DE102016008869A1 - Cooling container and method for transporting cryoprobes - Google Patents

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Abstract

Ein Kühlbehälter (100), der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C konfiguriert ist, umfasst einen Innenbehälter (10), der einen Innenraum (11) zur Aufnahme der Proben einschließt, eine Kühlkörpereinrichtung (20), die zur passiven Kühlung des Innenraums (11) eingerichtet ist, Behälterwände (30), die den Innenbehälter (10) an Horizontalseiten und einer Bodenseite begrenzen, und einen Behälterdeckel (40), mit dem der Innenbehälter (10) an einer Oberseite des Kühlfahrzeugs (100) verschließbar ist, wobei die Behälterwände (30) einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten aufweisen, die mindestens eine Thermoisolationsschicht und eine äußere Prallschutzschicht umfassen, und mindestens eine der Behälterwände (30) einen Hohlraum aufweist, der in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlfahrzeugs (200) evakuierbar ist oder mit einem Arbeitsgas beaufschlagt werden kann. Es wird auch ein Verfahren zur Lagerung und/oder zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C mit dem Kühlbehälter beschrieben.A refrigerated container (100) configured to store and / or transport samples at a temperature below -80 ° C includes an inner container (10) including an interior (11) for receiving the samples, a heat sink device (20), which is adapted for passive cooling of the interior (11), container walls (30) defining the inner container (10) on horizontal sides and a bottom side, and a container lid (40), with which the inner container (10) at a The top of the refrigerated vehicle (100) is closable, wherein the container walls (30) have a layer structure with a plurality of wall layers comprising at least one thermal insulation layer and an outer impact protection layer, and at least one of the container walls (30) has a cavity which in different operating phases of the refrigerated vehicle (200) is evacuated or can be acted upon with a working gas. A method is also described for storing and / or transporting samples at a temperature below -80 ° C with the cooling vessel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlbehälter, der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C, insbesondere bei einer Temperatur unterhalb von –140°C konfiguriert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C, insbesondere unterhalb von –140°C. Anwendungen der Erfindung sind bei der Kryokonservierung von Proben, insbesondere von biologischen Proben, gegeben.The invention relates to a cooling container, which is configured for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C, in particular at a temperature below -140 ° C. Furthermore, the invention relates to a method for transporting samples at a temperature below -80 ° C, in particular below -140 ° C. Applications of the invention are in the cryopreservation of samples, especially biological samples.

Die Kryokonservierung von Proben (Überführung der Proben in den gefrorenen Zustand und Lagerung der gefrorenen Proben) ist ein wichtiges Verfahren beim Betrieb von Probenbanken. Insbesondere für biologische Proben und deren Lagerung in Kryobiobanken stellt die Kryokonservierung eine unverzichtbare Technik für Anwendungen z. B. für die Gesundheitsvorsorge, den Umweltschutz und die Arterhaltung, insbesondere durch Kliniken oder Pharmaunternehmen dar. Biologische Proben werden gewöhnlich in Probenbehältern (z. B. Röhrchen, so genannte „straws”, Beutel oder Kästen, typischerweise aus kälteverträglichem Kunststoff) gelagert, deren Größe in Abhängigkeit von der Größe der biologischen Probe (z. B. biologische Zellen, Zellbestandteile, Zellgruppen, Gewebe oder Organe) gewählt ist und die in Lagerbehältern angeordnet sind.Cryoconservation of samples (transfer of the samples to the frozen state and storage of the frozen samples) is an important procedure in the operation of sample banks. In particular, for biological samples and their storage in cryobiobanks, cryopreservation is an indispensable technique for applications such. Biological samples are usually stored in sample containers (eg, straws, bags, or boxes, typically made of plastic that is resistant to cold), which are stored in sample containers (eg straws, pouches or boxes) Size is selected depending on the size of the biological sample (eg biological cells, cell constituents, cell groups, tissues or organs) and which are arranged in storage containers.

Im kryokonservierten Zustand werden die biologischen Proben typischerweise bei Temperaturen unterhalb von –80°C gelagert. Für besonders wertvolle Proben, wie z. B. embryonale Zellen, Suspensionskulturen oder Gewebefragmente, werden Temperaturen unterhalb von –140°C bis hin zur Temperatur des flüssigen Stickstoffs (bei Normaldruck –196°C) gewählt.In the cryopreserved state, the biological samples are typically stored at temperatures below -80 ° C. For particularly valuable samples, such. As embryonic cells, suspension cultures or tissue fragments, temperatures below -140 ° C to the temperature of the liquid nitrogen (at normal pressure -196 ° C) are selected.

Für die Qualität kryokonservierter Proben ist die zuverlässige Erhaltung der Kryokonservierungstemperatur von erheblicher Bedeutung. Für künftige Anwendungen der biologischen Proben, z. B. bei Zelltherapien mit aktuellen oder zukünftigen medizinischen Verfahren, bei der Entwicklung von Pharmaka oder biotechnologischen Produkten, oder als gelagerte Ressourcen, ist die Vermeidung einer unerwünschten Erwärmung zwingend notwendig. Dies stellt bei der Langzeitlagerung über Jahre, Jahrzehnte oder noch größere Zeiträume eine Herausforderung dar. Neben der Erhaltung der Kryokonservierungstemperatur wird die Probenqualität auch durch die Vermeidung von Temperatursprüngen während der Kryokonservierung bestimmt. Diese Anforderung ist auch bei Kurzzeitlagerungen im Bereich von Tagen, Wochen oder Monaten zu beachten.For the quality of cryopreserved samples, the reliable preservation of the cryopreservation temperature is of considerable importance. For future applications of biological samples, eg. As in cell therapies with current or future medical procedures, in the development of pharmaceuticals or biotechnology products, or as stored resources, the prevention of unwanted warming is imperative. This poses a challenge in long-term storage over years, decades or even longer periods. In addition to preserving the cryopreservation temperature, sample quality is also determined by avoiding temperature jumps during cryopreservation. This requirement must also be observed for short-term storage in the range of days, weeks or months.

Beim Betrieb von Kryobiobanken stellt sich häufig die Aufgabe, dass kryokonservierte Proben transportiert werden müssen. Beispielsweise werden kryokonservierte Proben im gefrorenen Zustand von einer zentralen Kryobiobank zum Anwendungsort, z. B. in einer Klinik, transportiert. Eine andere Transportaufgabe ergibt sich, wenn eine komplette Kryobiobank umgesetzt werden muss, wie es unter praktischen Bedingungen bei fast allen Langzeitanwendungen erforderlich ist. Ab einer gewissen Sammlungsgröße einer Kryobiobank erweisen sich die Räume zur Aufnahme von Lagerbehältern als zu klein, oder Sicherheits- oder Qualitätsstandards erfordern den Bezug neuer Räume.When operating cryobiobanks, it is often the task that cryopreserved samples must be transported. For example, cryopreserved samples in the frozen state are transferred from a central cryobiobank to the application site, e.g. B. in a clinic transported. Another transport task arises when a complete cryobiobank needs to be implemented, as is required under practical conditions in almost all long-term applications. From a certain collection size of a cryobiobank, the spaces for receiving storage containers prove to be too small, or safety or quality standards require the purchase of new rooms.

Für die genannten Transportaufgaben müssen die Erhaltung der Kryokonservierungstemperatur und die Vermeidung von Temperatursprüngen im kryokonservierten Zustand gewährleistet sein.For the transport tasks mentioned, the preservation of the cryopreservation temperature and the avoidance of temperature jumps in the cryopreserved state must be guaranteed.

Selbst Temperaturerhöhungen von z. B. –150°C auf –70°C, also noch unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser, können zu unerkannten Qualitätsminderungen der Proben führen. Im Ergebnis kann der Wert einer kryokonservierten Probe oder einer ganzen Probensammlung bis hin zur Unbrauchbarkeit und einem irreversiblen Verlust vermindert sein. Die Erfüllung dieser Anforderungen stellt insbesondere bei der Umsetzung von Kryobiobanken eine bisher nur unvollständig gelöste Herausforderung dar.Even temperature increases of z. B. -150 ° C to -70 ° C, so still below the freezing point of water, can lead to unrecognized quality degradation of the samples. As a result, the value of a cryopreserved sample or a whole sample collection can be reduced to the point of uselessness and irreversible loss. The fulfillment of these requirements represents a hitherto incompletely solved challenge, especially in the implementation of cryobiobanks.

Bisher ist es in der Praxis üblich, zum Transport kryokonservierter Proben den kompletten Lagerbehälter auf ein Kraftfahrzeug zu verladen und mit diesem zu transportieren. Die herkömmlichen Lagerbehälter umfassen typischerweise Stahl-Dewar-Behälter, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt sind und ein Innenvolumen bis zu einigen Kubikmetern aufweisen. Im Innern der Stahl-Dewar-Behälter befinden sich Regale (Probenracks), auf denen z. B. tausende Proben in Probenbehältern angeordnet sind. Der Transport der Behälter mit dem flüssigen Stickstoff im öffentlichen Verkehr stellt eine Gefahrenquelle dar, die zu erheblichen Sicherheitsauflagen führt. Problematisch ist ferner, dass die meisten mit flüssigem Stickstoff gekühlten Lagerbehälter für einen Transport ungeeignet sind. Im Dewar-Behälter ist ein inneres Gefäß von einem äußeren Gefäß durch einen Vakuumraum getrennt. Zur Vermeidung von Wärmebrücken wird das innere Gefäß an möglichst wenigen Positionen von Trägerelementen gehalten. Diese Trägerelemente halten jedoch Kräfte, wie sie z. B. beim Transport in land-, wasser- oder luftgebundenen Fahrzeugen auftreten, nicht aus.So far, it is common in practice to load the complete storage container on a motor vehicle for transporting cryopreserved samples and to transport with this. The conventional storage containers typically include steel dewar containers cooled with liquid nitrogen and having an internal volume of up to several cubic meters. Inside the steel dewar containers are shelves (sample racks) on which z. B. Thousands of samples are arranged in sample containers. The transport of containers with liquid nitrogen in public transport is a source of danger, which leads to significant safety requirements. A further problem is that most liquid nitrogen cooled storage containers are unsuitable for transport. In the Dewar container, an inner vessel is separated from an outer vessel by a vacuum space. To avoid thermal bridges, the inner vessel is held at as few positions as possible by carrier elements. However, these support elements hold forces, as z. B. when transporting in land, water or airborne vehicles, not from.

Aus der Praxis sind stabilisierte Dewar-Behälter bekannt, die jedoch aufgrund des Transports des flüssigen Stickstoffs weiter eine Gefahrenquelle darstellen. Es ist zwar möglich, im Lagerbehälter einen Metallschaum zur Aufnahme des flüssigen Stickstoffs anzuordnen. Eine Verdampfung von flüssigem Stickstoff und eine Verdrängung von Luft in einem Transportraum sind jedoch unvermeidbar, so dass für den Nutzer eine Erstickungsgefahr beim Betreten des Transportraums besteht. Eine Belüftung des Transportraums soll jedoch vermieden werden, da sie zu einer unerwünschten Erwärmung und darüber hinaus zum Niederschlag von gefrorenem Eis auf Behälteroberflächen führen würde.Stabilized Dewar containers are known in practice, but continue to pose a danger due to the transport of liquid nitrogen. Although it is possible to arrange a metal foam for holding the liquid nitrogen in the storage container. An evaporation of liquid However, nitrogen and displacement of air in a transport space are unavoidable, so that the user is suffocated when entering the transport space. However, ventilation of the transport space should be avoided as it would result in undesirable heating and, moreover, precipitation of frozen ice on container surfaces.

Ein weiterer Nachteil des Transports kryokonservierter Proben in Stickstoff-gekühlten Behältern ergibt sich bei Transportzeiten im Bereich von einigen Stunden bis zu Tagen. Um die Stickstoff-Kühlung aufrechtzuerhalten, muss während des Transports flüssiger Stickstoff nachgetankt werden, was zu einem erheblichen Zusatzaufwand führen würde.Another disadvantage of transporting cryopreserved samples in nitrogen-cooled containers is in transport times ranging from several hours to days. In order to maintain the nitrogen cooling, liquid nitrogen must be refueled during transport, which would lead to a considerable additional expense.

Zur Vermeidung der genannten Probleme beim Transport der Lagerbehälter ist aus der Praxis bekannt, die Proben in kleinere mobile Behälter umzuladen, die mit Blick auf den Stickstoffaustritt und die auftretenden Kräfte für den Transport besser geeignet sind, wie z. B. in kleinere Dewar-Behälter oder Behälter mit ausgeschäumten Wänden, insbesondere Styroporboxen. Beim Umladen der Proben in die Transportbehälter besteht jedoch die Gefahr einer unkontrollierten Temperaturerhöhung. Häufig erfolgt dann ein Transport mit einer tempörären Kühlung mit Trockeneis (CO2-Schnee), wobei jedoch eine Transporttemperatur oberhalb von etwa –78°C in Kauf genommen werden muss. Dies ist für eine Langzeitlagerung wertvoller und lebender Zellproben jedoch inakzeptabel, da die Qualität der kryokonservierten Proben beim Transport abnehmen kann.To avoid the problems mentioned in the transport of the storage container is known from practice to reload the samples into smaller mobile container, which are better suited to transport with a view to the nitrogen leakage and the forces occurring, such. B. in smaller Dewar containers or containers with foam-filled walls, in particular Styrofoam boxes. When reloading the samples in the transport container, however, there is a risk of uncontrolled temperature increase. Often then carried a transport with a temporary cooling with dry ice (CO 2 snow), but a transport temperature above about -78 ° C must be taken into account. However, this is unacceptable for long-term storage of valuable and living cell samples as the quality of the cryopreserved samples may decrease during transport.

Es ist auch bekannt, gefrorene Lebensmittel mit Kühlfahrzeugen zu transportieren, die mit einer aktiven elektrischen Kühlung ausgestattet sind. Diese Kühlung genügt jedoch typischerweise nur für einen Temperaturbereich von rund –20°C bis –60°C, was für einen zuverlässigen Transport von kryokonservierten Proben nicht ausreichend ist.It is also known to transport frozen food with refrigerated vehicles equipped with active electrical refrigeration. However, this cooling is typically sufficient only for a temperature range of about -20 ° C to -60 ° C, which is not sufficient for a reliable transport of cryopreserved samples.

Die genannten Probleme bestehen nicht nur beim Transport biologischer Proben, sondern auch bei anderen kryokonservierten Proben, bei denen auch während des Transports die Kryokonservierungstemperatur zuverlässig aufrechterhalten bleiben muss.The problems mentioned not only exist in the transport of biological samples, but also in other cryopreserved samples in which the cryopreservation temperature must be maintained reliably even during transport.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Kühlbehälter und ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, die für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C geeignet sind und mit denen Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Techniken vermieden werden. Der Kühlbehälter bzw. das Transportverfahren sollen insbesondere für einen gefahrlosen Transport auf öffentlichen Verkehrswegen geeignet sein, eine Kühltemperatur unter –80°C, insbesondere unter –100°C, über Tage oder Wochen ermöglichen, eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Schwingungen und Kräften beim Transport aufweisen, einen verminderten Energie- und Kühlmittelverbrauch während des Transports aufweisen, eine erhöhte Havariesicherheit und ein vermindertes Gefährdungspotential bei mechanischen Beschädigungen ermöglichen und/oder für vereinfachte Be- und Entladevorgänge geeignet sein.The object of the invention is therefore to provide an improved cooling container and an improved method, which are suitable for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C and with which disadvantages and limitations of conventional techniques are avoided. The cooling container or the transport method should be particularly suitable for safe transport on public roads, a cooling temperature below -80 ° C, especially below -100 ° C, allow for days or weeks, have a reduced sensitivity to vibration and forces during transport, have a reduced energy and coolant consumption during transport, allow increased safety and a reduced risk potential in case of mechanical damage and / or be suitable for simplified loading and unloading.

Diese Aufgaben werden durch einen Kühlbehälter und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These objects are achieved by a refrigerated container and a method having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch einen Kühlbehälter gelöst, der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben, insbesondere biologischen Proben, bei einer Temperatur unterhalb von –80°C, insbesondere unterhalb von –100°C, z. B. unterhalb –160°C, konfiguriert ist. Gemäß der Erfindung umfasst der Kühlbehälter einen Innenbehälter mit einem Innenraum zur Aufnahme der Proben, eine Kühlkörpereinrichtung, die zur passiven Kühlung des Innenraums angeordnet ist, Behälterwände, die den Innenbehälter seitlich und nach unten begrenzen, und einen Behälterdeckel, mit dem der Innenbehälter nach oben, d. h. an einer Oberseite des Kühlbehälters verschließbar ist. Die Behälterwände sind für eine thermische Isolation und einen Schutz des Innenbehälters relativ zu einer Umgebung des Kühlbehälters eingerichtet. Sie besitzen einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten, die mindestens eine Thermoisolationsschicht und mindestens eine äußere Prallschutzschicht umfassen. Des Weiteren weist mindestens eine der Behälterwände, vorzugsweise jede der Behälterwände, an den Horizontal- und Bodenseiten des Innenbehälters einen schichtförmigen Hohlraum auf, der sich flächig entlang der jeweiligen Behälterwand erstreckt. Der Hohlraum, der z. B. durch eine Doppelwandanordnung gebildet wird, ist in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlbehälters evakuierbar oder mit einem Arbeitsgas befüllbar.According to a first general aspect of the invention, the stated object is achieved by a cooling container which is suitable for storing and / or transporting samples, in particular biological samples, at a temperature below -80 ° C., in particular below -100 ° C., z. B. below -160 ° C, is configured. According to the invention, the cooling container comprises an inner container with an interior for receiving the samples, a heat sink device, which is arranged for passive cooling of the interior, container walls which bound the inner container laterally and downwardly, and a container lid with which the inner container upwards, d. H. can be closed at an upper side of the cooling container. The container walls are adapted for thermal insulation and protection of the inner container relative to an environment of the refrigerated container. They have a layer structure with a plurality of wall layers, which comprise at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer. Furthermore, at least one of the container walls, preferably each of the container walls, has on the horizontal and bottom sides of the inner container a layer-shaped cavity which extends in a planar manner along the respective container wall. The cavity, the z. B. is formed by a double wall assembly, can be evacuated or filled with a working gas in different operating phases of the cooling tank.

Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Transport von Proben, insbesondere biologischen Proben, bei einer Temperatur unterhalb von –80°C, insbesondere unterhalb von –100°C, z. B. unterhalb von –160°C, mit einem erfindungsgemäßen Kühlbehälter gemäß dem oben genannten ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung gelöst, wobei bei einem ersten Schritt (Vorbereitung des Transports) eine Abkühlung des Kühlbehälters erfolgt, in einem zweiten Schritt (Beschickung) die Proben in den Innenraum des Innenbehälters geladen werden und in einem dritten Schritt (Transport) der Kühlbehälter an einen Zielort bewegt wird. Die Abkühlung des Kühlbehälters erfolgt derart, dass der Innenbehälter mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt wird, wobei die Kühlkörpereinrichtung, der Innenbehälter und die zum Innenbehälter weisenden Bereiche der Behälterwände und des Behälterdeckels abgekühlt werden, bis der Innenbehälter die Temperatur flüssigen Stickstoffs erreicht ist. Vorzugsweise ist der Hohlraum der mindestens einen Behälterwand während der Abkühlung des Kühlbehälters mit einem Arbeitsgas beaufschlagt. Vorteilhafterweise wird damit die Abkühlung der an den Innenbehälter angrenzenden Bereiche der Behälterwände beschleunigt. Des Weiteren wird vorzugsweise während der Beschickung des Innenraums und des Transports der Proben der Hohlraum evakuiert. Vorteilhafterweise wird damit eine verbesserte thermische Isolation des Innenbehälters gegenüber der Umgebung erzielt.According to a second general aspect of the invention, the above object is achieved by a method for transporting samples, in particular biological samples, at a temperature below -80 ° C, in particular below -100 ° C, z. B. below -160 ° C, with a cooling container according to the invention according to the above-mentioned first general aspect of the invention, wherein in a first step (preparation of the transport) is carried out a cooling of the cooling tank, in a second step (feed), the samples in the interior of the inner container are loaded and moved in a third step (transport) of the cooling container to a destination becomes. The cooling of the cooling tank is carried out such that the inner container is charged with liquid nitrogen, wherein the cooling body means, the inner container and the inner container facing portions of the container walls and the container lid are cooled until the inner container, the temperature of liquid nitrogen is reached. Preferably, the cavity of the at least one container wall is acted upon during the cooling of the cooling tank with a working gas. Advantageously, this accelerates the cooling of the areas of the container walls adjacent to the inner container. Furthermore, it is preferable to evacuate the cavity during the charging of the interior and the transportation of the samples. Advantageously, this achieves an improved thermal insulation of the inner container relative to the environment.

Der erfindungsgemäße Kühlbehälter hat den Vorteil, dass der Innenbehälter und die Kühlkörpereinrichtung für eine Abkühlung mit flüssigem Stickstoff bis auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs ausgelegt sind und die Behälterwände und der Behälterdeckel eine Thermoisolation bereitstellen derart, dass die gewünschte Kryokonservierungstemperatur auch nach Entfernung des flüssigen Stickstoffs aus dem Innenbehälter und der Aufnahme der Proben im Innenraum für den Transportzeitraum, insbesondere mindestens einen Tag, bevorzugt mindestens fünf Tage, erhalten bleibt. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Wärmekapazität der Kühlkörpereinrichtung und der an den Innenbehälter angrenzenden Bereiche der Behälterwände und des Behälterdeckels und die Wärmeleitfähigkeit der Thermoisolationsschichten der Behälterwände so einstellbar sind, dass bei einer Umgebungstemperatur im Bereich von Raumtemperatur oder darüber, z. B. bis zu 40°C, eine Erwärmung des Innenbehälters so verzögert werden kann, dass für die gewünschte Transportdauer die Kryokonservierungstemperatur zuverlässig und unterbrechungsfrei eingehalten werden kann. Vorteilhafterweise ermöglicht der Kühlbehälter eine Lagerung und/oder einen Kühltransport der Proben ohne den gleichzeitigen Transport von flüssigem Stickstoff. Der Kühlbehälter ist insbesondere für einen Betrieb ohne ein flüssiges Kühlmittel ausgelegt. Gefahrenquellen der herkömmlichen Techniken werden daher ausgeschlossen. Der Transport insbesondere auf öffentlichen Verkehrswegen wird vereinfacht.The cooling container according to the invention has the advantage that the inner container and the heat sink device are designed for cooling with liquid nitrogen to the temperature of the liquid nitrogen and the container walls and the container lid provide a thermal insulation such that the desired cryopreservation temperature even after removal of the liquid nitrogen the inner container and the inclusion of the samples in the interior for the transport period, in particular at least one day, preferably at least five days, is maintained. The inventors have found that the heat capacity of the heat sink device and the areas of the container walls and the container lid adjoining the inner container and the thermal conductivity of the thermal insulation layers of the container walls are adjustable so that at an ambient temperature in the range of room temperature or above, for. B. up to 40 ° C, heating of the inner container can be delayed so that the cryopreservation temperature can be maintained reliably and uninterrupted for the desired transport time. Advantageously, the cooling container allows storage and / or cooling transport of the samples without the simultaneous transport of liquid nitrogen. The cooling container is designed in particular for operation without a liquid coolant. Sources of danger of conventional techniques are therefore excluded. Transport, especially on public roads, is simplified.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Behälterwände mit der mindestens einen äußeren Prallschutzschicht ausgestattet sind. Diese ermöglicht in Zusammenwirkung mit der mindestens einen Thermoisolationsschicht eine schwingungsarme und von der Wirkung äußerer Stöße freie Anordnung des Innenbehälters.Another advantage of the invention is that the container walls are equipped with the at least one outer impact protection layer. This allows, in cooperation with the at least one thermal insulation layer, a low-vibration and free from the effect of external shock arrangement of the inner container.

Die Kühlkörpereinrichtung stellt vorteilhafterweise eine passive Kühlung des Innenraums bereit. Zusatzeinrichtungen zur Versorgung mit flüssigem Stickstoff oder anderen Kühlmedien während des Transports werden damit vermieden.The heat sink device advantageously provides passive cooling of the interior. Additional equipment to supply with liquid nitrogen or other cooling media during transport are thus avoided.

Die passiv wirkende Kühlkörpereinrichtung hat ferner den Vorteil, dass während des Transports oder anderer Wartezeiten keine Energieversorgung zur Aufrechterhaltung der Kryokonservierungstemperatur erforderlich ist. Des Weiteren wird die Haveriesicherheit erhöht und das Gefährdungspotential bei mechanischer Beschädigung, z. B. im Falle eines Transportunfalls, minimiert.The passively acting heat sink device also has the advantage that during transport or other waiting times no energy supply to maintain the Kryokonservierungstemperatur is required. Furthermore, the Haveriesicherheit is increased and the risk potential for mechanical damage, eg. B. in the case of a transport accident minimized.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Doppelfunktion des Hohlraums an mindestens einer der Behälterwände. Der Hohlraum bildet einen flächenhaften, schichtförmigen, abgeschlossenen Raum, der bei der Abkühlung des Innenbehälters mit der Umgebungsatmosphäre oder einem Arbeitsgas, wie z. B. gasförmigem Stickstoff, bei Normaldruck oder bei einem relativ zum Atmosphärendruck erhöhten Druck beaufschlagt wird und damit die Abkühlung (Wärmeentzug) im Inneren des Kühlbehälters beschleunigt. Die Umgebung des Innenbehälters, insbesondere die angrenzenden Bereiche der Behälterwände wird gemeinsam mit dem Innenbehälter abgekühlt. Nach der Abkühlung kann der Hohlraum evakuiert werden, um einen Wärmestrom von der Umgebung zu dem Innenbehälter zu minimieren.A particular advantage results from the dual function of the cavity on at least one of the container walls. The cavity forms a planar, layered, enclosed space, which in the cooling of the inner container with the ambient atmosphere or a working gas, such as. B. gaseous nitrogen, at normal pressure or at a relative to the atmospheric pressure increased pressure is applied, thus accelerating the cooling (heat removal) in the interior of the cooling tank. The environment of the inner container, in particular the adjacent areas of the container walls is cooled together with the inner container. After cooling, the cavity may be evacuated to minimize heat flow from the environment to the inner vessel.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlfahrzeugs ergibt sich aus der Bereitstellung des Behälterdeckels an der Oberseite des Kühlbehälters. Abweichend von herkömmlichen Kühlbehältern besitzt der erfindungsgemäße Kühlbehälter vorzugsweise an keiner der Seitenwände eine Zugriffsöffnung, z. B. in Gestalt einer Tür oder eines Fensters. Die Behälterwände in horizontaler Seitenrichtung und zum Boden hin sind dicht geschlossen. Die Beschickung des Innenraums und die Entnahme von Proben aus diesem erfolgen ausschließlich durch den Behälterdeckel. Vorteilhafterweise kann bei Öffnung des Behälterdeckels keine kalte Luft aus dem Innenbehälter des Kühlbehälters abfließen, so dass an die Geschwindigkeit der Beschickung des Innenraums und der Entnahme von Proben geringere Anforderungen gestellt werden als bei herkömmlichen Techniken. Im Ergebnis werden die Be- und Entladevorgänge am Kühlbehälter vereinfacht.Another advantage of the refrigerated vehicle according to the invention results from the provision of the container lid at the top of the cooling container. Notwithstanding conventional refrigerated containers, the cooling container according to the invention preferably has on each of the side walls an access opening, for. B. in the form of a door or a window. The container walls in the horizontal side direction and towards the bottom are tightly closed. The loading of the interior and the removal of samples from this take place exclusively through the container lid. Advantageously, when the container lid is opened, no cold air can flow out of the inner container of the cooling container, so that lower requirements are placed on the speed of loading the interior and taking samples than with conventional techniques. As a result, the loading and unloading operations are simplified on the cooling tank.

Vorteilhafterweise ist das Innenvolumen des Innenbehälters im erfindungsgemäßen Kühlbehälter skalierbar. Das Innenvolumen kann mindestens 1 m3, vorteilhafterweise mindestens 5 m3, z. B. 10 m3 oder mehr, insbesondere bis zu 30 m3 betragen. Mit zunehmendem Innenvolumen besteht die Möglichkeit, die Wirksamkeit der Kühlkörpereinrichtung zu verbessern.Advantageously, the internal volume of the inner container is scalable in the cooling container according to the invention. The internal volume can be at least 1 m 3 , advantageously at least 5 m 3 , z. B. 10 m 3 or more, in particular up to 30 m 3 . With increasing internal volume, it is possible to improve the efficiency of the heat sink device.

Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Hohlraum im Schichtaufbau von mindestens einer der Behälterwände enthalten ist, so dass sich zwischen dem Hohlraum und dem Innenbehälter Wandschichten der Behälterwand befinden, wird vorteilhafterweise die Nutzung der inneren, behälterseitigen Wandschichten als zusätzliche Kühlkörper verbessert. Wenn gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung der Hohlraum zwischen der innersten Wandschicht von mindestens einer der Behälterwände und dem Innenbehälter angeordnet ist, wird vorteilhafterweise der Aufbau der Behälterwände und des Innenbehälters vereinfacht. If, according to a preferred embodiment of the invention, the cavity is contained in the layer structure of at least one of the container walls, so that wall layers of the container wall are located between the cavity and the inner container, the use of the inner, container-side wall layers as additional heat sinks is advantageously improved. If according to an alternative embodiment of the invention, the cavity between the innermost wall layer of at least one of the container walls and the inner container is arranged, advantageously the structure of the container walls and the inner container is simplified.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlraum, der besonders bevorzugt an allen Behälterwänden vorgesehen ist, so angeordnet und evakuierbar, dass ein Temperaturgradient zwischen der Außenseite des Kühlbehälters und dem Innenraum des Kühlbehälters im Hohlraum einen Temperaturbereich durchläuft, der den Verflüssigungspunkt (Verflüssigungstemperatur) von Sauerstoff im Hohlraum enthält. Der Hohlraum befindet sich in einer Tiefe in den Behälterwänden derart, dass in Abhängigkeit von der Außentemperatur, der Innentemperatur, der Wärmeleitung in den Behälterwänden und dem Druck im Hohlraum die Temperatur im Hohlraum den Verflüssigungspunkt von Sauerstoff enthält.According to a further preferred embodiment of the invention, the cavity, which is particularly preferably provided on all container walls, is arranged and evacuable such that a temperature gradient between the outside of the cooling container and the interior of the cooling container in the cavity passes through a temperature range which determines the liquefaction point (liquefaction temperature). contains oxygen in the cavity. The cavity is located at a depth in the container walls such that depending on the outside temperature, the inside temperature, the heat conduction in the container walls and the pressure in the cavity, the temperature in the cavity contains the liquefaction point of oxygen.

Besonders bevorzugt werden die Position und Breite des Hohlraums in Dickenrichtung der Behälterwände (d. h. in einer Richtung senkrecht zur Behälteroberfläche) und der Druck im Hohlraum so gewählt, dass die Temperatur an der Außenwand des Hohlraumes –180°C nicht unterschreitet. Der Verflüssigungspunkt von Sauerstoff liegt bei Normaldruck bei ca. –183°C und damit innerhalb des abgeschlossenen Volumens des Hohlraums. Auf diese Weise wird eine gefährliche Ansammlung von flüssigem Sauerstoff außerhalb des Innenbehälters und des Hohlraums, Insbesondere in den Behälterwänden, vermieden. Durch den nahezu gasdichten Innenraum kann flüssiger Sauerstoff nur in Kleinstmengen einmalig ausfallen und reichert sich nicht an. Eine Brandgefahr und eine Beschädigung von Wandmaterialen werden ausgeschlossen. Der Hohlraum erfüllt damit zwei Aufgaben, nämlich erstens die Steuerung der Wärmeleitung zwischen der Umgebung des Kühlbehälters und dem Innenbehälter bei der Abkühlung und während des Transports, und zweitens die Verlegung des Verflüssigungspunkts des Sauerstoffs in den Behälterwänden vom massiven Wandbereich des Kühlbehälters in das Innenvolumen des Hohlraums. Beide Aufgaben lassen sich insbesondere durch die Wahl des Arbeitsgasdrucks im Hohlraum, dessen Breite in Dickenrichtung der Behälterwände und dessen Anordnung innerhalb der Behälterwände erfüllen. Der Hohlraum besitzt in Dickenrichtung der Behälterwände vorzugsweise eine Breite, die im Bereich von 1 cm bis 10 cm gewählt ist. Die Anordnung innerhalb der Behälterwände und der Innendruck im Hohlraum werden in Abhängigkeit von der Wärmeisolation der Behälterwände gewählt. Der Innendruck ist vorzugsweise unterhalb von 350 mbar, besonders im Bereich von 0,1 mbar bis 10 mbar gewählt.More preferably, the position and width of the cavity in the thickness direction of the container walls (i.e., in a direction perpendicular to the container surface) and the pressure in the cavity are selected so that the temperature on the outer wall of the cavity does not fall below -180 ° C. The liquefaction point of oxygen is at normal pressure at about -183 ° C and thus within the closed volume of the cavity. In this way, a dangerous accumulation of liquid oxygen outside the inner container and the cavity, in particular in the container walls, is avoided. Due to the almost gas-tight interior, liquid oxygen can only precipitate once in very small amounts and does not accumulate. A fire hazard and damage to wall materials are excluded. The cavity thus fulfills two tasks, namely, firstly, the control of the heat conduction between the environment of the cooling tank and the inner tank during cooling and during transport, and secondly, the relocation of the point of liquefaction of the oxygen in the tank walls from the solid wall portion of the cooling tank into the interior volume of the cavity , Both tasks can be fulfilled in particular by the choice of working gas pressure in the cavity whose width in the thickness direction of the container walls and its arrangement within the container walls. The cavity preferably has a width in the thickness direction of the container walls selected in the range of 1 cm to 10 cm. The arrangement within the container walls and the internal pressure in the cavity are chosen depending on the heat insulation of the container walls. The internal pressure is preferably chosen below 350 mbar, especially in the range of 0.1 mbar to 10 mbar.

Vorzugsweise ist der Hohlraum mit einer Ventileinrichtung, insbesondere einem 3-Wege-Ventil, ausgestattet, die für eine wahlweise Verbindung des Hohlraums mit einer Vakuumpumpe oder mit einem Arbeitsgasreservoir (oder der äußeren Atmosphäre) ausgelegt ist. Der Druck im Hohlraum kann durch eine Steuerung des Betriebs der Vakuumpumpe oder des Arbeitsdrucks im Arbeitsgasreservoir so eingestellt werden, dass die gewünschte Temperatur im Hohlraum gleich der Verflüssigungstemperatur des Sauerstoffs bei dem jeweiligen Druck im Hohlraum eingestellt wird. Diese Einstellung kann mit einem Regelkreis in Abhängigkeit von den Außen- und Innentemperaturen und den vorbekannten Wärmeleitungseigenschaften der Behälterwände geregelt werden.Preferably, the cavity is equipped with a valve device, in particular a 3-way valve, which is designed for an optional connection of the cavity with a vacuum pump or with a working gas reservoir (or the outer atmosphere). The pressure in the cavity can be adjusted by controlling the operation of the vacuum pump or the working pressure in the working gas reservoir so that the desired temperature in the cavity is set equal to the liquefaction temperature of the oxygen at the respective pressure in the cavity. This setting can be regulated with a control loop as a function of the outside and inside temperatures and the previously known heat conduction properties of the container walls.

Vorzugsweise sind die Behälterwände und der Behälterdeckel gasundurchlässig. Vorteilhafterweise wird damit ein Eindringen von Luftfeuchtigkeit in die Behälterwände und den Innenbehälter vermieden. Die Gasundurchlässigkeit wird vorzugsweise durch die Bereitstellung einer Folienschicht in den Behälterwänden und den Behälterdeckel erzielt, die besonders bevorzugt an die äußere Prallschutzschicht angrenzend angeordnet ist.Preferably, the container walls and the container lid are gas impermeable. Advantageously, this prevents the ingress of atmospheric moisture into the container walls and the inner container. The gas impermeability is preferably achieved by providing a film layer in the container walls and the container lid, which is particularly preferably located adjacent to the outer anti-collapse layer.

Der Schichtaufbau der Wandschichten der Behälterwände umfasst mindestens eine, vorzugsweise mehrere Thermoisolationsschichten. Eine Thermoisolationsschicht umfasst vorzugsweise eine Vakuumpad-Wand, die aus einer Vielzahl gestapelter Vakuumpads aufgebaut ist. Eine weitere Thermoisolationsschicht umfasst vorzugsweise Schaumstoffplatten aus einem nicht brennbaren Material, besonders bevorzugt Kunststoffmaterial. Es können mehrere Vakuumpad-Schichten und Schaumstoff-Schichten vorgesehen sein, die nach außen hin durch die äußere Prallschutzschicht und die Folienschicht eingeschlossen sind. Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann mindestens eine weitere Thermoisolationsschicht, umfassend eine Lage partikulären Feststoffs, z. B. pyrogener Kieselsäure (SiCl4) mit einer Infrarot-Trübung, vorgesehen sein. Die Lage partikulären Feststoffs hat besondere Vorteile als Wärmedämmschicht.The layer structure of the wall layers of the container walls comprises at least one, preferably a plurality of thermal insulation layers. A thermal insulation layer preferably comprises a vacuum bath wall constructed of a plurality of stacked vacuum pads. Another thermal insulation layer preferably comprises foam plates made of a non-combustible material, particularly preferably plastic material. There may be provided a plurality of vacuum pad layers and foam layers trapped outwardly through the outer baffle layer and the film layer. According to an advantageous variant of the invention, at least one further thermal insulation layer comprising a layer of particulate solid, for. As pyrogenic silica (SiCl 4 ) with an infrared turbidity, be provided. The position of particulate solid has particular advantages as a thermal barrier coating.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlkörpereinrichtung mindestens einen Kühlkörper auf, der im Innenbehälter oder einer Innenwand des Innenbehälters, an den Innenraum unmittelbar angrenzend zur passiven Kühlung des Innenraums angeordnet ist. Der Kühlkörper umfasst allgemein einen Festkörper oder ein bei Raumtemperatur aus festen und fließfähigen Bestandteilen zusammengesetzten Körper mit einem guten Verhältnis zwischen Wärmekapazität und Eigengewicht, besonders bevorzugt Aluminium oder Eisen. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Bereitstellung des mindestens einen Kühlkörpers, vorzugsweise am Boden des Innenbehälters, ausreichend ist, um die passive Kühlung des Innenbehälters während des Transports aufrechtzuerhalten.According to a further preferred embodiment of the invention, the heat sink device has at least one heat sink, which in the inner container or an inner wall of the Inner container, is arranged on the interior immediately adjacent to the passive cooling of the interior. The heat sink generally comprises a solid or body composed of solid and flowable components at room temperature with a good heat capacity to dead weight ratio, more preferably aluminum or iron. The inventors have found that the provision of the at least one heat sink, preferably at the bottom of the inner container, is sufficient to maintain the passive cooling of the inner container during transport.

Wenn gemäß einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung die Kühlkörpereinrichtung mehrere Kühlkörper umfasst, die zwischen einem aufgefächerten Zustand mit einer größeren Kühlkörperoberfläche und einem kompakten Zustand mit einer geringeren Kühlkörperoberfläche verstellbar sind, ergeben sich Vorteile für eine schnelle Abkühlung des Innenbehälters. Besonders bevorzugt sind die Kühlkörper als schichtförmige Kühllagen gebildet, die im aufgefächerten Zustand voneinander beabstandet sind und unmittelbar mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt werden können und die im kompakten Zustand einen Kühllagenstapel bilden.If, according to a particularly advantageous variant of the invention, the heat sink device comprises a plurality of heat sinks which are adjustable between a fanned-out state with a larger heat sink surface and a compact state with a smaller heat sink surface, there are advantages for rapid cooling of the inner container. Particularly preferably, the heat sinks are formed as layered cooling layers, which are spaced apart in the fanned-out state and can be acted upon directly with liquid nitrogen and form a cooling layer stack in the compact state.

Wenn gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung der Innenbehälter eine Bodenwanne aufweist, die zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff konfiguriert ist, ergeben sich Vorteile für die vereinfachte Abkühlung des Kühlbehälters. Die Bodenwanne wird zur Abkühlung bei der Vorbereitung des Kühlbehälters zum Transport mit flüssigem Stickstoff gefüllt, bis die gewünschte Endtemperatur des Innenbehälters erreicht ist. Besonders bevorzugt ist die Bodenwanne mit einem Feststoff-Schaum, wie z. B. einem Metallschaum, gefüllt, der vorteilhafterweise einen weiteren Kühlkörper im Innenbehälter bildet.If according to a further preferred feature of the invention, the inner container has a bottom pan, which is configured to receive liquid nitrogen, there are advantages for the simplified cooling of the cooling container. The bottom pan is filled with liquid nitrogen for cooling during the preparation of the cooling tank for transport until the desired final temperature of the inner tank is reached. Particularly preferably, the bottom tray with a solid foam, such as. B. a metal foam, filled, which advantageously forms another heat sink in the inner container.

Der Behälterdeckel des erfindungsgemäßen Kühlbehälters hat vorzugsweise einen Schichtaufbau wie die Behälterwände. Besonders bevorzugt ist der Behälterdeckel an einer Auflageseite, die zur Auflage auf den Querschnittsflächen der Behälterwände an der Oberseite des Kühlbehälters vorgesehen ist, mit einem Deckelauflageprofil, z. B. einem Mäanderprofil versehen, während die Behälterwände mit einem Wandquerschnittsprofil ausgebildet sind. Das Deckelauflageprofil und das Wandquerschnittsprofil sind zueinander passend so gebildet, dass beide Profile im geschlossenen Zustand des Kühlbehälters ineinandergreifen. Vorteilhafterweise wird dadurch der Wärmestrom von der Umgebung zum Innenbehälter minimiert.The container lid of the cooling container according to the invention preferably has a layer structure as the container walls. Particularly preferably, the container lid is provided on a support side, which is provided for resting on the cross-sectional surfaces of the container walls at the top of the cooling container, with a lid support profile, for. B. a meander profile, while the container walls are formed with a wall cross-sectional profile. The lid support profile and the wall cross-sectional profile are matched to one another so formed that both profiles engage in the closed state of the cooling container. Advantageously, this minimizes the heat flow from the environment to the inner container.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Kühlbehälter zusätzlich mit einer Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung des Innenraums eingerichtet sein. Die Kühleinrichtung umfasst z. B. ein elektrisch betriebenes Kühlgerät, das zur unterstützenden Kühlung des Innenbehälters, insbesondere während Be- und Entladevorgängen eingerichtet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the cooling container can be additionally set up with a cooling device for active cooling of the interior. The cooling device comprises z. B. an electrically operated cooling device, which is set up for supporting cooling of the inner container, in particular during loading and unloading.

Es wird als unabhängiger Gegenstand der Erfindung ein Kühlfahrzeug beschrieben, das für einen Transport von Proben, insbesondere biologischen Proben, bei einer Temperatur unterhalb von –80°C, insbesondere unterhalb von –100°C, z. B. unterhalb –160°C, konfiguriert ist und einen Kühlbehälter gemäß dem obigen ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung und ein Fahrwerk aufweist. Der Kühlbehälter ist am Fahrwerk, insbesondere einer Ladeplattform des Fahrzeugs, dauerhaft oder lösbar befestigt und/oder auf einer Ladeplattform des Fahrwerks aufgestellt.It is described as an independent subject matter of the invention, a refrigerated vehicle, for a transport of samples, in particular biological samples, at a temperature below -80 ° C, in particular below -100 ° C, z. B. below -160 ° C, configured and having a cooling tank according to the above first general aspect of the invention and a chassis. The cooling container is permanently or detachably attached to the chassis, in particular a loading platform of the vehicle and / or placed on a loading platform of the chassis.

Gemäß einer weiteren Variante kann das Kühlfahrzeug mit einer Kraneinrichtung ausgestattet sein, die zur Bewegung von Proben in den Innenbehälter oder aus dem Innenbehälter eingerichtet ist. Vorteilhafterweise bildet die Kraneinrichtung ein integriertes Transfersystem zur Be- und Entladung der Proben in einem temperaturüberwachten, definierten Zeitraum, z. B. aus einem Lagerbehälter in einer Kryobiobank in den Innenbehälter des Kühlfahrzeugs oder von diesem in einen neuen Lagerbehälter oder an einen Ort der Nutzung der kryokonservierten Proben.According to a further variant, the refrigerated vehicle may be equipped with a crane device which is set up for moving samples into the inner container or from the inner container. Advantageously, the crane device forms an integrated transfer system for loading and unloading the samples in a temperature-controlled, defined period, eg. B. from a storage container in a cryobiobank in the inner container of the refrigerated vehicle or from this to a new storage container or to a place of use of the cryopreserved samples.

Das Kühlfahrzeug kann mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sein. In diesem Fall ist das Kühlfahrzeug vorzugsweise ein Lastkraftwagen. Alternativ kann das Kühlfahrzeug als Anhänger für eine Zugmaschine ausgebildet sein. In beiden Fällen umfasst der Kühlbehälter des Kühlfahrzeugs vorzugsweise Außenmaße, die gleich den Maßen eines Standard-Containers, z. B. eines ISO-Containers gewählt sind. Das Fahrwerk des Kühlfahrzeugs kann z. B. ein Containerchassis (Fahrgestell für ISO-Container) umfassen.The refrigerated vehicle can be equipped with its own drive. In this case, the refrigerated vehicle is preferably a truck. Alternatively, the refrigerated vehicle may be designed as a trailer for a tractor. In both cases, the refrigerated container of the refrigerated vehicle preferably comprises outer dimensions equal to the dimensions of a standard container, for. B. an ISO container are selected. The chassis of the refrigerator can z. B. a container chassis (chassis for ISO containers) include.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: schematische Perspektivansichten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters und von dessen Teilen; 1 : schematic perspective views of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention and of its parts;

2 und 3: schematische Schnittansichten des Kühlbehälters in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlbehälters; 2 and 3 : schematic sectional views of the cooling tank in different operating phases of the cooling tank;

4: schematische Schnittansichten des Kühlbehälters mit Illustrationen des Behälterdeckels und der Kühlkörpereinrichtung; 4 : schematic sectional views of the cooling tank with illustrations of the container lid and the heat sink device;

5 bis 8: schematische Schnittansichten des Schichtaufbaus der Behälterwände gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlbehälters; 5 to 8th : schematic sectional views of the layer structure of the container walls according to preferred embodiments of the cooling container according to the invention;

9: eine schematische Schnittansicht des Schichtaufbaus des Behälterdeckels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters; 9 a schematic sectional view of the layer structure of the container lid according to a preferred embodiment of the cooling container according to the invention;

10: eine schematische Schnittansicht des Kühlbehälters mit Probenracks im Innenraum; 10 a schematic sectional view of the cooling tank with sample racks in the interior;

11: Kurvendarstellungen zur Illustration der Kühleigenschaften des erfindungsgemäßen Kühlbehälters; 11 : Graphs illustrating the cooling characteristics of the refrigerated container according to the invention;

12: Außenansichten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters; 12 : Exterior views of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention;

13: Außenansichten eines Kühlfahrzeugs, das mit dem Kühlbehälter ausgestattet ist; und 13 : Exterior views of a refrigerated vehicle equipped with the refrigerated container; and

14: eine schematische Illustration einer Kraneinrichtung an einem Kühlfahrzeug. 14 : a schematic illustration of a crane device on a refrigerated vehicle.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlbehälters werden im Folgenden insbesondere unter Bezug auf die strukturellen Merkmale des Kühlbehälters beschrieben. Der Kühlbehälter kann dauerhaft oder zeitweilig mit einem Fahrwerk verbunden sein, das schematisch in den 13 und 14 gezeigt ist. Das Fahrwerk kann in seinen Einzelheiten gestaltet sein, wie es von herkömmlichen Lastkraftwagen oder deren Anhängern bekannt ist. Vorteilhafterweise ist der Kühlbehälter autonom betriebsfähig, so dass eine Kopplung mit Betriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs nicht zwingend erforderlich ist. Falls das Kühlfahrzeug mit einer aktiven Kühleinrichtung, insbesondere einem elektrischen Kühlgerät, und/oder einer Kraneinrichtung ausgestattet ist, können diese mit den Betriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs verbunden sein.Features of preferred embodiments of the cooling tank according to the invention are described below in particular with reference to the structural features of the cooling tank. The cooling tank may be permanently or temporarily connected to a chassis, which is schematically in the 13 and 14 is shown. The chassis can be designed in its details, as it is known from conventional trucks or their trailers. Advantageously, the cooling container is autonomously operable, so that a coupling with operating equipment of the motor vehicle is not mandatory. If the refrigerated vehicle is equipped with an active cooling device, in particular an electric cooling device, and / or a crane device, these may be connected to the operating devices of the motor vehicle.

Es wird beispielhaft auf eine Gestaltung des Kühlbehälters Bezug genommen, der die Maße eines ISO-Containers gemäß Norm 668 (Breite: 8 Fuß = 2,4384 m; Länge: 20 Fuß = 6,096 m oder 40 Fuß = 12,192 m; und Höhe: 8 Fuß 6 Zoll = 2,591 m) besitzt. Die praktische Anwendung ist nicht auf Kühlbehälter dieser Maße beschränkt, sondern mit Kühlbehältern anderer Maße entsprechend möglich, wobei allgemein vorzugsweise ein quaderförmiger Kühlbehälter mit Maßen eines standardisierten Containers verwendet wird. Abweichend von den herkömmlichen Standard-Containern besitzt der erfindungsgemäß verwendete Kühlbehälter jedoch keine Seitentür, sondern einen Behälterdeckel, wie insbesondere in 1 illustriert ist.Reference is made, by way of example, to a design of the refrigerated container having the dimensions of an ISO container in accordance with standard 668 (width: 8 feet = 2.4384 meters, length: 20 feet = 6.096 meters or 40 feet = 12.192 meters, and height: 8 Foot 6 inches = 2,591 m). The practical application is not limited to cooling containers of this size, but with cooling containers of other dimensions accordingly possible, wherein generally preferably a cuboid cooling container is used with dimensions of a standardized container. Unlike the conventional standard containers, however, the cooling container used in the invention has no side door, but a container lid, in particular in 1 is illustrated.

Der erfindungsgemäße Kühlbehälter kann fest mit dem Fahrwerk, z. B. einem Fahrzeugrahmen oder einer Ladeplattform, eines Kühlfahrzeugs verbunden sein, so dass der Kühlbehälter gemeinsam mit dem Fahrwerk bewegt werden kann.The cooling container according to the invention can be fixed to the chassis, z. As a vehicle frame or a loading platform, a refrigerated vehicle, so that the cooling tank can be moved together with the chassis.

Die 1A und 1B zeigen in schematischer Perspektivansicht die Hauptbestandteile einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlbehälters 100. Einzelheiten des Innenbehälters 10, der Behälterwände 30 und des Behälterdeckels 40 sind in den 1A und 1B aus Klarheitsgründen nicht gezeigt (siehe unten).The 1A and 1B show in schematic perspective view the main components of a preferred embodiment of the cooling container according to the invention 100 , Details of the inner container 10 , the container walls 30 and the container lid 40 are in the 1A and 1B not shown for clarity (see below).

Der Kühlbehälter 100 umfasst den Innenbehälter 10, der einen Innenraum 11 zur Aufnahme der Proben (nicht dargestellt) einschließt (siehe 1B), die Kühlkörpereinrichtung 20 (schraffiert dargestellt), die am Boden des Innenbehälters 10 angeordnet ist, Behälterwände 30, die den Innenbehälter 10 einschließen und an Horizontalseiten und einer Bodenseite begrenzen, und den Behälterdeckel 40, mit dem der Kühlbehälter an seiner Oberseite verschließbar ist.The cooling tank 100 includes the inner container 10 who has an interior 11 for receiving the samples (not shown) (see 1B ), the heat sink device 20 (shown hatched) at the bottom of the inner container 10 is arranged, container walls 30 that the inner container 10 and border on horizontal sides and a bottom side, and the container lid 40 , with which the cooling container is closable on its upper side.

Die Behälterwände 30 sind an einem quaderförmigen Halterahmen 31 befestigt, der z. B. durch das Standardgerüst eines ISO-Containers gebildet wird. Die Behälterwände 30 haben einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten, der unten insbesondere unter Bezug auf die 5 bis 8 beschrieben ist. Die Wandschichten umfassen mindestens eine Thermoisolationsschicht und mindestens eine äußere Prallschutzschicht, die zur Erfüllung der Aufgaben der Behälterwände 30 hinsichtlich der Thermoisolation, der Bereitstellung einer hohen Wärmekapazität und der Bereitstellung eines mechanischen Schutzes für den Innenbehälter 10 konfiguriert sind. Die Gesamtdicke einer Behälterwand liegt im Bereich von 20 cm bis 80 cm.The container walls 30 are on a cuboid support frame 31 attached, the z. B. is formed by the standard framework of an ISO container. The container walls 30 have a layer structure with several wall layers, the bottom of particular reference to the 5 to 8th is described. The wall layers comprise at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer, which fulfill the tasks of the container walls 30 in terms of thermal insulation, providing a high heat capacity and providing mechanical protection to the inner container 10 are configured. The total thickness of a container wall is in the range of 20 cm to 80 cm.

Der Innenbehälter 10 wird an seinen Horizontalseiten und seiner Bodenseite von den Behälterwänden 30 und an seiner Oberseite von dem Behälterdeckel 40 begrenzt. Der Innenbehälter 10 umfasst z. B. einen ein- oder doppelwandigen Metallbehälter, der vorzugsweise aus Stahl, Kupfer und/oder Aluminium hergestellt ist. An der Oberseite kann der Innenbehälter zum Behälterdeckel 40 hin offen sein. An der Unterseite besitzt der Innenbehälter 10 eine Bodenwanne 12, in der die Kühlkörpereinrichtung 20 angeordnet ist und die des Weiteren zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff bei der Abkühlung des Kühlfahrzeugs 200 vorgesehen ist. Die Kühlkörpereinrichtung 20 umfasst z. B. einen kompakten Festkörper mit hoher Wärmekapazität, insbesondere einen kompakten Metallkörper, z. B. aus Aluminium, und/oder eine Anordnung aus mehreren Kühlkörpern (siehe 4B).The inner container 10 is at its horizontal sides and its bottom side of the container walls 30 and at the top of the container lid 40 limited. The inner container 10 includes z. As a single or double-walled metal container, which is preferably made of steel, copper and / or aluminum. At the top of the inner container to the container lid 40 be open. At the bottom has the inner container 10 a floor pan 12 in which the heat sink device 20 is arranged and further for receiving liquid nitrogen during the cooling of the refrigerated vehicle 200 is provided. The heat sink device 20 includes z. B. a compact solid with high heat capacity, in particular a compact metal body, eg. As aluminum, and / or an arrangement of a plurality of heat sinks (see 4B ).

Die Bodenwanne 12 kann mit einem Feststoff-Schaum 13, der z. B. aus Aluminium hergestellt ist, belegt sein. Der Feststoff-Schaum 13 bildet z. B. eine Schicht in der Bodenwanne 12 mit einer Dicke von 5 cm bis 10 cm. Über der Kühlkörpereinrichtung 20 und dem Feststoff-Schaum 13 ist eine Trägerplatte 14 (in 1B teilweise dargestellt) angeordnet, auf der bei Gebrauch des Kühlfahrzeugs 200 Probenracks (siehe 10) mit den kryokonservierten Proben stehen. Die Trägerplatte 14 kann ein Metallgitter oder eine Metallplatte sein. Optional kann die Trägerplatte 14 einen Kühlkörper der Kühlkörpereinrichtung 20 (siehe 4B) bilden. The floor pan 12 can with a solid foam 13 , the z. B. made of aluminum, be occupied. The solid foam 13 forms z. B. a layer in the floor pan 12 with a thickness of 5 cm to 10 cm. Above the heat sink device 20 and the solid foam 13 is a carrier plate 14 (in 1B partially shown) arranged on the in use of the refrigerated vehicle 200 Sample racks (see 10 ) with the cryopreserved samples. The carrier plate 14 can be a metal grid or a metal plate. Optionally, the carrier plate 14 a heat sink of the heat sink device 20 (please refer 4B ) form.

Die untere Seitenwand kann fest mit dem Fahrwerk eines Kühlfahrzeugs oder einer Ladeplattform von diesem verbunden sein (siehe 13, 14). Zu diesem Zweck sind auf der Außenseite des Kühlbehälters 100 und am Fahrwerk Befestigungselemente, wie z. B. Schraub- und/oder Bolzenverbindungen, vorgesehen (nicht dargestellt).The lower side wall may be fixedly connected to the chassis of a refrigerated vehicle or a loading platform thereof (see 13 . 14 ). For this purpose are on the outside of the cooling tank 100 and on the landing gear fasteners, such. B. screw and / or bolt connections, provided (not shown).

Der Behälterdeckel 40 umfasst ein Wandelement mit einem Schichtaufbau, der mindestens eine Thermoisolationsschicht und mindestens eine äußere Prallschutzschicht umfasst und vorzugsweise wie der Schichtaufbau der Behälterwände 30 gebildet ist. In Dickenrichtung verjüngt sich der Behälterdeckel 40 hin zum Innenraum 11, so dass eine abgeschrägte Auflageseite 41 gebildet wird, die auf einer entsprechend abgeschrägten Oberseite 32 der Behälterwände 30 aufliegt. Die Realisierung der Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines rechteckigen Behälterdeckels 40 beschränkt. Alternativ kann ein kreisrunder Behälterdeckel verwendet werden. Die Kreisform hat den besonderen Vorteil, dass der Behälterdeckel nicht unbeabsichtigt in den Innenraum 11 des Kühlbehälters 100 fallen kann.The container lid 40 comprises a wall element having a layer structure comprising at least one thermal insulation layer and at least one outer impact protection layer, and preferably like the layer structure of the container walls 30 is formed. In the thickness direction, the container lid tapers 40 towards the interior 11 , leaving a slanted bearing side 41 formed on a corresponding bevelled top 32 the container walls 30 rests. The realization of the invention is not based on the use of a rectangular container lid 40 limited. Alternatively, a circular container lid can be used. The circular shape has the particular advantage that the container lid is not unintentionally in the interior 11 of the cooling tank 100 can fall.

Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Kühlfahrzeugs bildet der an den Behälterwänden 30 vorgesehene Hohlraum 50, der in der schematischen Schnittansicht in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlbehälters 100 in den 2 und 3 gezeigt ist. Der Hohlraum 50 umfasst allgemein einen schichtförmigen, flächenhaften Zwischenraum unmittelbar am Innenbehälter 10 oder im Schichtaufbau der Behälterwände 30 (siehe 7). Bei doppelwandiger Ausführung der Wand des Innenbehälters 10 wird der Hohlraum 50 durch die Wand des Innenbehälters 10 gebildet. Alternativ ist an den Innenbehälter 10 angrenzend eine evakuierbare Doppelwandstruktur zur Bildung des Hohlraums 50 vorgesehen. Der Hohlraum 50 ist über eine Ventileinrichtung 51 mit einer Vakuumpumpe 52 oder einem Arbeitsgasreservoir 53 (oder der Umgebungsatmosphäre) koppelbar. Der Hohlraum 50 besitzt in Dickenrichtung der Behälterwände 30 eine Breite von z. B. 1 cm bis 10 cm.An important feature of the refrigerated vehicle according to the invention is that on the container walls 30 provided cavity 50 in the schematic sectional view in different phases of operation of the cooling tank 100 in the 2 and 3 is shown. The cavity 50 generally comprises a layered, planar gap directly on the inner container 10 or in the layer structure of the container walls 30 (please refer 7 ). In double-walled design of the wall of the inner container 10 becomes the cavity 50 through the wall of the inner container 10 educated. Alternatively, to the inner container 10 adjacent an evacuatable double wall structure to form the cavity 50 intended. The cavity 50 is via a valve device 51 with a vacuum pump 52 or a working gas reservoir 53 (or the ambient atmosphere) coupled. The cavity 50 has in the thickness direction of the container walls 30 a width of z. B. 1 cm to 10 cm.

Der Hohlraum 50 kann in verschiedenen Betriebsphasen evakuiert sein oder mit einem Arbeitsgas bei Atmosphärendruck oder einem Arbeitsdruck oberhalb des Atmosphärendrucks beaufschlagt sein. Der Innendruck im Hohlraum 50 bestimmt die Temperatur, bei der Sauerstoff vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht (Verflüssigungspunkt). Der Innendruck im Hohlraum 50 wird vorzugsweise während des Transports so gewählt, dass bei Ausbildung eines Temperaturgradienten zwischen der Außenseite des Kühlbehälters 100 und dem Innenraum 11 die Temperatur im Hohlraum 50 gleich der Verflüssigungstemperatur des Sauerstoffs ist, so dass die Außenwand des Hohlraums die Verflüssigungstemperatur von Sauerstoff nicht erreicht bzw. unterschreitet. Idealerweise über –180°C liegt. Die Temperatur an der Außenwand des Hohlraums 50 kann durch Temperatursensoren (nicht dargestellt) überwacht oder in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Behälterwände 30 und der Breite des Hohlraums 50 in Dickenrichtung der Behälterwände 30 ermittelt werden.The cavity 50 may be evacuated in different phases of operation or be acted upon with a working gas at atmospheric pressure or a working pressure above atmospheric pressure. The internal pressure in the cavity 50 determines the temperature at which oxygen passes from the gaseous to the liquid state (liquefaction point). The internal pressure in the cavity 50 is preferably chosen during transport so that when forming a temperature gradient between the outside of the cooling tank 100 and the interior 11 the temperature in the cavity 50 is equal to the liquefaction temperature of the oxygen, so that the outer wall of the cavity does not reach or fall below the liquefaction temperature of oxygen. Ideally above -180 ° C. The temperature on the outer wall of the cavity 50 can be monitored by temperature sensors (not shown) or depending on the thermal conductivity of the container walls 30 and the width of the cavity 50 in the thickness direction of the container walls 30 be determined.

Vorteilhafterweise ermöglicht die Einstellung des Innendrucks und der Temperatur im Hohlraum 50, dass beim Abkühlen des Kühlbehälters 100 mit flüssigem Stickstoff kein flüssiger Sauerstoff in den Behälterwänden 30 abgeschieden wird. Nach Beendigung der Abkühlung, wenn im Innenbehälter die Temperatur des flüssigen Stickstoffs (–196°C) erreicht wurde, kann sich kein weiterer Sauerstoff verflüssigen, so dass anschließend die Aufgabe des evakuierten Hohlraums 50 in der Verringerung der Wärmeleitung aus der Umgebung in den Innenraum 11 besteht. Entsprechend kann nach der Abkühlung des Innenbehälters 10 für den nachfolgenden Transport von Proben mit dem Kühlbehälter 100 eine weitere Evakuierung zu geringeren Drucken für eine verbesserte Thermoisolation vorgesehen sein.Advantageously, the adjustment of the internal pressure and the temperature in the cavity allows 50 that when cooling the cooling tank 100 with liquid nitrogen no liquid oxygen in the container walls 30 is deposited. After completion of the cooling, when the temperature of the liquid nitrogen (-196 ° C) was reached in the inner container, no further oxygen can liquefy, so that subsequently the task of the evacuated cavity 50 in reducing the heat conduction from the environment to the interior 11 consists. Accordingly, after the cooling of the inner container 10 for the subsequent transport of samples with the cooling container 100 a further evacuation to lower pressures for improved thermal insulation can be provided.

2 zeigt eine Schnittansicht des Kühlbehälters 100 während der Abkühlung zur Vorbereitung eines Transports. Der Innenraum 11 wird permanent mit flüssigem Stickstoff 1 befüllt, wobei zu Beginn der flüssige Stickstoff beim Auftreffen auf die Bodenwanne 12 verdampft. Mit zunehmender Abkühlung des Innenbehälters 10 bildet sich in der Bodenwanne 12 ein Stickstoffsee. Bei weiterer Abkühlung des Innenbehälters 10 und der angrenzenden Bereiche der Behälterwände 30 verringert sich die Verdampfungsrate des flüssigen Stickstoffs bis zu einer minimalen Verdampfungsrate entsprechend dem verbleibenden Wärmestrom aus der Umgebung durch die Behälterwände 30 in den Innenraum 11. Der verdampfende Stickstoff kann durch ein verschließbares Entlüftungsrohr (nicht dargestellt) im oberen Teil der Behälterwände 30 oder im Behälterdeckel 40 oder durch Spalte zwischen den Behälterwänden 30 und dem Behälterdeckel 40 in die Umgebung abfließen, so dass im Innenraum 11 kein Stickstoff-Überdruck gebildet wird. 2 shows a sectional view of the cooling tank 100 during cooling to prepare for transport. The interior 11 becomes permanent with liquid nitrogen 1 filled with, at the beginning of the liquid nitrogen when hitting the floor pan 12 evaporated. With increasing cooling of the inner container 10 forms in the floor pan 12 a nitrogen lake. Upon further cooling of the inner container 10 and the adjacent areas of the container walls 30 For example, the rate of evaporation of the liquid nitrogen decreases to a minimum evaporation rate corresponding to the remaining heat flow from the environment through the container walls 30 in the interior 11 , The vaporizing nitrogen may pass through a closable vent tube (not shown) in the upper part of the container walls 30 or in the container lid 40 or through gaps between the container walls 30 and the container lid 40 drain into the environment, leaving the interior 11 no nitrogen overpressure is formed.

Während der Abkühlung ist der Hohlraum 50 mit der äußeren Atmosphäre verbunden oder mit dem Arbeitsgasreservoir 53 unter Druck gesetzt. Dabei kann z. B. ein Arbeitsdruck im Bereich von 1 bar bis 10 bar eingestellt werden. Vorteilhafterweise ergibt dies eine gute Wärmeleitung durch den Hohlraum 50 in die Behälterwände 30 und deren schnelle Abkühlung gemeinsam mit dem Innenbehälter 10. During cooling, the cavity is 50 connected to the outside atmosphere or to the working gas reservoir 53 put under pressure. It can be z. B. a working pressure in the range of 1 bar to 10 bar can be adjusted. Advantageously, this results in a good heat conduction through the cavity 50 into the container walls 30 and their rapid cooling together with the inner container 10 ,

In der zweiten Phase der Abkühlung, wenn in der Bodenwanne 12 flüssiger Stickstoff verbleibt und der Innenraum die Temperatur des flüssigen Stickstoffs erreicht, wird der Hohlraum 50 mit der Vakuumpumpe 52 auf einen derartigen Druck evakuiert, dass die Temperatur im Hohlraum 50 dem Verflüssigungspunkt von Sauerstoff entspricht. Gleichzeitig wird der Hohlraum 50 mit der Ventileinrichtung 51 von der äußeren Atmosphäre oder dem Arbeitsgasreservoir 53 getrennt, so dass kein weiterer Sauerstoff in den Hohlraum 50 eintreten kann. In einem praktischen Beispiel beträgt der Druck im Hohlraum 50 in dieser Phase der Abkühlung bei einer Breite des Hohlraums 50 in Dickenrichtung der Behälterwände 30 von 0,5 cm bis einige cm weniger als 350 mbar, vorzugsweise weniger als 10 mbar.In the second phase of cooling, if in the floor pan 12 liquid nitrogen remains and the interior reaches the temperature of the liquid nitrogen, the cavity 50 with the vacuum pump 52 evacuated to such a pressure that the temperature in the cavity 50 corresponds to the liquefaction point of oxygen. At the same time, the cavity 50 with the valve device 51 from the outside atmosphere or the working gas reservoir 53 separated, leaving no more oxygen in the cavity 50 can occur. In a practical example, the pressure in the cavity is 50 in this phase of cooling at a width of the cavity 50 in the thickness direction of the container walls 30 from 0.5 cm to a few cm less than 350 mbar, preferably less than 10 mbar.

Nach Erreichen der Lager- und Transporttemperatur im Innenraum 11, typischerweise die Temperatur des flüssigen Stickstoffs, insbesondere –190°C, wird gemäß 3 der Hohlraum 50 mit der Vakuumpumpe 52 evakuiert. Der Restdruck im Hohlraum 50 beträgt dann z. B. weniger als 10 mbar. Vorteilhafterweise wird damit die Wärmeleitung von den Behälterwänden 30 in dem Innenraum 11 des Kühlbehälters 100 minimiert. Vor oder nach der Beladung des Kühlbehälters 100 und vor Beginn des Transports wird der im Innenbehälter verbliebene flüssige Stickstoff durch allmähliche Verdampfung oder durch Abpumpen entfernt.After reaching the storage and transport temperature in the interior 11 Typically, the temperature of the liquid nitrogen, especially -190 ° C, is determined according to 3 the cavity 50 with the vacuum pump 52 evacuated. The residual pressure in the cavity 50 is then z. B. less than 10 mbar. Advantageously, so that the heat conduction from the container walls 30 in the interior 11 of the cooling tank 100 minimized. Before or after loading the cooling tank 100 and before commencing transportation, the liquid nitrogen remaining in the inner vessel is removed by gradual evaporation or by pumping.

Während einer stationären Lagerung oder des Transports mit einem Kühlfahrzeug (siehe z. B. 13, 14) bleibt der Verflüssigungspunkt des Sauerstoffs zunächst im Hohlraum 50, wobei sich aufgrund der Evakuierung kein Sauerstoff verflüssigen und niederschlagen kann. Während einer ersten Phase können im Innenraum noch bodennahe Bereiche vorhanden sein, in dem die Temperatur unterhalb von –183°C liegt. Nach Stunden oder Tagen steigt die Temperatur aber auch in diesen Bereichen über –183°C, so dass sich im gesamten Kühlbehälter 100 kein Bereich mehr befindet, in dem sich Sauerstoff verflüssigen kann. Bei einer erneuten Abkühlung des Kühlbehälters während der Lagerung oder des Transports oder für einen neuen Transport ist die geeignete Einstellung der Temperatur im Hohlraum 50 jedoch erneut zu berücksichtigen.During stationary storage or transport with a refrigerated vehicle (see eg 13 . 14 ), the liquefaction point of the oxygen initially remains in the cavity 50 , where due to the evacuation no oxygen can liquefy and precipitate. During a first phase, areas near the ground may still be present in the interior in which the temperature is below -183 ° C. After hours or days, the temperature rises but also in these areas above -183 ° C, so that in the entire cooling tank 100 there is no area where oxygen can liquefy. If the cooling tank is cooled again during storage or transport or for a new transport, then the appropriate temperature setting in the cavity is required 50 but again to take into account.

4 zeigt Schnittansichten des erfindungsgemäßen Kühlbehälters 100 mit weiteren Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. 4A zeigt den Kühlbehälter 100 mit dem Innenbehälter 10, der Kühlkörpereinrichtung 20, den Behälterwänden 30 und dem Behälterdeckel 40. Die Kühlkörpereinrichtung 20 umfasst Kühlkörper 23, 21, die am Boden des Innenbehälters 10 und in den unteren Hälften der Seitenwände 15 des Innenbehälters 10 angeordnet sind. Die Kühlkörper 23 am Boden umfassen einen Stapel schichtförmiger Kühllagen, die in einem aufgefächerten Zustand (4A) voneinander beabstandet und in einem kompakten, zusammengelegten Zustand mit sich berührenden Oberflächen einen Kühllagenstapel 22 (4B) bilden. Die oberste Kühllage im Kühllagenstapel 22 bildet zugleich die Trägerplatte 14 im Innenraum 11 des Innenbehälters 10. 4 shows sectional views of the cooling container according to the invention 100 with further features of preferred embodiments of the invention. 4A shows the cooling tank 100 with the inner container 10 , the heat sink device 20 , the container walls 30 and the container lid 40 , The heat sink device 20 includes heat sink 23 . 21 at the bottom of the inner container 10 and in the lower halves of the sidewalls 15 of the inner container 10 are arranged. The heat sinks 23 at the bottom comprise a stack of layered cooling layers which in a fanned-out state ( 4A ) spaced apart and in a compact, collapsed state with contacting surfaces a cooling layer stack 22 ( 4B ) form. The topmost cooling layer in the cooling layer stack 22 at the same time forms the carrier plate 14 in the interior 11 of the inner container 10 ,

Die Kühlkörper 21, 23 bestehen z. B. aus Aluminium, Stahl oder Eisen, wobei wegen des geringen Gewichts Aluminium bevorzugt wird. Die Kühllagen im Kühllagenstapel 22 umfassen beispielsweise 20 Metallplatten mit einer Dicke von jeweils 10 mm, die an einem Rand des Bodens des Innenbehälters 10 angelenkt und in den Innenraum 11 des Innenbehälters 10 verschwenkbar sind. Zum Auffächern der Kühllagen des Kühllagenstapels 22 kann ein manuell betätigbarer Hebel- und/oder Federmechanismus und/oder ein Motorantrieb vorgesehen sein (nicht dargestellt).The heat sinks 21 . 23 exist z. As aluminum, steel or iron, being preferred because of the low weight of aluminum. The cooling layers in the cooling layer stack 22 For example, comprise 20 metal plates each having a thickness of 10 mm, which at an edge of the bottom of the inner container 10 hinged and in the interior 11 of the inner container 10 are pivotable. For fanning the cooling layers of the cooling layer stack 22 a manually operable lever and / or spring mechanism and / or a motor drive may be provided (not shown).

Der Behälterdeckel 40 weist an seiner Auflageseite 41 zur Auflage auf den Behälterwänden 30 an der Oberseite des Kühlbehälters 100 ein Deckelauflageprofil 42 auf, das in ein passendes Wandquerschnittsprofil 33 entlang der Dickenrichtung der Behälterwände 30 eingreift. Das Zusammenwirken des Deckelauflageprofils 42 und des Wandquerschnittsprofils 33 hat den Vorteil, dass ein Wärmefluss von der Umgebung in den Innenbehälter 10 entlang der Grenzfläche zwischen den Behälterwänden 30 und dem Behälterdeckel 40 minimiert wird.The container lid 40 points to its edition page 41 to rest on the container walls 30 at the top of the cooling tank 100 a lid support profile 42 on that in a matching wall section profile 33 along the thickness direction of the container walls 30 intervenes. The interaction of the cover support profile 42 and the wall cross section profile 33 has the advantage of providing a heat flow from the environment to the inner container 10 along the interface between the container walls 30 and the container lid 40 is minimized.

4A zeigt den Kühlbehälter 100 mit dem aufgefächerten Zustand der Kühlkörper 23 und mit dem geöffneten Behälterdeckel 40. In dieser Situation erfolgt die Zufuhr des flüssigen Stickstoffs durch die Deckelöffnung und die Abkühlung des Innenbehälters 10 und der angrenzenden Bereiche der Behälterwände 30 mit dem flüssigen Stickstoff. Durch die Auffächerung des Kühllagenstapels 22 wird die Oberfläche der Kühlkörpereinrichtung 20 vorteilhafterweise vergrößert, so dass die Abkühlung beschleunigt wird. 4B zeigt den Kühlbehälter 100 mit dem aufgefächerten Kühllagenstapel 22 und dem geschlossenen Behälterdeckel 40. In dieser Situation ist der Kühlbehälter 100 abgekühlt und zur Aufnahme von Proben bereit. 4A shows the cooling tank 100 with the fanned out state of the heat sink 23 and with the container lid open 40 , In this situation, the supply of liquid nitrogen through the lid opening and the cooling of the inner container takes place 10 and the adjacent areas of the container walls 30 with the liquid nitrogen. Due to the fanning out of the cooling layer stack 22 becomes the surface of the heat sink device 20 advantageously increased, so that the cooling is accelerated. 4B shows the cooling tank 100 with the fanned out cooling layer stack 22 and the closed container lid 40 , In this situation is the cooling tank 100 cooled and ready to receive samples.

5 zeigt Einzelheiten des Kühlbehälters 100, insbesondere von dessen Innenbehälter 10, Behälterwänden 30 und Hohlraum 50, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Beispielhaft ist die Schnittansicht der linken unteren Ecke des Kühlbehälters 100 im unteren Teil von 5 vergrößert dargestellt. Die Dicke der Behälterwand 30 liegt beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 80 cm. 5 shows details of the cooling tank 100 , in particular of its inner container 10 . container walls 30 and cavity 50 , According to another embodiment of the invention. By way of example, the sectional view of the lower left corner of the cooling tank 100 in the lower part of 5 shown enlarged. The thickness of the container wall 30 is for example in the range of 30 cm to 80 cm.

Der Innenbehälter 10, der den Innenraum 11 einschließt, umfasst eine Bodenwanne 12 und Seitenwände 15. In der Bodenwanne 12 ist ein Feststoff-Schaum 13 angeordnet. Oberhalb des Feststoff-Schaums 13 erstreckt sich über der Bodenwanne 12 eine Trägerplattform 14 in Gestalt eines Metallgitters. Die Höhe der Trägerplattform 14 über dem Boden der Bodenwanne 12 beträgt z. B. 20 cm. Kühlkörper 21 in Form von Metallplatten sind in der Bodenwanne 12 und an den Seitenwänden 15 angeordnet. Unmittelbar an die Seitenwände 15 und die Bodenwanne 12 angrenzend ist der Hohlraum 50 (siehe 2 und 3) angeordnet, der evakuierbar ist oder mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt werden kann.The inner container 10 that the interior 11 includes a floor pan 12 and sidewalls 15 , In the floor pan 12 is a solid foam 13 arranged. Above the solid foam 13 extends over the floor pan 12 a carrier platform 14 in the form of a metal grid. The height of the carrier platform 14 above the floor of the floor pan 12 is z. B. 20 cm. heatsink 21 in the form of metal plates are in the floor pan 12 and on the side walls 15 arranged. Immediately to the side walls 15 and the floor pan 12 adjacent is the cavity 50 (please refer 2 and 3 ), which can be evacuated or subjected to a working pressure.

Die Behälterwände 30 weisen einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten 30A, 30B, 30C und 30D auf, von denen die Wandschichten 30A bis 30C Thermoisolationsschichten und die äußere Wandschicht 30D eine Prallschutzschicht bilden.The container walls 30 have a layer structure with several wall layers 30A . 30B . 30C and 30D on, of which the wall layers 30A to 30C Thermal insulation layers and the outer wall layer 30D form an impact protection layer.

Im Einzelnen umfasst die innerste Wandschicht 30A eine Schaumstoff-Schicht, die z. B. aus Polyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) hergestellt ist und optional eine Folienschicht enthalten kann. Die Schaumstoff-Schicht hat den Vorteil, sich lückenlos an die äußere Form des Innenbehälters 10 und der Außenseite des Hohlraums 50 anzupassen. Des Weiteren wird durch die integrierte Folienschicht ein Flüssigkeitsdurchtritt durch die Behälterwand 30 verhindert. Die Dicke der Schaumstoff-Schicht 30A beträgt 2 cm bis 10 cm.Specifically, the innermost wall layer comprises 30A a foam layer, the z. B. made of rigid polyurethane foam (PUR / PIR) and optionally may contain a film layer. The foam layer has the advantage of being consistent with the outer shape of the inner container 10 and the outside of the cavity 50 adapt. Furthermore, through the integrated film layer, a liquid passage through the container wall 30 prevented. The thickness of the foam layer 30A is 2 cm to 10 cm.

Auf der Außenseite der Schaumstoff-Schicht 30A folgt eine Vakuum-Padschicht 30B, die aus einem Stapel mehrerer Lagen von Vakuumpads aufgebaut ist. Die Vakuumpads sind evakuierte Aluminium-Kunststoffkörper, die tieftemperaturtauglich und vorzugsweise mit einer Infrarot-Reflexionsschicht versehen sind. Die Dicke der Vakuumpad-Schicht 30B beträgt z. B. 20 cm.On the outside of the foam layer 30A follows a vacuum pad layer 30B , which is made up of a stack of several layers of vacuum pads. The vacuum pads are evacuated aluminum plastic bodies, which are suitable for low temperatures and preferably provided with an infrared reflection layer. The thickness of the vacuum pad layer 30B is z. B. 20 cm.

Anschließend folgt eine weitere Schaumstoff-Schicht 30C, die aus nicht brennbaren, geschäumten Kunststoffplatten, z. B. aus Polyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) hergestellt ist und eine Dicke von z. B. 6 cm aufweist. Die Schaumstoff-Schicht 30C dient einer weiteren Abdichtung der Behälterwand 30.This is followed by another foam layer 30C made of non-flammable, foamed plastic plates, eg. B. made of rigid polyurethane foam (PUR / PIR) and a thickness of z. B. 6 cm. The foam layer 30C serves for a further sealing of the container wall 30 ,

Schließlich umfasst die äußere Prallschutzschicht 30D eine robuste Außenhaut aus Metall- und/oder Kunststofflagen, die den Kühlbehälter 100 gegen mechanische Stöße und Zerstörung beim Transport schützt. Die Prallschutzschicht 30D ist z. B. aus gesicktem, 2 mm starkem Stahl-Trapezblech mit einer Dicke von 11 cm hergestellt.Finally, the outer impact protection layer comprises 30D a sturdy outer skin made of metal and / or plastic layers, which the cooling tank 100 protects against mechanical impact and destruction during transport. The impact protection layer 30D is z. B. made of beaded, 2 mm thick steel trapezoidal sheet with a thickness of 11 cm.

6 illustriert analog zu 5 eine abgewandelte Ausführungsform des Kühlbehälters 100 mit dem Innenbehälter 10, dem Hohlraum 50 und den Behälterwänden 30. Im Innenbehälter 10 sind schematisch ein kompakter Kühlkörper 21 und ein Kühllagenstapel 22 aus einer Vielzahl von Kühllagen gezeigt. Die Kühllagen des Kühllagenstapels 22 sind an einem Rand über ein Scharnier 24 verbunden, um zwischen dem illustrierten kompakten Zustand und einem aufgefächerten Zustand (siehe 4A) verschwenkbar zu sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist abweichend von der Ausführungsform der 5 keine gitterartige Trägerplattform vorgesehen. Die oberste Kühllage des Kühllagenstapels 22 bildet in diesem Fall die Auflagefläche zur Aufnahme von Probenracks (siehe 10) im Innenraum 11 des Innenbehälters 10. 6 illustrated by analogy 5 a modified embodiment of the cooling tank 100 with the inner container 10 , the cavity 50 and the container walls 30 , In the inner container 10 are schematically a compact heat sink 21 and a cooling layer stack 22 shown from a variety of cooling layers. The cooling layers of the cooling layer stack 22 are on one edge over a hinge 24 connected between the illustrated compact state and a fanned state (see 4A ) to be pivotable. In this embodiment of the invention is different from the embodiment of the 5 no grid-like carrier platform provided. The topmost cooling layer of the cooling layer stack 22 forms in this case the support surface for receiving sample racks (see 10 ) in the interior 11 of the inner container 10 ,

Die Behälterwände 30 umfassen einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten, die zwei Schaumstoff-Schichten 30A, 30C, eine äußere Prallschutzschicht 30D und zusätzlich eine innere Schicht 30E aus einem partikulären Feststoff umfassen. Die Schicht 30E hat beispielsweise eine Dicke im Bereich von 10 cm bis 30 cm. Der partikuläre Feststoff umfasst z. B. feindisperses Siliziummaterial. Vorzugsweise ist die Schicht 30E aus partikulärem Feststoff allseits gasdicht, z. B. mit einer Folie verschlossen und evakuiert, so dass eine weitere Thermoisolationsschicht gebildet wird.The container walls 30 comprise a layer structure with several wall layers, the two foam layers 30A . 30C , an outer impact protection layer 30D and additionally an inner layer 30E from a particulate solid. The layer 30E for example, has a thickness in the range of 10 cm to 30 cm. The particulate solid comprises z. B. finely-dispersed silicon material. Preferably, the layer is 30E Particulate solid everywhere gas-tight, z. B. closed with a film and evacuated, so that a further thermal insulation layer is formed.

7 illustriert eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Kühlbehälters 100 analog zu den 5 und 6 mit dem Innenbehälter 10, dem Hohlraum 50 und den Behälterwänden 30. Abweichend von den Ausführungsformen der 5 und 6 ist bei der Ausführungsform der 7 der Hohlraum 50 in dem Schichtaufbau der Wandschichten 30 enthalten. Zwischen der Seitenwand 15 und der Bodenwanne 12 des Innenbehälters 10 einerseits und dem Hohlraum 50 andererseits ist eine weitere Schaumstoff-Schicht 30F angeordnet. Die Schaumstoff-Schicht 30F ist eine Thermoisolationsschicht, die zusätzlich einen mechanischen Schutz des Innenbehälters 10 bildet. Hierzu umfasst die Schaumstoff-Schicht 30F vorzugsweise aus Polyurethan-Hartschaum (PUR/PIR) mit einer Dicke von 3 cm. Die zusätzliche Schaumstoff-Schicht 30F hat Vorteile für den Transport von Kühlgut mit besonders hohem Gewicht, das im Innenbehälter 10 auf kleinen Fußflächen steht. Mit der Schaumstoff-Schicht 30F wird der Hohlraum 15 gegen eine unerwünschte Deformation geschützt. 7 illustrates a further variant of the cooling container according to the invention 100 analogous to the 5 and 6 with the inner container 10 , the cavity 50 and the container walls 30 , Notwithstanding the embodiments of the 5 and 6 is in the embodiment of the 7 the cavity 50 in the layer structure of the wall layers 30 contain. Between the side wall 15 and the floor pan 12 of the inner container 10 on the one hand and the cavity 50 on the other hand is another foam layer 30F arranged. The foam layer 30F is a thermal insulation layer that additionally provides mechanical protection of the inner container 10 forms. This includes the foam layer 30F preferably made of rigid polyurethane foam (PUR / PIR) with a thickness of 3 cm. The additional foam layer 30F has advantages for the transport of refrigerated goods with particularly high weight, that in the inner container 10 standing on small feet. With the foam layer 30F becomes the cavity 15 protected against undesired deformation.

Auf der Außenseite des Hohlraums 50 sind, wie oben unter Bezug auf die 5 und 6 beschrieben, weitere Wandschichten vorgesehen. Diese umfassen insbesondere eine Vakuumpad-Schicht 30B (in 7 ohne die Vakuumpads dargestellt), eine Abstandsschicht 30G, z. B. aus Metall, Holz oder kryotauglichem Kunststoff- oder Harzmaterial mit einer Dicke von z. B. 2 cm und die äußere Prallschutzschicht 30D.On the outside of the cavity 50 are as above with respect to the 5 and 6 described, further wall layers provided. These include in particular a vacuum pool layer 30B (in 7 without the vacuum pads shown), a spacer layer 30G , z. B. metal, wood or kryotauglichem plastic or resin material having a thickness of z. B. 2 cm and the outer impact protection layer 30D ,

8 illustriert eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Kühlbehälters 100 mit dem Innenbehälter 10, dem Hohlraum 50 und den Behälterwänden 30. Der Hohlraum 50 besitzt in Dickenrichtung der Behälterwände 30 eine vergrößerte Breite, z. B. im Bereich von 5 cm bis 15 cm. Zur mechanischen Stabilisierung des Hohlraums 50 sind in diesem Querstützen 51 angeordnet. Die Querstützen 51 bestehen aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Kunststoff. Des Weiteren zeigt 8 eine zusätzliche Metallschicht 30H zwischen der Außenseite des Hohlraums 50 und der Vakuumpad-Schicht 30B. Die Metallschicht 30H dient dem mechanischen Schutz des Hohlraums 50 und der Stabilisierung der Behälterwände 30. 8th illustrates a further variant of the cooling container according to the invention 100 with the inner container 10 , the cavity 50 and the container walls 30 , The cavity 50 has in the thickness direction of the container walls 30 an enlarged width, z. B. in the range of 5 cm to 15 cm. For mechanical stabilization of the cavity 50 are in this cross braces 51 arranged. The cross supports 51 consist of a material of low thermal conductivity, such. B. plastic. Further shows 8th an additional metal layer 30H between the outside of the cavity 50 and the vacuum pad layer 30B , The metal layer 30H serves for the mechanical protection of the cavity 50 and the stabilization of the container walls 30 ,

9 illustriert Einzelheiten des Behälterdeckels 40 im geschlossenen Zustand des Kühlbehälters 100. Der Behälterdeckel 40 weist einen Schichtaufbau mit mehreren Deckelschichten auf, die im Einzelnen von innen nach außen eine Schaumstoff-Schicht 40A, eine Auflageschicht 40B, eine Vakuumpad-Schicht 40C, eine weitere, mehrlagige Schaumstoff-Schicht 40D, in die die Vakuumpad-Schicht 40C eingebettet ist, und eine äußere Prallschutzschicht 40E umfassen. Der Behälterdeckel 40 weist eine Gesamtdicke im Bereich von 20 cm bis 40 cm auf. 9 illustrates details of the container lid 40 in the closed state of the cooling tank 100 , The container lid 40 has a layer structure with several cover layers, which in detail from inside to outside a foam layer 40A , a pad layer 40B , a vacuum pad layer 40C , another, multi-layered foam layer 40D into which the vacuum pad layer 40C embedded, and an outer impact protection layer 40E include. The container lid 40 has a total thickness in the range of 20 cm to 40 cm.

Das Deckelauflageprofil 42 des Behälterdeckels 40 ist in der zweiten Schaumstoff-Schicht 40D gebildet. Die angrenzende Behälterwand 30 weist in ihrem Schichtaufbau ein entsprechend passendes Wandquerschnittsprofil 33 auf. Die Deckelauflage- und Wandquerschnittsprofile 42, 33 sind in Dickenrichtung des Behälterdeckels (d. h. in einer Richtung senkrecht zur Behälterdeckeloberfläche) mäanderförmig gebildet, so dass ein Wärmefluss von außen nach innen und ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenbehälter 10 minimiert werden.The lid support profile 42 of the container lid 40 is in the second foam layer 40D educated. The adjacent container wall 30 has a correspondingly matching wall cross-sectional profile in its layer structure 33 on. The lid support and wall cross-section profiles 42 . 33 are meandered in the thickness direction of the container lid (ie, in a direction perpendicular to the container lid surface), so that a heat flow from outside to inside and a penetration of moisture into the inner container 10 be minimized.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Lagerung oder zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C wird zunächst zur Abkühlung des Kühlbehälters 100 dessen Innenbehälter 10 mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt, bis der Innenbehälter 10 die Temperatur des flüssigen Stickstoffs aufweist. Des Weiteren erfolgt die Beschickung des Kühlbehälters 100 mit den Proben. Die Proben-Beschickung kann zeitlich während oder nach der Abkühlung des Innenbehälters 10 erfolgen. Anschließend erfolgt nach der Entfernung eventuell verbliebenen flüssigen Stickstoffs der Transport des Kühlbehälters 100 an einen Zielort.In the inventive method for storage or transport of samples at a temperature below -80 ° C is first to cool the cooling tank 100 its inner container 10 charged with liquid nitrogen until the inner container 10 having the temperature of the liquid nitrogen. Furthermore, the charging of the cooling tank takes place 100 with the samples. The sample loading may be timed during or after the cooling of the inner container 10 respectively. Subsequently, after the removal of any remaining liquid nitrogen, the transport of the cooling container takes place 100 to a destination.

Ein beladener Kühlbehälter 100 ist in schematischer Schnittdarstellung in 10 gezeigt. Kryokonservierte Proben befinden sich Boxen 71, die in Probenracks 72 angeordnet sind. Die Probenracks 72 stehen auf der Trägerplattform 14 im unteren Teil des Innenbehälters 10. Die Kühlkörpereinrichtung 20 umfasst, wie z. B. oben unter Bezug auf die 4A und 4B beschrieben ist, Kühlkörper an den Innenseiten der Seitenwände 15 des Innenbehälters 10. Bei einem fest installierten Probenrack 72 kann dieses selbst einen Teil der Kühlkörpereinrichtung 20 bilden.A loaded cooling container 100 is in a schematic sectional view in 10 shown. Cryopreserved samples are boxes 71 in sample racks 72 are arranged. The sample racks 72 stand on the carrier platform 14 in the lower part of the inner container 10 , The heat sink device 20 includes, such. B. above with reference to the 4A and 4B is described, heat sink on the insides of the side walls 15 of the inner container 10 , For a permanently installed sample rack 72 This can itself be part of the heat sink device 20 form.

10 illustriert des Weiteren, dass der Kühlbehälter 100 mit einer Vielzahl von Temperatursensoren 73 ausgestattet sein kann, die in 10 jeweils mit einem Stern markiert sind. Temperatursensoren 73 können insbesondere im Innenraum 11 des Innenbehälters 10, in der Probenwanne 12 des Innenbehälters 10, in den Probenracks 72, in Dickenrichtung in den Behälterwänden 30 und im Behälterdeckel 40 vorgesehen sein. Die Temperatursensoren 73 erlauben eine Überwachung der Temperaturverteilung im Kühlbehälter 100 und eine Dokumentation der Temperatur insbesondere im Innenbehälter 10 sowie die schnelle Identifizierung von Wärmelecks und/oder Beschädigungen. 10 further illustrates that the cooling tank 100 with a variety of temperature sensors 73 can be equipped in 10 each marked with a star. temperature sensors 73 especially in the interior 11 of the inner container 10 , in the sample pan 12 of the inner container 10 , in the rehearsal racks 72 , in the thickness direction in the container walls 30 and in the container lid 40 be provided. The temperature sensors 73 allow monitoring of the temperature distribution in the cooling tank 100 and a documentation of the temperature, especially in the inner container 10 as well as the quick identification of heat leaks and / or damage.

Die 11A und 11B illustrieren beispielhaft Temperaturverläufe im Innenraum 11 als Funktion der Zeit. In 11A ist die Betriebsphase der Abkühlung gezeigt, während 11B die Betriebsphase der allmählichen Erwärmung, z. B. während der Lagerung und/oder des Transports veranschaulicht. Die gestrichelte Linie 111 gibt beispielhaft eine vorbestimmte Grenztemperatur (hier z. B. –100°C) an, bis zu der sich der Innenraum 11 erwärmen darf, ohne dass der Transport unterbrochen werden muss. Die Kurve 112 zeigt eine Abkühlung des Innenraumes 11 für ein Fassungsvermögen oberhalb von 15 m3. Ein angenäherter Gleichgewichtszustand (minimale Verdunstung des LN2) wird für ein derart großes System erst nach 14 Tagen und mehr eingenommen. Durch Steuerung des Gasdruckes im Zwischenraum und Auffächern der passiven Kühlkörper lässt sich dieser Zeitraum verkürzen (Kurve 113).The 11A and 11B exemplify temperature trends in the interior 11 as a function of time. In 11A the operating phase of the cooling is shown while 11B the operating phase of gradual heating, z. B. during storage and / or transport illustrated. The dashed line 111 exemplifies a predetermined limit temperature (here, for example, -100 ° C), up to which the interior 11 may heat up without interrupting the transport. The curve 112 shows a cooling of the interior 11 for a capacity above 15 m 3 . An approximate state of equilibrium (minimal evaporation of LN2) is only taken after 14 days and more for such a large system. By controlling the gas pressure in the gap and fanning the passive heat sink, this period can be shortened (curve 113 ).

In 11B ist die passive Erwärmung des Kühlbehälters gezeigt. Beispielhaft ist die Erwärmung eines herkömmlichen thermisch isolierten Containers ohne passive Kühlung (Kurve 114), eines erfindungsgemäßen Kühlbehälters mit passivem Kühlkörper (Kurve 115) sowie mit passivem Kühlkörper und partieller elektrischer Nachkühlung über ein mobiles Kühlgerät (für –150°C, am Fahrzeug befindlich) (Kurve 116) gezeigt. Im ersten Fall kann der Kühlbehälter bei einer vorgegebenen Grenztemperatur über 2 Tage, bei passiver Kühlung über 4 Tage und bei passiver und zugeschalteter moderater aktiver Nachkühlung 10 Tage genutzt werden. Hierzu ist anzumerken, dass mit zunehmender Größe des Kühlbehälters die Nutzungsdauer, während der die vorgegebene Grenztemperatur nicht überschritten wird, vorteilhafterweise zunimmt.In 11B the passive heating of the cooling tank is shown. By way of example, the heating of a conventional thermally insulated container without passive cooling (curve 114 ), a cooling container according to the invention with passive heat sink (curve 115 ) and with a passive heat sink and partial electrical aftercooling via a mobile cooling unit (for -150 ° C, located on the vehicle) (curve 116 ). In the first case, the cooling tank can withstand a given limit temperature for 2 days, with passive cooling for 4 days and with passive and switched moderate active aftercooling 10 Days are used. It should be noted that with increasing size of the cooling container, the useful life, during which the predetermined limit temperature is not exceeded, advantageously increases.

Die 12A und 12B zeigen zwei Seitenansichten des Kühlbehälters 100 in Gestalt eines ISO-Containers mit geöffnetem Behälterdeckel 40 (12A) und mit geschlossenem Behälterdeckel (12B). Die Außenseite des Kühlbehälters 100 wird durch die Prallschutzschicht 30D gebildet.The 12A and 12B show two side views of the cooling tank 100 in the form of an ISO container with open container lid 40 ( 12A ) and with closed container lid ( 12B ). The outside of the cooling tank 100 gets through the impact protection layer 30D educated.

13 zeigt die Außenansicht eines Kühlfahrzeugs 200, das mit dem erfindungsgemäßen Kühlbehälter 100 ausgestattet ist, mit einem geöffneten Behälterdeckel 40 (13A) und einem geschlossenen Behälterdeckel 40 (13B). Die 13A und 13B illustrieren, dass ein Fahrwerk 60 des Kühlfahrzeugs 200 wie das Fahrwerk des Anhängers eines herkömmlichen Sattelzugs aufgebaut sein und mit einer an sich bekannten Zugmaschine (nicht dargestellt) transportiert werden kann. Des Weiteren ist schematisch eine Kühleinrichtung 80 gezeigt, die mit dem Fahrwerk 60 gekoppelt und zur aktiven Kühlung des Innenraums vom Kühlbehälter 100 eingerichtet ist. Die Kühleinrichtung 80 umfasst ein Kompressor-Kühlgerät, das vom Antriebsaggregat der Zugmaschine mit elektrischem Strom versorgt wird und den Innenraum kühlt. 13 shows the exterior view of a refrigerated vehicle 200 that with the cooling container according to the invention 100 equipped with an open container lid 40 ( 13A ) and a closed container lid 40 ( 13B ). The 13A and 13B illustrate that a landing gear 60 of the refrigerated vehicle 200 how the suspension of the trailer of a conventional semitrailer can be constructed and with a known tractor (not shown) can be transported. Furthermore, a cooling device is schematically shown 80 shown with the landing gear 60 coupled and for active cooling of the interior of the cooling tank 100 is set up. The cooling device 80 includes a compressor cooling unit, which is supplied with electrical power by the drive unit of the towing vehicle and cools the interior.

14 illustriert schematisch ein weiteres Kühlfahrzeug 200, das mit dem erfindungsgemäßen Kühlbehälter 100 ausgestattet ist, mit dem Fahrwerk 60 und zusätzlich einer Kraneinrichtung 90 vorgesehen ist. Mit der schematisch gezeigten Kraneinrichtung 90 kann Kühlgut 74 in einem definierten Zeitraum und unter Überwachung der Proben-Temperatur in den Kühlbehälter 100 geladen oder aus diesem entnommen werden. Das Kühlgut 74 wird beispielsweise aus Transportbehältern 75, die aktiv mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden, entnommen und in den Kühlbehälter 100 eingesetzt. 14 schematically illustrates another refrigerated vehicle 200 that with the cooling container according to the invention 100 equipped with the landing gear 60 and additionally a crane device 90 is provided. With the crane device shown schematically 90 can refrigerated goods 74 in a defined period of time and while monitoring the sample temperature in the cooling tank 100 be loaded or removed from this. The refrigerated goods 74 is for example from transport containers 75 , which are actively cooled with liquid nitrogen, taken out and into the cooling tank 100 used.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination oder Unterkombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, drawings and claims may be significant to the realization of the invention in its various forms both individually and in combination or sub-combination.

Claims (16)

Kühlbehälter (100), der für eine Lagerung und/oder einen Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C konfiguriert ist, umfassend – einen Innenbehälter (10), der einen Innenraum (11) zur Aufnahme der Proben einschließt, – eine Kühlkörpereinrichtung (20), die zur passiven Kühlung des Innenraums (11) eingerichtet ist, – Behälterwände (30), die den Innenbehälter (10) an Horizontalseiten und einer Bodenseite begrenzen, und – einen Behälterdeckel (40), mit dem der Innenbehälter (10) an einer Oberseite des Kühlfahrzeugs (100) verschließbar ist, wobei – die Behälterwände (30) einen Schichtaufbau mit mehreren Wandschichten aufweisen, die mindestens eine Thermoisolationsschicht und eine äußere Prallschutzschicht umfassen, und – mindestens eine der Behälterwände (30) einen Hohlraum (50) aufweist, der in verschiedenen Betriebsphasen des Kühlfahrzeugs (200) evakuierbar ist oder mit einem Arbeitsgas beaufschlagt werden kann.Cooling container ( 100 ) configured for storage and / or transport of samples at a temperature below -80 ° C, comprising - an inner container ( 10 ), which has an interior ( 11 ) for receiving the samples, - a heat sink device ( 20 ) for passive cooling of the interior ( 11 ), - container walls ( 30 ), the inner container ( 10 ) on horizontal sides and a bottom side, and - a container lid ( 40 ), with which the inner container ( 10 ) on an upper side of the refrigerated vehicle ( 100 ) is closable, wherein - the container walls ( 30 ) have a layer structure with a plurality of wall layers comprising at least one thermal insulation layer and an outer impact protection layer, and - at least one of the container walls ( 30 ) a cavity ( 50 ) at different operating phases of the refrigerated vehicle ( 200 ) Is evacuated or can be acted upon with a working gas. Kühlbehälter gemäß Anspruch 1, bei dem – der Hohlraum (50) im Schichtaufbau von mindestens einer der Behälterwände (30) enthalten ist.Cooling container according to claim 1, wherein - the cavity ( 50 ) in the layer structure of at least one of the container walls ( 30 ) is included. Kühlbehälter gemäß Anspruch 1, bei dem – der Hohlraum (50) zwischen mindestens einer der Behälterwände (30) und dem Innenbehälter (10) angeordnet ist.Cooling container according to claim 1, wherein - the cavity ( 50 ) between at least one of the container walls ( 30 ) and the inner container ( 10 ) is arranged. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – der Hohlraum (50) derart evakuierbar und mit Abständen von der Kühlkörpereinrichtung (20) und einer Außenseite des Kühlfahrzeugs (200) angeordnet ist, dass ein Temperaturgradient zwischen der Außenseite und dem Innenraum (11) des Kühlfahrzeugs (200) im Hohlraum (50) einen Temperaturbereich durchläuft, der den Verflüssigungspunkt von Sauerstoff im Hohlraum (50) enthält.Cooling container according to one of the preceding claims, in which - the cavity ( 50 ) can be evacuated and at intervals from the heat sink device ( 20 ) and an outside of the refrigerated vehicle ( 200 ) is arranged, that a temperature gradient between the outside and the interior ( 11 ) of the refrigerated vehicle ( 200 ) in the cavity ( 50 ) passes through a temperature range which is the liquefaction point of oxygen in the cavity ( 50 ) contains. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem der Merkmale – die Behälterwände (30) sind gasundurchlässig, – alle Behälterwände (30) sind mit dem Hohlraum (50) ausgestattet, – die Behälterwände (30) enthalten eine Schicht (30E) partikulären Feststoffs, und – der Hohlraum (50) ist mit einer Ventileinrichtung (51) ausgestattet, die für eine Verbindung des Hohlraums (50) mit einer Vakuumpumpe oder mit einem Arbeitsgasreservoir konfiguriert ist.Cooling container according to one of the preceding claims, with at least one of the features - the container walls ( 30 ) are gas impermeable, - all container walls ( 30 ) are with the cavity ( 50 ), - the container walls ( 30 ) contain a layer ( 30E ) particulate solid, and - the cavity ( 50 ) is equipped with a valve device ( 51 ) equipped for a connection of the cavity ( 50 ) is configured with a vacuum pump or with a working gas reservoir. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Kühlkörpereinrichtung (20) mindestens einen Kühlkörper (21, 23) aufweist, der im Innenraum (11) und/oder unmittelbar an den Innenraum (11) angrenzend zur passiven Kühlung des Innenraums (11) angeordnet ist. Cooling container according to one of the preceding claims, in which - the heat sink device ( 20 ) at least one heat sink ( 21 . 23 ), which in the interior ( 11 ) and / or directly to the interior ( 11 ) adjacent to the passive cooling of the interior ( 11 ) is arranged. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – die Kühlkörpereinrichtung (20) eine Vielzahl von Kühlkörpern (23) umfasst, die zwischen einem aufgefächerten Zustand, in dem Oberflächen der Kühlkörper (23) frei liegen und einem kompakten Zustand, in dem die Oberflächen der Kühlkörper (23) aneinander grenzen, verstellbar ist.Cooling container according to one of the preceding claims, in which - the heat sink device ( 20 ) a plurality of heat sinks ( 23 ) between a fanned-out state in which surfaces of the heat sinks ( 23 ) and a compact state in which the surfaces of the heat sink ( 23 ) adjoin one another, is adjustable. Kühlbehälter gemäß Anspruch 7, bei dem – die Kühlkörper (23) schichtförmige Kühllagen umfassen, die im aufgefächerten Zustand voneinander beabstandet sind und im kompakten Zustand einen Kühllagenstapel (22) bilden.Cooling container according to claim 7, in which - the heat sinks ( 23 ) layered cooling layers, which are spaced apart in the fanned-out state and in the compact state a cooling layer stack ( 22 ) form. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – der Innenbehälter (10) eine Bodenwanne (12) aufweist, die zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff konfiguriert ist.Cooling container according to one of the preceding claims, in which - the inner container ( 10 ) a floor pan ( 12 ) configured to receive liquid nitrogen. Kühlbehälter gemäß Anspruch 9, bei dem – die Bodenwanne (12) einen Feststoff-Schaum (13) enthält.Cooling container according to claim 9, wherein - the floor pan ( 12 ) a solid foam ( 13 ) contains. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – der Behälterdeckel (40) an einer Auflageseite (41), die zur Auflage auf den Behälterwänden (30) an der Oberseite des Kühlbehälters (100) vorgesehen ist, ein Deckelauflageprofil (42) und die Behälterwände (30) an der Oberseite des Kühlbehälters (100) ein Wandquerschnittsprofil (33) aufweisen, wobei – im geschlossenen Zustand des Kühlbehälters (100) das Deckelauflageprofil (41) und das Wandquerschnittsprofil (33) ineinandergreifen.Cooling container according to one of the preceding claims, in which - the container lid ( 40 ) on a support side ( 41 ) which rest on the container walls ( 30 ) at the top of the cooling tank ( 100 ), a lid support profile ( 42 ) and the container walls ( 30 ) at the top of the cooling tank ( 100 ) a wall cross section profile ( 33 ), wherein - in the closed state of the cooling tank ( 100 ) the lid support profile ( 41 ) and the wall cross section profile ( 33 ) intermesh. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – eine Kühleinrichtung (80), die zur aktiven Kühlung des Innenraums (11) eingerichtet ist.Cooling container according to one of the preceding claims, comprising - a cooling device ( 80 ) for active cooling of the interior ( 11 ) is set up. Kühlbehälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – der Kühlbehälter (100) Außenmaße aufweist, die gleich einem Standard-Container-Maß sind.Cooling container according to one of the preceding claims, comprising - the cooling container ( 100 ) Has outer dimensions equal to a standard container dimension. Verfahren zur Lagerung und/oder zum Transport von Proben bei einer Temperatur unterhalb von –80°C mit einem Kühlbehälter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte – Abkühlung des Kühlbehälters (100), wobei der Innenbehälter (10) mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt wird, bis der Innenbehälter (10) die Temperatur des flüssigen Stickstoffs aufweist, – Beschickung des Kühlbehälters (100) mit den Proben, und – Transport des Kühlbehälters (100) an einen Zielort.Method for storing and / or transporting samples at a temperature below -80 ° C with a cooling container ( 100 ) according to one of the preceding claims, comprising the steps - cooling the cooling tank ( 100 ), wherein the inner container ( 10 ) is treated with liquid nitrogen until the inner container ( 10 ) has the temperature of the liquid nitrogen, - charging the cooling tank ( 100 ) with the samples, and - transport of the cooling container ( 100 ) to a destination. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem – während der Abkühlung des Kühlbehälters (100) der Hohlraum (50) mit dem Arbeitsgas beaufschlagt ist, und – während der Beschickung und des Transports des Kühlbehälters (100) der Hohlraum (50) evakuiert ist.Method according to claim 14, wherein - during the cooling of the cooling tank ( 100 ) the cavity ( 50 ) is charged with the working gas, and - during the loading and transport of the cooling tank ( 100 ) the cavity ( 50 ) is evacuated. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem – im Hohlraum (50) ein Arbeitsdruck derart eingestellt wird, dass ein Temperaturgradient zwischen der Außenseite und dem Innenraum (11) des Kühlbehälters (100) im Hohlraum (50) einen Temperaturbereich durchläuft, der den Verflüssigungspunkt von Sauerstoff im Hohlraum (50) enthält.Method according to claim 15, in which - in the cavity ( 50 ) a working pressure is set such that a temperature gradient between the outside and the interior ( 11 ) of the cooling tank ( 100 ) in the cavity ( 50 ) passes through a temperature range which is the liquefaction point of oxygen in the cavity ( 50 ) contains.
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