DE102006046931A1

DE102006046931A1 - Indirekt arbeitendes Kühlsystem für ein Kühlfahrzeug

Info

Publication number: DE102006046931A1
Application number: DE102006046931A
Authority: DE
Inventors: Volker Kamm; Stefan Walter
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Es wird ein Kühlsystem, insbesondere ein Kühlsystem für ein Kühlfahrzeug, beschrieben, umfassend eine oder mehrere Kühlkammern, wenigstens einen Speicherbehälter für kälteverflüssigtes Gas, mit dem das Kühlsystem betrieben wird, wenigstens einen Wärmetauscher pro Kühlkammer, der der Verdampfung des verflüssigten Gases dient, dem bzw. den Wärmetauschern zugeordnete Ventilatoren, die die Raumluft der Kühlkammer über den Wärmetauscher führen, und ein Leitungsnetz, das den oder die Speicherbehälter mit den Wärmetauschern verbindet.
Erfindungsgemäß ist keinem der Wärmetauscher (E1-E3) ein Phasentrenner vorgeschaltet und das Leitungsnetz (1-10), das den oder die Speicherbehälter (S) mit den Wärmetauschern (E1-E3) verbindet, ist derart ausgebildet, dass eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher (E1-E3) realisierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem, insbesondere ein Kühlsystem für ein Kühlfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Kühlkammern, wenigstens einen Speicherbehälter für verflüssigtes Gas mit dem das Kühlsystem betrieben wird, wenigstens einen Wärmetauscher pro Kühlkammer, der der Verdampfung des verflüssigten Gases dient, dem bzw. den Wärmetauschern zugeordnete Ventilatoren, die die Raumluft der Kühlkammer über den Wärmetauscher führen, und ein Leitungsnetz, das den oder die Speicherbehälter mit den Wärmetauschern verbindet.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammern mittels eines verflüssigten Gases, wobei das aus einem oder mehreren Speicherbehältern stammende verflüssigte Gas wenigstens zwei in einer oder mehreren Kühlkammern angeordneten Wärmetauschern geregelt zugeführt und in ihnen verdampft wird und/oder die Kälteleistung wenigstens eines Wärmetauschers mittels einer Leistungsregelung des ihm zugeordneten Ventilators erfolgt.
Ein gattungsgemäßes Kühlsystem, das beispielsweise in Kühlfahrzeugen zur Anwendung kommt, sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Kühlung sind aus der europäischen Patentanmeldung 1 593 918 bekannt. Vor der Einführung indirekt arbeitender Kühlsysteme wurde ein verflüssigtes Gas – im Regelfall kam hierbei flüssiger Stickstoff zur Anwendung – direkt durch Düsen in den zu kühlenden Raum eingeblasen. Die auf diese Weise entstehende erstickende Atmosphäre musste jedoch vor jedem Öffnen der Kühlraumtüren beseitigt und anschließend erneut aufgebaut werden, da ansonsten Lebensgefahr für das Personal bestand. Es ist offensichtlich, dass eine derartige Verfahrensweise einen unerwünscht hohen Verbrauch an verflüssigtem Gas bedingt.
Um die vorgenannten Nachteile zu umgehen, werden bereits seit längerem indirekt arbeitende Kühlsysteme und -verfahren eingesetzt, wie sie beispielsweise in der vorgenannten europäischen Patentanmeldung beschrieben sind. Das in dieser europäischen Patentanmeldung offenbarte Kühlsystem ist jedoch konstruktiv vergleichsweise aufwändig, da es – entsprechend der Anzahl der Kühlkammern – ein oder mehrere Phasentrenner erfordert. Des Weiteren ist von Nachteil, dass die Wärmetauscher bzw. Verdampfer nicht unabhängig voneinander betrieben werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kühlsystem sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammern anzugeben, bei dem auf das Vorsehen von Phasentrennern verzichtet werden kann. Darüber hinaus sollen das anzugebende Kühlsystem und Verfahren zur Kühlung eine selektive Regelung und Ansteuerung einzelner Wärmetauscher bzw. Verdampfer ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Kühlsystem vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass keinem der Wärmetauscher ein Phasentrenner vorgeschaltet ist und das Leitungsnetz, das den oder die Speicherbehälter mit den Wärmetauschern verbindet, derart ausgebildet ist, dass eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher realisierbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammer mittels eines verflüssigten Gases ist dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem in der bzw. den Kühlkammern erforderlichen Kältebedarf eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher realisiert wird.
Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Kühlsystem vorgeschlagen, das gänzlich auf die Verwendung von Phasentrennern verzichtet. Dies führt zu einer konstruktiv einfacheren Lösung bzw. Konstruktion, die jedoch aufgrund der Tatsache, dass das Leitungsnetz, das den oder die Speicherbehälter mit den Wärmetauschern verbindet, derart ausgebildet ist, dass eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher bzw. Verdampfer realisierbar ist, eine gegenüber dem Stand der Technik selektivere Regelung bzw. Ansteuerung einzelner Wärmetauscher ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kühlsystems sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammer mittels eines kälteverflüssigten Gases, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass

– jedem Wärmetauscher wenigstens ein Ventil vor- und/oder nachgeschaltet ist,
– wenigstens einem der Wärmetauscher eine Gasabblaseinrichtung nachgeschaltet ist,
– der bzw. die dem bzw. den Wärmetauschern zugeordneten Ventilatoren regelbar ausgebildet sind und
– sofern wenigstens ein Wärmetauscher mittels eines warmen Mediums abgetaut wird, als Abtaumedium zumindest ein Teilstrom des verdampften Gases verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Kühlsystem, das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammern mittels eines kälteverflüssigten Gases sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur zeigt eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsystems, bei dem dieses drei Kühlkammern bzw. -räume A, B und C aufweist. Vorgesehen sind ferner ein oder mehrere Speicherbehälter S, in dem bzw. denen das verflüssigte, vorzugsweise kälteverflüssigte Gas gelagert ist.
Als verflüssigtes Gas kommt im Regelfall vorzugsweise verflüssigter Stickstoff zur Anwendung. Denkbar ist ferner auch die Verwendung von verflüssigtem Kohlendioxid oder Mischungen, die (überwiegend) Stickstoff und/oder Kohlendioxid enthalten.
Jede der Kühlkammern A bis C weist einen Wärmetauscher E1, E2 bzw. E3 auf. Jedem Wärmetauscher E1 bis E3 ist ein in der Figur nicht dargestellter, vorzugsweise regelbar ausgebildeter Ventilator zugeordnet. Über die Leitungen bzw. Leitungsabschnitte 1, 2 und 3 kann diesen Wärmetauschern E1 bis E3 verflüssigtes Gas aus dem Speicherbehälter S zugeführt werden. Des Weiteren sind Abführleitungen 4, 5 und 6 vorgesehen, über die das zumindest teilweise verdampfte Gas aus den Wärmetauschern E1 bis E3 abgezogen werden kann. Die vorgenannten Leitungen münden in eine gemeinsame Abblasleitung 7.
In der Figur nicht dargestellt sind ferner den einzelnen Wärmetauschern E1 bis E3 nachgeschaltete Abblasleitungen, die optional vorgesehen werden können.
Vorgesehen sind ferner drei Verbindungsleitungen 8, 9 und 10, die eine Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten 4 und 5, 4 und 6 sowie 5 und 6 ermöglichen. In den vorgenannten Leitungen bzw. Leitungsabschnitten 1 bis 10 sind des Weiteren eine Vielzahl von regelbaren Ventilen a bis i angeordnet.
Das Vorsehen der vorbeschriebenen Leitungen 1 bis 10 sowie der vorbeschriebenen regelbaren Ventile a bis i ermöglicht die erfindungsgemäße Realisierung eines Leitungsnetzes, das eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher bzw. Verdampfer E1 bis E3 ermöglicht. Entsprechend dem jeweiligen Kältebedarf in den Kühlkammern A bis C werden die Wärmetauscher E1 bis E3 aus dem Speicherbehälter S mit verflüssigtem Gas versorgt. Mittels der Erfindung ist es nunmehr möglich, die einzelnen Wärmetauscher E1 bis E3 entsprechend der jeweiligen Anforderung selektiv zu regeln. Hierbei wird die gewünschte Verdampferleistung mittels der den Wärmetauschern E1 bis E3 zugeordneten Ventile a bis c sowie d bis f und/oder der Leistung der ihnen zugeordneten Ventilatoren in Abhängigkeit von der Differenz der Kühlraum-Soll- zur Kühlraum-Ist-Temperatur geregelt.
Nach Durchströmen der Wärmetauscher bzw. Verdampfer E1 und E2 können die angewärmten Teilströme des verflüssigten Gases über die Leitungsabschnitte 4 und 5 der Abblasleitung 7 und/oder über die Verbindungsleitungen 8, 9 und/oder 10 einem nachgeschalteten Wärmetauscher E2 bzw. E3 zugeführt werden. Darüber hinaus ist zudem ein teilweises Abblasen über die ggf. den Wärmetauschern E1 bis E3 nachgeschalteten, in der Figur nicht dargestellten Abblasleitungen möglich.
Grundsätzlich gilt, dass der Erfindungsgedanke nicht nur in zwei oder mehr Kühlkammern realisiert werden kann. Er ist in vorteilhafter Weise auch im Falle lediglich einer Kühlkammer anwendbar, sofern in dieser wenigstens zwei Wärmetauscher vorgesehen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann immer dann, wenn wenigstens ein abzutauender Wärmetauscher E1 bis E3 zumindest zeitweilig mittels eines warmen Mediums abgetaut werden soll, als Abtaumedium zumindest ein Teilstrom des verdampften Gases verwendet werden. Ergänzend oder alternativ können Mittel zum elektrischen Abtauen der oder der Wärmetauscher bzw. Verdampfer E1 bis E3 vorgesehen sein. Sind in einer Kühlkammer wenigstens zwei Wärmetauscher bzw. Verdampfer vorgesehen, so wird im Regelfall nur ein Wärmetauscher abgetaut, während mittels des zweiten Wärmetauschers die gewünschte Kühlung aufrecht erhalten werden kann.
Darüber hinaus kann verdampftes Gas selbstverständlich auch weiteren Verwendungszwecken, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, zugeführt werden, also beispielsweise als Antriebsgas für den oder die den Wärmetauschern E1 bis E3 zugeordneten Ventilatoren.
Das erfindungsgemäße Kühlsystem sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammern eignen sich insbesondere für sogenannte Ein- oder Mehrkammer-Kühlfahrzeuge sowie für alle weiteren mobilen und stationären Kühlraumsysteme.

Claims

Kühlsystem, insbesondere Kühlsystem für ein Kühlfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Kühlkammern, wenigstens einen Speicherbehälter für verflüssigtes Gas mit dem das Kühlsystem betrieben wird, wenigstens einen Wärmetauscher pro Kühlkammer, der der Verdampfung des verflüssigten Gases dient, dem bzw. den Wärmetauschern zugeordnete Ventilatoren, die die Raumluft der Kühlkammer über den Wärmetauscher führen, und ein Leitungsnetz, das den oder die Speicherbehälter mit den Wärmetauschern verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass keinem der Wärmetauscher (E1–E3) ein Phasentrenner vorgeschaltet ist und das Leitungsnetz (1–10), das den oder die Speicherbehälter (S) mit den Wärmetauschern (E1–E3) verbindet, derart ausgebildet ist, dass eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher (E1–E3) realisierbar ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Wärmetauscher (E1–E3) wenigstens ein Ventil (a–f) vor- und/oder nachgeschaltet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem der Wärmetauscher (E1–E3) eine Gasabblaseinrichtung nachgeschaltet ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die dem bzw. den Wärmetauschern (E1–E3) zugeordneten Ventilatoren regelbar ausgebildet sind.
Verfahren zur Kühlung einer oder mehrerer Kühlkammer mittels eines verflüssigten Gases, wobei das aus einem oder mehreren Speicherbehältern stammende verflüssigte Gas wenigstens zwei in einer oder mehreren Kühlkammern angeordneten Wärmetauschern geregelt zugeführt und in ihnen verdampft wird und/oder die Kälteleistung wenigstens eines Wärmetauschers mittels einer Leistungsregelung des ihm zugeordneten Ventilators erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem in der bzw. den Kühlkammern (A–C) erforderlichen Kältebedarf eine Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wärmetauscher (E1–E3) realisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei wenigstens ein Wärmetauscher mittels eines warmen Mediums abgetaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Abtaumedium zumindest ein Teilstrom des verdampften Gases verwendet wird.