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Verweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht den Zeitrang der am 31. März 2017 eingereichten
US-Provisional-Patentanmeldung Nr. 62/479,678 , deren gesamte Offenbarung hierin in Bezug genommen wird.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen und Verfahren zum Konditionieren von Phasenwechselmaterialien („PCMs“) enthaltenden Paneelen, um diese in Versandbehältern zu verwenden, die dafür ausgelegt sind, einen Inhalt innerhalb eines erforderlichen Temperaturbereichs zu halten.
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Hintergrund
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Beim Versenden temperaturempfindlicher Güter werden häufig isolierte, temperaturgeregelte Versandbehälter verwendet, die mit PCMs bzw. „Phasenwechselmaterialien“ enthaltenden Paneelen ausgekleidet werden können. PCMs sind Wärmeenergie speichernde Materialien, die ein temperaturempfindliches Produkt während eines Transports, beispielsweise von einem Produkthersteller oder einem Produktverpackungsbetrieb zu einem Endbenutzer, innerhalb eines erforderlichen Temperaturbereichs halten können. Ein erforderlicher Temperaturbereich kann für viele Produkte zwischen etwa +2 °C und etwa +8 °C liegen. PCMs werden häufig in Kombination mit isolierten Versandbehältern verwendet, wobei die PCMs dann in Flachpaneelen enthalten sind, die alle sechs Seiten des Versandbehälters auskleiden. PCM-Paneele liegen also an vier Seitenwänden des Behälters sowie der Ober- und der Bodenseite an. PCMs sind viel effizienter als beispielsweise die einfache Verwendung von Wasser oder Kühlmitteln auf Wasserbasis zum Schutz des temperaturempfindlichen Produkts. Passive Kühlsysteme wie beispielsweise solche, die PCM-Paneele verwenden, sind üblicherweise dafür ausgelegt, einen bestimmten Temperaturbereich über einen möglichst langen, vorab bestimmten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Diese Auslegung kann über die Isoliereigenschaften des Versandbehälters zusammen mit den jeweiligen Arten von in den PCM-Paneelen verwendeten Phasenwechselmaterialien erfolgen. Wenn ein PCM, bevorzugt im für das Produkt erforderlichen Temperaturbereich, einen Phasenwechsel durchläuft, wird hierdurch die Dauer der erforderlichen Temperaturregelung verlängert. Das Produkt wird also über die Latentwärmeübertragungseigenschaften des PCMs gekühlt. PCM enthaltende Paneele sind somit sehr wirksame Mittel zum passiven Kühlen oder Erwärmen von Versandbehältern, die Produkte enthalten, die beispielsweise klinische Studien, biologische Präparate, Gewebeproben, Arzneimittel oder andere temperaturempfindliche Artikel betreffen. Solche Artikel können als die „Nutzlast“ bezeichnet werden. Solche Artikel müssen häufig gemäß verschiedenen Gesetzen, Vorschriften oder Richtlinien transportiert werden, welche entsprechende Lagerungsbedingungen vorgeben. Da die Außentemperaturen während des Transports solcher Güter stark schwanken können, stellen diese Behälter sehr wirksame und kostengünstige Mittel dar, um sicherzustellen, dass der erforderliche Temperaturbereich innerhalb des Behälters konstant bleibt.
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Eine Schwierigkeit in diesem Technologiebereich betrifft die Vorrichtungen und Prozesse im Zusammenhang mit dem „Konditionieren“ von PCM-Paneelen, bevor diese zum Verpacken und Versenden erforderlicher temperaturempfindlicher Artikel in den zugehörigen isolierten Behältern verwendet werden. Diese Paneele müssen präzise konditioniert bzw. gleichmäßig und genau in den erforderlichen Temperaturbereich gebracht werden. Um Kosten zu verringern und den Wirkungsgrad zu erhöhen, sollten dieser Konditionierungsprozess und die zugehörigen Schritte so schnell wie möglich erfolgen. Hierdurch wird sichergestellt, dass einerseits das Produkt während des gesamten Transport- oder Versandprozesses im erforderlichen Temperaturbereich bleibt und andererseits die Konditionierung sowie alle übrigen die Verpackung des Produkts betreffenden Schritte möglichst termingerecht erledigt werden.
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Einige aktuell verwendete Vorkonditionierungs- und Konditionierungsverfahren beinhalten ein Stapeln von PCM-Paneelen unmittelbar aufeinander. Dies kann insofern problematisch sein, als der unmittelbare Kontakt zwischen PCM-Paneelen eine effiziente und gleichmäßige Wärmeübertragung hemmen kann. Dies wiederum kann den zum Vorkonditionieren und/oder Konditionieren nötigen Zeitraum verlängern und kann dazu führen, dass das PCM in den Paneelen während einer zugewiesenen Zeitdauer unerwünschte, ungleichmäßige Temperaturen erreicht. Die erreichten Temperaturen können zudem außerhalb des erwünschten bzw. Solltemperaturbereichs liegen. Andere Prozesse beinhalten ein Beabstanden einzelner PCM-Paneele in vertikalen Anordnungen unter Verwendung loser, einzelner Distanzblöcke. Bei diesen Prozessen werden vertikal angrenzende Paneele durch eine Vielzahl einzelner, loser Blöcke getrennt, die unmittelbar auf den Paneelen platziert sind und jeweilige darüberliegende Paneele kontaktieren. Beispielsweise können jeweilige Distanzblöcke auf jedem Paneel nahe des Umfangs oder der Ecken platziert werden. Oben auf den Distanzblöcken wird dann ein weiteres Paneel platziert. Dieser Stapelungsvorgang wird innerhalb einer Vorkonditionierungs- und/oder Konditionierungseinheit (z.B. einem Gefrierapparat und einer Kältemaschine) bis auf eine gewünschte Höhe der vertikalen PCM-Paneelanordnung(en) fortgesetzt. Ein Vorkonditionieren und Konditionieren hunderter von PCM-Paneelen beinhaltet eine Anzahl an losen Distanzblöcken, die einem Vielfachen der Anzahl an PCM-Paneelen entspricht. Die Handhabung all dieser Teile gestaltet sich somit sehr umständlich und zeitaufwändig.
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Aus diesen und anderen Gründen wäre es wünschenswert, Verfahren und Vorrichtungen zum Optimieren der Prozesse bereitzustellen, die das Transportieren und Konditionieren von PCM-Paneelen betreffen, die zur Verwendung beim Verpacken und Versenden temperaturempfindlicher Produkte vorgesehen sind.
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Kurzdarstellung
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Die Erfindung stellt allgemein ein Gestell bereit, welches die Vorkonditionierungs- und Konditionierungsprozesse in mehreren wichtigen Hinsichten viel effizienter gestaltet. Beispielsweise beinhaltet die Erfindung ein Beabstanden jedes flachen PCM-Paneels zu anderen PCM-Paneelen in einer vertikalen Anordnung, um eine sehr wirksame Wärmeübertragung zu ermöglichen. Die Erfindung vermeidet jedoch die umständliche Verwendung einzelner Distanzelemente oder -blöcke, die bisher zu diesem Zweck eingesetzt wurden und die vorstehend genannten Nachteile aufweisen. Zu den verschiedenen Vorteilen dieser Erfindung gehört, dass die Gestelle und die zugehörigen Verfahren ein gleichmäßiges und effizientes Vorkonditionieren und Konditionieren einer großen Menge an PCM-Flachpaneelen bei weitaus weniger aufwändiger Handhabung der Paneele und zugehöriger Teile wie etwa loser, einzelner Distanzblöcke ermöglicht.
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Allgemein hält ein erfindungsgemäßes Gestell PCM enthaltende Flachpaneele, während die Flachpaneele auf einen für das PCM erforderlichen Temperaturbereich konditioniert werden. Das Gestell beinhaltet eine Rahmenkonstruktion mit einer Vorderseite und einer Rückseite, einer Oberseite, Bodenseite und mindestens zwei weiteren Seiten, um einen Innenbereich zu definieren. Die Rahmenkonstruktion ist aus einer Vielzahl von Rahmenelementen gebildet, durch die eine Konditionierungsluftströmung geleitet wird. Der Innenbereich beinhaltet eine Vielzahl vertikal beabstandeter Ablagen zum Tragen der Flachpaneele in einer vertikal beabstandeten Anordnung. Jedes der Flachpaneele ist mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche ausgebildet, und die Ablagen sind so ausgebildet, dass sie die Flachpaneele so halten, dass zumindest ein überwiegender Teil der oberen und unteren Oberflächen mit der Konditionierungsluftströmung in Kontakt ist.
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Das Gestell kann verschiedene zusätzliche Merkmale oder Aspekte aufweisen. Beispielsweise kann jede der Ablagen ferner einen ersten und einen zweiten Flansch aufweisen, die in horizontaler Richtung beabstandet und an jeweiligen Rahmenelementen fixiert sind. Der erste und zweite Flansch erstrecken sich zueinander hin, um ein Fach zum Aufnehmen mindestens eines der Flachpaneele entlang seiner Randabschnitte zu definieren, um einen Luftzwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Flansch zu bilden, um einen überwiegenden Teil der oberen und unteren Oberfläche des Flachpaneels der Konditionierungsluftströmung auszusetzen. Die Ablagen können in einem ersten Abteil ausgebildet sein, um eine erste vertikale Anordnung der Ablagen mit einer ersten, vorderen Öffnung zu bilden, die von der Vorderseite des Gestells her zugänglich ist. Das Gestell kann ferner mindestens ein zweites Abteil der Ablagen umfassen, das an das erste Abteil angrenzt. Das zweite Abteil ist als eine zweite vertikale Anordnung der Ablagen mit einer zweiten, vorderen Öffnung ausgebildet, die von der Vorderseite des Gestells her zugänglich ist. Zumindest das erste Abteil von Ablagen kann ferner eine zweite, rückseitige Öffnung aufweisen, die von der Rückseite des Gestells her zugänglich ist. Zwischen der ersten, vorderen Öffnung und der zweiten, rückseitigen Öffnung kann mindestens ein Anschlagelement fixiert sein, um eine Bewegung der Flachpaneele zwischen vorderen und rückseitigen Abteilen zu verhindern.
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Jedem Abteil können Paneelsicherungsvorrichtungen zugeordnet sein. Jede Paneelsicherungsvorrichtung ist zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar. In der offenen Position ermöglichen die Paneelsicherungsvorrichtungen ein Beladen der Ablagen jedes Abteils mit den Flachpaneelen sowie deren Entnahme von den Ablagen. In der geschlossenen Position halten die Paneelsicherungsvorrichtungen die Flachpaneele auf den Ablagen fest. Ferner können die Paneelsicherungsvorrichtungen ein sich vertikal erstreckendes Element umfassen, das in der geschlossenen Position die erste, vordere Öffnung sperrt und in der offenen Position die erste, vordere Öffnung freigibt. Bei dem sich vertikal erstreckenden Element kann es sich beispielsweise um eine Stange handeln.
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Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Konditionieren einer Vielzahl von PCM enthaltenden Flachpaneelen bereit, um das PCM in jedem Flachpaneel in einen erforderlichen Temperaturbereich zu bringen. Das Verfahren beinhaltet ein Anordnen der Flachpaneele in einer beabstandeten Anordnung, um zwischen angrenzenden Oberflächen der Flachpaneele Luftströmungskanäle zu erzeugen. Luft wird bei einer ersten Temperatur, die ausreichend ist, um die Temperatur des PCMs in jedem Flachpaneel zumindest näher an den erforderlichen Temperaturbereich heranzubringen, zwischen und in Kontakt mit den Flachpaneelen zirkuliert.
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Das Verfahren kann weitere Aspekte oder Schritte beinhalten. Beispielsweise kann das Zirkulieren der Luft bei der ersten Temperatur ferner einen Schritt des Vorkonditionierens umfassen, der ein Zirkulieren von Luft zwischen und in Kontakt mit den oberen und unteren Oberflächen der Flachpaneele bei einer ersten Temperatur beinhaltet, die ausreichend ist, zumindest einen Teil des PCMs in jedem Flachpaneel aus der flüssigen Phase in eine feste Phase umzuwandeln, wobei die erste Temperatur weniger als oder gleich 0 °C beträgt. Die erste Temperatur kann andere Werte aufweisen, je nach den Eigenschaften des jeweiligen PCMs und den anwendungsbedingten Anforderungen. Beispielsweise können weitere zur Veranschaulichung angegebene Temperaturen -5 °C, -10 °C oder -15 °C betragen. Das Verfahren kann ferner einen anschließenden Schritt des Konditionierens umfassen, der ein Zirkulieren von Luft zwischen und in Kontakt mit den Flachpaneelen bei einer zweiten Temperatur beinhaltet, die höher ist als die erste Temperatur, um die Flachpaneele zu konditionieren und dadurch die Temperatur des PCMs in jedem Flachpaneel in den erforderlichen Temperaturbereich zu bringen. Es wird angemerkt, dass „Zirkulieren“ der Luft eine intermittierende oder kontinuierliche Zirkulation durch aktive Mittel wie beispielsweise durch Verwendung einer Lüfter- oder Gebläseeinheit mit sich bringen kann. Luft kann aber auch passiv und daher langsamer zirkuliert werden, wenn in der Vorkonditionierungs- und/oder der Konditionierungseinheit keine aktive Zirkulationseinrichtung verwendet wird. Beim Konditionieren der PCM-Paneele kann das Erhöhen der Temperatur des PCMs in jedem Paneel ferner ein Erhöhen der Temperatur des PCMs in den erforderlichen Temperaturbereich, jedoch unterhalb des PCM-Schmelztemperaturbereichs des PCMs oder konkreter unterhalb des Mittelpunkts der PCM-Schmelztemperatur umfassen. Um ein Beispiel zur Veranschaulichung zu nennen, kann der erforderliche Temperaturbereich bei +2 °C bis +8 °C und der PCM-Schmelztemperaturbereich bei +3,8 °C bis +4,6 °C liegen. Der Mittelpunkt des PCM-Schmelztemperaturbereichs läge in diesem Beispiel bei +4,2 °C.
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Das Anordnen der Flachpaneele kann ferner ein Einladen der Flachpaneele in ein Gestell mit einer Vielzahl beabstandeter Ablagen umfassen, die so ausgebildet sind, dass sie es ermöglichen, dass ein überwiegender Teil der Außenoberfläche jedes Flachpaneels von der zirkulierenden Luft kontaktiert wird. Das Verfahren kann ferner ein Überführen des Gestells von einer Vorkonditionierungseinheit in eine Konditionierungseinheit umfassen, wobei die Flachpaneele im Gestell gehalten werden, um die Schritte des Vorkonditionierens bzw. des Konditionierens durchzuführen. Das Verfahren kann ferner ein Laden der Flachpaneele in das Gestell bei einem Paneel-Zulieferer vor dem Vorkonditionieren und Konditionieren der Flachpaneele, Versenden des Gestells mit Flachpaneelen von dem Paneel-Zulieferer an einen entfernten Standort und Durchführen der Schritte des Vorkonditionierens und Konditionierens an dem entfernten Standort umfassen.
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Das Verfahren kann ferner ein Entnehmen der konditionierten Paneele aus dem Gestell, Verwenden der konditionierten Paneele zum Verpacken temperaturempfindlicher Artikel in isolierten Versandbehältern und Versenden der temperaturempfindlichen Artikel in den isolierten Versandbehältern, wobei die temperaturempfindlichen Artikel innerhalb des erforderlichen Temperaturbereichs gehalten werden, umfassen.
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Das Beladen des Gestells kann ferner ein Beladen des Gestells sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite des Gestells her und ein Bewegen jeweiliger vorderer und rückseitiger Paneelsicherungsvorrichtungen in geschlossene Positionen nach dem Beladen des Gestells mit den Flachpaneelen zum Festhalten der Flachpaneele im Gestell umfassen.
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Verschiedene weitere Vorteile und Merkmale werden für einen Fachmann bei Durchsicht der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen noch deutlicher.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines zum Halten einer Vielzahl von PCM-Paneelen ausgebildeten und gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebauten Gestells, das beim Aufnehmen einer ersten von zwölf Säulen aus PCM-Paneelen gezeigt ist.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich der 1, wobei hier das Gestell veranschaulicht ist, wie es sechs Säulen aus beabstandeten, horizontal ausgerichteten PCM-Paneelen in drei von sechs Abteilen enthält.
- 3A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in den 1 und 2 gezeigten Gestells, welche den oberen Abschnitt einer PCM-Paneelsicherungsvorrichtung in einer offenen Position näher veranschaulicht.
- 3B ist eine perspektivische Ansicht ähnlich der Fig. 3A, welche jedoch einen unteren Abschnitt der PCM-Paneelsicherungsvorrichtung veranschaulicht.
- 4A und 4B sind perspektivische Ansichten ähnlich den Fig. 3A und 3B, welche jedoch die PCM-Paneelsicherungsvorrichtung in einer geschlossenen Position veranschaulichen.
- 5 ist eine vorderseitige Draufsicht auf das in 2 gezeigte Gestell, welche die PCM-Paneelsicherungsvorrichtungen in ihrer geschlossenen Position veranschaulicht.
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 6-6 aus 5.
- 7 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche mit strichpunktierten Linien PCM-Paneele veranschaulicht, die auf jeweiligen Flanschen des Gestells gelagert sind, die in den 1 bis 6 veranschaulicht und so ausgelegt sind, dass sie jeweilige die Paneele enthaltende Fächer bilden.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften alternativen Ausführungsform eines Gestells zum Konditionieren und Lagern von PCM-Paneelen.
- 9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in 8 gezeigten Gestells, welche eine PCM-Paneel-Sicherungsvorrichtung in einer geschlossenen Position veranschaulicht.
- 10 is eine Querschnittsansicht, welche den Innenbereich des in 9 veranschaulichten Gestells zeigt.
- 11 ist eine Draufsicht, welche den Innenbereich des in 8 gezeigten Gestells veranschaulicht, der mehrere PCM-Paneele in beabstandeten Anordnungen innerhalb jedes Fachs bzw. jeder Ablage des Gestells enthält.
- 12 ist eine schematische Ansicht, die einen beispielhaften Transportprozess zum Handhaben der PCM-Paneele, Konditionieren der PCM-Paneele und schließlich Verwenden der PCM-Paneele zum Packen eines Versandbehälters mit einem temperaturempfindlichen Produkt veranschaulicht.
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Ausführliche Beschreibung
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Die 1 und 2 veranschaulichen ein gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform aufgebautes Gestell 10 für PCM-Paneele. 1 veranschaulicht schematisch eine Säule bzw. einen Stapel 12 aus beabstandet angeordneten PCM-Paneelen 14 in einer Explosionsansicht relativ zu einem ersten Abteil 16a aus Ablagen oder Fächern 17, in welche die PCM-Paneele 14 eingesetzt werden. Wie ersichtlich wird, umfassen die hierin beschriebenen Ausführungsformen sechs Abteile 16a bis 16f, wobei jedoch eine beliebige Anzahl an Abteilen vorgesehen sein kann. Drei vordere Abteile 16a, 16b, 16c sind von einer Vorderseite 18 des Gestells 10 her zugänglich und drei Abteile 16d, 16e, 16f sind von einer Rückseite 20 des Gestells 10 her zugänglich. 2 veranschaulicht eine Hälfte des Lagergestells 10 (d.h. Abteile 16a, 16b, 16c), die mit jeweiligen Säulen 12 aus PCM-Paneelen 14 befüllt ist. Zusätzlich zur Vorder- und Rückseite 18, 20 beinhaltet das Gestell 10 eine Oberseite 22, eine Bodenseite 24 und zwei weitere Seiten 26, 28, um einen Innenbereich 30 zu definieren. Es ist erkennbar, dass das Lagergestell 10 einen Zugang von sowohl der Vorder- als auch der Rückseite 18, 20 her beinhaltet. In diesem Zusammenhang veranschaulicht 2 die Vorderseite 18, welche pro Abteil 16a bis 16c mit zwei Stapeln oder Säulen 12 aus vertikal beabstandeten und horizontal ausgerichteten PCM-Paneelen 14 befüllt ist. Zumindest ein überwiegender Teil der oberen und unteren Oberflächen der Paneele 14 ist einer Konditionierungsluft ausgesetzt. Diese PCM-Paneele 14 können beispielsweise Abmessungen von ungefähr 9" × 9" × 3/4" und/oder 10" × 10" × 3/4" (Länge × Breite × Höhe) aufweisen. Natürlich können stattdessen andere Abmessungen verwendet werden und die Ablagen bzw. Fächer 17 können dafür ausgelegt sein, gleichzeitig Paneele 14 in mehr als einer Größe aufzunehmen. Das Lagergestell 10 ist so ausgebildet, dass es eine Gesamtabmessung bzw. -standfläche aufweist, die einer Palettengröße nach US-Standard entspricht. Die hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen des Gestells weisen in ihrem Bodenabschnitt im Wesentlichen eine „integrierte“ Palette auf. Dies erleichtert die Handhabung. Die Ausführung mit in den Boden „integrierter“ Palette kann durch eine separate Palette oder palettenartige Konstruktion (wie beispielsweise eine US- oder Europalette) ersetzt sein, die mit der Bodenfläche eines Lagergestells wie beispielsweise des Gestells 10 oder anderer Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Erfindung verschraubt oder in anderer Weise an dieser fixiert ist. Die gewählten Abmessungen einer integrierten oder separaten Palettenkonstruktion können auch anderen Gegebenheiten wie beispielsweise anderen Standardpalettengrößen entsprechen. Die verschiedenen Gesamtabmessungen eines innerhalb des Umfangs dieser Erfindung aufgebauten Lagergestells können sich ebenso wie die verschiedenen Ausbildungen von Abteilen, Fächern und weiteren Merkmalen stark unterscheiden. Beispielsweise können Abmessungen zum Aufnehmen von Paneelen 14 verschiedener Größen oder auch für andere markt- oder anwenderseitig benötigte oder gewünschte Zwecke geändert werden. Repräsentative Abmessungen werden nachstehend lediglich zu Veranschaulichungszwecken noch konkreter beschrieben. Der Bodenabschnitt des Gestells 10 beinhaltet Zwischenräume 32 zum Aufnehmen von Gabeln einer Hebe- und Transportvorrichtung wie beispielsweise eines Gabelstaplers oder einer Hubwageneinrichtung. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, kann die Bodenseite 24 des Lagergestells 10 anstelle der oder zusätzlich zu den Zwischenräumen 32 zum Aufnehmen der Gabeln eines Hebers Walzen oder Laufrollen aufweisen, die arretierbar sein können.
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Weiterhin unter Bezugnahme auf die 1 und 2 setzt sich das Gestell 10 aus horizontalen Rahmenelementen 40, die bevorzugt aus einem Metall wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehen, und vertikalen Rahmenelementen 42 zusammen, die in geeigneter Weise, wie beispielsweise an den Ecken, durch angeschrägte Rahmenelemente 44 verstärkt sind. Diese verschiedenen Rahmenelemente 40, 42, 44 können durch Verschweißen starr aneinander fixiert sein. Sowohl die vordere als auch die rückseitige Zugangsseite 18, 20 zu jedem Abteil 16a bis 16f aus Ablagen oder Fächern 17 beinhalten Paneelsicherungsvorrichtungen 50. Diese werden nachstehend noch ausführlicher beschrieben. Jedes Abteil 16a bis 16f in dem Gestell 10 beinhaltet sich nach innen erstreckende Flansche 52, die entlang jeder von dessen Seiten beabstandet angeordnet sind, um die entgegengesetzten unteren Randabschnitte jedes Paneels 14 zu tragen. Aus der nachfolgenden Beschreibung wird ersichtlich, dass jede/s durch die gegenüberliegenden Flansche 52 in jedem Abteil 16a bis 16f definierte Fach bzw. Ablage 17 zwei Paneele 14, wie in 2 gezeigt, oder auch jede andere Anzahl an Paneelen 14 halten kann, je nach den gewünschten Abmessungen des Gestells 10 und der jeweiligen Paneele 14. Je nach der vertikalen Abmessung zwischen angrenzenden Flanschen 52 auf jeder Seite eines Abteils 16a bis 16f sowie der Höhe bzw. Dicke der Paneele 14 können die Flansche 52 sowohl obere als auch untere Oberflächen der Paneele 14 kontaktieren. Wie gezeigt, kontaktieren die Flansche 52 gegebenenfalls lediglich untere Oberflächen der Paneele 14. Die Flansche 52 können in solcher Weise vertikal beabstandet sein, dass die Paneele 14 ebenfalls beabstandet sind, um zwischen den im Gestell 10 gelagerten Paneelen 14 Regionen für eine Konditionierungs- bzw. eine temperaturgeregelte Luftströmung zu schaffen. Dies unterstützt eine konvektive Wärmeübertragung während eines Vorkonditionierungs- und Konditionierungsprozesses, wie noch ausführlicher beschrieben wird. Die vertikale bzw. Höhenabmessung „h“ jedes Luftströmungsspalts bzw. -zwischenraums (5 und 7) gemäß verschiedenen Ausführungsformen wäre normalerweise nicht größer als die Dicke des Paneels 14. Das Ziel besteht hierbei darin, Paneele 14 auf der gleichen Ablage 17 daran zu hindern, während einer Bewegung des Gestells10 übereinander zu rutschen. Die vertikale oder Höhenabmessung „h“ jedes Luftströmungsspalts oder -zwischenraums wird nachstehend zusammen mit weiteren zur Veranschaulichung angegebenen Abmessungen noch konkreter behandelt.
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Gemäß den 3A, 3B, 4A und 4B wird die Paneelsicherungsvorrichtung 50 ausführlicher gezeigt. 3A und 3B zeigen den oberen bzw. unteren Abschnitt einer Paneelsicherungsvorrichtung 50. Die Vorrichtung 50 umfasst eine vertikale Stange 60, der mit einem oberen und einem unteren Teilstück 60a, 60b verbunden ist. Das obere und das untere Teilstück 60a, 60b beinhalten jeweilige horizontale Abschnitte 62, 64 und vertikale Abschnitte 66, 68. Die vertikalen Abschnitte 62, 64 sind schwenkbar in jeweiligen Lagerungen 70, 72 gehalten, die starr an Rahmenelementen 40 und/oder 42 angebracht sind. Schlitze 70a, 72a in den Lagerungen 70, 72 definieren durch Aufnehmen des oberen und des unteren horizontalen Abschnitts 62, 64 die in den 3A und 3B gezeigte offene Position. Ein Anschlag 76 ist mit dem vertikalen oberen Schwenkabschnitt 66 verbunden, um zu verhindern, dass die Stange 60 vollständig aus den Lagerungen 70, 72 herausgehoben wird. Der Anschlag 76 liegt gegen die obere Lagerung 70 an, wenn der horizontale Abschnitt 62 aus dem Schlitz 70a herausgehoben ist. Um die vertikale Paneelsicherungsstange 60 zwischen der in den 3A und 3B gezeigten offenen Position und der in den 4A und 4B gezeigten geschlossenen Position zu bewegen, wird die Stange 60 aus den vorderen Schlitzen 70a, 72a herausgehoben, um 90° gedreht und durch Absenken der Stange 60 und der jeweiligen horizontalen Abschnitte 62, 64 innerhalb der weiteren Schlitze 70b, 72b positioniert. In der geschlossenen Position kann die vertikale Paneelsicherungsstange 60 gegen die jeweiligen PCM-Flachpaneele 14 einer in den Fächern enthaltenen Säule 12 anliegen und die Paneele 14 daran hindern, bei Bewegung wie beispielsweise beim Transport, Versand oder Überführungsvorgängen unbeabsichtigt aus dem Gestell 10 herauszufallen. Die Säulen 12 aus Paneelen 14 werden zwischen den Sicherungsvorrichtungen 50 (vertikale Stangen 60) entlang einer Seite und einem mittig befindlichen vertikalen Rahmenelement 78 (siehe 1, 5 und 6), das sich entlang einer entgegengesetzten Seite jedes vorderen und rückseitigen Abteils 16a bis 16f erstreckt und dort fixiert ist, wirksam eingespannt. Wenn sich die Sicherungsvorrichtungen 50 in den in den 3A und 3B gezeigten offenen Positionen befinden, können die PCM-Paneele 14 leicht in die jeweiligen Fächer 17 eingesetzt bzw. aus diesen entfernt werden. Wiederum ist zur leichteren und schnelleren Verwendung der Zugang an der Vorder- und der Rückseite 18, 20 des Gestells 10 möglich.
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Die 5 bis 7 sind weitere Ansichten, die veranschaulichen, wie die PCM-Paneele 14 innerhalb des Lagergestells 10 aufgenommen sind. 5 ist eine vorderseitige Draufsicht, die Stapel oder Säulen 12 aus Paneelen 14 veranschaulicht, die in den drei vorderen Abteilen 16a bis 16c aus Fächern aufgenommen sind und zwischen den Sicherungsvorrichtungen 50 und vertikalen Rahmenelementen 78, welche die vorderen und rückseitigen Abteile 16a bis 16f (1) des Lagergestells 10 teilen, in Position gehalten werden. In dieser Ausführungsform enthält jedes Fach eine einzelne Schicht aus mindestens einem und bevorzugt zwei PCM-Paneelen 14, wodurch zwischen den vertikal beabstandeten Paneelen 14 erhebliche Luftströmungsspalte 79 geschaffen werden, damit für eine wirksamere und effizientere Temperaturregelung während der nachstehend noch beschriebenen Schritte des Vorkonditionierens und Konditionierens temperaturgeregelte Luft aktiv über im Wesentlichen die gesamte Außenoberfläche jedes Paneels 14 geleitet werden kann. Unter Bezugnahme auf 5 kann die Höhe bzw. die vertikale Abmessung „h“ jedes Luftströmungsspalts 79 verschiedene Abmessungen aufweisen. Wie zuvor erwähnt, ist es günstig, sicherzustellen, dass die Höhe „h“ dieses Luftströmungsspalts 79 gering genug ist, um zu verhindern, dass ein Paneel 14 ein angrenzendes Paneel 14 im gleichen Abteil (16a bis 16f) „übergleitet“. Allgemeiner kann die Höhe „h“ ein Verhältnis von etwa dem 0,5-Fachen bis etwa dem 1,5-Fachen der Dicke jedes Paneels 14 aufweisen. Die vorstehend erwähnten Vorteile würden realisiert, wenn dieses Verhältnis unterhalb von 1,0 gehalten wird, wobei durch die Luftströmung bedingte Einschränkungen diesen Vorteilen sowie den weiteren Vorteilen, dass bei Verwendung einer engeren vertikalen Beabstandung der Flansche 52 mehr Ablagen bzw. Fächer 17 aufgenommen werden können, entgegenstehen können. Wie in 6 am deutlichsten veranschaulicht ist, beinhaltet jedes Fach 17 zwei Paneele 14, die, wie gezeigt, in einer Längsrichtung aneinander gereiht sind. Die rückseitige Hälfte (z.B. das Abteil 16d) des Lagergestells 10 wurde noch nicht mit Paneelen 14 befüllt und veranschaulicht somit lediglich die durch die jeweiligen vertikal beabstandeten Flansche 52 definierten, leeren Fächer 17. 7 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht einiger PCM-Paneele 14, die in strichpunktierten Linien gezeigt sind und am Boden entlang ihrer entgegengesetzten Seitenabschnitte durch Flansche 52 getragen werden. Hierdurch wird jede Oberfläche jedes PCM-Panels 14, die nicht mit einem Flansch 52 in Kontakt ist, einer temperaturgeregelten Vorkonditionierungs- oder Konditionierungsluft ausgesetzt, die, wie nachstehend noch weitergehend behandelt wird, innerhalb des Lagergestells 10 zwischen den beabstandeten PCM-Paneelen 14 hindurchströmt.
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Unter konkreter Bezugnahme auf die 2 und 7 weist das Gestell 10 drei nach vorne gewandte Abteile 16a, 16b und 16c und drei zur Rückseite gewandte Abteile 16d, 16e und 16f auf. Auf jeder vertikalen Ablagenstufe ist das Gestell 10 so bemessen, dass es zwölf PCM-Paneele 14 aufnimmt, zwei in jedem nach vorne gewandten Abteil und zwei in jedem zur Rückseite gewandten Abteil. Somit kann für PCM-Paneele 14, die in der Breite und in der Tiefe 10,25 Zoll (265 mm) betragen, jedes Abteil in der Breite „a“ (7) 296,3 mm und in der Tiefe „b“ (2) 590,5 mm betragen. In diesem Beispiel kann die Gesamttiefe „B“ (2) des Gestells 10 1219,2 mm betragen. Für PCM-Paneele, die in der Breite und in der Tiefe 11,25 Zoll (285 mm) betragen, kann jedes Abteil in der Breite „a“ (7) 296,3 mm und in der Tiefe „b“ (2) 590,5 mm betragen. Für dieses Beispiel kann die Gesamttiefe „B“ (2) des Gestells 10 ebenfalls 1219,2 mm betragen. Es kann jede dieser zwei möglichen Paneelgrößen verwendet werden, wobei in jedem Falle in jedem Abteil 16a bis 16f zwei aneinander gereihte Paneele 14 gehalten werden. Ferner können bei geeigneter Bemessung der Flansche 52 Gestelle mit Abteilabmessungen von 296,3 mm in der Breite „a“ (7) und 590,5 mm in der Tiefe „b“ (7) entweder 265 × 265 mm messende Paneele oder auch 285 × 285 mm messende Paneele 14 aufnehmen.
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In weiteren Ausführungsformen kann jedes nach vorne gewandte Abteil 16a, 16b und 16c und jedes zur Rückseite gewandte Abteil 16d, 16e und 16f so bemessen sein, dass es ein 13,25 × 13,25 Zoll (340 × 240 mm) messendes PCM-Paneel 14 aufnimmt. Die in den Figuren gezeigte Anordnung aus sechs Abteilen kann auch so ausgebildet sein, dass sie mindestens ein PCM-Paneel 14 aufnimmt, wobei die Paneele 14 verschiedene Größen aufweisen können.
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In weiteren Ausführungsformen gibt es mehr oder weniger als sechs Abteile. Beispielsweise kann ein Gestell mit zwei nach vorne gewandten Abteilen und zwei zur Rückseite gewandten Abteilen auf jeder vertikalen Ablagenstufe vier PCM-Paneele 14 aufnehmen, wobei jedes Abteil gemäß den Abmessungen des PCM-Paneels 14 dimensioniert ist, z.B. 16,25 × 16,25 Zoll (415 × 415 mm). Ebendiese Geometrie aus vier Abteilen (2 × 2 auf jeder vertikalen Stufe) kann auch mit zwei oder mehr PCM-Paneelen 14 in jedem Abteil auf der gleichen vertikalen Ablagenstufe verwendet werden, besonders wenn solche PCM-Paneele 14 eine rechteckige (aber keine quadratische) Form aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen können sich die Abmessungen zwischen verschiedenen Abteilen innerhalb eines Gestells unterscheiden. Beispielsweise kann ein Gestell zwei nach vorne gewandte Abteile einer Größe und drei zur Rückseite gewandte Abteile einer geringeren Größe aufweisen oder kann ein nach vorne gewandtes Abteil und drei zur Rückseite gewandte Abteile einer Größe und ein nach vorne gewandtes Abteil der gleichen Tiefe, jedoch mit der doppelten Breite der anderen vier Abteile aufweisen. In weiteren Ausführungsformen könnten zwei nach vorne gewandte Abteile und zwei zur Rückseite gewandte Abteile jeweils die gleichen Abmessungen aufweisen und ein fünftes Abteil könnte die gleiche Breite und die doppelte Tiefe der anderen vier Abteile aufweisen und sich von der Vorderseite zur Hinterseite erstrecken und an beiden Enden offen sein und nicht durch ein mittig befindliches vertikales Element 78 (1 und 7) gesperrt sein.
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In den meisten Ausführungsformen gibt es mindestens zwei nach vorne gewandte Abteile und mindestens zwei zur Rückseite gewandte Abteile. In einigen Ausführungsformen gibt es jedoch nur ein nach vorne gewandtes Abteil, nur ein nach hinten gewandtes Abteil oder nur eines von jedem. Je nach den jeweiligen anwendungsbedingten Anforderungen können auch Abteile einer beliebigen anderen Ausbildung, Bemessung und/oder Anzahl verwendet werden.
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Unter Bezugnahme auf 7 liegt in bestimmten Ausführungsformen die vertikale Beabstandung oder Distanz „c“ zwischen Stufen (gemessen zwischen horizontalen Oberflächen vertikal angrenzender Flansche 52, auf denen PCM-Paneele 14 aufliegen) zwischen etwa 25 mm und etwa 50 mm. Beispielsweise ergibt sich, wenn PCM-Paneele mit einer Dicke von 0,75 Zoll (20 mm) verwendet werden, bei einer vertikalen Beabstandung „c“ von 40 mm zwischen Stufen (gemessen an den horizontalen Oberflächen angrenzender Flansche 52) ein Luftströmungsspalt 79 mit einer Höhenabmessung „h“ (5 und 7) von 20 mm in der Höhe zwischen der oberen Oberfläche eines PCM-Paneels 14 und der bodenseitigen Oberfläche des unmittelbar über diesem liegenden PCM-Paneels 14. Bei einer vertikalen Beabstandung „c“ von 35 mm zwischen Stufen ergäbe sich für Paneele 14 mit einer Dicke von 20 mm eine Abmessung „h“ des Luftströmungsspalts von 15 mm. Bei einer vertikalen Beabstandung „c“ von 45 mm zwischen Stufen ergäbe sich für PCM-Paneele 14 mit einer Dicke von 20 mm eine Abmessung „h“ des Luftströmungsspalts von 25 mm oder für PCM-Paneele 14 mit einer Dicke von 25 mm eine Abmessung „h“ des Luftströmungsspalts von 20 mm, und somit eine zusätzliche Flexibilität bezüglich der Größen der PCM-Paneele 14, die ein jeweiliges Gestell aufnehmen kann. Je nach den Dicken der PCM-Paneele 14, für die ein jeweiliges Gestell ausgelegt ist, kann die vertikale Distanz „c“ zwischen Flanschen 52 so bemessen sein, dass sie einen Luftströmungsspalt 79 mit einer vertikalen Abmessung „h“ in einem Bereich von beispielsweise etwa 5 mm bis etwa 35 mm ergibt. Jeder Flansch 52 kann eine Breite „d“ (7) aufweisen, die den gewünschten Luftkontakt sowohl mit der oberen als auch der unteren Oberfläche 14a, 14b jedes Paneels 14 sicherstellt. Beispielsweise kann in Relation zu den vorstehend lediglich zur Veranschaulichung angegebenen Abmessungen die Breite „d“ jedes Flanschs 52 im Bereich von 10 mm bis 80 mm liegen. Eine größere Breite „d“ gestattet der Ablage bzw. dem Fach 17 das Halten von Paneelen 14 mit einem größeren Breitenspektrum, ermöglicht jedoch aufgrund der auf den Flanschen 52 aufliegenden Abschnitte an der unteren Paneeloberfläche 14b weniger Luftkontakt. Ein Ziel besteht in verschiedenen Ausführungsformen darin, dass zumindest ein überwiegender Teil jeder Paneeloberfläche 14a, 14b mit Luft in Kontakt ist, d.h. nicht mit einem Flansch 52 in Kontakt ist.
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Die 8 bis 11 veranschaulichen eine weitere alternative und beispielhafte Ausführungsform eines Lagergestells 10' zum Halten und Transportieren von PCM-Paneelen 14. Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform werden für gleiche Konstruktionsmerkmale jeder Ausführungsform gleiche Bezugszeichen verwendet, so dass eine erneute Beschreibung solcher wiederkehrenden Konstruktionsmerkmale nicht erforderlich ist. Konstruktionsmerkmale, die mit gleichen Bezugszeichen mit Apostroph (') bezeichnet sind, ähneln im Wesentlichen entsprechenden Konstruktionsmerkmalen der ersten Ausführungsform, jedoch mit Unterschieden, die entweder aus den Zeichnungen deutlich werden oder nachstehend weitergehend beschrieben werden. Dieses Lagergestell 10' ist dem in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen und gezeigten Lagergestell 10 sehr ähnlich, ist jedoch aus Rahmenelementen 80, 82, 84 aufgebaut, die aus einem leichteren, extrudierten Material wie beispielsweise Aluminium gebildet sind. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform werden die Rahmenelemente 80, 82, 84 dieser zweiten Ausführungsform mit oder ohne zusätzliche Befestigungsmittel mechanisch miteinander verbunden und verrastet, anstatt zusammengeschweißt zu werden. Zudem ist gezeigt, dass die Fächer 17 und die zugehörigen Flansche 52 in einer vertikalen Richtung derart beabstandet sind, dass innerhalb jedes Fachs 17 PCM-Paneele 14 in einer einzelnen Schicht gehalten werden, wie in 11 gezeigt. Diesbezüglich ist die zwischen vertikal beabstandeten, angrenzenden Flanschen 52 definierte vertikale Höhe jedes Fachs 17 ausreichend, um eine Luftströmung zwischen der oberen Oberfläche eines Paneels 14 und der unteren Oberfläche eines angrenzenden, vertikal beabstandeten Paneels 14 zu ermöglichen. Jedoch ist der Luftzwischenraum nicht ausreichend, um beispielsweise während eines Ortswechsels ein Übereinanderrutschen oder Überlappen eines Paneels 14 mit einem anderen im gleichen Fach befindlichen Paneel 14 zu ermöglichen.
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Aus 9 wird ersichtlich, dass dieses Lagergestell 10' die gleichen PCM-Paneelsicherungsvorrichtungen 50 verwenden kann, wie sie bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben und gezeigt wurden. Wie in 10 am deutlichsten veranschaulicht, ist ein mittiges, vertikales Rahmenelement 88 so gelagert, dass es die vorderen und rückseitigen Abteile 16a bis 16f des Lagergestells 10' im Inneren teilt, um als Anschlag für die PCM-Paneele 14 in angrenzenden vorderen und rückseitigen Abteilen 16a, 16d und 16b, 16e sowie 16c, 16f zu wirken. Dieses entspricht den vertikalen Rahmenelementen 78 der ersten Ausführungsform und wird zwischen jedem der angrenzenden vorderen und rückseitigen Abteile 16a bis 16f der zweiten Ausführungsform angewendet. Wie in der ersten Ausführungsform ist das Lagergestell 10' sowohl von der Vorder- als auch der Rückseite 18, 20 her zugänglich, und jedes der drei der Vorder- bzw. der Rückseite zugehörigen Abteile 16a, 16b, 16c bzw. 16d, 16e, 16f beinhaltet eine zugehörige PCM-Paneelsicherungsvorrichtung 50, die wie vorstehend beschrieben zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar ist. Wie in der ersten Ausführungsform werden hierdurch insgesamt sechs Abteile 16a bis 16f aus Ablagen oder Fächern 17 zum Aufnehmen jeweiliger beabstandeter PCM-Paneele 14 während eines nachstehend noch zu beschreibenden Lagerns, Transportierens und Konditionierens geschaffen und ein leichterer Zugang für den Benutzer sowie schnellere Belade- und Entnahmevorgänge für die PCM-Paneele 14 gewährleistet.
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12 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess zum Anwenden von PCM-Flachpaneelen 14 zusammen mit einem der vorstehend beschriebenen Lagergestelle 10, 10' und konkret Transportieren und Konditionieren dieser Paneele 14 vor dem Verwenden der Paneele 14 in einem isolierten Versandbehälter 90 zum Transportieren temperaturempfindlicher Artikel. Konkret wird das Lagergestell 10, 10' bei einem Paneel-Zulieferer 94 mit jeweiligen PCM-Paneelen 14 befüllt. Der Paneel-Zulieferer 94 transportiert anschließend das beladene Lagergestell 10, 10' in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Lastkraftwagen 98 zu einer Verpackungseinrichtung 102 zum Verpacken eines temperaturempfindlichen Produkts an einem vom Paneel-Zulieferer 94 entfernt gelegenen Standort. Bei dem Verpacker 102 kann es sich auch um den Hersteller des Produkts oder um eine andere in das Verpacken temperaturempfindlicher Produkte oder Artikel eingebundene Instanz handeln. Gemäß einem nachstehend noch ausführlicher darzulegenden Verfahren werden die PCM-Paneele 14 in der Verpackungseinrichtung 102 einem Schritt des Vorkonditionierens und einem Schritt des Konditionierens unterzogen, um jedes der im Lagergestell 10, 10' enthaltenen Paneele 14 in den erforderlichen Temperaturbereich zu bringen. In einem nachfolgenden Schritt 106 werden die PCM-Paneele 14 aus dem Lagergestell 10, 10' entnommen und einzeln in einem Versandbehälter 90 verwendet, um temperaturempfindliche Artikel oder Produkte, welche in einem separaten inneren Behälter 110 enthalten sein können, zu verpacken. Konkret kann der Versandbehälter, wie gezeigt, Vakuumisolationspaneele (VIPs) 112 zum Auskleiden aller sechs Seiten des Versandbehälters bzw. der -kiste 90 beinhalten. Die isolierten Paneele 112 werden dann an vier Seitenwänden sowie an einer Oberseite und einer Bodenseite durch sechs anliegende und vertikal ausgerichtete PCM-Paneele 14 ausgekleidet. Der vollständig gepackte, isolierte und temperaturgeregelte Versandbehälter wird dann in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Lastkraftwagen (nicht gezeigt) an einen anderen Standort transportiert. Hierbei kann es sich um den Standort der Endanwendung etwa durch einen Verbraucher oder einen anderen Endanwender der verpackten, temperaturempfindlichen Artikel handeln. Nach der Leerung kann das Lagergestell 10, 10' in einem anschließenden Schritt für eine Neubefüllung in einem Fahrzeug 120 zurück zum entfernt gelegenen Paneel-Zulieferer 94 transportiert werden und das Verfahren kann wiederholt werden. Alternativ kann das leere Lagergestell 10, 10' am Verpackungsstandort 102 behalten werden und der Paneel-Zulieferer 94 kann größere Mengen nicht konditionierter PCM-Paneele 14 an den Verpackungsstandort 102 versenden. Abhängig vom Prozess kann Personal beim PCM-Paneel-Zulieferer 94 das Lagergestell 10, 10' mit nicht konditionierten PCM-Paneelen 14 neu befüllen oder, falls das leere Gestell 10, 10' nicht zum Paneel-Zulieferer 94 transportiert wird, einfach nicht konditionierte PCM-Paneele 14 in herkömmliche Kisten oder andere Versandbehälter (nicht gezeigt) packen und diese an den Verpacker 102 versenden. In jedem Falle können die Schritte des Vorkonditionierens und des Konditionierens allgemein wie zuvor beschrieben durchgeführt werden, wobei der einzige Unterschied im Standort besteht, an dem die PCM-Paneele 14 in das Gestell 10, 10' geladen werden.
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Die Schritte des Vorkonditionierens und des Konditionierens beinhalten konkret ein Bewegen des mit PCM-Paneelen 14 beladenen Lagergestells 10, 10' unmittelbar in eine „Vorkonditionierungs“-Einheit wie beispielsweise einen Gefrierapparat (nicht gezeigt), der auf einer Innentemperatur von -20 °C gehalten wird, um ein Verfestigen (Gefrieren) des PCMs zu bewirken. Luft kann kontinuierlich oder intermittierend innerhalb des Gefrierapparats und innerhalb von Spalten 79 (5 und 7) zirkulieren, um den Kühl- bzw. Vorkonditionierungsprozess zu unterstützen. Nach einer definierten Zeitdauer von typischerweise einigen Stunden wird das mit PCM-Paneelen 14 beladene Gestell 10, 10' in eine andere Kühl- bzw. Konditionierungseinheit überführt, bei der es sich um eine Kältemaschine (nicht gezeigt) mit einem auf 5 °C gehaltenen Innenbereich handeln kann. Hierbei kann die Konditionierungstemperatur bzw. die Kühltemperatur ungefähr bei oder leicht oberhalb der Phasenwechseltemperatur des PCMs liegen. Das mit PCM-Paneelen 14 beladene Gestell 10, 10' wird während dieses Schritts des „Konditionierens“ in der Kältemaschine belassen, um die gewünschte Temperatur der PCM-Paneele zu erreichen. In diesem Beispiel liegt der gewünschte Temperaturbereich der PCM-Paneele bei +2 °C bis +3,2 °C. Weitere veranschaulichende Beispiele werden nachstehend beschrieben. Gemäß einem in vielen veranschaulichenden Ausführungsformen gegebenen Aspekt sind die PCM-Flachpaneele 14 sowohl während des Schritts des Vorkonditionierens als auch während des Schritts des Konditionierens in parallelen horizontalen Ausrichtungen konfiguriert. Die Paneele 14 werden in horizontalen Ausrichtungen gehalten, um zu verhindern, dass sich innerhalb der Paneele 14 Luftblasen bilden. In vielen bevorzugten Ausführungsformen wird dies erreicht, indem ein Gestell 10, 10', in dem die PCM-Paneele 14 getragen werden, sowohl in einem Gefrierapparat mit einer Innenbereichstemperatur zwischen z.B. -25 °C und -15 °C als auch in einer Kältemaschine zwischen z.B. +2 °C und +8 °C (wenn der Solltemperaturbereich +2 °C bis +8 °C beträgt) verwendet wird. In vielen Formen der Erfindung mit einem Schritt des Vorkonditionierens und einem Schritt des Konditionierens kann das Gestell 10, 10' verwendet werden, um die Paneele 14 während des Schritts des Vorkonditionierens zu halten, und anschließend können die Paneele 14 im Gestell 10, 10' festgehalten und an den Ort des Konditionierungsschritts transportiert werden. Der Schritt des Konditionierens kann ebenfalls ohne Entfernen der Paneele 14 aus dem Gestell 10, 10' wie hierin beschrieben durchgeführt werden.
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Nachdem die Paneele 14 jeweils den erforderlichen Temperaturbereich erreicht haben, kann das gesamte mit konditionierten PCM-Paneelen 14 befüllte Lagergestell 10, 10' während des Verpackungsvorgangs in der Konditionierungseinheit verbleiben. Hierbei kann es sich bei der Konditionierungseinheit um einen Kühlbereich oder Kühlraum von ausreichender Größe handeln, um als Verpackungsbereich zu dienen. Hier werden die Paneele 14 einzeln verwendet, um temperaturempfindliche Produkte oder Artikel wie zuvor beschrieben zu verpacken, etwa durch Auskleiden eines isolierten Versandbehälters. In bestimmten weiteren Ausführungsformen erfolgt das Verpacken in einem Kühlraum oder einer zweiten Kältemaschine getrennt von der Vorkonditionierungseinheit bzw. dem Gefrierapparat und nach dem Schritt des Konditionierens. Dieser separate Kühlraum bzw. diese separate Kältemaschine könnte auf die gleiche Temperatur wie die Konditionierungseinheit oder Kältemaschine (z.B. +5 °C) eingestellt sein oder könnte auf einer niedrigeren oder höheren Temperatur gehalten werden, typischerweise jedoch innerhalb des Solltemperaturbereichs für die Nutzlast (z.B. +2 °C bis +8 °C). In solchen Fällen kann das teilweise oder vollständig mit PCM-Paneelen 14 beladene Gestell 10, 10' unter Verwendung einer Palettentransporteinrichtung (mechanisch oder elektromechanisch) oder unter Verwendung von Rädern oder anderen bekannten Vorrichtungen von einer Vorkonditionierungseinheit (z.B. Gefrierapparat) zur Konditionierungseinheit (z.B. Kältemaschine) und anschließend zu einem Verpackungsbereich (z.B. zweite Kältemaschine oder Kühlraum) transportiert werden.
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In bestimmten Ausführungsformen erfolgt das Beladen des Gestells 10, 10' mit PCM-Paneelen 14 in der Nähe der Vorkonditionierungseinheit (z.B. Gefrierapparat) entweder (a) aus Behältern, die vertikal gestapelte PCM-Paneele 14 enthalten, oder (b) durch von Endanwendern zurückgegebene PCM-Paneele 14. In bestimmten weiteren Ausführungsformen wird das Gestell 10, 10' am oder nahe des Standorts, an welchem die PCM-Paneele 14 hergestellt werden, mit PCM-Paneelen 14 beladen (ohne dass diese jemals in vertikal gestapelten Sätzen in einen Behälter eingesetzt werden) und dann (z.B. per Lastkraftwagen) an einen Standort transportiert, an dem sich die Vorkonditionierungseinheit und/oder die Konditionierungseinheit befinden.
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Während aller Ortswechsel- oder Wartezeiten sollten die Paneele 14 innerhalb des erforderlichen Temperaturbereichs gehalten werden. Somit werden, wenn dieser Temperaturbereich während der Schritte des Vorkonditionierens und des Konditionierens erreicht wurde, die temperaturempfindlichen Artikel oder Produkte während des Versands für eine definierte Zeitdauer innerhalb eines erforderlichen Temperaturbereichs von 2 °C bis 8 °C gehalten. Als weiterer optionaler Schritt im Prozess können benutzte PCM-Paneele 14 von Kunden oder anderen Endanwendern zurückerhalten oder an einen Standort zurückgegeben werden, an dem diese Paneele 14 in leere Lagergestelle 10, 10' geladen werden können, um anschließend zur Vorkonditionierung im Gefrierapparat platziert zu werden, damit die vorstehend beschriebenen Schritte des Vorkonditionierens und des Konditionierens wiederholt werden können. Zu den temperaturempfindlichen Artikeln, die gemäß Aspekten dieser Erfindung verpackt werden könnten, zählen beispielsweise Impfstoffe, Blut und Blutprodukte für Transfusionen und/oder zur Weiterverarbeitung in andere Produkte, Allergenextrakte, die sowohl zur Diagnose als auch zur Behandlung (zum Beispiel Allergen-Injektionen) verwendet werden, menschliche Zellen und Gewebe, die für Transplantationen (zum Beispiel Sehnen, Bänder und Knochen), Gentherapien, Zelltherapien und Tests zum Prüfen potentieller Blutspender auf Krankheitserreger verwendet werden, und zu den möglichen Endanwendern zählen beispielsweise Einrichtungen, die mit Patienten in klinischen Studien zu tun haben, sowie Kunden/Patienten für kommerziell erhältliche pharmazeutische Produkte.
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Konkret kann für Anwendungen, in denen der Nutzlast-Temperaturbereich +2 °C bis +8 °C beträgt, die Phasenwechseltemperatur des PCMs im Bereich von +3,8 °C bis +4,6 °C liegen. In einigen solchen Anwendungen werden die PCM-haltigen Paneele 14 zunächst bei einer Temperatur von -15 °C oder darunter vorkonditioniert und anschließend bei einer Temperatur von 4 °C oder darüber konditioniert. Beispielsweise werden während des Schritts des Vorkonditionierens die Paneele 14 für eine Zeit, die ausreichend ist, um sicherzustellen, dass sich das gesamte Phasenwechselmaterial in den Paneelen 14 im festen Zustand befindet, in einer auf eine Temperatur von -20 °C eingestellten Gefrier- bzw. Vorkonditionierungseinheit gehalten. Anschließend werden die Paneele 14 für eine Zeit, die ausreichend ist, um die Paneele 14 auf eine Temperatur von mindestens 2 °C, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts des Phasenwechselmaterials in den Paneelen 14 zu bringen, in eine Konditionierungseinheit mit einer auf +5 °C eingestellten Innenbereichstemperatur überführt. Falls beispielsweise das PCM einen Schmelzpunkt von 4 °C besitzt, so kann die Temperatur des PCMs in den Paneelen 14 graduell auf eine Temperatur im Bereich von +2,0 bis +3,2 °C angehoben werden. Die Zielsetzung bezüglich der Gesamtzeit für die Vorkonditionierung liegt bei weniger als oder gleich 24 Stunden, und ebenso liegt die Zielsetzung bezüglich der Gesamtzeit für die Konditionierung bei weniger als oder gleich 24 Stunden, wobei jedoch verschiedene Faktoren diese Zielsetzungen ändern können. Der letztere Schritt des Konditionierens kann in einem Kühlraum wie beispielsweise dem Innenbereich einer für diesen Zweck ausgelegten Kältemaschine oder dem Innenbereich eines großen gekühlten Raums oder Arbeitsbereichs durchgeführt werden. Wie vorstehend erwähnt, kann ein solcher Arbeitsbereich auch verwendet werden, um anschließend Artikel in isolierten Behältern 90 (12) zu verpacken, wobei die PCM-Paneele 14 als Auskleidung für den Behälter 90 verwendet werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen sind die Vorkonditionierungseinheit (z.B. Gefrierapparat) und die Konditionierungseinheit (z.B. Kältemaschine) jeweils ausgebildet und ausgestattet, um eine Luftströmung zuzuführen, die ausreichend ist, um gleichmäßige Temperaturänderungen der PCM-Paneele 14 zu ermöglichen und anschließend eine konstante Temperatur innerhalb eines für den Prozess benötigten Bereichs zu halten, wie hierin beschrieben.
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Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht einige Beispiele auf Grundlage anderer Nutzlast-Temperaturbereiche als +2 °C bis +8 °C:
| Nutzlast-Solltemperaturbereich | PCM-Schmelzpunkt | Vorkonditionierungstemperatur | Konditionierungstemperatur | Temperaturbereich der PCM-Paneele nach Vorkonditionierung/Konditionierung |
| +2 °C bis +10 °C | +6 °C | -20 °C | +5 °C | 4 °C bis 6 °C |
| +15 °C bis +25 °C | +22 °C | | +22 °C | +20 °C bis +22 °C Sommer |
| Versand im Sommer: keine Vorkonditionierung nötig Versand im Winter: +24 °C | +22 °C bis + 24 °C Winter |
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| -15 °C bis - 25 °C | -20 °C | -40 °C | -20 °C | -20 °C bis -25 °C |
| -25 °C bis - 20 °C | -23 °C | -40 °C | -20 °C | -23 °C bis -25 °C |
| < -40 °C | -50 °C | -70 °C | Nicht erforderlich | < -50 °C |
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Falls die PCM-Paneele 14 in einem auf 5 °C gehaltenen Kälte- oder Konditionierungsbereich bei einer Temperatur von +2 °C bis +3,1 °C liegen, können die temperaturempfindlichen Artikel zum Zeitpunkt des Verpackens der Artikel auch bei 5 °C oder einer anderen Temperatur innerhalb des Bereichs von +2 °C bis +8 °C liegen. Die anderen Verpackungsmaterialien einschließlich der VIPs 112 (12) können ebenfalls auf 5 °C gehalten werden oder können auf einer anderen (höheren oder niedrigeren) Temperatur innerhalb oder (typischerweise) oberhalb des Sollbereichs von +2 °C bis +8 °C für die temperaturempfindlichen Artikel gehalten werden.
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Die Gestelle 10, 10' der vorliegenden Erfindung können auch in Konditionierungsverfahren für PCM-Paneele verwendet werden, die für niedrigere Nutzlast-Solltemperaturbereiche (wie beispielsweise -15 °C bis -25 °C) oder für höhere Nutzlast-Solltemperaturbereiche (wie beispielsweise +15 °C bis +25 °C oder +20 °C bis +24 °C) ausgelegt sind. Beispielsweise kann bei Verwendung eines PCM-Materials mit einer Schmelztemperatur nahe -20 °C (z.B. einem Schmelztemperaturbereich von -19 °C bis -20 °C) der Gefrierapparat für die Vorkonditionierung für eine Zeit, die ausreichend ist, um das gesamte oder im Wesentlichen das gesamte Phasenwechselmaterial in den PCM-Paneelen 14 in den Festzustand umzuwandeln, bei -40 °C betrieben werden. Anstelle einer Kältemaschine für die Konditionierung könnte ein für -20 °C ausgelegter Gefrierapparat bei einer Temperatur von -19 °C betrieben werden.
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PCM-Paneele 14, die ein Phasenwechselmaterial mit einem Schmelztemperaturbereich nahe +20 °C enthalten und wie vorstehend beschrieben in einem der Gestelle 10, 10' getragen werden, können unter Verwendung einer Kältemaschine bei einer Temperatur von 2 °C bis 5 °C oder unter Verwendung eines Gefrierapparats bei einer Temperatur von -10 °C vorkonditioniert (d.h. in vollständig in fester Phase vorliegendes PCM umgewandelt) werden. Das befüllte Gestell 10, 10' kann anschließend in einen Raum mit konstanter Temperatur gebracht werden, der auf +18 °C oder auf +19 °C gehalten wird, um die PCM-Paneele 14 auf annähernd 20 °C zu erwärmen, ohne jedoch ein nennenswertes Schmelzen des PCMs in den Paneelen 14 zu bewirken. Dieser Ansatz, bei dem das PCM-Material vollständig oder fast vollständig im Festzustand gehalten wird, wird zumeist dann verwendet, wenn die vollständig verpackte Nutzlast während des Sommers oder in ganzjährig besonders warmen Klimazonen (z.B. unter tropischen Bedingungen) voraussichtlich warmen Umgebungsbedingungen (über 25 °C) ausgesetzt wird.
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Ein Gestell 10, 10' kann auch dafür verwendet werden, PCM-Paneele für einen Nutzlast-Sollbereich von +15 °C bis +25 °C oder +20 °C bis +24 °C zu konditionieren, wenn das Problem darin besteht, dass entweder gänzlich zu kalte Umgebungsbedingungen herrschen (etwa im Winter oder unter polaren Bedingungen) oder dass Temperaturausschläge entweder unter +15 °C oder über +25 °C auftreten (etwa im Frühling oder im Herbst), oder wenn die Gefahr besteht, dass die verpackte Nutzlast dem Freien (unterhalb von +15 °C) oder einem Raum oder Lastkraftwagen ausgesetzt wird, in dem die Temperatur oberhalb von +25 °C liegt. Wo das Risiko in einem zu kalten Klima besteht, können die PCM-Paneele 14 auf dem Gestell 10 bzw. 10' in einem Schritt des Vorkonditionierens in einem Wärmeschrank bei +40 °C oder höher in vollständig flüssiges PCM umgewandelt werden. Anschließend kann das mit PCM-Paneelen befüllte Gestell 10 bzw. 10' zum Konditionieren in einen Raum oder Wärmeschrank gebracht werden, der zwischen etwa +24 °C und etwa 27 °C gehalten wird.
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Wo das Problem in Ausschlägen in beide Richtungen besteht, kann das PCM in den Paneelen 14 auf dem Gestell 10 bzw. 10' in eine Mischung aus flüssigen und festen Phasen gebracht werden mittels Vorkonditionieren entweder: (a) bei niedriger Temperatur, um das PCM vollständig zu verfestigen, oder (b) bei hoher Temperatur, um das PCM vollständig zu verflüssigen. Umgekehrt würde der Schritt des Konditionierens entweder (a) das feste PCM in einem Raum oberhalb von 25 °C schmelzen, bis etwa die Hälfte des PCMs in jedem Paneel 14 flüssig wäre, oder (b) das flüssige PCM in einem Raum unterhalb von 15 °C gefrieren, bis etwa die Hälfte des PCMs in jedem Paneel 14 zur Festphase gefroren wäre.
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In jedem dieser Fälle können, ebenso wie in den Fällen, in denen eine Nutzlast-Solltemperatur von +2 °C bis +8 °C angestrebt wird, die Gestelle 10, 10' und die Verfahren der vorliegenden Erfindung aus dem gleichmäßigen Kühlen und Erwärmen von PCM in PCM-Paneelen 14 Vorteil ziehen, um Sätze aus Paneelen 14 effizient und gleichmäßig zu konditionieren. Dies resultiert in optimalem Schutz der letztendlichen Nutzlast gegen Temperaturausschläge außerhalb des gewünschten Nutzlast-Temperaturbereichs.
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Auch wenn die vorliegende Erfindung durch die Beschreibung konkreter Ausführungsformen veranschaulicht wurde und die Ausführungsformen sehr ausführlich beschrieben wurden, soll der Umfang der sich hieran anschließenden Ansprüche auf solche Einzelheiten nicht eingeschränkt oder in irgendeiner Weise begrenzt werden. Die verschiedenen hierin behandelten Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich. Die Erfindung ist in ihren breiteren Aspekten daher nicht auf die gezeigten und beschriebenen konkreten Einzelheiten, repräsentativen Vorrichtungen und Verfahren und veranschaulichenden Beispiele begrenzt. Entsprechend kann von solchen Einzelheiten abgewichen werden, ohne vom Umfang oder Grundgedanken des allgemeinen Prinzips der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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