DE102012006743B4 - Isolierbehälter - Google Patents
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Abstract
Isolierbehälter mit einem Grundkörper (1) mit isolierenden Außenwänden um einen Innenraum, wobei von den isolierenden Außenwänden mindestens eine mit mindestens einer Kavität (3) versehen ist zur Aufnahme von mindestens einem H2O-Latentwärmespeicher (4), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum mindestens ein Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) mit einem Schmelzpunkt bei 3-7° C vorgesehen ist, zwischen dem mindestens einen H2O-Latentwärmespeicher (4) und dem mindestens einen Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) Energieaustausch stattfindet, wobei der mindestens eine Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) vor dem mindestens einen H2O-Latentwärmespeicher (4) durch die isolierenden Außenwände geschützt ist und die Masse des im Innenraum vorgesehenen Hydrocarbon-Latentwärmespeichers (5) eine Gesamtwärmekapazität beim Phasenübergang von flüssig zu fest aufweist, so dass die Masse des Hydrocarbon-Latentwärmespeichers (5) von der in den H2O-Latentwärmespeichern (4) enthaltenen Kälteenergie maximal komplett zum Erstarren gebracht werden kann.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter zum Transport von temperaturempfindlichen Gütern bei 2 bis 8°C mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Bei der Distribution von biologischem Material muss das temperatursensible Transportgut wie z.B. biologisches Material, Transplantate, Organe und Arzneimittel, häufig bei vorgeschriebenen Temperaturen gelagert und transportiert werden. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen werden passive Kühllösungen bevorzugt, bei denen die Temperierung autonom in Isolierbehältern erfolgt und während des Transportes unabhängig von jeglicher Energiezufuhr.
- Das Gebrauchsmuster
DE 20 2010 011 159 U offenbart eine Kühlbox zum passiven Erhalt vorgeschriebener Temperaturen in einem von einer isolierenden Außenwand umgebenen Innenraum mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die isolierende Außenwand ist zu einem Innenraum der Kühlbox hin profiliert, so dass in einem mittleren Bereich vorzugsweise zwei gleiche Kavitäten im von der isolierenden Außenwand umgebenden Innenraum gebildet sind zur Aufnahme temperaturempfindlichen, biologischen Materials. Seitlich zu den Kavitäten ist die Außenwand zudem zum Innenraum hin vorzugsweise symmetrisch so profiliert, dass Vertiefungen zur Aufnahme von vorzugsweise zwei verschiedenen Sorten Temperierelementen gebildet sind. Diese Temperierelemente sind mit Latentwärme-oder -kältespeichern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten gefüllt, z. B. Temperierelemente außen mit einem Latentwärme-oder -kältespeicher mit niedrigerem Schmelzpunkt, Temperierelemente innen mit einem Latentwärme- oder - kältespeicher mit höherem Schmelzpunkt. Die Temperierelemente werden unabhängig von den Temperaturverhältnissen außerhalb der Kühlbox gepackt, d. h. außen z. B. ein mit Eis gefüllter Latentwärme-oder -kältespeicher und innen ein z. B. mit Hydrocarbon der Kettenlänge C8 bis C18 gefüllter Latentwärme-oder kältespeicher. Die Kühlbox kann mit einem Deckel zum Verschluss des Innenraums versehen sein. Die Anordnung von Temperierelementen ergibt, dass bei erhöhten Außentemperaturen in der Kühlbox enthaltenes biologisches Material, länger auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann, weil durch Kontakt/Luftkontakt des biologischen Materials mit den beiderseits angeordneten inneren Temperierelementen die Kavitäten sehr gut auf der Temperatur der inneren Temperierelemente gehalten werden. Die inneren Temperierelemente schützen das biologische Material in den Kavitäten vor den evtl. schädlichen Temperaturen der äußeren Temperierelemente, auch wenn das äußere Temperierelement z. B. kälter ist als das innere Temperierelement, so dass bei geeigneter Auswahl der Temperierelemente und geeigneter Vorbereitung der Temperierelemente bei allen klimatischen Bedingungen Mitteleuropas über das ganze Jahr stabile Temperaturen von z. B. 2 bis 8° C für biologisches Material in den Kavitäten des Innenraums gewährleistet ist. Gegebenenfalls können die Temperierelemente der Kühlbox auch mit Latentwärme- oder - kältespeichern gefüllt sein, um in der Kühlbox enthaltenes biologisches Material bei zu niedrigen Außentemperaturen vor Unterkühlung zu schützen. Die isolierende Außenwand der Kühlbox weist nach außen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die isolierende Außenwand der Kühlbox weist Partikelschäume aus expandiertem Polypropylen (EPP), expandiertem Polystyrol (EPS), Polyurethan (PU) oder Vakuum Isolations-Paneelen (VIP) auf für reduzierten Wärmetransport durch die Außenwand. Der Innenraum dieses Standes der Technik ist aufwändig profiliert mit Vertiefungen zur Aufnahme verschiedener Sorten Temperierelemente, so dass das Innenvolumen des Behälters beschränkt ist. -
DE 10030102 (A1) offenbart ein System zum Transport von Gütern bei gleichbleibenden Temperaturen, insbesondere von Blutprodukten, mit einem Behälter, der die Güter umfasst. Der Behälter ist mit einer Doppelwandung ausgebildet und in die Doppelwandung ist ein Temperiermedium gefüllt, das bei den gleichbleibenden Temperaturen einen Phasenübergang aufweist. -
EP-A 1 006 058 offenbart einen Behälter zum Transport von Gütern bei gleichbleibenden Temperaturintervallen, wobei der Behälter, der die Güter umfasst, aus zwei komplementären jeweils doppelwandigen Zellen gebildet ist und in die Doppelwandung ein Temperiermedium gefüllt ist, das bei den gleichbleibenden Temperaturintervallen einen Phasenübergang aufweist. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Isolierbehälter mit einem verbesserten Aufnahmevolumen zu schaffen, der eine Innentemperatur im Isolierbehälter bei Verwendung von passiven Temperierelementen stabilisiert.
- Die Lösung erfolgt mit einem Isolierbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
- Gemäß der Erfindung ist ein Isolierbehälter mit isolierenden Außenwänden um einen Innenraum versehen. Im Innenraum ist vorzugsweise mindestens ein Hydrocarbon-Latentwärmespeicher mit einem Schmelzpunkt zwischen 2-8° C enthalten und in mindestens einer der Außenwände ist mindestens eine Kavität vorgesehen zur Aufnahme von mindestens einem H2O-Latentwärmespeicher. Die in die isolierenden Außenwände als Kühlelemente eingebrachten Latentwärmespeicher mit einem auf Wasser basierenden Kühlfluid mit einem Innenvolumen von vorzugsweise 1L bringen Kältespeicherenergie in den erfindungsgemäßen Isolierbehälter ein, sind aber vom eigentlichen Innenraum abgeschirmt, damit keine Unterkühlung an Produkten im Innenraum auftreten kann. Produkte im Innenraum werden durch weitere Latentwärmespeicher z.B. auf Hydrokarbon Basis, die einen Schmelzbereich bzw. Schmelzpunkt zwischen 3 und 7°C haben, thermisch stabilisiert und vor Unterkühlung durch die H2O-Latentwärmespeicher in den isolierenden Außenwänden geschützt. Zwischen den wasserbasierten Latentwärmespeichern und den z.B. auf Hydrokarbon basierenden findet ein Energieaustausch statt, der die im Isolierbehälter zur Verfügung stehende Energie optimal nutzt, ohne die Produkte im Innenraum zu gefährden, weil gemäß der Erfindung Kälte von den im Innenraum liegenden z.B. auf Hydrokarbon basierenden Latentwärmespeichern aufgenommen wird, die somit für den Isolierbehälter erhalten bleibt. Die Konservierungszeit verlängert sich proportional zu dieser von den z.B. auf Hydrokarbon basierenden Latentwärmespeichern aufgenommenen Energiemenge. Beim Stand der Technik wird diese Energie nicht aufgenommen, sondern an die Umgebung abgegeben und ist damit verloren oder unterkühlt das Produkt im Innenraum. Der erfindungsgemäße Isolierbehälter mit seiner Konfiguration an Latentwärmespeichern puffert den Verlauf der Innentemperatur so ab, dass auch bei Außentemperaturen von unter 0°C von bis zu - 10°C eine Innentemperatur am temperatursensiblen Produkt von 2 bis 8°C erhalten bleibt. Überraschenderweise wirkt sich die geringe Wärmeleitfähigkeit von Hydrokarbon als Latentwärmespeicher im Innenraum positiv auf die Temperaturkonstanz bei heißen und kalten Außentemperaturen aus, was reproduzierbare Temperaturtests in Klimakammern belegen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der im Innenraum vorgesehene Hydrocarbon-Latentwärmespeicher eine Gesamtwärmekapazität auf beim Phasenübergang von flüssig zu fest, die kleiner gleich der durch die von dem mindestens einen gefrorenen H2O-Latentwärmespeichern in den Kavitäten aufgenommenen Energie zum Verflüssigen ist bei einer konstanten Temperatur zwischen 2 bis 8°C im Innenraum.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine der Außenwände mindestens eine weitere Kavität zur Einbringung eines H2O-Latentwärme- oder kältespeichers auf.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind im Innenraum mindestens an zwei Seiten der Außenwände, vorzugsweise an bis zu fünf oder 6 Seiten, flächige Latentwärmespeicher vorgesehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kavitäten mindestens an zwei Seiten der Außenwände, vorzugsweise an 4 oder 6 Seiten, ausgeführt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind ein monolithischer Grundkörper und ein dazu passender Deckel für den Isolierbehälter vorgesehen, wobei der Grundkörper und der Deckel über ein Nut und Federsystem und/oder über ein Verschlusssystem bestehend aus Schloss und Scharnieren verbunden sind.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Aufnahmekavitäten für Latentwärmespeicher im Innenraum an den Außenwänden und am Boden des Grundkörpers sowie unterhalb einer Innenseite des Deckels vorgesehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind über den Boden des Grundkörpers verlaufende Rippen vorgesehen zur Aufnahme von Kondenswasser.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Deckel und der Grundkörper mit mindestens zwei Löchern versehen, durch die eine Versiegelung geführt werden kann.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Deckel und der Boden des Grundkörpers so ausgeführt sind, dass die Isolierbehälter gegen Verrutschen gesichert aufeinander stapelbar sind.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden des Grundkörpers mit Standfüßen ausgeführt, die das Heben und Transportieren des Isolierbehälters mit einem Gabelstapler oder einem Hubwagen ermöglichen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Innenseite des Deckels Verstrebungen auf, die die Stabilität bei äußeren mechanischen Einwirkungen erhöhen. Dabei werden mechanische Stöße wie sie z.B. bei einem Aufprall vorkommen in den Grundkörper des Isolierbehälters mit eingeleitet und aufgefangen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Isolierbehälter aus Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP), Polyurethan (PU) oder Vakuum Paneele (VIP) oder kombiniert mit Polyethylen, Polyurethan oder Polyamid gefertigt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Latentwärmespeicher mit Metall oder Kunststoff, insbesondere Polyethylen ganz besonders hochdichtem Polyethylen, ganz besonders fluorbeschichtetem hochdichtem Polyethylen ummantelt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Isolierbehälter mit einem Temperatursensor, insbesondere einem Temperaturaufzeichnungsgerät ausgestattet.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen Deckel und Grundkörper Eingriffsmulden vorgesehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Tragegriff am Grundkörper vorgesehen.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine perspektivische äußere Ansicht eines mit einem Deckel verschlossenen Isolierbehälters gemäß der Erfindung, -
2 : eine perspektivische Einsicht in einen Isolierbehälter gemäß der Erfindung, und -
3 : eine perspektivische Ansicht eines Deckels des Isolierbehälters gemäß der Erfindung. -
1 : Ein Isolierbehälter weist einen Grundkörper1 zum passiven Erhalt vorgeschriebener Temperaturen von 2 bis 8°C in einem Innenraum (s.2 ) über einen möglichst langen Zeitraum auf. Der Grundkörper1 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf mit isolierenden Außenwänden, die den Innenraum umgeben, der von oben mit einem im Wesentlichen rechteckigen Deckel2 verschließbar ist. - Der Deckel
2 ist entlang seiner Seiten und an den Ecken mit nach oben gerichteten Stapelmulden6 versehen. Der Grundkörper1 weist zwischen Eingriffsmulden8 nach unten gerichtete Füße7 auf. - Schnürbänder
13 dienen zum Festzurren des Deckels2 am Grundkörper1 . Eine Eingriffsmulde9 ist unter und eine Bohrung15 für Versiegelung auf dem Deckel2 vorgesehen. - Der Grundkörper
1 und/oder der Deckel2 sind aus expandiertem Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP), Polyurethan (PU), Vakuum Paneele (VIP), Polyethylen kombiniert mit EPS, EPP, VIP oder PU gefertigt. -
2 : Der Innenraum des Grundkörpers1 ist im Wesentlichen rechteckig. In den isolierenden Außenwänden sind sich gegenüberliegende Kavitäten3 jeweils zur Aufnahme von H2OLatentwärmespeichern 4 mit einem Volumen von 1 L vorgesehen. Eingriffsaussparungen14 sind zur leichteren Entnahme der H2O Latentwärmespeicher aus den Kavitäten3 an einem oberen Rand der isolierenden Außenwände vorgesehen. Ein oberer Rand des Grundkörpers1 ist als Feder16 ausgebildet. - In Haltemulden
13 vor den isolierenden Außenwänden sind im Innenraum Hydrocarbon-Latentwärmespeicher5 , die einen Schmelzbereich bzw. Schmelzpunkt zwischen 3 und 7°C haben, jeweils seitlich und oben über dem Innenraum querliegend aufgenommen. Rippen10 zur Aufnahme von Kondensat verlaufen quer durch den Innenraum am Boden des Grundkörpers1 . -
3 : Der Deckel2 weist an einer Unterseite Verstrebungen11 auf und in die Kavitäten3 und Eingriffsaussparungen14 passende Formelemente 17. - Funktionsweise des Isolierbehälters
- Für eine stabile Temperatur Ti zwischen 2 bis 8° C im Innenraum des Isolierbehälters werden vorgekühlte Latentwärmespeicher
4 ,5 verwendet. Die in die Kavitäten3 der isolierenden Außenwände eingesetzten gefrorenen H2O-Latentwärmespeicher 4 werden von den in die Haltemulden13 eingesetzten Hydrocarbon-Latentwärmespeichern5 abgeschirmt, die den Innenraum vor schädlichen, insbesondere zu niedrigen Temperaturen schützen. - Von außen in den Isolierbehälter
1 gelangende Wärme wird zuerst von den in die isolierenden Außenwände eingesetzten gefrorenen H2O-Latentwärmespeicher 4 absorbiert, die zu Eis vorgekühltes Wasser enthalten mit einer Temperatur von unter 0°C. Die Hydrocarbon-Latentwärmespeicher5 im Innenraum werden zusammen mit dem Produkt, mit dem sie aufgrund gleicher Temperatur problemlos Kontakt haben können, bei einer Temperatur im Schmelzbereich des Hydrocarbon-Latentwärmespeichers5 eingesetzt, so dass der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher5 zum größten Teil noch flüssig ist. Anschließend wird der Deckel2 auf dem Grundkörper1 des Isolierbehälters verschlossen, versiegelt und für den Transport mit umlaufendem Band12 gesichert. Der Isolierbehälter1 kann so versendet werden. Die wasserbasierenden Latentwärmespeicher2 in den Kavitäten3 der isolierenden Außenwände geben nun ihre Kältespeicherenergie nach außen an die Umgebung aber auch an den Innenraum ab. - Dabei kühlen die wasserbasierenden Latentwärmespeicher die weitestgehend im flüssigen Zustand befindlichen Hydrocarbon-Latentwärmespeicher
5 im Innenraum ab und bringen diese bei deren jeweils höherem Schmelzpunkt, je nach Fluid zwischen 3 und 7°C zum Erstarren. Dabei sind die jeweiligen Massen der wasserbasierenden Latentwärmespeicher4 und der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher5 und die Dicke des Materials der isolierenden Außenwand so ausbalanciert, dass die in den wasserbasierenden Latentwärmespeicher4 enthaltene Kälteenergie maximal die inneren Hydrocarbon-Latentwärmespeicher komplett erstarren lässt. - Beim Erstarrungsprozess der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher
5 muss erst deren kompletter Inhalt fest sein, bevor die Temperatur unter die Schmelztemperatur abfallen kann, so dass die Temperatur im Innenraum am Produkt vor dem vollständigen Gefrieren der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher5 konstant bleibt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Isolierbehälter Grundkörper
- 2
- Isolierbehälter Deckel
- 3
- Kavität im Grundkörper
- 4
- Latentwärmespeicher in der Kavität
- 5
- Latentwärmespeicher im Innenraum
- 6
- Stapelmulde
- 7
- Fuß
- 8
- Eingriffmulde am Boden
- 9
- Eingriffmulde am Deckel
- 10
- Bodenrippen
- 11
- Verstrebung am Deckel
- 12
- Schnürbänder zum Festzurren des Deckels
- 13
- Haltemulden für Latentwärmespeicher im Innenraum
- 14
- Eingriffaussparungen zur leichteren Entnahme der Latentwärmespeicher aus den Kavitäten
- 15
- Bohrung für Versiegelung
- 16
- Feder
Claims (15)
- Isolierbehälter mit einem Grundkörper (1) mit isolierenden Außenwänden um einen Innenraum, wobei von den isolierenden Außenwänden mindestens eine mit mindestens einer Kavität (3) versehen ist zur Aufnahme von mindestens einem H2O-Latentwärmespeicher (4), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum mindestens ein Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) mit einem Schmelzpunkt bei 3-7° C vorgesehen ist, zwischen dem mindestens einen H2O-Latentwärmespeicher (4) und dem mindestens einen Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) Energieaustausch stattfindet, wobei der mindestens eine Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) vor dem mindestens einen H2O-Latentwärmespeicher (4) durch die isolierenden Außenwände geschützt ist und die Masse des im Innenraum vorgesehenen Hydrocarbon-Latentwärmespeichers (5) eine Gesamtwärmekapazität beim Phasenübergang von flüssig zu fest aufweist, so dass die Masse des Hydrocarbon-Latentwärmespeichers (5) von der in den H2O-Latentwärmespeichern (4) enthaltenen Kälteenergie maximal komplett zum Erstarren gebracht werden kann.
- Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der isolierenden Außenwände mindestens eine weitere Kavität (3) zur Einbringung eines H2O-Latentwärmespeichers (4) aufweist. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum mindestens an zwei Seiten, vorzugsweise an bis zu fünf Seiten, flächige Latentwärmespeicher (5) vorgesehen sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten (3) mindestens an zwei Seiten, vorzugsweise an 4 Seiten, ausgeführt sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein monolithischer Grundkörper (1) und ein dazu passender Deckel (2) vorgesehen sind, der Grundkörper (1) und der Deckel (2) über ein Nut und Federsystem (16) und/oder über ein Verschlusssystem bestehend aus Schloss und Scharnieren verbunden sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmeeinrichtungen (13) für Latentwärmespeicher (5) an den Außenwänden und am Boden des Grundkörpers (1) sowie unterhalb einer Innenseite des Deckels (2) vorgesehen sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass über den Boden verlaufende Rippen (10) vorgesehen sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (2) und Grundkörper (1) mit mindestens zwei Löchern versehen sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) und ein Boden des Grundkörpers (1) so ausgeführt sind, dass Isolierbehälter rutschsicher aufeinander stapelbar sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Grundkörpers (1) mit Standfüßen (7) ausgeführt ist. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Deckels (2) Verstrebungen (11) aufweist. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er aus Polyethylen kombiniert mit expandiertem Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP), Polyurethan (PU) oder Vakuum Paneele (VIP) gefertigt ist. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Latentwärmespeicher (4, 5) aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Polyethylen ganz besonders hochdichtem Polyethylen, ganz besonders fluorbeschichtetem hochdichtem Polyethylen gefertigt sind. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Temperatursensor, insbesondere einem Temperaturaufzeichnungsgerät ausgestattet ist. - Isolierbehälter gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckel (2) und Grundkörper (1) Eingriffsmulden (9) vorgesehen sind oder ein Tragegriff am Grundkörper (1) vorgesehen ist.
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