DE19813562A1 - Latentwärmekörper - Google Patents
LatentwärmekörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Latentwärmekörper mit in
einem kapillarartige Aufnahmeräume aufweisenden Träger
material aufgenommenem Latentwärmespeichermaterial auf
Paraffinbasis, wobei das Trägermaterial aus einem orga
nischen Kunststoff- oder Naturmaterial besteht.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 84 08 966 ist ein
poriges Schaumstoffmaterial als Trägermaterial bekannt.
Bei diesem Schaumstoffmaterial ist jedoch keine auch im
erwärmten Zustand des Latentwärmespeichermaterials ge
wünschte Strukturfestigkeit zu erreichen. Überdies ist
das porige Schaumstoffmaterial nicht ohne weiteres mit
dem Latentwärmespeichermaterial zu tränken. Es müssen
besondere Maßnahmen wie Quetschen ergriffen werden.
Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit
der technischen Problematik, einen Latentwärmekörper
anzugeben, der bei einfacher Herstellbarkeit hoch wirk
sam ist, d. h. ein hohes Wärmespeichervermögen aufweist
und zugleich auch im erwärmten Zustand eine ausreichen
de Strukturfestigkeit aufweist. Es ist auch angestrebt,
daß das Trägermaterial sich möglichst selbsttätig mit
dem Latentwärmespeichermaterial füllt bzw. dieses auf
saugt. Auch ist von Bedeutung, schon aufgrund der Eigen
schaften des Trägermaterials ein hohes Rückhaltevermö
gen bezüglich des Latentwärmespeichermaterials zu errei
chen.
Diese technische Problematik ist zunächst und im wesent
lichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei
darauf abgestellt ist, daß das Trägermaterial aus ein
zelnen für sich strukturfesten oder im Verbund mit dem
Latentwärmespeichermaterial zur Strukturfestigkeit
führenden Trägermaterialelementen beispielsweise durch
Verkleben zusammengesetzt ist.
Für die Erfindung ist dabei von Bedeutung, daß zwischen
den Trägermaterialelementen auch in Abwesenheit von
Latentwärmespeichermaterial ein Zusammenhalt besteht,
so daß es sich bei dem Trägermaterial um ein oder mehre
re Gebilde aus jeweils einer Vielzahl von zusammenhän
genden Trägermaterialelementen handelt. Die Trägermate
rialelemente sind erfindungsgemäß in der Weise zusammen
gesetzt, daß zwischen ihnen kapillare Aufnahmeräume für
das Latentwärmespeichermaterial ausgebildet sind, die
eine spaltartige Form aufweisen können. Die vorbeschrie
benen kapillaren Aufnahmeräume ermöglichen aufgrund
ihrer kapillaren Zugwirkung auf ein Fluid ein weitge
hend selbsttätiges Auffüllen bzw. Aufsaugen des Fluids
durch das Trägermaterial sowie ein hohes Rückhaltevermö
gen desselben. Diese Wirkung wird für den erfindungsge
maßen Latentwärmekörper dadurch vorteilhaft angewendet,
daß das vorgeschlagene Latentwärmespeichermaterial auf
Paraffinbasis, dem einzelne oder mehrere der in dieser
Anmeldung angegebenen Zusätze beigegeben sein können,
durch Erwärmung soweit verflüssigt wird, bis das selb
ständige Aufsaugen zu beobachten ist. Vorzugsweise kann
das Latentwärmespeichermaterial dabei bis auf eine
Temperatur erwärmt werden, die oberhalb der höchsten
Schmelztemperatur der einzelnen darin enthaltenen Paraf
fine und Zusätze liegt. Das Latentwärmespeichermaterial
wird dadurch so stark verflüssigt, daß es bis zur voll
ständigen Sättigung des Trägermaterials von diesem
selbständig aufgenommen werden kann. Aus dieser Wir
kungsweise ergibt sich der Vorteil, daß auf aufwendige
und daher kostenintensive technologische Verfahrens
schritte unter hoher, insbesondere mechanischer Energie
zufuhr verzichtet werden kann.
Die zu einem festen Verbund der Trägermaterialelemente
untereinander führende Zusammensetzung ist zugleich
geeignet, eine Größe der zwischen den Trägermaterialele
menten verbleibenden Aufnahmeräume einzustellen und die
gewünschte Strukturfestigkeit zu beeinflussen.
Durch die Einstellbarkeit der Größe der Aufnahmeräume
besteht weiterhin die Möglichkeit, in Abhängigkeit von
der Grenz- bzw. Oberflächenspannung des Latentwärme
speichermaterials eine hinsichtlich einer größtmögli
chen Aufnahmekapazität und einer zugleich ausreichend
hohen Kapillarwirkung optimierte Größe der Aufnahmeräu
me einzustellen.
Als Trägermaterial kommen organische Materialien wie
Kunststoff oder Zellulose in Frage. Bevorzugt ist auch,
daß ein Trägermaterialelement eine eigene Kapillarität
aufweist. Beispielsweise eine Zellulosefaser, etwa eine
Holzfaser, die für sich einen wesentlich feineren Kapil
larraum ausbildet als die zwischen zwei Fasern gebilde
te Kapillarität. Von Bedeutung ist darüber hinaus, daß
das Latentwärmespeichermaterial selbst homogen verteil
te Hohlstrukturen ausbildet. Diese sind für das Lei
stungs- bzw. Ansprechverhalten des Latentwärmekörpers
von besonderer Bedeutung. Solche Hohlstrukturen erbrin
gen zunächst einmal Ausweichräume im Zuge der Volumenän
derung bei Erwärmung oder Abkühlung. Diese Volumenände
rung kann durchaus im Größenbereich von 10% des Volu
mens liegen. Als Trägermaterialelemente können weiter
hin Fasern mit einer sehr unterschiedlichen Länge und
einem sehr unterschiedlichen Durchmesser verwendet
werden. Geeignet sind insbesondere auch Keramikfasern,
Mineralwolle, Kunststoffasern sowie weitere zweckmäßige
Fasern, wie beispielsweise Baum- oder Schafwolle. Ver
wendete Keramikfasern bestehen vorzugsweise im wesentli
chen aus Al2O3, SiO2, ZrO2und organischen Beimischun
gen, wobei die Anteile der Komponenten stark variieren
können. Je nach gewählten Anteilen schwankt auch die
Dichte der Keramikfasern und liegt dabei vorzugsweise
in einem Bereich zwischen 150 und 400 kg/m3. Hinsicht
lich der Mineralwolle ist vorzugsweise an einer Verwen
dung von Steinwolle mit und ohne Zusatz von
duroplastischen Kunstharzen gedacht, die weiterhin
Glasfaseranteile beinhalten kann. Die Dichte schwankt
in Abhängigkeit von der im Einzelfall gewählten Zusam
mensetzung und liegt dabei vorzugsweise in einem Be
reich zwischen 200 und 300 kg/m3. Als Trägermaterialele
mente geeignete Kunststoffasern weisen vorzugsweise
Basismaterialien wie Polyester, Polyamid, Polyurethan,
Polyacrylnitril oder Polyolefine auf. Hierzu ist
insbesondere bevorzugt, daß das Latentwärmespei
chermaterial ein Paraffin ist, wie es in der DE-OS 43 07 065
beschrieben ist. Der Inhalt diese Vorveröffentli
chung wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung
dieser Anmeldung mit einbezogen, auch zum Zwecke Merkma
le dieser Vorveröffentlichung in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
Ein solches Paraffin weist im Erstarrungszustand Kri
stallstrukturen auf, die durch ein Strukturadditiv vor
zugsweise im Sinne von Hohlstrukturen, wie etwa Hohlke
geln, modifiziert sind. Hierdurch ist es ermöglicht,
das Ansprechverhalten des Latentwärmespeichermate
rials bei Wärmezufuhr entscheidend zu verbessern. Das
Latentwärmespeichermaterial wie Paraffin nimmt hier
durch eine gleichsam poröse Struktur an. Bei Wärmezu
fuhr können leichter schmelzende Bestandteile des
Latentwärmespeichermaterials durch die im Material
selbst gegebenen Hohlstrukturen hindurchfließen. Es kann
sich, gegebenenfalls auch hinsichtlich vorhandener
Lufteinschlüsseeine Art Mikro-Konvektion einstellen. Es
ergibt sich auch eine hohe Durchmischungswirksamkeit.
Im weiteren ist auch eine Vorteilhaftigkeit hinsicht
lich des bereits angesprochenen Ausdehnungsverhaltens
bei Phasenänderung gegeben. Das Strukturadditiv ist in
dem Latentwärmespeichermaterial vorzugsweise homogen
gelöst. Im einzelnen haben sich Strukturadditive wie
solche auf Basis von Polyalkylmetacrylaten (PA-MA) und
Polyalkylacrylaten (PAA) als Einzelkomponenten oder in
Kombination bewährt. Ihre kristallmodifizierende Wir
kung wird dadurch hervorgerufen, daß die Polymermolekü
le in die wachsenden Paraffinkristalle mit eingebaut
werden und das Weiterwachsen dieser Kristallform verhin
dert wird. Aufgrund des Vorliegens der Polymermoleküle
auch in assoziierter Form in der homogenen Lösung in
Paraffin können auf die speziellen Assoziate Paraffine
aufwachsen. Es werden Hohlkegel gebildet, die nicht
mehr zur Bildung von Netzwerken befähigt sind. Auf
grund der synergistischen Wirkungsweise dieses Struk
turadditives auf das Kristallisationsverhalten der
Paraffine wird eine Hohlraumbildung und damit
eine Verbesserung der Durchströmbarkeit des Wärme
speichermediums Paraffin (beispielsweise für in
dem Latentwärmespeicherkörper eingeschlossene Luft
oder Wasserdampf oder für verflüssigte Phasen des
Latentwärmespeichermaterials, d. h. des Paraffins
selbst) gegenüber nicht derartig compoundierten Paraffi
nen erreicht. Allgemein eignen sich als Strukturadditi
ve auch Ethylen, Venylacetat-Copolymere (E, VA),
Ethylen-Propylen-Copolymere (OCP), Dien-Styrol-Copo
lymere sowohl als Einzelkomponenten als auch im
Gemisch sowie alkylierte Naphthaline (Paraflow). Der
Anteil der Strukturadditive fängt bei einem Bruchteil
von Gewichtsprozenten, realistischerweise etwa bei 0.01
Gewichtsprozent an und zeigt insbesondere bis zu einem
Anteil von etwa einem Gewichtsprozent spürbare Verände
rungen im Sinne einer Verbesserung.
In weiterer Einzelheit ist auch bevorzugt, daß dem
Latentwärmespeichermaterial ein Zusatz zugesetzt wird,
welcher zur Dickflüssigkeit führt. Es kann hier ein
übliches Thixotropiemittel verwendet werden. Selbst im
erwärmten Zustand, in welchem üblicherweise eine Ver
flüssigung des Latentwärmespeichermaterials gegeben
ist, ist dann noch eine Schwerflüssigkeit, im Sinne
einer gallertartigen Konsistenz, gegeben. Selbst bei
einem unbeabsichtigten Durchtrennen eines solchen
Latentwärmespeicherkörpers kommt es noch nicht oder
nicht in wesentlichem Ausmaß zu einem Auslaufen von
Latentwärmespeichermaterial.
Bevorzugt ist ein so gebildeter Latentwärmekörper auch
vollständig mit einer Abdeckung, bevorzugt einer Kunst
stoffolie umschlossen. Die vollständige Umhüllung ver
hindert ein Auslaufen etwa erweichten oder verflüssig
ten Latentwärmespeichermaterials. Die Umhüllung kann
beispielsweise auch mit Harnstoff vorgenommen werden.
Die Platte kann in einen aufgeschmolzenen Umhüllungs
stoff, also beispielsweise Harnstoff oder auch einen
Kunststoff, wie etwa Nylon (Polyamid), eingetaucht
werden. Bei Harnstoff ergibt sich der Vorteil einer
stark brandhemmenden Wirkung. Die Verhinderung des
Auslaufens ist insbesondere von Bedeutung bei Über
schreiten der Nennbetriebsparameter. Dies gilt insbeson
dere bei Überschreiten der Nennbetriebsparameter.
Bevorzugt besteht die Trägerstruktur aus einem aus
Einzelfasern zusammengesetzten Faserkörper. Hierbei
können handelsübliche Faserplatten zum Einsatz kommen,
wobei jedoch relativ weiche Faserplatten bevorzugt
sind. Hartfaserplatten können nur im geringen Maße das
Latentwärmespeichermaterial aufnehmen. Die Fasern sind
bevorzugt selbst saugfähig. Beim Tränken einer solchen
Faserplatte mit einem Latentwärmespeichermaterial auf
Paraffinbasis saugen sich die Fasern mit Paraffin
voll, werden "gewachst". Zudem werden auch noch die
Kapillarräume zwischen den Fasern mit dem Latentwärme
speichermaterial gefüllt. Eine weitere Ausgestaltung
sieht als Trägermaterial ein Vlies, beispielsweise ein
übliches Saugvlies, vor, wie es etwa zum Aufsaugen von
Öl, Säuren oder sonstigen Flüssigkeiten handelsüblich
ist. Insbesondere kann es ein vollständig aus Polypro
pylenfasern bestehendes Vlies sein. Hierbei können die
Fasern auch im Sinne der eingangs genannten allgemeinen
Lehre miteinander verhaftet, beispielsweise verschweißt
sein. Die Trägerstruktur des Vlieses hat aber auch
unabhängig hiervon Bedeutung. Von besonderem Vorteil
ist, daß sich die erwähnte Fasermatte und auch das
Vlies beim Tränken mit dem Latentwärmespeichermaterial
auf Paraffinbasis verfestigen. Die Struktur wird stei
fer. Beispielsweise wird eine derartige Faserplatte
hierdurch druckfester und beispielsweise trittfest.
Zudem verbessern sich auch die schalltechnischen Eigen
schaften so geschaffener Latentwärmekörper. Es ist eine
höhere Körperschalldämpfung zu beobachten. Der Tritt
schall, etwa bei Verwendung eines solchen Latentwärme
körpers im Fußbodenbereich, wird wirksam gedämpft. In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung werden solche
Trägerstrukturen verwendet, die eine zwei- bis zehnfa
che Tränkung mit Latentwärmespeichermaterial im Ver
gleich zu ihrem Eigengewicht ermöglichen. Bei den er
wähnten Faserplatten wird beispielsweise eine drei- bis
vierfache Tränkung mit Latentwärmespeichermaterial
vorgenommen. Gleichwohl wird die Tränkung nicht soweit
vorgenommen, daß Überquelleffekte entstehen. Es emp
fiehlt sich auch, einen äußeren Verschluß der Kapilla
ren, etwa durch Verschleifen, vorzunehmen. Dieser Ver
schluß wirkt noch zusätzlich zu der erwähnten Umhül
lung. Hierbei ist es bevorzugt, daß der Verschluß der
Kapillaren vor dem Tränken des Trägermaterials mit dem
Latentwärmespeichermaterial vorgenommen wird.
Eine weitere besondere Lehre der Erfindung betrifft
eine Ausgestaltung des Latentwärmespeichermaterials auf
Paraffinbasis derart, daß auch im verfestigten Zustand
noch eine Flexibilität gegeben ist. In Kombination mit
den Trägermaterialelementen kann so ein flexibles Ele
ment, wie beispielsweise ein Sitzkissen oder eine Banda
ge erreicht werden. Hierzu ist vorgesehen, daß das
Latentwärmespeichermaterial - auf Paraffinbasis - einen
Anteil an Mineralöl und/oder an Polymeren, Kautschuken
und/oder Elastomeren enthält. Die Kautschuke und/oder
Elastomere führen vorrangig zu einer höheren Flexibi
lität. Sie sind mit weniger als 5% Anteil enthalten.
Wenn die Polymere keine Elastomere sind, führen sie zu
keiner Erhöhung der Flexibilität und verhindern nur,
gegebenenfalls zusätzlich, ein Auslaufen. Vorzugsweise
handelt es sich um hochausraffiniertes Mineralöl. Bei
spielsweise ein Mineralöl, welches man üblicherweise
auch als Weißöl bezeichnet. Bei den Polymeren handelt
es sich um vernetzte Polymere, die durch Copolymeris
ation hergestellt sind. Die vernetzten Polymere bilden
mit dem Mineralöl durch Ausbildung eines dreidimensiona
len Netzwerkes oder durch ihre physikalische Vernetzung
(Knollenstruktur) eine gelartige Struktur. Diese Gele
besitzen eine hohe Flexibilität bei gleichzeitiger
Stabilität gegenüber einwirkenden mechanischen Kräften.
Das Paraffin wird im flüssigen Zustand in diese Struk
tur eingeschlossen. Bei dem Phasenwechsel, der Kristal
lisation, werden die entstehenden Paraffinkristalle von
der Gelstruktur umgeben, so daß sich eine flexible
Gesamtmischung ergibt.
In einer möglichen Anwendung kann ein Latentwärme
speichermaterial, das Paraffin mit einer Schmelztempera
tur von 50° Celsius und ein Copolymer mit einer Schmelz
temperatur von 120° Celsius enthält, bis zu einer Tempe
ratur von 1250 Celsius aufgeheizt werden, so daß zu
nächst eine gleichmäßige Durchmischung beider Komponen
ten erreicht wird und die dünnflüssige Mischung vom
Trägermaterial aufgrund der darin wirksamen Kapillar
kräfte bis zur vollständigen Sättigung aufgenommen
werden kann. Bei einer nachfolgenden Abkühlung werden
die entstehenden Paraffinkristalle von dem Copolymer
umgeben. Bei einer z. B. denkbaren oberen Betriebstempe
ratur des Latentwärmekörpers von 80° Celsius wird nur
der Paraffinanteil, nicht dagegen das Copolymer, ver
flüssigt. Vorteilhaft wird dadurch erreicht, daß das
Paraffin nicht aus dem Copolymer austreten kann und mit
ihm im Trägermaterial verbleibt. Für die Erfindung ist
wesentlich, daß das gewünschte Paraffinrückhaltevermö
gen in dem Latentwärmekörper bei Verwendung des oben
beschriebenen Trägermaterials bereits bei einem Massen
anteil von weniger als 5% des Copolymers am
Latentwärmespeichermaterial erzielt werden kann. Dabei
kann insbesondere durch ein gezielt herbeigeführtes
Zusammenwirken von Kapillarkräften in den Aufnahmeräu
men des Trägermaterials und/oder von mittels Strukturad
ditiven beeinflußten Kristallstrukturen der Paraffine
und/oder von den das Latentwärmespeichermaterial verdic
kenden Thixotropiemitteln und/oder durch den beschriebe
nen Verschluß der Kapillaren sowie gegebenenfalls einer
Umhüllung des Latentwärmekörpers erreicht werden, daß
das gewünschte Paraffinrückhaltevermögen bereits bei
deutlich niedrigeren Massenanteilen des Copolymers als 5%
erreicht wird. Ein Vorteil der Erfindung ist dabei
darin gegeben, daß mit abnehmendem Massenanteil von
Copolymeren der Massenanteil der Paraffine an der
Gesamtmasse des Latentwärmespeichermaterials zunimmt
und dadurch bei unveränderter Gesamtmasse eine höhere
Wärmekapazität erreicht werden kann.
Zusammen mit dem oben näher beschriebenen Trägermateri
al ergibt sich auch eine gewünschte Strukturfestigkeit,
im Rahmen der Flexibilität. Hierbei können aber auch
noch weitere Trägermaterialien als oben beschrieben zur
Anwendung kommen. Beispielsweise auch offenporige
Schaumstoffe. Hinsichtlich der Polymere werden bei
spielsweise Styrol-Butadien-Styrol (SBS), Styrol-Iso
pren-Styrol (SIS) oder Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol
(S-EB-S) eingesetzt. Bei dem Styrol-Ethylen /Butylen
Block-Copolymer wird auf ein Mittel zurückgegriffen,
was unter der Handelsmarke "KRATON G" bekannt ist,
angeboten von Shell-Chemicals. Weiterhin können aber
auch weitere bekannte Kraton-Abwandlungen angewendet
werden. Dieses Block-Copolymer eignet sich vorzugsweise
als Verdicker zur Erhöhung der Viskosität bzw. als
Flexibilisator zur Erhöhung der Elastizität. Bei Kraton
G handelt es sich um einen thermoplastischen Kunst
stoff, wobei mehrere Typen von Copolymeren der Kraton
G-Reihe existieren, die sich in ihrem strukturellen
Aufbau unterscheiden. Zu unterscheiden sind dabei insbe
sondere die Block- und Triebblock-Copolymere, deren
Molgewicht variiert und die ein unterschiedliches Ver
hältnis von Styrol- zu Elastomeranteil aufweisen. Von
den bekannten Kraton G-Typen können vorzugsweise die
als G 1650, G 1651 und G 1654 bekannten Typen Anwendung
finden.
Weiterhin können auch Copolymere, wie beispielsweise
HDPE (High Density Polyethylen), PP (Polypropylen) oder
auch HDPP (High Density Polypropylen) verwendet werden.
Gegenstand der Anmeldung ist auch ein Latentwärmespei
chermaterial auf Paraffinbasis, welches einen Zusatz in
einer die wie vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen
aufweist. Sowohl der Latentwärmekörper wie auch das
Latentwärmespeichermaterial können darüber hinaus und
in Kombination ein Additiv aufweisen, das die oben
erwähnten Hohlstrukturen ausbildet.
Das erfindungsgemäße Latentwärmespeichermaterial auf
Paraffinbasis kann weiterhin auch ohne Trägermaterial,
d. h. ohne stützende Matrix eingesetzt werden. Aus
Schmelz-/Speicherkapazitäts- und Funktionsgründen ist
der Copolymeranteil stets kleiner als 5%. Das gebilde
te Gel wird in Behälterhüllen, wie beispielsweise Foli
ensäcken, aufgenommen.
Wesentlich ist, daß sich der erwähnte Zusatz aus Mine
ralölen und Polymeren einerseits homogen in dem Paraf
fin verteilt bzw. das Paraffin diesen Zusatz homogen
durchsetzt und andererseits keine chemische Wechselwir
kung zwischen dem Zusatz und dem Paraffin eintritt.
Weiter ist von besonderer Bedeutung, daß die Auswahl
dahingehend getroffen ist, daß praktisch keine Dichteun
terschiede zwischen dem Zusatz und dem Paraffin gegeben
sind, so daß auch keine physikalische Entmischung hier
durch auftreten kann.
Wie bereits eingangs erläutert, besteht in Verbindung
mit einzelnen oder mehreren der vorangehend erläuterten
Merkmalen die Möglichkeit, daß der erfindungsgemäße
Latentwärmekörper eine Anzahl Latentwärmeteilkörper
enthält. Bei einem Latentwärmeteilkörper handelt es
sich im Sinne der Erfindung um einen zusammenhängenden
und abgegrenzten Teil, bzw. Bestandteil eines erfin
dungsgemäßen Latentwärmekörpers, der sämtliche physika
lischen, chemischen und baulich strukturellen Merkmale
des Latentwärmekörpers oder auch eine beliebige Auswahl
hiervon auf sich vereinigen kann. Bevorzugt enthält ein
Latentwärmeteilkörper ein Trägermaterialteil und das in
kapillarartigen Aufnahmeräumen dieses Trägermaterial
teils aufgenommene Latentwärmespeichermaterial. Das
angesprochene Trägermaterialteil kann beliebige Kombina
tionen der bisher erläuterten Merkmale eines Trägermate
rials aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält der Latentwärmekörper eine von seiner Form und
Größe mitbestimmte größere Anzahl von Latentwärmeteil
körpern, die regelmäßig und/oder unregelmäßig aneinan
der angrenzend angeordnet werden können. Auf diese
Weise lassen sich Latentwärmekörper nahezu beliebiger
Formen auf preiswerte Weise herstellen, da die Latent
wärmeteilkörper unabhängig von der Form der gewünschten
Latentwärmekörper industriell in großer Stückzahl herge
stellt werden können. In einer bevorzugten Ausgestal
tung eines aus mehreren Latentwärmeteilkörpern gebilde
ten Latentwärmekörpers grenzen auch die in den Latent
wärmeteilkörpern eingeschlossenen Trägermaterialteile
aneinander. Diese sind deutlich von den Trägermaterial
elementen zu unterscheiden, aus denen das Trägermateri
al, wie oben erläutert, durch beispielsweise Verkleben
zusammengesetzt ist. Innerhalb einzelner Trägermaterial
teile bilden danach die Trägermaterialelemente unter
Einschluß kapillarartiger Aufnahmeräume zusammenhängen
de Strukturen. Auch zwischen benachbarten Latentwärme
teilkörpern kann jedoch ein Zusammenhalt bestehen,
indem es beispielsweise zum gegenseitig verhakenden
Eingriff von Trägermaterialelementen aneinander angren
zender Trägermaterialteile in die jeweilig benachbarten
zusammenhängenden Strukturen kommt. Ein weiterer Zusam
menhalt zwischen Latentwärmeteilkörpern ist dadurch
möglich, daß eine Verbindung des Latentwärmespeicherma
terials von aneinandergrenzenden Latentwärmeteilkörpern
zustande kommt.
Bevorzugt weist das Volumenverhältnis von Latentwärme
körper zu Latentwärmeteilkörper zumindest den Wert 10
auf, wobei allerdings auch geringere oder wesentlich
höhere Volumenverhältnisse sinnvoll sein können. Ein
einzelner Latentwärmekörper kann außerdem Latent
wärmeteilkörper verschiedener Größenabmessungen
und/oder verschiedener Formen beinhalten. Desweiteren
besteht auch die Möglichkeit, daß einzelne Latent
wärmeteilkörper eine langgestreckte Form besitzen und
zumindest im weitesten Sinne als Streifen ausgebildet
sind. Alternativ kann ein Latentwärmeteilkörper auch
eine flockenartige Form besitzen. Darüber hinaus können
die Latentwärmeteilkörper auch in Form von Kugeln,
Ellipsoiden, Quadern, Würfeln, Pyramiden, Zylindern und
dergleichen ausgebildet werden. Die Auswahl der Anzahl,
der Größen und der Formen der Latentwärmeteilkörper
eines Latentwärmekörpers kann sich dabei an der Größe
und Form des gewünschten Latentwärmekörpers sowie an
den an ihn gerichteten Forderungen bezüglich seiner
Steifigkeit oder Verformungsfähigkeit orientieren. In
einer weiter bevorzugten Ausführung des Latentwärme
teilkörpers weist dieser eine Umhüllung auf, die bei
spielsweise aus einem Folienmaterial, insbesondere aus
einer Aluminiumfolie oder aus einer Polypropylenfolie,
besteht. Eine Folie bietet dabei den Vorteil einer
leichten Verformbarkeit, so daß sich benachbarte
Latentwärmeteilkörper aneinander anschmiegen können und
Hohlräume zwischen den Latentwärmeteilkörpern weitge
hend vermieden werden können. Alternativ oder in Verbin
dung damit besteht die Möglichkeit, daß auch eine An
zahl benachbarter Latentwärmeteilkörper mit einer ge
meinsamen äußeren Umhüllung versehen sind, bei der es
sich ebenfalls um eine der vorhergenannten Folien han
deln kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß die
gemeinsame äußere Umhüllung eine vergleichsweise feste,
d. h. verglichen mit dem Latentwärmekörper bzw. den
Latentwärmeteilkörpern schwerer verformbare Wandung
aufweist. Sofern eine derartige feste Wandung als Hohl
körper ausgebildet ist, kann dessen Innenraum selbst
bei komplizierten geometrischen Formen der gemeinsamen
äußeren Umhüllung nahezu vollständig mit Latentwärme
teilkörpern jeweils bedarfsgerechter Größe, Form und An
zahl ausgefüllt sein. Die Latentwärmeteilkörper können
dabei zur Verhinderung von größeren Hohlräumen in der
festen gemeinsamen Umhüllung mit einem Druck beauf
schlagt sein, so daß zumindest bereichsweise eine Ver
dichtung erzielt wird. Bei derart verdichteten Latent
wärmeteilkörpern eines Latentwärmekörpers kann der Volu
menanteil von Hohlräumen zwischen Latentwärmeteil
körpern z. B. weniger als 1% Anteil am Gesamtvolumen
des Latentwärmekörpers betragen. Die Umhüllung der
einzelnen Latentwärmeteilkörper und/oder die gemeinsame
Umhüllung der Latentwärmeteilkörper eines Latentwärme
körpers sind bevorzugt so ausgestaltet, daß sie für
Latentwärmespeichermaterial undurchlässig sind.
Ein wie vorstehend ausgebildeter Latentwärmekörper
kann, wie bereits angesprochen, als Fußbodenelement in
eine Fußbodenheizung eingebaut werden.
Die Erfindung betrifft aber auch noch weitere Anwendun
gen solcher Latentwärmekörper.
Eine erste Anwendung besteht aus einem Plattenwärmetau
scher, der als Platten solche Latentwärmekörper auf
weist. Die Plattenelemente können dann beidseitig mit
Medium beaufschlagt werden. Beispielsweise können hier
mit auch regenerative Wärmetauscher, wie sie etwa in
Wärmekraftwerken bekannt sind, ausgerüstet werden. Im
einzelnen kann ein solches Plattenelement auch spiral
förmig ausgebildet sein. Zur Ausbildung und Aufrechter
haltung der spiralförmigen Gestaltung, was aber auch
auf ebenflächige Plattenelemente zutrifft, sind zwi
schen den Lagen Abstandselemente angeordnet. Diese sind
gitterartig gestaltet derart, daß Durchströmwege offen
sind.
In weiterer Ausführungsform ist bevorzugt, daß ein
solches Plattenelement als Fassadenelement im Hausbau
ausgebildet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,
wenn das Fassadenelement mit Abstand zu einer Hauswand
angeordnet ist. Die sich dann zwischen der Hauswand und
dem Fassadenelement, das hierbei als Latentwärmespei
cherelement ausgebildet ist, einstellende Kaminwirkung
kann hierdurch einen Kühleffekt erbringen, auch durch
Wärmespeicherung in dem Latentwärmekörper. Im weiteren
wird auch das thermische Zeitverhalten verbessert. Etwa
nach Sonnenuntergang gibt der Latentwärmekörper noch
über lange Zeit Wärme, auch Strahlungswärme, auf gleich
bleibender Temperatur an die Hauswand ab. Zugleich
stellt ein solcher Latentwärmekörper ein Element mit
relativ hoher Wärmedämmung dar. Vorteilhaft ist auch
die Wetterunempfindlichkeit eines solchen Fassadenele
mentes. Eben durch die Tränkung mit Paraffin ist eine
wasserabweisende Ausrüstung gegeben.
In weiterer Einzelheit kann in einem solchen Latent
wärmekörper, für alle vorstehend beschriebenen Anwendun
gen, zusätzlich zu der bereits beschriebenen Träger
struktur, auch noch eine kapillarbrechende Gitterstruk
tur, etwa aus einem Kunststoff, angeordnet sein. Hier
durch wird das nötige Gleichgewicht von Kapillarkräften
und Schwerkraft, bei senkrechter Aufstellung des
Latentwärmekörpers, in jedem Zeitpunkt in der befüllten
Faserstruktur ermöglicht. Um eine Wasserdampfdiffusion
zu ermöglichen, befinden sich in den Latentwärme
körpern entsprechende Überströmöffnungen wie Schlitze,
Löcher und dergleichen. Von besonderer Bedeutung ist
hierbei, daß diese Gitterstruktur hinsichtlich des
Wärmeleitwertes etwa dem Latentwärmespeichermaterial
entspricht. Übliche Metallstrukturen sind daher abzuleh
nen, da der Wärmeleitwert zu hoch ist.
Hinsichtlich der Ausgestaltung einer Fußbodenheizung
mit derartigen Latentwärmekörpern ist auch vorgeschla
gen, daß übereinander Latentwärmekörper mit unterschied
lichen Latentwärmespeichermaterialien hinsichtlich der
Schmelztemperatur bzw. der Phasenumwandlungstemperatur,
angeordnet werden. Hierbei ist der unmittelbar von
einem Heizelement wie einem Widerstandsheizdraht beauf
schlagte Latentwärmekörper geeigneterweise mit Latent
wärmespeichermaterial der höchsten Phasenumwandlungstem
peratur ausgerüstet, während nahe der Fußbodenoberflä
che der Latentwärmespeicherkörper mit der relativ nied
rigsten Phasenumwandlungstemperatur angeordnet ist.
Eine solche Fußbodenheizung läßt sich vorteilhafterwei
se als Nachtspeicherheizung ausbilden, da eben die
Zeitversetzung genutzt werden kann, ohne daß wie bei
sonstigen bekannten Nachtspeicherheizungen Übertempera
turen in Kauf genommen werden müssen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur
Herstellung eines Latentwärmekörpers mit in einem Auf
nahmeräume aufweisenden Trägermaterial aufgenommenen
Latentwärmespeichermaterial auf Paraffinbasis. Erfin
dungsgemäß ist darauf abgestellt, daß das Latent
wärmespeichermaterial verflüssigt wird und daß das ver
flüssigte Latentwärmespeichermaterial an selbstansaugen
de kapillarartige Aufnahmeräume des Trägermaterials
herangeführt wird. Die Verflüssigung des Latentwärme
speichermaterials kann dabei vorzugsweise durch Erwär
mung erreicht werden. Die Verflüssigung zielt auf eine
gute Fließfähigkeit des Latentwärmespeichermaterials,
d. h. im wesentlichen auf eine geringe Viskosität und
homogene Beschaffenheit ohne größere Festkörperein
schlüsse ab. Durch eine gute Fließfähigkeit wird eine
wesentliche Voraussetzung dafür geschaffen, daß das
Latentwärmespeichermaterial unter dem selbstansaugenden
Einfluß der kapillarartigen Aufnahmeräume des Trägerma
terials in die Aufnahmeräume eindringt, wenn es an
diese herangeführt wird. Dazu kann das Trägermaterial
z. B. in verflüssigtem Latentwärmespeichermaterial ge
tränkt werden. Das Heranführen des verflüssigten
Latentwärmespeichermaterials an selbstansaugende kapil
larartige Aufnahmeräume des Trägermaterials kann bei
spielsweise dadurch bewerkstelligt werden, daß das
Trägermaterial in verflüssigtes Latentwärmespeicherma
terial eingetaucht wird. Vor und/oder während des Ein
tauchens können Prozeßparameter, die die selbständige
Aufnahme des Latentwärmespeichermaterials im Trägerma
terial beeinflussen, in die Aufnahme begünstigen
der Weise beeinflußt werden. Beispielsweise kann dem
Latentwärmespeichermaterial fortwährend Wärmenergie
zugeführt werden, um die Verflüssigung zu begünstigen.
Weiterhin kann das verflüssigte Latentwärmespeicherma
terial mit Druck beaufschlagt werden, wodurch die selb
ständige Aufnahme des Latentwärmespeichermaterials in
den kapillarartigen Aufnahmeräumen des Trägermaterials
ebenfalls begünstigt wird.
Die selbstansaugende Wirkung der Aufnahmeräume des
Trägermaterials für Flüssigkeiten beruht auf der schon
eingangs erläuterten kapillarartigen Ausbildung der
Aufnahmeräume. Die selbstansaugende Wirkung der kapil
larartigen Aufnahmeräume für verflüssigtes Latent
wärmespeichermaterial und ihr Bestreben, dieses darin
festzuhalten, wird umso stärker, je kleiner die Durch
messer der Kapillaren bzw. die inneren Radien von Kapil
laren gewählt werden, je höher die Oberflächenspannung
des Latentwärmespeichermaterials gegenüber Luft gewählt
bzw. eingestellt wird und je größer die Benetzbarkeit
des gewählten Trägermaterials durch Latentwärmespeicher
material ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Herstellung eines Latentwärmekörpers kann von diesen
Zusammenhängen zur Einstellung einer gewünschten, insbe
sondere einer möglichst großen selbstansaugenden Wir
kung der Aufnahmeräume bezüglich des Latentwärmespei
chermaterials so vorgegangen werden, daß ein Trägerma
terial mit einer möglichst hohen Oberflächenspannung
ausgewählt wird und daß die einzelnen Trägermaterialele
mente innere Kapillaren von bevorzugt niedrigen Krüm
mungsradien aufweisen und/oder Außenformen mit engen
Krümmungsradien, insbesondere auch scharfen Kanten bzw.
Ecken aufweisen. Bevorzugt wird das Trägermaterial aus
einzelnen Trägermaterialelementen, beispielsweise durch
Verkleben, zusammengesetzt, wobei jedenfalls zwischen
den Trägermaterialelementen kapillarartige Aufnahmeräu
me gebildet werden. Auch bei dem Zusammensetzen der
Trägermaterialelemente besteht daher die Möglichkeit,
Einfluß auf die selbstansaugende Wirkung auszuüben,
indem zur Steigerung bevorzugt enge, insbesondere auch
spaltartige Kapillaren ausgebildet werden. Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
eines Latentwärmekörpers auf Trägermaterial und Latent
wärmespeichermaterial mit sämtlichen der bisher be
schriebenen Merkmalen oder mit Kombinationen ausgewähl
ter Merkmale angewendet werden.
Bei einer zweckmäßigen Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das mit Latentwärmespeichermaterial
getränkte Trägermaterial in eine Anzahl Latentwärme
teilkörper zertrennt, wobei das Zertrennen durch Sägen
und/oder Schneiden und/oder Reißen oder auch nach weite
ren bekannten Trennverfahren erfolgen kann. Es besteht
z. B. die Möglichkeit, eine als Trägermaterial gewählte
Faserplatte aus Zellulose-Fasern mit zuvor verflüssig
tem Latentwärmespeichermaterial auf Paraffinbasis zu
tränken und das getränkte Trägermaterial in langge
streckte, insbesondere in streifenartige Latentwärme
teilkörper zu zersägen. Als weitere Variante ließe sich
z. B. ein als Trägermaterial gewähltes Faservlies nach
dem Tränken mit Latentwärmespeichermaterial in eine
gewünschte Anzahl vergleichsweise kleinerer Latent
wärmeteilkörper zerreißen, wobei letztere eine flocken
artige oder aber auch eine davon abweichende Form auf
weisen können. In einer Weiterbildung des erfindungsge
mäßen Herstellungsverfahrens kann der Latentwärmekörper
und/oder die Latentwärmeteilkörper gepreßt werden, um
damit eine Verdichtung oder auch einer bevorzugte Form
gebung zu erreichen. Es besteht auch die Möglichkeit,
daß der Latentwärmekörper und/oder die Latentwärmeteil
körper mit einer Umhüllung versehen werden, die aus
einer Folie, insbesondere aus einer Aluminium- oder
Polypropylenfolie, bestehen kann. Dabei ist bevorzugt,
daß der Latentwärmekörper bzw. der Latentwärmeteil
körper vollständig von einer für Latentwärmespeichermat
erial undurchlässigen Umhüllung umgeben wird und darin,
beispielsweise durch Verschweißen, in der Weise versie
gelt wird, daß kein Latentwärmespeichermaterial aus der
Umhüllung austreten kann. In einer Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens können die Latentwärme
teilkörper des Latentwärmekörpers auch mit einer sie
gemeinsam umgebenden Umhüllung versehen werden, die
ebenfalls die vorgenannten Eigenschaften besitzen kann.
Es kann insbesondere eine leicht verformbare gemeinsame
Umhüllung vorgesehen werden, die in Verbindung mit
einer Vielzahl darin enthaltener kleinerer Latentwärme
teilkörper zu einer gewünschten Verformbarkeit des
Latentwärmekörpers führt. Alternativ kann eine gemeinsa
me Umhüllung verwendet werden, die gegenüber getränktem
Trägermaterial eine höhere Steifigkeit bzw. geringere
Verformbarkeit aufweist. Eine derartige Umhüllung, bei
der es sich auch um mannigfaltige Gehäuse von alltägli
chen Gebrauchsgegenständen handeln kann, kann nach
einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit
einer gewünschten Anzahl von Latentwärmeteilkörpern
ausgefüllt werden, und in einem weiteren Arbeitsschritt
kann dann eine Verdichtung der Latentwärmeteilkörper in
der gemeinsamen Umhüllung erfolgen. Mit dem erfindungs
gemäßen Verfahren kann somit auf einfache, zeitsparende
und preiswerte Weise eine nahezu vollständige Ausfül
lung beliebiger Hohlräume in Gebrauchsgegenständen mit
getränktem Trägermaterial erfolgen.
Nachstehend ist die Erfindung im weiteren anhand beige
fügter Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungsbei
spiele darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Latentwärmekör
per auf Basis einer Faserplatte;
Fig. 2 einen Latentwärmespeicher mit darin angeordne
ten Latentwärmespeicherkörpern;
Fig. 3 eine Fassade mit Latentwärmespeicherkörpern;
Fig. 4 einen Aufbau betreffend eine Fußbodenheizung;
Fig. 5 einen Aufbau gemäß Fig. 4 in alternativer
Ausführungsform;
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Stützstruktur
zur Einbindung in eine Faserplatte;
Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch einen mobilen
Speicherheizkörper mit Latentwärmekörpern;
Fig. 8 einen Horizontalschnitt durch einen Transport
behälter für medizinische Zwecke mit
Latentwärmekörpern;
Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch einen Hundefutter
behälter mit Latentwärmekörper;
Fig. 10 einen Vertikalschnitt durch einen Katzenfutter
behälter mit Latentwärmekörper;
Fig. 11a eine Draufsicht auf ein Speicherelement für
Luft-/Wasserwärmetauscher mit eingeschweißten
Latentwärmekörpern;
Fig. 11b eine Seitenansicht des Speicherelements gemäß
Fig. 11a in zusammengeklappter Anordnung;
Fig. 12a eine Draufsicht auf eine Wärme-/Kühldecke
mit darin eingenähten eingeschweißten La
tentwärmekörpern;
Fig. 12b eine Seitenansicht der Wärme-/Kühldecke gemäß
Fig. 12a in einer zusammengerollten Anordnung;
Fig. 13 einen Handschuh mit darin integrierten einge
schweißten Latentwärmekörpern;
Fig. 14 eine Schuhsohle in einer Ausbildung in einer
Folie als eingeschweißter Latentwärmekörper;
Fig. 15 eine Weste mit darin integrierten, in Folie
eingeschweißten Latentwärmekörpern,
Fig. 16a eine Draufsicht auf einen Latentwärmekörper
als Speicherelement für Bauwerke in einer
Ausführung als getränkte Netzstruktur;
Fig. 16b eine Seitenansicht des Speicherelementes nach
Fig. 16a in einer Anordnung zwischen zwei
Wandelementen;
Fig. 17 einen Solarverdunster mit Latentwärmekörper
für einen Komposter;
Fig. 18 eine Schnittansicht eines Getränkekühlers mit
Latentwärmespeichermaterial bei Beginn des
Kühlvorganges;
Fig. 19 einen Getränkekühler nach Fig. 18 mit eingebet
tetem Getränkebehälter während des Kühlvorgan
ges.
Fig. 20 einen Vertikalschnitt durch einen
Hundefutterbehälter mit einem Latentwärme
körper, der eine Vielzahl Latentwärmekörper
teile beinhaltet.
Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu
Fig. 1, ein Latentwärmekörper 1, der aus einer Faser
platte 2 besteht, die mit einem Paraffin-Latentwärme
speichermaterial getränkt ist, und einer Umhüllung 3.
Die Faserplatte 2 ist eine Weichfaserplatte, die mit
einem Paraffin-Latentwärmespeichermaterial gefüllt ist.
Die Füllung ist in Form einer Tränkung vorgenommen.
Es handelt sich im einzelnen um eine Faserplatte aus
Pappelholzfasern, die im ungetränkten Zustand ver
gleichsweise weich ist. Es können aber auch sonstige
Zellulosefasern zum Einsatz kommen. Im ungetränkten
Zustand hat die Faserplatte eine Dichte von ca.
200 kg/m3. Bevorzugt sind Faserplatten im Dichtebereich
von 150-300 kg/m3 im ungetränkten Zustand. Im getränk
ten Zustand hat die Faserplatte eine Dichte von ca.
700 kg/m3. Bevorzugt ist hier ein Bereich von ca.
550-800 kg/m3. Der Volumenanteil von Paraffin in der
Strukturmatrix beträgt circa 50%, der Massenanteil des
Paraffins bzw. des Latentwärmespeichermaterials in der
Matrix ca. 68%.
Die Faserplatte kann auch mit einem brandhemmenden
Zusatz ausgerüstet sein. Überraschend ist, daß hinsicht
lich festem oder verflüssigtem Zustand des Latent
wärmespeichermaterials praktisch keine Maßänderungen
der Faserplatte feststellbar sind. Dies insbesondere,
wenn das Latentwärmespeichermaterial mit einem Zusatz
versehen ist, der, wie oben im einzelnen ausgeführt, zu
der Gestaltung von inherenten Hohlstrukturen führt.
Eine solche Faserplatte kann auch als Luft-Wärmeüber
träger- oder Wasser-Wärmeüberträgerplatte wie auch als
Wandspeicherplatte zum Einsatz kommen.
Alternativ hierzu ist auch eine getränkte Faserplatte
auf Vliesbasis vorgeschlagen, die zeichnerisch nicht im
einzelnen dargestellt ist. Es kommt ein hochporöses
Vlies, etwa auch Polypropylenfasern, bevorzugt zur
Anwendung. Ein solches Vlies kann im ungetränkten Zu
stand eine Dichte von circa 100 kg/m3, mit einer bevor
zugten Bandbreite von circa 70-150 kg/m3 aufweisen.
Getränkt mit Paraffin hat eine solche Platte auf Vlies
basis ein Gewicht von circa 700 kg/m3, in einer Bandbrei
te von circa 600-800 kg/m3. Der Anteil Latentwärme
speichermaterialin der Matrix beträgt hier circa 65%,
der Massenanteil entsprechend circa 85%. Eine solche
Faserplatte kann auch transparent bzw. opak ausgebildet
sein. Wesentlich ist, daß eine solche Platte auch im
verfestigten Zustand des Latentwärmespeichermaterials
flexibel ist. Sie kann neben den vorerwähnten Anwen
dungsfällen beispielsweise auch als Matte etwa für
Gewächshäuser zur Anwendung kommen.
Anstelle einer der beschriebenen Faserplatten kann
auch, gegebenenfalls auch kombiniert mit einer Faser
platte, als Tränkungskörper ein Vlies oder eine Tex
tilie in Frage kommen. Insbesondere sind hinsichtlich
Textilien Baumwollgewebe oder Baumwollgewirke von Bedeu
tung.
Die Umhüllung 3 besteht aus einer Aluminiumfolie. Es
kann sich aber auch um eine Polypropylenfolie handeln.
In Fig. 2 ist ein erster Anwendungsfall dargestellt. Es
handelt sich um einen Latentwärmespeicher 4, in dem
eine Mehrzahl von Latentwärmekörpern 1 senkrecht hän
gend angeordnet sind. Der Latentwärmespeicher 4 kann
beispielsweise von Luft durchströmt werden. Er kann in
gleicher Weise aber auch von Wasser durchströmt werden.
Hierbei wird in an sich bekannter Weise dann in den
Latentwärmekörpern 1 die Wärme gespeichert und in Folge
dann bei Durchströmung mit einem relativ kälteren Wärme
trägermedium wieder abgegeben.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die Latent
wärmekörper 1 als Fassadenelemente ausgebildet. Auf der
Außenseite 5 können noch besondere Strukturen ausgebil
det sein. Beispielsweise können hier auch Schieferplat
ten oder dergleichen noch vorgebaut sein. Wesentlich
ist über die Anordnung als Fassadenelement hinaus, daß
zwischen einer Mauerwand 6 und den Latentwärmekörpern 1
ein Spalt S verbleibt. Der Spalt S kann beispielsweise,
bei unterer und oberer Öffnung, zu einem Kaminzugeffekt
genutzt werden. Hiermit lassen sich die klimatischen
Bedingungen und insbesondere die Anpassung an den Tag-
Nacht-Zyklus wesentlich verbessern. Es kommt zu einem
phasenverschobenen Kühl- bzw. Wärmeffekt. Da die Aufhei
zung des Latentwärmespeichermaterials zunächst nur bis
zur Phasenwechseltemperatur eintritt und dann ein gewis
ser Halteeffekt auftritt, braucht es länger, bis die
Wärme "durchbricht". Umgekehrt ist dann, wenn die Auf
heizung durch die Sonne wegfällt, die Übererwärmung
schnell abgebaut, dagegen verbleibt ein längerer Wärme
effekt auf etwa der gleichen Stufe, wenn die Temperatur
des Phasenwechsels erreicht ist.
In Fig. 4 ist mit 7 die Betondecke in einem Gebäude
dargestellt, die als Geschoßzwischendecke ausgebildet
ist. Auf der Betondecke 7 ist als Wärmedämmung eine
Isolierschicht 8 vorgesehen, beispielsweise bestehend
aus einem Polyurethanschaumstoff. Über der Isolier
schicht 8 sind, im Falle einer Luftheizung, Luftkanäle
9 ausgebildet, welche zur Einbringung von Wärme über
Warmluft dienen können. Weiter ist über den Luftkanälen
9 eine erste Lage eines Latentwärmekörpers 1 in einer
der Ausgestaltungen, wie sie hier beschrieben ist,
angeordnet. Darüber ist ein weiteres Heizregister 10
angeordnet, das beispielsweise aus Wasserrohren oder
einer Elektroheizung bestehen kann. Darüber ist eine
weitere Schicht gebildet durch einen Latentwärme
körper 1 in einer der hier beschriebenen Ausgestaltun
gen angeordnet. Darüber ist schließlich eine Schicht
aus Trockenestrich 11 angeordnet und nach oben abge
schlossen ist der Aufbau durch einen Bodenbelag 12,
etwa einem Teppich oder Kacheln.
Die Ausgestaltung des Fußbodenaufbaus gemäß Fig. 5
entspricht demjenigen der Fig. 4, jedoch sind hier
keine Luftkanäle 9 ausgebildet. Die erste Lage aus
Latentwärmekörper 1 ist unmittelbar auf der Wärmedäm
mung 8 angeordnet. Dazwischen befindet sich das Heizre
gister 10 und darüber die zweite Lage aus Latentwärme
körpern 1.
In Fig. 6 ist eine Stützstruktur 13 dargestellt, die
als Kassettenraster oder Gitterstruktur ausgebildet
ist. Die Stützstruktur 13 besteht bevorzugt aus einem
Kunststoff und weist einen ähnlichen Wärmeleitwert auf
wie das Latentwärmespeichermaterial.
Fig. 7 zeigt einen mobilen Speicherheizkörper 14, der
ein äußeres Gehäuse 15 aufweist und mit Rollen 16
verfahrbar ist. Im Gehäuseinneren befindet sich ein
Heizelement 17, das beispielsweise aus stromdurchflosse
nen Drähten gebildet sein kann, zu dessen beiden Seiten
Latentwärmekörper 18 angeordnet sind. Bei eingeschalte
tem Heizelement 17 wird die davon abgegebene Wärme
bevorzugt von den flächenparallel angeordneten Speicher
elementen 18 aufgenommen und auch noch nach Ausschalten
des Heizelementes 17 über einen längeren Zeitraum hin
weg gleichmäßig über das Gehäuse 15 an die Umgebung
abgegeben.
In Fig. 8 ist in einem Horizontalschnitt ein Transport
behälter 19 für medizinische Zwecke, beispielsweise für
die Aufbewahrung oder den Transport von Blutkonserven
oder Organen 20, gezeigt. Der Behälter besteht aus
einem stabilen Außengehäuse 21 und einem darin mit
Wendeabstand aufgenommenen Innenbehälter 22, der gegen
über dem Außenbehälter kleinere Abmessungen besitzt.
Die Innenseite des Außenbehälters ist dabei durchgehend
mit einer Isolierschicht 23 ausgekleidet, bei der es
sich um herkömmliche Isolierkörper, beispielsweise um
Styropor, handeln kann. Der verbleibende Raum zwischen
der Isolierschicht 23 und dem Innenbehälter 22 dient
zur Aufnahme von Latentwärmekörpern 24, 25, bei denen
es sich im gezeigten Beispiel um getränkte Holzfaserele
mente handelt. Ebenso besteht hier aber auch die Mög
lichkeit, aus einem getränkten Vlies hergestellte oder
weitere der in der Anmeldung beschriebenen Latentwärme
körpereinzusetzen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind Latentwärmekörper 24, 25 paarweise flächenparallel
zueinander angeordnet, so daß der Raum zwischen Innenbe
hälter 22 und Isolierschicht 23 vollständig von ihnen
ausgefüllt wird. Dabei sind mehrere Paare von Latentw
ärmekörpern 24, 25 versetzt zueinander angeordnet.
Alternativ zu der dargestellten Anordnung sind auch
andere zweckmäßig erscheinenden Anordnungen realisier
bar. Die Latentwärmekörper 24 und 25 können sich hin
sichtlich der Phasenumwandlungstemperaturen ihrer jewei
ligen Latentwärmespeichermaterialien unterscheiden, so
daß in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des
Außenbehälters 21 und der gewünschten Temperatur im
Innenbehälter 22 durch einen mehrstufigen Speicher mit
ausgewählten Phasenumwandlungstemperaturen eine optima
le Speicherwirkung eingestellt werden kann. Der Trans
portbehälter 19 weist ferner einen nicht dargestellten
Boden und einen beispielsweise mit Scharnieren daran
verschwenkbaren Deckel auf, wobei im Boden- und Deckel
bereich zweckmäßig ebenfalls ein Verbundaufbau aus
einer Isolationsschicht 23 und Latentwärmekörpern 24,
25 vorgesehen ist.
Fig. 9 beschreibt in einem Vertikalschnitt einen Hunde
futterbehälter 26, der ein Außengehäuse 27 aufweist, an
dessen Oberseite eine Ausformung 28 für das Hundefutter
29 vorgesehen ist. Der sowohl unterhalb wie auch seit
lich der Ausformung gelegene Innenraum des Futterbehäl
ters dient zur Aufnahme eines Latentwärmekörpers 30,
der in der bevorzugten Anwendung als Kühlelement dient
und über den gut wärmeleitfähig ausgestalteten Wandbe
reich der Ausformung 28 in Wärmeaustausch mit dem Hunde
futter steht.
Der in Fig. 10 in einem Vertikalschnitt dargestellte
Katzenfutterbehälter 31 besteht aus einem Untergehäuse
32, auf das ein Obergehäuse 33 aufgesetzt und dabei
mittels einer Zentriereinrichtung 34 zentriert worden
ist. Die Zentriereinrichtung 34 kann aus stift- oder
wulstartigen Vorsprüngen im Oberteil 33 und und hin
sichtlich der Form und Lage angepaßten Aussparungen im
Unterteil 34, aber auch auf andere zweckmäßige Weise,
ausgebildet sein. Das Oberteil 33 weist eine Ausformung
35 zur Aufnahme des Katzenfutters 36 auf, wobei der
Bodenbereich 37 der Ausformung 35 bevorzugt dünnwan
dig und aus einem gut wärmeleitenden Material herge
stellt ist. Das Untergehäuse 32 weist in seinem Inneren
eine Wärmedammung 38 auf, die ihrerseits an der Obersei
te mit einer Ausnehmung 39 zur Aufnahme eines Latent
wärmekörpers 40 ausgestattet ist. Als Latentwärme
körper 40 eignen sich in diesem Zusammenhang sämtliche
der in der Anmeldung beschriebenen Ausführungsformen.
Gemaß der Darstellung ist vorgesehen, daß bei auf das
Untergehäuse 32 aufgesetztem Obergehäuse 33 die Unter
seite des Obergehäuses im Bereich der Ausnehmung 35
flächenparallel in Kontakt mit den Latentwärmekörpern
40 steht, so daß ein guter Wärmeübergang zwischen dem
Tierfutter und dem Latentwärmekörper gegeben ist. Die
mit Bezug auf die Fig. 9, 10 beschriebenen Futterbehäl
ter können darüber hinaus auch zur Aufnahme weiterer,
nicht im einzelnen erwähnter Futtersorten verwendet
werden.
Fig. 11a zeigt eine Draufsicht auf ein Speicherelement
für Luft/Wasserwärmetauscher 41, das im Beispiel aus
vier in einer Einschweißfolie 41' eingeschweißten
Latentwärmekörpern 42 gebildet ist. Alternativ zu der
gezeigten reihenartigen Anordnung von vier Latent
wärmekörpern 41 sind auch beliebige andere Anzahlen und
Anordnungen von Latentwärmekörpern in einem derartigen
Speicherelement realisierbar. Für den gezeigten Anwen
dungsfall sind sämtliche in der Anmeldung beschriebene
Ausführungsformen von Latentwärmekörpern einsetzbar. In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß
die Latentwärmekörper 42 zwischen zwei aufeinander
gelegten Folienstücken 41' angeordnet sind und vollstän
dig umlaufend mit Schweißnähten 43, 43' umgeben sind.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Schweißnähte
43' zwischen benachbarten Latentwärmekörpern 41 als
bevorzugte Biege- oder Knickbereiche ausgebildet sind,
so daß das Speicherelement 41 für verschiedene Anwen
dungsfälle in unterschiedliche Gebrauchsformen gebracht
werden kann, ohne dabei die Latentwärme
körper 42 zu beschädigen.
Fig. 11b zeigt eine Seitenansicht des Speicherelementes
für Luft/Wasserwärmetauscher nach Fig. 11a in einer
möglichen zusammengeklappten Anordnung.
Fig. 12a zeigt eine Draufsicht auf eine Wärme-/Kühl
decke 44 in ausgebreitetem Zustand. Wie sich in Verbin
dung mit Fig. 12a, die einen zusammengerollten Zustand
der Decke 44 in einer Seitenansicht zeigt, ergibt,
besteht die Decke 44 aus zwei parallel zueinander ange
ordneten Gewebelagen 45, 45', zwischen denen eine An
zahl einzeln in nicht näher dargestellten Schutzhüllen
eingeschweißter Latentwärmekörper 46 eingenäht ist.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12a, 12b
sind die Gewebelagen 45, 45' durch randseitige Nähte 47
und Zwischennähte 48 zwischen den Latentwärmekörpern 46
miteinander verbunden, so daß ein innerer Zusammenhalt
ohne die Gefahr des Verrutschens von Latentwärme
körpern 46 entsteht. Die dargestellte Wärme-/Kühldecke
44 kann beispielsweise als Babydecke oder Unfalldecke
Anwendung finden. Bevorzugt kommen daher flexible
Latentwärmekörper 46 dort zum Einsatz, bei deren Träger
material es sich um ein Vlies handeln kann. Während in
Fig. 12a in einer Draufsicht nur ein Ausschnitt einer
ausgebreiteten Wärme-/Kühldecke 44 gezeigt ist, gibt
Fig. 12b in einer Seitenansicht eine zusammengerollte
Anordnung einer vollständigen Decke wieder. Abweichend
von dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind auch Ausbil
dungen mit abweichender Form, Anzahl und Anordnung von
Latentwärmekörpern 46 denkbar.
Fig. 13 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel eine
Draufsicht auf einen Handschuh 49, zwischen dessen
inneren und äußeren, nicht näher dargestellten Gewebe
schichten Latentwärmekörper 50, 50' eingenäht sind. In
diesem Anwendungsbeispiel werden ebenfalls bevorzugt
flexible Latentwärmekörper eingesetzt, deren Trägermate
rial ein Vlies sein kann.
Fig. 14 zeigt eine Einlegesohle 51 für einen Schuh.
Danach wird vorgeschlagen, einen bevorzugt flexible
Eigenschaften aufweisenden Latentwärmekörper 52 in eine
Folie 53 einzuschweißen, wobei auf der Ober- und/oder
Unterseite der Sohle 52 nicht dargestellte weitere
Sohlenschichten befestigt sein können. Dabei können an
der Sohlenunterseite bevorzugt strukturierte Lagen aus
Materialien wie etwa Schaumstoff oder Gummi verwendet
werden, die ein Verrutschen der Einlegesohle 51 im
Schuh verhindern. Auf der Oberseite der Sohle 51 können
vorzugsweise textile, beispielsweise auch wattierte
Gewebelagen eingesetzt werden, die den Tragekomfort
zusätzlich erhöhen.
Fig. 15 verdeutlicht in einer Draufsicht eine Weste 54,
zwischen deren nicht näher zeichnerisch unterschiedenen
inneren und äußeren Stoffschichten Latentwärmekörper
55, 56 und 57 eingenäht sind. Um einen bestmöglichen
Tragekomfort zu erzielen, finden dabei bevorzugt
flexible Latentwärmekörper Verwendung, die einzeln in
eine Umhüllung eingeschweißt sind. Als Umhüllung eignen
sich beispielsweise Folien und hier insbesondere Alumi
nium- oder Polypropylenfolien.
Fig. 16a zeigt eine Ansicht eines als Speicherelement
für Bauwerke ausgebildeten erfindungsgemäßen Latentwär
mekörpers 58. Danach weist der Latentwärmekörper eine
netzartige Struktur eines Trägermaterials 59 auf, das
aus textilen Werkstoffen, Flachs oder weiteren zweckmä
ßigen Materialien mit kapillaren Aufnahmeräumen für das
erfindungsgemäße Latentwärmespeichermaterial bestehen
kann. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das
Trägermaterial 59 mit nicht näher dargestelltem Latent
wärmespeichermaterial getränkt, wobei die getränkte
Netzstruktur für Wasserdampf durchlässig ist und daher
eine Wasserdampfdiffusion in Wänden von Bauwerken ermög
licht.
In Fig. 16b ist eine bevorzugte Anwendung eines Spei
cherelementes nach Fig. 16a anhand einer Schnittdarstel
lung entlang der Schnittlinie XVI-XVI dargestellt. Das
Speicherelement 58 ist danach ist senkrechter Anordnung
flächenparallel zwischen zwei beabstandeten Wandelemen
ten 60, 60' angeordnet. Alternativ zu der dargestellten
Ausführungsform sind auch abweichende Ausbildungen von
Netzstrukturen möglich.
Fig. 17 beschreibt anhand einer Schemaskizze eine bevor
zugte Anwendung eines erfindungsgemäßen Latentwärmekör
pers 61 als Speicherelement für einen Solarverdunster
62. Der Solarverdunster weist danach ein Außengehäuse
63 auf, das oberseitig mit einer energiereichen Strah
lung, beispielsweise Sonnenstrahlung, hindurchlassenden
Abdeckung 64, beispielsweise einer Glasplatte, ver
schlossen ist. Im Bodenbereich des Außenbehälters ist
eine Isolierschicht 65 angeordnet, die aus herkömmli
chen Isoliermaterialien, beispielsweise Styropor, herge
stellt sein kann. Ebenso besteht auch die Möglichkeit,
daß auch die Seitenwände des Außengehäuses mit entspre
chenden Isolierschichten ausgestattet sind. Über einen
Zulauf 66 wird vorzugsweise Wasser 67 in das Gehäuse
eingeleitet, wobei ein gewünschter Füllstand unter
Anwendung eines Sicherheitsventils 68, bei dem es sich-
wie dargestellt - um einen Schwimmer handeln kann,
nicht überschritten wird. In den zwischen der Abdeckung
64 und der Wasseroberfläche verbleibenden Raum 69 wird
von einem Ventilator 70 über eine Zuleitung 71 Luft
vorzugsweise eingeblasen, die sich oberhalb des Wasser
spiegels mit Wasserdampf anreichert und aufgrund des
entstehenden Überdruckes durch eine Leitung 72 in einen
Verbraucher 73 entweicht, bei dem es sich im dargestell
ten Anwendungsfall um einen Komposter handelt. Die für
die Verdunstung des Wassers erforderliche Energie wird
dem Behälter mittels durch die Abdeckung 64 einfallen
der energiereicher Strahlung zugeführt. Der dargestell
te Latentwärmekörper 61 befindet sich unterhalb der
Wasseroberfläche und ist im gezeigten Ausführungsbei
spiel auf nicht näher dargestellte Weise mit herkömmli
chen Befestigungselementen an Seitenwänden des Gehäuses
63 befestigt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit,
daß der Latentwärmekörper 61 unbefestigt im Wasser
schwimmt. Dazu wird vorgeschlagen, daß an dem Latent
wärmekörper bedarfsweise Auf- oder Abtriebselemente
befestigt sind, durch die der Latentwärmekörper im
umgebenden Wasser gerade in der Schwebe gehalten wird,
so daß kein Emporsteigen zur Oberfläche oder Absetzen
auf dem Behältergrund möglich ist und alle Oberflä
chen des Latentwärmekörpers am Wärmeaustausch teilneh
men. Als Abtriebsmittel können beliebige Gewichte ver
wendet werden, als Auftriebselemente sind z. B. luftge
füllte Kammern vorstellbar. Gegenüber herkömmlichen
Solarverdunstern besteht der Vorteil der in Fig. 17
dargestellten Anordnung darin, daß der verwendete
Latentwärmekörper 61 bei intensiver Sonneneinstrahlung
und damit hoher Wärmezufuhr einen Großteil der gerade
nicht zur Verdunstung benötigten Wärme zur Speicherung
aufnimmt und diesen während Bewölkungs- und Nachtphasen
geringerer Einstrahlungsintensität an das umgebende
Wasser abgibt, so daß eine Vergleichmäßigung der Ver
dunstungsleistung erreicht wird. Für die in Fig. 17
beschriebene Anwendung kann der Latentwärmekörper 61
wahlweise aus beliebigen der in der Anmeldung genannten
Trägermaterialien und Latentwärmespeichermaterialien
hergestellt sein. Aufgrund der vernachlässigbaren
Mischbarkeit des Latentwärmespeichermaterials mit Was
ser kann der Latentwärmekörper außerdem wahlweise mit
oder ohne Umhüllung verwendet werden. Sofern auf eine
äußere Umhüllung des Latentwärmekörpers verzichtet
wird, können die Kapillaren des Trägermaterials außen
flächig durch Verschleifen oder dergleichen verschlos
sen sein, so daß ein zusätzlicher Schutz gegen ein
Austreten von Latentwärmespeichermaterial in die Umge
bung erreicht wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin Kissen, Unterlagen,
Rollen, Bandagen, Bänder, Gürtel und Einlagen, Packun
gen, Kompressen zur Wärme- und/oder Kälteapplikation
für medizinische, orthopädische und veterinärmedizini
sche Zwecke, die mit dem erfindungsgeinäßen
Latentwärmekörper ausgestattet sind. In diesem Zusammen
hang ist vorzugsweise an die Verwendung von flexiblen
Latentwärmekörpern gedacht, als dessen Trägermaterial
daher insbesondere ein Vlies, eine auf Vliesbasis herge
stellte Faserplatte oder auch eine aus einem anderen
Werkstoff hergestellte flexible Faserplatte besonders
gut geeignet ist. Weitere bevorzugte Anwendungen des
erfindungsgemäßen Latentwärmekörpers beziehen sich auf
Gürtel, Einlagen zur Wärme- und/oder Kälteapplikation
für gesundheitliche Zwecke und insbesondere zur Verwen
dung beim Sport, in der Freizeit und/oder am Arbeits
platz.
Über den in Fig. 8 gezeigten Transportbehälter für
medizinische Zwecke hinausgehend ist weiterhin daran
gedacht, erfindungsgemäße Latentwärmekörper mit oder
ohne umgebende Behälter und Folien zum Zwecke der Iso
lierung und/oder der Wärmespeicherung in weiteren
Thermo-Transport - und/oder -verpackungsmitteln einzuset
zen. Auch Thermobehälter für Lebensmittel zur gewerbli
chen Verwendung und/oder für den Haushalt stellen einen
möglichen Anwendungsbereich für erfindungsgemäße
Latentwärmekörper dar.
Über die bisher in der Anmeldung beschriebenen Anwen
dungsmöglichkeiten für Bauzwecke ist im Baubereich noch
an weitere Einsatzmöglichkeiten gedacht, wie beispiels
weise der Ummantelung von Schwimmbecken - hier insbeson
dere von unbeheizten Freibädern - zur Vergleichmäßigung
der von der Sonneneinstrahlung mitbestimmten Wassertem
peratur über den Tagesablauf hinweg. Erfindungsgemäße
Latentwärmekörper lassen sich im Baubereich außer zur
Wärmespeicherung auch als Kältespeichermaterial verwen
den. Hier ist z. B. an eine Anwendung in Kühlhäusern
gedacht, in denen die Latentwärmekörper z. B. hinter
Wandverkleidungen, aber auch im Boden- und/oder Decken
bereich angeordnet sein können und auch bei schubweisem
Betrieb eines Kälteaggregates eine gleichmäßige Absen
kung der Raumtemperatur ermöglichen. Die Schaltfrequenz
des Kompressors wird dadurch auf vorteilhafte Weise
erniedrigt.
Darüber hinaus können erfindungsgemäße Latentwärmekör
per auch bei Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen als
Latentwärme- und/oder -Kältespeichermaterial verwendet
werden. Dabei ist z. B. an einen Einsatz in Frachträu
men von Lieferwagen, Flugzeugen und Schiffen gedacht.
Dabei ist z. B. an einen Einsatz in Frachträumen von
Lieferwagen, Flugzeugen und Schiffen, beispielsweise in
Container-Zwischenräumen, gedacht.
Das bei den bisher beschriebenen Anwendungsfällen in
kapillarartigen Aufnahmeräumen eines Trägermateriales
aufgenommene Latentwärmespeichermaterial auf Paraffinba
sis kann in zahlreichen Fällen auch ohne Trägermaterial
Anwendung finden. Das Wärmespeichermaterial behält
dabei seine Wärmespeicherfunktion und zeichnet sich
weiterhin durch eine leichte und nahezu unbegrenzte
Verformbarkeit aus. Als mögliches Anwendungsbeispiel
dafür beschreibt Fig. 18 einen Getränkekühler 74, durch
den eine gegenüber bekannten Kühleinrichtungen beschleu
nigte Abkühlung eines in einem Getränkebehälter 75
eingeschlossenen Getränks 76 erreicht wird. Der Geträn
kekühler 74 enthält nach dem gezeigten Ausführungsbei
spiel ein Behälterteil 77, in dessen Innenraum Latent
wärmespeichermaterial 78 enthalten ist. Die nicht von
dem Behälterteil 77 umschlossene Oberfläche des Latent
wärmespeichermaterials 78 wird von einer Folie 79 be
deckt, die in der Weise mit dem Rand des Behälterteiles
77 verbunden ist, daß das Latentwärmespeichermaterial
78 auch in verflüssigtem Zustand nicht aus dem Getränke
kühler 74 austreten kann. Die Befestigung der Folie 79
am Rand des Behälterteiles 77 kann mit geeigneten Befe
stigungselementen 80 erfolgen. In Fig. 18 ist als derar
tiges Befestigungselement ein den Rand des Behältertei
les 77 umgreifendes Profil gewählt, das sich entlang
der gesamten Länge des Randes erstreckt und beispiels
weise über durchgehende Klebstoffschichten 81, 82
oder auf andere verbindende und dichtende Weise, mit
der Folie 79 und dem Rand des Behälterteiles 77 verbun
den ist. Alternativ zu dem als Profil gewählten Befesti
gungselement 80, das neben einer Dichtwirkung auch eine
optische Funktion erfüllt, kann auch eine unmittelbare
Abdichtung zwischen der Folie 79 und dem Rand des Behäl
terteiles 77 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist vorgese
hen, daß die Abmessungen der Folie 79 in gestrecktem
Zustand den Randabstand des Behälterteiles 77 übertref
fen, so sich die Folie 79 in Ausgangslage wellen- oder
faltenartig oder auch sich selbst überlappend mehr
oder minder unregelmäßig auf der Oberfläche des
Latentwärmespeichermaterials erstreckt. Exemplarisch
zeigt dazu die Schnittansicht der Fig. 18 eine Anord
nung der Folie 79 mit Lamellen 83. Zur Vorbereitung des
Gebrauchs wird der Getränkekühler 74 in eine Kühlein
richtung, beispielsweise einen Kühlschrank oder eine
Gefriertruhe, hineingegeben und solange dort belassen,
bis das Latentwärmespeichermaterial eine gewünschte
Abkühlung erfahren hat. Nach der Entnahme aus der Kühl
einrichtung wird ein Getränkebehälter 75, beispielswei
se eine Bierflasche, auf die Außenfläche der Folie 79
aufgelegt oder gestellt, wie dies in Fig. 18 ebenfalls
dargestellt ist. Bei im wesentlichen waagrechter Aus
richtung des Getränkekühlers sinkt der Getränkebehälter
aufgrund seines Gewichtes und der leichten Verformbar
keit der Folie und des Latentwärmespeichermaterials in
den Innenraum des Behälterteiles 77 hinab, wobei er
dabei zunehmend in Kontakt mit der an Latentwärmespei
chermaterial angrenzenden Folie gelangt und von dieser
umschlossen wird, wobei es, wie in Fig. 19 dargestellt,
zu einer zunehmenden Streckung der Folie in der ebene
der Behälteröffnung kommt.
In Fig. 19 ist eine Anordnung erreicht, in der der
Getränkebehälter 75 nahezu vollständig von der an ihm
anliegenden Folie 79 und dem angrenzenden Latent
wärmespeichermaterial umgeben ist. Der Getränkebehälter
75 steht dadurch mit dem überwiegenden Teil seiner
Außenfläche über die Folie 79 in direktem Wärmeaus
tausch mit dem abgekühlten Latentwärmespeichermaterial
78. Aufgrund der dadurch sehr gut möglichen Wärmelei
tung vom Getränkebehälter in das Latentwärmespeichermat
erial wird eine sehr rasche Abkühlung des Getränkebehäl
ters und des darin eingeschlossenen Getränkes erreicht.
Nachdem eine gewünschte Abkühlung des Getränkebehälters
bzw. Getränks erreicht worden ist, wird der Getränkebe
hälter aus dem Getränkekühler entnommen. Im Anschluß
daran kommt es in Abhängigkeit von der Verformbarkeit
der Folie 79 und den Materialeigenschaften, insbesonde
re der Oberflächenspannung und Viskosität, des Latent
wärmespeichermaterials 78 zu einer zeitabhängigen Rück
verformung des Latentwärmespeichermaterials.
Der oben beschriebene Getränkekühler 74 kann außerdem
auch zur Abkühlung von weiteren Gegenständen, beispiels
weise von festen Lebensmitteln, eingesetzt werden.
Unter Umkehrung seines Wirkungsprinzips ist ebenso
vorstellbar, daß zunächst eine Erwärmung des
Latentwärmespeichermaterials in einer Heizeinrichtung,
beispielsweise in einem Ofen, erfolgt und daß nach
Entnahme aus der Heizeinrichtung eine Anwendung zur
Erwärmung von Gegenständen, beispielsweise von Behäl
tern mit festen oder flüssigen Nahrungsmitteln, er
folgt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, anstelle
einer gemäß Fig. 18, 19 mit Flächenüberschuß gegenüber
der Behälteröffnung bemessenen Folie 79 eine Folie zu
verwenden, die bereits im unbelasteten Zustand einen im
wesentlichen gestreckten Verlauf besitzt und bei Ge
wichtsbelastung durch einen zu kühlenden bzw. zu erwär
menden Körper dessen Einsinken in das Behälterinnere
aufgrund ihrer leichten Dehnbarkeit erlaubt.
Auch bei Anwendungen des Latentwärmespeichermaterials
auf Paraffinbasis ohne Trägermaterial kann das
Latentwärmespeichermaterial zur Erzielung vorteilhafter
Eigenschaften einen einzelnen oder mehrere der bisher
beschriebenen Zusatzstoffe enthalten. Bevorzugt werden
dabei Zusatzstoffe verwendet, mit denen gelartige Eigen
schaften des Latentwärmespeichermaterials erhalten
werden. Dazu können den Paraffinen beispielsweise durch
Copolymerisation hergestellte vernetzte Polymere sowie
Mineralöl und bedarfsweise weitere Zusätze zugegeben
werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorge
sehen, daß das Latentwärmespeichermaterial 78 innerhalb
des Getränkekühlers 74 vollständig in einem Beutel aus
einer für Latentwärmespeichermaterial undurchlässigen
Folie eingeschlossen ist, wobei die Folie mit ihrer dem
Latentwärmespeichermaterial abgewendeten Seite am Ge
tränkebehälter anliegt und ihn dabei im Latentwärme
speichermaterial umgibt.
In Fig. 20 ist ein mögliches Anwendungsbeispiel eines
Latentwärmekörpers, der eine Vielzahl von Latentwärme
teilkörpern 84 enthält, dargestellt. Im einzelnen han
delt es sich dabei um einen Futterbehälter 26 mit einem
Außengehäuse 27, das dem des Futterbehälters 26 aus
Fig. 9 entspricht. Davon abweichend sind allerdings
anstelle eines einstückigen Latentwärmekörpers 30 eine
Vielzahl von Latentwärmeteilkörpern 84 vorgesehen,
wobei das von den Latentwärmeteilkörpern 84 ausgefüllte
Volumen mehr als das Zehnfache des Volumens von einzel
nen Latentwärmeteilkörpern 84 beträgt. In weiterem
Vergleich zu Fig. 9 geht aus Fig. 20 hervor, daß mit
einem aus vielen kleineren Latentwärmeteilkörpern gebil
deten Latentwärmekörper auch hinterschnittene Gehäuse
formen problemlos ausgefüllt werden können. Bei dem in
Fig. 20 gezeigten Futterbehälter kann außerdem bevor
zugt in dem an die Ausformung 28 angrenzenden Bereich
durch mechanische Einwirkung eine Verdichtung der
Latentwärmeteilkörper vorgenommen werden, so daß dort
eine bevorzugte Wärme- bzw. Kältespeicherwirkung erhal
ten wird.
Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In
die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der
Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori
tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt
lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser
Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit
aufzunehmen.
Claims (58)
1. Latentwärmekörper (1) mit in einem Aufnahmeräume
aufweisenden Trägermaterial aufgenommenem Latent
wärmespeichermaterial auf Paraffinbasis, wobei das Trä
germaterial aus einem organischen Kunststoff- oder
Naturmaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trägermaterial aus einzelnen Trägermaterialelementen
beispielsweise durch Verklebung zusammengesetzt ist,
wobei jedenfalls zwischen den Trägermaterialelementen
kapillarartige Aufnahmeräume für das Latentwärmespei
chermaterial ausgebildet sind.
2. Latentwärmekörper nach Anspruch 1 oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial
eine Faserplatte aus Zellulose-Fasern ist.
3. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper (1) eine
Umhüllung aufweist.
4. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Folienmate
rial besteht.
5. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einer Aluminiumfo
lie besteht.
6. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einer Polypro
pylenfolie besteht.
7. Latentwärmekörper nach den Merkmalen des Oberbe
griffs des Anspruches 1 oder einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein
Vlies ist.
8. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trägermaterial etwa mit dem
Zwei- bis Zehnfachen des Eigengewichtes mit Latent
wärmespeichermaterial getränkt ist.
9. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper als Platten
körper in einem Wärmetauscher angeordnet ist.
10. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper als
Fußbodenelement in einer Fußbodenheizung angeordnet ist.
11. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper spi
ralförmig ausgebildet ist.
12. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren außenflächig
des Trägermaterials durch Verschleifen oder dergleichen
verschlossen sind.
13. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern untereinander
verleimt sind.
14. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß die Faserplatte eine unter
geringem Druck hergestellte flexible Faserplatte ist.
15. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß das Latentwärmespeicher
material mit einer Verdickungsflüssigkeit ausgerüstet
ist.
16. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ein
verzögernd wirkendes Mittel ist.
17. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß das Latentwärmespeicher
material einen Anteil an Mineralöl und Polymeren ent
hält.
18. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl hochraffi
niertes Mineralöl ist.
19. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl einen Anteil
von circa 10-50% des Latentwärmespeichermaterials dar
stellt.
20. Latentwärmekörper nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, daß der Massenanteil der Polyme
re am Latentwärmespeichermaterial nicht mehr als 5%
beträgt.
21. Mobiler Speicherheizkörper (14) mit Latentwärme
körpern (18), die eines oder mehrere Merkmale der An
sprüche 1 bis 20 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Latentwärmekörper (18) in Wärmeaustausch mit einem
Heizelement (17) und in weiterem Wärmeaustausch mit
einem äußeren Gehäuse (15) stehen.
22. Transportbehälter (19) mit Latentwärmekörpern (24,
25), die eines oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1
bis 20 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Latentwärmekörper (24, 25) zwischen einem Innenbehälter
(22) und einem davon beabstandeten Außengehäuse (21)
schichtweise und flächenparallel zu den Wandungen des
Außengehäuses (21) und des Innenbehälters (22) angeord
net sind.
23. Transportbehälter (19) nach Anspruch 22 oder insbe
sondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die
Latentwärmekörper (24, 25) Latentwärmespeichermaterial
unterschiedlicher Phasenumwandlungstemperaturen beinhal
ten.
24. Futterbehälter (26) mit einem Latentwärmekörper
(30), der eines oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1
bis 20 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außen
gehäuse (27) oberseitig eine Ausformung (28) als Aufnah
me für Futter (29), insbesondere für Hundefutter, auf
weist und daß die wärmeleitfähige Wandung der Ausfor
mung (28) auf der dem Futter (29) gegenüberliegenden
Oberfläche in Wärmeaustausch mit dem Latentwärme
körper (30) steht.
25. Futterbehälter (31) mit einem Latentwärmekörper
(40), der eines oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1
bis 20 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Untergehäuse (32) mit einer Wärmedämmung (38) eine
Ausnehmung (39) für den Latentwärmekörper (40) ausgebil
det ist und daß auf das Untergehäuse (32) ein Obergehäu
se (33) mit einer Ausformung (35) für Futter (36) aufge
setzt ist, wobei das Futter (36) über eine bodenseitige
wärmeleitfähige Wandung (37) der Ausformung (35) in
Wärmeaustausch mit dem Latentwärmekörper (40) steht.
26. Speicherelement für Luft-/Wasserwärmetauscher (41)
mit Latentwärmekörpern (42), die eines oder mehrere
Merkmale der Ansprüche 1 bis 20 aufweisen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Latentwärmekörper in benachbar
ter Anordnung zwischen die Latentwärmekörper überdecken
den Einschweißfolien (41') angeordnet und mittels
Schweißnähten (43, 43') zwischen den Einschweißfolien
(41') vollständig eingeschlossen sind, wobei zwischen
benachbarten Latentwärmekörpern (42) verlaufende
Schweißnähte (43') als bevorzugte Verformungsbereiche
ausgebildet sind.
27. Wärme-/Kühldecke (44) mit Latentwärmekörpern (46),
die eines oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1 bis 20
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärme
körper zueinander benachbart zwischen im wesentlichen
flächenparallel angeordneten Gewebelagen (45, 45')
angeordnet sind und mittels Nähten (47, 48) zwischen
den Gewebelagen (45, 45') gehalten sind.
28. Handschuh (49) mit Latentwärmekörpern (50, 50'),
die eines oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1 bis 20
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Latentwärme
körper zwischen inneren und äußeren Gewebeschichten des
Handschuhes eingenäht sind.
29. Einlegesohle (51) für Schuhe mit einem Latent
wärmekörper (52), der eines oder mehrere Merkmale der
Ansprüche 1 bis 20 aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontur des Latentwärmekörpers (52) im wesentli
chen der Kontur der Einlegesohle (51) entspricht.
30. Einlegesohle nach Anspruch 29 oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ober- und/oder
Unterseite des Latentwärmekörpers (52) weitere
Materialschichten, insbesondere Schaumstoff-, Gummi- und/oder
textile Gewebelagen, befestigt sind.
31. Weste (54) mit Latentwärmekörpern (55, 56, 57), die
eines oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1 bis 20
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Latent
wärmekörper zwischen inneren und äußeren Gewebeschich
ten der Weste eingenäht sind.
32. Als Speicherelement (58) für Bauwerke ausgebildeter
Latentwärmekörper, der eines oder mehrere Merkmale der
Ansprüche 1 bis 20 aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial (59) eine äußere Gitterstruktur
aufweist und für diffundierenden Wasserdampf durchläs
sig ist.
33. Solarverdunster (62) mit einem oder mehreren
Latentwärmekörpern als Speicherelementen, wobei die
Latentwärmekörper eines oder mehrere Merkmale der An
sprüche 1 bis 20 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß
der oder die Latentwärmekörper in einer umgebenden
Flüssigkeit (67) in einem Außengehäuse (63) angeordnet
sind, das einen Zulauf (66) für die Flüssigkeit, eine
Zuleitung (71) für ein Gas, eine Ableitung (72) für
mit Dampf der Flüssigkeit beladenes Gas zu einem Ver
braucher (73) und eine für energiereiche Strahlung
durchlässige Abdeckung (64) aufweist.
34. Solarverdunster (62) nach Anspruch 33 oder insbeson
dere danach, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei
dem Gas um Luft handelt.
35. Solarverdunster (62) nach einem oder beiden der
Ansprüche 33 und 34 oder insbesondere, dadurch gekenn
zeichnet, daß es sich bei der Flüssigkeit (67) um Was
ser handelt.
36. Solarverdunster (62) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 33 bis 35 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbraucher (73) ein Komposter
ist.
37. Solarverdunster (62) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 33 bis 36 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (68) zur
Aufrechterhaltung eines vorgewählten Flüssigkeitspegels
im Außengehäuse (63) vorgesehen ist.
38. Getränkekühler (74) mit einem ein Getränk (76) in
einem Getränkebehälter (75), insbesondere einer Flasche
oder Dose, aufnehmenden Behälterteil (77), dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Behälterteil (77) Latent
wärmespeichermaterial (78) auf Paraffinbasis enthalten
ist.
39. Getränkekühler (74) nach Anspruch 38 oder insbeson
dere danach, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung
des Behälterteils (77) von einer für Latentwärmespei
chermaterial (78) undurchlässigen Folie (79) verschlos
sen ist, wobei die Folie (79) einseitig das
Latentwärmespeichermaterial (78) berührt und mit ihrer
dem Latentwärmespeichermaterial (78) abgewandten Seite
am Getränkebehälter (75) anliegt.
40. Getränkekühler nach Anspruch 38 oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Latentwärmespei
chermaterial (78) in einem Beutel aus einer für Latent
wärmespeichermaterial (78) undurchlässigen Folie (79)
eingeschlossen ist, wobei die Folie (79) mit ihrer dem
Latentwärmespeichermaterial (78) abgewandten Seite am
Getränkebehälter (75) anliegt.
41. Getränkekühler nach Anspruch 39 oder Anspruch 40
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß
die Folie aus einem leicht verformbaren Material gebil
det ist.
42. Getränkekühler nach einem oder beiden der Ansprüche
39 und 41 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, daß die Folie (79) gegenüber der Öffnung des Behäl
terteils (77) eine größere Fläche aufweist.
43. Latentwärmekörper (1) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 20 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper (1) eine
Anzahl Latentwärmeteilkörper (84) enthält, wobei ein
Latentwärmeteilkörper (84) ein Trägermaterialteil (85)
und das in kapillarartigen Aufnahmeräumen des Trägerma
terialteils (85) aufgenommene Latentwärmespeichermat
erial (78) enthält.
44. Latentwärmekörper (1) nach Anspruch 43 oder insbe
sondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Latent
wärmeteilkörper (84) von einer gemeinsamen Umhüllung,
die insbesondere Merkmale von einem oder mehreren der
Ansprüche 4 bis 6 aufweist, umgeben sind.
45. Latentwärmekörper (1) nach einem der beiden Ansprü
che 43 und 44 oder insbesondere danach, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Volumenverhältnis von Latentwärme
körper (1) zu Latentwärmeteilkörper (84) zumindest den
Wert Zehn besitzt.
46. Latentwärmekörper (1) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 43 bis 45 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmeteilkörper (84) eine
Umhüllung (3) enthält, die insbesondere Merkmale von
einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6 aufweist.
47. Latentwärmekörper (1) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 43 bis 46 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper (1) Latent
wärmeteilkörper (84) verschiedener Größenabmessungen
beinhaltet.
48. Latentwärmekörper (1) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 43 bis 47 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmekörper (1) Latent
wärmeteilkörper (84) verschiedener Formen beinhaltet.
49. Latentwärmekörper (1) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 43 bis 48 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmeteilkörper (84) eine
langgestreckte Form aufweist.
50. Latentwärmekörper (1) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 43 bis 49 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß der Latentwärmeteilkörper (84) eine
flockenartige Form besitzt.
51. Verfahren zur Herstellung eines Latentwärmekörpers
(1) mit in einem Aufnahmeräume aufweisenden Trägerma
terial aufgenommenen Latentwärmespeichermaterial (78)
auf Paraffinbasis, dadurch gekennzeichnet, daß das
Latentwärmespeichermaterial (78) verflüssigt wird und
daß das vorher verflüssigte Latentwärmespeichermaterial
(78) an selbstansaugende kapillarartige Aufnahmeräume
des Trägermaterials (86) herangeführt wird.
52. Verfahren nach Anspruch 51 oder insbesondere da
nach, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial
(86) aus einzelnen Trägermaterialelementen, beispiels
weise durch verkleben, zusammengesetzt wird, wobei
jedenfalls zwischen den Trägerelementen kapillarartige
Aufnahmeräume gebildet werden.
53. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 51
und 52 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, daß das mit Latentwärmespeichermaterial (78) ge
tränkte Trägermaterial (86) in eine Anzahl von Latent
wärmeteilkörper (84) zertrennt wird.
54. Verfahren nach Anspruch 53 oder insbesondere da
nach, dadurch gekennzeichnet, daß das Zertrennen von
getränktem Trägermaterial (86) durch Sägen und/oder
Schneiden und/oder Reißen erfolgt.
55. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 50
bis 54 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, daß der Latentwärmekörper und/oder der Latent
wärmeteilkörper (84) gepreßt wird.
56. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 50
bis 55 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, daß der Latentwärmeteilkörper (84) mit einer Umhül
lung (3) versehen wird.
57. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 50
bis 56 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, daß die Latentwärmeteilkörper (84) des Latent
wärmekörpers (1) mit einer sie gemeinsam umgebenden
Umhüllung (3) versehen werden.
58. Verfahren nach Anspruch 57 oder insbesondere da
nach, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßvorgang für
eine Anzahl von Latentwärmeteilkörper (84) in der ge
meinsamen Umhüllung (3) gemeinsam erfolgt.
Priority Applications (24)
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