EP3128268A1 - Transportbehälter zum transport von temperaturempfindlichem transportgut - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a transport container for the transport of temperature-sensitive cargo comprising an interior for receiving the cargo and an enclosure enclosing the interior, comprising a thermal insulation, wherein at least one latent heat storage and at least one active tempering are provided to temper the interior.
- Temperature ranges from 2 to 25 ° C, especially 2 to 8 ° C as storage and transport conditions are prescribed for various drugs.
- the desired temperature range can be above or below the ambient temperature, so that either cooling or heating of the interior of the transport container is required. If the ambient conditions change during a transport operation, the required temperature control may include both cooling and heating. So that the desired temperature range during transport is permanently and demonstrably adhered to, transport containers with special insulation capacity are used. These containers are equipped with passive or active tempering elements. Passive tempering require during use no external power supply, but use their heat storage capacity, and depending on the temperature level to a release or absorption of heat to or from the temperature to be tempered transport container interior. Such passive tempering However, they are exhausted as soon as the temperature compensation with the transport container interior is completed.
- latent heat storage which can store thermal energy in phase change materials whose latent heat of fusion, heat of solution or heat of absorption is much greater than the heat they can store due to their normal specific heat capacity.
- a disadvantage of latent heat storage is the fact that they lose their effect as soon as the entire material has completely gone through the phase change. However, by performing the reverse phase change, the latent heat storage may be recharged.
- Active temperature control elements require an external energy supply for their operation. They are based on the transformation of a non-thermal energy form into a thermal energy form. The release or absorption of heat is carried out, for example, in the context of a thermodynamic cycle, such. by means of a compression refrigeration machine. Another embodiment of active temperature control elements operates on the basis of the thermoelectric principle, whereby so-called Peltier elements are used.
- Transport containers have already become known in which active and passive temperature control elements are combined with one another such that the active temperature control elements are used to recharge the latent heat storage devices as needed.
- a transport container in a separate from the receiving space for the cargo container area as cooling elements has arranged effective and effective as heating elements latent heat storage.
- an air circulation is generated, in which air is passed either over the surface of the effective cooling elements as a cooling elements or over the surface of the heating elements acting as latent heat storage and the tempered such air is transported into the receiving space for the cargo.
- the latent heat storage elements run lines that can be traversed by actively cooled or heated medium to recharge the latent heat storage. The lines are part of a compression refrigeration machine whose components can be arranged in a separate area of the transport container.
- the WO 2004/080845 A1 also describes a transport container with active and passive tempering elements.
- the main cooling takes place by means of a compression refrigeration machine.
- a latent heat storage is provided, which can be charged by heat exchange with the compression refrigeration machine.
- passive backup operation air is blown over surfaces of the latent heat storage in order to temper the transported goods with the air at this temperature.
- a disadvantage of the systems described is that the active and / or passive tempering are arranged in a separate, mostly separated area of the container, so that an air circulation must be generated, with which the heat transfer between the receiving space for the cargo and the tempering takes place.
- air circulation blowers are necessary, which consume electrical energy, so that appropriate storage capacities must be made available and transported.
- the energy input into the transport container is heterogeneous during transport. If the container is exposed to heat radiation, the energy input in the area of the radiation effect is significantly greater than in the areas in which no radiation acts on the container. Nevertheless, the temperature inside the container must be kept constant and homogeneous within a permissible range. With inhomogeneous energy input there is the problem that the latent heat storage is not consumed homogeneously. Thus, it comes in the interior of the transport container after a certain time to local temperature changes. If the local temperature changes exceed or fall below a certain threshold, the cargo is no longer protected.
- the invention therefore aims to overcome the abovementioned disadvantages and to improve a transport container in such a way that the power consumption is reduced, a compact and simple construction is created and the susceptibility to errors is reduced. Furthermore, local temperature differences in the interior of the transport container should be avoided as far as possible.
- the invention essentially provides, in a transport container of the type initially mentioned, that the casing has a multilayer structure, wherein the thermal insulation, the latent heat storage and optionally the active tempering element are formed as separate layers of the casing lying one above the other.
- the layer structure according to the invention makes it possible to integrate the latent heat accumulator and the active temperature directly into the wall elements delimiting the interior space, wherein the individual layers are in contact with the interior through heat conduction, in order to temper it together with the transport material located therein. Heat transfer by convection, i. by actively circulating air, is therefore not required, so that it can be dispensed with the necessary blower and the like. This can reduce power consumption and the susceptibility to errors. Furthermore, the provision of a separate area of the container for the arrangement of refrigeration units and the like can be dispensed with.
- the integration of the latent heat accumulator and the active tempering in layers of walls bounding the interior further facilitates the construction of the container.
- the multi-layer walls can be provided as prefabricated modules, so that a modular assembly of transport containers is made possible.
- Another advantage of the embodiment of the invention is the uniform heat input into the interior and in the large surface, which is available for heat transfer.
- a preferred embodiment provides in this context that the latent heat storage layer, the Insulating layer and possibly the active temperature control completely enclose the interior.
- the layer provided with the active tempering element i. the tempering
- the latent heat storage layer can also be used to directly temper the interior of the container.
- the active tempering element can also be integrated into the latent heat storage layer.
- the tempering element may comprise, for example, cooling or heating coils which run in the latent heat storage layer.
- the three layers i. the insulating layer, the latent heat storage layer and optionally the active tempering layer are arranged directly on top of each other, i. lie directly on each other.
- Two layers in each case can also be connected to one another with the interposition of a further layer.
- the further layer may be an adhesive layer which serves to bond the two layers together, or a functional layer.
- the invention is not limited to the fact that the layer structure of the shell comprises only a single latent heat storage layer, insulating layer and active tempering. Rather, embodiments are also conceivable in which two or more latent heat storage layers, two or more insulating layers and / or two or more active tempering layers are provided.
- a preferred embodiment provides that at least two of the three layers (latent heat storage layer, insulating layer, tempering layer), in particular all three superimposed layers, are in heat-conducting connection with each other, in particular in full-surface contact with each other.
- the transport container is cuboidal and the shell consists of six walls, each of which wall is formed at least three layers and a latent heat storage layer, an insulating layer and an active tempering comprises.
- One of the six walls can be designed as a door.
- the transport container according to the invention can be designed as a standardized ISO container (20 or 40 feet) or as an air freight container, in particular as a standardized "Unit Load Device", wherein the container walls, i. the outer walls of the container have the layer structure according to the invention.
- the active tempering layer is preferably one for converting electrical energy into heat to be emitted or absorbed.
- the active tempering layer is preferably one for converting electrical energy into heat to be emitted or absorbed.
- For the purpose of supplying the required electrical energy of the transport container is preferably equipped on its outer side with connecting means, in particular a socket, for electrically connecting an external power source. As soon as an external power source is available, the active temperature control layer can thus be put into operation.
- the transport container an electrical energy storage, such as an accumulator, has, which can be fed by an external power source.
- the electrical energy storage can be arranged to supply the control and possibly temperature monitoring electronics of the transport container with electrical energy.
- the electrical energy store can be connected to the active tempering layer in order to supply it with electrical energy when needed.
- the active tempering layer has Peltier elements, a heat exchanger cooperating with a thermodynamic cycle, in particular a compression refrigeration machine, or a magnetic cooling system.
- Peltier elements are particularly preferably used because they can be made physically small and can be integrated in a simple manner into the tempering layer.
- the tempering layer preferably comprises a plurality of Peltier elements whose cold and warm sides are each connected to a common plate-shaped heat-conducting element. The plate-shaped heat-conducting elements thus form the top and the bottom of the tempering and carry interposed Peltier elements.
- the insulating layer is arranged between the further outward tempering layer and the more inward latent heat storage layer.
- This design with an externally arranged tempering layer has particular advantages when the active tempering layer Peltier elements includes, as they require a strong external energy release.
- the insulating layer is arranged further outward than the tempering layer and the latent heat storage layer.
- the tempering and the latent heat storage layer can be effectively protected against external heat.
- a further variant provides in this context that the tempering layer is arranged between the outer insulating layer and the latent heat storage layer.
- This arrangement of the layers has the effect that the innervated latent heat storage layer additionally homogenizes the temperature in the interior. This is especially true in the design of the active tempering layer with mechanically applied energy, e.g. by means of a compression refrigeration machine, an advantage.
- a further variant provides that the latent heat storage layer is arranged between the outer insulating layer and the tempering layer.
- This training is in an embodiment of the active temperature control layer with mechanically supplied energy, e.g. by means of a compression refrigeration machine, or with a magnetic cooling particularly suitable if the interior of the transport container must be actively cooled thereby quickly because no delay caused by the latent heat storage layer.
- an energy distribution layer of a highly thermally conductive material for uniform distribution of externally applied to the container thermal energy is disposed within the energy distribution layer, wherein the energy distribution layer is preferably arranged further outward than the latent heat storage layer.
- the energy distribution layer preferably has a thermal conductivity of ⁇ > 100 W / (mK), preferably ⁇ > 200 W / (mK).
- an energy distribution layer may be arranged on the side of the latent heat storage layer facing the interior.
- the energy distribution layer preferably has a thermal conductivity of ⁇ > 100 W / (m.K), preferably ⁇ > 200 W / (m.K).
- the innermost layer of the container wall is preferably formed with a high emissivity and / or a high thermal conductivity.
- the innermost layer may be formed as an energy distribution layer as mentioned above (thermal conductivity of ⁇ > 100 W / (mK), preferably ⁇ > 200 W / (mK)).
- the innermost layer is the layer directly in contact with the interior or delimiting it. In order to ensure the removal of energy from the interior or the energy supply to the interior here to a sufficient extent so that, for example, can be cooled down too warm invited cargo without convection or the entire interior can be used for the cargo, the nature of the innermost view prevail.
- the increase of the emissivity can be done by a treatment of the surface, eg metals by grinding or painting, with aluminum by chromating.
- the heat transfer between the innermost view and the cargo or the Innraumluft be increased by the surface is enlarged by structures, such as waves with a radius of min. 5mm, ideally the surface should be increased by at least 30%.
- the latent heat storage layer is preferably formed as a planar chemical latent heat storage, with respect to the latent heat storage medium forming conventional training can be used.
- Preferred media for the latent heat storage are paraffins and salt mixtures.
- the phase transition of the medium is preferably in the temperature range of 0-10 ° C or between 2-25 ° C.
- the insulating layer is preferably formed as a vacuum insulation.
- the insulating layer preferably comprises at least one cavity which is evacuated.
- the at least one cavity may be filled with a gas that is poorly heat-conductive.
- the insulating layer may have a honeycomb-like structure. An advantageous embodiment results when the insulating layer has a plurality of particular honeycomb-shaped hollow chambers, wherein a honeycomb structural element according to the WO 2011/032299 A1 is particularly advantageous.
- a cuboid transport container 1 is shown, whose walls are designated 2, 3, 4, 5 and 6.
- On the sixth side of the transport container 1 is shown open so that the layer structure of the walls is visible.
- the open side can for example be closed by means of a door having the same layer structure as the walls 2, 3, 4, 5 and 6.
- the six walls of the transport container 1 all had the same layer structure.
- the layer structure comprises an outer layer 7, a middle layer 8 and an inner layer 9.
- the layer 7 is an active tempering element, such as e.g. a layer provided with Peltier elements, the layer 8 an insulating layer and the layer 9 a latent heat storage layer.
- the layer 7 is an insulating layer
- the layer 8 is an active tempering element
- the layer 9 is a latent heat storage layer.
- the layer 7 is an insulating layer
- the layer 8 is a latent heat storage layer
- the layer 9 is an active tempering.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter zum Transport von temperaturempfindlichem Transportgut umfassend einen Innenraum zur Aufnahme des Transportguts und eine den Innenraum umschließende Hülle, die eine Wärmedämmung umfasst, wobei wenigstens ein Latentwärmespeicher und wenigstens ein aktives Temperierelement vorgesehen sind, um den Innenraum zu temperieren.
- Beim Transport von temperaturempfindlichem Transportgut, wie z.B. Arzneimitteln, über Zeiträume von mehreren Stunden oder Tagen müssen vorgegebene Temperaturbereiche bei der Lagerung und dem Transport eingehalten werden, um die Verwendbarkeit und die Sicherheit des Arzneimittels zu gewährleisten. Für verschiedene Arzneimittel sind Temperaturbereiche von 2 bis 25°C, insbesondere 2 bis 8°C als Lagerund Transportbedingungen festgeschrieben.
- Der gewünschte Temperaturbereich kann oberhalb oder unterhalb der Umgebungstemperatur liegen, sodass entweder eine Kühlung oder eine Beheizung des Innenraums des Transportbehälters erforderlich ist. Wenn sich die Umgebungsbedingungen während eines Transportvorgangs ändern, kann die erforderliche Temperierung sowohl ein Kühlen als auch ein Beheizen umfassen. Damit der gewünschte Temperaturbereich beim Transport permanent und nachweislich eingehalten wird, werden Transportcontainer mit besonderem Isolationsvermögen eingesetzt. Diese Container werden mit passiven oder aktiven Temperierelementen ausgestattet. Passive Temperierelemente erfordern während der Anwendung keine externe Energiezufuhr, sondern nützen ihre Wärmespeicherkapazität, wobei es je nach Temperaturniveau zu einer Abgabe oder einer Aufnahme von Wärme an den bzw. aus dem zu temperierenden Transportbehälterinnenraum kommt. Solche passiven Temperierelemente sind jedoch erschöpft, sobald der Temperaturausgleich mit dem Transportbehälterinnenraum abgeschlossen ist.
- Eine besondere Form von passiven Temperierelementen sind Latentwärmespeicher, die thermische Energie in Phasenwechselmaterialien speichern können, deren latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme wesentlich größer ist als die Wärme, die sie aufgrund ihrer normalen spezifischen Wärmekapazität speichern können. Nachteilig bei Latentwärmespeichern ist der Umstand, dass sie ihre Wirkung verlieren, sobald das gesamte Material den Phasenwechsel vollständig durchlaufen hat. Durch Ausführen des gegenläufigen Phasenwechsels kann der Latentwärmespeicher jedoch wieder aufgeladen werden.
- Aktive Temperierelemente benötigen für Ihren Betrieb eine externe Energiezufuhr. Sie beruhen auf der Umwandlung einer nicht-thermischen Energieform in eine thermische Energieform. Die Abgabe oder Aufnahme von Wärme erfolgt dabei zum Beispiel im Rahmen eines thermodynamischen Kreisprozesses, wie z.B. mittels einer Kompressionskältemaschine. Eine andere Ausbildung von aktiven Temperierelementen arbeitet auf Grundlage des thermoelektrischen Prinzips, wobei sog. Peltier-Elemente eingesetzt werden.
- Es sind bereits Transportcontainer bekannt geworden, bei denen aktive und passive Temperierelemente so miteinander kombiniert werden, dass die aktiven Temperierelemente dazu eingesetzt werden, um die Latentwärmespeicher bei Bedarf wieder aufzuladen. In der
US 2015/166262 A1 wird ein Transportbehälter beschrieben, der in einem vom Aufnahmeraum für das Transportgut gesonderten Containerbereich als Kühlelemente wirksame und als Heizelemente wirksame Latentwärmespeicher angeordnet hat. Mittels eines Gebläses wird eine Luftzirkulation erzeugt, bei der Luft wahlweise über die Oberfläche der als Kühlelemente oder über die Oberfläche der als Heizelemente wirksamen Latentwärmespeicher geleitet wird und die solcherart temperierte Luft in den Aufnahmeraum für das Transportgut transportiert wird. In den Latentwärmespeicherelementen verlaufen Leitungen, die von aktiv gekühltem oder erwärmtem Medium durchflossen werden können, um den Latentwärmespeicher wieder aufzuladen. Die Leitungen sind Teil einer Kompressionskältemaschine, deren Komponenten in einem eigenen Bereich des Transportcontainers angeordnet sein können. - Beim Gegenstand der
US 2004/226309 A1 wird Luft, die im Wärmeaustausch mit einer Kompressionskältemaschine gekühlt wurde, in den Aufnahmeraum für das Transportgut geleitet, um das Transportgut dort zu kühlen. Die gekühlte Luft kann dabei auch über Oberflächen eines Latentwärmespeichers geblasen werden, um diesen aufzuladen, sodass eine Temperierung des Transportgutes auch nach dem Abschalten des aktiven Temperierungssystems gewährleistet ist. - Die
WO 2004/080845 A1 beschreibt ebenfalls einen Transportcontainer mit aktiven und passiven Temperierelementen. Die Hauptkühlung erfolgt mittels einer Kompressionskältemaschine. Als Backup-System ist ein Latentwärmespeicher vorgesehen, der durch Wärmeaustausch mit der Kompressionskältemaschine aufgeladen werden kann. Im passiven Backup-Betrieb wird Luft über Oberflächen des Latentwärmespeichers geblasen, um mit der so temperierten Luft das Transportgut zu temperieren. - Ein Nachteil der beschriebenen Systeme liegt darin, dass die aktiven und/oder passiven Temperierelemente in einem gesonderten, meist abgetrennten Bereich des Containers angeordnet sind, sodass eine Luftzirkulation erzeugt werden muss, mit welcher der Wärmetransport zwischen dem Aufnahmeraum für das Transportgut und den Temperierelementen erfolgt. Zur Erzeugung der erforderlichen Luftzirkulation sind Gebläse notwendig, die elektrische Energie verbrauchen, sodass entsprechende Speicherkapazitäten zur Verfügung gestellt und mittransportiert werden müssen.
- Weiters ist zu berücksichtigen, dass der Energieeintrag in den Transportbehälter während des Transportes heterogen ist. Wird der Behälter Wärmestrahlung ausgesetzt, ist der Energieeintrag im Bereich der Strahlungseinwirkung deutlich größer als in den Bereichen, in welchen keine Strahlung auf den Behälter einwirkt. Dennoch muss die Temperatur im Inneren des Behälters konstant und homogen innerhalb einer zulässigen Bandbreite gehalten werden. Bei inhomogenem Energieeintrag besteht das Problem, dass der Latentwärmespeicher nicht homogen aufgebraucht wird. Somit kommt es im Innenraum des Transportbehälters nach einer gewissen Zeit zu lokalen Temperaturveränderungen. Wenn die lokalen Temperaturveränderungen einen gewissen Schwellenwert über- oder unterschreiten, ist das Transportgut nicht mehr geschützt.
- Die Erfindung zielt daher darauf ab, die oben genannten Nachteile zu überwinden und einen Transportbehälter dahingehend zu verbessern, dass der Stromverbrauch verringert, ein kompakter und einfacher Aufbau geschaffen und die Fehleranfälligkeit reduziert wird. Weiters sollen lokale Temperaturunterschiede im Innenraum des Transportbehälters möglichst vermieden werden.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Transportbehälter der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass die Hülle mehrschichtig ausgebildet ist, wobei die Wärmedämmung, der Latentwärmespeicher und ggf. das aktive Temperierelement als voneinander gesonderte, übereinander liegende Schichten der Hülle ausgebildet sind. Der erfindungsgemäße Schichtaufbau erlaubt es, den Latentwärmespeicher und die aktive Temperierung direkt in die den Innenraum begrenzenden Wandelemente zu integrieren, wobei die einzelnen Schichten durch Wärmeleitung mit dem Innenraum in Kontakt stehen, um diesen samt dem darin befindlichen Transportgut zu temperieren. Eine Wärmeübertragung durch Konvektion, d.h. durch aktives Umwälzen von Luft, ist daher nicht erforderlich, sodass auf die hierfür notwendigen Gebläse und dgl. verzichtet werden kann. Dadurch können der Stromverbrauch und die Fehleranfälligkeit reduziert werden. Weiters kann auf das Vorsehen eines gesonderten Bereichs des Containers für die Anordnung von Kälteaggregaten und dgl. verzichtet werden.
- Die Integration des Latentwärmespeichers und des aktiven Temperierelements in Schichten der den Innenraum begrenzenden Wände erleichtert weiters den Aufbau des Containers. Die mehrschichtigen Wände können als vorgefertigte Module bereitgestellt werden, sodass ein modulartiges Zusammensetzen von Transportbehältern ermöglicht wird.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt in der gleichmäßigen Wärmeeinbringung in den Innenraum und in der großen Oberfläche, die für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht. Eine bevorzugte Ausführung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Latentwärmespeicherschicht, die Dämmschicht und ggf. die aktive Temperierschicht den Innenraum jeweils vollständig umschließen.
- Die mit dem aktiven Temperierelement versehene Schicht, d.h. die Temperierschicht, kann eingesetzt werden, um die Latentwärmespeicherschicht bei Bedarf aufzuladen. Alternativ oder zusätzlich kann die Latentwärmespeicherschicht aber auch dazu eingesetzt werden, um den Innenraum des Behälters direkt zu temperieren. Das aktive Temperierelement kann auch in die Latentwärmespeicherschicht integriert werden. Das Temperierelement kann beispielsweise Kühl- oder Heizschlangen umfassen, die in der Latentwärmespeicherschicht verlaufen.
- Im Rahmen der Erfindung ist es nicht zwingend, dass die drei Schichten, d.h. die Dämmschicht, die Latentwärmespeicherschicht und ggf. die aktive Temperierschicht unmittelbar aufeinander angeordnet sind, d.h. direkt aufeinanderliegen. Jeweils zwei Schichten können auch unter Zwischenschaltung einer weiteren Schicht miteinander verbunden sein. Bei der weiteren Schicht kann es sich um eine Klebstoffschicht handeln, die dazu dient die zwei Schichten miteinander zu verbinden, oder um eine funktionale Schicht.
- Weiters ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, dass der Schichtaufbau der Hülle lediglich eine einzige Latentwärmespeicherschicht, Dämmschicht und aktive Temperierschicht umfasst. Vielmehr sind auch Ausführungen denkbar, bei der zwei oder mehrere Latentwärmespeicherschichten, zwei oder mehrere Dämmschichten und/oder zwei oder mehrere aktive Temperierschichten vorgesehen sind.
- Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass wenigstens zwei der drei Schichten (Latentwärmespeicherschicht, Dämmschicht, Temperierschicht), insbesondere alle drei übereinander liegende Schichten, in wärmeleitender Verbindung zueinander, insbesondere in vollflächigem Kontakt miteinander stehen.
- In besonders einfacher Weise ist der Transportbehälter quaderförmig ausgebildet und die Hülle besteht aus sechs Wänden, von denen jede Wand wenigstens dreischichtig ausgebildet ist und eine Latentwärmespeicherschicht, eine Dämmschicht und eine aktive Temperierschicht umfasst. Eine der sechs Wände kann hierbei als Tür ausgebildet sein.
- Der erfindungsgemäße Transportbehälter kann als genormter ISO-Container (20 oder 40 Fuß) oder als Luftfrachtcontainer, insbesondere als genormtes "Unit Load Device" ausgebildet sein, wobei die Containerwände, d.h. die Außenwände des Behälters den erfindungsgemäßen Schichtaufbau aufweisen.
- Bei der aktiven Temperierschicht handelt es sich bevorzugt um eine solche zur Umwandlung von elektrischer Energie in abzugebende oder aufzunehmende Wärme. Zum Zwecke der Zufuhr der erforderlichen elektrischen Energie ist der Transportbehälter an seiner Außenseite bevorzugt mit Verbindungsmitteln, insbesondere einer Steckdose, zum elektrischen Verbinden einer externen Stromquelle ausgestattet. Sobald eine externe Stromquelle zur Verfügung steht, kann die aktive Temperierschicht somit in Betrieb genommen werden.
- Weiters kann vorgesehen sein, dass der Transportbehälter einen elektrischen Energiespeicher, wie z.B. einen Akkumulator, aufweist, der von einer externen Stromquelle speisbar ist. Der elektrische Energiespeicher kann dabei angeordnet sein, um die Steuerungs- und ggf. Temperaturüberwachungselektronik des Transportbehälters mit elektrischer Energie zu versorgen. Weiters kann der elektrische Energiespeicher mit der aktiven Temperierschicht verbunden sein, um diese bei Bedarf mit elektrischer Energie zu versorgen. Dadurch wird ein zumindest kurzzeitiger Betrieb der aktiven Temperierschicht auch während des Transports möglich, wenn keine externe Stromquelle vorhanden ist.
- Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass die aktive Temperierschicht Peltierelemente, einen mit einem thermodynamischen Kreisprozess, insbesondere einer Kompressionskältemaschine zusammenwirkenden Wärmetauscher oder eine Magnetkühlung aufweist. Besonders bevorzugt kommen Peltierelemente zum Einsatz, weil diese kleinbauend ausgeführt werden können und in einfacher Weise in die Temperierschicht integriert werden können. Die Temperierschicht umfasst bevorzugt eine Mehrzahl von Peltierelementen, deren kalte und warme Seite jeweils mit einem gemeinsamen plattenförmigen Wärmeleitelement verbunden ist. Die plattenförmigen Wärmeleitelemente bilden somit die Ober- und die Unterseite der Temperierschicht und tragen dazwischen angeordnete Peltierelemente.
- Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Anordnungen der einzelnen Schichten möglich. Gemäß einer ersten Variante ist vorgesehen, dass die Dämmschicht zwischen der weiter außen liegenden Temperierschicht und der weiter innen liegenden Latentwärmespeicherschicht angeordnet ist. Diese Bauart mit einer außen angeordneten Temperierschicht hat besondere Vorteile, wenn die aktive Temperierschicht Peltierelemente umfasst, da diese eine starke externe Energieabgabe benötigen.
- Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Dämmschicht weiter außen angeordnet ist als die Temperierschicht und die Latentwärmespeicherschicht. Damit können die Temperierschicht und die Latentwärmespeicherschicht wirksam vor externer Wärmezufuhr geschützt werden.
- Eine weitere Variante sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Temperierschicht zwischen der äußeren Dämmschicht und der Latentwärmespeicherschicht angeordnet ist. Diese Anordnung der Schichten hat die Wirkung, dass die zuinnerst angeordnete Latentwärmespeicherschicht die Temperatur im Innenraum zusätzlich homogenisiert. Dies ist insbesondere bei der Ausführung der aktiven Temperierschicht mit mechanisch zugeführter Energie, z.B. mittels einer Kompressionskältemaschine, von Vorteil.
- Eine weitere Variante sieht vor, dass die Latentwärmespeicherschicht zwischen der äußeren Dämmschicht und der Temperierschicht angeordnet ist. Diese Ausbildung ist bei einer Ausbildung der aktiven Temperierschicht mit mechanisch zugeführter Energie, z.B. mittels einer Kompressionskältemaschine, oder mit einer Magnetkühlung besonders geeignet, wenn der Innenraum des Transportbehälters dadurch aktiv schnell gekühlt werden muss, da keine Verzögerung durch die Latentwärmespeicherschicht entsteht.
- Als zusätzliche Maßnahme, um die negativen Effekte von heterogen von außen einwirkender Energie zu vermeiden, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass weiters eine Energieverteilschicht aus einem stark wärmeleitenden Material zur gleichmäßigen Verteilung von von außen auf den Behälter einwirkender thermischer Energie innerhalb der Energieverteilschicht angeordnet ist, wobei die Energieverteilschicht bevorzugt weiter außen als die Latentwärmespeicherschicht angeordnet ist. Die Energieverteilschicht hat bevorzugt eine Wärmeleitfähigkeit von λ > 100 W/(m.K), bevorzugt λ > 200 W/(m.K).
- Um eine Homogenisierung der im Innenraum des Transportbehälters herrschenden Temperatur zu erreichen, kann alternativ oder zusätzlich eine Energieverteilschicht an der dem Innenraum zugewandten Seite der Latentwärmespeicherschicht angeordnet sein. Die Energieverteilschicht hat bevorzugt eine Wärmeleitfähigkeit von λ > 100 W/(m.K), bevorzugt λ > 200 W/(m.K).
- Um eine möglichst gleichmäßige Energieverteilung im Innenraum zu begünstigen, ist die innerste Schicht der Behälterwandung bevorzugt mit einem hohen Emissionsgrad und/oder einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit kann die innerste Schicht als Energieverteilschicht wie oben erwähnt ausgebildet sein (Wärmeleitfähigkeit von λ > 100 W/(m.K), bevorzugt λ > 200 W/(m.K)). Bei der innersten Schicht handelt es sich um die direkt mit dem Innenraum in Kontakt befindliche bzw. diesen begrenzende Schicht. Um die Energieentnahme aus dem Innenraum bzw. die Energiezufuhr in den Innenraum hierbei in genügendem Umfang gegen zu gewährleisten so, dass z.B. zu warm eingeladenes Transportgut ohne Konvektion heruntergekühlt werden kann oder der ganze Innenraum für das Transportgut genutzt werden kann, ist die Beschaffenheit der innersten Sicht maßgebend. Diese kann so behandelt sein, dass die Wärmestrahlung erhöht wird, wobei das Erzielen eines Emissionsgrads von >0.1, bevorzugt zwischen 0,5 und 1 bevorzugt ist. Die Erhöhung des Emissionsgrads kann durch eine Behandlung der Oberfläche erfolgen, z.B. bei Metallen durch Anschleifen oder Lackierung, bei Aluminium durch Chromatierung. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeübertragung zwischen der innersten Sicht und dem Transportgut bzw. der Innraumluft erhöht werden, indem die Oberfläche durch Strukturen vergrößert wird, wie z.B. Wellen mit einem Radius von min. 5mm, idealerweise sollte die Oberfläche um mindestens 30% vergrößert werden.
- Die Latentwärmespeicherschicht ist bevorzugt als flächiger chemischer Latentwärmespeicher ausgebildet, wobei bezüglich des den Latentwärmespeicher bildenden Mediums herkömmliche Ausbildungen verwendbar sind. Bevorzugte Medien für die Latentwärmespeicher sind Paraffine und Salzmischungen. Der Phasenübergang des Mediums liegt vorzugsweise im Temperaturbereich von 0-10°C oder zwischen 2-25°C.
- Die Dämmschicht ist bevorzugt als Vakuumdämmung ausgebildet. Die Dämmschicht umfasst hierbei bevorzugt wenigstens einen Hohlraum, der evakuiert ist. Alternativ kann der wenigstens eine Hohlraum mit einem Gas gefüllt sein, dass schlecht wärmeleitend ist. Weiters kann die Dämmschicht eine wabenartige Struktur aufweisen. Eine vorteilhafte Ausbildung ergibt sich, wenn die Dämmschicht eine Vielzahl von insbesondere wabenförmigen Hohlkammern aufweist, wobei ein Wabenstrukturelement gemäß der
WO 2011/032299 A1 besonders vorteilhaft ist. - Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- In
Fig. 1 ist ein quaderförmiger Transportbehälter 1 dargestellt, dessen Wände mit 2, 3, 4, 5 und 6 bezeichnet sind. An der sechsten Seite ist der Transportbehälter 1 offen dargestellt, damit der Schichtaufbau der Wände ersichtlich wird. Die offene Seite kann beispielsweise mittels einer Tür geschlossen werden, die denselben Schichtaufbau aufweist wie die Wände 2, 3, 4, 5 und 6. Die sechs Wände des Transportbehälters 1 wiesen alle denselben Schichtaufbau auf. Der Schichtaufbau umfasst eine äußere Schicht 7, eine mittlere Schicht 8 und eine innere Schicht 9. - Gemäß einer ersten Variante ist die Schicht 7 ein aktives Temperierelement, wie z.B. eine mit Peltierelementen versehene Schicht, die Schicht 8 eine Dämmschicht und die Schicht 9 eine Latentwärmespeicherschicht.
- Gemäß einer zweiten Variante ist die Schicht 7 eine Dämmschicht, die Schicht 8 ein aktives Temperierelement und die Schicht 9 eine Latentwärmespeicherschicht.
- Gemäß einer dritten Variante ist die Schicht 7 eine Dämmschicht, die Schicht 8 eine Latentwärmespeicherschicht und die Schicht 9 ein aktives Temperierelement.
Claims (13)
- Transportbehälter zum Transport von temperaturempfindlichem Transportgut umfassend einen Innenraum zur Aufnahme des Transportguts und eine den Innenraum umschließende Hülle, die eine Wärmedämmung umfasst, wobei wenigstens ein Latentwärmespeicher und wenigstens ein aktives Temperierelement vorgesehen sind, um den Innenraum zu temperieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mehrschichtig ausgebildet ist, wobei die Wärmedämmung, der Latentwärmespeicher und ggf. das aktive Temperierelement als voneinander gesonderte, übereinander liegende Schichten (7, 8, 9) der Hülle ausgebildet sind.
- Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, insbesondere alle drei, übereinander liegende Schichten (7, 8, 9) in wärmeleitender Verbindung zueinander, insbesondere in vollflächigem Kontakt miteinander stehen.
- Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Latentwärmespeicherschicht (9), die Dämmschicht (8) und ggf. die aktive Temperierschicht (7) den Innenraum jeweils vollständig umschließen.
- Transportbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (1) quaderförmig ausgebildet ist und die Hülle aus sechs Wänden (2, 3, 4, 5, 6) besteht, von denen jede Wand (2, 3, 4, 5, 6) wenigstens dreischichtig ausgebildet ist und eine Latentwärmespeicherschicht (9), eine Dämmschicht (8) und eine aktive Temperierschicht (7) umfasst.
- Transportbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der sechs Wände (2, 3, 4, 5, 6) als Tür ausgebildet ist.
- Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Temperierschicht (7) zur Umwandlung von elektrischer Energie in abzugebende oder aufzunehmende Wärme ausgebildet ist.
- Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Temperierschicht (7) Peltierelemente, einen mit einem thermodynamischen Kreisprozess, insbesondere einer Kompressionskältemaschine zusammenwirkenden Wärmetauscher oder eine Magnetkühlung aufweist.
- Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (8) zwischen der weiter außen liegenden Temperierschicht (7) und der weiter innen liegenden Latentwärmespeicherschicht (9) angeordnet ist.
- Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (8) weiter außen angeordnet ist als die Temperierschicht (7) und die Latentwärmespeicherschicht (9).
- Transportbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschicht (7) zwischen der äußeren Dämmschicht (8) und der Latentwärmespeicherschicht (9) angeordnet ist.
- Transportbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Latentwärmespeicherschicht (9) zwischen der äußeren Dämmschicht (8) und der Temperierschicht (7) angeordnet ist.
- Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass weiters eine Energieverteilschicht aus einem stark wärmeleitenden Material zur gleichmäßigen Verteilung von außen auf den Behälter einwirkender thermischer Energie innerhalb der Energieverteilschicht angeordnet ist, wobei die Energieverteilschicht bevorzugt weiter außen als die Latentwärmespeicherschicht (9) angeordnet ist.
- Transportbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Energieverteilschicht vorgesehen ist, wobei je eine Energieverteilschicht zu beiden Seiten der Latentwärmespeicherschicht (9) angeordnet ist.
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