WO2007006065A1 - Wärmetauscher und temperierbehälter mit wärmetauscher - Google Patents

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WO2007006065A1
WO2007006065A1 PCT/AT2006/000290 AT2006000290W WO2007006065A1 WO 2007006065 A1 WO2007006065 A1 WO 2007006065A1 AT 2006000290 W AT2006000290 W AT 2006000290W WO 2007006065 A1 WO2007006065 A1 WO 2007006065A1
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heat exchanger
reaction
chamber
exchanger according
reaction chamber
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Inventor
Peter Lang
Gerd Sumah
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Peter Lang
Gerd Sumah
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    • F25D5/00—Devices using endothermic chemical reactions, e.g. using frigorific mixtures
    • F25D5/02—Devices using endothermic chemical reactions, e.g. using frigorific mixtures portable, i.e. adapted to be carried personally
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    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/805—Cans

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger comprising an evacuated reaction chamber containing at least one reaction medium and a storage chamber containing an activation medium which contains an activation medium which reacts temperature-changingly with the reaction medium, whereby the reaction chamber can be brought into communication with the storage chamber, whereby the reaction medium and the Activation medium are brought into contact and the temperature-changing reaction is triggered, wherein the reaction chamber is bounded by walls of vacuum-tight material, which are at least partially held by support body at a distance from each other, wherein the support body free transport routes for the reaction medium within the reaction chamber
  • the invention further relates to a tempering with a heat exchanger.
  • temperature-regulating packaging modules that enable a consumer to bring the packaged goods at the desired time by activating the module to a predefined temperature range, the packaged either (by evaporation / relaxation processes or an endothermic reaction of reagents) is cooled or by a exothermic reaction of reagents is heated.
  • An important component of these temperature-regulating packaging modules is the heat exchanger, which has to ensure optimal temperature transfer of the generated cold / heat to the packaged goods.
  • the heat exchanger should have the following properties:
  • Minimum volume to provide the packaged goods with maximum volume i. , the largest possible ratio of heat exchanger surface to heat exchanger volume
  • temperature-regulating packaging / modules must generate only a small additional cost share of the packaging and therefore the heat exchanger must be very cheap and efficient to produce.
  • a self-cooling beverage can in which a cooling process is implemented based on an adsorption chiller.
  • the self-contained system includes two evacuated vacuum chambers.
  • the chamber consists of an elaborate, thin-walled deep-drawn aluminum part (double-deep drawn), which is coated with water gel.
  • This chamber 1 represents the evaporator and heat exchanger.
  • the chamber 2 is filled with a Ab / Adsorbermaterial for water vapor.
  • Chamber 2 is further surrounded by a phase change material (PCM) as a heat sink, which changes from the solid to the liquid state of matter when exposed to heat and thereby absorbs heat without its own temperature increase.
  • PCM phase change material
  • the water gel from Kammerl evaporates through the vacuum even at temperatures below 100 ° C (evaporation temperature corresponding to the vapor pressure curve, so that evaporation to the ° C minus range is possible) and withdraws through the evaporation process surrounding the chamber 1 drink heat.
  • the resulting water vapor is thereby bound by the Ab / adsorber in chamber 2, and thus the vacuum remains upright and the evaporation and cooling process continues.
  • the surrounding phase change material limits the temperature of the adsorbent / absorber since it becomes warm when adsorbed.
  • a disadvantage of this known self-cooling beverage can is the fact that the double-deep-drawn aluminum body is expensive to produce and therefore expensive. Since this is in the beverage can, it must be sealed in addition to the drink.
  • WO 1992/002770 A1 discloses a vacuum-insulated, adsorbent-operated cooling device whose cooling principle corresponds to that of the self-cooling beverage cans disclosed in the above-cited documents. The difference is that according to the disclosure of WO 1992/002770 A1 the Ab / Adsorber emotions (chamber 2) is directly surrounded by the heat sink (chamber 1) and the whole module, including the Ab / Adsorber emotions floats in the packaged.
  • a disadvantage of this design is that due to the geometric structure (adsorber surrounded by the heat sink) results in a lower efficiency and thus an increase in the module. As a result, there is less space for the packaged goods, which makes this cooling device relatively expensive. Furthermore, thermal cannibalization effects occur, which reduce the cooling capacity, since condensation heat is generated in the adsorber chamber enclosed by the evaporation chamber, which in turn causes additional evaporation in the evaporation chamber, which should always take place exclusively by removal of heat from the packaged product.
  • a heat exchanger which consists of at least two communicating chambers.
  • a chamber contains a vacuum that lowers the boiling point of water also in the chamber.
  • a second chamber contains an adsorbent which ad / absorbs the vapor generated by the boiling water in the first chamber.
  • Inner support bodies between the walls of the chambers prevent the walls of the chambers from collapsing while the vacuum is in the chambers.
  • the support bodies have pores and channels so that the water vapor can move between the chambers.
  • the walls of the chambers are made of the same material as the cans in which they are housed, that is to say made of aluminum sheet. By choosing this material, only a limited variety in the shape of the chambers can be achieved with reasonable effort.
  • the chambers shown in the embodiments are also cuboid.
  • the permeability is not satisfactory.
  • the present invention solves this problem by further development of a generic heat exchanger by using as a vacuum-tight material, the walls of the reaction chamber forms, a flexible film, preferably a composite film, is used, and by providing a tempering container with a heat exchanger according to the invention.
  • Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims.
  • the film is preferably designed as a plastic film or metal foil, composite films as plastic-metal-foil composites.
  • a composite film is a three-layer film with an outer layer of polyester, a middle layer of aluminum and an inner layer of polyethylene called. Adjacent layers are each glued to a polyurethane 2-component adhesive.
  • thermoelectric Furthermore, the heat exchanger according to the invention offers the following advantages:
  • the heat exchanger can be adapted to the thermodynamic conditions and the temperature control vessel to which it is to be used. It should be further mentioned that the erfmdungszee heat exchanger may comprise one or more support body.
  • support bodies can be realized according to the invention in several ways.
  • support bodies are formed from granules, wherein the granules are preferably porous.
  • granules are spherical.
  • the granules define between each other transport routes for the reaction media.
  • supporting bodies are formed from shaped bodies.
  • the transport paths are defined between or on the moldings, wherein in a preferred embodiment, the moldings are open-pore and the pores also form transport routes for reaction media.
  • supporting bodies have a frame construction.
  • the frame structure may have different straight, curved, angled, corrugated beams, spacers, etc. It can be designed as a framework. For optimum temperature transfer, it is further expedient if some or all of the support body are formed of good heat-conducting material.
  • the support bodies are designed as storage elements for the reaction medium (for example in pores of the support elements) or consist wholly or partly of the reaction medium.
  • reaction media that remain dimensionally stable during their endothermic or exothermic reaction. Examples include silica gels.
  • reaction media stored in the reaction chamber of the heat exchanger comprise evaporation media and / or endothermic reactants.
  • the reaction media stored in the reaction chamber of the heat exchanger include exothermic reactants.
  • the reaction chamber of the inventive heat exchanger with a, optionally evacuated, storage chamber connected or connectable.
  • the storage chamber may on the one hand be integrated directly into the heat exchanger, wherein it is preferably connected by adhesive, sealing or other fastening techniques with the flexible, vacuum-tight material of the heat exchanger.
  • the storage chamber may be formed as a separate, replaceable unit which is brought into communication with its reaction chamber for activation of the heat exchanger.
  • an adsorber and optionally a heat sink, such as a phase-modifying agent (PCM) to accommodate.
  • the storage chamber is equipped with an activating agent which causes an exothermic reaction when brought into contact with the reaction agent contained in the reaction chamber, optionally in the reaction chamber, a latent heat storage such as a phase-changing agent (PCM ) is arranged to maintain the temperature in the reaction chamber within a predetermined temperature range.
  • an activating agent which causes an exothermic reaction when brought into contact with the reaction agent contained in the reaction chamber
  • a latent heat storage such as a phase-changing agent (PCM ) is arranged to maintain the temperature in the reaction chamber within a predetermined temperature range.
  • PCM phase-changing agent
  • the reaction chamber Prior to activation of the heat exchanger, the reaction chamber is conveniently separated from the storage chamber by a membrane or valve, the valve being e.g. may include a valve sheet.
  • the membrane is cut by an actuator or an actuator is used to open the valve.
  • the erfmdungsconcee heat exchanger can be easily integrated into containers, such as a beverage can, a PET plastic bottle, a cardboard composite pack or a party keg and allows excellent temperature of the stored in these containers liquids.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 2 shows an enlarged view of a portion of the heat exchanger of FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sectional partial view of a further embodiment of a heat exchanger according to the invention
  • FIGS. 4A and 4B show partial views in turn of FIGS. 6A and 6B show a longitudinal section of a first embodiment of a tempering container according to the invention
  • FIGS. 7A and 7B show a longitudinal section of a tempering container according to the invention
  • 9 shows a longitudinal section through a tempering container us believing as a PET plastic bottle with built-in heat exchanger
  • Fig. 10 shows a longitudinal section through a formed as a cardboard composite packing Temperier organizations here he with built-in heat exchanger
  • Fig. 11 is a longitudinal section through a designed as a party keg temperature control with built-in heat exchanger.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the heat exchanger 1.
  • the reaction chamber 2 is bounded by walls of a flexible, vacuum-tight material 3, which are held by support body 4 at a distance from each other, the support body define the geometry of the heat sink 1 and hold open transport paths 5 for the reaction media contained in the reaction chamber 2, as in 2, which shows an enlarged longitudinal section of a portion of the heat exchanger 1.
  • the support bodies 4 are designed as frame elements which leave the transport paths 5 open for the reaction medium.
  • the flexible, vacuum-tight material 3 is designed for example as a composite film and forms an outer skin of the heat exchanger, which is a contact surface to the surrounding packaged goods.
  • the flexible, vacuum-tight material 3 seals the reaction chamber 2 from the environment and thus ensures the separation of reaction chamber 2 and packaged goods.
  • a reaction medium 11 is arranged (see Fig. 2). As can be seen from Fig.
  • the flexible vacuum-tight material 3 is pulled down beyond the reaction chamber 2 and forms a boundary wall 3a of a recess 6, which can be formed as a storage chamber by the well after filling with a reaction medium, activation medium and / or adsorbent is closed at the bottom, or in which a module can be inserted, which contains a storage chamber, as will be explained in more detail below.
  • the recess 6 is sealed relative to the reaction chamber by a partition wall 3 b.
  • the heat exchanger 1 is produced by pulling the flexible vacuum-tight material 3 over the supporting bodies 4 (or inserting the supporting bodies 4 into a configuration of the flexible, vacuum-tight material 3.)
  • the reaction chamber 2 defined thereby is evacuated and the heat exchanger 1 is sealed the negative pressure (vacuum) in the reaction chamber 2 of the heat exchanger 1, external pressure forces on the outer surfaces of the flexible, vacuum-tight material 3, which press the flexible vacuum-tight material 3 firmly against the support body 4, whereby the flexible vacuum-tight material 3 in combination with the supporting bodies
  • the vacuum in the reaction chamber 2 simultaneously allows the evaporation of cooling liquid as a reaction medium at low temperatures.
  • a thin multi-layer film (10 ⁇ m to 300 ⁇ m) which is adhesive or sealable is selected as the flexible vacuum-tight material 3.
  • Foil guarantees a good heat conduction and by its adhesiveness or sealability a high
  • the heat exchanger surfaces can be placed very close together due to the highly flexible geometry design, thus maximizing the surface area to volume ratio. Furthermore, the spacing construction according to the invention guarantees a consistently small distance between the heat exchanger surfaces.
  • the invention also provides the following variants for the formation of a spacer construction:
  • Fig. 3 shows in a section through a portion of a heat exchanger according to the invention, the formation of supporting bodies as dimensionally stable shaped body 10, which are preferably porous.
  • a reaction medium 11 ' In the pores of the molded body 10 is a reaction medium 11 '.
  • These shaped bodies 10 are surrounded by the flexible vacuum-tight material 3.
  • the porosity of the moldings 10 as well as channels on the moldings and spaces between the moldings define the reaction chamber and the transport paths for reactants.
  • the heat exchanger is part of an Ab / Adsorptionsksselreaes, the molded body material may also be good heat conductive.
  • the cooling medium liquid, gel, etc.
  • FIGS 4A and 4B show details of an embodiment of a heat exchanger according to the invention, in which the support bodies dimensionally stable, ideally spherical granules 7, which is introduced between the flexible vacuum-tight material 3 and keeps it at a distance, whereby the reaction chamber 2 'is defined.
  • the space between the granules provides a transport path 8 for reactants.
  • the granules 7 may be porous to further enhance the transport of the reactants.
  • the heat exchanger is part of a Ab / Adsorptionshimltevon, the granules 7 should also be good heat conducting. Furthermore, it should be able to take up / store a reagent (liquid, gel, etc.), e.g. in his pores.
  • granules 9 themselves can consist of the reaction medium.
  • Fig. 4B is an example of a bulge 2a of Reaction chamber to see that leads to an increase in surface area of the heat exchanger.
  • FIGS 5A and 5B show in perspective and in cross section an example of the free formability of a heat exchanger 1 'according to the invention. It should be emphasized that the shape of the inventive heat exchanger is freely selectable by the moldable materials and so any thermodynamic requirement and optimization can be adjusted.
  • the first application example shows the use of a heat exchanger 22 in a tempering container 20 designed as a can to be cooled, which is shown in FIGS. 6A and 6B in longitudinal section.
  • the heat exchanger 22 is integrated in the receiving space 29 of the temperature-controlled container 20 and is surrounded in the receiving space 29 by a liquid as a packaged product 21 to be cooled.
  • the heat exchanger 22 operates on the Adsorptions KolteMF and has to a reaction chamber 23 and a storage chamber 25 which is formed as an adsorption chamber and which is separated from the reaction chamber 23 before activation by a membrane 24 from the reaction chamber 23 (see Fig. 6A).
  • the reaction chamber 23 is in heat-conducting relationship with the packaged product 21 and ideally has a large surface area.
  • the reaction chamber 23 is an evaporation liquid (coolant: for example, water), which extracts the packaged 21 heat during evaporation.
  • the storage chamber 25 is provided with an adsorber and a heat sink, e.g. a phase change material [PCM], or an endothermic reactant or a high heat capacity material not shown in the drawing.
  • PCM phase change material
  • both chambers 23, 25 are evacuated and subsequently separated from one another by the membrane 24.
  • the membrane 24 As long as the membrane 24 is intact, no continuous reaction can take place in the reaction chamber 23, since the suddenly arising vapor pressure in the reaction chamber adjusts according to the temperature of the packaged product 21 and an evaporation process in the reaction chamber 23 thus comes to a standstill. There is thus no further evaporation, as long as the steam sink (storage chamber 25) is not connected to the reaction chamber 23.
  • the tempering 20 can be stored inactive over a longer period of time and activated only when needed. The activation of the cooling process takes place, as shown in Fig.
  • the cooling process only comes to a standstill when either the adsorber is saturated, the entire evaporation medium (coolant) has evaporated or the packaged product 21 can not provide any further heat of vaporization - that is, the packaged product 21 has been cooled to the desired temperature range.
  • the storage chamber 25 is integrated into the heat exchanger 22.
  • the second application example shows the use of a heat exchanger 32 as a heating module in a temperature control tank 30, the heat exchanger being realized for example with an exothermic reaction system.
  • an unillustrated reactant eg CaC12
  • a liquid eg water
  • the storage chamber 35 is integrated into a separate module 40, which is exchangeably connectable to the tempering tank 30.
  • the storage chamber 35 is filled with the activation liquid 37, sealed with a membrane 34 and evacuated.
  • the reaction chamber 33 is evacuated to ensure the dimensional stability of the heat exchanger 32.
  • the module 40 is placed on the temperature control tank 30. However, as long as the membrane 34 of the storage chamber 35 and the partition 38 of the reaction chamber 33 are intact, no mixing of the two reaction substances takes place (as shown in Fig. 7 A). As a result, the temperature control tank 30 can be stored inactive over a longer period of time and activated only when needed.
  • latent heat storage eg PCM
  • a temperature corresponding to the melting point of the latent heat storage temperature is reached, but not exceeded - thereby can according to the melting temperature of the latent heat storage sesaps (depending on the used latent heat storage) set to the desired product temperature (depending on the application: drink, food, drug) to receive.
  • the heating process comes to a standstill when the liquid 37 has completely dissolved in the reaction medium and the amount of heat stored in the latent heat storage was completely released to the packaged goods. Depending on the melting temperature of the latent heat storage ensures that there is no exceeding of the desired product temperature.
  • FIGS. 8, 9, 10 and 11 respectively, the use of the heat exchanger 22 described above with reference to FIGS. 6A and 6B in a beverage can 41, a PET plastic bottle 42, a cardboard composite package 43 or a party keg 44 is shown emphasize that these uses are not an exhaustive list.

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Abstract

Ein Wärmetauscher umfasst eine evakuierte, zumindest ein Reaktionsmedium enthaltende Reaktionskammer (2, 2', 23, 33) und eine ein Aktivierungsmedium enthaltende Speicherkammer (25, 35), die ein Aktivierungsmedium enthält, das mit dem Reaktionsmedium temperaturverändernd reagiert. Die Reaktionskammer ist mit der Speicherkammer in Kommunikation bringbar, wodurch das Reaktionsmedium und das Aktivierungsmedium in Kontakt gebracht werden und die temperaturverändernde Reaktion ausgelöst wird. Die Reaktionskammer (2, 2', 23, 33) wird von Wänden aus vakuumdichtem Material (3) begrenzt, die zumindest abschnittsweise durch Stützkörper (4, 7, 10) im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Stützkörper (4, 7, 9, 10) Transportwege (5, 8) für das Reaktionsmedium (11) innerhalb der Reaktionskammer freihalten. Das vakuumdichte Material (3), das Wände der Reaktionskammer bildet, ist als flexible Folie, vorzugsweise Verbundfolie, ausgebildet.

Description

Wärmetauscher und Temperierbehälter mit Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, mit einer evakuierten, zumindest ein Reaktionsmedium enthaltenden Reaktionskammer und einer ein Aktivierungsmedium enthaltenden Speicherkammer, die ein Aktivierungsmedium enthält, das mit dem Reaktionsmedium temperaturverändernd reagiert, wobei die Reaktionskammer mit der Speicherkammer in Kommunikation bringbar ist, wodurch das Reaktionsmedium und das Aktivierungsmedium in Kontakt gebracht werden und die temperaturverändernde Reaktion ausgelöst wird, wobei die Reaktionskammer von Wänden aus vakuumdichtem Material begrenzt wird, die zumindest abschnittsweise durch Stützkörper im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Stützkörper Transportwege für das Reaktionsmedium innerhalb der Reaktionskammer freihalten
Die Erfindung betrifft weiters einen Temperierbehälter mit einem Wärmetauscher.
Es sind bereits temperaturregelnde Verpackungsmodule bekannt, die es einem Verbraucher ermöglichen, das Packgut zum gewünschten Zeitpunkt durch Aktivierung des Moduls auf einen vordefinierten Temperaturbereich zu bringen, wobei das Packgut entweder (durch Verdunstungs/Entspannungsprozesse oder eine endotherme Reaktion von Reagenzien) abgekühlt wird oder durch eine exotherme Reaktion von Reagenzien erhitzt wird. Ein wichtiger Bestandteil dieser temperaturregelnden Verpackungsmodule ist der Wärmetauscher, der für eine optimale Temperaturübertragung der erzeugten Kälte/Wärme auf das Packgut zu sorgen hat.
Der Wärmetauscher sollte folgende Eigenschaften aufweisen:
• maximale Kontaktfläche zum Packgut, damit in einer kurzen Zeit ein großer Wärmeaustausch mit dem Packgut stattfinden kann;
• minimales Volumen, um dem Packgut maximales Volumen bereitzustellen, d.h. . möglichst großes Verhältnis von Wärmetauscherfläche zu Wärmetauschervolumen;
• Gute Wärmeleitung, um dem Wärmeaustausch möglichst geringen Widerstand zu leisten;
• Formstabilität, damit das eingeschlossene Volumen gleich bleibt (z.B. wichtig bei luftevakuierten Wärmetauschern, in denen ein Verdampfungsprozess sowie ein D ampftransport stattfindet) ;
• Dichtheit (Minimale Permeabilität, maximale Dichtheit), um einen Materialaustausch (Gas, Dampf, Armomastoffe, etc..) zwischen Wärmetauscher und Umgebung zu verhindern: Kein Auslaufen von Wärnαetauscherinnenmaterial in die Umgebung und kein Eindringen von Umgebungsmaterial in den Wärmetauscher sowie bei Vakuumsystemen (z.B. Ab/ Adsorptionskühlprozesse) kein Eindringen von Gasmolekülen in den Wärmetauscher; Θ anpassbare Form, damit der Wärmeaustauscher den thermodynamischen
Gegebenheiten und der Verpackung angepasst werden kann.
Dazu kommt noch, dass temperaturregelnde Verpackungen/Module nur einen geringen zusätzlichen Kostenanteil an der Verpackung generieren dürfen und daher der Wärmetauscher sehr billig und effizient herstellbar sein muss.
Aus der WO 2001/010738 Al ist eine selbstkühlende Getränkedose bekannt, bei der ein Kühlprozess auf Basis einer Adsorptionskältemaschine implementiert ist. Das in sich geschlossene System umfasst zwei evakuierte Vakuumkammern. Die Kammerl besteht aus einem aufwändigen, dünnwandigen Aluminium-Tiefziehteil (doppelt tiefgezogen), das mit Wassergel beschichtet ist. Diese Kammer 1 stellt den Verdampfer und Wärmetauscher dar. Die Kammer 2 ist mit einem Ab/Adsorbermaterial für Wasserdampf gefüllt. Kammer 2 ist weiters mit einem phasenändernden Material (Phase Change Material - PCM) als Wärmesenke umgeben, das bei Wärmeeinwirkung vom festen in den flüssigen Aggregatzustand wechselt und dabei ohne eigene Temperaturzunahme Wärme aufnimmt. Der Kühlprozess wird durch das Verbinden der beiden Kammern aktiviert. Dabei verdampft das Wassergel aus Kammerl durch das Vakuum schon bei Temperaturen unter 100°C (Verdampfungstemperatur entsprechend der Dampfdruckkurve, sodass eine Verdampfung bis in den °C-Minusbereich möglich ist) und entzieht durch den Verdampfungsprozess dem die Kammer 1 umgebenden Getränk Wärme. Der entstandene Wasserdampf wird dabei vom Ab/Adsorber in Kammer 2 gebunden, und somit bleibt das Vakuum aufrecht und der Verdampfungs- und Kühlprozess setzt sich fort. Gleichzeitig begrenzt das umgebende Phasenänderungsmaterial die Temperatur des Ab/Adsorbers, da dieser beim Adsorbieren warm wird. Nachteilig an dieser bekannten selbstkühlenden Getränkedose ist der Umstand, dass der doppelt tiefgezogene Alukühlkörper aufwändig herzustellen und daher teuer ist. Da sich dieser in der Getränkedose befindet, muss er zusätzlich zum Getränk hin abgedichtet werden. Weiters ist die Ab/Adsorberkammer außerhalb der Dose angeordnet und es muss eine vakuumdichte Verbindung zwischen Adsorber und Kühlkörper sowie eine gasdichte Abgrenzung zur Umgebung hergestellt werden. Eine ähnliche selbstkühlende Getränkedose ist auch aus der WO 2003/073019 Al bekannt. Aus der WO 1992/002770 Al ist eine vakuumisolierte, Adsorbens-betriebene Kühlvorrichtung bekannt, deren Kühlprinzip jenem der in dem oben angeführten Schriften offenbarten selbstkühlenden Getränkedosen entspricht. Der Unterschied ist, dass gemäß der Offenbarung der WO 1992/002770 Al der Ab/Adsorberkörper (Kammer 2) direkt vom Kühlkörper (Kammer 1) umgeben ist und das ganze Modul, also auch der Ab/Adsorberkörper im Packgut schwimmt. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass sich aufgrund des geometrischen Aufbaus (Adsorber vom Kühlkörper umgeben) ein geringerer Wirkungsgrad und somit eine Vergrößerung des Moduls ergibt. Dadurch ist weniger Platz für das Packgut, was diese Kühlvorrichtung im Verhältnis teuer macht. Weiters treten thermische Kannibalisierungseffekte auf, welche die Kühlleistung herabsetzen, da in der von der Verdampfungskammer umschlossenen Adsorberkammer Kondensationsabwärme entsteht, welche wiederum eine zusätzliche Verdampfung in der Verdampfungskammer bewirkt, welche grundsätzlich ausschließlich durch Wärmeentzug aus dem Packgut stattfinden sollte.
Aus der US 4,736,599 ist ein Wärmetauscher bekannt, der aus zumindest zwei kommunizierenden Kammern besteht. Eine Kammer enthält ein Vakuum, das den Siedepunkt von ebenfalls in der Kammer befindlichem Wasser senkt. Eine zweite Kammer enthält ein Adsorbens, das den Dampf ad/absorbiert, der durch das kochende Wasser in der ersten Kammer erzeugt wird. Innere Stützkörper zwischen den Wänden der Kammern verhindern, dass die Wände der Kammern zusammenfallen, während sich das Vakuum in den Kammern befindet. Die Stützkörper weisen Poren und Kanäle auf, damit sich der Wasserdampf zwischen den Kammern bewegen kann. Die Wände der Kammern bestehen aus demselben Material wie die Dosen, in denen sie untergebracht sind, das heißt aus Aluminiumblech. Durch diese Materialwahl kann mit vertretbarem Aufwand nur eine eingeschränkte Vielfalt in der Formgebung der Kammern erzielt werden. Bezeichnenderweise sind die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Kammern auch nur quaderförmig. Insbesondere ist es schwierig Kammern mit großen Oberflächen herzustellen, wie das Ausführungsbeispiel des Quaders beweist. Daher ist die Kühlwirkung nicht optimal. Weiters ist auch die Permeabilität nicht zufriedenstellend.
Es besteht daher nach wie vor das Problem, einen Wärmetauscher zu schaffen, der die eingangs zitierten Erfordernisse erfüllt und der darüber hinaus billig und effizient herstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch Fortbildung eines gattungsgemäßen Wärmetauschers, indem als vakuumdichtes Material, das Wände der Reaktionskammer bildet, eine flexible Folie, vorzugsweise eine Verbundfolie, verwendet wird, sowie durch Bereitstellen eines Temperierbehälters mit einem erfmdungsgemäßen Wärmetauscher. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt. Durch diese Gestaltung ist ein frei formbarer Wärmetauscher herstellbar, der hocheffizient mit industriellen Fertigungsprozessen herstellbar und somit äußerst preisgünstig ist, wobei die Herstellung aufgrund der Verwendung der Folie an die unterschiedlichsten Formungsvorgaben anpassbar ist. Die Folie ist bevorzugt als Kunststofffolie oder Metallfolie, Verbundfolien als Kunststoff-Metall-Folienverbünde ausgeführt. Als Beispiel für eine Verbundfolie sei eine dreischichtige Folie mit einer Außenschicht aus Polyester, einer Mittelschicht aus Aluminium und einer Innenschicht aus Polyethylen genannt. Benachbarte Schichten sind jeweils mit einem Polyurethan 2-Komponentenkleber verklebt.
Effizient herstellbare Wärmetauscher mit hoher Verlässlichkeit werden erzielt, wenn die Folie siegelbar und/oder klebbar ist.
Weiters bietet der erfindungsgemäße Wärmetauscher die folgenden Vorteile:
• eine sehr große Kontaktfläche zum zu temperierenden Packgut, sodass in einer kurzen Zeit ein großer Wärmeaustausch mit dem Packgut stattfinden kann; • ein minimales Eigenvolumen bei geringem Eigengewicht, so dass sich ein sehr großes Verhältnis von Wärmetauscherfläche zu Wärmetauschervolumen ergibt;
• eine gute Wärmeleitung durch die dünnschichtigen Wände aus flexiblem, vakuumdichten Material hindurch;
• eine hohe Formstabilität, damit das eingeschlossene Volumen auch während des Ablaufs der Temperierprozesse gleich bleibt (insbesondere kann der Wärmetauscher nicht in sich zusammenfallen);
• minimale Permeabilität und maximale Dichtheit, so dass ein Materialaustausch (Gas, Dampf, Armomastoffe, etc..) zwischen dem Wärmetauscher und seiner Umgebung verhindert wird. Es sei erwähnt, dass über längere Zeiträume ablaufende Gasdiffusionsprozesse eine Eigenschaft jedes bekannten Werkstoffes und für die vorliegende Erfindung akzeptabel sind. Auslaufen von Reaktionsmaterial aus dem Wärmetauscherinneren in die Umgebung wird jedoch ebenso verhindert, wie ein Eindringen von Umgebungsmaterial (Packgut) in den Wärmetauscher;
• eine anpassbare Form, damit der Wärmeaustauscher den thermodynamischen Gegebenheiten und dem Temperierbehälter, bei dem er Verwendung finden soll, angepasst werden kann. Es sei weiters erwähnt, dass der erfmdungsgemäße Wärmetauscher einen oder mehrere Stützkörper umfassen kann.
Die Stützkörper können gemäß der Erfindung auf mehrere Arten realisiert werden. In einer ersten Variante sind Stützkörper aus Granulat gebildet, wobei das Granulat vorzugsweise porös ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind Granulatkörner kugelförmig. Die Granulatkörner definieren zwischen einander Transportwege für die Reaktionsmedien. In einer zweiten Variante sind Stützkörper aus Formkörpern gebildet. Die Transportwege werden zwischen bzw. an den Formkörpern definiert, wobei in einer bevorzugten Ausgestaltung die Formkörper offenporig sind und die Poren ebenfalls Transportwege für Reaktionsmedien bilden. In einer dritten Variante weisen Stützkörper eine Rahmenkonstruktion auf. Die Rahmenkonstruktion kann unterschiedliche gerade, gekrümmte, gewinkelte, gewellte Träger, Abstandshalter etc. aufweisen. Sie kann als Fachwerk ausgebildet sein. Für eine optimale Temperaturübertragung ist es weiters zweckmäßig, wenn einige oder alle Stützkörper aus gut wärmeleitendem Material gebildet sind.
In einer Fortbildung der Erfindung sind die Stützkörper als Speicherelemente für das Reaktionsmedium ausgebildet (z.B. in Poren der Stützelemente) oder bestehen ganz oder teilweise aus dem Reaktionsmedium. Es gibt zahlreiche Reaktionsmedien, die während ihrer endothermen oder exothermen Reaktion formstabil bleiben. Als Beispiele seien Silicagele genannt.
Wenn der erfindungsgemäße Wärmetauscher für Kühlanwendungen eingesetzt werden soll, ist vorgesehen, dass die in der Reaktionskammer des Wärmetauschers gespeicherten Reaktionsmedien Verdampfungsmedien und/oder endotherme Reaktionsmittel umfassen. Für Heizanwendungen ist vorgesehen, dass die in der Reaktionskammer des Wärmetauschers gespeicherten Reaktionsmedien exotherme Reaktionsmittel umfassen.
Die Reaktionskammer des erfmdungsgemäßen Wärmetauschers mit einer, wahlweise evakuierten, Speicherkammer verbunden oder verbindbar. Die Speicherkammer kann einerseits direkt in den Wärmetauscher integriert sein, wobei sie vorzugsweise durch Klebe-, Siegel- oder andere Befestigungstechniken mit dem flexiblen, vakuumdichten Material des Wärmetauschers verbunden ist. Alternativ dazu kann die Speicherkammer als separate, austauschbare Einheit ausgebildet sein, die zur Aktivierung des Wärmetauschers mit seiner Reaktionskammer in Kommunikation gebracht wird. Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmetauschers zu Kühlzwecken ist vorgesehen, in der Speicherkammer ein Adsorbermedium und optional eine Wärmesenke, wie z.B. ein phasenveränderndes Mittel (PCM), unterzubringen. Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmetauschers zu Erwärmungszwecken ist die Speicherkammer mit einem Aktivierungsmittel ausgestattet, das bei in-Kontakt-bringen mit dem in der Reaktionskammer enthaltenen Reaktionsmittel eine exotherme Reaktion bewirkt, wobei optional in der Reaktionskammer ein Latentwärmespeicher, wie z.B. ein phasenveränderndes Mittel (PCM), angeordnet ist, um die Temperatur in der Reaktionskammer innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten.
Vor der Aktivierung des Wärmetauscher ist die Reaktionskammer von der Speicherkammer zweckmäßig durch eine Membran oder ein Ventil getrennt, wobei das Ventil z.B. ein Ventilblatt umfassen kann. Zur Aktivierung des Wärmetauschers wird die Membran durch einen Aktuator durchtrennt bzw. wird ein Aktuator benutzt, um das Ventil zu öffnen.
Der erfmdungsgemäße Wärmetauscher lässt sich leicht in Behälter, wie eine Getränkedose, eine PET Kunststoffflasche, eine Karton- Verbundpackung bzw. ein Partyfass integrieren und ermöglicht eine hervorragende Temperierung der in diesen Behältern aufbewahrten Flüssigkeiten.
Die Erfindung wird nun anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen erfmdungsgemäßen Wärmetauscher im Längsschnitt, Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teilbereichs des Wärmetauschers von Fig. 1, Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht einer weiteren Ausfuhrungsform eines erfmdungsgemäßen Wärmetauschers, die Figuren 4A und 4B geschnittene Teilansichten von wiederum einer anderen Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, die Figuren 6A und 6B eine erste Ausführungsform eines erfmdungsgemäßen Temperierbehälters im Längsschnitt, die Figuren 7A und 7B eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperierbehälters im Längsschnitt, Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen als Getränkedose ausgebildeten Temperierbehälter mit eingebautem Wärmetauscher, Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen als PET- Kunststoffflasche avisgebildeten Temperierbehälter mit eingebautem Wärmetauscher, Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen als Karton- Verbundpackung ausgebildeten Temperierbehälter mit eingebautem Wärmetauscher, und Fig. 11 einen Längsschnitt durch einen als Partyfass ausgebildeten Temperierbehälter mit eingebautem Wärmetauscher.
Der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 wird nun anhand der Fig. 1 erläutert, die einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher 1 zeigt. Der Wärmetauscher 1 weist eine Reaktionskammer 2 auf. Die Reaktionskammer 2 ist durch Wände aus einem flexiblen, vakuumdichten Material 3 begrenzt, die durch Stützkörper 4 im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Stützkörper die Geometrie des Kühlkörpers 1 festlegen und Transportwege 5 für die in der Reaktionskammer 2 enthaltenen Reaktionsmedien offen halten, wie in Fig. 2 zu sehen, die einen vergrößerten Längsschnitt eines Teilbereichs des Wärmetauschers 1 zeigt. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und Fig. 2 sind die Stützkörper 4 als Rahmenelemente ausgebildet, die die Transportwege 5 für das Reaktionsmedium offen lassen. Das flexible, vakuumdichte Material 3 ist beispielsweise als Verbundfolie ausgeführt und bildet eine Außenhaut des Wärmetauschers, die eine Kontaktfläche zum umgebenden Packgut darstellt. Das flexible, vakuumdichte Material 3 dichtet die Reaktionskammer 2 gegenüber der Umgebung ab und sorgt somit für die Trennung von Reaktionskammer 2 und Packgut. An den Innenseiten der Begrenzungswände der Reaktionskammer 2 ist ein Reaktionsmedium 11 angeordnet (siehe Fig. 2). Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das flexible vakuumdichte Material 3 über die Reaktionskammer 2 hinaus nach unten gezogen und bildet eine Begrenzungswand 3 a einer Vertiefung 6, die als Speicherkammer ausgebildet werden kann, indem die Vertiefung nach Befüllung mit einem Reaktionsmedium, Aktivierungsmedium und/oder Adsorbens am Boden verschlossen wird, oder in die ein Modul einsteckbar ist, das eine Speicherkammer enthält, wie weiter unten näher erläutert wird. Die Vertiefung 6 ist gegenüber der Reaktionskammer durch eine Trennwand 3 b abgedichtet.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 wird hergestellt, indem das flexible vakuumdichte Material 3 über die Stützkörper 4 gezogen wird (oder die Stützkörper 4 in eine Konfiguration des flexiblen vakuumdichten Materials 3 eingeschoben werden. Anschließend wird die dadurch definierte Reaktionskammer 2 evakuiert und der Wärmetauscher 1 versiegelt. Durch den Unterdruck (Vakuum) in der Reaktionskammer 2 des Wärmetauschers 1 resultieren externe Druckkräfte auf die Außenflächen des flexiblen, vakuumdichten Materials 3, die das flexible vakuumdichte Material 3 fest gegen die Stützkörper 4 pressen, wodurch das flexible vakuumdichte Material 3 in Kombination mit den Stützkörpern 4 zu einer steifen Wärmetauschergeometrie verbunden wird. Bei der Verwendung des Wärmetauschers 1 als Kühlmodul ermöglicht das Vakuum in der Reaktionskammer 2 gleichzeitig die Verdampfung von Kühlflüssigkeit als Reaktionsmittel bei geringen Temperaturen.
Vorzugsweise wird als flexibles vakuumdichtes Material 3 eine dünne Mehrschichtfolie (lOμm bis 300 μm) ausgewählt, die kleb- bzw. siegelbar ist. Die geringe Wandstärke der
Folie garantiert eine gute Wärmeleitung und durch ihre Kleb- bzw. Siegelbarkeit eine hohe
Dichtheit zur Umgebung. Dies ist wichtig bei luftevakuierten Wärmetauschern (ebenso bei exothermen Prozessen im Wärmetauscher, bei denen die Reaktionsmittel nicht mit der Umgebung in Kontakt treten dürfen und gute Barriereeigenschaften aufweisen müssen). Die Wärmetauscherflächen können aufgrund der hochflexiblen Geometriegestaltung sehr nahe aneinander angeordnet werden, somit wird das Verhältnis Oberfläche zu Volumen maximiert. Weiters garantiert die erfmdungsgemäße Abstandskonstruktion einen gleich bleibend geringen Abstand zwischen den Wärmetauscherflächen.
Außer der Ausbildung der Stützkörper 4 als Rahmenkonstruktion sieht die Erfindung noch die folgenden Varianten zur Ausbildung einer Abstandskonstruktion vor:
Fig. 3 zeigt in einem Schnitt durch einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers die Ausbildung von Stützkörpern als formstabile Formkörper 10, die vorzugsweise offenporig sind. In den Poren des Formkörpers 10 befindet sich ein Reaktionsmedium 11'. Diese Formkörper 10 sind von dem flexiblen vakuumdichten Material 3 umgeben. Der Porenanteil der Formkörper 10 sowie Kanäle an den Formkörpern und Zwischenräume zwischen den Formkörpern definieren die Reaktionskammer und die Transportwege für Reaktionsmittel. Ist der Wärmetauscher Teil eines Ab/Adsorptionskühlprozesses, so kann das Formkörpermaterial zusätzlich gut Wärme leitend sein. Weiters soll es das Kühlmedium (Flüssigkeit, Gel, etc.), welches während der Kühlung verdampft, aufnehmen/speichern können.
Die Figuren 4A und 4B zeigen Details einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, bei dem die Stützkörper formstabiles, idealer Weise kugelförmiges Granulat 7 umfassen, das zwischen das flexible vakuumdichte Material 3 eingebracht wird und es im Abstand voneinander hält, wodurch die Reaktionskammer 2' definiert wird. Der Raum zwischen den Granulatkörnern stellt einen Transportweg 8 für Reaktionsmittel bereit. Zusätzlich kann das Granulat 7 porös sein, um den Transport der Reaktionsmittel weiter zu verbessern. Ist der Wärmetauscher Teil eines Ab/Adsorptionskälteprozesses, so sollte das Granulat 7 zusätzlich gut Wärme leitend sein. Weiters soll es ein Reaktionsmittel (Flüssigkeit, Gel, etc..) aufnehmen/speichern können, z.B. in seinen Poren. Alternativ oder ergänzend dazu können Granulatkörner 9 selbst aus dem Reaktionsmedium bestehen.
Durch die Evakuierung der Reaktionskammer T werden die Granulatkörner 7, 9 durch externe Druckkräfte fest gegeneinander gepresst, wodurch bei entsprechender Konfiguration des flexiblen vakuumdichten Materials hohe Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Form des
Wärmetauschers möglich sind. In Fig. 4B ist als Beispiel eine Ausbuchtung 2a der Reaktionskammer zu sehen, die zu einer Oberflächenvergrößerung des Wärmetauschers führt.
Die Figuren 5A und 5B zeigen in der Perspektive bzw. im Querschnitt ein Beispiel für die freie Formbarkeit eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1'. Es sei betont, dass die Form des erfmdungsgemäßen Wärmetauschers durch die formbaren Materialien frei wählbar ist und so jeder thermodynamischen Anforderung und Optimierung angepasst werden kann.
Im Folgenden werden zwei Anwendungsbeispiele von erfindungsgemäßen Wärmetauschern in Temperierbehältern erläutert.
Das erste Anwendungsbeispiel zeigt den Einsatz eines Wärmetauschers 22 in einem als zu kühlende Dose ausgebildeten Temperierbehälter 20, der in den Figuren 6A und 6B im Längsschnitt dargestellt ist. Der Wärmetauscher 22 ist in den Aufnahmeraum 29 des Temperierbehälters 20 integriert und wird im Aufnahmeraum 29 von einer Flüssigkeit als zu kühlendem Packgut 21 umgeben. Der Wärmetauscher 22 arbeitet nach dem Adsorptionskälteprinzip und weist dazu eine Reaktionskammer 23 und eine Speicherkammer 25 auf, die als Adsorptionskammer ausgebildet ist und die vor der Aktivierung durch eine Membran 24 von der Reaktionskammer 23 getrennt ist (siehe Fig. 6A). Die Reaktionskammer 23 steht in wärmeleitender Beziehung mit dem Packgut 21 und hat idealer Weise eine große Oberfläche. In der Reaktionskammer 23 befindet sich eine Verdampfungsflüssigkeit (Kühlmittel: beispielsweise Wasser), die beim Verdampfen dem Packgut 21 Wärme entzieht. Die Speicherkammer 25 ist mit einem Adsorber und einer Wärmesenke, z.B. ein phasenänderndes Material [PCM], oder einem endothermen Reaktionsmittel oder einem Material mit hoher Wärmekapazität gefüllt, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Bei der Herstellung werden beide Kammern 23, 25 evakuiert und anschließend durch die Membran 24 voneinander getrennt. Solange die Membran 24 intakt ist, kann in der Reaktionskammer 23 keine kontinuierliche Reaktion stattfinden, da der schlagartig entstehende Dampfdruck in der Reaktionskammer sich entsprechend der Temperatur des Packguts 21 einstellt und ein Verdampfungsprozess in der Reaktionskammer 23 damit von selbst zu erliegen kommt. Es kommt somit zu keiner weiteren Verdampfung, solange die Dampfsenke (Speicherkammer 25) nicht mit der Reaktionskammer 23 verbunden wird. Dadurch kann der Temperierbehälter 20 über einen längeren Zeitraum inaktiv gelagert und erst bei Bedarf aktiviert werden. Die Aktivierung des Kühlprozesses erfolgt, wie in Fig. 6B dargestellt, durch die Durchtrennung der Membran 24 mit dem als Dorn ausgebildeten Aktuator 26, wodurch die Reaktionskammer 23 mit der Speicherkammer 25 kommuniziert und ein Dampftransport zwischen den beiden Kammern stattfinden kann. Dadurch wird der Kühlprozess in Gang gesetzt, da der in der Reaktionskammer 23 entstehende Dampf im Adsorber der Speicherkammer 25 wieder zu Wasser kondensiert (die Kondensation setzt Wärme frei, welche von der Wärmesenke aufgenommen wird) und somit eine kontinuierliche Verdampfung ermöglicht, welche dem Packgut 21 Wärme entzieht und dieses abkühlt. Der Kühlprozess kommt erst zum Erliegen, wenn entweder der Adsorber gesättigt ist, das gesamte Verdampfungsmedium (Kühlmittel) verdampft ist oder das Packgut 21 keine weitere Verdampfungswärme bereitstellen kann - also das Packgut 21 auf den gewünschten Temperaturbereich abgekühlt wurde.
Es sei erwähnt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Speicherkammer 25 in den Wärmetauscher 22 integriert ist.
Das zweite Anwendungsbeispiel zeigt anhand der Figuren 7A und 7B den Einsatz eines Wärmetauschers 32 als Heizmodul in einem Temperierbehälter 30, wobei der Wärmetauscher beispielsweise mit einem exothermen Reaktionssystem realisiert ist. In der Reaktionskammer 33 des Wärmetauschers 32 befindet sich ein nicht dargestelltes Reaktionsmittel (z.B. CaC12), das durch Vermengung mit einer Flüssigkeit (z.B. Wasser) aus einer Speicherkammer 35 Reaktionswärme freisetzt, also exotherm reagiert, und somit das Packgut 31 im Aufnahmeraum 39 des Temperierbehälters 30 erhitzt. Die Speicherkammer 35 ist in ein separates Modul 40 integriert, das austauschbar mit dem Temperierbehälter 30 verbindbar ist. Bei der Herstellung wird die Speicherkammer 35 mit der Aktivierungsflüssigkeit 37 befüllt, mit einer Membran 34 verschlossen und evakuiert. Ebenso wird die Reaktionskammer 33 evakuiert, um die Formstabilität des Wärmetauschers 32 zu gewährleisten. Das Modul 40 wird auf den Temperierbehälter 30 aufgesetzt. Solange jedoch die Membran 34 der Speicherkammer 35 bzw. die Trennwand 38 der Reaktionskammer 33 intakt sind, findet keine Vermengung der beiden Reaktionssubstanzen statt (wie in Fig. 7 A dargestellt). Dadurch kann der Temperierbehälter 30 über einen längeren Zeitraum inaktiv gelagert und erst bei Bedarf aktiviert werden.
Die Aktivierung des Heizprozesses erfolgt, wie in Fig. 7B gezeigt, durch die Durchtrennung der Membran 34 und der Trennwand 38 mittels eines als Dorn ausgebildeten Aktuators 36, wodurch die Reaktionskammer 33 mit der Speicherkammer 35 in Kommunikation gebracht wird und die Flüssigkeit 37 aus der Speicherkammer 35 in die Reaktionskammer 33 strömt, wo sie mit dem Reaktionsmittel exotherm reagiert. Dadurch wird ein kontinuierlicher Erwärmungsprozess in Gang gesetzt, welcher das Packgut 31 erhitzt. Durch die Beimengung von Latentwärmespeichern (z.B. PCM) in der Reaktionskammer 33 des Wärmetauschers 32 wird eine dem Schmelzpunkt des Latentwärmespeichers entsprechende Temperatur erreicht, aber nicht überschritten - dadurch lassen sich entsprechend der Schmelztemperatur des Latentwärmespeichers vielfaltige Temperaturbereiche (abhängig vom verwendeten Latentwärmespeicher) einstellen, um die gewünschte Packguttemperatur (je nach Anwendung: Getränk, Lebensmittel, Medikament) zu erhalten.
Der Heizprozess kommt zum Erliegen wenn sich die Flüssigkeit 37 vollständig im Reaktionsmittel gelöst hat und die im Latentwärmespeicher gespeicherte Wärmemenge zur Gänze an das Packgut abgegeben wurde. Entsprechend der Schmelztemperatur des Latentwärmespeichers wird sichergestellt, dass es zu keinem Überschreiten der gewünschten Packguttemperatur kommt.
In den Figuren 8, 9, 10 bzw. 11 ist die Verwendung des oben anhand der Figuren 6 A und 6B beschriebenen Wärmetauschers 22 in einer Getränkedose 41, einer PET Kunststoffflasche 42, einer Karton- Verbundpackung 43 bzw. einem Partyfass 44 gezeigt, wobei zu betonen ist, dass diese Verwendungsmöglichkeiten keine erschöpfende Auflistung darstellen.

Claims

Patentansprüche :
1. Wärmetauscher, mit einer evakuierten, zumindest ein Reaktionsmedium enthaltenden Reaktionskammer (2, 2\ 23, 33) und einer ein Aktivierungsmedium enthaltenden Speicherkammer (25, 35), die ein Aktivierungsmedium enthält, das mit dem Reaktionsmedium temperaturverändernd reagiert, wobei die Reaktionskammer mit der Speicherkammer in Kommunikation bringbar ist, wodurch das Reaktionsmedium und das Aktivierungsmedium in Kontakt gebracht werden und die temperaturverändemde Reaktion ausgelöst wird, wobei die Reaktionskammer (2, 2', 23, 33) von Wänden aus vakuumdichtem Material (3) begrenzt wird, die zumindest abschnittsweise durch Stützkörper (4, 7, 10) im Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Stützkörper (4, 7, 9, 10) Transportwege (5, 8) für das Reaktionsmedium (11) innerhalb der Reaktionskammer freihalten, dadurch gekennzeichnet, dass das vakuumdichte Material (3), das Wände der Reaktionskammer bildet, eine flexible Folie, vorzugsweise eine Verbundfolie, ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie siegelbar und/oder klebbar ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmedium (11, 11') Verdampfungsmedien, endotherme Reaktionsmittel oder exotherme Reaktionsmittel umfasst.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (25) als Aktivierungsmedium ein Adsorbermedium und optional eine Wärmesenke, wie z.B. ein phasenveränderndes Mittel (PCM), enthält.
5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (35) als Aktivierungsmedium ein Aktivierungsmittel (37) enthält, das bei In-Kontakt-bringen mit dem Reaktionsmittel eine exotherme Reaktion bewirkt, wobei optional in der Reaktionskammer (33) ein Latentwärmespeicher, wie z.B. ein phasenveränderndes Mittel (PCM), angeordnet ist.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stützkörper aus Granulatkörnern (7, 9) gebildet sind, die durch das Vakuum in der Reaktionskammer gegeneinander gepresst werden, wobei die Granulatkörner (7, 9) vorzugsweise porös sind.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stützkörper aus Formkörpern (10) gebildet sind, die vorzugsweise offenporig sind.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stützkörper als Rahmenkonstruktion (4) ausgebildet sind, an die die Folie durch das Vakuum in der Reaktionskammer gepresst wird.
9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stützkörper (4, 7, 10) aus gut wärmeleitendem Material gebildet sind.
10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stützkörper (7) als Speicherelemente für das Reaktionsmedium ausgebildet sind oder dass Stützkörper (9) aus dem als Festkörper vorliegenden Reaktionsmedium bestehen.
11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (25) in den Wärmetauscher (22) integriert ist, wobei die Speicherkammer vorzugsweise durch Verbindung mit dem flexiblen, vakuumdichten Material am Wärmetauscher gehalten wird.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (35) in einer separaten Einheit (40) ausgebildet ist.
13. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer (23, 33) von der Speicherkammer (25, 35) durch eine Membran (24, 34) und eine optionale Trennwand (38) oder ein Ventil getrennt ist.
14. Wärmetauscher nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zumindest einen Aktuator (26, 36) zum Durchtrennen der Membran (24, 34) und der optionalen Trennwand (38) oder zum Öffnen des Ventils.
15. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (25, 35) evakuiert ist.
16. Temperierbehälter (20, 30) mit einem Aufnahmeraum (29, 39) zur Aufnahme eines zu temperierenden Produkts (21, 31) , dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (22,
32) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 wärmeleitend mit dem Aufnahmeraum verbunden ist.
17. Temperierbehälter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass er als Getränkedose 41, oder PET Kunststoffflasche 42, oder Karton-Verbundpackung 43 oder als Partyfass 44 ausgebildet ist.
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