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EP1110043A1 - Method and device for cooling a container - Google Patents

Method and device for cooling a container

Info

Publication number
EP1110043A1
EP1110043A1 EP99941617A EP99941617A EP1110043A1 EP 1110043 A1 EP1110043 A1 EP 1110043A1 EP 99941617 A EP99941617 A EP 99941617A EP 99941617 A EP99941617 A EP 99941617A EP 1110043 A1 EP1110043 A1 EP 1110043A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
cooling medium
cold storage
storage plate
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99941617A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1110043B1 (en
Inventor
Franz Luerken
H. Peter Jachmich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide Deutschland GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
Publication of EP1110043A1 publication Critical patent/EP1110043A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1110043B1 publication Critical patent/EP1110043B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/105—Movable containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/02—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using ice, e.g. ice-boxes
    • F25D3/06—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
    • F25D9/00—Devices not associated with refrigerating machinery and not covered by groups F25D1/00 - F25D7/00; Combinations of devices covered by two or more of the groups F25D1/00 - F25D7/00
    • 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
    • F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
    • F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
    • F25D2303/082—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid disposed in a cold storage element not forming part of a container for products to be cooled, e.g. ice pack or gel accumulator
    • F25D2303/0822—Details of the element
    • 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
    • F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
    • F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
    • F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
    • F25D2303/0844—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled above the product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/804—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.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for cooling an isolating container (1). According to the invention, at least one coolant module (3) is associated to said device. Said module comprises a first coolant agent and is designed in such a way that a cooling effect is produced in the environment of the coolant module (3) through release of the first cooling agent out of said module (3). Simultaneously, a cold accumulation plate (4) is also associated to said device. Said plate contains a second cooling agent and is designed in such a way that the cooling effect of the second cooling agent is produced through a change of state of said second cooling agent which remains in the cold accumulation plate (4) and is not released in the environment of said plate.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines Behälters Device and method for cooling a container
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters sowie deren Verwendung.The invention relates to a device and a method for cooling an insulating container and to the use thereof.
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.Methods have been known for a long time that delay the spoilage of food or other temperature-sensitive substances. Most of the food can be preserved in the processed state, especially by cooling processes. Because with falling temperature, physical, chemical, microbial and enzymatic reactions slow down.
Zum Transport und zur Lagerung verderblicher Waren, insbesondere von Lebensmitteln, werden daher gekühlte Behälter eingesetzt.Cooled containers are therefore used for the transport and storage of perishable goods, especially food.
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).In the MG Gas Products snow shooting system, individual floors of a transport container are cooled with cold carbon dioxide snow at -78.9 ° C (Gas Aktuell, issue 44, page 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.The use of dry ice for cooling purposes is described in DE 29 29 666 A1. 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.
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).Liquid nitrogen is used to cool insulated containers. For example, in the Cryogen ® -Trans process, 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 Aktuell, issue 51, page 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.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". 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. For example, 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.
Die genannten Systeme weisen bestimmte Nachteile auf:The systems mentioned have certain disadvantages:
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.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.
Kältespeicherplatten weisen eine nur relativ geringe und oftmals unzureichende Kühlleistung auf. Trockeneis besitzt ebenfalls nur eine relativ geringe Kühlleistung und ist zudem relativ teuer.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.
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.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.
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.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.
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.The term "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.
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.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.
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.According to the invention, 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, and 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 . The term "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) To understand a mixture of substances, for example nitrogen, carbon dioxide or air, which is in a liquid, supercritical or solid state at the appropriate temperature and pressure, the term "solid" state also including a lumpy, granular or snow-like form.
Gemäß der Erfindung sind mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet.According to the invention, at least one cooling module and at least one cold storage plate are arranged adjacent.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühlmodul und/oder die Kältespeicherplatte innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen des Isolierbehälters angeordnet sind.According to the invention it is provided that the cooling module and / or the cold storage plate are arranged within the thermally insulating walls of the insulating container.
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.It is provided according to the invention to arrange the cooling module and / or at least one cold storage plate adjacent to a wall of the insulating container in such a way that the cold content of the insulating container is cooled by its cold content, the wall in particular also being the top of the insulating container.
Erfindungsgemäß sind mindestens ein Kühlmodul und mindestens eineAccording to the invention, at least one cooling module and at least one
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.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.
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.According to the invention, it is provided that 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. As a result, 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. After the induction, the cooling module has an opening on the top.
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.According to 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.
Nach der Erfindung ist das Kühlmodul aus Edelstahl, besonders bevorzugt aus RVS 304, hergestellt.According to the invention, the cooling module is made of stainless steel, particularly preferably of RVS 304.
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.According to the invention, liquid nitrogen or liquid or solid carbon dioxide, but particularly preferably liquid nitrogen, is used as the first cooling medium. The term "solid carbon dioxide" is understood here to mean carbon dioxide in granular, lumpy or snow-like, but preferably snow-like, form.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, als Flüssigkeit eine eutektische Flüssigkeit einzusetzen.It is provided according to the invention to use a eutectic liquid as the liquid.
Nach der Erfindung besitzt die eutektische Flüssigkeit eine Gefriertemperatur von 0 bis -40 °C, besonders bevorzugt von ca. -2 bis -4 °C.According to the invention, the eutectic liquid has a freezing temperature of 0 to -40 ° C, particularly preferably of about -2 to -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.According to the invention, 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.
Nach der Erfindung beträgt die Höhe des Kühlmoduls 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm.According to the invention, the height of the cooling module is 50 to 200 mm, preferably 60 to 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.According to the invention, 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. To improve the hermetic insulation properties, a gas filling of the interior with carbon dioxide or argon can be used at the vacuum pressure mentioned.
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.According to the invention, 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. For example, a valve or a slide is used as the shut-off device. By controlling the filling time, at a given pressure of the first cooling medium during the filling process, different amounts of the first cooling medium can be supplied to the cooling module in order to set a time-desired cold preservation of the substances within the insulating container. For certain applications, however, it is also advantageously possible, alternatively or additionally, to regulate the pressure of the first cooling medium to control the amount of first cooling medium to be supplied.
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.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.
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 IsolierbehältersAccording to the invention, 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
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.It is provided according to the invention that 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.
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.According to the invention, 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.
Das Kühlmodul weist gemäß der Erfindung einen Stutzen auf, um die isolierende Wandung des Kühlmoduls zu evakuieren bzw. das vorhandene Vakuum zu messen.According to the invention, the cooling module has a connection piece in order to evacuate the insulating wall of the cooling module or to measure the existing vacuum.
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.According to the invention, 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. It is particularly advantageous for food transports, for example, that 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. However, the simultaneous use of at least one cooling module and at least one cold storage plate according to the invention is preferably also provided.
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.According to the invention, a cooling effect of a first cooling medium is achieved by an evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas, and a cooling effect of a second cooling medium is achieved by a heat-consuming melting process of a solid substance or mixture of substances.
Nach der Erfindung wird als zweites Kühlmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt.According to the invention, a eutectic liquid is used as the second cooling medium.
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.According to the invention, it is provided that at least part of 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.
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 eineAccording to the invention, an amount of 200 to 2000 g, preferably approximately 800 to 1200 g, of the first cooling medium evaporates within one hour. The object is further achieved by 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
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.To record cold storage plate, 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. According to the invention, it is provided that 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.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die Vorrichtung und der Isoiierbehälter werden vorzugsweise verwendet zum Kühlen von Lebensmitteln.The method according to the invention, the device and the insulating container are preferably used for cooling food.
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.When cooling an insulated container with the device and the method according to the invention, in particular with a relatively flat cooling module, there are the advantages of economical use of a cooling medium, a relatively long cooling time with high temperature constancy, and a selectable temperature in the interior of the insulated container by exchanging the cold storage plate ( n) without a temperature control, in particular in the temperature range from -26 to + 8 ° C and beyond, and a space-saving geometry of the cooling module and / or cold storage plate (s) adapted to the respective insulating container, which means that even relatively small insulating containers can be used. It has also been shown that 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).
Die Fig. 1 zeigt einen Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.1 shows an insulated container with a cooling module and a cold storage plate.
Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.2 shows a section of an insulated container with a cooling module and a cold storage plate.
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.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.
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. 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. On the end face 5 of the cooling module 3 there is a nozzle 6 for filling with liquid nitrogen and a nozzle 7 for evacuation and for checking the vacuum. 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. When the temperature inside the insulating container 1 increases, the cold of 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.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Kühlen eines Isolierbehälters, der mindestens ein Kühlmodul zugeordnet ist, welches ein erstes Kühlmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch1. Device for cooling an insulated container, which is assigned at least one cooling module, which contains a first cooling medium and is designed so that a cooling effect by
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.Release of the first cooling medium from the cooling module is achieved in its surroundings, and at the same time is assigned at least one cold storage plate, 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 remains in the cold storage plate and is not released in its vicinity.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der ein Kühlmodul so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung eines ersten2. Apparatus according to claim 1, wherein a cooling module is designed so that a cooling effect of a first
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.Cooling medium is achieved by an evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas, and is designed in a cold storage plate so 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.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Kühlmodul und/oder die Kältespeicherplatte innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen des Isolierbehälters angeordnet sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the cooling module and / or the cold storage plate are arranged within the thermally insulating walls of the insulating container.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mindestens ein Kühlmodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, in which at least one cooling module and at least one cold storage plate are arranged adjacent.
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.5. Device according to one of claims 1 to 4, wherein the cooling module and / or at least one cold storage plate are arranged adjacent to a wall of the insulating container and are designed such that the cold content of the wall of the insulating container is cooled.
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.6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the cooling module has an opening which is arranged or designed so that the escaping from the opening, substantially gaseous first cooling medium is supplied to at least one correspondingly arranged cold storage plate.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Kühlmodul eine Öffnung an der Oberseite aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the cooling module has an opening at the top.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mindestens eine Kältespeicherplatte unterhalb des Kühlmoduls im Isolierbehälter angeordnet ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, in which at least one cold storage plate is arranged below the cooling module in the insulating container.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Kühlmodul aus Edelstahl besteht.9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the cooling module consists of stainless steel.
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.10. The device according to one of claims 1 to 9, wherein the cooling module contains liquid nitrogen or liquid or solid carbon dioxide, preferably liquid nitrogen, as the first cooling medium.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kältespeicherplatte eine eutektische Flüssigkeit enthält.11. The device according to one of claims 1 to 10, wherein the cold storage plate contains a eutectic liquid.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , bei der die eutektische Flüssigkeit eine Gefriertemperatur von 0 bis -40 °C, vorzugsweise von -2 bis -4 °C, besitzt.12. The apparatus of claim 11, wherein the eutectic liquid has a freezing temperature of 0 to -40 ° C, preferably from -2 to -4 ° C.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Kältespeicherplatte(n) aus dem Isolierbehälter entnehmbar ist.13. The device according to one of claims 1 to 12, wherein the cold storage plate (s) can be removed from the insulating container.
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.14. Device according to one of claims 1 to 13, wherein the height of the cooling module is 50 to 200 mm, preferably 60 to 100 mm.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der das Kühlmodul eine thermische Vakuumisolierung aufweist.15. The device according to one of claims 1 to 14, wherein the cooling module has a thermal vacuum insulation.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Vakuum in der thermischen Vakuumisolierung von 0,01 bis 1 mbar beträgt. 16. The apparatus of claim 15, wherein the vacuum in the thermal vacuum insulation is from 0.01 to 1 mbar.
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.17. The device according to one of claims 1 to 16, wherein the cooling module is assigned a filling device for the first cooling medium, which is assigned a device for controlling the filling quantity, which has a shut-off device and a timer in operative connection with the shut-off device, with its Help the duration of the supply of the first cooling medium in the cooling module is controlled.
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.18. Device according to one of claims 1 to 17, in which the cold storage plate is detachably connected to the insulating container and has devices which are in operative connection with corresponding devices of the insulating container and an insertion into the insulating container, storage in the insulating container and easy removal enable the insulated container.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls an erstem Kühlmedium 500 bis 15000 g beträgt.19. Device according to one of claims 1 to 18, wherein the receiving volume of the cooling module of the first cooling medium is 500 to 15000 g.
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.20. A method for cooling an insulated container, 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, a cooling effect of a first cooling medium being achieved by releasing it from a cooling module in its surroundings and, 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.
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 oder21. The method of claim 20, wherein a cooling effect of a first cooling medium is achieved by an evaporating cryogenic liquefied, supercritical or solid gas and in which a cooling effect of a second cooling medium by a heat-consuming melting process of a solid substance or
Stoffmischung erzielt wird. Mixture of substances is achieved.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , bei dem als zweites Kühlmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt wird.22. The method according to claim 20 or 21, in which a eutectic liquid is used as the second cooling medium.
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.23. The method according to any one of claims 20 to 22, wherein at least part of 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.
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.24. The method according to any one of claims 20 to 23, wherein an amount of 800 to 1200 g of the first cooling medium evaporates within an hour.
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 eine25. Insulating container, characterized in that the insulating container has means for receiving at least one cooling module which contains a first cooling medium and is designed so that a cooling effect is achieved by releasing the first cooling medium from the cooling module in its vicinity, and that the insulating container also has facilities to at least one
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.To record cold storage plate, 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.
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. 26. Use of a device according to one of claims 1 to 19 or a method according to one of claims 20 to 24 or an insulated container according to claim 25 for cooling food.
EP99941617A 1998-09-03 1999-08-13 Method and device for cooling a container Expired - Lifetime EP1110043B1 (en)

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