Kühlgutbehälter zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter

Abstract

 Der Kühlgutbehälter setzt sich aus einem Kühlmittelteil (5) und einem Kühlgutteil (6) zusammen. Der Kühlmittelteil (5) zur Aufnahme von z.B. Trockeneis ist dicht verschlossen und gegen aussen stark isoliert. Es ist über eine Oeffnung (11) mit einem Leitungssystem (12) mit einem Eintritt in den Kühlguteil (6) verbunden, während der Kühlgutteil (6) eine Oeffnung (14) nach aussen aufweist. Im Kühlmittelbehälter (7) wird das Kühlmittel (8) durch Wärmeaufnahme verdampft; es entsteht ein Druckgefälle und damit ein Zwangsdurchlauf mit einer Zwangsumwälzung der verdampften Gasmassen im Kühlgutbehälter. Die Wand mit dem Leitungssystem (12) ist gegenüber der Türe (4) kälter, so dass durch diese Temperaturdifferenz eine Thermosiphonumwälzung entsteht, die die Zwangsumwälzung verstärkt. Da zudem die Wärme für das Verdampfen des Kühlmittels über die nicht oder schwach isolierte Trennwand (9) aus dem Kühlgutteil (6) entnommen wird, ist der thermische Wirkungsgrad des Kühlgutbehälters hoch und zudem wird durch die Zwangsumwälzung eine gleichmässige Kühlung des Kühlguts (15) erreicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter mittels eines Kühlmittels, wobei der Innenraum des Behälters einen Kühlgutteil und einen Kühlmittelteil aufweist und einen Kühlgutbehälter zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Kühlgutbehälter zur Aufnahme eines Kühlguts, die unabhängig von äussern Energiezuführungen arbeiten, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, vor allem als bewegliche und/oder fahrbare Behälter, wie sie vor allem im Transportsektor, z.B. bei der Eisenbahn und bei der Luftfahrt, in erheblichem Umfang eingesetzt werden. Mit solchen Kühlgutbehältern soll unter Verwendung eines geeigneten Kältemittels, z.B. Trockeneis (festes C0₂), das Kühlgut während einer bestimmten Zeitspanne unter der Umgebungstemperatur gehalten werden können. Solche Behälter werden auch als Mahlzeiten- und Lebensmittelbehälter eingesetzt, die zur Versorgung von Passagieren dienen. Hierbei wird gewöhnlich von der zuständigen Gesundheitsbehörde verlangt, dass die Mahlzeiten oder die Lebensmittel in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden.

[0003] Die Kühlwirkung solcher Kühlgutbehälter beruht darauf, dass das überwiegend als Kühlmittel verwendete Trockeneis unter Wärmezufuhr aus der Umgebung oder aus dem Kühlgutbehälter zum Verdampfen gebracht und dass dabei das entstehende kalte Gas, das schwerer als Luft ist, durch Schwerkraftwirkung ins Innere des Kühlgutbehälters geleitet wird. Damit können, solange der Trockeneisvorrat ausreicht, die Wärmeverluste durch die Wände des Kühlgutbehälters ganz oder wenigstens teilweise ausgeglichen werden.

[0004] Bei einem bekannten Kühlgutbehälter ist der Innenraum in einen Kühlmittelteil für die Aufnahme des Kühlmittels und in einen Kühlgutteil für die Lagerung des Kühlgutes unterteilt, wobei sich der Kühlmittelteil unmittelbar unter dem Deckel bzw. der Decke des Behälters befindet. Da jedoch der Kühlmittelteil nur ungenügend gegen die Aussenumgebung isoliert ist, wird die Verdampfungswärme (Sublimationswärme) des Trockeneises zu einem wesentlichen Anteil der Umgebung entzogen und kommt so dem Kühlgut nicht mehr zugute. Da die Verdampfungswärme bei Trockeneis den weitaus grösseren Anteil an Kühlwirkung erbringen kann als die Erwärmung der dabei entstandenen kalten Kohlensäuregase, sind die Verluste bei den bekannten Kühlgutbehältern gross, und sie weisen demgemäss einen schlechtern thermischen Wirkungsgrad auf, abgesehen davon, dass auch keine gleichmässige Kühlwirkung im Kühlgutteil zustandekommt, und deshalb in der Nähe des Kühlmittelteils lagerndes Kühlgut stärker, sogar zu stark gekühlt werden kann.

[0005] Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, einen Kühlgutbehälter der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine Verbesserung seines thermischen Wirkungsgrads erreicht wird, wobei gleichzeitig eine Erhöhung der Umwälzgeschwindigkeit der kalten Gase im Kühlgutteil und ein kontrollierter Ablauf dieser Umwälzung erreicht wird.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kühlmittelteil ein dicht abgeschlossener Raum ist, der über ein Leitungssystem mit dem Kühlgutteil verbunden ist, wobei der Kühlgutteil über eine Austrittsöffnung mit der Aussenumgebung verbunden ist. Durch die Serieschaltung Kühlmittelteil-Kühlgutteil-Aussenumgebung wird erreicht, dass ein Druckgefälle entsteht, so dass die entstehenden kalten Gase in der Art eines Zwangsumlaufs geführt werden.

[0007] Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Die Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Kühlgutbehälter ohne äussere Energiezufuhr.

[0008] Der dargestellte Kühlbehälter weist isolierte Wände auf, von denen ein Boden 1, eine Rückwand 2 und eine Decke 3 dargestellt sind. Der Kühlgutbehälter ist durch eine ebenfalls wärmeisolierte Türe 4 geschlossen.

[0009] Der Innenraum des Kühlgutbehälters ist in einen Kühlmittelteil 5 und in einen wesentlich grösseren Kühlgutteil 6 unterteilt. Im Kühlmittelteil ist ein Behälter 7 zur Aufnahme eines Kühlmittels 8 eingeschoben, dessen Wände druckdicht abgeschlossen sind, wobei nur die gegen den _Kühlgutteil 6 liegende Wandpartie 9 weniger stark wärmeisoliert ist. Die übrigen Wandteile des Kühlmittelbehälters 7 sind dagegen stark isoliert, um der Aussenumgebung keine Verdampfungswärme zu entziehen, was einer Verminderung des thermischen Wirkungsgrads des Kühlgutbehälters gleichkommen würde.

[0010] Damit eine wirklich zufriedenstellende Funktion eines solchen Kühlgutbehälters erreicht wird, ist eine gleichmässige Temperaturverteilung im Innern des Behälters wesentlich. Da die vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Kohlensäuregas, dessen Sublimationstemperatur -78.5°C bei 760 Torr und dem Kühlgut mit einer Temperatur von 6 - 18°C für Lebensmittel und Mahlzeiten beträchtlich ist, ist eine Umwälzung und Durchmischung der Gasmassen im Innern des Kühlgutteils 6 anzustreben. Dies wird durch die nachstehend geschilderten Massnahmen erreicht.

[0011] Im Kühlmittelbehälter 7 ist an der Rückwand 2 mindestens eine Oeffnung 10 angeordnet, die durch eine Weichdichtung 11 an der Rückwand 2 druckdicht abgedichtet ist und eine Verbindung zu einem Druckleitungssystem 12 freigibt, das in der Rückwand 2 des Kühlgutbehälters integriert ist. Durch mindestens eine Oeffnung 13 wird eine Verbindung zum Kühlgutteil 6 geschaffen, die beispielsweise in der Nähe des Bodens 1 liegt. Ueber der Türe 4 wird mindestens eine weitere Oeffnung 14 vorgesehen.

[0012] Dadurch, dass dem Kühlmittel, z.B. Trockeneis, in dem druckdicht verschlossenen Kühlmittelbehälter 7 Wärme zugeführt wird, entsteht beim Verdampfen im Innern des _Behäl- ters 7 ein Ueberdruck, der dazu verwendet wird, um eine Zwangsumwälzung im Innern des Kühlgutteils in Gang zu setzen. Dies wird erreicht durch das Druckleitungssystem 12 mit den Oeffnungen 13, 14 zum Kühlgutteil 6 und zur Aussenumgebung. Es entsteht ein Druckgefälle, das zu einem Zwangsdurchlauf mit einer Zwangsumwälzung des Kühlmittels im Kühlgutteil führt. Die Umwälzung der Gasmassen wird dadurch verbessert, dass die Oeffnungen 13, 14 an entgegengesetzten Wänden und zudem diametral versetzt angeordnet sind.

[0013] Da zudem die Rückwand 2 mit dem Leitungssystem 12 kälter ist als die weniger isolierte Wand der Türe 4, wird die erwähnte _Zwangsumwälzung durch eine Schwerkraftumwälzung infolge einer Thermosiphonwirkung verstärkt. Selbstverständlich können die "kalte" und "warme" Wand anders angeordnet sein als in dem in der Figur dargestellten Beispiel.

[0014] Durch die beschriebene Ausbildung des Kühlgutbehälters wird demnach erreicht, dass die durch die Kühlmittel-Sublimation entstehenden Gasmassen in einem Zwangsdurchlauf mit Zwangsumwälzung durch den Kühlgutteil 6 fliessen, dass weiter durch die Anordnung "kalter" und "warmer" Wände diese Zwangsumwälzung durch Thermosiphonwirkung verstärkt und dass die Wärme für die Verdampfung des Kühlmittels 8 dem Kühlgutteil 6 entnommen wird. Daraus resultiert ein Kühlgutbehälter, bei dem eine gleichmässige Kühlung des z.B. in Portionen 15 im Kühlgutteil 6 gelagerten Kühlguts gewährleistet ist und der einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweist. Sollte an einzelnen Stellen des Kühlgutteils 6 die Kühlwirkung zu intensiv sein, kann dem durch eine Abschirmung 16,z.B. durch Platten oder Folien, im Bereich des Kühlmittelbehälters 7 oder der Oeffnung 13 leicht abgeholfen werden.

[0015] Der beschriebene Kühlgutbehälter kann auch etwas variiert werden. Das Druckleitungssystem 12 kann anstatt nur in einer Wand in zwei oder in mehreren Wänden eingebaut sein. Es können auch zwei oder mehr Oeffnungen 13, 14 vorgesehen werden, die zudem an anderen Stellen angeordnet werden können. Dementsprechend kann auch die Anordnung der "warmen" oder "kalten" Wand verschieden sein. Die Wand 9 kann leicht oder nicht isoliert sein. In jedem Fall soll jedoch die Zwangsumwälzung und die Thermosiphonwirkung wirksam sein.

Ansprüche

1. Verfahren zum Kühlen eines Kühlgutes in einem Behälter mittels eines Kühlmittels, wobei der Innenraum des Behälters einen Kühlgutteil und einen Kühlmittelteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kühlmittel in dem Kühlmittelteil ein Ueberdruck erzeugt wird, durch dessen Druckgefälle zu der Aussenumgebung unter gleichzeitiger Zwangsumwälzung und Durchmischung des Kühlmittels ein Zwangsdurchlauf desselben durch den Kühlgutteil aufrecht erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzung und Durchmischung des Kühlmittels durch eine durch ungleich kühle Wände im Kühlgutteil erzeugte Thermosiphonwirkung verstärkt wird.

3. Kühlgutbehälter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelteil (5) ein dicht abgeschlossener Druckraum ist, der über ein Druckleitungssystem (12) mit dem Kühlgutteil (6) verbunden ist, wobei der Kühlgutteil (6) über eine Austrittsöffnung (14) mit der Aussenumgebung verbunden ist.

4. Kühlgutbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelteil (5) stark wärmeisolierende Wandteile und nur gegen den Kühlgutteil (6) nicht oder nur schwach wärmeisolierende Wandteile (9) aufweist.

5. Kühlgutbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt (13) des Druckleitungssystems (12) in den Kühlgutteil (6) entfernt vom Austritt (14) angeordnet ist, z.B. diametral an gegenüberliegenden Wänden (2, 4).

6. Kühlgutbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckleitungssystem (12) in einer der Wände, z.B. in der Rückwand (2) des Kühlgutteils (6),verlegt ist.

7. Kühlgutbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlgutteil (6) Wände mit tieferer Wandtemperatur, z.B. die Rückwand (2), und Wände höherer Temperatur, z.B. die Türe (4), im Abstand voneinander angeordnet sind, zwecks Erzielung einer Thermosiphonwirkung.

Zeichnung