DE2627022A1 - Kaeltespeicherelement in plattenform - Google Patents

Description

• Kältespeicherelement in Plattenform
• Die Erfindung betrifft Kältespeicherelemente, die zwischen einer Boden- und einer Deckplatte eine eutektische Sole (Salzlösung) enthalten.
• Derartige Kältespeicherelemente werden dazu benutzt, in Behältern ohne eigene Kühlaggregate über längere Zeit hinweg Temperaturen zu halten, wie sie z.B. für den Transport von Tiefkühlkost erforderlich sind. Die Kältespeicherung erfolgt dabei dadurch, daß der entsprechend vorher eingefrorene Kühlkörper oder das Kühlelement zu seiner eigenen Erwärmung aus dem Behälter Wärmeenergie aufnimmt, diesen also entsprechend kalt hält. Die eutektische Sole dient dabei zur Aufnahme einer erheblichen Schmelzwärme und die Einstellung eines eutektischen Punktes ist notwendig, um eine zu große Ausdehnung bzw. Volumenänderung der auftauenden bzw. erstarrenden Sole zu verhindern.
• Beim Einfrieren wird einmal Kälte während des Abkühilens bis zum Gefrierpunkt aufgenommen, dann wird die Gefrierkälte eingespeichert und letztlich wird auch noch die gefrorene Sole weiter abgekühlt. Entsprechend erfolgt also eine Wärmeaufnahme durch die Erwärmung des gefrorenen Körpers, durch Aufnahme dder Schmelzwärme (dieser Anteil ist der größte) und durch die weitere Erwärmung bis hinauf zu dem gerade noch tolerierbare Temperaturbereich.
• Die bekannten Kältespeicherelemente sind entweder in Handtellergröße aus Kunststoff gefertigt und dienen lebiglich für das Kühlhalten von in isolierenden Behältern verpackten Lebensmitteln für den unmittelbaren Bedarf oder sie sind aus Metall gefertigt und besitzen ein sehr hohes Gewicht, da der Anteil des Metallgewichtes den Anteil des So-lagewichtes in der Regel übersteigt. Die verwendeten Metallplatten für industrielle Anwendung und für die Anwedung beim Transport von Tiefkühlkost sind in der Regel aus Eisen und z.T. verbleibt, sie können aber auch aus Chrom-Nickel-Stahl oder Aluminium bestehen, wobei aber die Korrosion durch Inhibition bei den bekannten Solelösungen herabgesetzt werden muß. Auch gibt es z.Zt. nur wenige Typen, die diese Metalle nicht angreifen. Da die Inhibitoren die Schmelzwärme negativ beeinflussen, wird damit auch die Kältespeischerung verringert.
• Das hohe Gewicht der bekannten Elemente wird außerdem dadurch hervorgerufen, daß ziir Einstellung eines guten Wärmeaustauscher innerhalb der Platten und durch die Strukturmaterialien nur dünne Platten sinnwoll sind und daher bei großen Oberflächen hohe Metallanteile und damit ein entsprechend hohes Gewicht auftreten müssen.
• Besonders ungünstig wirkt sich das hohe Gewicht der Platten auch dann aus, wenn diese unter der Behälterdenke fest mit Distanzstücken montiert sind, da hierdurch din Fahreigenschaften negativ beeinfluß werden. Deshalb haben sich derartige Kältespeicherplatten bisher nur bei kleineren Lastkraftwagen mit niedrigen 1soieraufbauten bewährt. Aufgeladen werden diese Kältespeicherplatten des Nachts meist über ein in die Salzlösung eingebettetes Rohrachlangensystem, durch das entweder ein Kälteträger gepumpt wird oder in dem ein Kältemittel direkt verdampft. Bei direkter Verdampfung ist zusätzlich ein Kälteverdichter mit Verflüssiger und Elektromotor am Fahrzeug angebaut, der über das Netz nur stationär betrieben wird und das Gewicht der Anlagen nochmals erhöht.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Eältespeicherelemente zu finden, welche die vorgenannten Nachteile und die des Standes der Technik nicht aufweisen, deren Gewicht gering ist, in welchen alle Arten von Solen auch ohne Inhibitoren möglich sind, welche wirtschaftlich erstellbar und leicht handhabbar sind, die leicht stapelbar sind und bei denen insbesondere der Grad des Gefrierens bzw. der Eisbildung dnr Sole visuell kontrollierbar ist.
• Die visuelle Prüfung des Grades dns Gefrierens der Sole bzw. Salzlösung ist besonders wichtig, An hier eine Verwendung von noch nicht genügend gefrorenen Platten vermeidbar ist und damit deren Einsatz in Conteinern verhindart wird, in welchen dann durch die Einstellung einer zu hohen Temperatur während des Transportes ein Verderben der Tiefkühlkost auftreten könnte. Es hat sich gezeigt, daß von dem Handhabungspersonal oftmals die Einfrierzeit unterschätzt wird bzw. in älteren Kühlhäusern stellenweise Temperaturen vorliegen, die ein Einfrieren gar nicht gestatten oder bei denen das Einfrieren langer als die übliche Einfrierzeit ist. Die Folge, daß namlich Platten zum weiteren Kühlen verwendet werden, die nur einen Bruchteil der gespeicherten Kälte aufgonommen haben, ist wie vorstehend ausgefiihrt sehr ungünstig. Vorteilhaft ist dabei, daß für das geübte Auge durchaus am Grad der Kristallbildung der Grad des Gefrierens der Sole erkennbar ist und daher die visuelle Kontrolle für eine Uberprüfung durchaus geeignet ist.
• Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kältespeicherelemente mindestens eine Boden- oder eine Deckeplatte aus Kunststoff aufweisen, zwischen den Platten Verbindungsanker bestehen und dadurch die Platten selbst genügend dünn gemacht werden können und d vorteilhaft mindestens Bereiche der aus Funststoff bestehenden Platten durchsichtig sind, wodurch ein visuelle Prüfen des Einfrierzustandes der Sole möglich ist.
• nr einfachen Herstellung der erfindungsgemäßen Kältespeicherelemente können eine oder beide der Platten napfartige Einbuchtungen aufweisen, wobei der Napfboden j jeder Platte entweder mit der anderen Platte oder dem Boden eines dort ausgebildeten Napfes verhunden ist.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Patentansprüchen angegeben.
• Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt einer Platte gemäß der Erfindung in Aufsicht, Figur 2 einen Detailausschnitt aus einer Platte gemäß Figur 1, Figur 3 einen weiteren Detailausschnitt bei einer Platte mit beidseitig-vorliegenden napfartigen Einbuchtungen, Figur 4 eine Platte mit tab- oder streifenförmigen Ankern iind Figur 5 ein Plattenelement mit einar tragenden Oberplatte.
• Die erfindungsgemäßen Kältespeicherelemente können in zu kühlenden, isolierten Behältern entweder stehend oder unter der Decke in Nuten eingeschoben oder gehängt verwendet werden. Wesentlich ist dabei daß diP Belastungen aus Fahrtschwingungen bis zu ca. 3-5 g aufgenommen werden und eine beidseitige Umspülung mit Luft ermöglicht ist, d.h. die Platten können nicht auffliegen, sondern werden nur an den Seiten unterstützt. Eine Anordnung schräg oder senkrecht vergrößert den Wärmeübergang und verringert die Relestungen durch das Eigengewicht.
• Wesen der Erfindung ist es in diesem Zlisammenhang, eine Sandwichplatte mit porösem Kernmaterial zu schaffen, welches die eutektische Sole als Kältespeichermittel aufnimmt und welches eine Übertragung der Biege- und Schubkräfte zwischen den Deckschichten ermöglicht, so daß die Deckschichten relativ dünn gehalten sein können und insofern der Temperaturabfall trotz niedriger Wärmeleitzahl gering bleibt.
• Weiterhin muß der Kern oder die Verbindungen zwischen den Deckschichten so elastisch sein, daß Dehnungen aufgenommen werden können und auch die Deckschichten müssen die Anforderungen an eine gewisse Elastizität erfüllen, so daß zwar einmal ein gewisses Arbeiten möglich ist, andererseits aber ein Durchhängen und Ausbeulen vermieden wird. Dieses Arbeiten ist besonders wichtig, wenn der eutektische Punkt der Salzlösung nicht genau erreicht ist.
• Erfindungsgemäß karni der Kern jetzt aus offenporigem Schaum geringen Strukturgewichts bestehen, es haben sich aber such Anker zwischen den Deckschichten 1 und 2 in Form von Stäben mit verdickten Enden, in Form von Streifen, wabenartig zusammengefalteten Streifen, Röhrchen oder dergleichen als möglich gezeigt.
• In einer weiteren Ausgestaltung können sowohl die Bodenplatte als auch die Deckplatte oder nur eine der Platten 1 bzw. 2 napfartige Vertiefungen 7 ausbilden, wobei der Napfboden 5 entweder an der anderen Platte oder an einem gegenüberliegenden Napfboden verklebt, verschweißt oder anders befestigt ist. Die Verbindungsanker selbst sind mit der Bezugszahl 4 versehen.
• Die Verbindung kann durch iibliche Schweißverfahren, durch Kleber, durch das Anlösen der Platten 1 oder 2 oder dadurch erfolgen, dsß die Deck- und Grundplatten in noch nicht gebundenem Zustand miteinander verpreßt werden.
• Mindestens in einigen Bereichen, vorteilhaft aber über die gesamte Fläche wird translucenter Kunststoff verwendet, der es durch einfache visuelle Kontrolle ermöglicht, den Zustand des Gefrierens zu kontrollieren.
• An Stelle der napfartigen Vertiefungen 7 können p3ch als Verbindungselemente trogartige Vertiefungen dienen, die sich über die gesamte oder einen Teil der Breite des Plattenelements erstrecken. Die Auslaufsicherheit der Plattenelemente wird dadurch erheblich erhöht.
• Als Material für die erfindungsgemäßen Elemente kommt kaltzäher Kunststoff, wie Kunstharze, Polyäthylen, ABS, PVC oder Acryl-Glas infrage, wobei eine Verstärkung entweder durch Glasfasern oder durch Metallfasern bzw.
• -drähten oder einem Drahtgeflecht erfolgen kann. Diese Einlagen erhöhen die Wärmeleitung ebenso wie beispielsweise verwendbares Metallpulver oder Glaskugeln und dergleichen. Ein Element gemäß der Erfindung kann z.B.
• eine gerade Deckplatte 2 und eine mit Vertiefungen 7 versehene Bodenplatte 1 aufweisen, wobei die Höhe der Vertiefungen 30 mm bei einer Wandstärke der Bodenplatte von 2 mm betragen kann. Die Vertiefungen weisen dabei ein Rastermaß von 70 mm in ihren Mittellinien bei einem kleinsten Durchmesser von 20 mm und einem größten von 30 mm auf Für den Fachmann selbstverständlich sind Abweichungen von dergleichen Maßen ne nach verwendeten Materialien, Einsatzzwecken und dergleichen anzuwenden.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist daE Element eine tragende Deckplatte z.B. als Sandwichplatte mit einem Hartschaumkern oder als Metallplatte auf, an welche die diinne Bodenplatte 1 untergehangt ist. Da die Oberplatte 6 das tragende Element ist, kann die Wandstärke der Bodenplatte 1 gegenüber dem genannten Beispiel noch wesentlich verringert werden. Dergleichen Platten können auch als Strukturplatten in Behältern, z.B. als Wände oder Zwischenböden verwendet werden oder sie können fest mit dem Behälter verbunden sein, wenn dieser zum Einfrieren in Kühlhäuser bewegt wird. Die durch diese Platte eindringende Wärme wird direkt von der Salzlösung absorbiert.
• Da die meisten Kunststoffe gegenüber Salzlösungen ziemlich unempfindlich sein können, sind Eorrosionsprobleme nicht mehr zu befürchten. Die Platten können leicht mit relativ einfachen Werkzeugen gepreßt werden und die Durchsichtigkeit des Eunststoffs in mindestens einigen Bereichen läßt nicht nur eine Prüfung des Gefrierzustandes beim Einfrieren, sondern insbesondere auch beim Auftauen zu. Das Fahrpersonal kann also regelmäßig den Gefrierzustand kontrollieren und gegebenenfalls für eine beschleunigte Abwicklung und ein erneutes Einfrieren sorgen.
• Insgesamt stellt die Erfindung also eine ideale Lösung der anstehenden Probleme dar.
• L e e r s e i t e

Claims (10)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kältespeicherelement, das zwischen einer Boden- und einer Deckplatte eine eutektische Sole (Salzlösung) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Boden- (1) oder die Deckplatte (2) aus Kunststoff besteht.
2. 2. Kältespeicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Platten (1, 2) einen sandwichartigen Tragcharakterbervorrufende und die Verwendung dünnwandiger Deckplatten ermöglichende Verbindungsanker (4) bestehen.
3. 3. Kältespeicherelemet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Bereiche der aus Kunststoff bestehenden Platten ein Priifen des Einfrierzustandes der Sole erlaubend durchsichtig sind.
4. 4. Kältespeicherelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der Platten (1, 2) napfartige Einbuchtungen (7) aufweisen, wobei der Napfboden (5) jeder Platte (1, 2) entweder mit deranderen Platte oder dem Boden eines dort ausgebildeten Napfes (7) verbunden ist.
5. 5, Kältespeicherelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Platten an den Napfböden oder am Rand durch Kleben oder Schweißen hergestellt ist.
6. 6. Kältespeicherelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Näpfe rund sind, konische Wände und einen Abstand voneinander aufweisen, der ein Mehrfaches ihres mittleren Durchmessers beträgt.
7. 7. Kältespeicherelement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch tekennzeichnet, daß die Anker (4) als Stäbe mit verdickten Enden, als Streifen, wabenartig zusammengefalteten Streifen, Röhrchen oder längliche Tröge ausgebildet sind.
8. 8. Kältespeicherelement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Unterplatte (1) mit den Ankern (4) oder napfartigen Einbuchtungen (7) an eine das Gesamtgewicht tragende Platte (6) angesetzt ist.
9. 9. Kältespeicherelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (6) ein Strukturelement eines Isolationsbehälters, Aufbaus oder dergleichen bildet.
10. 10. Kältespeicherelement nach Anspruch 1 bms 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff der Elementplatten (1, 2, 6) gutleitende Füll- und/oder Verstärkungsstoffe wie Glaskugeln, -fasern, Metallfasern, -körper, -drähte oder -geflechte eingelagert sind.