WO2000014462A1 - Vorrichtung und verfahren zum kühlen eines behälters - Google Patents

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WO2000014462A1
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cooling medium
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storage plate
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PCT/EP1999/005961
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Franz Luerken
H. Peter Jachmich
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Messer Griesheim Gmbh
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    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/804—Boxes

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for cooling an insulating container and to the use thereof.
  • Cooled containers are therefore used for the transport and storage of perishable goods, especially food.
  • a drawer is used to hold dry ice, which is arranged in an insulating container provided for the transport of food and beverages in passenger aviation.
  • 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 used. In the following these liquids are called “eutectic liquid”.
  • eutectic liquid By cooling, the eutectic liquid in the cold storage plate freezes and can store the cold. Due to the consumption of latent heat of fusion during the melting process of the frozen eutectic liquid, heat is extracted from the surroundings and the surroundings cool down. The maximum effectiveness of the cold storage plate is given when the eutectic liquid is completely frozen.
  • the freezing temperature should be at least 5 ° C below the melting temperature of the eutectic liquid.
  • a cold storage plate with a freezing temperature of -21 ° C should be cooled to at least -26 ° C.
  • the term "cold storage plate” here encompasses all containers with solid or flexible walls, for example also foil bags which have a cavity for receiving the frozen or solid liquid.
  • Cooling modules with cryogenic liquid or snow-shaped carbon dioxide or cryogenic liquid nitrogen as cooling media can only be used for special insulated containers and, due to the relatively low temperatures of these cooling media, can negatively influence or damage the goods to be cooled, especially if they come into direct contact with the goods to be cooled.
  • Cold storage plates have only a relatively low and often inadequate cooling capacity. Dry ice also has a relatively low cooling capacity and is also relatively expensive.
  • the known cooling systems have so far not been flexible enough, which means that the cooling capacity cannot be adapted in order to cool frozen goods on the one hand and fresh service goods on the other hand with one system.
  • the existing insulated containers cannot be used optimally.
  • the object of the invention is therefore to provide a device and a method for cooling an insulated container, with which optimally adapted cooling capacities can also be guaranteed for different cooling tasks.
  • the object is achieved according to the invention by a device which is assigned at least one cooling module which contains a first cooling medium and is designed such that a cooling effect is achieved by releasing the first cooling medium from the cooling module in its surroundings, and which is also assigned at least one cold storage plate is which contains a second cooling medium and is designed such that a cooling effect of the second cooling medium is achieved by a change in state of the second cooling medium, the second cooling medium remaining in the cold storage plate and not being released in the vicinity thereof.
  • insulating container is to be understood as all conceivable types of at least partially closed containers, for example containers, cupboards, trolleys or trolleys, which generally have a thermally insulating wall and in which temperature-sensitive products while maintaining a certain temperature can be stored or transported for a certain period of time.
  • the device according to the invention has the advantage that part of the cooling capacity of the first cooling medium can initially be absorbed by the second cooling medium. This advantageously avoids initial hypothermia of the material to be cooled. The cold of the second cooling medium is released again later, which significantly extends the cooling time. The second cooling medium thus acts as a cold buffer and cold storage.
  • a cooling module is designed such that a cooling effect of a first cooling medium is achieved by an evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas
  • a cold storage plate is designed such that a cooling effect of a second cooling medium is achieved by a heat-consuming melting process of a solid substance or mixture of substances.
  • evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas here means a substance which is present as a gas at normal room temperature (approx. 23 ° C.) and at normal pressure (approx. 1 bar)
  • solid also including a lumpy, granular or snow-like form.
  • At least one cooling module and at least one cold storage plate are arranged adjacent.
  • the cooling module and / or the cold storage plate are arranged within the thermally insulating walls of the insulating container.
  • Cold storage plate is arranged adjacent, the arrangement preferably being such that at least part of the emitted cold is led directly from the cooling module to the cold storage plate.
  • the cooling module has an opening which is arranged or designed such that the essentially gaseous first cooling medium escaping from the opening is fed to at least one correspondingly arranged cold storage plate.
  • the second cooling medium is advantageously cooled with the aid of the gaseous first cooling medium and, if necessary, the wall of the insulating container is cooled before the first cooling medium reaches the atmosphere in the interior of the insulating container, which directly surrounds the material to be cooled.
  • the cooling module has an opening on the top.
  • the cold storage plate is arranged below the cooling module in the insulating container.
  • the box storage plate thus advantageously acts as a buffer against excessive cooling effects on the underside of the cooling module.
  • the cooling module is made of stainless steel, particularly preferably of RVS 304.
  • liquid nitrogen or liquid or solid carbon dioxide is used as the first cooling medium.
  • solid carbon dioxide is understood here to mean carbon dioxide in granular, lumpy or snow-like, but preferably snow-like, form.
  • the eutectic liquid has a freezing temperature of 0 to -40 ° C, particularly preferably of about -2 to -4 ° C.
  • the cold storage plate (s) can be removed from the insulating container, so that it can be easily replaced, and it is also provided according to the invention that the cooling module can also be removed from the insulating container for certain applications, for example deep-freeze transport, and can also be replaced easily can be.
  • the height of the cooling module is 50 to 200 mm, preferably 60 to 100 mm.
  • the thermal insulation of the cooling module is preferably 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 cooling module is fed to the cooling module with the aid of a filling device, which 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 the first cooling medium in the cooling module is controlled.
  • a valve or a slide is used as the shut-off device.
  • the cold storage plate (s) releasably connected to the insulating container according to the invention has devices which are in operative connection with corresponding devices of the insulating container and enable insertion into the insulating container, storage in the insulating container and easy removal from the insulating container.
  • the intake volume of the cooling module is up to 20,000 g, preferably 500 to 15,000 g, of the first cooling medium.
  • Different amounts of the first cooling medium can advantageously be filled into the cooling module.
  • the amount of the first 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 initial temperature of the Insulated container, the type of product in the insulated container, the duration of refrigeration, the mode of transport and / or the type and size of the insulated container
  • the opening for filling the cooling module with the first cooling medium also serves as an opening for releasing the gaseous first cooling medium formed.
  • 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 first cooling medium which forms.
  • the opening of the cooling module in particular when carbon dioxide is used as the first cooling medium, can be provided with a structure which is essentially only permeable to the gaseous first cooling medium. If granular, lumpy or snow-shaped, solid carbon dioxide is fed to the cooling module, entrained or generated, essentially gaseous carbon dioxide can escape through the opening in the cooling module with the gas-permeable structure, so that essentially the entire amount of solid carbon dioxide supplied remains in the cooling module and is available for cooling purposes.
  • the cooling module has a connection piece in order to evacuate the insulating wall of the cooling module or to measure the existing vacuum.
  • the essentially vertical wall of the insulating container is formed on the inner surface thereof, for example by a certain lamellar structure of the surface, such that gaseous first cooling medium formed in the upper region of the insulating container falls or flows better into the lower region of the insulating container .
  • This can advantageously improve the temperature distribution within the insulating container.
  • the object is further achieved by a method in which the insulating container is cooled by at least one cooling module and, if necessary, at least one cold storage plate with the aid of at least two cooling media, the cooling effect of a first cooling medium being released from a cooling module in its environment is achieved, and in which, if necessary, a cooling effect of a second cooling medium in a cold storage plate is achieved by changing its state, the second cooling medium remaining in the cold storage plate and not being released into its surroundings.
  • a single insulated container can be used on the one hand by using the cooling module without an additional cold storage plate for deep-freeze purposes and on the other hand can be used in the combination of the cooling module with additional cold storage plate for fresh service purposes.
  • the simultaneous use of at least one cooling module and at least one cold storage plate according to the invention is preferably also provided.
  • a cooling effect of a first cooling medium is achieved by an evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas
  • a cooling effect of a second cooling medium is achieved by a heat-consuming melting process of a solid substance or mixture of substances.
  • a eutectic liquid is used as the second cooling medium.
  • the cooling capacity of the first cooling medium is consumed in order to convert the second cooling medium from an at least partially liquid state to a solid state.
  • an amount of 200 to 2000 g, preferably approximately 800 to 1200 g, of the first cooling medium evaporates within one hour.
  • an insulated container which has devices for receiving at least one cooling module which contains a first cooling medium and is designed such that a cooling effect is achieved by releasing the first cooling medium from the cooling module in its surroundings, and which has devices to at least one
  • the insulated container has appropriate devices in order to apply and carry out the previously described configurations of the device and the method for cooling.
  • the method according to the invention, the device and the insulating container are preferably used for cooling food.
  • the cooling capacity of the device and method according to the invention can be so high that, for certain applications, it is possible to dispense with the otherwise usual pre-cooling of the insulating container before it is used.
  • the device according to the invention and the method are now explained in more detail by way of example with reference to figures (FIGS. 1 and 2).
  • FIG. 1 shows an insulated container with a cooling module and a cold storage plate.
  • FIG. 2 shows a section of an insulated container with a cooling module and a cold storage plate.
  • the insulating container 1 shown in FIG. 1 has a thermally insulating wall 2.
  • a cooling module 3 and a cold storage plate 4 are arranged within the insulating container 1.
  • the cooling module 3 has a double wall made of stainless steel, the space between which is evacuated.
  • FIG. 2 shows an advantageous arrangement of the cooling module 3 and the cold storage plate 4 in the insulating container 1.
  • a cold storage plate 4 is arranged in the upper area within the insulating container 1 with a thermally insulating wall 2, and a cooling module 3 is arranged below the cold storage plate 4.
  • the cooling module 3 has an opening 8 on its upper side (hatched area in FIG. 2), as a result of which escaping gaseous first cooling medium essentially reaches the cold storage plate 4 first in order to cool it.
  • Part of the cooling capacity of the first cooling medium is thus initially absorbed by the second cooling medium, so that when the cooling module 3 is filled with the first cooling medium, an initial subcooling of the goods to be cooled can be avoided.
  • the second cooling medium is released again, as a result of which the entire cooling time is significantly extended.
  • the second cooling medium thus advantageously acts as a cold buffer and cold storage.

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Abstract

Der Vorrichtung zum Kühlen eines Isolierbehälters (1) ist mindestens ein Kühlmodul (3) zugeordnet, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühlmediums aus dem Kühlmodul (3) in dessen Umgebung erzielt wird und der Vorrichtung ist zugleich mindestens eine Kältespeicherplatte (4) zugeordnet, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte (4) verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines Behälters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters sowie deren Verwendung.
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 gekühlte Behälter eingesetzt.
Bei dem Snow-Shooting-System von MG Gas Products werden einzelne Etagen eines Transportbehälters mit -78,9 °C kaltem Kohlendioxid-Schnee gekühlt (Gas aktuell, Heft 44, Seite 39, Messer Griesheim GmbH, 1993).
Eine Verwendung von Trockeneis für Kühlzwecke ist in der DE 29 29 666 A1 beschrieben. Eine Schublade dient zur Aufnahme von Trockeneis, die in einem zum Transport von Speisen und Getränken in der Passagierluftfahrt vorgesehenen Isolierbehälter angeordnet ist.
Flüssiger Stickstoff wird zur Kühlung von Isolierbehältern 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. Im folgenden werden diese Flüssigkeiten "eutektische Flüssigkeit" genannt. Durch Abkühlung gefriert die eutektische Flüssigkeit in der Kältespeicherplatte und kann die Kälte speichern. Durch den Verbrauch latenter Schmelzwärme beim Aufschmelzvorgang der gefrorenen eutektischen Flüssigkeit wird der Umgebung Wärme entzogen und die Umgebung kühlt ab. Die maximale Wirksamkeit der Kältespeicherplatte ist gegeben, wenn die eutektische Flüssigkeit vollständig gefroren ist. Dazu sollte die Gefriertemperatur mindestens um 5°C unter der Schmelztemperatur der eutektischen Flüssigkeit liegen. Beispielsweise sollte eine Kältespeicherplatte mit einer Gefriertemperatur von -21 °C auf mindestens -26 °C abgekühlt werden. Der Begriff "Kältespeicherplatte" umfaßt hier alle Behälter mit festen oder flexiblen Wänden, beispielsweise auch Folienbeutel, die einen Hohlraum zur Aufnahme der gefrorenen bzw. festen Flüssigkeit aufweisen.
Die genannten Systeme weisen bestimmte Nachteile auf:
Kühlmodule mit tiekaltem flüssigen oder schneeförmigen Kohlendioxid oder tiekaltem flüssigen Stickstoff als Kühlmedien sind nur für spezieile Isolierbehälter einsetzbar und können aufgrund der relativ tiefen Temperaturen dieser Kühlmedien das zu kühlende Gut negativ beeinflussen oder schädigen, insbesondere bei einem direkten Kontakt mit dem zu kühlenden Gut.
Kältespeicherplatten weisen eine nur relativ geringe und oftmals unzureichende Kühlleistung auf. Trockeneis besitzt ebenfalls nur eine relativ geringe Kühlleistung und ist zudem relativ teuer.
Die bekannten Kühlsysteme sind bislang nicht flexibel genug, daß bedeutet die Kühlleistung kann nicht so angepaßt werden, um zum Beispiel einerseits Tiefkühlwaren und andererseits Frischdienstwaren mit einem System zu kühlen. Die vorhandenen Isolierbehälter können so nicht optimal genutzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters zu schaffen, mit welchem auch für unterschiedliche Kühlaufgaben optimal angepaßte Kühlleistungen gewährleistet werden können. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, der mindestens ein Kühlmodul zugeordnet ist, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühlmediums aus dem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und der zugleich mindestens eine Kältespeicherplatte zugeordnet ist, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.
Unter dem Begriff "Isolierbehälter", sind alle denkbaren Arten von zumindest teilweise geschlossenen Behältern zu verstehen, zum Beispiel Container, Schränke, Transportkarren (Trolleys) oder Transportwagen, die in der Regel eine thermisch isolierende Wandung aufweisen und worin temperaturempfindliche Produkte unter Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gelagert oder transportiert werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums zunächst von dem zweiten Kühlmedium aufgenommen werden kann. Dadurch kann vorteilhaft eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden. Später wird die Kälte des zweiten Kühlmediums wieder freigesetzt, wodurch die Kühlzeit deutlich verlängert wird. Das zweite Kühlmedium wirkt so als Kältepuffer und Kältespeicher.
Erfindungsgemäß ist ein Kühlmodul so ausgebildet, daß eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird, und eine Kältespeicherplatte ist so ausgebildet, daß eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt wird. Unter dem Begriff "verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas" ist hier ein bei normaler Raumtemperatur (ca. 23 °C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegender Stoff oder Stoffgemisch, zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft zu verstehen, welcher oder 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.
Gemäß der Erfindung sind mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühlmodul und/oder die Kältespeicherplatte innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen des Isolierbehälters angeordnet sind.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Kühlmodul und/oder mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart zu einer Wand des Isolierbehälters so anzuordnen und so auszubilden, daß durch deren Kälteinhalt die Wand des Isolierbehälters gekühlt wird, wobei die Wand insbesondere auch die Oberseite des Isolierbehälters sein kann.
Erfindungsgemäß sind mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine
Kältespeicherplatte benachbart angeordnet, wobei die Anordnung vorzugsweise so erfolgt, daß zumindest ein Teil der abgegebenen Kälte aus dem Kühlmodul direkt zu der Kältespeicherplatte geführt wird.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühlmodul eine Öffnung aufweist, die so angeordnet oder ausgebildet ist, daß das aus der Öffnung entweichende, im wesentlichen gasförmige erste Kühlmedium mindestens einer entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte zugeführt wird. Dadurch wird vorteilhaft mit Hilfe des gasförmigen ersten Kühlmediums im wesentlichen zuerst das zweite Kühlmedium gekühlt und gegebenenfalls die Wandung des Isolierbehälters gekühlt, bevor das erste Kühlmedium an die Atmosphäre im Innenraum des Isolierbehälters gelangt, die das zu kühlende Gut direkt umgibt. Nach der Er indung weist das Kühlmodul eine Öffnung an der Oberseite auf.
Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte unterhalb des Kühlmoduls im Isolierbehälter angeordnet. Die Käitespeicherplatte wirkt so vorteilhaft als Puffer gegen eine zu starke Kühlwirkung der Unterseite des Kühlmoduls.
Nach der Erfindung ist das Kühlmodul aus Edelstahl, besonders bevorzugt aus RVS 304, hergestellt.
Als erstes Kühlmedium wird erfindungsgemäß flüssiger Stickstoff oder flüssiges oder festes Kohlendioxid, besonders bevorzugt aber flüssiger Stickstoff, eingesetzt. Unter dem Begriff "festes Kohlendioxid" ist hier Kohlendioxid in körniger, stückiger oder schneeförmiger, vorzugsweise jedoch schneeförmiger Form, zu verstehen.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, als Flüssigkeit 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.
Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte(n) aus dem Isolierbehälter entnehmbar, so daß diese leicht ausgetauscht werden kann, wobei es gemäß der Erfindung ebenso vorgesehen ist, daß für bestimmte Anwendungsfälie, zum Beispiel Tiefkühltransporte, auch das Kühlmodul aus dem Isolierbehälter entnehmbar ist und ebenso leicht ausgewechselt werden kann.
Nach der Erfindung beträgt die Höhe des Kühlmoduls 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm.
Erfindungsgemäß ist die thermische Isolierung des Kühlmodules vorzugsweise eine Vakuumisolierung. 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 wird dem Kühlmodul mit Hilfe einer Befülleinrichtung das erste Kühlmedium zugeführt, der 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 ersten Kühlmediums in das Kühlmodul gesteuert wird. Als Absperreinrichtung wird beispielsweise ein Ventil oder ein Schieber eingesetzt. Durch die Steuerung der Befüllzeit können so, bei einem gegebenen Druck des ersten Kühlmediums bei dem Befüllvorgang, dem Kühlmodul differierende Mengen des ersten 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 ersten Kühlmediums zur Steuerung der zuzuführenden Menge an erstem Kühlmedium einzusetzen.
Die gemäß der Erfindung lösbar mit dem Isolierbehälter verbundene Kältespeicherplatte(n) weist Einrichtungen auf, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben in den Isolierbehälter, eine Lagerung im Isolierbehälter und ein leichtes Entfernen aus dem Isolierbehälter ermöglichen.
Erfindungsgemäß beträgt das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls bis zu 20000 g, vorzugsweise 500 bis 15000g, an erstem Kühlmedium. Es können vorteilhaft differierende Menge an erstem Kühlmedium in das Kühlmodul eingefüllt werden. Die Menge an einzufüllendem ersten 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
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Öffnung zum Befüllen des Kühlmoduls mit dem ersten Kühlmedium zugleich als Öffnung zum Freisetzen des gebildeten gasförmigen ersten Kühlmediums dient. 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 erstes Kühlmedium geöffnet werden kann.
Die Öffnung des Kühlmoduls kann, insbesondere beim Einsatz von Kohlendioxid als erstes Kühlmedium, nach der Erfindung mit einer im wesentlichen nur für das gasförmige erste Kühlmedium durchlässigen Struktur versehen sein. Wird dem Kühlmodul körniges, stückiges oder schneeförmiges, festes Kohlendioxid zugeführt, so kann dabei mitgeführtes oder entstehendes, im wesentlichen gasförmiges Kohlendioxid über die im Kühlmodul angeordnete Öffnung mit der gasdurchlässigen Struktur entweichen, so daß im wesentlichen die gesamte Menge an zugeführtem festen Kohlendioxid im Kühlmodul verbleibt und für Kühlzwecke zur Verfügung steht.
Das Kühlmodul weist gemäß der Erfindung einen Stutzen auf, um die isolierende Wandung des Kühlmoduls zu evakuieren bzw. das vorhandene Vakuum zu messen.
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 erstes Kühlmedium besser in den unteren Bereich des Isolierbehälters fällt bzw. strömt. Dadurch kann vorteilhaft die Temperaturverteilung innerhalb des Isolierbehälters verbessert werden. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Kühlung des Isolierbehäiters durch mindestens ein Kühlmodul und bei Bedarf mindestens eine Kältespeicherplatte mit Hilfe von mindestens zwei Kühlmedien bei Bedarf erfolgt, wobei eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch dessen Freisetzen aus einem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und bei dem bei Bedarf eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums in einer Kältespeicherplatte durch dessen Zustandsänderung erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird. Dabei ist es zum Beispiel für Lebensmitteltransporte besonders vorteilhaft, daß ein einziger Isolierbehälter einerseits durch die Verwendung des Kühlmoduls ohne zusätzliche Kältespeicherplatte für Tiefkühlzwecke verwendet werden kann und andererseits bei der Kombination des Kühlmoduls mit zusätzlicher Kältespeicherplatte für Frischdienstzwecke eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist aber auch die gleichzeitige Verwendung von mindestens einem Kühimodul und mindestens einer Kältespeicherplatte nach der Erfindung vorgesehen.
Nach der Erfindung wird bei dem Verfahren eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt und eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums wird durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt.
Nach der Erfindung wird als zweites Kühlmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß zumindest ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums verbraucht wird, um das zweite Kühlmedium von einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen festen Zustand zu überführen.
Erfindungsgemäß verdampft eine Menge von 200 bis 2000 g, vorzugsweise ca. 800 bis 1200 g, an erstem Kühlmedium innerhalb einer Stunde. Die Aufgabe wird ferner durch einen Isolierbehälter gelöst, der Einrichtungen aufweist, um mindestens ein Kühlmodul aufzunehmen, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühimediums aus dem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und der Einrichtungen aufweist, um mindestens eine
Kältespeicherplatte aufzunehmen, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird. Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Isolierbehälter entsprechende Einrichtungen aufweist, um die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens zum Kühlen sinngemäß anzuwenden und durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die Vorrichtung und der Isoiierbehälter werden vorzugsweise verwendet zum Kühlen von Lebensmitteln.
Bei der Kühlung eines Isolierbehälters mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren, insbesondere mit einem relativ flachen Kühlmodul, ergeben sich die Vorteile einer wirtschaftlichen Verwendung eines Kühlmediums, einer relativ langen Kühlzeit mit hoher Temperaturkonstanz, einer wählbaren Temperatur im Innenraum des Isolierbehälters durch Austausch der Kältespeicherplatte(n) ohne eine Temperatursteuerung insbesondere im Temperaturbereich von -26 bis +8°C und darüber hinaus sowie einer platzsparenden und an den jeweiligen Isolierbehälter angepaßten Geometrie des Kühlmoduls und/oder Kältespeicherplatte(n), wodurch ein Einsatz auch von relativ kleinen Isolierbehältern möglich ist. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Kälteleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens so hoch sein kann, daß für bestimmte Anwendungsfälle auf eine sonst übliche Vorkühlung des Isolierbehälters vor dessen Einsatz verzichtet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren werden nun anhand von Abbildungen (Fig. 1 und Fig. 2) beispielhaft näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.
Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.
Der in Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 weist eine thermisch isolierende Wandung 2 auf. Innerhalb des Isolierbehälters 1 ist ein Kühlmodul 3 sowie eine Kältespeicherplatte 4 angeordnet. Das Kühimodul 3 weist eine Doppelwand aus Edelstahl auf, deren Zwischenraum evakuiert ist.
In der Fig. 2 ist eine vorteilhafte Anordnung des Kühlmoduls 3 sowie der Kältespeicherplatte 4 im Isolierbehälter 1 dargestellt. Im oberen Bereich innerhalb des Isolierbehälters 1 mit thermisch isolierender Wandung 2 ist eine Kältespeicherplatte 4 angeordnet und unterhalb der Kältespeicherplatte 4 ist ein Kühlmodul 3 angeordnet. An der Stirnfläche 5 des Kühlmoduls 3 sind ein Stutzen 6 für die Befüllung mit flüssigem Stickstoff sowie ein Stutzen 7 zur Evakuierung und zur Kontrolle des Vakkums angeordnet. Das Kühlmodul 3 weist eine Öffnung 8 an deren Oberseite (schraffierte Fläche in Fig. 2) auf, wodurch entweichendes gasförmiges erstes Kühlmedium im wesentlichen zuerst an die Kältespeicherplatte 4 gelangt, um diese zu kühlen. Ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums wird so zunächst von dem zweiten Kühlmedium aufgenommen, wodurch beim Befüllen des Kühlmoduls 3 mit erstem Kühlmedium eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden kann. Bei einer Erhöhung der Temperatur innerhalb des Isolierbehälters 1 wird die Kälte des zweiten Kühlmediums wieder freigesetzt, wodurch die gesamte Kühlzeit deutlich verlängert wird. Das zweite Kühlmedium wirkt so vorteilhaft als Kältepuffer und Kältespeicher.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Kühlen eines Isolierbehälters, der mindestens ein Kühlmodul zugeordnet ist, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch
Freisetzen des ersten Kühlmediums aus dem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und der zugleich mindestens eine Kältespeicherplatte zugeordnet ist, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der ein Kühlmodul so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung eines ersten
Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird, und bei eine Kältespeicherplatte so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Kühlmodul und/oder die Kältespeicherplatte innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen des Isolierbehälters angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Kühlmodul und/oder mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart zu einer Wand des Isolierbehälters so angeordnet sind und so ausgebildet sind, daß durch deren Kälteinhalt die Wand des Isolierbehälters gekühlt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Kühlmodul eine Öffnung aufweist, die so angeordnet oder ausgebildet ist, daß das aus der Öffnung entweichende, im wesentlichen gasförmige erste Kühlmedium mindestens einer entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte zugeführt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Kühlmodul eine Öffnung an der Oberseite aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mindestens eine Kältespeicherplatte unterhalb des Kühlmoduls im Isolierbehälter angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Kühlmodul aus Edelstahl besteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Kühlmodul als erstes Kühlmedium flüssigen Stickstoff oder flüssiges oder festes Kohlendioxid, bevorzugt flüssigen Stickstoff, enthält.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kältespeicherplatte eine eutektische Flüssigkeit enthält.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , bei der die eutektische Flüssigkeit eine Gefriertemperatur von 0 bis -40 °C, vorzugsweise von -2 bis -4 °C, besitzt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Kältespeicherplatte(n) aus dem Isolierbehälter entnehmbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Höhe des Kühlmoduls 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm, beträgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der das Kühlmodul eine thermische Vakuumisolierung aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Vakuum in der thermischen Vakuumisolierung von 0,01 bis 1 mbar beträgt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der dem Kühlmodul eine Befülleinrichtung für das erste Kühlmedium zugeordnet ist, der 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 ersten Kühlmediums in das Kühlmodul gesteuert wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Kältespeicherplatte lösbar mit dem Isolierbehälter verbunden ist und Einrichtungen aufweist, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben in den Isolierbehälter, eine Lagerung im Isolierbehälter und ein leichtes Entfernen aus dem Isolierbehälter ermöglichen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls an erstem Kühlmedium 500 bis 15000 g beträgt.
20. Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters, bei dem die Kühlung des Isolierbehälters durch mindestens ein Kühlmodul und bei Bedarf mindestens eine Kältespeicherplatte mit Hilfe von mindestens zwei Kühlmedien bei Bedarf erfolgt, wobei eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch dessen Freisetzen aus einem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und bei dem bei Bedarf eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums in einer Kältespeicherplatte durch dessen Zustandsänderung erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem eine Kühlwirkung eines ersten Kühlmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird und bei dem eine Kühlwirkung eines zweiten Kühlmediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmelzvorgang eines festen Stoffes oder
Stoffmischung erzielt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , bei dem als zweites Kühlmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei dem zumindest ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühlmediums verbraucht wird, um das zweite Kühlmedium von einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen festen Zustand zu überführen.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem eine Menge von 800 bis 1200 g an erstem Kühlmedium innerhalb einer Stunde verdampft.
25. Isolierbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierbehälter Einrichtungen aufweist, um mindestens ein Kühlmodul aufzunehmen, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühlmediums aus dem Kühlmodul in dessen Umgebung erzielt wird, und daß der Isolierbehälter zugleich Einrichtungen aufweist, um mindestens eine
Kältespeicherplatte aufzunehmen, welche ein zweites Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühlmediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühlmediums erzielt wird, wobei das zweite Kühlmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.
26. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 20 bis 24 oder eines Isolierbehälters nach Anspruch 25 zum Kühlen von Lebensmitteln.
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