DE102018124162A1

DE102018124162A1 - Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems mit einem Sollbereich der Transportbehälterinnentemperatur sowie ein Transportbehältersystem

Info

Publication number: DE102018124162A1
Application number: DE102018124162.3A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kuhn; Fabian Eschenbach; Martin Heinemann; Thomas Wollheim
Original assignee: Va Q Tec AG
Current assignee: Va Q Tec AG
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP2021525856A; WO2019228684A1; US20210278120A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems (1) mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem (1) weist einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand auf. In dem Aufnahmeraum des Behälters (2) herrscht die Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem (1) weist wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) einsetzbare PCM-Elemente (4) auf. Alle PCM-Elemente (4) weisen das gleiche Phasenübergangsmaterial auf. Wenigstens ein erstes PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements (4) in vollständig festem Aggregatzustand vorliegt. Wenigstens ein zweites PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses zweiten PCM-Elements (4) in vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt. Die temperierten PCM-Elemente (4) werden in dem Behälter (2) angeordnet. Die Temperierung und die PCM-Elemente (4) werden so konfiguriert, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.Die Erfindung betrifft außerdem ein geeignetes Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur gemäß Anspruch 1 oder 2 sowie ein Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich der Behälterinnentemperatur gemäß Anspruch 9 oder 10.
Bei der Speicherung von Wärme in einem dafür geeigneten Speichermaterial erhöht sich normalerweise dessen Temperatur. Diese Form der Wärmespeicherung wird fühlbare oder sensible Wärmespeicherung genannt.
Dann, wenn bei einem dafür geeigneten Material ein Phasenübergang erfolgt, z.B. der Übergang von der festen in die flüssige Phase (oder umgekehrt), ist der Zusammenhang zwischen der Temperatur des Speichermaterials und der vom Speichermaterial aufgenommenen (oder abgegebenen) Wärme nicht mehr linear. Bei einem Übergang von fest auf flüssig beginnt das Wärmespeichermaterial beim Erreichen eines Phasenübergangstemperaturbereichs zu schmelzen. Der Phasenübergangstemperaturbereich hängt vom Speichermaterial ab und kann sehr eng sein, beispielsweise 1 K, aber sich auch durchaus über 8 K erstrecken. In diesem Phasenübergangstemperaturbereich verbleibt die Temperatur des Speichermaterials so lange, bis das Speichermaterial komplett geschmolzen ist. Erst danach tritt wieder eine Erhöhung der Temperatur bei weiterer Aufnahme von Wärme auf.
Da für längere Zeit trotz der Zufuhr von Wärme praktisch keine Erhöhung der Temperatur auftritt, nennt man dies latente Wärme. Im Falle beispielsweise des typischen Phasenübergangs fest/flüssig ist die latente Wärme gleich der Schmelz- oder Kristallisationswärme des Speichermaterials.
Ein Latentwärmespeichermaterial hat den großen Vorteil, dass man mit ihm in einem engen Temperaturbereich verhältnismäßig große Wärmemengen speichern kann. Da der Phasenübergang bei im Wesentlichen konstanter Temperatur über einen gewissen Zeitraum vonstatten geht, hat man die Möglichkeit, Temperaturschwankungen auszugleichen und Temperaturspitzen zu vermeiden.
Latentwärmespeichermaterialien sind in verschiedener Form bekannt. Man nennt diese Materialien auch Phasenübergangsmaterial oder aus der englischen Terminologie PCM (phase change material).
Typischerweise definiert man für Phasenübergangsmaterialien nicht den Phasenübergangstemperaturbereich, sondern eine Phasenübergangstemperatur innerhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs. Üblicherweise stellt die Phasenübergangstemperatur eine Zieltemperatur dar, auf die das Phasenübergangsmaterial temperiert werden soll, also quasi den Arbeitspunkt. Liegt man bei einer Zieltemperatur von etwa 0°C, so kann man Wasser mit unterschiedlichen Zusätzen als Latentwärmespeichermaterial einsetzen. Für eine Kältespeicherung unterhalb von 0°C werden z. B. passend zubereitete Salzlösungen verwendet.
Im Bereich knapp oberhalb 0°C sind andere Materialien, z. B. solche auf der Basis von Paraffinen, besser geeignet.
Im Einzelnen wird als Hintergrund verwiesen auf den Übersichtsartikel des BINE-Informationsdienstes „Themeninfo IV/02 aus dem Jahre 2002“, (Fachinformationszentrum Karlsruhe, Projektkennzeichen 0329840A-D, abrufbar bei www.bine.info, Stichwort: „Latentwärmespeicher“). Der Inhalt dieser Literaturstelle zum generellen Hintergrund von Latentwärmespeichermaterialien und deren Einsatzmöglichkeiten wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt auch der vorliegenden Patentanmeldung gemacht.
Ein Latentwärmespeicherelement, auch PCM-Element genannt, gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Latentwärmespeichermaterial in einer geschlossenen, ggf. auch mit einem Druckausgleichsventil versehenen Umhüllung. Vorzugsweise handelt es sich um ein makroverkapseltes PCM. Es können aber auch mikroverkapselte PCMs zum Einsatz kommen. Die Umhüllung ist häufig aus Kunststoff. Man kennt die grundlegende Konstruktion beispielsweise von sog. Kühlakkus.
Derartige PCM-Elemente können einzeln betrachtet werden oder auch als Mehrzahl von beispielsweise in einen entsprechenden Behälter eingebauten Latentwärmespeicherelementen.
PCM-Elemente der in Rede stehenden Art gibt es mittlerweile für eine Fülle von Zieltemperaturen, insbesondere auch von der Anmelderin (Prospekt „va-Q-tec Packaging Portfolio, January 2011“). Dort findet man Latentwärmespeicherelemente für Zieltemperaturen von 37°C, 22°C, 18°C, 5°C, 0°C, -19°C, -21 °C, -26°C und -37°C. Andere Anbieter haben vergleichbare PCM-Elemente im Vertriebsprogramm, teilweise auch für andere Zieltemperaturen.
PCM-Elemente der in Rede stehenden Art werden in einem besonderen Anwendungsfeld in wärmeisolierten bzw. wärmegedämmten Behältern, insbesondere für Transportzwecke, eingesetzt. Beispielsweise gilt das für den Transport von temperatursensiblen Gütern, wie beispielsweise Pharmazeutika, biotechnologische Produkte, Transplantationsgüter oder Blutkonserven. In einem Anwendungsfeld, beispielsweise für Pharmazeutika, beträgt die optimale, unbedingt einzuhaltende Transport- und Lagertemperatur bzw. Behälterinnentemperatur beispielsweise ungefähr 18°C, wobei eine geringe Abweichung innerhalb eines Sollbereichs der Behälterinnentemperatur von 15°C bis 25°C akzeptabel sein kann. Temperaturen außerhalb dieses Solltemperaturbereichs müssen also sicher vermieden werden.
Aus der Praxis ist bekannt, PCM-Elemente zu verwenden, deren Phasenübergangstemperatur möglichst nah an der einzuhaltenden Behälterinnentemperatur liegen. Hier ist also ein sicheres Erreichen und Einhalten der Phasenübergangstemperatur der PCM-Elemente als Zieltemperatur mit einer vergleichsweise geringen Abweichung erforderlich. Als Zieltemperatur wird nachfolgend die Temperatur bezeichnet, die von den PCM-Elementen während des Phasenübergangs mit einer geringen Abweichung (nämlich innerhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs) eingehalten wird und die sich aus dem verwendeten Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente ergibt. Die Zieltemperatur stimmt typischerweise mit der gewünschten Behälterinnentemperatur überein, kann von dieser aber in geringem Maße abweichen.
Bei dieser Vorgehensweise werden die PCM-Elemente auf eine Temperatur knapp unterhalb oder knapp oberhalb Ihrer Zieltemperatur temperiert (vorkonditioniert), insbesondere auf eine Vorkühltemperatur abgekühlt. Diese Vorkühltemperatur liegt im erwähnten Sollbereich der Behälterinnentemperatur. Das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente weist am Ende der Vorkonditionierung einen vollständig festen Aggregatzustand auf.
Zur Vorkonditionierung der PCM-Elemente muss die Vorkühltemperatur möglichst genau erreicht werden. Darüber hinaus sind die Vorkühltemperatur und somit die Mittel zur Vorkonditionierung an die Zieltemperatur bzw. die gewünschte Behälterinnentemperatur gekoppelt. Dies kann spezielle Mittel zur Temperierung bzw. Vorkonditionierung erfordern. Außerdem ist dieser Prozess anfällig gegenüber Temperaturschwankungen während des Vorkonditionierens. Abweichungen von der Vorkühltemperatur können dazu führen, dass das Phasenübergangsmaterial nicht oder nicht vollständig in eine feste Phase überführt wird und somit beim Einsatz in einem Transportbehältersystem weniger Wärme aufgenommen werden kann. Die geforderte Behälterinnentemperatur kann dann lediglich über einen deutlich kürzeren Zeitraum sichergestellt werden.
Zur Vorkonditionierung von derartigen PCM-Elementen werden diese z. B. in einem Kühlraum temperiert. Bei Kühlräumen haben sich gewisse Temperaturen als sog. Standard-Kühlraumtemperatur etabliert, für die gängige und weit verbreitete Kühlräume auf dem Markt vorhanden sind. Entsprechende Standard-Kühlraumtemperaturen liegen beispielsweise bei 5°C und -25°C. Grundsätzlich ist es möglich, Kühlräume auch für Temperaturen, die von den Standard-Kühlraumtemperaturen abweichen, zu verwenden. Kühlräume, die für von den Standard-Kühlraumtemperaturen abweichende Temperaturen geeignet sind, sind aufgrund ihrer geringeren Verbreitung in der Regel deutlich teurer in der Anschaffung. Nicht standardisierte Kühlräume haben darüber hinaus normalerweise keine sonderlich genaue Temperaturregelung. Entsprechende Kühlräume weisen einen typischen Toleranzbereich von +/-2 K auf. Eine entsprechend genaue Temperaturregelung des Kühlraums ist somit unumgänglich und in der Regel mit hohen Kosten verbunden.
Um das bekannte Verfahren zu verbessern, können leistungsstärkere auf dem Markt erhältliche PCM-Elemente verwendet werden. Leistungsstärkere PCM-Elemente sind jedoch mit deutlich höheren Anschaffungskosten verbunden. Gleichzeitig bleibt die Komplexität der Vorkühlung und die damit verbundene Problematik jedoch weiterhin bestehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren hinsichtlich der Komplexität der Vorkonditionierung, der Handhabung der Vorkonditionierung, der Anfälligkeit gegenüber Temperaturschwankungen während der Vorkonditionierung und/oder der Kosten zu verbessern.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems, bei dem eine Behälterinnentemperatur in einem Sollbereich liegt. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein erstes PCM-Element derart temperiert, insbesondere vorgekühlt, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements in vollständig festem Aggregatzustand vorliegt. Wenigstens ein zweites PCM-Element wird derart temperiert, insbesondere vorgekühlt, dass das Phasenübergangsmaterial dieses zweiten PCM-Elements in vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt. Die derart temperierten PCM-Elemente werden in dem Behälter angeordnet. Die Temperierung und die PCM-Elemente werden so konfiguriert bzw. eingestellt, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente in dem Behälter die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, wenigstens zwei PCM-Elemente mit dem gleichen Phasenübergangsmaterial zu verwenden, wobei wenigstens ein erstes PCM-Element in einem vollständig festen Aggregatzustand („festes PCM-Element“) und wenigstens ein zweites PCM-Element in einem vollständig flüssigen Aggregatzustand („flüssiges PCM-Element“) zum Einsatz in dem Transportbehältersystem angeordnet werden. Das erste PCM-Element wird auf eine andere Temperatur (außerhalb des latenten Bereichs) als das zweite PCM-Element vortemperiert. Nach dem Einsetzen in den Behälter findet ein Temperaturangleich statt, wobei am Ende des Temperaturangleichs in dem Behälter die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich liegt.
Nicht erfindungsgemäß ist der Fall, in dem das erste oder zweite PCM-Element derart temperiert werden, dass am Ende des Vorkonditionierens und/oder beim Einsetzen der PCM-Elemente in den Behälter das Phasenübergangsmaterial dieser PCM-Elemente in einem Mischzustand vorliegt, also teilweise flüssig und teilweise fest.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Vorkühltemperatur des ersten PCM-Elements und diejenige des zweiten PCM-Elements und somit die Mittel zur Vorkonditionierung von der Zieltemperatur der PCM-Elemente entkoppelt. Dadurch kann zumindest eine der beiden Vorkühltemperaturen in einen Temperaturbereich liegen, der die Verwendung einer gängigen Infrastruktur zur Vorkonditionierung erlaubt. Zur Vorkonditionierung außerhalb des latenten Bereichs können insbesondere Kühlräume gewählt werden, die gängige Standard-Kühlraumtemperaturen aufweisen. Somit ist es nicht mehr notwendig, spezielle, an die Zieltemperatur angepasste und damit teure Kühlräume zu verwenden, wenn auf eine Standardinfrastruktur von Kühlräumen zurückgegriffen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Vergleich zum bekannten Verfahren deutlich weniger anfällig gegenüber Temperaturschwankungen während des Vorkonditionierens. Der Einfluss der Vorkühlung wird deutlich reduziert, da eine Abweichung der Kühltemperatur nicht mehr zu einem ungewollten Phasenübergang führen kann. Der Vorkühlprozess ist dadurch deutlich weniger störanfällig.
Es hat sich ebenfalls gezeigt, dass die Vorkühldauer durch eine Konditionierung außerhalb des latenten Bereichs reduziert werden kann.
Durch die Verwendung nur eines Phasenübergangsmaterials sind die Komplexität und die Kosten gering.
Bevorzugt weist das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente einen Phasenübergangstemperaturbereich auf, in dem das Phasenübergangsmaterial vom festen in den flüssigen Aggregatzustand bzw. umgekehrt übergeht. Dieser Phasenübergangstemperaturbereich schließt vorzugsweise eine Temperatur von 0°C nicht ein. Für diesen Fall kommt Wasser als Phasenübergangsmaterial nicht in Frage.
Zur vorteilhaften Umsetzung des Verfahrens wird das wenigstens eine erste PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert. Außerdem wird das wenigstens eine zweite PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert.
Für eine vorteilhafte Konfiguration der Temperierung ist z. B. die Vorkühltemperatur entscheidend. Für eine vorteilhafte Konfiguration der PCM-Elemente kommen als Parameter beispielsweise die Anzahl, Größe und Anordnung der PCM-Elemente sowie die Masse des Phasenübergangsmaterials im jeweiligen PCM-Element in Frage.
Vorzugsweise wird/werden die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Anordnung der auf die jeweilige Temperatur temperierten PCM-Elemente und/oder die Masse des Phasenübergangsmaterials der auf die jeweilige Temperatur temperierten PCM-Elemente so gewählt, dass sich nach dem Anordnen der entsprechend temperierten PCM-Elemente in dem Behälter die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
Die temperierten PCM-Elemente können derart in dem Behälter angeordnet werden, dass jedes feste PCM-Element mit wenigstens einem flüssigen PCM-Element in einem berührenden Kontakt steht. Auf diese Weise kann ein besonders schneller und vorteilhafter Temperaturangleich zwischen den PCM-Elementen erfolgen, wodurch innerhalb sehr kurzer Zeit, vorzugsweise innerhalb weniger Minuten, die gewünschte Behälterinnentemperatur erreicht wird. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die PCM-Elemente beliebig, beispielsweise ohne einen berührenden Kontakt untereinander, in dem Behälter anzuordnen.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 2 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems, bei dem eine Behälterinnentemperatur in einem Sollbereich liegt. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein erstes PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert, insbesondere vorgekühlt. Wenigstens ein zweites PCM-Element wird außerhalb des Behälters auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert, insbesondere vorgekühlt. Die derart temperierten PCM-Elemente werden in dem Behälter angeordnet. Die Temperierung und die PCM-Elemente werden so konfiguriert bzw. eingestellt, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente in dem Behälter die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
Für dieses zweite erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie zu dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden. Auf das zweite erfindungsgemäße Verfahren können die bevorzugten Ausgestaltungen des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden.
Das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen ersten PCM-Elements liegt nach der Temperierung auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs vorzugsweise in vollständig festem Aggregatzustand vor. Das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen zweiten PCM-Elements liegt nach der Temperierung auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs vorzugsweise in vollständig flüssigem Aggregatzustand vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst aber auch Fälle, in denen das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen ersten PCM-Elements und das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen zweiten PCM-Elements gelartig ist und nach der besagten Temperierung in einem Mischzustand (teilweise fest, teilweise flüssig) vorliegen.
Auf beide erfindungsgemäßen Verfahren können die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen angewendet werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn wenigstens ein erstes PCM-Element auf eine Temperatur von mindestens 10 K unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs (bzw. der unteren Grenze des Phasenübergangstemperaturbereichs) und/oder wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von mindestens 1 K oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs (bzw. der oberen Grenze des Phasenübergangstemperaturbereichs) temperiert wird. Eine Temperierung des wenigstens einen PCM-Elementes auf eine Temperatur von mindestens 10 K unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs führt dazu, dass eine Temperaturschwankung von bis zu 2 K bei der Vorkonditionierung keinen negativen Einfluss auf die Performance des PCM-Elementes hat. Das PCM-Element liegt dann unabhängig von der Temperaturschwankung bei der Vorkonditionierung in einer vollständig festen Phase vor.
Weiter bevorzugt wird das wenigstens eine erste PCM-Element in einem Kühlraum mit einer Innentemperatur von ca. 2°C bis ca. 8°C oder in einem Tiefkühlraum mit einer Innentemperatur von weniger oder gleich -10°C, vorzugsweise ca. -25°C, temperiert. Kühlräume mit einer Innentemperatur von ungefähr 5°C, also einem Bereich zwischen ca. 2°C bis ca. 8°C und Tiefkühlräume mit einer Innentemperatur von ca. -25°C werden als gängige und weit verbreitete Vorkühlräume verwendet. Aus diesem Grund sind die vorgenannten Kühlräume als Standardinfrastruktur für die Vortemperierung von PCM-Elementen anzusehen. Das Vorkühlen auf die vorgenannten Temperaturen ist somit auf einfache und kostengünstige Weise möglich.
Besonders vorteilhaft kann ein PCM-Element innerhalb eines Temperaturbereichs von 10 K bis 20 K, vorzugsweise von 10 K bis 15 K, unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs bzw. der Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials und alle anderen PCM-Elemente (bzw. wenigstens ein anderes PCM-Element) innerhalb eines Temperaturbereichs von 1 K bis 10 K, vorzugsweise von 1 K bis 5 K, oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs bzw. der Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials vortemperiert werden.
So kann beispielsweise für eine gewünschte Behälterinnentemperatur von 18°C ein Phasenübergangsmaterial mit einer Phasenübergangstemperatur von 17,8°C verwendet werden. Wenigstens ein PCM-Element kann dann bei einer Temperatur von 5°C und wenigstens ein anderes PCM-Element bei einer Temperatur von 19°C vortemperiert werden. Nach dem Anordnen der temperierten PCM-Elemente in dem Behälter stellt sich die gewünschte Behälterinnentemperatur von 18°C innerhalb eines kurzen Zeitraums innerhalb des Behälters ein. In einem verschlossenen Transportbehältersystem kann die Behälterinnentemperatur über einen langen Zeitraum, d.h. über einen Zeitraum von wenigstens 100 Stunden, in einem Temperaturbereich zwischen 15°C und 25°C (Sollbereich) gehalten werden. Der vorgenannte Zeitbereich bezieht sich auf eine Umgebungstemperatur zwischen 4°C und 30°C.
Für eine gewünschte Behälterinnentemperatur von 5°C mit einem tolerierbaren Temperaturbereich von 2°C bis 8°C kann wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von -25°C und wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 20,5°C vortemperiert werden. In einem verschlossenen Transportbehältersystem kann der tolerierbare Temperaturbereich über einen Zeitraum von wenigstens 165 Stunden gehalten werden.
Darüber hinaus existiert eine Vielzahl von Anwendungsfällen, bei denen Güter bei Temperaturen von unter -20°C transportiert werden müssen. Bei solchen Anforderungen können PCM-Elemente mit einem Phasenübergangsmaterial verwendet werden, das eine Phasenübergangstemperatur von -26°C aufweist. Hier ist es möglich, alle PCM-Elemente auf eine Temperatur von -35°C vorzukühlen. Bei einer Umgebungstemperatur von 29,5°C kann die Behälterinnentemperatur für wenigstens 92 Stunden unterhalb von -20°C gehalten werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen alle ersten PCM-Elemente bzw. alle diejenigen, die auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert werden, einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter angeordneten Phasenübergangsmaterial von 5 bis 85% auf, weiter vorzugsweise von 5 bis 35%. Vorteilhaft bedeutet in diesem Zusammenhang, dass aufgrund der vortemperierten PCM-Elemente in dem Transportbehältersystem die Behälterinnentemperatur über einen langen Zeitraum innerhalb des Sollbereichs gehalten werden kann. Gleichzeitig führt ein geringer Massenanteil von unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs vortemperiertem Phasenübergangsmaterial dazu, dass die gewünschte Behälterinnentemperatur nach dem Anordnen der temperierten PCM-Elemente in dem Behälter innerhalb kurzer Zeit erreicht wird.
Vorzugsweise weist der Behälter einen Boden, einen Mantel und einen Deckel auf.
Gemäß einer ersten Alternative wird wenigstens ein PCM-Element außerhalb des Behälters derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses PCM-Elements in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und am Boden oder Deckel angeordnet. Wenigstens ein weiteres PCM-Element wird außerhalb des Behälters derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses weiteren ersten PCM-Elements in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und am Deckel oder Boden angeordnet. Optional wird/werden wenigstens ein weiteres PCM-Element, vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente, außerhalb des Behälters derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial des jeweiligen zweiten PCM-Elements in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und am Mantel angeordnet. Auf diese Weise wird ein vorteilhafter Temperaturangleich zwischen den PCM-Elementen erreicht.
Gemäß einer zweiten Alternative wird ein PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und am Boden oder Deckel angeordnet. Ein weiteres PCM-Element wird außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und am Deckel oder Boden angeordnet. Optional wird/werden wenigstens ein weiteres PCM-Element, vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente, außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und am Mantel angeordnet.
Bei beiden Alternativen können die Temperierung und die Anordnung der PCM-Elemente In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gewählt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind sechs PCM-Elemente vorgesehen, die jeweils an einer Innenfläche eines Wärmeisolationselements angeordnet werden und die Wärmeisolationselemente vorzugsweise vollständig bedecken. Beispielsweise werden diejenigen PCM-Elemente, die später am Boden und am Deckel angeordnet werden, auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und die übrigen PCM-Elemente, die später am Mantel angeordnet werden, werden auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert. Vorzugsweise ist der Behälter rechteckig ausgebildet. Diese spezielle rechteckige Anordnung mit sechs PCM-Elementen führt dazu, dass jedes PCM-Element, das auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert ist, mit allen PCM-Elementen, die auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert sind, in berührendem Kontakt steht. Auf diese Weise wird ein vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen den PCM-Elementen erreicht.
Die Bildung eines Behälters aus PCM-Elementen innerhalb des Transportbehältersystems führt darüber hinaus zu einer homogeneren Temperaturverteilung innerhalb des Behälters und/oder einer verbesserten Abschirmung bzw. Isolierung des zu transportierenden Gutes, das innerhalb des von den PCM-Elementen definierten Volumens angeordnet wird. Gleichzeitig wird die gewünschte Behälterinnentemperatur innerhalb eines kurzen Zeitraums erreicht. Darüber hinaus kann die Behälterinnentemperatur über einen langen Zeitraum innerhalb des Sollbereichs gehalten werden.
Grundsätzlich kann der Behälter des Transportbehältersystems eine beliebige Form aufweisen. So kann der Behälter beispielsweise eine quaderförmige oder zylindrische Form aufweisen. Auch andere Geometrien des Behälters sind grundsätzlich möglich.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein zu transportierender Gegenstand in dem Aufnahmeraum des Behälters angeordnet und der Behälter verschlossen wird. Vorteilhafterweise liegen die PCM-Elemente nach dem Anordnen in dem Behälter jeweils an wenigstens einer Innenfläche der Wärmeisolationselemente an und schließen ein Transportvolumen ein, in das ein zu transportierender Gegenstand angeordnet wird. Anschließend wird der Behälter verschlossen. Die PCM-Elemente sind dann jeweils einem Wärmeisolationselement zugeordnet und weisen vorzugsweise eine vorgegebene, zur Abmessung der zugeordneten Innenfläche der Wärmeisolationselemente passende Größe auf. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn jeder Innenfläche genau ein PCM-Element zugeordnet ist. In diesem Fall bilden die PCM-Elemente ein gemeinsames Innenvolumen zur Aufnahme eines zu transportierenden Gegenstandes aus. Es ist jedoch auch möglich, dass einer oder mehreren Innenflächen der Wärmeisolationselemente mehr als ein PCM-Element zugeordnet ist.
Die Wärmeisolationselemente sind dabei an den Innenflächen des Behälters angeordnet und liegen an diesen an. Die Innenflächen des Behälters werden dabei von den Wärmeisolationselementen vollständig bedeckt. Die Wärmeisolationselemente können vorzugsweise einzeln entnommen und/oder ausgetauscht werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Wärmeisolationselemente lediglich gemeinsam entnommen und/oder ausgetauscht werden können.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird auch durch ein Transportbehältersystem gemäß Anspruch 9 gelöst.
Das erfindungsgemäße Transportbehältersystem dient zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich der Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen. Das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements liegt beim Einsetzen in den Behälter im vollständig festen Aggregatzustand vor. Das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements liegt beim Einsetzen in den Behälter im vollständig flüssigen Aggregatzustand vor.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird auch durch ein Transportbehältersystem gemäß Anspruch 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße Transportbehältersystem dient zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen. Das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements hat beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs und das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements hat beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen beider Transportbehältersysteme sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Mit beiden Transportbehältersystemen kann die Behälterinnentemperatur innerhalb eines langen Zeitraums in dem Sollbereich gehalten werden.
Vorzugsweise weist das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente einen Phasenübergangstemperaturbereich auf, in dem das Phasenübergangsmaterial vom festen in den flüssigen Aggregatzustand bzw. umgekehrt übergeht. Dieser Phasenübergangstemperaturbereich schließt vorzugsweise eine Temperatur von 0°C nicht ein. Für diesen Fall kommt Wasser als Phasenübergangsmaterial nicht in Frage.
Vorteilhafterweise weist das wenigstens eine erste PCM-Element beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, insbesondere eine Temperatur von mindestens 10 K unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, und/oder das wenigstens eine zweite PCM-Element beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, insbesondere eine Temperatur von mindestens 1 K oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, auf. Für eine gewünschte Behälterinnentemperatur bzw. Zieltemperatur von 18°C, kann wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 5°C und wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 19°C vortemperiert sein. Für eine Zieltemperatur von 5°C ist es beispielsweise möglich, dass wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von -25°C und wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 20°C vortemperiert ist.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Phasenübergangsmaterial aller ersten PCM-Elemente zusammen einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter angeordneten Phasenübergangsmaterials von 5 bis 85%, besonders bevorzugt von 5 bis 35%, aufweist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform enthalten die PCM-Elemente ein immobilisiertes, vorzugsweise gelartiges, Phasenübergangsmaterial und/oder einen Schaum. „Immobilisiert“ im Rahmen der Erfindung bedeutet, dass das Phasenübergangsmaterial auch in seiner flüssigen Phase eine hohe Viskosität aufweist. Eine gelartige Ausbildung des Phasenübergangsmaterials bietet den Vorteil, dass bei einem Leck des PCM-Elementes der Austritt des Phasenübergangsmaterials verringert oder vollständig verhindert werden kann. Somit kann die Funktionalität eines defekten PCM-Elementes zumindest teilweise aufrechterhalten werden. Gleichzeitig kann gegebenenfalls verhindert werden, dass ein zu transportierendes Gut mit ausgetretenem Phasenübergangsmaterial in Kontakt kommt.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Phasenübergangsmaterial ein Nukleierungsmittel zur Keimbildung beim Phasenübergang aufweist. Beim Phasenübergang von einer flüssigen in eine feste Phase kristallisiert das Phasenübergangsmaterial. Die Nukleierungsmittel tragen zur Keimbildung bei, die als Ausgangspunkt für das Kristallwachstum dient. Die Kristallbildung und damit die Kristallisation des Phasenübergangsmaterials wird somit beschleunigt.
Vorzugsweise weist der Behälter einen Boden, einen Mantel und einen Deckel auf. Am Boden ist wenigstens eines der ersten PCM-Elemente und/oder eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet. Am Deckel ist wenigstens eines der ersten PCM-Elemente und/oder eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet. Optional ist/sind am Mantel wenigstens eines der ersten PCM-Elemente und/oder eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet.
Besonders bevorzugt ist am Boden wenigstens eines der ersten PCM-Elemente angeordnet, also wenigstens ein PCM-Element, dessen Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter im vollständig festen Aggregatzustand vorliegt. Am Deckel ist ebenfalls wenigstens ein solches PCM-Element angeordnet (vollständig fester Aggregatzustand). Am Mantel ist wenigstens eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet, also wenigstens ein PCM-Element, dessen Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter im vollständig flüssigen Aggregatzustand vorliegt.
Vorzugsweise sind in dem Behälter Wärmeisolationselemente angeordnet. Bevorzugt sind die Wärmeisolationselemente als Vakuumisolationspaneele ausgebildet. Vorzugsweise sind die Vakuumisolationspaneele an den Innenflächen des Behälters angeordnet. Vakuumisolationspaneele sind im Grundsatz bereits seit längerer Zeit bekannt, werden aber laufend in herstellungstechnischer und werkstofftechnischer Hinsicht perfektioniert. Grundsätzlich darf für Vakuumisolationspaneele insoweit auf die DE 100 58 566 C2 und auf die EP 3 018 398 A1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zurückgehen. Derartige Vakuumisolationspaneele sind derzeit die leistungsfähigsten Wärmeisolationselemente.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind genau sechs PCM-Elemente vorgesehen, die jeweils an einer Innenfläche eines der Wärmeisolationselemente angeordnet sind und die Wärmeisolationselemente vorzugsweise vollständig bedecken. Vorzugsweise ist der Behälter rechteckig ausgebildet.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können bedarfsweise miteinander kombiniert werden. Der Offenbarungsgehalt der Erfindung ist nicht auf die durch die gewählte Absatzformatierung vorgegebene Kombination von Erfindungsmerkmalen beschränkt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen und der Zeichnungen selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen.
Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt

1 schematisch in einer Sprengdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems und
2 schematisch in einer Frontansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems.

1 zeigt schematisch in einer Sprengdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems 1. Das Transportbehältersystem 1 dient zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem 1 weist einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter 2 mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand auf. In dem Behälter 2 sind hier sechs Wärmeisolationselemente 3, hier ausgebildet als Vakuumisolationspaneele, angeordnet. In dem Aufnahmeraum des Behälters 2 herrscht die Behälterinnentemperatur.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Transportbehältersystem 1 sechs aus dem Behälter 2 herausnehmbare und in den Behälter 2 einsetzbare PCM-Elemente 4 auf. Alle PCM-Elemente 4 weisen das gleiche Phasenübergangsmaterial mit einem spezifischen Phasenüberganstemperaturbereich auf. Alle PCM-Elemente 4 sind gleich dimensioniert und enthalten die gleiche Masse an Phasenübergangsmaterial.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Behälter 2 einen Boden 5, einen Mantel 6 und einen Deckel 7. Der Behälter 2 ist hier quaderförmig ausgestaltet. Der Mantel 6 hat somit vier senkrecht aufeinander stehende Seitenwände. Bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung ist darauf hingewiesen worden, dass auch andere Behälterformen bekannt sind, beispielsweise mit einer Zylinder- oder Würfelform.
Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wärmeisolationselemente 3 in dem Behälter 2 wandseitig an dessen Innenflächen angeordnet. Die Wärmeisolationselemente 3 sind aus dem Behälter 2 herausnehmbar und in den Behälter 2 einsetzbar. Jedes Wärmeisolationselement 3 weist vorgegebene, zu der zugeordneten Innenfläche des Behälters 2 passende Abmessungen auf. Die Wärmeisolationselemente 3 führen zu einer guten Isolierung des Aufnahmeraums des Behälters 2.
In 1 sind insgesamt fünf der sechs verwendeten Wärmeisolationselemente 3 sichtbar, wobei jeder der Innenflächen der vier Mantelseiten ein Wärmeisolationselement 3 zugeordnet ist und wobei jeweils ein Wärmeisolationselement 3 der Innenfläche des Deckels 7 und des Bodens 5 zugeordnet ist. Die Wärmeisolationselemente 3 können einzeln aus dem Transportbehältersystem 1 entnommen und einzeln in das Transportbehältersystem 1 eingesetzt werden. Bei einer Beschädigung eines Wärmeisolationselements 3 kann also lediglich das defekte Wärmeisolationselement 3 ausgetauscht werden. In dem allgemeinen Beschreibungsteil ist jedoch bereits darauf hingewiesen worden, dass auch lediglich ein Wärmeisolationselement 3 vorgesehen sein könnte, das sowohl die Innenfläche des Bodens 5 als auch die Innenflächen des Mantels 6 vollständig bedeckt. Somit wären lediglich zwei Wärmeisolationselemente 3 vorgesehen, wobei das zweite Wärmeisolationselement 3 an der Innenfläche des Deckels 7 angeordnet ist.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die sechs PCM-Elemente 4 in dem Transportbehältersystem 1 wandseitig an den Innenflächen der Wärmeisolationselemente angeordnet. Jedes PCM-Element 4 ist aus dem Behälter 2 herausnehmbar und in den Behälter 2 einsetzbar. Jedes PCM-Element 4 weist vorgegebene, zu der zugeordneten Innenfläche der Wärmeisolationselemente 3 passende Abmessungen auf.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen zwei PCM-Elemente 4 - nämlich dasjenige, das am Boden 5 angeordnet ist, und dasjenige, dass am Deckel 7 angeordnet ist - beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur unterhalb des Phasenüberganstemperaturbereichs auf, vorzugsweise um ca. 13 K unterhalb des Phasenüberganstemperaturbereichs. Das Phasenübergangsmaterial dieser beiden PCM-Elemente 4 liegt dann im vollständig festen Aggregatzustand vor. Vier PCM-Elemente 4 - nämlich diejenigen, die am Mantel 6 angeordnet sind - weisen beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur oberhalb des Phasenüberganstemperaturbereichs auf, vorzugsweise um ca. 1 K bis 4 K oberhalb der Phasenüberganstemperatur. Das Phasenübergangsmaterial dieser vier PCM-Elemente 4 liegt dann im vollständig flüssigen Aggregatzustand vor.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel macht das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente 4, deren Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter 2 im vollständig festen Aggregatzustand vorliegen, einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter 2 vorhandenen Phasenübergangsmaterials von 1/3 aus.
Anhand des in 1 dargestellten Transportbehältersystems wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Hierbei beträgt die Phasenüberganstemperatur der PCM-Elemente vorzugsweise 17,8°C.
Zunächst werden zwei PCM-Elemente 4 außerhalb des Behälters 2 auf eine Temperatur unterhalb der Phasenübergangstemperatur, vorzugsweise auf -5°C, temperiert. Dazu wird ein Kühlraum mit einer Innentemperatur von ca. 2°C bis ca. 8°C verwendet. Vier PCM-Elemente 4 werden außerhalb des Behälters 2 auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb von 19°C, temperiert. Die temperierten PCM-Elemente 4 werden dann in dem Behälter 2 angeordnet. Und zwar wird ein PCM-Element 4, das auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur temperiert wurde, am Boden 5 angeordnet. Das zweite PCM-Element 4, das auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur temperiert wurde, wird am Deckel 7 angeordnet. Die restlichen vier PCM-Elemente 4, nämlich die auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur temperierten PCM-Elemente 4, werden am Mantel 6 angeordnet. Schließlich wird ein zu transportierender Gegenstand in dem Aufnahmeraum des Behälters 2 angeordnet und der Behälter 2 wird verschlossen.
Aufgrund der gewählten Temperatur unterhalb der Phasenübergangstemperatur und der Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur und der Dimensionierung und Anordnung der vortemperierten PCM-Elemente stellt sich in dem Behälter 2 die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich ein.
2 zeigt schematisch in einer Frontansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems 1. Das Transportbehältersystem 1 dient zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem 1 weist einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter 2 mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand auf. In dem Behälter 2 sind mehrere Wärmeisolationselemente 3, hier ausgebildet als Vakuumisolationspaneele, angeordnet. In dem Aufnahmeraum des Behälters 2 herrscht die Behälterinnentemperatur.
Das Transportbehältersystem 1 gemäß 2 weist mehrere, nämlich 52, aus dem Behälter 2 herausnehmbare und in den Behälter 2 einsetzbare PCM-Elemente 4 auf. Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn die Zahl der PCM-Elemente 4 zwischen 36 und 76 liegt. Alle PCM-Elemente 4 weisen das gleiche Phasenübergangsmaterial mit einer spezifischen Phasenüberganstemperatur auf. Alle PCM-Elemente 4 sind gleich dimensioniert und enthalten die gleiche Masse an Phasenübergangsmaterial.
Das in 2 dargestellte Transportbehältersystem 1 weist einen Boden 5, einen Mantel 6 und einen Deckel 7 auf, der fest mit dem Mantel 6 verbunden ist. Der Mantel 6 hat eine Tür 8. An den Innenflächen des Transportbehältersystems 1 sind Wärmeisolationselemente 3 angeordnet. An jeder Innenfläche der Wärmeisolationselemente 3 können Einschubführungen 9 vorgesehen sein, in denen die PCM-Elemente 4 anordenbar sind. Die Einschubführungen 9 können ausziehbar ausgebildet sein, um ein Einsetzen bzw. Herausnehmen der PCM-Elemente 4 zu erleichtern. Das in 2 dargestellte Transportbehältersystem 1 eignet sich insbesondere für große zu transportierende Güter oder alternativ für eine Vielzahl von kleinen zu transportierenden Gütern, die innerhalb eines gleichen Temperaturbereichs transportiert werden sollen.
Bei dem in 2 dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen 43 PCM-Elemente 4 beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur unterhalb der Phasenüberganstemperatur auf, vorzugsweise ca. -25°C. Neun PCM-Elemente 4 weisen beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur oberhalb der Phasenüberganstemperatur auf, vorzugsweise ca. 20,5°C.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel macht das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente 4, deren Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter 2 im vollständig festen Aggregatzustand vorliegen, einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter 2 vorhandenen Phasenübergangsmaterials von 43/52 aus.
Bezugszeichenliste

1: Transportbehältersystem
2: Behälter von 1
3: Wärmeisolationselement von 2
4: PCM-Element von 1
5: Boden von 2
6: Mantel von 2
7: Deckel von 2
8: Tür von 6
9: Einschubführungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10058566 C2 [0070]
EP 3018398 A1 [0070]

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems (1) mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur, - wobei das Transportbehältersystem (1) einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand aufweist, - wobei in dem Aufnahmeraum des Behälters (2) die Behälterinnentemperatur herrscht, - wobei das Transportbehältersystem (1) wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) einsetzbare PCM-Elemente (4) aufweist, - wobei alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - wenigstens ein erstes PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements (4) in vollständig festem Aggregatzustand vorliegt, und wenigstens ein zweites PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses zweiten PCM-Elements (4) in vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, - die derart temperierten PCM-Elemente (4) werden in dem Behälter (2) angeordnet und - die Temperierung und die PCM-Elemente (4) werden so konfiguriert, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems (1) mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur, - wobei das Transportbehältersystem (1) einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand aufweist, - wobei in dem Aufnahmeraum des Behälters (2) die Behälterinnentemperatur herrscht, - wobei das Transportbehältersystem (1) wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) einsetzbare PCM-Elemente (4) aufweist, - wobei alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - wenigstens ein erstes PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und wenigstens ein zweites PCM-Element wird außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert, - die derart temperierten PCM-Elemente (4) werden in dem Behälter (2) angeordnet und - die Temperierung und die PCM-Elemente (4) werden so konfiguriert, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Anordnung der PCM-Elemente (4) und/oder die Masse des Phasenübergangsmaterials der PCM-Elemente (4) so gewählt wird/werden, dass sich nach dem Anordnen der entsprechend temperierten PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine erste PCM-Element (4) in einem Kühlraum mit einer Innentemperatur von ca. 2°C bis ca. 8°C oder in einem Tiefkühlraum mit einer Innentemperatur von weniger oder gleich -10°C, vorzugsweise ca. -25°C, temperiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle ersten PCM-Elemente (4) zusammen einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter angeordneten Phasenübergangsmaterials von 5-85% aufweisen, weiter vorzugsweise von 5-35%.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zu transportierender Gegenstand in dem Aufnahmeraum des Behälters (2) angeordnet und der Behälter (2) verschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (2) einen Boden (5), einen Mantel (6) und einen Deckel (7) aufweist, wobei ein PCM-Element (4) - außerhalb des Behälters (2) derart temperiert wird, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements (4) in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und - am Boden (5) oder Deckel (7) angeordnet wird, wobei ein weiteres PCM-Element (4) - außerhalb des Behälters (2) derart temperiert wird, dass das Phasenübergangsmaterial dieses weiteren PCM-Elements (4) in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und - am Deckel (7) oder Boden (5) angeordnet wird, und, optional, wobei wenigstens ein weiteres PCM-Element (4), vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente (4), - außerhalb des Behälters (2) derart temperiert wird/werden, dass das Phasenübergangsmaterial des jeweiligen zweiten PCM-Elements (4) in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und - am Mantel (6) angeordnet wird/werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Behälter (2) einen Boden (5), einen Mantel (6) und einen Deckel (7) aufweist, wobei ein PCM-Element (4) - außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert wird und - am Boden (5) oder Deckel (7) angeordnet wird, wobei ein weiteres PCM-Element (4) - außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert wird und - am Deckel (7) oder Boden (5) angeordnet wird, und, optional, wobei wenigstens weiteres PCM-Element (4), vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente (4), - außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert wird/werden und - am Mantel (6) angeordnet wird/werden.
Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur, wobei - das Transportbehältersystem (1) einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden Gegenstand aufweist, - das Transportbehältersystem wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) einsetzbare PCM-Elemente (4) aufweist, - alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, und - das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) vollständig im festen Aggregatzustand vorliegt und das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) vollständig im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.
Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur, wobei - das Transportbehältersystem (1) einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden Gegenstand aufweist, - das Transportbehältersystem wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) einsetzbare PCM-Elemente (4) aufweist, - alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, und - das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs und das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs aufweist.
Transportbehältersystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Phasenübergangsmaterial aller ersten PCM-Elemente (4) zusammen einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter (2) vorhandenen Phasenübergangsmaterials von 5-85%, weiter vorzugsweise von 5-35%, aufweist.
Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die PCM-Elemente (4) ein immobilisiertes, vorzugsweise gelartiges, Phasenübergangsmaterial und/oder einen Schaum enthalten.
Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Phasenübergangsmaterial ein Nukleierungsmittel zur Keimbildung beim Phasenübergang aufweist.
Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei zur Wärmeisolation in dem Behälter (2) Wärmeisolationselemente (3), vorzugsweise ausgebildet als Vakuumisolationspaneele, angeordnet sind.
Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei - der Behälter (2) einen Boden (5), einen Mantel (6) und einen Deckel (7) aufweist, - am Boden (5) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) und/oder eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist, - am Deckel (6) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) und/oder eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist, und, optional, - am Mantel (7) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) und/oder eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist/sind.
Transportbehältersystem nach Anspruch 15, wobei - am Boden (5) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) angeordnet ist, - am Deckel (6) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) angeordnet ist, und - am Mantel (7) wenigstens eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist.