DE102014217394A1 - Latent heat storage, process for its production and use of containers produced by pressure forming or train forming for the encapsulation of phase change material - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher aus einem durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellten Behälter aus einem Metall oder einem Metallverbund, in dem ein Phasenwechselmaterial (PCM) eingekapselt ist. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Latentwärmespeicher und die Verwendung von einem durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellten Behälter aus einem Metall oder einem Metallverbund mit mindestens einer fluiddicht verschließbaren Öffnung zur Einkapselung eines Phasenwechselmaterials.The present invention relates to a latent heat accumulator made of a container made of a metal or a metal composite produced by pressure forming or train pressure forming, in which a phase change material (PCM) is encapsulated. Likewise, the present invention relates to a method for producing such latent heat storage and the use of a container made of a metal or a metal composite produced by pressure forming or Zugdruckumformen with at least one fluid-tight sealable opening for encapsulation of a phase change material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher aus einem durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellten Behälter aus einem Metall oder einem Metallverbund, in dem ein Phasenwechselmaterial (PCM) eingekapselt ist. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Latentwärmespeicher und die Verwendung von einem durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellten Behälter aus einem Metall oder einem Metallverbund mit mindestens einer fluiddicht verschließbaren Öffnung zur Einkapselung eines Phasenwechselmaterials.The present invention relates to a latent heat accumulator made of a container made of a metal or a metal composite produced by pressure forming or train pressure forming, in which a phase change material (PCM) is encapsulated. Likewise, the present invention relates to a method for producing such latent heat storage and the use of a container made of a metal or a metal composite produced by pressure forming or Zugdruckumformen with at least one fluid-tight sealable opening for encapsulation of a phase change material.
Latentspeichermaterialien, die auch als PCM (Phase Change Materials) oder Phasenwechselmaterialien bezeichnet werden, speichern im Vergleich zu sensiblen Wärmespeichermaterialien große Mengen Wärme durch einen Phasenwechsel, beispielsweise von fest zu flüssig, bei einer kleinen Temperaturänderung. So eigenen sich PCM als Wärmespeicher mit hoher Speicherdichte und können aufgrund des Schmelzens bei konstanter Temperatur zur passiven Temperaturstabilisierung eingesetzt werden. Da PCM je nach Anwendungszustand eine flüssige Phase aufweisen ist es im Allgemeinen notwendig, ein geeignetes Behältnis zur Verkapselung vorzusehen. Dabei werden an die Verkapselungsmaterialen hinsichtlich der physikochemischen Eigenschaften von verschiedenen PCM besondere Anforderungen gestellt. So werden Verkapselungsmaterialen beispielsweise über einen weiten Temperaturbereich und/oder infolge von korrosiven Eigenschaften von PCM stark beansprucht. Ferner können PCM auch brennbare Eigenschaften aufweisen, wie es beispielsweise bei Paraffinen als PCM der Fall ist, so dass zusätzlich zur chemischen/mechanischen Festigkeit auch eine ausreichende Fluiddichtigkeit gewährleistet werden muss, die das Austreten von PCM verhindert. Neben den Eigenschaften, wie Dichtigkeit und chemische/mechanische Stabilität, sollte das Verkapselungsmaterial außerdem eine ausreichend hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um einen möglichst hohe Wärmeübertragungsleistung an die Umgebung zu erreichen. Als Verkapselungsmaterial kommen je nach Anwendungsbereich daher beispielsweise Kunststoffe, Metalle oder Verbunde aus diesen Materialen zum Einsatz.Latent storage materials, also referred to as PCM (Phase Change Materials) or phase change materials, store large amounts of heat compared to sensitive thermal storage materials through a phase change, for example from solid to liquid, with a small temperature change. Thus, PCM are suitable as a heat storage with high storage density and can be used due to the melting at a constant temperature for passive temperature stabilization. Since PCMs have a liquid phase depending on the application condition, it is generally necessary to provide a suitable container for encapsulation. Special requirements are placed on the encapsulation materials with regard to the physicochemical properties of different PCMs. For example, encapsulating materials are highly stressed over a wide temperature range and / or as a result of PCM corrosive properties. Furthermore, PCM can also have combustible properties, as it is the case for example with paraffins as PCM, so that in addition to the chemical / mechanical strength and a sufficient fluid tightness must be ensured that prevents the escape of PCM. In addition to the properties, such as tightness and chemical / mechanical stability, the encapsulation material should also have a sufficiently high thermal conductivity in order to achieve the highest possible heat transfer performance to the environment. Depending on the field of application, plastics, metals or composites of these materials are therefore used as the encapsulating material.
Zur Herstellung von Latentwärmespeichern sind bereits eine Reihe von speziellen Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden. So ist aus
In
Ein weiteres Verfahren zur Verkapselung von PCM ist aus
Ein wesentlicher Nachteil bekannter Lösungen zur PCM-Verkapselung besteht darin, dass eigens Entwickelte Kapselsysteme genutzt werden, die aufwendig sind und in nur kleinen Stückzahlen hergestellt werden. Hierdurch werden diese PCM-Systeme teuer, was eine breite Anwendung verhindert. Zusätzlich werden Verbundmaterialien aus Kunstoffen (Thermoplast), Metallen und PCM genutzt, aus denen eine geringe Wärmeleitfähigkeit und damit eine geringe Be- und Entladeleistung resultiert. Für Phasenwechseltemperaturen von PCM, die im Bereich oberhalb der Schmelztemperaturen üblich verwendbarer Thermoplasten liegen, kommen vornehmlich Metallwerkstoffe als Verkapselungsmaterial infrage, die eine entsprechende Temperaturstabilität und aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit auch eine hohe Be- und Entladeleistung ermöglichen.A major disadvantage of known solutions for PCM encapsulation is that specially developed capsule systems are used, which are expensive and are produced in only small quantities. As a result, these PCM systems are expensive, which prevents widespread use. In addition, composite materials made of plastics (thermoplastics), metals and PCM are used, from which a low thermal conductivity and thus a low loading and unloading performance results. For phase change temperatures of PCM, which are in the range above the melting temperatures customarily usable thermoplastics, mainly metal materials are suitable as encapsulating material, which allow a corresponding temperature stability and due to their high thermal conductivity and high loading and unloading.
In
Gegenüber dem Stand der Technik besteht die erfindungsgemäße Aufgabe daher darin, eine Verkapselung für PCM vorzuschlagen, die einen sicheren Umgang mit PCM ermöglicht sowie einfach und kostengünstig herzustellen ist.Compared to the prior art, the object of the invention is therefore to propose an encapsulation for PCM, the one safe handling of PCM is possible as well as simple and inexpensive to manufacture.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einem Latentwärmespeicher gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren zur Herstellung von Latentwärmespeichern gemäß dem Anspruch 8 gelöst. In Anspruch 15 wird eine erfindungsgemäße Verwendung angegeben. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.The object of the invention is achieved with a latent heat storage according to the features of
Der erfindungsgemäße Latentwärmespeicher beruht auf mindestens einem Phasenwechselmaterial (PCM), das in einem durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellten Behälter aus einem Metall oder Metallverbund, der mindestens eine fluiddicht verschlossene Öffnung aufweist, eingekapselt ist. Dabei weist der Behälter eine Wanddicke im Bereich von 90 bis 300 μm auf.The latent heat accumulator according to the invention is based on at least one phase change material (PCM), which is encapsulated in a container made of a metal or metal composite produced by pressure forming or Zugdruckumformen having at least one fluid-tight closed opening. In this case, the container has a wall thickness in the range of 90 to 300 microns.
Kern der vorliegenden Erfindung ist der durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellte metallische Behälter, der infolge seines Herstellungsprozesses eine geringe Wanddicke von 90 bis 300 μm und somit ein geringes Gewicht aufweist. Gegenüber Kunststoffen, die wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, können durch das metallische Material des Behälters verbesserte Wärmeübergangsleistungen zwischen dem PCM und der Umgebung erreicht werden. Dabei wird ein Wärmeübergang zudem durch die geringe Wanddicke des Behälters begünstigt, so dass eine Reaktion des eingekapselten PCM infolge einer Temperaturänderung mit kleiner Zeitkonstante erfolgen kann.The core of the present invention is the metallic container produced by pressure forming or draw-forming which, as a result of its production process, has a small wall thickness of 90 to 300 μm and thus low weight. Compared to plastics, which have significantly lower thermal conductivities, improved heat transfer capacities between the PCM and the environment can be achieved by the metallic material of the container. In this case, a heat transfer is also favored by the small wall thickness of the container, so that a reaction of the encapsulated PCM can be carried out as a result of a change in temperature with a small time constant.
Die mechanische Stabilität des Behälters kann durch eine zylindrische Formgebung erreicht werden. So ist eine Dosenform des Behälters, insbesondere mit einem Durchmesser im Bereich von 40 mm bis 70 mm und einer Längsausdehnung von 110 mm bis 180 mm, bevorzugt. Bei der zylindrischen Formgebung kann die mindestens eine Öffnung, die in den Deckflächen des zylindrischen Behälters ausgebildet sein können, mit einem Deckel fluiddicht verschraubt sein. Dabei kann ein zum Verschließen verwendeter Deckel ein selbstscheidendes Gewinde aufweisen. Bei einer anderen Variante können auch Deckel vorgesehen sein, die mit der mindestens einen Öffnung des Behälters verbördelt oder verschweißt sind.The mechanical stability of the container can be achieved by a cylindrical shape. Thus, a can shape of the container, in particular with a diameter in the range of 40 mm to 70 mm and a longitudinal extent of 110 mm to 180 mm, is preferred. In the case of the cylindrical shaping, the at least one opening, which may be formed in the cover surfaces of the cylindrical container, can be screwed in a fluid-tight manner to a cover. In this case, a lid used for closing can have a self-separating thread. In another variant, it is also possible to provide covers which are crimped or welded to the at least one opening of the container.
Alternativ zur zylindrischen Form sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform vor, dass der Behälter in Form einer Tube realisiert ist. Der in Tubenform ausgebildete Behälter weist an seinem zylindrischen Kopfende bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 20 mm bis 40 mm und eine Länge im Bereich von 150 mm bis 220 mm auf. Ein fluiddichter Verschluss der mindestens einen Öffnung kann durch eine Falzung des Materials des Behälters realisiert sein.As an alternative to the cylindrical shape, a further preferred embodiment provides that the container is realized in the form of a tube. The tube-shaped container preferably has a diameter in the range from 20 mm to 40 mm and a length in the range from 150 mm to 220 mm at its cylindrical head end. A fluid-tight closure of the at least one opening can be realized by a folding of the material of the container.
Für den Fall, dass der Behälter aus einer beidseitig offenen zylindrischen Hülse gebildet ist, kann zum Verschluss der Öffnungen einseitig eine Falzung und gegenüberliegend zum Verschließen mit einem Gewindedeckel ein Gewinde vorgesehen sein. Eine oder beide Öffnungen können jeweils auch mit einem Deckel fluiddicht verbördelt sein. Dabei ist es auch möglich, dass beide Öffnungen jeweils durch eine Falzung oder Verschweißung fluiddicht verschlossen sind.In the event that the container is formed from a cylindrical sleeve open on both sides, can be provided to close the openings on one side a fold and opposite to the closure with a threaded cover a thread. One or both openings can each be crimped fluid-tight with a lid. It is also possible that both openings are each sealed fluid-tight by a fold or weld.
Bei den angeführten Varianten zum fluiddichten Verschluss der Öffnung des Behälters ist es vorteilhaft, dass der fluiddichte Verschluss jeweils auf einfache Weise durch Kaltumformen, Kraft- und/oder Formschluss realisiert ist, ohne dass dabei eine Gefüge verändernde Stoffschlüssigkeit erforderlich ist.In the stated variants for the fluid-tight closure of the opening of the container, it is advantageous that the fluid-tight seal is realized in each case in a simple manner by cold forming, force and / or positive locking, without requiring a structure-changing material bond is required.
Der Behälter weist bevorzugt ein Volumen bis zu 500 ml, besonders bevorzugt von bis zu 350 ml auf.The container preferably has a volume up to 500 ml, particularly preferably up to 350 ml.
Das mindestens eine eingekapselte PCM kann eine Phasenwechseltemperatur im Bereich von –50°C bis 400°C, vorzugsweise in einem Bereich von 6°C bis 350°C aufweisen. So können für die vorliegende Erfindung als PCM bevorzugt zumindest ein Paraffin, eine Fettsäure, ein Salzhydrat, ein Alkohol, ein Salz oder eine Mischung daraus eingesetzt werden.The at least one encapsulated PCM may have a phase change temperature in the range of -50 ° C to 400 ° C, preferably in a range of 6 ° C to 350 ° C. Thus, for the present invention as PCM, at least one paraffin, a fatty acid, a salt hydrate, an alcohol, a salt or a mixture thereof may preferably be used.
Für den Einsatz der PCMs, die eine Phasenwechseltemperatur oberhalb von 300°C aufweisen, sollte der Behälter aus einem Metall- oder Metallverbundmaterial gebildet sein, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Stahlblech, zinnbeschichtetes Stahlblech, Edelstahl oder Verbunden hiervon. Bevorzugt weist das Metall- oder Metallverbundmaterial eine Temperaturstabilität bis zu einer Temperatur von 200°C, bevorzugt 400°C und besonders bevorzugt 600°C auf.For the use of the PCMs having a phase change temperature above 300 ° C, the container should be formed of a metal or metal composite material which is preferably selected from the group consisting of aluminum, steel sheet, tin coated steel sheet, stainless steel or composites thereof. Preferably, the metal or metal composite material has a temperature stability up to a temperature of 200 ° C, preferably 400 ° C and particularly preferably 600 ° C.
Ferner kann zumindest die innere Oberfläche des Behälters zumindest bereichsweise eine Beschichtung mit Antikorrosions- und/oder Antihaftungseigenschaften aufweisen, so dass der Behälter gegen korrosiven Verschleiß geschützt ist, der durch das PCM hervorgerufen werden kann. Für den Fall, dass die Latentwärmespeicher in mit einer Wärmeüberträgerflüssigkeit umströmt ist, ist es ferner von Vorteil, wenn auch die äußere Oberfläche des Behälters eine Beschichtung mit Antikorrosions- und/oder Antihaftungseigenschaften aufweist. Eine solche Beschichtung kann aus Epoxidharz, Polytetrafluorethylen (PTFE) oder aus einem keramischen Material gebildet sein.Further, at least the inner surface of the container may at least partially have a coating with anti-corrosion and / or anti-adhesion properties, so that the container is protected against corrosive wear that may be caused by the PCM. In the event that the latent heat storage is flowed around in a heat transfer fluid, it is also advantageous if the outer surface of the container has a coating with anti-corrosion and / or non-stick properties. Such a coating may be formed of epoxy resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) or a ceramic material.
Für den Fall, dass zum fluiddichten Verschluss der Öffnung/en des Behälters ein Deckel vorgesehen ist, sollte dieser vornehmlich ebenfalls aus dem Behältermaterial gebildet sein und eine Materialdicke kleiner gleich 300 μm aufweisen. Dabei sollte auch zumindest die dem Inneren des Behälters zugewandte Deckelseite mit der genannten Beschichtung versehen sein. In the event that a lid is provided for fluid-tight closure of the opening / s of the container, this should also be formed primarily of the container material and have a material thickness less than or equal to 300 microns. At the same time, at least the cover side facing the interior of the container should also be provided with said coating.
Entsprechend den Phasenwechseleigenschaften des verwendeten PCM kann es vorgesehen sein, dass der fluiddicht verschlossene Behälter mit dem darin eingekapselten PCM einen mit einem Gas gefüllten Freiraum aufweist, der zur Kompensation von Volumenausdehnungen bei Aggregatzustandsänderungen (fest/flüssig, flüssig/fest) des PCM dient.According to the phase change characteristics of the PCM used, it may be provided that the container sealed in a fluid-tight manner with the PCM encapsulated therein has a space filled with a gas which serves to compensate volume expansions in the case of changes in state (solid / liquid, liquid / solid) of the PCM.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Latentwärmespeichern wird so vorgegangen, dass aus einem platten- oder bandförmigen Metall- oder Metallverbundmaterial mittels Druckumformen oder Zugdruckumformen zunächst ein Behälter mit mindestens einer Öffnung und einer Wanddicke im Bereich von 90 μm bis 300 μm gebildet wird. Das Umformen des platten- oder bandförmigen Metall- oder Metallverbundmaterials kann dabei durch Tiefziehen oder Fließpressen – Verfahren die aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind – erreicht werden. Vorzugsweise kann das Umformen des platten- oder bandförmigen Metall- oder Metallverbundmaterials durch Abstrecktiefziehen erreicht werden, wobei zylindrische Behälter gebildet werden, deren Deckfläche gegenüber der Mantelfläche eine größere Wanddicke aufweisen. Das Umformen durch Abstrecktiefziehen ist ebenfalls Stand der Technik und wird insbesondere bei der Herstellung von Getränkedosen eingesetzt. Der so hergestellte Behälter wird anschließend durch die Öffnung/en mit mindestens einem PCM befüllt. Abschließend wird/werden die Öffnung/en des Behälters fluiddicht verschlossen.In the method according to the invention for the production of latent heat accumulators, the procedure is such that first of all a container having at least one opening and a wall thickness in the range of 90 μm to 300 μm is formed from a plate-shaped or strip-shaped metal or metal composite material by means of pressure forming or tensile pressure forming. The forming of the plate-shaped or strip-shaped metal or metal composite material can be achieved by deep drawing or extrusion - methods which are well known from the prior art - can be achieved. Preferably, the forming of the plate-shaped or strip-shaped metal or metal composite material can be achieved by ironing, wherein cylindrical containers are formed whose top surface relative to the lateral surface have a greater wall thickness. Forming by ironing is also state of the art and is used in particular in the production of beverage cans. The container thus produced is then filled through the opening (s) with at least one PCM. Finally, the opening (s) of the container are / are closed in a fluid-tight manner.
Zum Formen des Behälters kann ein platten- oder bandförmiges Metall- oder Metallverbundmaterial eingesetzt werden, das bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium, Stahl, zinnbeschichtetes Stahlblech (Weißblech), Edelstahl. Dabei ist es bevorzugt, dass ein platten- oder bandförmiges Metall- oder Metallverbundmaterial eingesetzt wird, das zumindest auf der die innere Oberfläche des Behälters bildenden Seite eine Beschichtung mit Antikorrosions- und/oder Antihaftungseigenschaften, insbesondere aus Epoxidharz, Polytetrafluorethylen (PTFE), einem keramischen Material oder Kombinationen hiervon, aufweist, so dass die gebildete Innenseite des Behälters vor korrosiven Verschleiß durch des verwendete PCM geschützt werden kann. Alternativ kann die Beschichtung auch nach dem Fertigungsprozess des Behälters als Zwischenschritt durchgeführt werden, bevor das PCM eingefüllt wird Der Zwischenschritt zur Beschichtung der Behälterinnenwand kann weitere Verfahrensschritte, wie beispielsweise einen Trocknungsschritt erforderlich machen.For forming the container, a plate or tape-shaped metal or metal composite material may be used, which is preferably selected from the group consisting of: aluminum, steel, tin-coated steel sheet (tinplate), stainless steel. It is preferred that a plate-shaped or band-shaped metal or metal composite material is used, at least on the inner surface of the container forming side a coating with anti-corrosion and / or non-stick properties, in particular epoxy resin, polytetrafluoroethylene (PTFE), a ceramic Material or combinations thereof, so that the formed inside of the container from corrosive wear can be protected by the PCM used. Alternatively, the coating may also be carried out after the manufacturing process of the container as an intermediate step before the PCM is filled in. The intermediate step for coating the container inner wall may necessitate further process steps, such as a drying step.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist besonders günstig, dass zum Formen des Verkapslungsbehälters auf bereits etablierte Verfahren (Tiefziehen, Abstrecktiefziehen oder Fließpressen) zurückgegriffen werden kann, ohne dass ein konstruktiver Entwicklungsaufwand für spezielle Vorrichtungen notwendig ist.In the method according to the invention, it is particularly favorable that recourse can be made to already established methods (deep-drawing, ironing by drawing or extruding) for forming the encapsulation container, without the need for a constructive development effort for special devices.
Das fluiddichte Verschließen der mindestens einen Öffnung des Behälters kann durch Verschrauben mit einem Deckel, durch Verbördelung mit einem Deckel, durch Verschweißen und/oder durch eine Falzung des Materials des Behälters erreicht werden. Insbesondere das Verschließen der Öffnung durch eine Falzung des Materials des Behälters kann einfach und kostengünstig realisiert werden, da keine weiteren Teile (Deckel) notwendig, um die Verkapselung abzuschließen. Dabei ist es möglich, die wesentlichen Verfahrensschritte – Formen des Behälters, Füllen des Behälters mit PCM und Verschließen der Öffnung/en des Behälters – in einem Zug durchzuführen. Auf diese Weise können große Stückzahlen des gekapselten PCM mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden.The fluid-tight closing of the at least one opening of the container can be achieved by screwing with a lid, by crimping with a lid, by welding and / or by a folding of the material of the container. In particular, the closing of the opening by a folding of the material of the container can be realized easily and inexpensively, since no further parts (cover) necessary to complete the encapsulation. It is possible to carry out the essential process steps - molding the container, filling the container with PCM and closing the opening (s) of the container - in one go. In this way, large quantities of encapsulated PCM can be produced at high speed.
Bei einer Ausführungsvariante kann es vorgesehen sein, dass zum verschraubenden Verschließen der Öffnungen Gewindedeckel eingesetzt werden. Dadurch kann sowohl ein Formschluss als auch Kraftschluss zwischen Deckel und Behälter erreicht werden. Verwendete Deckel sollten vorzugsweise aus dem Behältermaterial gebildet sein und eine Wanddicke aufweisen die im Bereich von 90 μm bis 300 μm liegt.In one embodiment variant, it can be provided that threaded covers are used for the screwed closure of the openings. As a result, both a positive connection and a positive connection between the lid and container can be achieved. Used lids should preferably be formed from the container material and have a wall thickness which is in the range of 90 microns to 300 microns.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner vorteilhaft, dass bei den vorgeschlagenen Verschlussvarianten ein fluiddichter Verschluss der Öffnungen des Behälters durch Kaltumformen (Falzen) bzw. Verschrauben erreicht werden kann, ohne das der Einsatz eines Dichtmaterial notwendig ist.In the method according to the invention, it is also advantageous that in the proposed closure variants, a fluid-tight closure of the openings of the container by cold forming (folding) or screwing can be achieved without the use of a sealing material is necessary.
Um dem PCM nach dem fluiddichten Verschließen der Öffnung/en des Behälters bei einem Phasenwechsel genügend Raum für eine Ausdehnung zu geben, wird der Behälter nur zu 80% bis 95% seines verfügbaren Volumens mit dem PCM befüllt, so dass im geschlossenem Behälter ein mit einem Gas gefüllter Freiraum gebildet wird.In order to give the PCM enough space for expansion after the fluid-tight closure of the opening (s) of the container during a phase change, the container is filled with only 80% to 95% of its available volume with the PCM, so that in the closed container with a Gas-filled open space is formed.
Zum vereinfachten Befüllen des Behälters mit dem PCM kann es von Vorteil sein, wenn ein PCM eingesetzt wird, das rieselfähig oder flüssig ist. Dadurch kann eine vereinfachte Applikation und Dosierung, beispielsweise durch einen Applikator erreicht werden.For simplified filling of the container with the PCM, it may be advantageous if a PCM is used, which is free-flowing or liquid. This can be a simplified application and Dosage, for example, be achieved by an applicator.
Alternativ kann beim Befüllen des Behälters mit PCM und beim Verschließen des Behälters eine Umgebungstemperatur und/oder eine Temperatur des Behälters eingehalten werden, bei der das PCM einen fließfähigen Aggregatzustand aufweist, um ein optimales Befüllen und Dosieren zu erreichen.Alternatively, when filling the container with PCM and when closing the container, an ambient temperature and / or a temperature of the container can be maintained at which the PCM has a flowable state of aggregation in order to achieve optimum filling and dosing.
Es sollte ferner darauf geachtet werden, dass beim Verschließen des Behälters eine Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur des verwendeten Behältermaterials eingehalten wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können PCM verkapselt werden, die eine Phasenwechseltemperatur in einem Temperaturbereich von –50°C bis 400°C, bevorzugt in einem Temperaturbereich von 6°C bis 300°C aufweisen. Zur Verkapselung können bevorzugt PCM eingesetzt werden: Paraffin, Alkohole, Polymere, Salzhydrate, Salze.Care should also be taken that when the container is closed, a temperature below the recrystallization temperature of the container material used is maintained. With the method according to the invention PCM can be encapsulated having a phase change temperature in a temperature range of -50 ° C to 400 ° C, preferably in a temperature range of 6 ° C to 300 ° C. For encapsulation PCM can preferably be used: paraffin, alcohols, polymers, salt hydrates, salts.
Erfindungsgemäß wird ebenso die Verwendung von einem durch Druckumformen oder Zugdruckumformen hergestellten Behälter aus einem Metall oder einem Metallverbund mit mindestens einer fluiddicht verschließbaren Öffnung zur Einkapselung eines Phasenwechselmaterials bereitgestellt.The invention also provides the use of a container made of a metal or a metal composite produced by pressure forming or tensile pressure forming with at least one fluid-tight sealable opening for encapsulating a phase change material.
Hierbei ist es bevorzugt, dass das Metall- oder Metallverbundmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Stahlblech, zinnbeschichtetes Stahlblech, Edelstahl oder Verbunden hiervon, wobei das Metall- oder Metallverbundmaterial vorzugsweise bis zu einer Temperatur von 200°C, bevorzugt 400°C und besonders bevorzugt 600°C temperaturstabil ist.In this case, it is preferred that the metal or metal composite material is selected from the group consisting of aluminum, steel sheet, tin-coated steel sheet, stainless steel or bonded thereof, wherein the metal or metal composite material preferably up to a temperature of 200 ° C, preferably 400 ° C. and particularly preferably 600 ° C is temperature stable.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die innere und/oder Oberfläche des Behälters zumindest bereichsweise eine Beschichtung mit Antikorrosions- und/oder Antihaftungseigenschaften, insbesondere aus Epoxidharz, Polytetrafluorethylen (PTFE), einem keramischen Material oder Kombinationen hiervon, aufweist.A further preferred embodiment provides that the inner and / or surface of the container at least partially has a coating with anti-corrosion and / or anti-adhesion properties, in particular of epoxy resin, polytetrafluoroethylene (PTFE), a ceramic material or combinations thereof.
Die mindestens eine Öffnung des Behälters ist vorzugsweise mit einem Deckel fluiddicht verschraub- oder verbördelbar und/oder durch eine Falzung des Materials des Behälters fluiddicht verschließbar.The at least one opening of the container is preferably fluid-tight screwed with a lid or verschördelbar and / or fluid-tight manner by a folding of the material of the container.
Nachstehend ist der erfindungsgemäße Latentwärmespeicher unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen im Detail erläutert.Hereinafter, the latent heat storage according to the invention is explained in detail with reference to preferred embodiments.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Latentwärmespeichers wird so vorgegangen, dass aus einem platten- oder bandförmigen Metall- oder Metallverbundmaterial mittels Druckumformen oder Zugdruckumformen ein Behälter mit mindestens einer Öffnung und einer Wanddicke im Bereich von 90 μm bis 300 μm gebildet wird. Für den Herstellungsprozess wird beispielsweise ein Weißblech- oder Aluminiumband mit einem Abstreckmittel (Schmiermittel) benetzt und passende Scheiben ausgeschnitten bzw. ausgestanzt, aus denen dann der Korpus (Behälter) gezogen wird. Zuerst entsteht ein flacher Napf, der in der Abstreckmaschine über einem Stößel durch mehrere, zunehmend engere Abziehringe geschoben wird, bis die gewünschte Wanddicke erreicht ist. Dabei verformt sich der Napf zu einer immer längeren und dünnwandigeren Behälterform. Am Ende des Abstreckvorganges wird durch einen Stempel der Boden geformt. Anschließend wird Materialüberstand entfernt. Im weiteren Verfahrensablauf kann ein Waschschritt vorgesehen sein, um das Abstreckmittel zu entfernen.In the method according to the invention for producing a latent heat accumulator, the procedure is such that a container having at least one opening and a wall thickness in the range from 90 μm to 300 μm is formed from a plate-shaped or strip-shaped metal or metal composite material by means of pressure forming or draw pressure forming. For the manufacturing process, for example, a tinplate or aluminum strip is wetted with an extender (lubricant) and cut out or punched out suitable washers, from which then the body (container) is pulled. First, a flat cup is formed, which is pushed in the ironing machine over a plunger through several, increasingly narrow Abziehringinge until the desired wall thickness is reached. The cup deforms to an increasingly longer and thinner walled container shape. At the end of the ironing process, the bottom is shaped by a punch. Subsequently, material supernatant is removed. In the further course of the process, a washing step may be provided in order to remove the extender.
Weiterhin können vor einer Befüllung des Behälters mit PCM weitere Zwischenschritte vorgesehen sein, um den Behälter innen und/oder außen mit Antihaft- und/oder Antikorrosionsbeschichtungen zu versehen. Furthermore, prior to filling the container with PCM further intermediate steps may be provided to provide the container inside and / or outside with non-stick and / or anti-corrosion coatings.
Im Anschluss daran wird der Behälter durch die mindestens eine Öffnung mit mindestens einem PCM befüllt. Dabei wird ein fließfähiges PCM eingesetzt, wobei die Umgebungstemperatur bei der Befüllung und die Temperatur des gebildeten Behälters konstant gehalten, um die Fließfähigkeit des PCM zu gewährleisten.Following this, the container is filled through the at least one opening with at least one PCM. In this case, a flowable PCM is used, wherein the ambient temperature during the filling and the temperature of the container formed kept constant in order to ensure the flowability of the PCM.
Abschließend wird die Öffnung durch eine Falzung oder Verschweißung des Behältermaterials fluiddicht verschlossen.Finally, the opening is closed fluid-tight by a folding or welding of the container material.
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