DE10251484A1 - Kühlbehälter mit eutektischer Platte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter (1) mit mindestens einem Kühlmodul (2), das ein Kühlmittelreservoir (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an das Kühlmittelreservoir (3) auf der einem Kühlgut zugewandten Seite angrenzend ein vom Kühlmittelreservoir (3) getrennter Hohlraum (4) vorgesehen ist, der eine eutektische Kühlsole enthält. Die eutektische Kühlsole hat die Eigenschaft, Kälte aufnehmen zu können und bei der Weitergabe der Kälte an das Kühlgut (8) bzw. bei der Aufnahme von Wärme von dem Kühlgut (8) eine Pufferfunktion zu übernehmen.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Behälter mit mindestens einem Kühlmodul, das ein Kühlmittelreservoir aufweist.
• Bekannt sind Kalthaltungseinrichtungen zur Lagerung und zum Transport von Kühlgut, in denen verflüssigte Gase als Kühlmittel eingesetzt werden. Dabei ist es üblich das flüssige Gas am oberen Ende eines zu kühlenden Behälters in ein schubladenähnliches Reservoir einzubringen. Bekanntermaßen wird dabei Kälte über die Trennwand des Reservoirs an das Kühlgut im Kühlraum abgegeben, sowie verdampftes Kältemittel zur weiteren Produktkühlung in den Kühlraum geleitet. Bei dieser Anordnung treten jedoch Nachteile auf: Sie ist nicht gut geeignet für sehr kälteempfindliches Kühlgut wie beispielsweise frischen Salat, der im Plusbereich von Celsiusgraden gekühlt werden soll. Zur Abmilderung der Kälteeinwirkung ist die Verwendung von Kunststoffplatten bekannt, deren Pufferwirkung allerdings nicht für alle Anwendungen ausreicht. Der Begriff Kühlen wird hierbei und im Folgenden für Abkühlen und Kalthalten im Bereich von Plusgraden und von Minusgraden verwendet.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur produktschonenden und an die Bedürfnisse des Kühlguts angepaßten Kühlung zur Verfügung zu stellen, die unabhängig von einer Energieversorgung betrieben werden kann, und daher zum Transport und zur Lagerung von Kühlgut besonders geeignet ist.
• Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an das Kühlmittelreservoir auf der einem Kühlgut zugewandten Seite angrenzend ein vom Kühlmittelreservoir getrennter Hohlraum vorgesehen ist, der eine eutektische Kühlsole enthält. Die eutektische Kühlsole hat die Eigenschaft Kälte aufnehmen zu können und bei der Weitergabe der Kälte an das Kühlgut bzw. bei der Aufnahme von Wärme von dem Kühlgut eine Pufferfunktion zu übernehmen. Die Pufferwirkung rührt von der Eigenschaft der Kühlsole her bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur in den festen Zustand überzugehen und somit Kälte zu speichern, und zwar in einem Umfang der mindestens der Schmelzwärme des entstandenen Feststoffs entspricht.
• Das Kühlgut kann z. B. im Plusbereich von Celsiusgraden auf einer bestimmten Temperatur kühl zu haltende Frischware sein. Es besteht aber auch zusätzlich die Möglichkeit eine Produktabkühlung der Frischware durchzuführen. Ebenfalls ist es möglich die Erfindung zum Transport von Tiefkühlware einzusetzen. Die Eignung der Erfindung für die Verwendung bei Frisch- oder Tiefkühlware ergibt sich aus der Möglichkeit sowohl die Menge an Kühlmittel im Kühlmittelreservoir, als auch die Menge an eutektischer Kühlsole im Hohlraum zu variieren. Bei einer größeren Menge Kühlmittel im Kühlmittelreservoir steht durch das Kühlmodul eine größere Kälteleistung zur Kühlung des Inhalts des Behälters zur Verfügung. Je mehr eutektische Kühlsole zur Verfügung steht, desto größer ist die Pufferkapazität.
• Bevorzugt ist der Hohlraum durch eine Platte vom Kühlmittelreservoir abgetrennt. Insbesondere hat sich eine Metallplatte aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit von Metall als vorteilhaft erwiesen. Besonders vorteilhaft ist die Platte aus Stahl oder Edelstahl gefertigt. Es ist auch vorteilhaft, das gesamte Kühlmodul aus den genannten Metallen zu fertigen.
• Besonders bevorzugt weist die Unterseite der Platte vertikale Stege auf. Diese Stege sind dazu gedacht die Wärmeleitung über die Platte zwischen dem Kühlmittelreservoir und der eutektischen Kühlsole weiter zu verbessern. Dazu sind die vertikalen Stege bevorzugt so hoch, dass sie in die eutektische Kühlsole im Hohlraum eintauchen.
• Zweckmäßigerweise enthält das Kühlmittelreservoir ein flüssiges Gas, insbesondere flüssigen Stickstoff als Kühlmittel. Der Einsatz von flüssigem Stickstoff ermöglicht eine hohe Kälteleistung des Kühlmoduls bei vergleichsweise geringen Abmessungen des Kühlmoduls. Dadurch bleibt vorteilhaft ein großer Teil des Behälters frei für abzukühlendes Gut. Desweiteren ist flüssiger Stickstoff besonders für den Einsatz im Lebensmittelbereich geeignet.
• Zweckmäßigerweise ist das Kühlmodul entnehmbar in dem Behälter angebracht. Diese Ausgestaltung bietet Vorteile hinsichtlich einer problemslosen Reinigung des Behälters und hinsichtlich der Wartung des Kühlmoduls.
• Ebenso ist es zweckmäßig, ein Mittel zur Befüllung des Kühlmittelreservoirs mit flüssigem Kühlmittel vorzusehen sowie ein Mittel zur Ableitung von verdampftem Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir. Die Ableitung des verdampften Kühlmittels ist vorteilhaft aus dem Kühlmittelreservoir heraus und in den das Kühlgut enthaltenden Raum hinein vorgesehen. Dadurch wird ein sehr effektiver Einsatz des Kühlmittels ermöglicht und dessen Fähigkeit Wärme aufzunehmen fast vollständig genutzt.
• Mit besonderem Vorteil steht bei der Ableitung von verdampftem Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir ein Mittel zur Führung des Kaltgasstroms zur Verfügung. Dieses Mittel ist beispielsweise als Prallteil ausgebildet, an das das aus dem Kühlmittelreservoir ausströmende verdampfte Kühlmittel prallt und dadurch umgeleitet wird. Ein solches Prallteil wird voreilhaft so angebracht, dass z. B. ein Auftreffen des Stroms aus verdampftem Kühlmittel an der Behälterwand verhindert wird. Dadurch kann eine Versprödung der Behälterwand, die beispielsweise aus Kunststoff besteht, vermieden werden.
• Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Mittel zur Ableitung von verdampftem Kühlmittel direkt aus dem Kühlmittelresenroir heraus in die Umgebung des Behälters vorgesehen. Das verdampfte Kühlmittel kommt dabei nicht mit dem Kühlgut in dem Behälter in Kontakt, sondern wird vorteilhaft gleich vom Kühlmittelreservoir aus nach außen abgeleitet. Es kann einem Sammler für Kühlmitteldampf zugeleitet oder in die Umgebung abgegeben werden. Mit dieser Ausgestaltung ist der Vorteil verbunden, dass die Erfindung in dieser Form auch für sehr empfindliches Kühlgut geeignet ist, das keinen Kontakt mit dem verdampften Kühlmittel verträgt und beispielsweise ein Luftatmosphäre bevorzugt. Als Beispiel für eine solche Ware seien Früchte genannt, die während des Transports in einem erfindungsgemäßen Behälter noch nachreifen sollen.
• Die Erfindung bietet weitere Vorteile:
  Mit der Erfindung wird eine besonders produktschonende und an die Bedürfnisse des Kühlguts angepaßte Kühleinrichtung zur Verfügung gestellt, die sehr gut zur Temperatuhaltung von Lebensmitteln geeignet ist. Die gute Dosierbarkeit des eingesetzten Kühlmittels (z. B. Flüssiggas, insbesondere flüssiger Stickstoff) und die Kältespeicherfähigkeit der eutektischen Kühlsole trägt maßgeblich dazu bei, daß der Kühlmittelein satz sinnvoll minimiert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemäße Behälter auch aufgrund der großen Oberfläche des Kühlmoduls, die dem Kühlgut zugewandt ist, einen sehr guten Wärmeübergang und eine gleichmäßige Temperaturverteilung, sowie eine effiziente Nutzung der bereitgestellten Kälteleistung.
• Durch die eutektische Kühlsole im Hohlraum wird also eine Pufferwirkung erzielt, die zum einen den Verbrauch an flüssigem Kühlmittel, z. B. flüssigem Stockstoff, senkt und zum anderen Frischware im Plusbereich von Celsiusgraden vor Anfrierungen schützt.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich außerdem hervorragend zur Transportkühlung. Sie ist unabhängig von einer permanenten Energieversorgung in der Kalthaltungsphase zu betreiben. Darüber hinaus ist der Aufbau der Vorrichtung aus wenigen Komponenten einfach und robust gewählt, was den Anforderungen an einen Transportcontainer im Hinblick auf Transportgewicht und Haltbarkeit entgegenkommt.
• Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen
• 1 einen Querschnitt A-A durch ein erfindungsgemäßes Kühlmodul
• 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kühlmodul
• 3 einen Querschnitt B-B durch ein erfindungsgemäßes Kühlmodul
• 4 einen erfindungsgemäßen Behälter mit Kühlmodul Im Einzelnen zeigt 1 ein Kühlmodul 2 mit einem Kühlmittelreservoir 3 und einem unten an das Kühlmittelreservoirs 3 angrenzenden Hohlraum 4, der eine eutektische Kühlsole enthält und durch die Platte 10 vom Kühlmittelreservoir 3 getrennt ist. Die Platte 10 ist bevorzugt aus Metall, z. B. Stahl oder Edelstahl, gefertigt, wodurch ein guter Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel (z. B. flüssigen Stickstoff) und der eutektischen Kühlsole ermöglicht wird. Der Wärmeübergang findet dabei in der Hauptsache durch direkte Wärmeleitung über das Metall statt. Besonders vorteilhaft wird das gesamte Kühlmodul aus Stahl gefertigt.
• Des Weiteren sind in der 1 Mittel 5 (Befüllstutzen 5) zur Befüllung des Kühlmittelreservoirs 3 mit flüssigem Stickstoff sowie Mittel 6 (Entgasungsöffnung 6) zur Ableitung von verdampftem Stickstoff aus dem Kühlmittelreservoir 3 vorgesehen. Der abgeleitete Stickstoff prallt gegen das Mittel 12 zur Führung des Kaltgasstroms, das in diesem Beispiel als Kappe 12 ausgebildet ist, die nicht fest mit der Entgasungsöffnung 6 verbunden ist, sondern beim Ausströmen des gasförmigen Stickstoffs von der Entagsungsöffnung beabstandet ist (vgl. 1 und 2), wodurch ein Ausströmen bei gleichzeitiger Änderung der Strömungsrichtung ermöglicht wird. Dadurch wird eine Aufprallen der Gasströmung auf die Innenseite der oberen Wand 1a des Behälters 1 verhindert. Der Behälter 1 ist im Ganzen in der 4 schematisch dargestellt.
• An den ebenfalls in der 1 gezeigten Pumpstutzen 7 kann eine Vakuumpumpe angeschlossen werden, die in dem Zwischenraum 13 ein Vakuum erzeugt, wodurch das Kühlmittelreservoir 3 wärmeisoliert wird. Darüber hinaus ist eine Befülleinrichtung 14 zur Befüllung des Hohlraums 4 mit eutektischer Kühlsole gezeigt.
• Die 2 zeigt eine Draufsicht aus das Kühlmodul 3, in der ebenfalls der Befüllstutzen 5, die Entgasungsöffnung 6 mit der Kappe 12, der Pumpstutzen 7 sowie die Befülleinrichtung 14 gezeigt sind.
• In der 3 ist ein Querschnitt durch das Kühlmodul 3 gezeigt, der durch eine vertikale Schnitteben entstanden ist, die senkrecht auf der Schnitteben des Querschnitts aus der 1 steht. Zusätzlich zu den bereits bei der 1 beschriebenen Elementen sind in der 3 vertikale Stege 11 gezeigt. Die vertikalen Stege 11 verbessern den Wäremübertrag aus dem Kühlmittelreservoir über die Platte 10 zur eutektischen Kühlsole, die sich im Hohlraum 4 befindet.
• Die 4 zeigt einen Behälter 1 mit einem Kühlmodul 2 wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist sowie darüber hinaus einen Raum 15 zur Aufnahme eines auf einer bestimmten Temperatur zu haltenden Kühlguts 8. Der Behälter 1 ist bevorzugt als Thermobehälter 1 ausgebildet, was bedeutet, dass er mit einer thermischen Isolierung ausgestattet ist und meist aus Kunststoffmaterialien aufgebaut ist. Mit besonderem Vorteil ist der Raum 15 für das Kühlgut 8 im unteren Bereich des Behälters 1 angeordnet, während das Kühlmodul 2 bevorzugt im oberen Bereich des Behälters 1 angebracht ist. Dadurch wird eine gute Verteilung der vom Kühlmodul 2 abgegebenen Kälte im Inneren des Behälters 1 erreicht. Zusätzlich ist eine vorteilhafte Isolierung 9 der Außenwände des Behälters 1 gezeigt. Nicht dargestellt ist die den Behälter 1 verschließende Tür, durch die das Kühlgut 8 eingebracht und entnommen werden kann sowie über deren Abdichtung verdampftes Kältemittel, welches in den Raum 15 geleitet wurde, abgegeben werden kann, wodurch ein Druckanstieg im Raum 15 vermieden wird. Desweiteren zeigt die 4 zwei Führungsschienen 16 an den Innenflächen der Seitenwände eines Behälters 1, an denen das Kühlmodul 2 entnehmbar im Behälter 1 angebracht ist.
• Insgesamt werden sehr gute Kalthaltungseigenschaften erzielt, wodurch sich ein erfindungsgemäß ausgeführter Behälter 1 als zur Transportkühlung von empfindlichem Kühlgut, z. B. empfindichen Lebensmitteln wie Frischgemüse, besonders geeignet erweist.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Kühlmodul als ein Bauteil ein Kühlmittelreservoir und einen Hohlraum zur Aufnahme von Kühlsole beinhaltet. Dies erleichtert die Handhabung des Kühlmoduls auf vorteilhafte Weise.

Claims (9)

1. Behälter (1) mit mindestens einem Kühlmodul (2), das ein Kühlmittelreservoir (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an das Kühlmittelreservoir (3) auf der einem Kühlgut zugewandten Seite angrenzend ein vom Kühlmittelreservoir (3) getrennter Hohlraum (4) vorgesehen ist, der eine eutektische Kühlsole enthält.
2. Behälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) durch eine Platte (10), insbesondere durch eine Metallplatte (10), vom Kühlmittelreservoir (3) abgetrennt ist.
3. Behälter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite der Platte (10) vertikale Stege (11) aufweist.
4. Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelreservoir (3) ein flüssiges Gas, insbesondere flüssigen Stickstoff, als Kühlmittel enthält.
5. Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul (2) entnehmbar in dem Behälter (1) angebracht ist.
6. Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (5) zur Befüllung des Kühlmittelreservoirs (3) mit flüssigem Kühlmittel vorgesehen ist.
7. Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (6) zur Ableitung von verdampftem Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir (3) heraus und in den das Kühlgut enthaltenden Raum (15) hinein vorgesehen ist.
8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ableitung von verdampftem Kühlmittel aus dem Kühlmittelresenroir (3) ein Mittel (12) zur Führung des Kaltgasstroms zur Verfügung steht.
9. Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (6) zur Ableitung von verdampftem Kühlmittel direkt aus dem Kühlmittelreservoir (3) heraus in die Umgebung des Behälters (1) vorgesehen ist.