DE102012006743A1

DE102012006743A1 - Isolierbehälter

Info

Publication number: DE102012006743A1
Application number: DE201210006743
Authority: DE
Inventors: Dirk Nehring; Kai Bienert
Original assignee: DELTA T GmbH
Current assignee: DELTA T GmbH
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: DE102012006743B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter mit einem Grundkörper (1) mit isolierenden Außenwänden um einen Innenraum, der mit mindestens einem Latentwärmespeicher (5) mit einem Schmelzpunkt bei 3–7°C, z. B. einem Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) versehen ist. Mindestens eine der isolierenden Außenwände ist mit mindestens einer Kavität (3) versehen zur Aufnahme von mindestens einem H2O-Latentwärmespeicher (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter zum Transport von temperaturempfindlichen Gütern bei 2 bis 8°C mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bei der Distribution von biologischem Material muss das temperatursensible Transportgut wie z. B. biologisches Material, Transplantate, Organe und Arzneimittel, häufig bei vorgeschriebenen Temperaturen gelagert und transportiert werden. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen werden passive Kühllösungen bevorzugt, bei denen die Temperierung autonom in Isolierbehältern erfolgt und während des Transportes unabhängig von jeglicher Energiezufuhr.
Das Gebrauchsmuster DE 20 2010 011 159 U offenbart eine Kühlbox zum passiven Erhalt vorgeschriebener Temperaturen in einem von einer isolierenden Außenwand umgebenen Innenraum mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die isolierende Außenwand ist zu einem Innenraum der Kühlbox hin profiliert, so dass in einem mittleren Bereich vorzugsweise zwei gleiche Kavitäten im von der isolierenden Außenwand umgebenden Innenraum gebildet sind zur Aufnahme temperaturempfindlichen, biologischen Materials. Seitlich zu den Kavitäten ist die Außenwand zudem zum Innenraum hin vorzugsweise symmetrisch so profiliert, dass Vertiefungen zur Aufnahme von vorzugsweise zwei verschiedenen Sorten Temperierelementen gebildet sind. Diese Temperierelemente sind mit Latentwärme- oder -kältespeichern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten gefüllt, z. B. Temperierelemente außen mit einem Latentwärme- oder -kältespeicher mit niedrigerem Schmelzpunkt, Temperierelemente innen mit einem Latentwärme- oder -kältespeicher mit höherem Schmelzpunkt. Die Temperierelemente werden unabhängig von den Temperaturverhältnissen außerhalb der Kühlbox gepackt, d. h. außen z. B. ein mit Eis gefüllter Latentwärme- oder -kältespeicher und innen ein z. B. mit Hydrocarbon der Kettenlänge C8 bis C18 gefüllter Latentwärme- oder kältespeicher. Die Kühlbox kann mit einem Deckel zum Verschluss des Innenraums versehen sein. Die Anordnung von Temperierelementen ergibt, dass bei erhöhten Außentemperaturen in der Kühlbox enthaltenes biologisches Material, länger auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann, weil durch Kontakt/Luftkontakt des biologischen Materials mit den beiderseits angeordneten inneren Temperierelementen die Kavitäten sehr gut auf der Temperatur der inneren Temperierelemente gehalten werden. Die inneren Temperierelemente schützen das biologische Material in den Kavitäten vor den evtl. schädlichen Temperaturen der äußeren Temperierelemente, auch wenn das äußere Temperierelement z. B. kälter ist als das innere Temperierelement, so dass bei geeigneter Auswahl der Temperierelemente und geeigneter Vorbereitung der Temperierelemente bei allen klimatischen Bedingungen Mitteleuropas über das ganze Jahr stabile Temperaturen von z. B. 2 bis 8°C für biologisches Material in den Kavitäten des Innenraums gewährleistet ist. Gegebenenfalls können die Temperierelemente der Kühlbox auch mit Latentwärme- oder -kältespeichern gefüllt sein, um in der Kühlbox enthaltenes biologisches Material bei zu niedrigen Außentemperaturen vor Unterkühlung zu schützen. Die isolierende Außenwand der Kühlbox weist nach außen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die isolierende Außenwand der Kühlbox weist Partikelschäume aus expandiertem Polypropylen (EPP), expandiertem Polystyrol (EPS), Polyurethan (PU) oder Vakuum Isolations-Paneelen (VIP) auf für reduzierten Wärmetransport durch die Außenwand. Der Innenraum dieses Standes der Technik ist aufwändig profiliert mit Vertiefungen zur Aufnahme verschiedener Sorten Temperierelemente, so dass das Innenvolumen des Behälters beschränkt ist.
DE 10030102 (A1) offenbart ein System zum Transport von Gütern bei gleichbleibenden Temperaturen, insbesondere von Blutprodukten, mit einem Behälter, der die Güter umfasst. Der Behälter ist mit einer Doppelwandung ausgebildet und in die Doppelwandung ist ein Temperiermedium gefüllt, das bei den gleichbleibenden Temperaturen einen Phasenübergang aufweist.
EP-A 1 006 058 offenbart einen Behälter zum Transport von Gütern bei gleichbleibenden Temperaturintervallen, wobei der Behälter, der die Güter umfasst, aus zwei komplementären jeweils doppelwandigen Zellen gebildet ist und in die Doppelwandung ein Temperiermedium gefüllt ist, das bei den gleichbleibenden Temperaturintervallen einen Phasenübergang aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Isolierbehälter mit einem verbesserten Aufnahmevolumen zu schaffen, der eine Innentemperatur im Isolierbehälter bei Verwendung von passiven Temperierelementen stabilisiert.
Die Lösung erfolgt mit einem Isolierbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Gemäß der Erfindung ist ein Isolierbehälter mit isolierenden Außenwänden um einen Innenraum versehen. Im Innenraum ist vorzugsweise mindestens ein Hydrocarbon-Latentwärmespeicher mit einem Schmelzpunkt zwischen 2–8°C enthalten und in mindestens einer der Außenwände ist mindestens eine Kavität vorgesehen zur Aufnahme von mindestens einem H2O-Latentwärmespeicher. Die in die isolierenden Außenwände als Kühlelemente eingebrachten Latentwärmespeicher mit einem auf Wasser basierenden Kühlfluid mit einem Innenvolumen von vorzugsweise 1 L bringen Kältespeicherenergie in den erfindungsgemäßen Isolierbehälter ein, sind aber vom eigentlichen Innenraum abgeschirmt, damit keine Unterkühlung an Produkten im Innenraum auftreten kann. Produkte im Innenraum werden durch weitere Latentwärmespeicher z. B. auf Hydrokarbon Basis, die einen Schmelzbereich bzw. Schmelzpunkt zwischen 3 und 7°C haben, thermisch stabilisiert und vor Unterkühlung durch die H2O-Latentwärmespeicher in den isolierenden Außenwänden geschützt. Zwischen den wasserbasierten Latentwärmespeichern und den z. B. auf Hydrokarbon basierenden findet ein Energieaustausch statt, der die im Isolierbehälter zur Verfügung stehende Energie optimal nutzt, ohne die Produkte im Innenraum zu gefährden, weil gemäß der Erfindung Kälte von den im Innenraum liegenden z. B. auf Hydrokarbon basierenden Latentwärmespeichern aufgenommen wird, die somit für den Isolierbehälter erhalten bleibt. Die Konservierungszeit verlängert sich proportional zu dieser von den z. B. auf Hydrokarbon basierenden Latentwärmespeichern aufgenommenen Energiemenge. Beim Stand der Technik wird diese Energie nicht aufgenommen, sondern an die Umgebung abgegeben und ist damit verloren oder unterkühlt das Produkt im Innenraum. Der erfindungsgemäße Isolierbehälter mit seiner Konfiguration an Latentwärmespeichern puffert den Verlauf der Innentemperatur so ab, dass auch bei Außentemperaturen von unter 0°C von bis zu –10°C eine Innentemperatur am temperatursensiblen Produkt von 2 bis 8°C erhalten bleibt. Überraschenderweise wirkt sich die geringe Wärmeleitfähigkeit von Hydrokarbon als Latentwärmespeicher im Innenraum positiv auf die Temperaturkonstanz bei heißen und kalten Außentemperaturen aus, was reproduzierbare Temperaturtests in Klimakammern belegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der im Innenraum vorgesehene Hydrocarbon-Latentwärmespeicher eine Gesamtwärmekapazität auf beim Phasenübergang von flüssig zu fest, die kleiner gleich der durch die von dem mindestens einen gefrorenen H2O-Latentwärmespeichern in den Kavitäten aufgenommenen Energie zum Verflüssigen ist bei einer konstanten Temperatur zwischen 2 bis 8°C im Innenraum.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine der Außenwände mindestens eine weitere Kavität zur Einbringung eines H2O-Latentwärme- oder kältespeichers auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind im Innenraum mindestens an zwei Seiten der Außenwände, vorzugsweise an bis zu fünf oder 6 Seiten, flächige Latentwärmespeicher vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kavitäten mindestens an zwei Seiten der Außenwände, vorzugsweise an 4 oder 6 Seiten, ausgeführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind ein monolithischer Grundkörper und ein dazu passender Deckel für den Isolierbehälter vorgesehen, wobei der Grundkörper und der Deckel über ein Nut und Federsystem und/oder über ein Verschlusssystem bestehend aus Schloss und Scharnieren verbunden sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Aufnahmekavitäten für Latentwärmespeicher im Innenraum an den Außenwänden und am Boden des Grundkörpers sowie unterhalb einer Innenseite des Deckels vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind über den Boden des Grundkörpers verlaufende Rippen vorgesehen zur Aufnahme von Kondenswasser.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Deckel und der Grundkörper mit mindestens zwei Löchern versehen, durch die eine Versiegelung geführt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Deckel und der Boden des Grundkörpers so ausgeführt sind, dass die Isolierbehälter gegen Verrutschen gesichert aufeinander stapelbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden des Grundkörpers mit Standfüßen ausgeführt, die das Heben und Transportieren des Isolierbehälters mit einem Gabelstapler oder einem Hubwagen ermöglichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Innenseite des Deckels Verstrebungen auf, die die Stabilität bei äußeren mechanischen Einwirkungen erhöhen. Dabei werden mechanische Stöße wie sie z. B. bei einem Aufprall vorkommen in den Grundkörper des Isolierbehälters mit eingeleitet und aufgefangen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Isolierbehälter aus Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP), Polyurethan (PU) oder Vakuum Paneele (VIP) oder kombiniert mit Polyethylen, Polyurethan oder Polyamid gefertigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Latentwärmespeicher mit Metall oder Kunststoff, insbesondere Polyethylen ganz besonders hochdichtem Polyethylen, ganz besonders fluorbeschichtetem hochdichtem Polyethylen ummantelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Isolierbehälter mit einem Temperatursensor, insbesondere einem Temperaturaufzeichnungsgerät ausgestattet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen Deckel und Grundkörper Eingriffsmulden vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Tragegriff am Grundkörper vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
1: eine perspektivische äußere Ansicht eines mit einem Deckel verschlossenen Isolierbehälters gemäß der Erfindung,
2: eine perspektivische Einsicht in einen Isolierbehälter gemäß der Erfindung, und
3: eine perspektivische Ansicht eines Deckels des Isolierbehälters gemäß der Erfindung.
1: Ein Isolierbehälter weist einen Grundkörper 1 zum passiven Erhalt vorgeschriebener Temperaturen von 2 bis 8°C in einem Innenraum (s. 2) über einen möglichst langen Zeitraum auf. Der Grundkörper 1 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf mit isolierenden Außenwänden, die den Innenraum umgeben, der von oben mit einem im Wesentlichen rechteckigen Deckel 2 verschließbar ist.
Der Deckel 2 ist entlang seiner Seiten und an den Ecken mit nach oben gerichteten Stapelmulden 6 versehen. Der Grundkörper 1 weist zwischen Eingriffsmulden 8 nach unten gerichtete Füße 7 auf.
Schnürbänder 13 dienen zum Festzurren des Deckels 2 am Grundkörper 1. Eine Eingriffsmulde 9 ist unter und eine Bohrung 15 für Versiegelung auf dem Deckel 2 vorgesehen.
Der Grundkörper 1 und/oder der Deckel 2 sind aus expandiertem Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP), Polyurethan (PU), Vakuum Paneele (VIP), Polyethylen kombiniert mit EPS, EPP, VIP oder PU gefertigt.
2: Der Innenraum des Grundkörpers 1 ist im Wesentlichen rechteckig. In den isolierenden Außenwänden sind sich gegenüberliegende Kavitäten 3 jeweils zur Aufnahme von H2OLatentwärmespeichern 4 mit einem Volumen von 1 L vorgesehen. Eingriffsaussparungen 14 sind zur leichteren Entnahme der H2OLatentwärmespeicher aus den Kavitäten 3 an einem oberen Rand der isolierenden Außenwände vorgesehen. Ein oberer Rand des Grundkörpers 1 ist als Feder 16 ausgebildet.
In Haltemulden 13 vor den isolierenden Außenwänden sind im Innenraum Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5, die einen Schmelzbereich bzw. Schmelzpunkt zwischen 3 und 7°C haben, jeweils seitlich und oben über dem Innenraum querliegend aufgenommen. Rippen 10 zur Aufnahme von Kondensat verlaufen quer durch den Innenraum am Boden des Grundkörpers 1.
3: Der Deckel 2 weist an einer Unterseite Verstrebungen 11 auf und in die Kavitäten 3 und Eingriffsaussparungen 14 passende Formelemente 17.
Funktionsweise des Isolierbehälters
Für eine stabile Temperatur Ti zwischen 2 bis 8°C im Innenraum des Isolierbehälters werden vorgekühlte Latentwärmespeicher 4, 5 verwendet. Die in die Kavitäten 3 der isolierenden Außenwände eingesetzten gefrorenen H2O-Latentwärmespeicher 4 werden von den in die Haltemulden 13 eingesetzten Hydrocarbon-Latentwärmespeichern 5 abgeschirmt, die den Innenraum vor schädlichen, insbesondere zu niedrigen Temperaturen schützen.
Von außen in den Isolierbehälter 1 gelangende Wärme wird zuerst von den in die isolierenden Außenwände eingesetzten gefrorenen H2O-Latentwärmespeicher 4 absorbiert, die zu Eis vorgekühltes Wasser enthalten mit einer Temperatur von unter 0°C. Die Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5 im Innenraum werden zusammen mit dem Produkt, mit dem sie aufgrund gleicher Temperatur problemlos Kontakt haben können, bei einer Temperatur im Schmelzbereich des Hydrocarbon-Latentwärmespeichers 5 eingesetzt, so dass der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5 zum größten Teil noch flüssig ist. Anschließend wird der Deckel 2 auf dem Grundkörper 1 des Isolierbehälters verschlossen, versiegelt und für den Transport mit umlaufendem Band 12 gesichert. Der Isolierbehälter 1 kann so versendet werden. Die wasserbasierenden Latentwärmespeicher 2 in den Kavitäten 3 der isolierenden Außenwände geben nun ihre Kältespeicherenergie nach außen an die Umgebung aber auch an den Innenraum ab.
Dabei kühlen die wasserbasierenden Latentwärmespeicher die weitestgehend im flüssigen Zustand befindlichen Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5 im Innenraum ab und bringen diese bei deren jeweils höherem Schmelzpunkt, je nach Fluid zwischen 3 und 7°C zum Erstarren. Dabei sind die jeweiligen Massen der wasserbasierenden Latentwärmespeicher 4 und der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5 und die Dicke des Materials der isolierenden Außenwand so ausbalanciert, dass die in den wasserbasierenden Latentwärmespeicher 4 enthaltene Kälteenergie maximal die inneren Hydrocarbon-Latentwärmespeicher komplett erstarren lässt.
Beim Erstarrungsprozess der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5 muss erst deren kompletter Inhalt fest sein, bevor die Temperatur unter die Schmelztemperatur abfallen kann, so dass die Temperatur im Innenraum am Produkt vor dem vollständigen Gefrieren der Hydrocarbon-Latentwärmespeicher 5 konstant bleibt.
Bezugszeichenliste

1: Isolierbehälter Grundkörper
2: Isolierbehälter Deckel
3: Kavität im Grundkörper
4: Latentwärmespeicher in der Kavität
5: Latentwärmespeicher im Innenraum
6: Stapelmulde
7: Fuß
8: Eingriffmulde am Boden
9: Eingriffmulde am Deckel
10: Bodenrippen
11: Verstrebung am Deckel
12: Schnürbänder zum Festzurren des Deckels
13: Haltemulden für Latentwärmespeicher im Innenraum
14: Eingriffaussparungen zur leichteren Entnahme der Latentwärmespeicher aus den Kavitäten
15: Bohrung für Versiegelung
16: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010011159 U [0003]
DE 10030102 A1 [0004]
EP 1006058 A [0005]

Claims

Isolierbehälter mit einem Grundkörper (1) mit isolierenden Außenwänden um einen Innenraum, der mit mindestens einem Latentwärmespeicher (5) mit einem Schmelzpunkt zwischen 2–8° C, z. B. einem Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) versehen ist und mindestens eine der isolierenden Außenwände mit mindestens einer Kavität (3) versehen ist zur Aufnahme von mindestens einem H2O-Latentwärmespeicher (4).
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Innenraum vorgesehene Hydrocarbon-Latentwärmespeicher (5) eine Gesamtwärmekapazität beim Phasenübergang von flüssig zu fest hat, die kleiner gleich der durch die von den gefrorenen H2O-Latentwärmespeichern (4) in den Kavitäten (3) aufgenommene Energie zum Verflüssigen ist.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der isolierenden Außenwände mindestens eine weitere Kavität (3) zur Einbringung eines H2O-Latentwärmespeichers (4) aufweist.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum mindestens an zwei Seiten, vorzugsweise an bis zu sechs Seiten, flächige Latentwärmespeicher (5) vorgesehen sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten (3) mindestens an zwei Seiten, vorzugsweise an 6 Seiten, insbesondere an 4 Seiten, ausgeführt sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein monolithischer Grundkörper (1) und ein dazu passender Deckel (2) vorgesehen sind, der Grundkörper (1) und der Deckel (2) über ein Nut und Federsystem (16) und/oder über ein Verschlusssystem bestehend aus Schloss und Scharnieren verbunden sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmeeinrichtungen (13) für Latentwärmespeicher (5) an den Außenwänden und am Boden des Grundkörpers (1) sowie unterhalb einer Innenseite des Deckels (2) vorgesehen sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den Boden verlaufende Rippen (10) vorgesehen sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (2) und Grundkörper (1) mit mindestens zwei Löchern für eine Versiegelung versehen sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) und ein Boden des Grundkörpers (1) so ausgeführt sind, dass Isolierbehälter rutschsicher aufeinander stapelbar sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Grundkörpers (1) mit Standfüßen (7) ausgeführt ist.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Deckels (2) Verstrebungen (11) aufweist.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus expandiertem Polystyrol (EPS), expandiertem Polypropylen (EPP), Hartschaum (PUR), Polyurethan (PU) oder Vakuum Paneele (VIP) oder mit EPS, EPP, PU, VIP kombiniert mit Polyethylen oder Polyurethan gefertigt ist.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung des Latentwärmespeichers (4, 5) aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Polyethylen, ganz besonders Halogen beschichtetem oder Plasma behandeltem, hochdichtem Polyethylen, ganz besonders hochdichtem Polyethylen gefertigt sind.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Temperatursensor, insbesondere einem Temperaturaufzeichnungsgerät ausgestattet ist.
Isolierbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckel (2) und Grundkörper (1) Eingriffsmulden (9) vorgesehen sind oder ein Tragegriff am Grundkörper (1) vorgesehen ist.