Zuführsysteme verwendet werden, sondern es ist auch möglich, ein Zuführsystem abwechselnd nach Bedarf mit Stickstoff oder Sauerstoff zu speisen.In one embodiment of the invention, the nitrogen and oxygen are fed separately to the cooling zone. For this purpose, no precise mixing devices are required to ensure a desired ratio, but the component required in each case can be supplied by very simple control operations in an appropriate amount. It is not necessary to use two completely separate feed systems, but it is also possible to alternately feed a feed system with nitrogen or oxygen as needed.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Stickstoff und Sauerstoff zunächst gemischt und das entstehende Gemisch dem Kühlbereich zugeführt. Diese Variante ist besonders geeignet, ein bestimmtes Mischungsverhältnis im Kühlbereich genau einzuhalten und eine kontinuierliche Zuführung aufrecht zu erhalten.In another embodiment of the invention, nitrogen and oxygen are first mixed and the resulting mixture is fed to the cooling zone. This variant is particularly suitable for maintaining a specific mixing ratio in the cooling area exactly and to maintain a continuous feed.

In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, Stickstoff und Sauerstoff bereits in flüssigem Zustand im geeigneten Verhältnis zu mischen, wodurch quasi flüssige Luft entsteht. Hier verlagert sich der apparative Aufwand zu dem Mischvorgang, während die weitere Zuführung und Regelung vereinfacht wird.In a further embodiment, it is also possible to mix nitrogen and oxygen already in the liquid state in the appropriate ratio, whereby quasi-liquid air is formed. Here, the expenditure on equipment shifts to the mixing process, while the further supply and control is simplified.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt die Regelung der Zufuhr von Stickstoff und Sauerstoff mittels einer Regeleinrichtung, die mit einem Temperatursensor und/oder einem das Mischungsverhältnis von Stickstoff und Sauerstoff in dem Kühlbereich erfassenden Gassensor verbunden ist, wobei die Regeleinrichtung die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur mit einer vorgebbaren Solltemperatur und das von dem Gassensor gemessene Mischungsverhältnis von Stickstoff und Sauerstoff mit einem Sollbereich, vorzugsweise etwa gleich dem Mischungsverhältnis in der Erdatmosphäre, vergleicht und bei Überschreiten der Solltemperatur und/oder bei Abweichung des Mischungsverhältnisses von dem Sollbereich tiefkalter Sauerstoff und/oder Stickstoff zugeführt werden, und zwar in solchen Mengen, dass die Solltemperatur unterschritten wird und das Mischungsverhältnis in dem Sollbereich liegt. Wählt man beispielsweise den Sollbereich für Sauerstoff zwischen 18 und 22 %, was einerseits für die menschliche Atmung gut geeignet und andererseits nicht mit einer erhöhten Brandgefahr verbunden ist, so kann bei einem Sauerstoffgehalt von 20 % und Überschreiten der Solltemperatur entweder tiefkalter Sauerstoff oder tiefkalter Stickstoff zugeführt werden. Auch beide Stoffe können gleichzeitig zur Kühlung eingesetzt werden. Erreicht der Sauerstoffgehalt jedoch 22 %, so kann bei weiter benötigter Kühlung nur noch Stickstoff zur Kühlung eingesetzt werden, fällt der Sauerstoffgehalt auf 18 %, so kann nur noch Sauerstoff zur Kühlung eingesetzt werden. Trotz der einfachen Regelstruktur kann eine effektive Kühlung erreicht werden. Natürlich können in der Regeleinrichtung weitere Messwerte, z. B. über die noch vorhandenen Vorräte an Sauerstoff und Stickstoff verarbeitet und bei der Regelung berücksichtigt werden. Bei der beschriebenen Art der Regelung ist es zu keinem Zeitpunkt erforderlich, eine Belüftung durchzuführen, bevor Personen den Kühlbereich betreten. Zur Erhöhung der Sicherheit ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, die Zufuhr von Sauerstoff und Stickstoff vollständig zu beenden, wenn eine der Komponenten nicht oder nicht mehr mit einem erforderlichen Mindestdruck verfügbar ist. Dies kann durch einfache Sicherheitsventile bewerkstelligt werden, die nur öffnen, wenn ein bestimmter Mindestdruck anliegt. Auf diese Weise werden Fehlfunktionen der Regelung verhindert, weil weder Stickstoff noch Sauerstoff zugeführt werden können, wenn nicht auch die andere Komponente zum Ausgleich und der Herstellung des gewünschten Mischungsverhältnisses zur Verfügung steht.According to a preferred embodiment of the invention, the control of the supply of nitrogen and oxygen by means of a control device which is connected to a temperature sensor and / or a mixture ratio of nitrogen and oxygen in the cooling area detecting gas sensor is connected, wherein the control device, the temperature measured by the temperature sensor with a predefinable setpoint temperature and the measured by the gas sensor mixing ratio of nitrogen and oxygen with a desired range, preferably approximately equal to the mixing ratio in the earth's atmosphere, and compares with the set temperature and / or deviation of the mixing ratio of the target range cryogenic oxygen and / or nitrogen are supplied, in such quantities that the setpoint temperature is exceeded and the mixing ratio is in the desired range. If one chooses, for example, the target range for oxygen between 18 and 22%, on the one hand for human respiration well-suited and on the other hand not associated with an increased fire hazard, it can be supplied at a oxygen content of 20% and exceeding the target temperature either cryogenic oxygen or cryogenic nitrogen become. Both substances can be used simultaneously for cooling. However, if the oxygen content reaches 22%, then with further cooling required only nitrogen can be used for cooling, the oxygen content falls to 18%, so only oxygen can be used for cooling. Despite the simple control structure, effective cooling can be achieved. Of course, more can be done in the control room Measured values, z. B. on the remaining stocks of oxygen and nitrogen processed and taken into account in the scheme. In the described type of control it is never necessary to perform a ventilation before people enter the cooling area. To increase security, the invention is provided in a preferred embodiment, the supply of oxygen and nitrogen to stop completely when one of the components is not or no longer available with a required minimum pressure. This can be accomplished by simple safety valves that only open when a certain minimum pressure is applied. In this way, malfunctions of the control are prevented, because neither nitrogen nor oxygen can be supplied, unless the other component is available for balancing and producing the desired mixing ratio.

Weitere Einzelheiten und das Umfeld der Erfindung sowie Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:

Fig. 1:: schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2:: die Anwendung der Erfindung auf ein Kühlfahrzeug.

Further details and the environment of the invention and exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to the drawing. However, the invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Show it:

Fig. 1:: schematically the structure of a device according to the invention and
Fig. 2:: the application of the invention to a refrigerated vehicle.

In Fig. 1 wird ein Vorrat an flüssigem Stickstoff LIN in einem ersten Behälter 1 und ein Vorrat an flüssigem Sauerstoff LOX in einem zweiten Behälter 2 gezeigt. Vom ersten Behälter 1 führt eine erste Zuführleitung 3 über eine Anschlussleitung 19 zu einer Verteilungseinrichtung 11, mit der flüssiger Stickstoff, ggf. auch schon teilweise in den gasförmigen Zustand übergegangen, in einem Kühlbereich 20 verteilt werden kann. Der Kühlbereich 20 enthält im Allgemeinen ein zu kühlendes Kühlgut 12. In gleicher Weise kann flüssiger Sauerstoff LOX aus dem zweiten Behälter 2 über eine zweite Zuführleitung 4 und die Anschlussleitung 19 der Verteilungseinrichtung 11 zugeführt werden. In der ersten Zuführleitung 3 sind hintereinander ein erstes Zuführventil 5 und ein Sicherheitsventil 7 angeordnet. Das Sicherheitsventil 7 öffnet nur, wenn über eine Druckleitung 10 ein genügender Druck anliegt, was genau dann der Fall ist, wenn der Druck im zweiten Behälter 2 genügend hoch ist. In gleicher Weise sind in der zweiten Zuführleitung 4 ein zweites Zufuhrventil 6 und ein zweites Sicherheitsventil 8 angeordnet, wobei das Sicherheitsventil 8 genau dann öffnet, wenn über eine erste Druckleitung 9 ein genügend hoher Druck entsprechend dem Druck im ersten Behälter 1 anliegt. Ist der erste Behälter 1 oder der zweite Behälter 2 leer, so bewirken die Sicherheitsventile 7, 8, dass auch aus dem jeweils anderen Behälter kein Gas mehr entnommen werden kann. Weisen beide Behälter 1, 2 einen genügenden Vorrat und Druck auf, so kann die Vorrichtung bestimmungsgemäß kühlen. Dazu misst ein Temperatursensor 14 die Temperatur im Kühlbereich 20 und leitet diese Information über eine Signalleitung 15 an eine Regeleinrichtung 16 weiter. Gleichzeitig misst ein Gassensor 13 das Mischungsverhältnis von Stickstoff und Sauerstoff im Kühlbereich 20 und leitet auch diese Information über eine Signalleitung 15 an die Regeleinrichtung 16 weiter. Im einfachsten Fall wird der Regeleinrichtung 16 eine Solltemperatur vorgegeben, bei deren Überschreitung ein Kühlvorgang ausgelöst wird. Meldet der Temperatursensor 14 eine Temperaturüberschreitung, so entscheidet der Messwert des Gassensors 13, ob Sauerstoff oder Stickstoff zur Kühlung eingesetzt wird. Auch hier kann man im einfachsten Fall einen Grenzwert, beispielsweise 20 % Sauerstoffanteil vorgeben, so dass bei dessen Überschreitung Stickstoff und bei dessen Unterschreitung Sauerstoff als Kühlmittel eingesetzt wird. Energetisch und zur optimalen Ausnutzung vorhandener Gasvorräte kann eine komplexere Regelung sinnvoll sein. Z. B. kann ein Sollbereich von 18 bis 22 % Sauerstoffgehalt als zulässig angesehen werden, wobei die Regelung dann den Abstand des tatsächlich vom Gassensor 13 gemessenen Wertes von den Grenzen des Sollbereichs nutzen kann, um entweder Stickstoff oder Sauerstoff oder beide zur Kühlung einzusetzen. Eine gleichmäßige Verteilung der Gase und der Kälte kann durch ein Gebläse 17 erreicht werden.In Fig. 1 A supply of liquid nitrogen LIN in a first container 1 and a supply of liquid oxygen LOX in a second container 2 is shown. From the first container 1, a first feed line 3 leads via a connecting line 19 to a distribution device 11, with the liquid nitrogen, possibly even partially transferred to the gaseous state, can be distributed in a cooling region 20. In general, liquid oxygen LOX can be supplied from the second container 2 via a second supply line 4 and the connection line 19 to the distribution device 11. In the first supply line 3, a first supply valve 5 and a safety valve 7 are arranged one behind the other. The safety valve 7 opens only when a sufficient pressure is applied via a pressure line 10, which is exactly the case when the pressure in the second container 2 is sufficiently high. In the same way, a second supply valve 6 and a second safety valve 8 are arranged in the second supply line 4, wherein the safety valve 8 opens exactly when a sufficiently high pressure corresponding to the pressure in the first container 1 via a first pressure line 9. If the first container 1 or the second container 2 is empty, then the safety valves 7, 8 cause that no gas can be removed from the respective other container. If both containers 1, 2 have sufficient supply and pressure, the device can cool as intended. For this purpose, a temperature sensor 14 measures the temperature in the cooling region 20 and forwards this information via a signal line 15 to a control device 16. At the same time, a gas sensor 13 measures the mixing ratio of nitrogen and oxygen in the cooling region 20 and also forwards this information to the control device 16 via a signal line 15. In the simplest case, the control device 16 is given a desired temperature, beyond which a cooling process is triggered. Reports the temperature sensor 14 a temperature exceeded, so decides the reading of the gas sensor 13, whether oxygen or nitrogen is used for cooling. Again, you can in the simplest case, a limit, for example, specify 20% oxygen content, so that when it exceeds nitrogen and when it falls below Oxygen is used as a coolant. Energetically and for optimum utilization of existing gas reserves, a more complex regulation may make sense. For example, a target range of 18 to 22% oxygen content may be considered permissible, and the controller may then use the distance of the actual value measured by the gas sensor 13 from the limits of the target range to use either nitrogen or oxygen or both for cooling. A uniform distribution of the gases and the cold can be achieved by a blower 17.

Die hier schematisch beschriebene Vorrichtung und die zugehörige Regelung können in geschlossenen Systemen, beispielsweise bei Kühlkammern oder Kühlfahrzeugen eingesetzt werden, aber auch in offenen Systemen, wie sie z. B. bei der Produktion von Gefriergut in großen Produktionshallen auftreten. Die Erfindung erlaubt sogar, bisher geschlossene Systeme mit Belüftung oder Absaugung als offene Systeme in einen begehbaren Bereich zu integrieren, da in der Summe zur Kühlung immer eine der natürlichen Erdatmosphäre sehr ähnliche Zusammensetzung von Stickstoff und Sauerstoff verwendet werden kann. Dadurch wird unter Umständen sogar weniger Kühlung für den ganzen begehbaren Bereich benötigt.The device described here schematically and the associated control can be used in closed systems, for example in cooling chambers or refrigerated vehicles, but also in open systems, such as. B. occur in the production of frozen food in large production halls. The invention even allows previously closed systems with ventilation or suction to be integrated as open systems in a walk-in area, since in the sum for cooling always one of the natural earth atmosphere very similar composition of nitrogen and oxygen can be used. This may even require less cooling for the entire walk-in area.

Fig. 2 zeigt schematisch die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Kühlfahrzeug 18, wobei darauf hinzuweisen ist, dass ein solches Kühlfahrzeug 18 auch mehrere separate und separat gekühlte Kammern mit unterschiedlicher Temperatur aufweisen kann. Zur Vereinfachung wird hier aber nur die Kühlung eines Kühlbereichs 20 mit Kühlgut 12 beschrieben. Bei diesem Kühlfahrzeug 18 sind der erste Behälter 1 und der zweite Behälter 2 im Bodenbereich angeordnet. Hier können ggf. in Anpassung an die Platzverhältnisse bei Fahrzeugen auch mehrere kleine Tanks oder unterschiedlich große Tanks vorhanden sein, wobei nur etwa ein Fünftel oder wegen des geringeren Siedepunktes etwas mehr des verfügbaren Speichervolumens für flüssigen Sauerstoff zur Verfügung stehen muss. Das Kühlfahrzeug 18 weist eine Zufuhreinrichtung 21 für flüssigen Sauerstoff und flüssigen Stickstoff auf, die vom Aufbau her die anhand von Fig. 1 beschriebenen Teile enthält. Über eine Anschlussleitung 19 werden flüssiger Sauerstoff und flüssiger Stickstoff zu der Verteilungseinrichtung 11, vorzugsweise oben im Kühlbereich 20 angeordnet, geleitet. Auf diese Weise kann je nach Zusammensetzung der Atmosphäre und Kühlbedarf entweder flüssiger Stickstoff oder flüssiger Sauerstoff in den Kühlbereich 20 eingesprüht werden. Ein Gebläse 17 kann zur gleichmäßigen Verteilung der Temperatur im Kühlbereich 20 eingesetzt werden. Ein Gassensor 13 und ein Temperatursensor 14 messen auch hier im Kühlbereich 20 die Temperatur und das Mischungsverhältnis von Stickstoff und Sauerstoff und leiten diese Informationen über Signalleitungen 15 an die Regeleinrichtung 16 weiter. Die Regeleinrichtung 16 steuert dann die Zufuhreinrichtung 21 in der anhand von Fig. 1 bereits beschriebenen Weise. Fig. 2 schematically shows the application of the present invention to a refrigerated vehicle 18, it should be noted that such a refrigerated vehicle 18 may also have a plurality of separate and separately cooled chambers with different temperature. For simplicity, however, only the cooling of a cooling area 20 with refrigerated goods 12 will be described here. In this refrigerated vehicle 18, the first container 1 and the second container 2 are arranged in the floor area. Here, if necessary, in adaptation to the space conditions in vehicles also several small tanks or tanks of different sizes may be present, with only about a fifth or because of the lower boiling point a little more of the available Storage volume for liquid oxygen must be available. The refrigerated vehicle 18 has a supply means 21 for liquid oxygen and liquid nitrogen, which are structurally based on Fig. 1 contains described parts. Via a connection line 19, liquid oxygen and liquid nitrogen are directed to the distribution device 11, preferably arranged above in the cooling region 20. In this way, depending on the composition of the atmosphere and cooling requirements, either liquid nitrogen or liquid oxygen can be sprayed into the cooling region 20. A fan 17 can be used for uniform distribution of the temperature in the cooling region 20. Here too, a gas sensor 13 and a temperature sensor 14 measure the temperature and the mixing ratio of nitrogen and oxygen in the cooling region 20 and forward this information to the control device 16 via signal lines 15. The controller 16 then controls the feeder 21 in the basis of Fig. 1 already described.

Die vorliegende Erfindung erlaubt den sparsamen Einsatz von kälteverflüssigtem Sauerstoff und Stickstoff zur Kühlung von Kühlgut in einem Kühlbereich, wobei jederzeit ein für Menschen und Apparaturen gefahrloser Sauerstoffgehalt gewährleistet werden kann.The present invention allows the economical use of cold-liquefied oxygen and nitrogen for cooling refrigerated goods in a cooling area, at any time for people and equipment safe oxygen content can be guaranteed.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: erster Behälter (LIN)first container (LIN)
22: zweiter Behälter (LOX)second container (LOX)
33: erste Zuführleitungfirst supply line
44: zweite Zuführleitungsecond supply line
55: erstes Zufuhrventilfirst supply valve
66: zweites Zufuhrventilsecond supply valve
77: erstes Sicherheitsventilfirst safety valve
88th: zweites Sicherheitsventilsecond safety valve
99: erste Druckleitungfirst pressure line
1010: zweite Druckleitungsecond pressure line
1111: Verteilungseinrichtungdistribution facility
1212: Kühlgutrefrigerated
1313: Gassensorgas sensor
1414: Temperatursensortemperature sensor
1515: Signalleitungensignal lines
1616: Regeleinrichtungcontrol device
1717: Gebläsefan
1818: KühlfahrzeugReefer Truck
1919: Anschlussleitungconnecting cable
2020: Kühlbereichcooling area
2121: Zufuhreinrichtungfeeder
LINLIN: kälteverflüssigter Stickstoffcold-liquefied nitrogen
LOXLOX: kälteverflüssigter Sauerstoffcold-liquefied oxygen

Claims

A method for cooling a refrigerated goods (12) by means of at least one refrigerated liquefied gas, wherein the cooling in a cooling area (20) in which at least temporarily an air-like and safe for humans breathable atmosphere is required, characterized in that at least one first container (1) with cold-liquefied oxygen (LOX) and at least one second container (2) with nitrogen liquefied nitrogen (LIN) via supply lines (3, 4) are connected to the cooling area (20), via a control device (16) is effected Nitrogen and oxygen are supplied in such a ratio to the cooling region (20) that there is maintained a mixing ratio approximately corresponding to that in the natural atmosphere of the earth.

Process according to Claim 1, characterized in that the nitrogen and the oxygen are fed separately to the cooling zone (20).

A method according to claim 1, characterized in that the nitrogen and the oxygen are first mixed into a mixture and the mixture is supplied to the cooling region (20).

A method according to claim 3, characterized in that the nitrogen and the oxygen are mixed in the liquid state.

A method according to claim 3, characterized in that the oxygen and the nitrogen are mixed in the gaseous state and the mixture is supplied in gaseous form to the cooling region.

Method according to one of the preceding claims, wherein the temperature in the cooling region (20) with a temperature sensor (14) and / or the mixing ratio of nitrogen and oxygen in the cooling area (20) with at least one gas sensor (13) are detected, and wherein by means of the control device (16) the temperature with a predetermined target temperature and the mixing ratio of nitrogen and oxygen with a desired range, preferably approximately equal to the mixing ratio in the earth's atmosphere, are compared and supplied at the setpoint temperature and / or deviation of the mixing ratio of the setpoint cryogenic oxygen and / or nitrogen, in such quantities that the setpoint temperature is exceeded and the mixing ratio is within the target range.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the supply of oxygen and nitrogen is completely stopped when one of the components is not available with a required minimum pressure.

Apparatus for cooling a refrigerated goods (12) by means of at least one refrigerated liquefied gas, wherein the cooling in a cooling area (20), in which at least temporarily an air-like and safe for humans breathable atmosphere is required, characterized in that at least one first container (1) with cold-liquefied oxygen (LOX) and a second container (2) with nitrogen liquefied nitrogen (LIN) via supply lines (3, 4) to the cooling area (20) are connected and a control device (16) for controlling the mixing ratio of oxygen and Nitrogen is present.

Apparatus according to claim 8, wherein a gas sensor (13) and / or a temperature sensor (14) mounted in the cooling area (11) and connected via signal lines (15) to the control unit (16).

Apparatus according to claim 8 or 9, wherein in the feed line (3, 4) of each container (1, 2) in succession, a supply valve (5, 6), which via a signal line (15) to the control device (16) is connected, and a safety valve (6, 7), which is open only in the presence of a minimum pressure in the other container (2, 1) are arranged.

Device according to one of claims 8 to 10, wherein a distribution device (11), in particular a spraying device, in the cooling region (20) and arranged on the supply lines (3, 4) and at least one connecting line (19) with the containers (1, 2 ) connected is.

Device according to one of claims 8 to 11, wherein the first container (1) and / or the second container (2) are formed as two or more individual containers, in particular four or five similar individual containers are present, of which only one liquid oxygen (LOX ) contains.

Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the cooling region (20) is the cooling space of a refrigerated vehicle (18) on which the device is arranged.

Device according to one of claims 8 to 11, wherein the cooling area (20) belongs to a stationary cooling device, in particular a food freezer, and is accessible to persons.

Refrigerated vehicle (18) with a cooling area (20) and with a device according to one of claims 8 to 12.