DE2748796A1

DE2748796A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von materialien unter verwendung von gespeicherter, kaelteerzeugender kuehlung

Info

Publication number: DE2748796A1
Application number: DE19772748796
Authority: DE
Inventors: Jun Lewis Tyree
Original assignee: TYREE JUN; TYREE JUN LEWIS
Current assignee: Liquid Carbonic Corp
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1978-05-03
Also published as: CA1056612A; ATA768877A; DE2748796C2; JPS5384261A; EG13003A; GB1542559A; DK486077A; PH14941A; AU2961177A; PT67199A; AR216105A1; ES463391A1; MX146121A; ZA775987B; JPS6047499B2; NL7712028A; FR2369523B1; FR2369523A1; IT1090197B; BR7707265A

Description

Patentanwälte Dipl-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke SPMY Dipl.-Ing. EA₁WeICXMANn, Dipl.-Chem. B. Huber

LbI

27Λ8796

34699-F t MÜNCHEN 16, DEN

POSTFACH 160 «20 MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 913921/22

Lewis Tyree, Jr., 145 Briarwood Avenue, Oak Brook, Illinois, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Materialien unter Verwendung von gespeicherter, kälteerzeugender Kühlung

Die Erfindung betrifft die kälteerzeugende Kühlung, und zwar insbesondere Systeme, die eine relativ große Quantität an Kühlung liefern, und zwar auf einer intermittierenden Basis bei minimalem Aufwand an Kältemittel, insbesondere Kohlendioxid.

Es gibt viele kleine Benutzer von Gefrieranlagen, welche diese Anlage intermittierend bzw. stoßweise benutzen, insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie, und zwar dort, wo Nahrungsmittel in Chargen bzw. Schüben hergerichtet werden und wo sie zur Erhaltung ihres Geschmacks, ihrer Beschaffenheit, ihrer visuellen Wirkung und dergl. schnell gefroren werden müssen. Solche Nahrungsmittelverarbeiter sind beispielsweise Spezialitätenbäcker, Lebensmittellieferanten, Verpflegungsstellen und Küchenchefs in großen Restaurants und Hotels, wo die Zurichtung viele Stunden in Anspruch nehmen kann und dazu führt, daß eine relativ große Charge des Produktes erhalten wird, das der Verarbeiter dann auf einmal schnellein-

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frieren will. Im allgemeinen sind mechanische Gefrieranlagen für derartige intermittierende, in relativ großem Maßstab erfolgende Schnellgefriervorgänge, die eine Umgebung mit relativ niedriger Temperatur, z.B. von -34,44 oder -40⁰C, erfordern, ökonomisch nicht geeignet, weil eine große Kapitalinvestition erforderlich sein würde, und weil weiterhin Vorsorge für die kurzzeitige Lieferung einer hohen Leistung getroffen werden müßte. Eine kälteerzeugende Schnellgefrierung kann von beträchtlichem Nutzen für solche Benutzer sein, jedoch haben cryogenische bzw. kälteerzeugende Systeme bisher allgemein eine wesentliche Menge an Kältemittel verbraucht, wodurch ihre Attraktivität vermindert worden ist.

Zu den vorstehenden Ausführungen sei hinzugefügt, daß es viele andere Situationen gibt, die eine Kühlung auf einer allgemein zyklischen Basis erfordern, wobei es Perioden von starkem Gebrauch gibt, auf die Perioden von viel geringerem Gebrauch oder Perioden, in denen überhaupt keine Notwendigkeit für eine Kühlung besteht, folgen. Es ist daher erwünscht, cryogenische Kühlsysteme so anzupassen, daß sie als solche Systeme dienen können, die eine kommerziell attraktive Alternative zu den derzeit verfügbaren Systemen bilden.

Mit der Erfindung soll eine wirksame cryogenische bzw. kälteerzeugende Kühlung oder Gefrierung mit einem Minimum an Aufwand von Kältemittel ermöglicht werden. Weiterhin soll mit der Erfindung ein Kohlendioxid-KUhlsystem zur Verfügung gestellt werden, das eine relativ große Menge an Kühlmittelkapazität intermittierend auf einer ökonomisch attrak tiven Basis liefern kann. Außerdem wird mit der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur cryogenischen bzw. kälteerzeugenden Kühlung (die beiden Begriffe "cryogenisch¹¹ und "kälteerzeugend" werden synonym verwendet) vorgeschlagen, das es ermöglicht, relativ große Chargen eines Produktes auf einer wirksamen bzw. leistungsfähigen und ökonomisch attraktiven Basis intermittierend zu handhaben. Die Merkmale des ge-

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maß der Erfindung zur Verfügung gestellten Verfahrens und der durch die Erfindung geschaffenen Vorrichtung, mit denen die vorstehenden sowie weitere Vorteile der Erfindung erreicht werden, sind in den Patentansprüchen wiedergegeben. Diese sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden» ins einzelne gehenden Erläuterung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, und zwar in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines cryogenischen Kühlsystems, in dem verschiedene Merkmale der Erfindung verwirklicht worden sind;

Fig. 2 eine teilweise Ansicht einer alternativen Anordnung für ein Teil des in Fig. 1 veranschaulichten Systems;

Fig. 3 eine der Fig. 2 gleichartige Ansicht einer noch anderen alternativen Anordnung;

Fig. 4 eine der Fig. 1 gleichartige Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform; und

Fig. 5 eine Ansicht eines anderen cryogenischen Kühlsystems, in dem verschiedene Merkmale der Erfindung verwirklicht sind.

Sehr allgemein gesagt, wurde gefunden, daß man eine Anordnung zum Zuführen eines relativ großen Betrags an Kühlung bei cryogenischen Temperaturen auf einer intermittierenden Basis erhalten kann, indem man ein Niedrigtemperaturkühlmittelreservoir von cryogenischem Matsch oder Schnee, wie z.B. von Kohlendioxidmatsch oder -schnee, erstellt. Dieses Reservoir kann ökonomisch während einer Zeitdauer erzeugt werden, in der eine geringe Benutzung stattfindet oder zur Nacht, oder während anderer Nichtbenutzungsperioden. Demgemäß kann der Aufbau der Kühlkapazität in dem Reservoir verhältnismäßig langsam zustandegebracht werden, so daß nur ziemlich niedrige Leistungsanforderungen notwendig sind und nur

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eine Anlage bzw. Ausrüstung von relativ geringer Kapazität erforderlich ist. Infolgedessen kann ein relativ großes Reservoir an cryogenischem Matsch oder Schnee erzeugt werden, indem man nur einen relativ kleinen Kompressor und Kondensor verwendet, um den Dampf zu regenerieren bzw. zu ersetzen, solange eine genügende Länge an Zeit für den Betrieb des Kompressors und des Kondensors vorhanden ist.

Wenn es zu dem Erfordernis der Kühlung kommt, dann kann kaltes, flüssiges Kältemittel mit der erforderlichen Rate bzw. Geschwindigkeit zugeführt werden, wobei man den Vorteil der sofortigen Verfügbarkeit der Kühlkapazität des Niedrigtemperaturreservoirs dazu nimmt, den Kompressor beim Ersetzen des Dampfes, der erzeugt wird, zu unterstützen. Die Latentwärmeabsorptionskapazität des festen Kältemittels ist für die Kühlung entweder direkt oder indirekt durch Kondensieren des Dampfes verfügbar. Als Ergebnis dieser Verhältnisse kann genügend Kühlkapazität in dem Reservoir gespeichert werden, um z.B. ein schnelles Einfrieren einer großen Menge eines Produktes in einer relativ kurzen Zeitdauer bewirken zu können, während das verdampfte Kältemittel für die erneute Verwendung regeneriert wird. Wenn eine Periode von Spitzengebrauch bzw. intensiver Benutzung von einer Periode gefolgt wird, in der kein oder nur ein geringer Gebrauch erfolgt, ist der Betrieb eines Kompressors relativ niedriger Kapazität wirksam bzw. ausreichend, um das Niedrigtemperaturkühlmittelreservoir für einen weiteren Gefrierzyklus zu regenerieren. Die Bemessung der Reservoirs, Kompressoren und Kondensoren wird so festgesetzt, wie es für unterschiedliche Zyklen gewünscht wird, und es kann mehr als eine einzige Einheit in einem System angewandt werden, wenn die Gestaltungsbedingungen das verlangen.

Eine Anordnung zum Erzielen einer intermittierenden Kühlung für einen Spezialitätenlebensmittelservicebetrieb

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oder dergl., In der gewisse Merkmale der Erfindung verwirklicht sind, ist in Fig. 1 dargestellt. Obwohl verschiedenste Kältemittel, wie z.B. Stickstoff, Argon, Helium, Kohlenmonoxid, Krypton, Neon, Wasserstoff und gewisse Freons mit niedrigem Siedepunkt,verwendet werden können, ist Kohlendioxid für Anwendungsfälle, die sich auf Lebensmittelprodukte beziehen, zu bevorzugen. Es wird ein Standard-Kohlendioxidflüssigkeitsspeicherbehälter 10 angewandt, der so ausgelegt ist, daß er flüssiges Kohlendloxid bei etwa 21 atu speichern kann, bei welchem Druck es eine Gleichgewichtstemperatur von etwa -17,78°C hat. Eine Kühleinheit 12, wie z.B. ein Freon-Kondensor, ist mit dem Speicherbehälter 10 verbunden und so ausgelegt, wie es für ihren Betrieb zum kondensieren von Kohlendioxiddampf in dem Behälter zu Flüssigkeit notwendig ist. Der Freon-Kondensor ist eine Standardeinheit, und es ist eine solche Standardeinheit vorgesehen, die eine genügende Kondensationskapazität hat, die der Abmessung des Tanks und dem vorgesehenen Betrieb für die Verwendung des flüssigen Kohlendioxids angepaßt ist. Ein typischer Kondensor für eine Anlage dieser Art kann so bemessen sein, daß er etwa 22,68 kg Kohlendioxiddampf pro Stunde bei 2T. atü kondensiert.

Eine Flüssigkeitsleitung 14 erstreckt sich vom Boden des Speicherbehälters 10 zu einem oberen Teil einer Kammer oder eines Haltetanks 16, und zwar über ein fernbedienbares Ventil 18. Gewünschten falls kann wegen der Länge des Leitungsverlaufs vom Speicherbehälter eine Pumpe (nicht dargestellt) in der Flüssigkeitsleitung 14 vorgesehen sein. Eine Zweigleitung 20 ist mit der Flüssigkeitsleitung 14 verbunden, und sie tritt an einer unteren Stelle in den Tank 16 ein, und zwar verläuft sie über ein ferngesteuertes Ventil 22 und einen Druckregler 24. Der Druckregler stellt sicher, daß der Druck in der Leitung nicht unter etwa 5,6 ata abfällt.

Eine Dampfleitung 26 erstreckt sich vom oberen Teil des Tanks 16 zur Zuführungsseite eines Kompressors 28. Mit

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der Dampfleitimg 26 sind ein fernbedienbares Ventil 30 und ein Sammler 32 verbunden, die für einen Zweck benutzt werden, wie er nachstehend näher erläutert wird. Eine Leitung 34 erstreckt sich von der Entladungsseite des Kompressors 28 zu einem Ort, der in der Nähe des Bodens des Inneren des Speicherbehälters 10 liegt, so daß das gewärmte Hochdruckgas blasenförmig in das flüssige Kohlendioxid im Speicherkessel eingeleitet wird. Auf diese Weise wirkt der Körper bzw. die Masse des flüssigen Kohlendioxids als ein thermisches "Schwungrad" oder ein "Entüberhitzer", und die Freon-Kühleinheit 12 wird dazu benutzt, die Wiederverflüssigung des Hochdruckdampfes durchzuführen.

Der Haltetank 16 ist mit einer Flüssigkeitsniveausteuerung 36 versehen, die elektrisch mit einem Fernbedienungspult 38 verbunden ist. Wenn einmal das gewünschte Flüssigkeitsniveau innerhalb des Tanks 16 erreicht ist, dann arbeitet die Steuerschaltung so, daß sie bewirkt, daß sich das Ventil 18 schließt. Der Kompressor 28 kann gewünschtenfalls während des Füllens laufen, um Dampf aus dem Tank 16 zu entfernen, damit der Druck des flüssigen CO₂ von dem anfänglichen hohen Druck, bei dem es vom Speichertank zugeführt wurde (z.B. 21 atu), auf einen niedrigeren Druck von wenigstens etwa 5,25 ata und vorzugsweise auf unterhalb etwa 4,9 ata herabgesetzt wird. Die Herabsetzung des Drucks führt zu einer Verdampfung, zum Kühlen des unverdampften CO₂ und zum Absinken der Temperatur des flüssigen Kohlendioxids im Haltetank.

Das Flüssigkeitsniveau innerhalb des Haltetanks sinkt natürlich kontinuierlich ab, und zwar als Ergebnis der auftretenden Verdampfung, und wenn es ein niedriges Niveau erreicht, wie es durch das Steuergerät 36 eingestellt worden ist, dann bewirkt ein Signal zu dem Steuersystem 38, daß sich das Ventil 18 öffnet und zusätzliches, flüssiges

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CO₂ vom Speichertank 10 in den Tank zugeführt wird, und zwar durch die obere Leitung 14 sowie so lange, wie der Druck in dem Tank, der durch den Überwacher 44 gemessen wird, oberhalb eines voreingestellten Wertes ist, z.B. oberhalb 5,25 ata. Etwas von der zugeführten Flüssigkeit verdampft sofort, wodurch der Rest unterkühlt wird, und die Füllung wird fortgesetzt, bis das gewünschte Flüssigkeitsniveau erreicht ist.

Wenn die Temperatur etwa -56,11⁰C erreicht, beginnt die Ausbildung von festem CO₂, sofern die Verdampfung weitergeht. Tatsächlich wird eine Schicht von festem CX)₂ in der Nähe der Oberfläche der Flüssigkeit im Tank ausgebildet; jedoch ist die Dichte des festen CO₂ größer als diejenige des flüssigen CO₂, so daß ersteres die Tendenz hat, zu sinken. Durch Unterbrechung der Saugwirkung, die der Kompressor auf den Tank ausübt, wird die Verdampfung momentan angehalten, und eine solche Pause ermöglicht es der festen C0₂-Schicht, unter die Oberfläche zu sinken. Die Wiederaufnahme des Saugbetriebs durch den Kompressor 28 führt dann zur Bildung einer anderen festen Schicht, und eine nachfolgende Unterbrechung ermöglicht es, daß diese Schicht absinkt. Ein derartiges wiederholtes Saugen und Unterbrechen führt dazu, daß ein Reservoir von Matsch innerhalb des Haltetanks 16 aufgebaut wird.

Obwohl der Kompressor 28 zum Erzeugen dieser Unterbrechungen gestoppt und gestartet werden könnte, ist nur eine momentane Unterbrechung,für z.B. etwa 15 see, erforderlich; und das kann vorteilhafter dadurch erzielt werden, daß man das Ventil 30 in der Dampfleitung schließt und den Kompressor an der leeren Kammer 32 saugen läßt, die auf diese Weise als Saugsammler bzw. -akkumulator dient. Demgemäß wird das Steuersystem so eingestellt, daß diese Unterbrechungen beginnen, nachdem eine vorbestimmte Temperatur oder ein vorbestimmter Druck im Reservoir innerhalb des Tanks erreicht wor-

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den ist, der bzw. die durch einen Temperatursensor 40 oder einen Druckmesser und eine Überwachungseinheit 44 überwacht werden, aber natürlich hängen die tatsächlichen Zeiten von der Abmessung des Kompressors und des Matschtanks ab. Wenn z.B. einmal etwa -51,11⁰C oder 5_f25 ata erreicht sind, welche Werte anzeigen, daß sich festes CO₂ zu bilden beginnt, dann unterbricht das Steuersystem 38 das Saugen des Kompressors am Haltetank durch Schließen des Ventils 30 für etwa 15 see, und zwar nach jeweils 3 oder 4 min Betrieb. Dieser Vorgang führt zu einer wiederholten Ausbildung von relativ dünnen Schichten von festem CO₂» die wiederholt im Haltetank 16 nach abwärts sinken, bis sie das Niveau eines Siebs 42 erreichen, das in einem geringen Abstand oberhalb des Tankbodens angeordnet ist.

Wenn die Matschherstellung einmal begonnen hat, so daß der Kompressor den Druck unterhalb von 5,25 ata aufrechterhält, und wenn das untere Niveau der Flüssigkeit in dem Tank erreicht ist, so daß die Niveausteuerung 36 mehr Flüssigkeit anfordert, dann kann das Steuersystem 38 so eingestellt werden, daß es keine weitere Flüssigkeitseingabe oder nur eine beschränkte weitere Menge zuläßt. Wenn man sich dafür entscheidet, weiteres flüssiges CO₂ zuzuführen, dann wird das Ventil 22, das zu der Abzweigungsleitung 20 führt, geöffnet, so daß der Tank vom Boden her gefüllt und sichergestellt wird, daß eine gute Mischung der wärmeren Flüssigkeit stattfindet. Das flüssige CO , das durch die Zweigleitung 20 in den Tank eintritt, geht durch den Druckregler 24, dessen Zweck darin besteht, jede Bildung von festem CO₂ stromaufwärts im Bereich des Ventils 22 zu verhindern. Aufgrund des Füllens des Tanks 16 über die Bodenleitung 20 besteht keine Notwendigkeit, den Matschbildungsvorgang zu unterbrechen.

Die Wiederholung dieser Betriebsvorgänge führt dazu, daß ein Niedrigtemperaturreservoir von Kohlendioxidmatsch-

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Kühlmittel in dem Tank 16 aufgebaut wird, welches dann für Kühlungs- oder Einfrierzwecke verfügbar ist. Idealerweise ist das System so ausgelegt, daß der Bereich des Tanks oberhalb des Gitters 42 im wesentlichen mit Matsch gefüllt wird, und zwar bis zu dem gewünschten Niveau und während der Ruheperiode, in welcher der Benutzer die einzufrierenden Lebensmitte lprodukte zurichtet. Wenn irgendeine Verzögerung bei der Zurichtung der Produkte auftritt, ist das Steuersystem 38 so gestaltet, daß es die Bedingungen ermittelt, die ein Erzielen des gewünschten Niveaus an Matsch anzeigen, und daß es den Betrieb des Kompressors anhält, bevor das gesamte Reservoir in festes CO₂ umgeformt wird. Ein Satz von Bedingungen, die das anzeigen können, besteht darin, daß eine Temperatur von etwa -56,67⁰C überwacht wird, während das Flüssigkeitsniveau einen im wesentlichen vollen Zustand zeigt; unter diesen Bedingungen 1st es, wenn der Druck innerhalb des Tanks, wie er von der Uberwachungseinheit 44 gelesen wird, auch unterhalb von etwa 4,9 ata absinkt, eine Anzeige der Ausbildung einer ziemlich dicken, festen CC^-Schicht auf der Oberseite des Reservoirs, in welchem Fall die Verdampfung durch Abschließen des Kompressors angehalten werden sollte.

Wenn das Niedrigtemperaturreservoir einmal hergestellt worden ist, kann es in mehreren unterschiedlichen Weisen zum Bewirken des Einfrierens des Produktes angewandt werden, was von der Wahl des Systems abhängt, das der Kunde oder Benutzer ausgewählt hat. Es werden nachstehend mehrere Alternativen veranschaulicht und erläutert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist eine Kühlanlage in der Form eines Gefrierschranks 30 vorgesehen, der ein Paar von auswärtsschwingenden, isolierten Vordertüren 52 hat. Der Schrank 50 besitzt eine Schicht aus Wärmeisolierung, z.B. Polyurethanschaum, mit der das Innere der rückwärtigen und der seitlichen Wände sowie der Decke und des Bodens ausgekleidet ist,

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und dieser Schrank ist mit einer inneren Auskleidung 54 versehen, welche die Einschließung begrenzt, innerhalb derer das einzufrierende Produkt angeordnet wird.

Die Auskleidung 54 hat eine Mehrzahl von sich horizontal erstreckenden Austrittsschlitzen 56 in einer Wand, sowie eine Mehrzahl von sich vertikal erstreckenden Eintrittsschlitzen 58 in der entgegengesetzten Wand, durch welche eine Zirkulation von Gas bewirkt werden kann. Die Auskleidung ist in geeigneter Weise von den isolierten Seiten und Oberwänden des Schranks 50 im Abstand angeordnet, so daß sich eine Gaskammer oder ein Durchgangssystem ergibt, durch die bzw. das eine Strömung von Luft oder Gas kontinuierlich umgewälzt werden kann, und zwar durch einen Ventilator oder ein Gebläse 60, der bzw. das mittels eines Elektromotors 62 angetrieben wird, der auf der Oberseite des Schranks montiert ist. Die dargestellte Anlage ist so gestaltet, daß sie ein Paar mit Rädern versehene Wagen 64 aufnehmen kann, die Gestell Gitter, Rahmen oder dergl. mit Lebensmitteln tragen, welche gerade hergerichtet und zur Schnelleinfrierung bereit sind. Das Steuerpult 38 befindet sich vorteilhafterweise in einem Kasten, der an der Seite des Kühlgehäuses 50 montiert ist.

Die Kühlung der Anlage innerhalb der Grenzen der isolierten äußeren Wände wird durch einen ausgedehnten Oberflächenwärmeaustauscher 66 bewirkt, der zwischen der isolierten Oberseite des Gehäuses und der oberen Wand der Auskleidung angeordnet ist. Das Gebläse 60 bewirkt, daß die Atmosphäre innerhalb der Einschließung durch die horizontalen Austrittsschlitze 56 nach auswärts und aufwärts zu dem Gebläse gezogen wird, wo sie durch bzw. über die ausgedehnte Oberfläche des Wärmeaustauschers 66 gedrückt wird, an der sie gekühlt wirdj dann wird sie nach abwärts durch den Durchgang, der sich an der Außenseite der entgegengesetzten Wand befindet, geführt, so daß sie durch die vertikalen Schlitze

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58 wieder in die Einschließung zurückkehrt, und schließlich wird sie horizontal über (den Gesamtquerschnitt) der Kühleinschließung geführt bzw. geblasen, wodurch die Lebensmittel gekühlt werden, die sich auf den Wagen befinden.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird flüssiges CO₂, das sich auf niedriger Temperatur befindet, vom Boden des Haltetanks 16 abgezogen und mittels einer geel gneten Pumpe 70 über die isolierte Leitung 72 durch den Wärmeaustauscher 66 gepumpt. Nachdem es durch die gesamte Länge der Rohrleitung, welche die Flüssigkeitsseite des Wärmeaustauschers bildet, geströmt ist, verläßt es das Kühlgehäuse 50 über die isolierte Leitung 74 und wird dann an einer Stelle gerade unterhalb des Gitters 42 in den Tank zurückgeführt. Als Ergebnis dieser Verhältnisse wird flüssiges CO₂, das auf einer Temperatur von -51,11 bis -56,67°C ist und durch die Rohrleitung gepumpt wird, welche die ausgedehnte Oberfläche des Wärmeaustauschers 66 trägt bzw. aufweist, wenigstens teilweise verdampft, wenn es Wärme aus der gasförmigen Atmosphäre aufnimmt, die durch das Gebläse 60 daran vorbei umgewälzt wird.

Wenn die warme Fluidmischung durch die Leitung 74 in den Haltetank 16 zurückkehrt, wird sie in der Nähe des Bodens in diesen Tank eingeleitet, so daß sie sich mit dem kalten Matsch mischt, wenn sie in dem Tank aufsteigt, wodurch der Dampf kondensiert und die Temperatur des erwärmten, flüssigen CO₂ auf die Temperatur des Matschreservoirs, z. B. etwa -56,67°C, herabgesetzt wird. Als Ergebnis dieser Verhältnisse ist das Kühlsystem in der Lage, ziemlich sofort eine gasförmige Atmosphäre von etwa -51,11⁰C über die Lebensmittelprodukte, die eingefroren werden sollen, umzuwälzen. Infolgedessen erhält man die Vorteile des cryogenischen Einfrierens innerhalb der Kühlanlage, ohne daß man Kohlendioxid aufwenden bzw. verbrauchen und es an die Atmosphäre abgeben

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muß. Die Wärme, die von dem wärmeren, zurückkehrenden, flüssigen CO₂ abgegeben wird, und der Kondensationsdampf werden durch die latente Wärme des festen CO₂-TeHs des Matsches absorbiert, wenn dieser unter Bildung von flüssigem CO₂ schmilzt. Infolgedessen ergibt das in der vorstehenden V/eise ausgebildete Niedrigtemperaturmatschreservoir eine große Menge an bereitstehender Kühlung mit cryogenischen Temperaturen, durch die es möglich ist, ein Schnellgefrieren einer Charge eines Produktes durchzuführen.

Gewöhnlich wird das Steuersystem 38 so eingestellt, daß es den Kompressor 28 (wenn er nicht bereits arbeitet) betätigt, sobald das einzufrierende Produkt in das Kühlgehäuse 50 eingeladen, die Türen 52 geschlossen und verriegelt, und der Gebläsemotor 62 und die Pumpe 70 zu laufen beginnen. Auf diese Weise arbeitet der Kompressor 28 so, daß er fortfährt, zusätzliches, auf niedriger Temperatur befindliches, flüssiges CO₂ zu erzeugen, während die Kühlung innerhalb des Schranke 50 ausgeführt wird. Sollte das Produkt selbst überhaupt bezüglich Geschmacks- oder Geruchsverschlechterung durch Oxydation empfindlich sein oder sollte sogar ein schnelleres Einfrieren wünschenswert sein, dann wird eine Dampfverbindung zwischen dem Schrank 50 und dem Speicherbehälter 10 über die Leitung 76 hergestellt. In dieser Situation wird, bevor das Steuersystem den Gebläsemotor 62 betätigt, ein Ventil 78 in der Leitung 76 automatisch geöffnet, um die Anlage mit Kohlendioxiddampf zu fluten, der im wesentlichen die Luft aus dieser Anlage verdrängt. Der Gefriervorgang wird dann unter Verwendung des dichteren (verglichen mit Luft) Kohlendioxiddampfes ausgeführt, der ausgezeichnete Wärmekapazitätseigenschaften hat sowie eine Verschlechterung des Geschmacks bzw. Geruchs verhindert. Sollten die speziellen Wirkungen eines anderen Gases gewünscht werden, so kann dieses in die Anlage eingeführt werden, anstelle daß CO₂-Dampf aus dem Tank 10 eingeführt wird.

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Das System ist so gestaltet, daß es cryogenische Gefriertemperaturen unter Bedingungen hervorbringt, welche die Wiedergewinnung von im wesentlichen des gesamten Kohlendioxiddampfes ermöglichen, während gleichzeitig nur minimale Kapitalaufwendungen erforderlich sind, weil sowohl ein Kompressor als auch ein Kondensor mit relativ niedriger PS-Leistung verwendet werden. Jedoch ist das System nicht auf einen Betrieb in dieser Weise beschränkt, und wenn zusätzliche Kühllingskapazität benötigt wird, z.B. dann, wenn der Benutzer an einem speziellen Tag mehr als die normale Menge des Produktes einfrieren will, so daß die Periode, während der das Niedrigtemperaturmatschreservoir wiederhergestellt wird, sehr kurz sein muß, kann auch ein solches Einfrieren erreicht werden. Es ist eine Entlüftungsleitung 80 vom Haltetank 16 vorgesehen, die mit einem fernbedienbaren Ventil 82 versehen ist, das über das Kontrollpult geöffnet werden kann. Demgemäß stellt das Steuersystem 38 dann, wenn das Reservoir in dem Tank über eine voreingestellte Temperatur, z.B. -51,11⁰C, oder einen voreingestellten Druck, z.B. etwa 6,65 ata, während einer Zeitperiode ansteigt, in der die Pumpe 70 flüssiges Kohlendioxid pumpt und der Kompressor 28 arbeitet, fest, daß das Niedrigtemperaturkühlmittelreservoir im wesentlichen erschöpft ist und daß der Kompressor 28 allein nicht in der Lage ist, mit dem Bedarf an Gefrierkapazität Schritt zu halten. Unter diesen Umständen wird das Ventil 82 geöffnet, so daß Kohlendioxiddampf aus dem Haltetank 16 abgelassen wird, um den Druck innerhalb des Tanks schnell herabzusetzen, und auf diese Weise das Flüssigkeitsreservoir auf seine gewünschte niedrige Temperatur zurückzubringen. Obwohl der Kohlendioxiddampf, der auf diese Weise abgelassen wird, nicht wiedergewonnen werden kann, sollte die abgelassene Menge nur einen sehr geringen Anteil an der gesamten Menge von C0₂*Dampf bilden, die von dem System verarbeitet und kondensiert wird; und der Betrieb in dieser Weise ermöglicht es dem System, ein Frieren selbst jenseits seiner Bemessungskapa-

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zität zu erzielen, was ein sehr wertvoller bzw. beträchtlicher Aktivwert für den Benutzer sein kann, wenn an einem speziellen Tag ein größerer Betrag als der normale Einfrierungsbetrag erforderlich ist.

In der abgewandelten Ausführungsform, die in Fig.2 dargestellt ist, ist das Gitter aus dem unteren Teil des Haltetanks 16 entfernt, und eine Schlange aus Wärmeaustauscherrohren 85 ist in dem Tank vorgesehen. Ein Ende der Schlange bzw. Spirale 85 ist mit dem Saugende der Flüssigkeitspumpe 70 verbunden, welche die angesaugte Flüssigkeit an die Zuführungsleitung zu dem Wärmeaustauscher 66 in dem Kühlgehäuse 50 abgibt, und das andere Ende der Spirale 85 ist mit der Rückführleitung 74 vom Wärmeaustauscher verbunden. Anstelle des Pumpens von flüssigem Kohlendioxid vom Haltetank 16 durch den Wärmeaustauscher 66 und zurück wird eine geeignete Wärmeaustauscherflüssigkeit von niedriger Temperatur in einem geschlossenen Kreis durch die Schlange bzw. Spirale 85 und durch die Rohrseite bzw. den Rohrteil des ausgedehnten Oberflächenwärmeaustauschers 66 gepumpt. Diese Anordnung ermöglicht es nicht, eine so niedrige Temperatur in dem Kühlgehäuse zu erzielen, wie das bei dem System nach Fig. 1 der Fall ist, und zwar wegen des inhärenten Temperaturabfalls, der über der Schlange 85 auftritt; jedoch können Temperaturen, die sich bis zu -48,33⁰C annähern, in der Kühlanlage erzielt werden, was für die meisten Schnellgefriervorgänge adäquat bzw. ausreichend ist.

Ein Vorteil, der mit der Verwendung einer solchen Zusatzaustauschflüssigkeit verbunden ist, besteht in der Erleichterung des Einfügens einer geeigneten Ventilanordnung in den Kreis zur Entfrostung des Wärmeaustauschers 66, wenn das erforderlich ist. Geeignete Dreiwegventile 87 und 89 können in der Zuführungsleitung 72 und in der Rückführungsleitung 74 installiert werden, so daß auf diese Weise die Schlange 85 im Haltetank von der Pumpe 70 isoliert wird. Eine

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Betätigung der Dreiwegventile 87, 89 bewirkt, daß die Pumpe 70 die Wärmeaustauschflüssigkeit durch einen Umgebungsluft-Wärmeaustauscher 91 umwälzt, der in einer Zweigleitung 93 angeordnet ist. Auf diese Weise kann während der Ruheperiode, in welcher das Kühlmittelreservoir wieder aufgebaut wird, dann, wenn Frost im Wärmeaustauscher 66 entstanden ist, die Wärmeaustauscherflüssigkeit durch den mit einer ausgedehnten Oberfläche versehenen Wärmeaustauscher 66 und durch den Umgebungsluft-Wärmeaustauscher 91 umgewälzt werden, und eine Entfrostung des Wärmeaustauschers im Kühlgehäuse 50 kann in einfacher Weise bewirkt werden, ohne daß es zu einer Störung bzw. einer gegenseitigen Behinderung mit dem cryogenisehen Teil des Gesamtsystems kommt.

In dem zweiten, alternativen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Haltetank oder die Kammer in den Aufbau des Wärmeaustauschers mit ausgedehnter Oberfläche in einem Kühlgehäuse 100 aufgenommen. Eine Mehrzahl von Rohren 102 großen Durchmessers ist in dem Bereich angeordnet, der sich gerade bzw. unmittelbar rechts von der Gefriereinschließung befindet, die von einer Auskleidung 104 umgrenzt ist, und zwar bezogen auf die Ansicht der Fig. 3* Jedes der Rohre 102 trägt eine Hehrzahl von spiralförmigen Wärmeaustauschrippen 106, die so gestaltet sind, daß sie eine wirksame Wärmeübertragung von dem wärmeren Gas, das von einem Gebläse 108 innerhalb der Einschließung umgewälzt wird, bewirken. Die Anordnung könnte so sein, daß das unter hohem Druck stehende, flüssige CO₂ von einem Speicherbehälter durch eine Leitung 110 zugeführt wird, mit der alle vertikalen Rohre 102 parallel verbunden sind. Dampfaustrittsrohre vom oberen Ende jedes Rohrs 102 vereinigen sich zu einer einzigen Leitung 112, die mit der Saugseite des Kompressors verbunden ist. Die Rohre 102 ersetzen den Haltetank 16 wirksam. In dieser Anordnung verläuft die gasförmige Atmosphäre, die umgewälzt wird, direkt über die äußere Oberfläche des Niedrigtemperaturkühlmittelreservoirs, das in der Mehr-

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zahl von großen Rohren 102 erzeugt wird, und dann unmittelbar über das Produkt, das in der Einschließung eingefroren wird, die von der Auskleidung 104 begrenzt ist. Bei effektiver bzw. wirksamer Gestaltung kann bei diesem System eine Flüssigkeitspumpe, d.h. die Pumpe 70, eliminiert werden, und es kann weiterhin eine Einsparung an Kapitalkosten erzielt werden, indem der Haltetank und der Wärmeaustauscher miteinander kombiniert werden bzw. sind.

Es wurde gefunden, daß der Betrieb eines Systems, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist, unter Verwendung eines Freon-Kondensors von 3»04155 PS, welches die normale Hilfsauslegung für einen Kohlendioxidspeicherbehälter mittlerer Abmessung ist, einschließlich eines Kohlendioxidkompressors von 3,04155 PS, zu einer Erzeugung und Speicherung von einem Kühläquivalent führen kann, das von einem mechanischen Kühlsystem von 50,5925 PS verfügbar sein würde, welches für die Schnellgefrierung der gleichen Menge an Lebensmitteln in der gleichen Zeit ausgelegt ist. Demgemäß hat das System eine große Nützlichkeit in geographischen Bereichen, in denen eine Spitzenentnahme an elektrischer Leistung entweder nicht verfügbar oder nur zu einem hohen Preis möglich ist, wie auch für solche Operationen, bei denen ein Schnellgefrieren erwünscht ist, aber bei denen die Kapitalerfordernisse einer mechanischen Ausrüstung großer Kapazität dazu führen würden, daß sich ein zu großer Preis ergeben würde. Darüberhinaus erhält der Benutzer durch das System nicht nur die Vorteile eines schnellen, cryogenischen Einfrierens ohne wesentlichen Verlust des Kühlmittels an die Atmosphäre, sondern das Einfrieren kann leicht in einer im wesentlichen reinen Kohlendioxidatmosphäre durchgeführt werden, indem man vor dem Beginn des Einfrierzyklus' das Gehäuse von Luft reinigt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird das gleiche Prinzip des Speicherns von Kühlung durch Phasenände-

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rung von Kohlendloxid verwendet, jedoch 1st die physikalische bzw. physische Gesamtanordnung unterschiedlich. Das gleiche Kühlgehäuse 50 mit dem Wärmeaustauscher 66 und dem motorgetriebenen Gebläse 60, wie es vorstehend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist, wird zwar auch hier verwendet. Jedoch wird die Flüssigkeit, die durch den Wärmeaustauscher 66 in dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 umgewälzt wird, von einem Zwischentank 120 über eine Leitung 122, in der ein ferngesteuertes Ventil 124 vorgesehen ist, zugeführt. Das ausgangsseitige Ende des Wärmeaustauschers 66 ist mit dem Dampfteil des Zwischentanks 120 durch die Leitung 123 verbunden.

Der Zwischentank 120 wird von dem Hauptspeicherbehälter 10 über die Flüssigkeitszuführungsleitung 14 und das fernsteuerbare Solenoidventil 18 mit flüssigem CO₂ versorgt. Der Speicherbehälter 10 für flüssiges CO₂ befindet sich gewöhnlich unter einem Druck von oberhalb 14 atu, oftmals im Bereich von etwa 21 atu. Die HochtemperaturflUssigkeit entspannt sich in einem geeigneten Entspannungsventil 126 auf den niedrigeren Druck und die niedrigere Temperatur, die im Tank 120 wünschenswert ist. Eine Flüssigkeitsniveausteuereinheit 128, die mit dem Tank 120 verbunden ist, hält ein gewünschtes Niveau von flüssigem CO₂ in dem Tank aufrecht, und zwar durch öffnen des Füllventils 18 dann, wenn die Flüssigkeit um eine vorbestimmte Menge unter das gewünschte Niveau abfällt. Eine Dampfleitung 130, die vom Tank 120 herkommt, enthält einen Rückdruckregler 132, der den Druck im Tank 120 kontrolliert bzw. steuert, und dieser wird gewöhnlich auf einen Wert eingestellt, der zwischen etwa 4,9 und etwa 6,3 atü liegt. Die Dampfleitung 130 ist über einen anderen Rückdruckregler 133 (der gerade über den Tripelpunkt eingestellt ist) mit dem Boden eines thermisch isolierten Haltetanks 134 verbunden.

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Eine Zweigleitung 20 von der Hauptflüssigkeitsleitung 14 enthält ein fernbetätigbares Ventil 22 und führt zu einer Kohlendioxidsprühdüse 136. Das unter Hochdruck stehende, flüssige COp, das zu der Sprühdüse 136 strömt, expandiert durch die Düsenöffnung und erzeugt Kohlendioxiddampf sowie entweder Schnee oder Flüssigkeit sehr niedrigen Drucks, was von dem Druck im Haltetank 134 abhängt. Eine Dampfleitung 138 führt von dem oberen Teil des Haltetanks 134 weg,und sie ist in einzelne Zweige aufgeteilt, so daß man drei parallele Wege erhält. Der Hauptzweig 139 enthält einen Druckregler 140, der so eingestellt ist, daß er einen Rückdruck von wenigstens etwa 5,6 ata im Haltetank aufrechterhält. Die Dampfleitung 138 führt zu einem Kompressor 142, der durch einen Druckschalter 144 gesteuert wird, welcher seinerseits bewirkt, daß der Kompressor immer dann läuft, wenn ein gewisser minimaler Dampfdruck an der Saugseite verfügbar ist, z.B. von wenigstens etwa 4,2 ata. Der komprimierte Dampf wird durch die Rückleitung 34, wie vorstehend erläutert, zurück in den Speicherbehälter 11 geführt, jedoch öffnet dann, wenn der Dampfdruck im Behälter niedrig ist, ein druckgesteuertes Ventil 146, so daß er unmittelbar zurück auf einen höheren Druck gebracht wird, wenn der Kompressor zu laufen beginnt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Haltetank 134 auf einer Zumeßwaage bzw. einer Wippe oder Abgleicheinrichtung 148 gehalten, mit der ein Gewichtsschalter 150 verbunden ist. Der Gewichtsschalter 150 hat ein Paar Kontaktstellen und ist mit dem Steuersystem 38 verbunden. Wenn ein gewisses maximales Gewicht erreicht wird, welches anzeigt, daß der Haltetank 134 im wesentlichen voll mit Flüssigkeit ist, dann signalisiert der obere Kontakt des Gewichtsschalters 150 dem Steuersystem 38, daß es das Zuführungsventil 22 schließen soll, so daß auf diese Weise die Zufuhr von weiterem Kohlendioxid zur Düse 136 gestoppt wird. Der Kompressor 142 läuft weiter, bis das gesamte flüssige

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CO₂ zu Schnee umgewandelt worden ist. Der Schnee in dem Haltetank 134 steht dann bereit, den C0₂-Dampf zu kondensieren, der während der Einfriervorgänge erzeugt wird. Sollte das Gewicht des Kohlendioxids im Haltetank 134 unter einen gewissen, gewünschten Betrag fallen, wie z.B. dann, wenn Dampf an die Luft abgelassen wird, wie weiter unten erläutert ist, dann bewirkt der untere Kontakt des Gewichtsschalters 150, daß das Steuersystem 38 das Solenoidventil 22 öffnet, wodurch zusätzliches, flüssiges CO₂ zur Düse 138 zugeführt wird, damit man zusätzlichen Schnee in dem Tank erhält.

Allgemein wird das System so bemessen, daß der Haltetank 134 nahezu genug Kohlendioxidschnee enthält, um den meisten Dampf zu kondensieren, der während des Gefriervorgangs am nächsten Tag erzeugt wird, und die Umwandlung des unter hohem Druck stehenden, flüssigen CO₂ zum Füllen des Haltetanks mit Schnee ist so ausgelegt, daß sie mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit bzw. Rate während der Nacht durchgeführt wird, so daß nur ein relativ kleiner Kompressor und Kondensor erforderlich sind. Es ist vorgesehen, daß der Rest des Dampfes, der erzeugt wird, von dem Kompressor 142 und dem Kondensor 12 verarbeitet wird, die während der Gefriervorgänge arbeiten. Die Querverbindungen in der Dampfleitung 138 sind mit zwei Zweigleitungen 160, 162 verbunden, von denen jede ein Solenoid-betätigtes Ventil 164 bzw. 166 und einen Druckregulator I68 bzw. 170 aufweist.

Wenn das Steuersystem 38 betätigt wird, damit zum Zwecke des Beginns der Schnee-Erzeugung der Tank 134 gefüllt wird, wird das Ventil 164 in der Zweigleitung I60 geöffnet, wodurch der Druckregulator 168, der auf einen Druck von 4,9 ata eingestellt ist, in Aktion gebracht wird. Auf diese Weise arbeitet der Kompressor 142 dann, wenn das flüssige CO₂ durch die Düse 136 in den Tank 134 gesprüht wird, so, daß er versucht, den Druck zwischen etwa 4,9 und 5,25 ata zu

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halten, so daß Schnee erzeugt wird. Die Düse 136 kann so bemessen sein, daß sie die Flüssigkeit mit einer Rate bzw. Geschwindigkeit entspannt, mit welcher der Kompressor schritthalten kann; jedoch kann es auch zugelassen werden, daß sie die Flüssigkeit mit einer schnelleren Rate bzw. Geschwindigkeit austreten und in Schnee umwandeln kann, und zwar später, wenn der Kompressor den Druck im Haltetank herabsetzt. Wenn der Haltetank einmal mit Schnee gefüllt ist, so daß der Betrieb des Kompressors 142 aufhört, wird das Ventil 164 geschlossen, so daß der Druckregulator 14O dann übernimmt, der seinerseits auf etwa 5,6 ata eingestellt ist, welcher Wert oberhalb des Tripelpunktes liegt.

Nachdem das zu kühlende oder einzufrierende Produkt in das Gehäuse 50 eingeladen worden ist, werden die Türen 52 geschlossen, und das Steuersystem 38 wird zum Zwecke des Startens des KühlungsVorgangs betätigt. Das Solenoidventil 124 wird geöffnet, so daß es kaltes, flüssiges CO₂ infolge der Schwerkraft in die Wärmeaustauscherschlange bzw. -spirale 66 fließen läßt. Wenn nur eine Kühlung, eine Abschreckung bzw. Abkühlung oder ein langsames Einfrieren gewünscht wird, ist das Erzielen einer Temperatur von etwa -34,44°C gewöhnlich angemessen; jedoch sind für ein Einfrieren von cryogenischer Art Temperaturen von -45,56° oder darunter in der Einschließung 50 erwünscht. Wenn der Tank 120 auf einem Druck von etwa 6,3 ata (5,25 atü) gehalten wird, dann ist die Flüssigkeit in dem Wärmeaustauscher 66 bei etwa -52.,22⁰C, und sie ist in vollem Ausmaß in der Lage, die Temperatur der Atmosphäre in der Einschließung 54 auf etwa -45,56°C oder weniger herabzusetzen. Die Umwälzung der Atmosphäre mittels des Gebläses an dem Wärmeaustauscher 66 vorbei bewirkt, daß das flüssige CO₂ verdampft wird, und der Dampf tritt aus dem entgegengesetzten Ende des Wärmeaustauschers aus und wird durch die Dampfleitung 123 zu dem Zwischentank 120 zurückgeführt. Der C0₂-Dampf, der in dem Wärmeaus tauscher 66 erzeugt wird, strömt von dem Tank 120 durch die Leitung

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130, vorbei an den Druckreglern 132, 133t in den Boden des Haltetanks 134, der durch den Kompressor auf einem niedrigeren Druck gehalten wird. Zusätzliches, flüssiges CO₂ wird durch das Füllventil 18 in den Tank 120 eingeführt, wenn das durch die Flüssigkeiten!veaukontroll- bzw. -Steuereinheit 128 angefordert wird.

Wenn der Dampf durch die Leitung 130 in den Boden des Haltetanks 134 eintritt, dann bewirkt er, daß der CO₂-Schnee schmilzt und einen Matsch mit allmählich abnehmenden Prozentsatz an Festkörpern bildet. Um dem Kompressor 142 einen Vorsprung zu geben, wenn die Gefriervorgänge begonnen haben, wird, sobald das Steuersystem das Ventil 124 zum Beginn der Schwerkraftströmung zum Wärmeaustauscher 66 öffnet, das normalerweise geschlossene Solenoidventil 166 in der Dampfleitungsabzweigung 162 geöffnet. Der Druckregler 170 in dieser Leitung ist so eingestellt, daß er einen stromabwärtigen Druck von 4,55 ata aufrechterhält, und infolgedessen geht der Dampf direkt durch den Regler 170 und betätigt den Druckschalter 144 und startet den Kompressor 142. Diese Anordnung gibt dem Kompressor 142 einen leichten Vorsprung beim Zurichten des Dampfes, der bald verfügbar ist, indem es dem Kompressor ermöglicht wird, mit der Entfernung von Dampf aus dem Haltetank 134 zu beginnen. Das Ventil 166 kann am Ende des Gefrierzyklus oder während einer Periode, ind?r die Matscherzeugung im Fortschreiten ist, geschlossen werden.

Als Ergebnis dieser Verhältnisse wird, wenn das Einfrieren des Produktes incer Kühl- bzw« Kälteerzeugungskammer 50 stattfindet, C0₂-Dampf kontinuierlich erzeugt, wodurch allmählich der CO₂- Schnee in dem Haltetank schmilzt, wobei zunächst Matsch gebildet wird und dann der feste Anteil des Matsches zu Flüssigkeit zerschmilzt, wenn der Dampf weiterhin auf seinem Weg nach aufwärts kondensiert wird. Der Kompressor 142 wird konstant zum Zwecke des Entfernens von

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CO₂-Dampf aus dem Tank betrieben, sowie zum Komprimieren dieses Dampfes und zu dessen Zurückführen zum Speicherbehälter 10 zum Zwecke des Kondensierens. Sollte der Kompressor 142 nicht in der Lage sein, den Zustand aufrechtzuerhalten, und sollte der gesamte Schnee in Flüssigkeit umgewandelt werden, dann geht der eintretende Dampf in Blasen durch die Flüssigkeit und erhöht den Druck im Tank 134 und auf diese Weise in der Dampfleitung 130 für den eintretenden Dampf. Damit verhindert wird, daß der Druck über etwa 5,95 ata ansteigt, ist ein den Druck ermittelndes Entspannungsventil 176 in der Dampfleitung 130 vorgesehen, das zu einer Entlüftungsleitung 178 geht. Das Entspannungsventil 176 entlüftet die Dampfleitung 130 in den Fällen, in denen der Druck im Haltetank 134 über etwa 5,95 ata ansteigt. Infolgedessen wird durch die Entlüftungsleitung 130, die von dem Tank 120 abgeht, selbst dann, wenn der Kompressor momentan nicht in der Lage sein sollte, mit den Kühlerfordernissen der Gefrieranlage am Ende der Gefrieroperationen eines ungewöhnlich schweren Tages schrittzuhalten, sichergestellt, daß ein Druckunterschied bzw. -differential aufrechterhalten wird, so daß die Strömung von Kältemittel durch den Wärmeaustauscher 66 nicht verlangsamt wird.

Die dargestellte physikalische bzw. physische Anordnung erbringt wirksam relativ große Beträge an cryogenischer Kühlung durch die Ansammlung von Schnee in dem geeignet isolierten Haltetank 134, die automatisch über Wacht durchgeführt werden kann. Das System kann effektiv unter Benutzung eines Kompressors 142 funktionieren, der durch einen Motor von 3,04155 PS angetrieben wird, sowie unter Benutzung eines Standardspeicherbehälterkondensors.

In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird das allgemeine Prinzip der gespeicherten Kühlung durch Phasenänderung von Kohlendioxid verwendet, jedoch werden in

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diesem speziellen System die cryogenischen Temperaturen, die von Kohlendioxid verfügbar sind, dazu benutzt, Material zu kühlen oder einzufrieren, das kontinuierlich durch eine längsverlaufende bzw. langgestreckte, isolierte Kammer hindurchgeführt wird. Gemäß der Darstellung ist eine Lebensmittelgefriereinrichtung bei 200 vorgesehen, die ein endloses Förderband 202 aufweist, das so ausgelegt ist, daß es Produkte, die eingefroren werden sollen, von einer Eintrittsstelle am rechten Ende zu einer Entladungsausgangsstelle am linken Ende trägt. Oberhalb des Förderbandes in der Nähe der Eintrittsstelle ist eine Mehrzahl von Schneedüsen 204 angeordnet, die so ausgelegt sind, daß sie das Band und das darauf befindliche Material mit einer Schicht von Hochgeschwindigkeits-Kohlendioxid-Schnee überdecken.

Das Schnee-Erzeugungssystem kann von der Art sein, wie es in der US-PS 3 815 377 vom 11. Juni 1974 beschrieben ist, die durch diese Bezugnahme zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Im Hinblick auf die vorliegende Anmeldung erscheint es angemessen, darauf hinzuweisen, daß ein Gefriersteuersystem 206 vorgesehen ist, welches ein einstellbares Druckregelventil 208 steuert, damit die gewünschte Menge an Schnee erzeugt wird, was von der Temperatur innerhalb der Gefrieranlage 200 abhängt, die ihrerseits von einem Thermoelement 210 ermittelt wird. Der linke Abschnitt der Gefrieranlage 20 umfaßt einen Wärmeaustauscher 212 irgendeiner gewünschten Art, und er wird manchmal als Durchgefrier-Abschnitt bezeichnet.

Im Betrieb wird das Produkt schnell mit Schnee überzogen, damit eine gefrorene Kruste erzeugt wird, die ein Entkommen der Fluide verhindert, und dann erfolgt ein Gefrieren des Restes des mit einer Kruste bedeckten Produkts in dem Durchfrier-Abschnitt. Der Wärmeaustauscher 212 funktioniert als Verdampfer, und eine Mehrzahl von Gebläsen 214 ist mit ihm verbunden, und diese Gebläse halten eine Zirkula-

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tion der kalten Atmosphäre um das Produkt auf dem Band 202 aufrecht, das vorzugsweise von poröser Art ist, so daß alle Oberflächen des Produktes dem Dampf ausgesetzt werden. Die Schnee-Erzeugungsdüsen 204 erzeugen Kohlendioxiddampf zusammen mit dem Schnee, und der sich sublimierende Kohlendioxidschnee erzeugt zusätzlichen Kohlendioxiddampf, so daß die Lebensmittelgefrieranlage 200 schnell mit inertem Kohlendioxiddampf gefüllt wird, wodurch feuchtigkeitshaltige Luft aus dieser Anlage ausgeschlossen wird. Demgemäß wälzen die Gebläse 214 den Kohlendioxiddampf in dem Durchfrier-Abschnitt durch den Wärmeaustauscher 212 und dann gegen bzw. über die Oberflächen des einzufrierenden Produktes um, ohne daß eine merkbare Feuchtigkeitsansamralung auf den freiliegenden Oberflächen des Wärmeaustauschers 212 stattfindet. Der Dampf von den Schneedüsen und von dem sich sublimierenden Schnee wird verbraucht und in geeigneter Weise unter der Voraussetzung ausgestoßen, daß kein Versuch zu seiner Wiedergewinnung unternommen wird. Jedoch ist der Rest des Kohlendioxids, das in dem Verdampfer 212 verdampft, in dem dargestellten System wiedergewinnbar.

Ein Hauptspeicherbehälter 220 für flüssiges Kohlendioxid wird hier angewandt, der so ausgelegt ist, daß er unter hohem Druck stehendes, flüssiges CO₂ bei etwa 21 atü und -17,78°C speichert. Ein Freon-Kondensor 222 von geeigneter Kapazität ist mit dem Behälter verbunden, und er arbeitet in der erforderlichen Weise, indem er den Dampf in dem Kessel kondensiert, so daß die gewünschte Druckgrenze eingehalten wird. Eine Flüssigkeitszuführungsleitung 224 von dem Behälter führt zu einer T-Verzweigung 226, und eine Abzweigung dieser T-Verzweigung führt zu einem Wärmeaustauscher 228 und dann zu einer zweiten T-Verbindung 230. Eine Leitung 232 von der zweiten T-Verbindung 230 führt zu dem Druckregelventil 208 in dem Schnee-Erzeugungssystem, und der andere Schenkel der T-Verbindung 230 ist mit einer Leitung 234 verbunden, die einen Druckregler 236 aufweist und zu dem einlaßseitigen Ende

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des Verdampfers 212 innerhalb der Lebensmittelgefrieranlage führt.

Der Verdampfer 212 umfaßt einen Flüssigkeitsniveau-Kontrollüberwacher 238, der mit dem Steuersystem 206 verbunden ist, sowie ein solenoidbetätigtes Ventil 240, das in einer Dampfrückführleitung 242 angeordnet ist, die mit dem oberen Ende des Verdampfers verbunden ist. Die Funktion der Flüssigkeitsniveau-Steuereinheit 238 besteht darin zu verhindern, daß der Verdampfer 212 vollständig mit flüssigem CO₂ gefüllt wird, wenn es wünschenswert ist, daß die Siedebedingungen innerhalb des Verdampfers aufrechterhalten werden, so daß nur Dampf durch die Leitung 242 strömt. Demgemäß signalisiert das Flüssigkeitsniveau-Uberwachgungsgerät 238 in dem Fall, in welchem die Flüssigkeit auf ein Niveau in der Nähe des oberen Endes ansteigt, dem Steuersystem, daß letzteres das Ventil 240 schließen soll, damit eine weitere Einspeisung von flüssigem CO₂ verhindert wird, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, in welchem das Niveau abfällt. Während dieser Zeitdauer geht das Sieden weiter, und es bewirkt, daß das flüssige CO₂ in einfacher Weise die Speiseleitung 234 unterstützt, wenn der Druck ansteigt, bis die Flüssigkeit unter das gewünschte Niveau fällt. Das Steuersystem 206 weist außerdem einen Sensor 244 auf, der die temperatur in dem Durchfrier-Abschnitt der Gefrieranlage feststellt, und das Steuersystem schließt das Ventil 240, wenn eine zu kalte Temperatur ermittelt wird. Die Dampfrückführungsleitung 242 führt zu einem Wärmeaustauscher 228, durch den die eintretende, unter hohem Druck stehende Flüssigkeit hindurchgeht, und auf diese Weise wird die Kühlkapazität des kalten Dampfes mit Vorteil dazu benutzt, die eintretende Flüssigkeit zu unterkühlen, bevor der Dampf kondensiert wird.

Der andere Schenkel der ersten T-Verbindung 226 ist mit einer Leitung 250 verbunden, die zu einem ferngesteuerten

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Ventil 252 führt und dann zu einer Haltekammer 254, die auf einer Lastzelle 256 gehalten wird. Eine Dampf auslaßlej.tung 258 führt zum oberen Ende der Haltekammer 254, und zwar durch einen Druckregler 260, der gewöhnlich auf einen Wert von 5,04 ata eingestellt ist, und dann zu einer T-Verbindung 262 in der Dampfleitung 242 stromaufwärts vom Wärmeaustauscher 228. Der Dampf verläßt den Wärmeaustauscher 228 über eine Leitung 263, die zu einem Kompressor 264 führt, dessen Betrieb durch einen Druckschalter 266 gesteuert wird. Die Kompressorauslaßleitung 268 führt durch einen Hilfskondensor 270, durch einen Druckregler 272 und dann zu einer Dampfrückführungsleitung 274, die in den Boden bzw. den Bodenbereich des Hauptspeicherbehälters 220 eintritt, so daß die Flüssigkeit und der Dampf blasenförmig in das Hochdruckflüssigkeitsreservoir gelangen. Eine abgezweigte Dampfleitung 276 ist über einen Druckregler 278 mit dem Dampfteil des Speicherbehälters 220 verbunden. Der Regler 272 ist so eingestellt, daß er einen wirksamen Druck im Kondensor 270 aufrechterhält, und zwar unabhängig von dem Druck im Behälter 22o, der aufgrund der Füllung und aufgrund anderer Bedingungen in weitem Umfang variiert. Der Druckregler 278 in der abgezweigten Leitung öffnet sich immer dann, wenn er einen Druck feststellt, der geringer als der Druck ist, bei dem der Freon-Kondensor 222 gemäß seiner Einstellung abschaltet, so daß dann, wenn dieser Zustand existiert und Flüssigkeit und Dampf durch den Kompressor wieder zu dem Speicherbehälter zurückgeführt werden, der Druck in dem Kopfraum oberhalb der Flüssigkeit sofort ansteigt, um den Freon-Kondensor 222 zu aktivieren und einen stabilen Einspeisungsdruck in dem System, einschließlich der Schneedüsen 204, aufrechtzuerhalten.

Eine andere T-Verbindung 282 in der Dampfleitung 242, die zu dem Wärmeaustauscher 228 führt, ergibt eine Zweigleitung 283, die einen Druckregler 284 enthält und mit dem Boden der Haltekammer 254 verbunden ist, und der Druckregler

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284 ist gewöhnlich auf einen Wert von etwa 5,95 ata eingestellt. Der Druckschalter ,^266, der den. Kompressor steuert, kann so eingestellt werden, daß er bei etwa 4,9 ata abschaltet. Demgemäß schaltet der Druckschalter 266 den Kompressor 264 zur Wiedergewinnung bzw. Aufarbeitung dieses Dampfes ein, wenn Dampf durch Sieden im Verdampfer 212 erzeugt wird und durch die Auslaßleitung 262 vom Wärmeaustauscher 228 fließt. Wenn jedoch eine Spitzenbelastung auftritt und der Kompressor nicht in der Lage ist, allen erzeugten Dampf zu verarbeiten, dann steigt der Druck in der Dampfrückführleitung 280 an und bewirkt, daß der Druckregler 284 öffnet, so daß auf diese Weise ein Weg durch die Zweigleitung 283 zu der Haltekammer 254 geschaffen wird. Ein Teil des Dampfes in der Rückführleitung 242 fließt demgemäß in die Haltekammer 254, wo er kondensiert wird, solange dort Schnee vorhanden ist. Sollte ein unüblich langer Spitzenbelastungszustand vorhanden sein, dann öffnet ein Entspannungsventil 290 in der Leitung 263, um den überschüssigen Druck abzulassen, soweit das zur Aufrechterhaltung des Drucks auf der gewünschten Maximalgrenze, z.B. 5,6 atü, erforderlich ist, so daß weiterhin Flüssigkeit zum Verdampfer 212 fließt und so der Betrieb der Gefrieranlage aufrechterhalten wird.

Andererseits fällt der Druck in den Dampfleitungen 263 und 242 unter den Einstellpunkt des Reglers 260, wenn ein "Tal" oder eine sehr leichte Last auftritt, so daß der Kompressor 264 mehr als die Menge an Dampf, die im Verdampfer 212 erzeugt wird, verarbeiten kann, und durch den vorerwähnten Druckabfall wird der Regler 260 geöffnet und der Kompressor zieht Dampf aus der Haltekammer 254 ab und beginnt damit, den Schneeinhalt des Reservoirs nachzufüllen bzw. zu ergänzen. Infolgedessen dient die Haltekammer 254, die durch die Druckregler 260 und 284 in geeigneter V/eise gesteuert wird, als Einrichtung, mit der der Wiedergewinnungsfluß von Dampf, der im Verdampfer 212 erzeugt worden ist, zu dem Kompressor 264 ausgeglichen bzw. "eingeebnet" wird.

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Eine Kühlsteuereinheit 262 überwacht die Ablesungen bzw. Werte, die von der Lastzelle 256 geliefert werden, und sie steuert die Füllung der Haltekammer 254 über das ferngesteuerte Ventil 252. Die Steuereinheit 292 ist so eingestellt, daß sie die Kammer 254 anfänglich mit flüssigem CO₂ füllt, bis ein gewisses Gewicht erreicht ist. Das Ventil 252 wird dann geschlossen, so daß der Kompressor 254 die Flüssigkeit in Schnee umwandeln kann. Wenn der Vorrat oder der "Teich" an Flüssigkeit in Schnee umgewandelt wird, nimmt das Gewicht des Reservoirs innerhalb der Haltekammer 254 ab. Wenn die Lastzelle 256 einen Abfall des Gewichts unter einen vorbestimmten Punkt feststellt, dann kann das Ventil 252 wieder durch die Steuereinheit 292 geöffnet werden, damit eine zusätzliche Menge an Flüssigkeit in die Kammer eingespeist werden kann, z.B. auf einer zeitlich abgestimmten Flußbasis bzw. einer zeitlich bemessenen Strömungsbasis. Nachdem das Ventil 252 erneut geschlossen und der Druck durch den Kompressor 264 herabgesetzt worden ist, um diese Menge an flüssigem CO₂ in Schnee umzuwandeln, können die Schritte wiederholt werden. Auf diese Weise kann eine 2-, 3- oder 4-stufige Füllung der Kammer 254 ausgeführt werden, um ein Reservoir an Schnee zu erhalten, das die Kammer 254 ziemlich gut füllt.

Wenn jedoch Dampf durch einen solchen ziemlich vollen Tank von C0₂-Schnee kondensiert wird, dann nimmt das Volumen an Matsch innerhalb der Kammer 254 kontinuierlich zu, wenn Flüssigkeit durch das Schmelzen des Schnees und das Kondensieren des Dampfes gebildet wird. In einem solchen Fall wird das Ansteigen des Gewichts des Reservoirs über ein wünschbares Maximum durch die Lastzelle 256 angezeigt bzw. ermittelt, und die Steuereinheit 292 betätigt eine Pumpe 294, die flüssiges CO₂ aus dem Bereich in der Nähe des oberen Endes der Kammer 254 abzieht und es zum Hauptspeicherkessel 220 für flüssiges CO₂ durch eine Leitung 296 zurückführt. Wenn das Gewicht des Reservoirs angemessen reduziert worden ist, wird der Be-

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trieb der Pumpe 294 durch die Steuereinheit 292 ausgesetzt, bis das gewünschte Maximalgewicht erneut erreicht worden ist. Auf diese Weise kann das effektive Volumen der Haltekammer 254 über den Betrag an COg hinaus erhöht werden, der anderenfalls gehandhabt werden könnte, wenn ihre Kapazität auf eine Menge an Schnee beschränkt wäre, die ihrer Flüssigkeitskapazität entspricht. Beispielsweise kann eine Haltekammer mit einem Inhalt von 37 β5Ο 1, die ohne eine Pumpe betrieben wird, genug Dampf annehmen und kondensieren, um eine Kühlleistung von über 1 172,4 kWh an die Gefrieranlage 200 abzugeben. Wenn ein automatischer Auspump-Schutz über die Pumpe 294 vorgesehen wird, dann können mit der Haltekammer mit gleicher Abmessung bzw. Auslegung über 1 758,6 kWh Kühlleistung geliefert werden.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte, spezielle Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, sind Änderungen und Abwandlungen für den Fachmann möglich, ohne daß damit von dem Erfindungsgedanken, wie er durch die Ansprüche und die vorliegende Beschreibung zum Ausdruck gebracht wird, abgewichen wird. Beispielsweise können gleichartige bzw. ähnliche Systeme in Speicheranlagen dazu benutzt werden, kalte Temperaturen für Material aufrechtzuerhalten, das bereits abgeschreckt bzw. abgekühlt oder eingefroren worden ist, und die Kühlung wird bei diesem Anwendungsfall dazu benutzt, eine solche Anordnung zu umfassen bzw. einzuschließen bzw. fällt eine Kühlung dieser Art auch unter die vorliegende Erfindung. Diese Kühlungssysteme sind vorteilhaft zum Erzielen von Kühlungs- oder Einfriertemperaturen von -17,78°C und darunter, und sie sind insbesondere wertvoll bzw. vorteilhaft, weil sie cryogenische Gefriertemperaturen, z.B. von -45,56°C und darunter, erzeugen können, ohne Verbrauch an Kältemittel, wobei gleichzeitig die Anlagekosten minimalisiert werden. Darüberhinaus ist die Erfindung nicht nur bei im wesentlichen permanenten bzw. dauerhaften Anlagen brauchbar, sondern

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sie ist auch in Verbindung mit transportierbaren Kühleinheiten oder Kältemittelversorgungseinheiten brauchbar, in denen eine Kopplung zum Zeitpunkt des Wiederaufladens oder der Matscherzeugung bewirkt wird. Die dargestellten Systeme haben u.a. besondere Vorteile insofern, als keine Notwendigkeit zur Handhabung bzw. Verarbeitung des Kältemittels in der Matschform besteht, weil der Matsch seine vorgesehene Funktion erfüllt, während er in der Kammer bleibt, in der er gebildet worden ist.

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Claims

Patentansprüche

[1J Verfahren zum Kühlen von Materialien unter Verwendung von gespeicherter, kälteerzeugender Kühlung, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Zuführen von Kältemittel zu einer Kammer;

Steuern der Temperatur und des Drucks des Kältemittels in der Kammer, so, daß es auf dem Tripelpunkt ist, bei dem Matsch und Dampf im Gleichgewicht existieren;

Entfernen von Kältemittel von der Kammer zur Erhöhung des Prozentsatzes an festem Kältemittel in der Kammer, so daß auf diese Weise ein Niedrigtemperaturkühlmittelreservoir erzeugt wird; und

Zurückhalten des festen Kältemittels in der Kammer, während das Kühlpotential dieses Kältemittels dazu angewandt wird, das Material in einer Weise zu kühlen, die bewirkt, daß festes Kältemittel unter Bildung von flüssigem Kältemittel schmilzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende Material in eine Kühlanlage bzw. -einschließung zugeführt wird, wobei die Kühlanlage bzw. -einschließung eine Wärmeaustauscheinrichtung umfaßt, wobei weiter die Temperatur in der Kühlanlage bzw. -einschließung auf etwa -17,78°C oder darunter gehalten wird, und zwar durch Verdampfung von flüssigem Kältemittel in der Wärmeaustauschereinrichtung; und wobei außerdem der Dampf, der auf diese Weise erzeugt worden ist, durch Kontakt mit dem festen Kältemittel in der Kammer kondensiert wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und die Wärmeaustauschereinrichtung von einem Speicherbehälter mit flüssigem Kältemittel versorgt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Kältemittel in der Kammer von dem fe-

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sten Kältemittel getrennt und der Wärmeaustauschereinrichtung zugeführt wird, worin Verdampfung stattfindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Flüssigkeit in der Kammer in Feststoff umgewandelt wird und daß der Kammer zusätzliches, flüssiges Kältemittel zur Erzeugung einer Matschmischung mit dem festen Kältemittel zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer als Teile der Wärmeaustauscher einrichtung ausgebildet ist, so daß das Niedrigtemperaturkühlmittelreservoir innerhalb der Wärmeaustauschereinrichtung ausgebildet wird, und daß die gasförmige Atmosphäre in der Kühlanlage bzw. -einschließung an der Wärmeaustauschereinrichtung vorbei bzw. über die Wärmeaustauschereinrichtung hinweg umgewälzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende Material einer Kühlanlage bzw. -einschließung zugeführt wird, in der sich eine Wärmeaustauschereinrichtung befindet, wobei die Temperatur in der Kühlanlage bzw. -einschließung auf etwa -17,78⁰C oder darunter gehalten wird, und zwar durch Umwälzen einer gasförmigen Atmosphäre innerhalb der Anlage bzw. Einschließung an der Vifärmeaustauschereinrichtung vorbei bzw. über die Wärmeaustaus ehereinrichtung hinweg.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hilfsstrom von Wärmeübertragungsströmungsmittel in Wärmeübertragungsbeziehung mit dem Kühlmittelreservoir sowie in Wärmeübertragungsbeziehung mit dem umgewälzten bzw. zirkulierenden Gas in der Kühlanlage bzw. -einschließung strömen läßt.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel COo ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanlage bzw. -einschließung die Wärmeaustauschereinrichtung in einem Abschnitt und die Schnee-Erzeugungseinrichtung in einem anderen Abschnitt umfaßt, wobei CO₂ das Kältemittel ist, und wobei flüssiges CO₂ der Wärmeaustauschereinrichtung und der Schnee-Erzeugungseinrichtung zugeführt wird, und wobei außerdem der Dampf, der in der Kühlanlage bzw. -einschließung durch die Schnee-Erzeugungseinrichtung erzeugt wird, über die Wärmeaustauschereinrichtung bzw. an der Wärmeaustauschereinrichtung vorbei zirkuliert bzw. umgewälzt wird.
11. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zum Kühlen von Materialien unter Verwendung von gespeicherter, kälteerzeugender Kühlung, gekennzeichnet durch

eine Kammer (16,106,134,254);

eine Einrichtung (14,130,283) zum Zuführen von Kältemittel zu der Kammer;

eine mit der Kammer verbundene Einrichtung (28,142, 264) zum Herabsetzen des Drucks in der Kammer auf den Tripelpunkt und zum Ausbilden von festem Kältemittel zum Zwecke des Erzeugens eines Niedrigtemperaturkühlmittelreservoirs in der Kammer;

einen Kompressor (28,142,264) zum Entfernen von Kältemitteldampf aus der Kammer;

eine Einrichtung (10,12;220,222) zum Kondensieren und Wiedergewinnen bzw. Aufarbeiten des komprimierten Dampfes;

eine Wärmeübertragungseinrichtung (66,212), die mit dem zu kühlenden Material verbunden ist;

eine Einrichtung (70,72;120,122;228,234) zum Zuführen von flüssigem Kältemittel zu der Wärmeübertragungsein-

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richtung zum Zwecke des Kühlens des Materials durch Erzeugen von Kältemitteldampf; und eine Einrichtung (74,123,242) zum Entfernen des Dampfes aus der Wärmeübertragungseinrichtung und zum Kondensieren des Dampfes durch Schmelzen von festem Kältemittel in dem Kühlmittelreservoir innerhalb der Kammer.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlanlage bzw.-einschließung (54,100,200) mit der Wärmeübertragungseinrichtung (66,106,212) verbunden ist, und daß eine Einrichtung (60,214) zum Umwälzen der gasförmigen Atmosphäre in der Einschließung an der Wärmeübertragungseinrichtung vorbei vorgesehen ist.
13· Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (38) vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Einrichtung, die mit der Kammer (16) verbunden ist, Matsch darin erzeugt; wobei eine Einrichtung (42) zum physikalischen bzw. physischen Trennen von flüssigem Kältemittel von dem Matsch vorgesehen ist; und wobei ferner eine Einrichtung (70) zum Abziehen des abgetrennten, flüssigen Kältemittels aus der Kammer und zum Pumpen desselben zu der Wärmeübertragungseinrichtung vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherbehältersystem (10,220) für flüssiges Kältemittel vorgesehen ist, von dem die Kammer (16, 102,134,254) versorgt bzw. gespeist und von dem die Wärmeübertragungseinrichtung (66,106,212) versorgt bzw. gespeist wird.
15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherbehältersystem (220) für flüssiges CO₂ unter hohem Druck vorgesehen ist, von dem die Kammer (254) und die Wärmeübertragungseinrichtung (212) gespeist bzw. versorgt werden; und daß eine Einrichtung (204) zum Sprühen von flüssigem CO₂ in die Kühlanlage bzw. ein-

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Schließung (200) zum Zwecke des Ablagerns von Schnee auf dem zu kühlenden Material und zum Erzeugen einer C0₂-Atmosphäre darin vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenbehälter (120) vorgesehen ist, der in eine Verbindung zwischen den Speicherbehälter (10) und die Wärmeübertragungseinrichtung (66) eingefügt ist; und daß eine Einrichtung (126) zum Herabsetzen des Drucks des flüssigen Kältemittels darin zum Zwecke des Erzeugens eines Körpers von Zwischendruckflüssigkeit zur Versorgung der Wärmeübertragungseinrichtung (66) vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12 und/ oder 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewichts-Schalter-Einrichtung (150) mit der Kammer (134) verbunden ist, wobei ein Steuersystem (38) mit dem Gewichts-Schalter verbunden ist; und daß ein ferngesteuertes Ventil (168) und eine Rückdruckregeleinrichtung (164) zwischen dem Dampfauslaß der Kammer und dem Kompressor (142) vorgesehen sind; wobei die Rückdruckregeleinrichtung unter den Tripelpunkt eingestellt ist; und wobei weiterhin das Steuersystem (38) so ausgebildet bzw. angeordnet ist, daß es das ferngesteuerte Ventil öffnet, nachdem ein vorbestimmtes Gewicht in der Haltekammer (134) erreicht ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Leitungseinrichtung (242,263) den Auslaß der Wärmeübertragungseinrichtung (212) mit der Kompressoreinrichtung (264) verbindet; und daß eine zweite Leitungseinrichtung (283) die erste Leitungseinrichtung und eine untere Stelle in der Kammer (254) miteinander verbindet; und daß weiterhin eine Ventileinrichtung (284) in der zweiten Leitungseinrichtung immer dann öffnet, wenn

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der Druck in der ersten Leitungseinrichtung einen vorbestimmten Betrag überschreitet.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (80,82)vorgesehen ist, welche Kältemitteldampf aus der Kammer (16) automatisch abläßt bzw. an die Atmosphäre ausströmen läßt, wenn der
Druck darin während des Kühlbetriebs über ein voreingestelltes Niveau ansteigt.

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