EP1431686B1 - Isolierbehälter - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an insulated container for a cold-liquefied or cold-strengthened gas or gas mixture.
- the cooling module is used to hold a cooling medium such as solid or liquid carbon dioxide or liquid nitrogen.
- the cooling module consists of a stainless steel container with a thermal vacuum insulation
- the EP 1 243 525 A2 discloses a changeable temperable container for long-term transport.
- An occlusive footboard and lid contain evacuable, insulating components.
- the object of the invention is to provide an alternative insulating container for cold-liquefied or cold-strengthened gases, which can be preferably used as a cooling module. Furthermore, the insulated container should have good insulation properties and be inexpensive to produce.
- the insulated container has at least one fillable cavity (filling space or fillable space) or fillable body for accommodating a cooling medium and thermal insulation, wherein the thermal insulation is generally formed with at least one film body with a filling material.
- the film body with the filling material is preferably evacuated.
- the thermal insulation surrounds the space that can be filled with the cooling medium.
- the thermal insulation is, for example, an insulating body, an insulating jacket or an insulating layer which contains at least one film body with a filling material.
- the fillable with the cooling medium of the insulating space is formed by solid or flexible walls.
- the walls are impermeable to the cooling medium or almost impermeable.
- solid walls are given in a container.
- the filling space is e.g. also formed by suitable flexible materials such as cold-resistant films, sheet-like material or other shell material. Hoses, bag-like structures, fillable casings, balloons, cushions or similar structures can be used for filling with the cooling medium, in particular as a container for the cooling medium.
- the filled with the cooling medium space is the interior of a container (inner container).
- Containers for the cooling medium are for example made of metal (for example stainless steel), plastic or composite material.
- Preferred plastics are cold-resistant plastics.
- cold-resistant plastics there are thermoplastic and thermosetting plastics.
- Cold-applied plastics are e.g. Polyethylene (preferably high density polyethylene (HDPE), more preferably high molecular weight or ultra high molecular weight polyethylene), polycarbonate or epoxy resin.
- fiber reinforced plastics such as glass fiber reinforced plastics, e.g. glass fiber reinforced epoxy resin or polyester resin.
- the preferred container, in particular inner container are usually partially or completely made of cold-resistant plastics.
- the inner container of the insulating container is a container, bag or bag-like structure made of plastic, a plastic material or a plastic-containing material.
- Plastics or plastic materials which are used for the production of blood bags for cryopreservation are particularly suitable for producing plastic bags as inner containers.
- plastic materials are, for example, polyimide / fluoropolymer laminates, PVC formulations or ethylene-containing copolymers.
- Cryo bags such as blood bags or plasma bags, as used for cryopreservation, can advantageously be used as inner containers.
- the invention further relates to an insulated container with at least one plastic bag for receiving the cooling medium.
- a plurality of plastic bags or cryobags are arranged as inner containers in an insulating container, in an outer container.
- the filling spaces, fillable body or inner container as well as the outer container and insulating container are preferably flat, plate-shaped, cuboidal or cylindrical (tubular) executed.
- the Isolier giventer consists of one or more inner containers for filling with the cooling medium, an outer container or an outer shell and a thermally insulating region such as an insulating body, an insulating layer or an insulating jacket.
- Inner and outer container or outer shell are made of plastic, plastic material or plastic-containing material.
- Outer container, outer shell or insulating jacket are double-walled (i.e., an inner wall and an outer wall), with thermal insulation with vacuum panels disposed inside.
- cooling medium is meant here in particular a cold-liquefied or cryogen-solidified gas or gas mixture which is present at normal room temperature (about 23 ° C.) and at normal pressure (about 1 bar) as gas, for example nitrogen, carbon dioxide or air, and which at the corresponding temperature and pressure is in a liquid, supercritical or solid state, the term “solid” state including a particulate, granular or snowy form.
- gas for example nitrogen, carbon dioxide or air
- solid a particulate, granular or snowy form.
- cryogenic liquid nitrogen is used as the cooling medium.
- the insulated container is preferably filled with the cooling medium without pressure, that is, the cooling medium is under atmospheric pressure (by 1 bar absolute) or near normal pressure in Insulated container before.
- the insulated container is used for storage, storage or transport for a cooling medium.
- the cooling medium usually has a temperature below -100 ° C, on.
- the insulated container is an insulated container for refrigerated liquefied gases (e.g., cryogenic liquified gases) or cryogenically solidified gases (e.g., solid carbon dioxide).
- the insulated container for cold-liquefied or cryogenified gas has at least one inner container, in particular an inner container made of plastic, plastic material or plastic-containing material, and an insulating jacket or outer container surrounding the inner container, but not on the outer surface of the inner container with the insulating jacket or outer container directly connected is. It is advantageous between outer container or insulating jacket and inner container, an intermediate layer (“sliding layer”) or intermediate layer (“lubricant”), e.g.
- Suitable intermediate or partial interlayers are powders (e.g., silica), particularly heat-insulating powders (e.g., airgel powder), fibrous material or plastic foam (e.g., polyurethane foam, polystyrene foam), which preferably is not firmly bonded to the inner container outer surface.
- powders e.g., silica
- heat-insulating powders e.g., airgel powder
- fibrous material or plastic foam e.g., polyurethane foam, polystyrene foam
- plastic foam e.g., polyurethane foam, polystyrene foam
- the thermal insulation contains one or more vacuum insulation panels.
- Vacuum insulation panels are generally based on a flat support and heat insulation body (insulating core) made of a powdery or fibrous material (eg microporous silicas) or an open-cell foam (eg polystyrene, polyurethane), which is surrounded by an evacuated envelope of foil.
- the preferred material for the insulating core consists of a compressed, microporous powder such as fumed silica, airgel powder or Precipitated silicas.
- the insulating core is preferably packed gas-tight with a covering.
- the envelope of the vacuum insulation panels is generally made of metal, metal-containing (eg aluminum-containing), metal-coated or metal-clad plastic films.
- the plastic films used serve as a barrier film and are gas-tight.
- commercially available special high barrier films eg metal-coated plastic composite films
- the vacuum generated in the vacuum insulation panels generally corresponds to an absolute pressure in the range from 0.01 to 100 mbar (absolute), advantageously from 0.01 to 10 mbar, particularly preferably in the range from 0.01 to 2 mbar, in particular from 0, 01 to 1 mbar.
- the vacuum in the insulator e.g. in the evacuated space, in particular in the vacuum insulation panels is preferably less than 20 mbar (absolute), more preferably 0.01 to 1 mbar.
- a gas filling of the evacuated or evacuable space with a condensable gas at the temperature of the cooling medium e.g. Carbon dioxide, krypton or argon when using liquid nitrogen as the cooling medium, particularly advantageous.
- the invention therefore also Isolier employer with vacuum insulation panels containing a condensable at the temperature of the cooling medium gas such as carbon dioxide, krypton or argon, especially in a reduced-pressure atmosphere (negative pressure, pressure below 1 bar absolute).
- the reduced-pressure atmosphere of the evacuated space advantageously consists of carbon dioxide, krypton and / or argon.
- Vacuum insulation panels are advantageously placed in a double-walled, cold-resistant plastic container (eg glass fiber reinforced plastic such as glass fiber reinforced epoxy or polyethylene, especially high density polyethylene (HDPE), high molecular weight or ultra high molecular weight polyethylene) and in turn positioned and fixed within this double wall with insulating foam (eg polyurethane foam, mounting foam) become.
- the insulation value of the double wall can be influenced by the volume ratio insulating foam / vacuum panels so that the desired amount of cooling medium, in particular cryogenic nitrogen, can evaporate from the inner container per unit time.
- the cooling capacity of an insulating container is determined when used as a cooling module.
- the double-walled, cold-resistant plastic container with thermal insulation advantageously forms an outer container.
- the insulated container is preferably used as a cooling module or cryo-battery for a room to be cooled or for a refrigeration device (eg a cooling tank or refrigerator).
- a refrigeration device eg a cooling tank or refrigerator
- cryogenic nitrogen is stored in the cooling module.
- the cooling module for a refrigeration device serves, for example, as a source of cold gas.
- liquid nitrogen evaporates over time, the cold gas formed thereby escapes from the cooling module, for example through a discharge opening, into the space to be cooled in the refrigeration device and cools it.
- a further advantageous use of the insulating container as a cooling module for a refrigeration device is the use as a source for a cryogenic liquefied gas, in particular for the spraying of refrigerated liquefied gas in the space to be cooled of a refrigeration appliance.
- Refrigerators are devices for cooling refrigerated goods.
- the refrigerator has a space to be cooled (refrigerator) for the refrigerated goods.
- the cooling of the Refrigerator is carried out by means of a cooling medium.
- the cooling medium is provided in an insulated container (insulated container) in the refrigerator.
- the refrigeration device usually has insulated or insulating walls.
- the insulating walls of the refrigeration device contain one or more vacuum insulation panels.
- the refrigerator is in a simple case an insulated housing with a permanently installed or preferably replaceable insulating container for the cooling medium.
- the refrigeration device can be designed for stationary or mobile use.
- the cooling module advantageously has a discharge opening (outgas opening), from which substantially vaporized cooling medium can escape into the interior of the container or cooling device to be cooled, wherein the discharge opening of the cooling module can also be the supply opening for the cooling medium.
- this opening may be provided with a flap which is kept closed by its own mass due to gravity or with the aid of a suitable closure mechanism and can be opened only by a forming pressure in the interior of the cooling module by forming gaseous cooling medium.
- the absorption capacity of the cooling module in the cooling medium is usually up to 30000 g, preferably 500 g to 15000 g, for nitrogen-liquefied nitrogen.
- differing amounts of cooling medium can be introduced into the cooling module.
- the amount of cooling medium to be filled depends on a large number of parameters, for example depending on the outside temperature, the temperature to be maintained in the refrigerating appliance, the starting temperature of the refrigerating appliance, the type of product contained in the refrigerating appliance, the duration of the refrigeration, the method of transport and / or the type and Size of the refrigerator. For example, very large quantities of cooling medium are required for ship tanks, and refrigerators for vaccines or certain trolleys require only a relatively small amount (up to a few grams) of cooling medium.
- the designed as a cooling module insulating container is advantageously used in rooms to be cooled, in particular heat-insulated rooms such as containers with a thermally insulating wall for the transport and / or storage of perishable goods.
- Systems with a cooling module are used in the DE 198 58 061 A1 and the DE 198 40 262 A1 described, to which reference is hereby made.
- the cooling module according to the invention is advantageously similar to that in the DE 198 58 061 A1 and the DE 198 40 262 A1 constructed cooling module and is preferably used in a system described there (refrigeration device).
- the filling with cooling medium and the use of the cooling module is advantageously carried out as in the DE 198 58 061 A1 and the DE 198 40 262 A1 is described, to which reference is hereby made.
- an insulated container according to the invention in particular an insulated container with plastic inner container, can be integrated directly into a refrigerating device such as a cooling device (for example insulating container), removable or permanently installed.
- a refrigerating device such as a cooling device (for example insulating container), removable or permanently installed.
- the insulation of the refrigeration device is constructed analogously to the insulated containers with the aid of vacuum insulation panels.
- one or more insulated containers are disposed on the rear wall of a refrigerator (e.g., a refrigerated container).
- the inner container for the cooling medium may have the shape of a recumbent, extremely flat and rectangular container or even a standing, tall container (e.g., cylindrical shape).
- the shape of the insulated container as well as the inner container can be varied depending on the application.
- plastic, plastic material or plastic-containing material in particular foil-like material, for the wall of a storage container (inner container) for the cooling medium and the wall of a thermal insulation (eg outer container) allows a simple and cost-effective production of insulated containers, especially for cryogenic liquefied gases. In addition, can be produced in this way insulating container with low weight. Furthermore, insulated containers of different shapes can be produced.
- the in Fig. 1 illustrated insulating container 1 comprises a container 2 with a cavity 3 (fillable space) for the cooling medium, an insulating body with vacuum insulation panels 4, 4 ', 4 "and an outer shell or an outer container 5.
- At least one opening 7 is provided on the insulated container 1.
- Inner container 2 and outer container 5 are preferably made of plastic, for example epoxy, in particular glass-fiber-reinforced epoxy
- An opening 7 serves as a filling opening for filling the container 2 with the cooling medium
- a further opening can be used for the removal of gas (eg evaporating Cooling medium) can be provided.
- the cooling medium used is preferably nitrogen-liquefied nitrogen.
- the filled container 2 remains pressureless during use.
- the vacuum insulation panels 4, 4 ', 4 " are highly heat-insulating panels with a core of eg microporous silica or airgel powder, an evacuated envelope of metallized, highly vacuum-tight plastic film 'is 270 mm x 783 mm, the base of the vacuum insulation panel 4 "is 573 mm x 783 mm.
- the insulated container has a height of 140 mm and a base of 590 mm x 800 mm.
- the intermediate space 6 between inner container 2, vacuum insulation panels 4, 4 ', 4 "and outer shell or outer container 6 is foamed up with a polyurethane foam, for example assembly foam
- the opening 7 is as a rule closed by a closure device (eg lid or stopper) the opening 7 is the only opening, then a discharge opening (outgassing opening) is provided in the closure device 1.
- the illustrated insulating container 1 is preferably constructed as a flat, plate-shaped, cuboid or angular insulating container and is particularly suitable as a permanently installed or exchangeable unit in a refrigeration appliance.
- the insulated container 1 is usually closed with a lid or a closure device (not shown).
- a cylindrical insulating container 1 is shown.
- a cylindrical, tubular or cup-shaped inner container 2 with a filling chamber 3 and a filling opening 7 is surrounded with insulating body or insulating jacket 8.
- the insulating body or insulating jacket 8 is constructed like a vacuum insulation panel.
- an insulating material such as open-cell polyurethane foam or microporous powder such as silica or airgel is arranged.
- the envelope is preferably evacuated (eg 1 mbar absolute).
- the envelope is eg a highly vacuum-tight foil or a container.
- the insulated container 1 is preferably used upright.
- the insulated container 1 is usually closed with a lid or a closure device (not shown).
- a flat, plate-shaped, cuboid or edged Isolier anyoneer can be constructed.
- Fig. 3 shows a cylindrical insulating container 1.
- a tube 4 is arranged, which is constructed as a vacuum insulation panel.
- a vacuum insulation panel 4 ' At the bottom of the insulated container 1 is a vacuum insulation panel 4 '.
- the space 6 (gray) is filled with foam (construction as Fig. 1 ) or evacuated.
- the gap 6 can be reduced to a minimum, especially during evacuation.
- the insulated container 1 is preferably used upright.
- the insulated container 1 is usually closed with a lid or a closure device (not shown).
- a flat, plate-shaped, cuboid or edged insulated container can be constructed.
- the in Fig. 4 shown insulating container 1 is analogous to Fig. 1 built up.
- the inner container 2 is a plastic container (eg of ultra-high molecular weight polyethylene) which is surrounded by a space 6 (eg polyurethane foam intermediate layer) and has no direct contact with the vacuum insulation panels 4, 4 'and 4 " represents.
- the in Fig. 5 shown insulating container 1 is analogous to Fig. 2 built up.
- the inner container 2 is preferably a plastic container (eg made of HDPE or ultra-high molecular weight polyethylene) for filling with a cold-liquefied gas such as liquid nitrogen, which is surrounded by a gap 6, here a gas space with a non-condensing gas or gas mixture.
- the inner container 2 is on the support members 9 (eg parts of polyurethane foam) stored (placed). The storage of the inner container 2 in a gap 6 avoids thermally induced, mechanical stresses between the insulating jacket 8 and the inner container. 2
- Refrigeration unit 12 shown in a highly simplified manner has a space 13 to be cooled for the refrigerated goods, a container 2 with a cavity 3 (fillable space) for the cooling medium and an insulation 8.
- Container 2 and surrounding insulation 8 form the insulated container.
- the surrounding insulation 8 is constructed with vacuum insulation panels.
- the insulated container contains a filling opening 7 and at least one opening 14 for the discharge of cold gas (usually vaporized cooling medium), whereby the cooling space 8 is cooled.
- the opening 14 is preferably inclined to the container 2.
- the cooling medium is preferably liquid nitrogen.
- the container 2 for the cooling medium is preferably made of cold-resistant plastic, for example epoxy, in particular glass-fiber-reinforced epoxy.
- the integrated container 2 is, for example, a flat or plate-shaped container or a cylindrical or tubular container.
- Several containers 2 can be arranged in the refrigerator 12, for example on one or more side walls or on the upper side (facing the upper edge of the sheet).
- the side walls, the bottom and the upper side are advantageously also insulated with vacuum insulation panels, for example as in the DE 199 48 361 A1 described.
- the filling opening 7 is closed with a closure device (eg lid or stopper).
- a refrigeration device 12 is shown with removable or replaceable insulating container 1 (view in vertical cross-section, left back, right front).
- the device housing 1 is designed as a side wall, in particular as a rear wall (as shown), or door of the refrigeration device 12.
- the container 2 can be flat (eg as a flat container, in particular with expansion over a Side of the refrigerator) or narrow (eg tubular container, expansion only in a region of a page) be designed.
- the insulation 8, 8 'and 8 is constructed with vacuum insulation panels
- the insulating container 1 is preferably used upright.
- Fig. 9 shows the diagram of an insulating container 1 with a plurality of plastic bags as inner container 2, which are filled with a cooling medium, in particular a cold-liquefied gas such as liquid nitrogen, in the interior 3 (view: horizontal cross-section).
- the plastic bags are, for example, cryobags (eg blood bags).
- the inner container 2 are arranged in an outer container (insulating jacket 8).
- the outer container is a double-walled plastic container with a filling of insulating material.
- the outer container contains vacuum insulation panels.
- the outer container is for example as in Fig. 2 or Fig. 3 built up.
- the gap 6 between inner container 2 and outer container 8 is, for example, with a non-condensable at the temperature of the cooling medium gas or gas mixture and / or a powder as in Fig. 6 filled.
- the plastic bags serving as inner container 2 generally have a filling opening or a filling nozzle, advantageously on the upper edge of the bag.
- the outer container 8 is, for example, box-shaped or cuboid with an upwardly open side, which is covered with a preferably insulated lid.
- the lid has, for example, an opening (filling opening) for each inner container 2.
- tube-like parts are arranged in the lid openings, on which the inner container 2 are attached to the filling opening.
- the inner container 2 can be filled through the lid openings with the cooling medium (eg liquid nitrogen).
- the insulating container 1 as a storage container, in particular as a cooling module or cryo-battery in a refrigerator, cold gas can flow out or solid or liquid cooling medium can be removed.
- the insulated container 1 is advantageously used for liquid taking of the cooling medium. In this case, for example, liquid nitrogen is passed through a riser into the cold room of a refrigerator and sprayed there.
- the arrangement is eg analogous to Fig. 10 built up.
- openings e.g. be provided for a pressure compensation valve or as a removal opening.
- FIG. 10 greatly simplified and schematically illustrated refrigeration device 12 (vertical cross-section shown) has a space to be cooled 13 for the refrigerated goods and an insulated container 1 in the bottom region of the refrigerator 12.
- the insulated container 1 is, for example, as in Fig. 1 or Fig. 4 built up.
- the insulated container 1 is constructed, for example, plate-shaped or cuboid.
- the insulating container 1 is exchangeable.
- the arrangement of the insulating container 1 in the bottom region of the refrigeration device 12 is particularly advantageous because the stability and Kippfestmaschine the refrigerator 12 is improved.
- One or more trays (eg perforated trays) or compartments 15 are advantageously arranged in the refrigeration device.
- the insulating container 1 is advantageously used as a source of cold gas (as in Fig. 10 shown) or for liquid taking of the cooling medium (eg liquid nitrogen), for example via a riser, in particular for spraying the liquid cooling medium in the cooling space 13 of the refrigeration device 12.
- the insulation 8 of the refrigerator 12 is constructed with vacuum insulation panels.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter für ein kälteverflüssigtes oder kälteverfestigtes Gas oder Gasgemisch.
- In der
DE 198 40 262 A1 und derDE 198 58 061 A1 wird ein Isolierbehälter mit einem Kühlmodul beschrieben. Das Kühlmodul dient zur Aufnahme eines Kühlmediums wie festes oder flüssiges Kohlendioxid oder flüssiger Stickstoff. Das Kühlmodul besteht aus einem Edelstahlbehälter mit einer thermischen Vakuumisolierung - Die
EP 1 243 525 A2 offenbart ein wechselbar temperierfähiges Behältnis für Langzeittransporte. Ein verschließendes Fußteil und ein Deckel enthalten evakuierbare, isolierende Komponenten. - Als Kühlmodule für tiefkalt verflüssigte Gase werden bisher ausschließlich vakuumisolierte Edelstahlbehälter eingesetzt. Diese Kühlmodule sind sehr aufwendig in der Herstellung und daher sehr teuer. Außerdem haben diese Kühlmodule ein sehr hohes Gewicht.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen alternativen Isolierbehälter für kälteverflüssigte oder kälteverfestigte Gase zu schaffen, der vorzugsweise als Kühlmodul eingesetzt werden kann. Ferner soll der Isolierbehälter gute Isolationseigenschaften aufweisen und kostengünstig herstellbar sein.
- Die Aufgabe wird gelöst durch einen Isolierbehälter mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen.
- Der Isolierbehälter weist mindestens einen befüllbaren Hohlraum (Füllraum oder befüllbarer Raum) oder befüllbaren Körper zur Aufnahme eines Kühlmediums und eine thermische Isolierung auf, wobei die thermische Isolierung in der Regel mit mindestens einem Folienkörper mit einem Füllmaterial gebildet ist. Der Folienkörper mit dem Füllmaterial ist vorzugsweise evakuiert. Die thermische Isolierung umgibt den mit dem Kühlmedium befüllbaren Raum. Die thermische Isolierung ist z.B. ein Isolierkörper, ein Isoliermantel oder eine Isolierschicht, die mindestens einen Folienkörper mit einem Füllmaterial enthält.
- Der mit dem Kühlmedium befüllbare Raum des Isolierbehälters wird durch feste oder flexible Wandungen gebildet. Die Wandungen sind für das Kühlmedium undurchlässig oder nahezu undurchlässig. Beispielsweise sind feste Wandungen bei einem Behälter gegeben. Der Füllraum wird z.B. auch durch geeignete flexible Materialien wie kältefeste Folien, folienartiges Material oder anderes Hüllenmaterial gebildet. Schläuche, sackartige Gebilde, befüllbare Hüllen, Ballons, Kissen oder ähnliche Gebilde können zum Befüllen mit dem Kühlmedium, insbesondere als Behälter für das Kühlmedium, dienen. Der mit dem Kühlmedium befüllbare Raum ist der Innenraum eines Behälters (Innenbehälter).
- Behälter (befüllbare Körper, Innenbehälter) für das Kühlmedium sind beispielsweise aus Metall (z.B. Edelstahl), Kunststoff oder Verbundmaterial. Bevorzugte Kunststoffe sind kältefeste Kunststoffe. Als kältefeste Kunststoffe gibt es thermoplastische und duroplastische Kunststoffe. In der Kälte einsetzbare Kunststoffe sind z.B. Polyethylen (vorzugsweise High Density-Polyethylen (HDPE), besonders bevorzugt hochmolekulares oder ultra hochmolekulares Polyethylen), Polycarbonat oder Epoxidharz. Vorteilhaft sind faserverstärkte Kunststoffe wie glasfaserverstärkte Kunststoffe, z.B. glasfaserverstärktes Epoxidharz oder Polyesterharz. Die bevorzugten Behälter, insbesondere Innenbehälter, bestehen in der Regel teilweise oder vollständig aus kältefesten Kunststoffen.
- Der Innenbehälter des Isolierbehälters ist ein Behälter, Beutel oder beutelartiges Gebilde aus Kunststoff, einem Kunststoffmaterial oder einem kunststoffhaltigen Material.
- Zur Herstellung von Kunststoffbeuteln als Innenbehälter sind insbesondere Kunststoffe oder Kunststoffmaterialien geeignet, die zur Herstellung von Blutbeuteln für die Kryokonservierung eingesetzt werden. Solche Kunststoffmaterialien sind z.B. Polyimid-/Fluorpolymerlaminate, PVC-Formulierungen oder ethylenhaltige Copolymere. Kryo-geeignete (für Temperaturen um minus 196 °C geeignete) Kunststoffmaterialien (z.B. Mehrschichtfolien) und Kunststoffformulierungen, insbesondere Formulierungen mit Copolymer mit Ethylen- und Vinylacetateinheiten, werden in der
EP 0740544 B1 beziehungsweise in derDE 69523568 T2 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Als Innenbehälter lassen sich vorteilhaft Kryo-Beutel wie Blutbeutel oder Plasmabeutel, wie sie für die Kryokonservierung eingesetzt werden, verwenden. - Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Isolierbehälter mit mindestens einem Kunststoffbeutel zur Aufnahme des Kühlmediums. Es sind beispielsweise mehrere Kunststoffbeutel oder Kryobeutel als Innenbehälter in einem isolierbehälter, in einem Außenbehälter, angeordnet.
- Die Füllräume, befüllbaren Körper oder Innenbehälter wie auch die Außenbehälter und Isolierbehälter sind vorzugsweise flach, plattenförmig, quaderförmig oder zylindrisch (rohrförmig) ausgeführt.
- Der Isolierbehältter besteht aus einem oder mehreren Innenbehältern zur Befüllung mit dem Kühlmedium, einem Außenbehälter oder einer Außenhülle und einem thermisch isolierenden Bereich wie einem Isolierkörper, einer Isolierschicht oder einem Isoliermantel. Innen- und Außenbehälter oder Außenhülle sind aus Kunststoff, Kunststoffmaterial oder kunststoffhaltigem Material. Außenbehälter, Außenhülle oder Isoliermantel sind doppelwandig (d.h. eine Innenwand und eine Außenwand) aufgebaut, wobei innen eine thermische Isolierung mit Vakuumpaneelen angeordnet ist.
- Unter dem Begriff "Kühlmedium" ist hier insbesondere ein kälteverflüssigtes oder kälteverfestigtes Gas oder Gasgemisch gemeint, welches bei normaler Raumtemperatur (ca. 23°C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegt, zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft, und welches bei der entsprechenden Temperatur und bei entsprechendem Druck in einem flüssigen, überkritischen oder festen Zustand ist, wobei der Begriff "fester" Zustand auch eine stückige, körnige oder schneeförmige Form mitumfaßt. Vorzugsweise wird tiefkalter flüssiger Stickstoff als Kühlmedium verwendet. Der Isolierbehälter ist vorzugsweise mit dem Kühlmedium drucklos befüllt, das heißt das Kühlmedium liegt unter Normaldruck (um 1 bar absolut) oder nahezu Normaldruck im Isolierbehälter vor. Der Isolierbehälter dient zur Speicherung, Aufbewahrung oder den Transport für ein Kühlmedium. Das Kühlmedium weist in der Regel eine Temperatur unter minus 100° C, auf.
- Der Isolierbehälter ist ein Isolierbehälter für kälteverflüssigte Gase (z.B. tiefkalt verflüssigte Gase) oder kälteverfestigte Gase (z.B. festes Kohlendioxid). Besonders bevorzugt weist der Isolierbehälter für kälteverflüssigtes oder kälteverfestigtes Gas mindestens einen Innenbehälter, insbesondere einen Innenbehälter aus Kunststoff, Kunststoffmaterial oder kunststoffhaltigem Material, und einen Isoliermantel oder Außenbehälter auf, der den Innenbehälter umgibt, aber an der Außenfläche des Innenbehälters nicht mit dem Isoliermantel oder Außenbehälter direkt verbunden ist. Vorteilhaft ist zwischen Außenbehälter oder Isoliermantel und Innenbehälter eine Zwischenschicht ("Gleitschicht") oder Zwischenlage ("Gleitmittel"), z.B. eine Folie, angeordnet, die thermisch bedingte, mechanische Spannungen zwischen Innenbehälter und Isoliermantel oder Außenbehälter verhindert oder ausgleicht. Als Zwischenschicht oder partielle Zwischenschichten (Kontaktstellen oder Stützstellen) eignen sich Pulver (z.B. Silica), insbesondere wärmeisolierende Pulver (z.B. Aerogel-Pulver), Fasermaterial oder Kunststoffschaum (z.B. Polyurethanschaum, Polystyrolschaum), der vorzugsweise nicht mit der Innenbehälteraußenfläche fest verbunden ist. Als Zwischenlage eignen sich Kunststofffolien, Gewebe, Vlies. Bei einem gashaltigen Zwischenraum zwischen Isoliermantel und Innenbehälter wird vorteilhaft ein bei der Temperatur des verwendeten Kühlmediums nicht kondensierbares Gas oder Gasgemisch eingesetzt.
- Die thermische Isolierung (z.B. Isolierkörper oder Isoliermantel) enthält ein oder mehrere Vakuumisolationspaneele. Vakuumisolationspaneele basieren in der Regel auf einem flachen Stütz- und Wärmedämmkörper (Dämmkern) aus einem pulver- oder faserförmigen Material (z.B. mikroporöse Kieselsäuren) oder einem offenporigen Schaum (z.B. Polystyrol, Polyurethan), der von einer evakuierten Umhüllung aus Folie umgeben ist. Das bevorzugte Material für den Dämmkern besteht aus einem verpressten, mikroporösen Pulver wie pyrogener Kieselsäure, Aerogel-Pulver oder Fällungskieselsäuren. Der Dämmkern ist vorzugsweise mit einer Umhüllung gasdicht verpackt. Die Umhüllung der Vakuumisolationspaneele ist im allgemeinen aus Metall, metallhaltigen (z.B. aluminiumhaltigen), metallbedampften oder metallkaschierten Kunststofffolien. Die eingesetzten Kunststofffolien dienen als Barrierefolie und sind gasdicht. Verwendet werden insbesondere handelsübliche spezielle Hochbarrierefolien (z.B. metallbedampfte Kunststoff-Verbundfolien), die einen Gasdruckanstieg von nicht mehr als 2 mbar pro Jahr aufweisen. Das in den Vakuumisolationspaneelen erzeugte Vakuum entspricht im Allgemeinen einem absoluten Druck im Bereich von 0,01 bis 100 mbar (absolut), vorteilhaft von 0,01 bis 10 mbar, besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 2 mbar, insbesondere von 0,01 bis 1 mbar.
- Das Vakuum bei dem Isolierkörper, z.B. in dem evakuierten Raum, insbesondere bei den Vakuumisolationspaneelen beträgt vorzugsweise kleiner 20 mbar (absolut), besonders bevorzugt 0,01 bis 1 mbar. Zur Verbesserung der thermischen Isoliereigenschaften, insbesondere bei dem genannten Vakuum-Druck, ist eine Gasfüllung des evakuierten oder evakuierbaren Raumes mit einem bei der Temperatur des Kühlmediums kondensierbaren Gases, z.B. Kohlendioxid, Krypton oder Argon bei Einsatz von Flüssigstickstoff als Kühlmedium, besonders vorteilhaft. Gegenstand der Erfindung sind daher auch Isolierbehälter mit Vakuumisolationspaneelen, die ein bei der Temperatur des Kühlmediums kondensierbares Gas wie Kohlendioxid, Krypton oder Argon enthalten, insbesondere in einer druckreduzierten Atmosphäre (Unterdruck, Druck unter 1 bar absolut). Die druckreduzierte Atmosphäre des evakuierten Raumes besteht vorteilhaft aus Kohlendioxid, Krypton und/oder Argon.
- Vakuumisolationspaneele, deren Herstellung und verwendete Materialien sind beispielsweise beschrieben in
DE 40 29 405 A1 ,DE 101 14 633 A1 undDE 199 04 799 A1 , worauf hiermit Bezug genommen wird.
Im Handel erhältliche und geeignete Vakuumisolationspaneele haben z.B. folgende Eigenschaften: eine Wärmeleitfähigkeit um 0,004 W/(mK) bei 10° C; ein Kernmaterial aus einer mikroporösen Kieselsäure-Platte mit einer Dichte im Bereich von 160 bis 180 kg/m3; eine Umhüllung aus metallisierter, hoch vakuumdichter Kunststofffolie; Standard-Größe 1,0 x 0,5 m, andere Größen erhältlich; Stärke (Dicke): 10 mm bis 40 mm, typisch 20 mm; rechtwinklige Kantenausbildung, fast fugenloses Stoßen möglich. Bei solchen Vakuumisolationspaneelen ist z.B. ein Vlies zwischen Pulverkern und Kunststofffolie angeordnet. Solche Vakuumisolationspaneele sind beispielsweise bei der Firma va-Q-tec AG in D-97080 Würzburg erhältlich. - Vakuumisolationspaneele werden vorteilhaft in einen doppelwandigen, kältefesten Kunststoffbehälter (z.B. glasfaserverstärkter Kunststoff wie glasfaserverstärktes Epoxid oder Polyethylen, insbesondere High Density-Polyethylen (HDPE), hochmolekulares oder ultrahochmolekulares Polyethylen) eingebracht und innerhalb dieser Doppelwandung wiederum mit Isolationsschaum (z.B. Polyurethanschaum, Montageschaum) positioniert und fixiert werden. Der Isolationswert der Doppelwandung kann durch das Volumenverhältnis Isolationsschaum / Vakuumpaneele so beeinflusst werden, dass die gewünschte Menge an Kühlmedium, insbesondere kälteverflüssigter Stickstoff, aus dem Innenbehälter pro Zeiteinheit verdampfen kann. Hierdurch wird die Kühlleistung eines Isolierbehälters bei Einsatz als Kühlmodul bestimmt. Der doppelwandige, kältefeste Kunststoffbehälter mit thermischer Isolierung bildet vorteilhaft einen Außenbehälter.
- Der Isolierbehälter dient vorzugsweise als Kühlmodul oder Cryo-Akku für einen zu kühlenden Raum oder für ein Kältegerät (z.B. ein Kühlbehälter oder Kühlschrank).
Beispielsweise wird kälteverflüssigter Stickstoff in dem Kühlmodul bevorratet. Das Kühlmodul für ein Kältegerät dient z.B. als Quelle für ein kaltes Gas. Hierbei verdampft beispielsweise im Laufe der Zeit der flüssige Stickstoff, das dabei gebildete kalte Gas entweicht aus dem Kühlmodul, z.B. durch eine Abführöffnung, in den zu kühlenden Raum im Kältegerät und kühlt diesen. Eine weitere vorteilhafte Verwendung des Isolierbehälters als Kühlmodul für ein Kältegerät ist der Einsatz als Quelle für ein kälteverflüssigtes Gas, insbesondere zur Versprühung von kälteverflüssigtem Gas in dem zu kühlenden Raum eines Kältegerätes. - Kältegeräte sind Einrichtungen zum Kühlen von Kühlgut. Das Kältegerät weist einen zu kühlenden Raum (Kühlraum) für das Kühlgut auf. Die Kühlung des Kühlraumes erfolgt mittels eines Kühlmediums. Das Kühlmedium wird in einem isolierten Behälter (Isolierbehälter) in dem Kältegerät bereitgestellt. Das Kältegerät verfügt in der Regel über isolierte oder isolierende Wände. Vorteilhaft enthalten die isolierenden Wände des Kältegerätes ein oder mehrere Vakuumisolationspaneele. Das Kältegerät ist in einem einfachen Fall ein isoliertes Gehäuse mit einem fest eingebauten oder vorzugsweise austauschbaren Isolierbehälter für das Kühlmedium. Das Kältegerät kann zur stationären oder mobilen Verwendung ausgeführt sein.
- Die Höhe eines Isolierbehälters als Kühlmodul beträgt z.B. 50 bis 300 mm, vorzugsweise 100 bis 300 mm, besonders bevorzugt 100 bis 150 mm.
- Das Kühlmodul weist vorteilhaft eine Abführöffnung (Ausgasöffnung) auf, woraus im wesentlichen verdampftes Kühlmedium in den Innenraum des zu kühlenden Behälters oder der Kühlvorrichtung entweichen kann, wobei die Abführöffnung des Kühlmoduls zugleich die Zuführöffnung für das Kühlmedium sein kann. Vorteilhaft kann diese Öffnung mit einer Klappe versehen sein, die durch die eigene Masse aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe von einem geeigneten Verschlußmechanismus geschlossen gehalten wird und erst bei einem bestimmten Druck im Innern des Kühlmoduls durch sich bildendes gasförmiges Kühlmedium geöffnet werden kann.
- Die Aufnahmekapazität des Kühlmoduls an Kühlmedium beträgt bei kälteverflüssigtem Stickstoff in der Regel bis zu 30000 g, vorzugsweise 500 g bis 15000 g. Es können vorteilhaft differierende Mengen an Kühlmedium in das Kühlmodul eingefüllt werden. Die Menge an einzufüllendem Kühlmedium ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, zum Beispiel abhängig von der Außentemperatur, der einzuhaltenden Temperatur im Kältegerät, der Anfangstemperatur des Kältegerätes, dem im Kältegerät befindlichen Produkttyp, der Dauer der Kühlhaltung, der Transportweise und/oder der Art und Größe des Kältegerätes. Beispielsweise werden für Schiffstanks sehr große Mengen an Kühlmedium benötigt und bei Kältegeräten für Impfstoffe oder für bestimmte Trolleys sind nur relativ geringe Menge (bis zu wenigen Gramm) an Kühlmedium notwendig.
- Der als Kühlmodul ausgeführte Isolierbehälter wird vorteilhaft in zu kühlenden Räumen, insbesondere wärmegedämmten Räumen wie Behältern mit einer thermisch isolierenden Wandung für den Transport und/oder die Lagerung verderblicher Waren, eingesetzt. Systeme mit einem Kühlmodul werden in der
DE 198 58 061 A1 und derDE 198 40 262 A1 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Das Kühlmodul gemäß der Erfindung ist vorteilhaft analog zu dem in derDE 198 58 061 A1 und derDE 198 40 262 A1 beschriebenen Kühlmodul aufgebaut und wird vorzugsweise in einem dort beschriebenen System (Kältegerät) eingesetzt. Die Befüllung mit Kühlmedium und der Einsatz des Kühlmoduls erfolgt vorteilhaft wie in derDE 198 58 061 A1 und derDE 198 40 262 A1 beschrieben ist, worauf hiermit Bezug genommen wird. - Vorteilhaft kann ein Isolierbehälter gemäß der Erfindung, insbesondere ein Isolierbehälter mit Kunststoffinnenbehälter, direkt in ein Kältegerät wie eine Kühlvorrichtung (z.B. Isoliercontainer), entnehmbar oder fest eingebaut, integriert werden. Vorteilhaft wird die Isolierung des Kältegerätes analog zu den Isolierbehältern mit Hilfe von Vakuumisolationspaneelen aufgebaut. Ein oder mehrere Isolierbehälter werden beispielsweise an der Rückwand einer Kühlvorrichtung (z.B. eines Kühlcontainers) angeordnet. Der Innenbehälter für das Kühlmedium kann die Form eines liegenden, extrem flachen und rechteckigen Behälters oder auch die eines stehenden, hohen Behälters (z.B. zylindrische Form) haben. Die Form des Isolierbehälters wie auch des Innenbehälters kann je nach Einsatz variiert werden.
- Der Einsatz von Kunststoff, Kunststoffmaterial oder kunststoffhaltigem Material, insbesondere folienartigem Material, für die Wandung eines Speicherbehälters (Innenbehälters) für das Kühlmedium und die Wandung einer thermischen Isolierung (z.B. Außenbehälter) erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung von Isolierbehältern, insbesondere für kälteverflüssigte Gase.
Außerdem lassen sich auf diese Weise Isolierbehälter mit geringem Gewicht herstellen. Ferner sind Isolierbehälter unterschiedlichster Form herstellbar. - Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
- Es zeigen:
-
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines flachen Isolierbehälters (Kühlmodul) im Querschnitt; -
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul) mit einheitlichem Isolierkörper im Querschnitt; -
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul) mit einem zusammengesetzten Isolierkörper im Querschnitt; -
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines flachen Isolierbehälters (Kühlmodul) mit Innenbehälter im Querschnitt; -
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul) mit einheitlichem Isolierkörper und mit Innenbehälter im Querschnitt; -
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul) mit einem zusammengesetzten Isolierkörper und mit Innenbehälter im Querschnitt; -
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes mit integriertem Isolierbehälter im Querschnitt; -
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes mit abnehmbarem Isolierbehälter im Querschnitt; -
Fig. 9 ein Schema eines Isolierbehälters mit Kunststoffbeuteln als Innenbehälter; -
Fig. 10 ein Schema eines Kältegerätes mit einem fest eingebauten oder austauschbaren Isolierbehälter im Bodenbereich des Kältegerätes (im Querschnitt). - Der in
Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 weist einen Behälter 2 mit einem Hohlraum 3 (befüllbarer Raum) für das Kühlmedium, einen Isolierkörper mit Vakuumisolationspaneelen 4, 4', 4" und eine Außenhülle oder einen Außenbehälter 5 auf. An dem Isolierbehälter 1 ist mindestens eine Öffnung 7 vorgesehen. Innenbehälter 2 und Außenbehälter 5 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. Epoxid, insbesondere glasfaserverstärktes Epoxid. Eine Öffnung 7 dient als Einfüllöffnung zur Befüllung des Behälters 2 mit dem Kühlmedium. Eine weitere Öffnung kann für das Abführen von Gas (z.B. verdampfendes Kühlmedium) vorgesehen werden. Als Kühlmedium dient vorzugsweise kälteverflüssigter Stickstoff. Der befüllte Behälter 2 bleibt während des Einsatzes drucklos. Die Vakuumisolationspaneele 4, 4', 4" sind hoch wärmeisolierende Platten mit einem Kern z.B. aus mikroporöser Kieselsäure oder Aerogel-Pulver, einer evakuierten Umhüllung aus metallisierter, hoch vakuumdichte Kunststofffolie. Die Plattenstärke beträgt z.B. 20 mm. Die Grundfläche der verwendeten Vakuumisolationspaneele 4 und 4' beträgt 270 mm x 783 mm, die Grundfläche des Vakuumisolationspaneels 4" beträgt 573 mm x 783 mm. Der Isolierbehälter hat eine Höhe von 140 mm und eine Grundfläche von 590 mm x 800 mm. Der Zwischenraum 6 zwischen innerem Behälter 2, Vakuumisolationspaneelen 4, 4', 4" und Außenhülle oder Außenbehälter 6 ist mit einem Polyurethanschaum, z.B. Montageschaum, ausgeschäumt. Die Öffnung 7 wird in der Regel mit einer Verschlusseinrichtung (z.B. Deckel oder Stopfen) verschlossen. Ist die Öffnung 7 die einzige Öffnung, dann ist in der Verschlusseinrichtung eine Abführöffnung (Ausgasöffnung) vorgesehen. Der gezeigte Isolierbehälter 1 ist vorzugsweise als flacher, plattenförmiger, quaderförmiger oder kantiger Isolierbehälter aufgebaut und eignet sich insbesondere als fest eingebaute oder austauschbare Einheit in einem Kältegerät.
Der Isolierbehälter 1 ist in der Regel mit einem Deckel oder einer Verschlußvorrichtung verschließbar (nicht gezeigt). - In der
Fig. 2 ist ein zylindrischer Isolierbehälter 1 dargestellt. Ein zylinderförmiger, rohrförmiger oder becherförmiger Innenbehälter 2 mit einem Befüllraum 3 und einer Einfüllöffnung 7 ist mit Isolierkörper oder Isoliermantel 8 umgeben. Der Isolierkörper oder Isoliermantel 8 ist wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut. In einer Umhüllung ist ein Dämmmaterial wie offenporiger Polyurethanschaum oder mikroporöses Pulver wie Kieselsäure oder Aerogel angeordnet. Die Umhüllung ist vorzugsweise evakuiert (z.B. 1 mbar absolut). Die Umhüllung ist z.B. eine hoch vakuumdichte Folie oder ein Behälter. Der Isolierbehälter 1 wird vorzugsweise stehend eingesetzt. Der Isolierbehälter 1 ist in der Regel mit einem Deckel oder einer Verschlußvorrichtung verschließbar (nicht gezeigt). Analog kann ein flacher, plattenförmiger, quaderförmiger oder kantiger Isolierbehälter aufgebaut werden. - Das Beispiel in
Fig. 3 zeigt einen zylindrischen Isolierbehälter 1. In dem Raum zwischen Innenbehälter 2 und Außenhülle oder einen Außenbehälter 5 ist ein Rohr 4 angeordnet, das wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut ist. Am Boden des Isolierbehälters 1 befindet sich ein Vakuumisolationspaneels 4'. Der Zwischenraum 6 (grau) ist ausgeschäumt (Aufbau wieFig. 1 ) oder evakuiert. Der Zwischenraum 6 kann insbesondere bei Evakuieren auf ein Minimum reduziert sein. Der Isolierbehälter 1 wird vorzugsweise stehend eingesetzt. Der Isolierbehälter 1 ist in der Regel mit einem Deckel oder einer Verschlußvorrichtung verschließbar (nicht gezeigt). Analog zu dem inFig. 3 gezeigten Beispiel kann ein flacher, plattenförmiger, quaderförmiger oder kantiger Isolierbehälter aufgebaut werden. - Der in
Fig. 4 dargestellte Isolierbehälter 1 ist analog zuFig. 1 aufgebaut. Der Innenbehälter 2 ist ein Kunststoffbehälter (z.B. aus ultrahochmolekularem Polyethylen), der von einem Zwischenraum 6 (z.B. Polyurethanschaum-Zwischenschicht) umgeben ist und keinen direkten Kontakt zu den Vakuumisolationspaneelen 4, 4' und 4" hat. Der grau marmoriert wiedergegebene Bereich stellt hier Polyurethanschaum dar. - Der in
Fig. 5 dargestellte Isolierbehälter 1 ist analog zuFig. 2 aufgebaut. Der Innenbehälter 2 ist vorzugsweise ein Kunststoffbehälter (z.B. aus HDPE oder ultrahochmolekularem Polyethylen) zur Befüllung mit einem kälteverflüssigten Gas wie Flüssigstickstoff, der von einem Zwischenraum 6, hier ein Gasraum mit einem nicht kondensierenden Gas oder Gasgemisch, umgeben ist. Der Innenbehälter 2 ist auf den Stützteilen 9 (z.B. Teile aus Polyurethanschaum) gelagert (aufgelegt).
Die Lagerung des Innenbehälters 2 in einem Zwischenraum 6 vermeidet thermisch bedingte, mechanische Spannungen zwischen Isoliermantel 8 und dem Innenbehälter 2. - Der in
Fig. 6 dargestellte Isolierbehälter 1 ist analog zuFig. 3 aufgebaut. Der Innenbehälter 2 ist ein Kunststoffbehälter (z.B. aus ultrahochmolekularem Polyethylen) zur Befüllung z.B. mit einem kälteverflüssigten Gas wie Flüssigstickstoff, der von einem Zwischenraum 6, hier eine Zwischenschicht mit einem Pulver wie Silica oder vorzugsweise einem thermisch isolierenden Pulver, insbesondere einem Aerogel-Pulver (anorganisch oder organisch), umgeben ist. In dem Zwischenraum 6 besteht enthaltenes Gas vorteilhaft aus einem nicht kondensierenden Gas oder Gasgemisch (z.B. Helium bei Speicherung von Flüssigstickstoff in dem Isolierbehälter). Die Zwischenschicht 6 ist mit einem Abdeckteil 11 (z.B. ein Polyurothanschaum-Teil) verschlossen. Der Isolierkörper ist aus Vakuumisolationspaneelen 4 und Polyurethanausschäumung 10 aufgebaut. - Das in
Fig. 7 stark vereinfacht dargestellte Kältegerät 12 (vertikaler Querschnitt gezeigt) weist einen zu kühlenden Raum 13 für das Kühlgut, einen Behälter 2 mit einem Hohlraum 3 (befüllbarer Raum) für das Kühlmedium und eine Isolierung 8 auf. Behälter 2 und umgebende Isolierung 8 bilden den Isolierbehälter. Die umgebende Isolierung 8 ist mit Vakuumisolationspaneelen aufgebaut. Der Isolierbehälter enthält eine Einfüllöffnung 7 und mindestens eine Öffnung 14 für den Austritt von kaltem Gas (in der Regel verdampftes Kühlmedium), womit der Kühlraum 8 gekühlt wird. Die Öffnung 14 ist vorzugsweise zum Behälter 2 geneigt. Als Kühlmedium dient vorzugsweise flüssiger Stickstoff. Der Behälter 2 für das Kühlmedium besteht vorzugsweise aus kältefestem Kunststoff, z.B. Epoxid, insbesondere glasfaserverstärktes Epoxid. Der integrierte Behälter 2 ist z.B. ein flacher oder plattenförmiger Behälter oder ein zylindrischer oder rohrförmiger Behälter. Es können mehrere Behälter 2 in dem Kältegerät 12 angeordnet werden, z.B. an einer oder mehreren Seitenwänden oder an der oberen Seite (zum oberen Blattrand weisend). Die Seitenwände, der Boden und die obere Seite werden vorteilhaft ebenso mit Vakuumisolationspaneelen isoliert, beispielsweise wie in derDE 199 48 361 A1 beschrieben. Nach der Befüllung des Behälters 2 mit dem Kühlmedium wird die Einfüllöffnung 7 mit einer Verschlussvorrichtung (z.B. Deckel oder Stopfen) verschlossen. - In der
Fig. 8 ist ein Kältegerät 12 mit abnehmbaren oder austauschbaren Isolierbehälter 1 dargestellt (Ansicht im vertikalen Querschnitt; links Rückseite, rechts Vorderseite). Kaltgeräte-Rumpf 15 und Isolierbehälter 1 bilden das Kältegerät 12. Der Isolierbehälter 1 ist als Seitenwand, insbesondere als Rückwand (wie gezeigt), oder Tür des Kältegerätes 12 ausgeführt. Der Behälter 2 kann flächig (z.B. als flacher Behälter, insbesondere mit Ausdehnung über eine Seite des Kältegerätes) oder schmal (z.B. rohrförmiger Behälter, Ausdehnung nur in einem Bereich einer Seite) gestaltet sein. Die Isolierung 8, 8' und 8" ist mit Vakuumisolationspaneelen aufgebaut. Der Isolierbehälter 1 wird vorzugsweise stehend eingesetzt. -
Fig. 9 zeigt das Schema eines Isolierbehälters 1 mit mehreren Kunststoffbeuteln als Innenbehälter 2, die mit einem Kühlmedium, insbesondere einem kälteverflüssigten Gas wie Flüssigstickstoff, im Innenraum 3 gefüllt sind (Ansicht: horizontaler Querschnitt). Die Kunststoffbeutel sind beispielsweise Kryobeutel (z.B. Blutbeutel). Die Innenbehälter 2 sind in einem Außenbehälter (Isoliermantel 8) angeordnet. Der Außenbehälter ist ein doppelwandiger Kunststoffbehälter mit einer Füllung aus Isoliermaterial. Der Außenbehalter enthält Vakuumisolationspaneele. Der Außenbehälter ist beispielsweise wie inFig. 2 oder Fig. 3 aufgebaut. Der Zwischenraum 6 zwischen Innenbehälter 2 und Außenbehälter 8 ist z.B. mit einem bei der Temperatur des Kühlmediums nicht kondensierbaren Gas oder Gasgemisch und/oder einem Pulver wie inFig. 6 gefüllt. Die als Innenbehälter 2 dienenden Kunststoffbeutel weisen in der Regel eine Füllöffnung oder einen Füllstutzen, vorteilhaft am oberen Beutelrand, auf. - Der Außenbehälter 8 ist beispielsweise kastenförmig oder quaderförmig mit einer nach oben offenen Seite, die mit einem vorzugsweise isolierten Deckel abgedeckt wird. Der Deckel weist z.B. für jeden Innenbehälter 2 eine Öffnung (Füllöffnung) auf. Beispielsweise sind in den Deckelöffnungen rohrartige Teile angeordnet, an denen die Innenbehälter 2 mit der Füllöffnung angebracht sind. Auf diese Weise können die Innenbehälter 2 durch die Deckelöffnungen mit dem Kühlmedium (z.B. Flüssigstickstoff) befüllt werden. Bei dem Einsatz des Isolierbehälters 1 als Speicherbehälter, insbesondere als Kühlmodul oder Cryo-Akku in einem Kältegerät, kann kaltes Gas ausströmen oder festes oder flüssiges Kühlmedium entnommen werden. Beispielsweise wird der Isolierbehälter 1 vorteilhaft zur Flüssigentnahme des Kühlmediums eingesetzt. Dabei wird z.B. Flüssigstickstoff über eine Steigleitung in den Kühlraum eines Kältegerätes geleitet und dort versprüht. Die Anordnung ist z.B. analog zu
Fig. 10 aufgebaut. - Es können am Kunststoffbeutel und im Deckel des Außenbehälters 8 weitere Öffnungen, z.B. für ein Druckausgleichsventil oder als eine Entnahmeöffnung, vorgesehen werden.
- Das in
Fig. 10 stark vereinfacht und schematisch dargestellte Kältegerät 12 (vertikaler Querschnitt gezeigt) weist einen zu kühlenden Raum 13 für das Kühlgut und einen Isolierbehälter 1 im Bodenbereich des Kältegerätes 12 auf. Der Isolierbehälter 1 ist beispielsweise wie inFig. 1 oderFig. 4 aufgebaut. Der Isolierbehälter 1 ist beispielsweise plattenförmig oder quaderförmig aufgebaut. Vorzugsweise ist der Isolierbehälter 1 austauschbar. Die Anordnung des Isolierbehälters 1 im Bodenbereich des Kältegerätes 12 ist besonders vorteilhaft, da die Standfestigkeit und Kippfestigkeit des Kältegerätes 12 verbessert wird.
In dem Kältegerät sind vorteilhaft ein oder mehrere Böden (z.B. Lochböden) oder Fächer 15 angeordnet. Der Isolierbehälter 1 dient vorteilhaft als Quelle für kaltes Gas (wie inFig. 10 gezeigt) oder zur Flüssigentnahme des Kühlmediums (z.B. Flüssigstickstoff), etwa über eine Steigleitung, insbesondere zum Versprühen des flüssigen Kühlmediums im Kühlraum 13 des Kältegerätes 12.
Die Isolierung 8 des Kältegerätes 12 ist mit Vakuumisolationspaneelen aufgebaut.
Claims (9)
- Isolierbehälter (1) zur Aufbewahrung, zur Speicherung oder zum Transport eines kälteverflüssigten oder kälteverfestigten Gases oder Gasgemisches in mindestens einem Hohlraum (3) bei einer Temperatur von unter minus 100°C (Celsius), wobei der Hohlraum (3) umgeben ist von einem Innenbehälter aus Kunststoff, einem Kunststoffmaterial, oder einem kunststoffhaltigen Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter von einem doppelwandigen Außenbehälter mit thermischer Isolierung mit mindestens Vakuumpaneel in einer Hülle oder einem Behälter aus Kunststoff, einem Kunststoffmaterial oder einem kunststoffhaltigen Material umgeben ist.
- Isolierbehälter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenlage und/oder Zwischenschicht (6) zwischen Innenbehälter (2) und Außenbehälter (8), Isoliermantel oder Isolierkörper angeordnet ist.
- Isolierbehälter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der evakuierte Bereich (4, 4', 4") Kohlendioxid, Krypton oder Argon enthält.
- Isolierbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (2) ein Beutel ist.
- Isolierbehälter (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierbehälter (1) in oder an einem Kältegerät (12) oder einem Kältegerät (12) mit mindestens einem Vakuumisolationspaneel zur thermischen Isolierung angeordnet ist.
- Verfahren zur Kühlung von Kühlgut, wobei das Kühlgut mit Hilfe eines Kühlmediums gekühlt wird, das in einem Isolierbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bevorratet wird.
- Verwendung eines Isolierbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Aufnahme, Aufbewahrung oder Speicherung eines kälteverflüssigten oder kälteverfestigten Gases oder Gasgemisches.
- Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierbehälter (1) als Kühlmodul oder Cryo-Akku oder der Isolierbehälter (1) als Kühlmodul oder Cryo-Akku in einer Kühleinrichtung oder einem Kältegerät (12) dient.
- Verwendung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierbehälter (1) als Quelle für ein kaltes Gas oder ein kälteverflüssigtes Gas dient, wobei das kalte Gas oder ein kälteverflüssigtes Gas in den Kühlraum (13) eines Kältegerätes (12) geleitet wird.
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