(57)【要約】【課題】長時間にわたってコンテナ内容物を外部のエネルギ源なしに低い温度レベルで冷却し、冷却コンテナの冷却効果が後の時点で充電され、引き続いて任意の時間、損失なしに蓄積され得るものを提供する。【解決手段】蒸発器２に蒸発器ファン１２が対応配置されており、該蒸発器ファン１２が、気流を蒸発器を介して変向するようになっており、かつ収着剤容器５に収着剤ファン１０が対応配置されており、該収着剤ファン１０が、空気を収着剤容器５を介して案内できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱絶縁された冷却コンテナ（１）を冷却するための収着冷却装置であって、該収着冷却装置が、収着剤容器（５）を備えており、該収着剤容器（５）が収着剤（７）を有しており、該収着剤（７）が、収着段階の間に作業剤を収着し、該作業剤が、冷却コンテナ（１）の内部範囲に配置された蒸発器（２）内で蒸発するようになっており、かつ前記収着剤容器（５）と蒸発器（２）との間に遮断可能な弁（４）を備えており、前記弁（４）が、作業剤蒸気の流れを阻止することができる形式のものにおいて、蒸発器（２）に蒸発器ファン（１２）が対応配置されており、該蒸発器ファン（１２）が、気流を蒸発器を介して変向するようになっており、かつ収着剤容器（５）に収着剤ファン（１０）が対応配置されており、該収着剤ファン（１０）が、空気を収着剤容器５を介して案内できるようになっていることを特徴とする、熱絶縁された冷却コンテナを冷却するための収着冷却装置。
【請求項２】
収着剤容器（５）又は蒸発器（２）の表面が板状になっており、気流による熱交換に適している、請求項１記載の収着冷却装置。
【請求項３】
弁（４）が、制御弁として形成されており、該制御弁が、蒸発器温度を作業剤蒸気流を絞ることによって制御する、請求項１又は２記載の収着冷却装置。
【請求項４】
収着剤容器（５）が、概収着剤容器の表面までの収着剤の最大熱伝導距離が、２ｃｍよりも小さくなるように形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の収着冷却装置。
【請求項５】
収着剤容器（５）に電気的な加熱装置（８）が対応配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の収着冷却装置。
【請求項６】
収着剤ファン（１０）と蒸発器ファン（１２）とが、電気的なアキュムレータ（１１）によって電流を供給され得るようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の収着冷却装置。
【請求項７】
収着剤（７）がゼオライトを含有しており、作業剤が水を含有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の収着冷却装置。
【請求項８】
蒸発器（２）が、温度センサ（１５）に連結されており、該温度センサ（１５）が、予め選択された限界温度の超過時に、収着剤容器（５）のための電気的な加熱装置（８）をスイッチオフするようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の収着冷却装置。
【請求項９】
冷却コンテナ（１）が安全装置（１７）を有しており、該安全装置（１７）が、ドアの閉鎖時に脱着段階が行われることを阻止する、請求項１から８までのいずれか１項記載の収着冷却装置。
【請求項１０】
収着段階の間に、冷却コンテナ（１）の内室温度を次のことにより制御する、すなわち、蒸発器ファン（１２）を間欠的に作動させ、弁（４）を開いておくことによって制御することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【請求項１１】
収着段階の間に、収着剤ファン（１０）を蒸発器ファン（１２）と同時に間欠的に作動させる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【請求項１２】
脱着段階の間に、アキュムレータを充電する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【請求項１３】
収着段階を脱着段階よりも少なくとも３倍長く継続する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【請求項１４】
収着段階の間に、冷却コンテナ（１）内の空気温度を２０℃〜０℃までの間で調節可能にする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【請求項１５】
脱着段階の間に、蒸発器（２）内の作業剤の液化を行い、蒸発器ファン（１２）により生ぜしめられた気流に液化熱を引き渡す、請求項１から１４までいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【請求項１６】
脱着段階の間に、冷却コンテナ（１）のドアを開放し、外側空気との空気交換を行う、請求項１から１５までのいずれか１項記載の収着冷却装置を使用するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着冷却装置を備えた冷却コンテナ及びこの冷却コンテナを運転する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸着装置は、固体の収着剤が、低い温度で沸騰する第２の薬剤、作業剤を蒸気状に熱放出下で収着する（収着段階）装置である。この場合、作業剤は蒸発器内で熱吸収下で蒸発する。収着剤は飽和された後、熱供給により再び脱着され得る（脱着段階）。この場合、作業剤は吸着剤から蒸発する。作業剤蒸気は再び液化され、引き続き蒸発器内で改めて蒸発され得る。
【０００３】
固体の収着剤によって冷却するための吸着装置が、欧州特許第０３６８１１１号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第３４２５４１９号明細書につき公知である。この場合、収着剤を充填された収着剤容器は蒸発器内で生成される作業剤蒸気を吸収し、この作業剤蒸気を熱放出下で収着する。この場合、収着熱は収着剤充填物から導出されなければならない。冷却装置は、熱絶縁されたボックス内で食品を保冷及び保温するために使用することができる。
【０００４】
欧州特許第０３６８１１１号明細書につき公知の収着冷却系は、運搬可能な冷却ユニットと、この冷却ユニットから分離可能な定置された充電ステーションとから成っている。冷却ユニットは、固体の収着剤を充填された収着剤容器と蒸発器とから成り、この蒸発器は、液体の作業剤と、この蒸発器内に埋め込まれた熱交換器とを有している。蒸発器と収着剤容器とは、遮断可能な蒸気導管を介して互いに結合されている。蒸発器内に埋め込まれた熱交換器内を液状媒体が流れ、この液状媒体は、遮断装置の温度制御された開閉によって望ましい温度レベルに冷却される。収着剤は作業剤によって飽和された後、充電ステーションで加熱することができる。この場合、流出する作業剤蒸気は蒸発器内で再び液化される。凝縮熱は、埋め込まれた熱交換器内を貫流しなければならない冷却水によって導出される。
【特許文献１】欧州特許第０３６８１１１号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４２５４１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、吸着冷却装置を備えた冷却コンテナであって、長時間にわたってコンテナ内容物を外部のエネルギ源なしに低い温度レベルで冷却し、冷却コンテナの冷却効果が後の時点で充電され、引き続き任意の時間、損失なしに蓄積され得るものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決した本発明の手段によれば、蒸発器に蒸発器ファンが対応配置されており、該蒸発器ファンが気流を蒸発器を介して変向するようになっており、かつ収着剤容器に収着剤ファンが対応配置されており、該収着剤ファンが収着剤容器を介して空気を案内できるようになっており、かつ収着段階の間に、冷却コンテナの内室温度を、蒸発器ファンを間欠的に作動させ、弁を開いておくことによって制御する。従属請求項は、本発明による別の装置若しくは吸着冷却装置の使用法を示している。
【発明の効果】
【０００７】
これによれば、本発明による吸着冷却装置は収着剤容器の内部に収着剤を有しており、蒸発器の内部に弁と液体の作業剤とを有している。収着剤には、脱着段階の間に熱が供給され、この熱は収着段階の間に取り除かれる。作業剤には、収着段階の間に蒸発熱が供給され、脱着段階の間に液化熱が取り除かれる。この場合、熱量は気流に伝達され、この気流は、電気的に駆動されるファンによって相応に成形された熱表面に搬送される。
【０００８】
脱着段階の間に作業剤蒸気は脱着される。この作業剤蒸気は、開かれた又は自動的に開く弁を介して蒸発器まで流れ、この蒸発器で凝縮される。この場合、搬送された空気量は、液化熱が比較的低い温度レベルで導出され得る程度の大きさであることが望ましい。この段階の終了時には、収着剤への熱供給は停止される。さらなる作業剤蒸気の脱着は、これをもって終了する。弁の閉鎖により、作業剤蒸気の逆流は阻止される。脱着された作業剤は、液体の形で蒸発器内に存在している。このような使用準備の整った状態で、吸着冷却装置は任意の時間、保管可能である。
【０００９】
収着剤容器に温度安定性の熱絶縁装置を設け、これにより、脱着過程の間に周囲への熱損失が最小化されるようにすると有利である。
【００１０】
吸着段階を導入するためには、弁が開かれる。この場合、作業剤蒸気は蒸発器から収着剤容器内に流入し、収着剤によって発熱的に収着される。部分量の蒸発により、作業剤量は蒸発器内で冷却され、かつ熱交換器に沿って案内された気流を冷却する。最大冷却出力を生ぜしめるためには、収着剤は熱交換器内の収着熱を周囲に導出することができなければならない。特に集中的な冷却効果は、収着剤容器がこの収着剤容器の周囲を流れる気流のために十分に大きい熱交換表面を有している場合に得られる。有利には、収着剤は周辺温度に冷却することができ、これにより、最大の作業剤量を十分に低い蒸発温度で蒸発させることができる。
【００１１】
本発明によれば収着材料としてはゼオライトが使用される。従って、ゼオライト１ｋｇ毎に吸着冷却装置は冷気を約１３０ワット時、損失なしに任意の時間にわたって蓄積することができる。弁の開放後、この冷気量はすぐに準備される。ゼオライトは、ケイ素と酸化アルミニウムによる規則的な骨格構造体から成る結晶質の鉱物である。この骨格構造体は空隙を有しており、この空隙内で水分子は熱放出下で収着され得る。骨格構造体の内部では、水分子が強い電場力にさらされる。この電場力の強さは、既に骨格構造体内に含まれる水量及びゼオライトの温度に関係している。実際の使用のためには、１００ｇのゼオライトにつき２５グラムまでの水が収着され得る。ゼオライトは、収着反応若しくは脱着反応時に、妨げとなる熱膨張なしの固体の材料である。骨格構造体には水蒸気分子が全ての側から自由にアクセス可能である。従って、吸着装置は全ての状態で使用可能である。
【００１２】
しかしながら、収着剤が固体であり、収着反応時にも固体のままである別の収着剤結合体も使用可能である。固体の収着剤は、もちろん、わずかな熱伝導及び劣悪な熱伝達を有する。気流から収着剤−熱交換器への熱伝達も同程度なので、原則的にフィンのない、例えば円筒状、板状又は管状幾何学形状の熱交換器が推奨される。特にゼオライト顆粒はわずかな熱伝導を有するので、収着剤容器は、変換された熱量のための平均的な熱伝導距離が２ｃｍを超過しないように設計すべきである。
【００１３】
幾つかの固体の収着剤、例えばゼオライトは十分に安定しているので、容器壁が肉薄の場合に容量変更なしに外部の超過圧力をも支持することができる。それ故、付加的な補強部材又は肉厚の熱交換面は不要である。水を作業剤として使用する場合には、収着装置は真空下にあり、全機能継続時間、ガスがシステムに進入することは望ましくないので、耐真空性の構成部材を使用すべきである。弁の手での操作のためには、金属ベローによりシールされた構成が良いことが実証された。
【００１４】
経済的な運転形式のためには、再生時には２５０〜３５０℃までのゼオライト温度が推奨され、収着時には３０〜５０℃までのゼオライト温度が推奨される。特に有利には、再生は３００℃以上の空気温度を有する熱気流によって行われる。ゼオライト充填物が薄い層状に配置されている場合、再生は１時間以内に終了させることができる。この場合、蒸気の周りの十分な気流により、凝縮温度が１００℃以下に保持されるよう注意すべきである。これよりも高い温度では、容器−内圧が外部の空気圧よりも大きくなり、肉薄の容器構造が必然的に膨張してしまう。
【００１５】
水を作業剤として使用することにより、必要な制御の手間を最小限に低減することが可能となる。水を真空下で蒸発させる場合、水表面が０℃に冷却され、引き続く蒸発で氷結する。この氷層は、有利には空気温度を制御するために使用することができる。気流への熱放出がわずかな場合には氷層は成長し、熱放出が極めて大きい場合には氷層は溶融する。液体の沸騰温度が０℃以下に低減されることが望ましい場合には、水性の作業剤に凍結点を下げる材料が混合されていてもよい。
【００１６】
吸着冷却装置は、特に外部の駆動エネルギが使用できない移動性の使用のために適している。ファンを運転するために不可欠なエネルギは、本発明によればアキュムレータに蓄積される。このアキュムレータは脱着段階の間に蓄電装置を介して再び蓄電することができる。電気的なエネルギを節約するために、ファンは冷却コンテナの内室で望ましい冷却温度が超過された場合にのみ作動するようになっている。冷却温度が得られた又は超過された場合には、空気を収着剤容器を介して搬送するファンもスイッチオフされる。
【００１７】
蒸発器−熱交換器から流出した気流の温度は、公知の方法による弁の絞り機能を介して制御されてよい。
【００１８】
本発明によれば、空気温度も絞り機能とは無関係に制御されてよい。例えば、蒸発器からの気流の流出温度を下げるために、気流は収着剤−熱交換器によって高めることができる。弁が開かれている場合には、常に熱力学的な均衡が調節されるので、収着剤温度の低減は蒸発温度の低減につながる。蒸発器から流出した気流は、従って必然的により冷たくなる。
【００１９】
弁を逆止弁として形成することも有意義である。この場合、再生は弁が閉じられている場合にも実施することができる。収着剤から流出した作業剤−蒸気は自動的に逆止弁を開放し、蒸発器内で凝縮される。弁は脱着のためには開かれる必要がないので、再生段階の終了時にも積極的に閉じられる必要はない。このことは、収着装置の確実かつ簡単な取扱いのために大きな利点となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明による、吸着冷却装置を備えた冷却コンテナの概略的な断面図である。
【００２１】
断熱された移動可能な冷却コンテナ１が、内部でカバーに配置された蒸発器２を有しており、この蒸発器２は、作業剤蒸気導管３と逆止弁４とを介して収着剤容器５に結合されている。収着剤容器５も蒸発器２も、板状の熱交換装置から成っている。収着剤−熱交換器は３つの板６から成っており、これらの板６は吸着剤であるゼオライト７を含有している。ゼオライト充填物は、予め製造された成形体板の形で挿入され、この成形体板内には、作業剤蒸気の流れのためにも不可欠な分配構造が組み込まれている。板６の間には、電気的な２つの加熱エレメント８が配置されており、これらの加熱エレメント８を介して、板６の間の空隙、ひいては板６自体をも加熱することができる。収着剤容器５は、熱絶縁された流れケーシング９により取り囲まれており、この流れケーシング９によって、収着剤ファン１０が、脱着後の収着段階の間に周期的に周辺空気を搬送する。収着剤ファン１０は、蒸発器ファン１２と同様に収着段階の間にアキュムレータ１１により給電される。収着段階の間に、前記蒸発器ファン１２は冷却コンテナ１の内室の冷却したい空気を、矢印で示した通路に沿って蒸発器２を介して循環させる。この蒸発器２は、空気案内板１４によって内室から遮へいされている。温度センサ１５が内室の温度を監視している。蒸発器２は平坦な２つのプロフィール板１３から構成されており、これらのプロフィール板１３の内室に設けられた支持エレメントと、作業剤である水を分配するフリースとが、プロフィール板１３が内破せずに作業剤が一様に蒸発することができるために働く。安全装置１７が、ドア１８が開かれているのか又は閉じられているのかを制御装置（図示しない）に知らせる。
【００２２】
冷却コンテナの運転は、脱着段階と収着段階とに分割され得る。
【００２３】
脱着段階の間には、両方の電気的な加熱エレメント８が作動している。ゼオライト温度の上昇に伴って、一層多くの水蒸気がゼオライト７から蒸発せしめられる。上昇する蒸気圧が逆止弁４を開放し、作業剤蒸気は蒸発器２内に流入し、この蒸発器２で凝縮される。凝縮熱は気流に引き渡され、この気流を蒸発器ファン１２がプロフィール板１３を介して搬送する。冷却コンテナの内室の温度が高くなりすぎないように、脱着段階の間にはコンテナのドア１８を開放しておかなければならない。このことは、安全装置１７によって監視される。ドアの閉鎖時に温度センサ１５に示されるコンテナ温度が上限値を超過した場合、電気的な加熱エレメント８は解除若しくはスイッチオフされない。脱着段階の間には、冷却コンテナ１は定置された回路網に接続されており、この回路網を介して電気的な加熱エレメント８が給電される。同時に、アキュムレータ１１が蓄電される。脱着段階の終了時にゼオライト充填物の加熱は停止され、収着剤ファン１０が始動する。収着剤容器５は、これにより、周辺温度まで冷却される。しかしながら、自動的に閉鎖された逆止弁４を介して蒸気が蒸発器２から逆流することはできない。
【００２４】
このことは、収着段階でようやく、弁作動エレメント１６による弁４の開放によって可能となる。このとき蒸発器２は作業剤である水の蒸発によって冷却される。蒸気は収着剤容器５に流れ込み、この収着剤容器５内でゼオライト７によって熱放出下で収着される。この収着熱は、収着剤ファン１０によって周辺空気に引き渡される。冷却コンテナ１は、収着段階の間には通常、電気的な回路網から分離されているので、収着剤ファン１０も蒸発器ファン１２もアキュムレータ１１を介して作動される。電気的なエネルギを節約するために、収着剤ファン１０も蒸発器ファン１２も、温度センサ１５に示される冷却コンテナ内の内部温度が予め調節された冷却室温度を下回るや否や停止される。これにより、特に冷却コンテナ１５も何度も前もって冷却されなければならない冷却段階の開始時には、最大冷却出力が使用できるように確保されている。逆止弁４は、冷却コンテナ１が再び回路網に接続されることにより、改めて蓄電されるまで開放しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による、吸着−冷却装置を備えた冷却コンテナの概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  冷却コンテナ、    ２  蒸発器、    ３  作業剤蒸気導管、    ４  逆止弁、    ５  収着剤容器、    ６  板、    ７  ゼオライト、    ８  加熱エレメント、    ９  ケーシング、    １０  収着剤ファン、    １１  アキュムレータ、    １２  蒸発器ファン、    １３  プロフィール板、    １４  空気案内板、    １５  温度センサ、    １６  弁作動エレメント、    １７  安全装置
【図１】
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