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Die Erfindung betrifft ein Wärmespeicherelement für den Einsatz zur temperaturstabilen Lagerung von Speisen, Getränken, Medizinartikeln und anderen temperatursensiblen Produkten, das im Luftfahrtcateringbereich eingesetzt werden kann.
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Herkömmliche Latentwärmespeicher werden primär im Consumerbereich, z. B. in Freizeit beim Camping, zur Unterstützung der Kühlung in Kühltaschen und Kühlboxen sowie zum Transport von temperatursensiblen Gutern, wie Medizinartikel gekuhlt oder Blutkonserven warm, eingesetzt. Der Einsatz zur Lagerung von heißen Speisen im Cateringumfeld hingegen ist wenig verbreitet.
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Übliche Latentwärmespeicher sind in der Regel als einfache Hohlraumblasformkörper ausgebildet und mit einem kostengünstigen Phasenübergangsmedium, wie z. B. Wasser, Wasser-Glykol-Gemische oder Harnsäurefüllungen, gefüllt. Sie weisen bei einer bestimmten Temperatur den Phasenübergang auf, bei einem Phasenübergang von der festen in die flüssige Phase kann die Schmelzwärme abgegeben werden. Sie sind in der Regel nicht speziell auf eine gewünschte Anwendung angepasst.
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Ein weiteres Problem dieser bekannten Wärmespeicher liegt in der Handhabung. Für den Einsatz ist es notwendig diese entweder über einen längeren Zeitraum in einer gekühlten Umgebung, z. B. Gefrierschrank, Kühltruhe oder Kühlhaus, oder einer entsprechend warm temperierten Umgebung, z. B. in Wasserbad oder Ofen, bis die Latentwärmespeicherfullung den erforderlichen Phasenübergang vollzogen hat, zu lagern. Für den Anwender ist dieser Prozess nicht unmittelbar erkennbar und somit kann es vorkommen, dass ein Latentwärmespeicher, bei dem der Phasenübergang noch nicht vollstandig erfolgt ist, in Einsatz gebracht wird und somit nicht die volle Leistungsfähigkeit bzw. Speicherkapazität ausgenutzt wird. Ferner ist es im Einsatz ebenfalls nicht erkennbar, ob der Latentspeicher noch über eine Restwärme, Restkälte verfugt, oder ob der Phasenübergang vollständig vollzogen ist.
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Für den industriellen Einsatz von Latentwärmespeichern gibt es derzeit noch keine zufriedenstellenden technischen Lösungen, mit denen ein definierter und geregelter Prozess der Wärmespeicherung, d. h. des ”Aufladens” des „Akkus” und/oder der vollständigen Nutzung der Speicherkapazitat bei der Nutzung erreicht werden kann.
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Je nach Anwendung kann es ferner erforderlich sein, dass die Schmelzwärme des Phasenwechselmediums, in kürzerer Zeit oder uber einen längeren Zeitraum an die Umgebung abgegeben werden soll. Herkömmliche Latentwärmespeicher sind in der Regel aus kostengünstigen fur die Blasformtechnik geeigneten Kunststoffen, wie PE, PP, ABS, PBT oder ähnlichen thermoplastischen Polymeren, hergestellt. Die konstruktions- und materialbedingte Wandstärke, als auch die materialspezifische Wärmeleitfähigkeit bestimmen dabei den Prozess der Wärmeabgabe des Speichers wesentlich mit.
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Die Latentwärmespeicher weisen üblicherweise keine speziellen geformten Bereiche auf, die für eine Nutzung besonders geeignet sind und an die Temperaturen, die Einsatzbedingungen bzw. ergonomisch angepasst sind. Der Anwender kommt bei den bekannten Speichern entweder unmittelbar mit der Temperatur des Speichers in Kontakt oder er muss sich, z. B. durch Schutzhandschuhe entsprechend schützen.
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Die meisten Latentwärmespeicher sind in Geometrie und Größe nicht auf Spezielle Anwendungen angepasst. So besteht in der Regel auch keine Möglichkeit, diese innerhalb der Anwendung geeignet zu fixieren. Aufgrund der physikalischen Effekte, dass Kälte nach unten sinkt und Wärme nach oben steigt, ist es an sich erforderlich, dass Speicher zur Kühlung oberhalb des zu kühlenden Gutes und Speicher zum Warmhalten unterhalb des warm zuhaltenden Gutes positioniert werden sollten. Mangels Befestigungsmöglichkeiten an den Isolierbehältnissen werden die Latentwärmespeicher undefiniert an den unterschiedlichsten also auch ungeeigneten Position eingelegt und dabei zum Teil auf und zwischen den Gütern angeordnet. Eine bestimmte Warmeabgabe und Verteilung ist dabei nicht erreichbar. Besonders problematisch ist es solche Wärmespeicherelemente in unterschiedlich konfigurierten und dimensionierten Lager- und Transportbehaltern einzusetzen. Solche Elemente müssen häufig in solche Behälter definiert eingelegt oder eingeführt werden. Hierfür sind aber unterschiedliche Abmessungen und Gestaltungen erforderlich. So haben sich in der Luftfahrt im Cateringbereich zwei Systeme durchgesetzt, die sich entsprechend voneinander unterscheiden, so dass ein sicheres Einführen nur von Elementen, die jeweils auf eines dieser Systeme abgestimmt sind, möglich ist. So passen beispielsweise Tabletts eines Systems nicht bzw. nicht ausreichend genau in einen Behälter des jeweils anderen Systems und es kann kein sicherer Halt innerhalb des jeweiligen Behalters erreicht werden, was insbesondere beim Transport problematisch ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wärmespeicherelemente zur Verfugung zu stellen, die an die Anforderungen bei der Nutzung besser angepasst, universeller und flexibler einsetzbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Wärmespeicherelement, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisierbar.
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Ein erfindungsgemäßes Wärmespeicherelement, kann zum Kühlen oder Warmhalten verschiedenster Güter eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um einen so genannten Latentenergiespeicher, bei dem in einem Gehäuse mindesten ein einen Phasenübergang, in einem bestimmten für die jeweiligen Güter günstigen Temperaturbereich, vollziehendes Medium enthalten ist.
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Es können dabei mehrere Kammern vorhanden sein. Die Kammern können dabei mit unterschiedlichen Medien gefullt sein, die unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen aufweisen, so dass gestufte Phasenübergänge möglich sind, die eine Verlängerung der Kühl- oder Warmhaltezeit ermöglichen.
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Es können die an sich bekannten Medien eingesetzt werden. Die Auswahl kann im Wesentlichen unter Berücksichtigung des Einsatztemperaturbereichs getroffen werden. Dabei kann die jeweilige Phasenübergangstemperatur und das Phasenübergangsverhalten des Mediums berücksichtigt werden.
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Das Gehäuse weist eine rechteckige Form auf. In einer weiteren Ausführung kann das Gehäuse auch die Form eines Parallelogramms aufweisen. In Form eines Parallelogramms ausgebildete Gehäuse haben dabei den Vorteil, dass sie variabler in unterschiedlich dimensionierte Behälter eingelegt oder eingefuhrt werden konnen und dabei durch entsprechende Anlage an Innenwänden nicht verrutschen und sicher gehalten werden können. Am Gehäuse sollten Winkel zwischen zwei Stirnseiten von mindestens 85° und 95°, bevorzugt 80° und 100° realisiert sein.
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Am Gehäuse des Wärmespeicherelements ist an mindestens einer Stirnseite eine Profilierung ausgebildet, die eine Auflagefläche aufweist. Die Auflagefläche ist in einem vorgebbaren Abstand zu einer Oberkante der jeweiligen Stirnfläche der Stirnseite und parallel zur jeweiligen Oberkante ausgebildet. Dadurch kann das Wärmespeicherelement in eine an einer Behälterwand ausgebildete Führung definiert eingeführt werden. Die Profilierung kann dabei auch so ausgebildet und dimensioniert sein, dass sie eine Auflage für mindestens ein Behältersystem bildet. Bei einem anderen Behältersystem kann aber auch eine Ober- oder Unterseite des Gehäuses für die Auflage auf Führungselementen an Innenwänden von Behältern eines anderen Behältersystems genutzt werden kann.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass an zwei sich gegenuberliegenden Stirnseiten des Gehäuses Profilierungen ausgebildet sind. Die jeweilige Kontur der Profilierungen kann dabei komplementär zueinander, unterschiedlich zueinander und/oder unterschiedlich dimensioniert ausgebildet sein.
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Mit an sich gegenüberliegend an Stirnseiten vorhandenen Profilierungen konnen mehrere Warmespeicherelemente formschlüssig miteinander verbunden werden. Dabei kann eine Profilierung eines Wärmespeicherelements mit einem entsprechend ausgebildeten Teil, beispielsweise ein hakenförmig ausgebildeter Teil, in eine nutenförmige Vertiefung der Profilierung des anderen Wärmespeicherelements eingreifen. Die so miteinander verbundenen Wärmespeicherelemente bilden eine Reihenanordnung. Die Profilierungen können leicht außer Eingriff gebracht und die Verbindung dann gelöst werden.
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Vorteilhaft können an der Ober- und Unterseite des Gehäuses jeweils unterschiedlich konturierte Profilelemente vorhanden sein. Diese können geometrisch gestaltet sein und/oder eine unterschiedliche Wandstärke aufweisen. Das Gehäuse kann auch aus Werkstoffen mit unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit gebildet sein.
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An der Ober- und Unterseite konnen jeweils komplementär zueinander ausgebildete Profilelemente, zur formschlüssigen Verbindung und/oder Stapelung von mindestens zwei Wärmespeicherelementen, in Form von Nuten und Stegen vorhanden sein. Diese sollten parallel zu zwei parallelen Stirnflachen des Gehäuses ausgerichtet sein. Dadurch können Stege eines Wärmespeicherelements in Nuten eines anderen Wärmespeicherelements eingeführt werden und die Wärmespeicherelemente formschlüssig miteinander verbunden werden.
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Die Profilelemente in Form von Stegen und Nuten können eine voneinander abweichende Höhe und Tiefe aufweisen, so dass beim Einführen von Stegen in Nuten eines Gehäuses eines zweiten Wärmespeicherelements zwischen den dann formschlüssig miteinander verbundenen Wärmespeicherelementen ein freier Spalt verbleibt. Dadurch kann der Wärmeaustausch der so miteinander verbundenen Warmespeicherelemente verbessert werden, da die für den Warmeaustausch zur Verfügung stehende Oberfläche durch den freien Spalt größer ist.
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Die Nuten und Stege können einen keilförmigen Querschnitt für eine formschlüssige Schwalbenschwanzverbindung aufweisen.
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Es besteht auch die Möglichkeit an der Ober- und Unterseite eines Gehäuses nur solche Nuten vorzusehen. In diesem Fall kann in eine oder mehrere Nut(en) an einer Seite des Gehäuses 1 jeweils ein Element eingeführt, darin kraft- und/oder formschlüssig fixiert sein und die Funktion eines Steges erfüllen. Ein solches Element kann dabei auch ein entsprechend ausgebildeter Permanentmagnet sein.
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Da an die erfindungsgemäßen Wärmespeicherelemente auch hohe Anspruche an die Hygiene gestellt werden, ist es vorteilhaft das Gehäuse 1 aus einem antimikrobiellen Werkstoff herzustellen bzw. eine äußere Beschichtung mit einem solchen Werkstoff vorzusehen.
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Vorteilhaft kann an einem Wärmespeicherelement mindestens Indikatorelement vorhanden sein, mit dem der aktuelle Zustand des Mediums angezeigt werden kann. Dabei kann angezeigt werden, inwieweit das Medium den Phasenübergang bereits vollzogen hat. Dies bedeutet, dass von außen erkannt werden kann, ob der Phasenübergang begonnen, teilweise erfolgt oder vollständig abgeschlossen ist. Durch ausreichenden Kontakt oder ausreichende Wärmeleitung kann beispielsweise die Farbe des Indikatorelements die Einsatzbereitschaft oder den aktuellen Zustand des Wärmespeicherelements anzeigen. Dabei sollte nicht die Temperatur des Gehäuses oder die Umgebungstemperatur, wie bei Temperaturaufklebern üblich, sondern die Temperatur oder der Zustand des den Phasenübergang vollziehenden Mediums anzeigen. Dadurch kann erreicht werden, dass die „Fertigen” Wärmespeicherelemente, die die volle Speicherkapazität nach einer Kuhlung oder einem Aufheizen aufweisen, einfach erkannt und so optimal genutzt werden können. Bei mehreren mit unterschiedlichen Medien befüllten Kammern kann jeder Kammer ein Indikatorelement zugeordnet sein.
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Mit Indikatorelement(en) kann die aktuelle Temperatur optisch anzeigt werden. Hierfür können an/in einem Indikatorelement thermochrome Farbstoffe/Pigmente vorhanden sein. Indikatorelemente können mit einem optisch transparenten Fensterelement und im Medium oder in einer zusätzlichen Kammer in der Nähe des Mediums vorhandenen thermochromen Pigmenten gebildet sein.
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Ein Indikatorelement kann auch an einem Verschluss fur eine verschließbare Öffnung, die am Gehäuse vorhanden ist, angebracht oder in den Verschluss integriert sein, so dass eine moglichst nahe Anbringung zum im Gehäuse aufgenommenen Medium erreichbar ist.
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Ein Wärmespeicherelement kann variabel mit unterschiedlichen Phasenübergangsmedien für verschiedene Temperaturbereiche, speziell auf die Anwendung angepasst befüllt werden. Durch einstellbare Wandstärke sowie den Einsatz angepasster Polymere, wie sie aus dem Hochtemperatur- und Konstruktionskunststoffbereich bekannt sind, kann eine optimale Anpassung an die gewünschte Anwendung und Anwendungsdauer erreicht werden.
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Das Gehäuse oder ein Gehäuse einer Kammer kann aus bzw. mit einem Metall gebildet sein. Es besteht dabei die Möglichkeit die äußere Oberfläche mit einem Polymer zu beschichten. Es kann aber auch mindestens ein in einem Polymer integrierter oder daran stoff- und/oder formschlüssig befestigter Metallstreifen vorhanden sein. Bevorzugt sollten Metallstreifen an zwei gegenuberliegenden Seiten angeordnet sein. Das Metall kann zur definierten Fixierung der Wärmespeicherelemente mittels Magneten an den Gehäusewänden, dem Deckel oder dem Boden eines Isolationsbehältnisses genutzt werden.
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Zusätzlich kann dadurch ein Diebstahlschutz durch die Erkennung mittels Metalldetektoren, die in Industrieanlagen bzw. der Logistik, insbesondere bei den Personalein- und -ausgängen weit verbreitet verfügbar sind, erreicht werden.
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In oder an einem Gehäuse von Wärmespeicherelementen kann mindestens ein Permanentmagnet zur Fixierung befestigt sein. An den Gehäusewänden, Deckel oder Boden eines Isolationsbehälters können dann entsprechende Gegenstucke aus geeignetem Metall, z. B. veredelten, nicht rostenden Eisenmetallen, oder einem gegenpolig angebrachten Permanentmagneten an- bzw. eingebracht werden. Mit am Gehäuse vorhandenen Permanentmagneten kann ein Wärmespeicherelement auch an einer geeigneten Wand eines Behälters in dem das Wärmespeicherelement genutzt werden kann, befestigt werden. Es können so auch mehrere Wärmespeicherelemente temporär miteinander verbunden werden. Permanentmagnete können auch wie Metallstreifen für den Diebstahlschutz genutzt werden.
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Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit Metall und Permanentmagnet(e) gemeinsam an einem Gehäuse erfindungsgemäßer Wärmespeicherelemente vorzusehen.
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Metallstreifen und/oder Permanentmagnete konnen dabei von einem Polymer umschlossen sein, was bei einer Herstellung in Kunststoffspritzgusstechnik erreichbar ist.
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Eine weitere Moglichkeit für eine Kennzeichnung oder Identifizierung besteht darin, ein integriertes passives RFID-Element, an einem Wärmespeicherelement zu befestigen.
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Dieses kann vorzugsweise als Kapsel ausgeführt sein und zu einer erganzenden Diebstahlsicherung, für die Ruckverfolgbarkeit oder zur Identifikation des Wärmespeicherelements genutzt werden. Bei geeigneter Ausführung kann ein RFID-Element auch als Sensor genutzt werden. In semiaktiver Ausführung kann mit einem RFID-Element der Innendruck in Kammern erfasst und damit das RFID-Element zur Bestimmung der Dichtheit des Wärmespeicherelements heran gezogen werden. Allein oder zusätzlich dazu kann auch die Messung und Aufzeichnung der Innentemperatur durchgeführt werden. Mit letztgenanntem ist ein T,t-Tracking zur Erfüllung von HACCP-Kriterien, Es kann so ein Nachweis der Einhaltung einer Kühlkette geführt werden. Ein RFID-Element und/oder ein Temperatursensor kann in einer Kammer vorhanden sein oder in eine an der Oberflache des Gehauses als Vertiefung ausgebildete Aufnahme eingesetzt werden, in der es/er ebenfalls geschutzt am Wärmespeicherelement befestigt werden kann.
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Mit einem Gehäuse, bei dem zwei gegenüberliegende Oberflächen asymmetrisch gestaltet sind, kann die Stapelbarkeit vereinfacht werden. Dabei ist es gleich in welcher Ausrichtung ein Warmespeicherelement auf ein anderes Wärmespeicherelement aufgelegt wird. Ein Verrutschen kann durch die Gestaltung der Oberflächen vermieden werden. Es kann dabei auch die gesamte Oberfläche von übereinander gestapelten Wärmespeicherelementflächen in beruhrendem Kontakt gehalten werden.
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Die Ober- und Unterseite kann jeweils unterschiedlich konturiert oder geometrisch gestaltet sein, was für eine gute Stapelbarkeit vorteilhaft ist. An der Ober- und Unterseite kann auch eine unterschiedliche Wandstärke vorhanden sein und/oder das Gehäuse dort aus Werkstoffen mit unterschiedlicher thermischer Leitfahigkeit gebildet sein. Dadurch kann das Kühlen oder Warmhalten in eine bevorzugte Richtung beeinflusst werden.
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Erfindungsgemaße Wärmespeicherelemente können geometrisch auch so gestaltet sein, dass sie zusätzlich als Tablett oder Drawer (Schubladenbox) im Service verwendet werden können. Hierfür kann/können außen ein erhöhter Rand und/oder am Gehause mindestens ein Griffelement vorhanden sein.
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Griffelemente sollten aus einem thermisch nicht oder nur schlecht leitenden Werkstoff gebildet sein, so dass eine Handhabung auch ohne Schutzhandschuhe möglich ist. Ein Griffelement kann thermisch isoliert, aus einem thermisch isolierendem Werkstoff gebildet oder mit einem thermisch isolierenden Werkstoff beschichtet sein. Es kann am äußeren Rand des Wärmespeicherelements auch ein erhöhter Rand vorhanden sein.
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Durch die Realisierung einer hochwertigen äußeren Oberfläche, mittels einer Oberflachenstrukturierung und Beschichtung kann eine Kondensatbildung, die aufgrund von Temperaturdifferenzen und Änderungen der Luftfeuchtigkeit auftritt, vermieden oder zumindest erheblich reduziert werden.
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Bei Wärmespeicherelementen mit mehreren Kammern konnen Kammern gelenkig miteinander verbunden sein. Hierfür können geeignete Festkörpergelenke, wie z. B. Filmscharniere oder Scharniergelenke an den Kammern vorhanden sein. Dadurch kann ein solches Wärmespeicherelement an verschiedene Transportbehälter oder darin zu kühlende oder warm zu haltende Güter angepasst eingesetzt werden. So kann im Falle eines Filmscharniers ein Aufreißen oder eine vollständige Zerstörung durch eine im Abstand bestimmte regelmäßige Lochung des Scharniers, ähnlich einer sehr groben Perforation, vorzugsweise mit verstärkten Lochrändern, ein Ein- und Durchreißen des Scharnieres an der dünnsten Querschnittsfläche im Bereich der Knickkante verhindert werden.
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Durch eine unterschiedliche Farbgebung des Gehause und/oder der Griffelemente der Warmespeicherelemente kann der jeweilige Einsatzzweck oder der Einsatztemperaturbereich optisch ohne weiteres angezeigt werden. Dies kann z. B. dunkelblau – Tiefkühlanwendung, blau – Kühlanwendung, rot – Warmanwendung sein.
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Optional ist es auch möglich durch den Einsatz spezieller thermochromer Pigmente/Partikel in dem Polymer oder bei Verwendung von transparenten Polymeren innerhalb des Phasenübergangsmediums, einen temperaturabhängigen Farbwechsel so einzustellen, dass die Farbe bei Erreichen der Einsatztemperatur und somit bei Erreichen der Einsatzfähigkeit reversibel umschlägt. So kann z. B. bei einem Wärmespeicherelement zum Warmhalten ein Farbumschlag von weiß nach rot, das Erreichen der Obergrenze der Phasenubergangstemperatur anzeigen. Geeignete thermochrome Pigmente auf Basis von Isopropylidenediphenol (Bisphenol A) sind fur unterschiedliche Farbumschlage und unterschiedliche geeignete Temperaturbereiche sind beispielsweise von der Sintal GmbH CH, Wohlen kommerziell erhältlich.
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Eine Kennzeichnung der Einsatzbedingungen kann zusätzlich durch in das Gehäuse eingepragte Aufschriften/Markierungen mit Temperatur-Einsatzbereich sowie anderen Handhabungshinweisen ermöglicht werden.
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Die erfindungsgemäßen Wärmespeicherelemente können auch für die vor dem Einsatz erforderliche Abkuhlung bzw. Erwärmung vorteilhaft modifiziert werden. Dabei kann in einer Alternative innerhalb des Gehauses ein Kanal oder ein Kanalsystem vorhanden sein, durch den/das ein sehr kaltes oder heißes Fluid geführt werden kann. Das den Phasenübergang bei der Nutzung vollziehende Medium kann so durch Wärmeleitung auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Das Medium kann dabei die Kanalwände unmittelbar umgeben. Die Kanalwände können aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff (z. B. Kupfer) gebildet sein. Werden geeignete Metalle eingesetzt, können der/die Kanal/Kanäle auch für eine Identifikation analog zu den bereits beschriebenen metallischen Gehäusen oder den Metallstreifen genutzt werden. Kanalwände können dabei aus geeignetem Stahl mit geringer Wandstärke hergestellt sein.
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An einem Ein- und einem Ausgang eines Kanals oder Kanalsystems können Anschlusse und/oder Ventile vorhanden sein. Dadurch kann die Zu- und Abfuhr für ein Kühl- oder Heizfluid zur Vorbereitung der Wärmespeicherelemente erreicht werden. Die Wärmespeicherelemente können so in kürzerer Zeit auf die erforderliche Einsatztemperatur gebracht werden. Bei einem Kanalsystem kann ein oder es können mehrere Kanäle innerhalb des Gehäuses so geführt werden, dass ein verbesserter Warmeübergang in optimierter Zeit erreicht werden kann. Hierfür kann die Kanalführung gewunden, beispielsweise mäanderförmig erfolgen. Ein Wärmespeicherelement kann zur Vorbereitung für den Einsatz einfach auf entsprechende Anschlussstutzen aufgesetzt werden, über die die Zu- und Abfuhr des Kühl- oder Heizfluids erfolgen kann.
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Die Aufheizung vor einem Einsatz kann aber auch elektrisch erfolgen. Dabei besteht die Möglichkeit dies in Form einer elektrischen Widerstandsbeheizung durchzuführen. In diesem Fall kann an einen elektrischen Leiter eine externe elektrische Stromversorgung angeschlossen werden. Der elektrische Leiter wird dadurch erwarmt und das den Phasenubergang vollziehende Medium kann durch Wärmeleitung aufgeheizt werden. Der elektrische Leiter kann dabei innerhalb der das Medium enthaltenden Kammer angeordnet sein. Es kann aber auch ein metallisches Gehäuse oder ein Teilbereich, des Gehäuses, der aus einem geeigneten Metall gebildet ist, als elektrischer Leiter genutzt werden. Der Anschluss an die elektrische Stromversorgung kann mittels nach außen geführter elektrischer Anschlusskontakte erfolgen, wie dies beispielsweise bei Steckdosen oder anderen geeigneten Schnittstellen bereits möglich ist.
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Eine Erwarmung bis auf eine erforderliche Temperatur, für zum Warmhalten eingesetzte Wärmespeicherelemente, kann aber auch induktiv erfolgen. Dabei kann an/in einem Warmespeicherelement ein Teil aus einem geeigneten Metall (z. B. ferromagnetisches Eisen) gebildet sein, das zur Aufheizung in den Einflussbereich eines Induktors, beispielsweise eine elektrische Spule gebracht wird, und dabei durch induzierte elektrische Wirbelströme eine Erwarmung des Metalls auftritt. Das den Phasenubergang vollziehende Medium kann dann durch Warmeleitung aufgeheizt werden, bis die für dieses Medium spezifische Temperatur erreicht oder gar überschritten worden ist und dann das Wärmespeicherelement der Nutzung zugeführt werden kann. Dabei kann es vorteilhaft sein jeder Kammer ein metallisches Teil zuzuordnen. Dadurch kann mit entsprechend angepasster Anordnung und Auswahl eines oder mehrerer Induktoren die Effizienz der Erwärmung des Mediums verbessert werden.
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An einem erfindungsgemäßen Wärmespeicherelement kann vorteilhaft zur Überwachung der Dichtheit ein den Druck des Mediums innerhalb einer Kammer oder des Gehäuses anzeigendes Indikatorelement vorhanden sein.
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Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wärmespeicherelementes und eine Seitenansicht dazu,
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2 eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Beispiels;
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3 ein Warmespeicherelement, das in Führungen unterschiedlicher Behältersysteme eingeführt ist;
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4 eine Detaildarstellung eines Gehäuses eines erfindungsgemäßen Wärmespeicherelement mit daran fixiertem bandförmigen Permanentmagneten,
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5 ein senkrecht ausgerichtetes Wärmespeicherelement in einem Behälter und
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6 miteinander verbundene Wärmespeicherelemente.
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In 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wärmespeicherelements gezeigt. Dabei ist eine Kammer von einem Gehäuse 1 umschlossen und in der Kammer ist ein einen Phasenübergang vollziehendes Medium enthalten. Das Gehäuse 1 kann aus einem für den Einsatztemperaturbereich ausgewähltes Polymer durch Kunststoffspritzguss hergestellt werden. Es kann aber auch aus zwei unterschiedlichen Polymeren so hergestellt werden. Dabei ist der Innere Teil des Gehäuses 1 aus einem Polymer mit höherer Festigkeit hergestellt, auf dessen äußere Oberfläche ein anderes Polymer, das weicher sein kann und mit einer aufgerauhten Oberflächenstruktur ausgebildet werden kann, aufgebracht wird. Letzteres kann auch auf ein metallisches Gehäuse 1 erfolgen. Hier nicht erkennbar, kann aber auch mindestens ein Metallstreifen und/oder ein Permanentmagnet 3 mit in das Polymer eingespritzt und so am Wärmespeicherelement befestigt werden.
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Ein Gehäuse 1 kann dabei auch doppelwandig zur Erhohung der Sicherheit ausgebildet sein.
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Analog kann auch mindestens ein Griffelement 5 aus einem geeigneten Werkstoff mit kleiner Wärmeleitfähigkeit am Wärmespeicherelement angebracht oder wie gezeigt ausgebildet werden. Die Befestigung kann ebenfalls stoff-, kraft- und/oder formschlüssig erfolgen. Mittels des Griffelements 5 kann das Wärmespeicherelement auch bei sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen ohne weitere Schutzmaßnahmen gehandhabt werden. Hilfreich ist dabei auch die Oberflächenprofilierung am Griffelement 5. Bei dem gezeigten Beispiel ist am Griffelement 5 auch ein freier Eingriffbereich vorhanden, in dem das Gehäuse 1 eine Aussparung aufweist.
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An der Ober- und Unterseite des Gehauses 1 sind Profilierungen vorhanden, die als parallel zu zwei Außenkanten des Gehäuses 1 und uber dessen gesamte Länge geführte Nuten 1.2 und auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 als Stege 1.3 ausgebildet sind. Die Nuten 1.2 und die Stege 1.3 sind am Gehäuse 1 gleich angeordnet und so können mehrere Warmespeicherelemente formschlüssig und lösbar miteinander verbunden werden, in dem Stege 1.3 eines Wärmespeicherelements in Nuten 1.2 eines anderen Warmespeicherelements 1 eingefuhrt worden sind. Dies ist in 6 verdeutlicht.
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Am Gehäuse 1 sind auch zumindest an einer Seite Permanentmagnete 3 befestigt. Mit diesen Permanentmagneten kann ein Wärmespeicherelement an einer Wand eines Behälters befestigt oder mit einem anderen Wärmespeicherelement verbunden werden. Aus 4 wird deutlich, dass Permanentmagnete 3' auch als Bänder eingesetzt und am Gehäuse 1 befestigt werden konnen. Solche Magnetbänder 3' können analog zu den Nuten 1.2 oder Stegen 1.3 auch parallel zu einer Außenkante und über die gesamte oder den großeren Teil der Länge des Gehauses 1 geführt sein. Mit dem so ausgebildeten Magnetfeld kann ein Wärmespeicherelement in nahezu beliebiger Ausrichtung an einer Behälterwand 7 fixiert werden. An einer Behälterwand 7 können ebenfalls entsprechende bandförmige Permanentmagnete 3' vorhanden sein, mit denen die Haltekrafte erhöht werden können.
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In 1 ist außerdem erkennbar, dass am Gehäuse 1 auch ein Indikatorelement 2 zur Temperaturanzeige vorhanden sein kann. Dieses kann thermochrome Stoffe enthalten. In den meissten Fällen kann es ausreichen, dass dieses Indikatorelement 2 lediglich anzeigt, dass eine bestimmte Temperatur noch nicht über- oder unterschritten worden ist. Dadurch kann zumindest die Einsatzbereitschaft eines Wärmespeicherelements visuell erkennbar angezeigt werden.
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Am Gehäuse 1 ist auch eine verschließbare Öffnung 6 vorhanden, mit der ein Austausch des im Gehäuse 1 enthaltenen Mediums möglich ist. In nicht dargestellter Form kann ein Indikatorelement 2 auch am Verschlusselement der verschließbaren Öffnung vorhanden sein und teilweise mit dem im Gehäuse 1 enthaltenen Medium in Kontakt stehen.
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Außerdem ist eine Vertiefung als Aufnahme 4 am Gehäuse ausgebildet, in der beispielsweise ein RFID-Element aufgenommen und befestigt werden kann.
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Das Gehäuse 1 ist bei diesem Beispiel in Form eines Parallelgramms ausgebildet und der Winkel α beträgt hier 85° und der Winkel β beträgt 95°. Dadurch kann das Warmespeicherelement in verschiedene Behälter mit entsprechenden Dimensionen passgenau eingeführt oder eingesetzt und ein Verrutschen vermieden werden. Es ist eine Abstutzung mit den beiden am weitesten heraus ragenden und sich diagonal gegenüberliegend angeordneten Ecken möglich. In der Darstellung wären dies die linke untere und die rechte obere Ecke.
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Mit der in 2 gezeigten Seitenansicht wird deutlich dass an zwei sich gegenüberliegenden Stirnflachen des Gehäuses 1 Profilierungen 1.1 ausgebildet sind. Diese sind bei diesem Beispiel gleich ausgebildet und es ist eine Auflagefläche 1.4 vorhanden, die eine Art Absatz bildet. Dadurch ist es möglich ein Wärmespeicherelement in Behälter unterschiedlicher Systeme einzusetzen, wie dies mit 3 verdeutlicht werden kann. An den zwei gezeigten Behälterwänden 8 sind unterschiedliche Führungen 8.1 ausgebildet, in die ein Wärmespeicherelement eingeführt und im Behälter gehalten werden kann. Die Führungen 8.1 der Systeme können unterschiedliche Abstände zueinander an einer Behälterwand 8 aufweisen. Auch die unterschiedlichen Abstande der gegenüberliegenden Behälterwände 8 unterschiedlicher Systeme können durch die am Gehäuse 1 ausgebildeten Profilierungen 1.1 berucksichtigt werden, so dass ein Warmespeicherelement mit den daran vorhandenen Führungen 8.1 gehalten werden kann.
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Die 5 zeigt eine Möglichkeit zur Nutzung eines Wärmespeicherelements in einem Behälter als Stütze bzw. Auflage für Einlegeböden oder Tabletts 9. Hierbei kann das Wärmespeicherelement senkrecht hochkant aufgestellt werden, so dass die Stege 1.3 horizontal ausgerichtet sind. Die Stege 1.3 bilden dann eine Auflage für Einlegeböden oder Tabletts 9 ähnlich, wie die Führungen 8.1 an Behälterwänden 8.
