WO2022028856A1 - Kühlakku, verfahren zur herstellung eines kühlakkus und die verwendung eines kühlakkus - Google Patents

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Gerrit Sonnenrein
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • HEAT PACK METHOD OF MAKING AN HEAT PACK AND HOW TO USE AN HEAT PACK
  • the invention relates to a cold pack with the features of the preamble of claim 1 and a method for producing a cold pack with the features of the preamble of claim 9.
  • the invention also relates to a transport box for transporting temperature-sensitive goods with a cold pack, and the use of a cold pack for Transport of temperature-sensitive goods.
  • ice packs are used as containers filled with a medium that stores heat or cold, in order to keep temperature-sensitive goods that need to be cooled (also called refrigerated goods) cool for a limited time outside of a refrigerator or freezer that is actively operated with energy.
  • refrigerated goods are, for example, foodstuffs, medicines and the like, the storage and thus also the transport of which requires compliance with an uninterrupted cold chain so that the refrigerated goods do not spoil.
  • Cooling packs can be produced, for example, from a plastic as a blow-moulded part, with the blow-moulded part providing the outer shell of an internal cavity for accommodating the heat-storing or cold-storing media.
  • the outer shell regularly has at least one filling opening, via which the heat-storing or cold-storing medium/media is/are supplied to the cavity and which is then closed.
  • the heat-storing or cold-storing medium filled into the cavity is thus encapsulated by the outer shell and separated from the environment.
  • such cold packs can be stored in a refrigeration device (e.g. refrigerator or freezer) in order to charge them, ie to regularly cool them down to a specific temperature lower than an ambient temperature.
  • a refrigeration device e.g. refrigerator or freezer
  • latent heat storage also called phase change or PCM storage
  • PCM phase change
  • These types of thermal storage media store a large part of the thermal energy supplied to them in the form of latent heat, for example for a phase change from solid to liquid. As long as the phase transformation is not fully completed, the temperature of the medium does not continue to rise despite the addition of heat.
  • Latent heat storage can therefore store very large amounts of heat in a small temperature range around the phase change.
  • PCM phase change material
  • a solution of the prior art for this is to use different cold packs in a transport box. Accordingly, different PCMs, which have different specific phase change temperatures or different phase change temperature ranges, can be used in a transport box to maintain the specified temperature interval.
  • a PCM responsible for maintaining the lower limit temperature which is referred to below as the lower limit temperature PCM, can have a first, lower phase change temperature range.
  • the second PCM which is responsible for maintaining the upper limit temperature and is referred to below as the upper limit temperature PCM, then has a second, higher phase change temperature range. Due to the different specific phase change temperatures, the lower limit temperature PCM protects the adjoining storage space of the transport box for the refrigerated goods from falling below the lower limit temperature of the specified temperature interval. Because before the actual temperature in the receiving space drops to or below the lower limit temperature, the receiving space temperature first reaches the specific phase change temperature of the lower limit temperature PCM.
  • this lower limit temperature PCM completes its intended phase change while maintaining a substantially constant temperature in the receiving space.
  • the recording space is protected by the lower limit temperature PCM from low outside temperatures below the lower limit temperature to be maintained.
  • the upper limit temperature PCM with its higher phase change temperature range, protects the storage space from outside temperatures that are higher than the upper limit temperature to be maintained, in that when heat is supplied from outside, the upper limit temperature PCM first carries out its intended phase change while maintaining a substantially constant temperature in the storage space of the transport box.
  • PCMs that differ from one another are regularly provided separately from one another, so that they do not form a mixture and, for example, a type of third, new PCM with homogeneous properties, in particular a single phase change temperature range, form.
  • the prior art proposes providing the two different PCMs in physically separate rooms.
  • two different cold packs, each filled with one of the two different PCMs can be provided separately from one another in a transport box. Cooling packs with different chambers can also be provided, or the respective different PCMs can be encased, for example with a polymer film, and thus physically separated from one another.
  • EP 2 146 162 A1 on which the present invention is based, also discloses a cold pack with both a lower limit temperature PCM and an upper limit temperature PCM, each with different phase change temperatures. These two PCMs are provided in a common cavity of the cold pack, where they are in direct contact with one another. In this case, an interface is formed that separates the two PCMs from one another, this being achieved according to EP 2 146 162 A1 in that both PCMs are provided as fluids in the cavity, which form phases that separate.
  • a disadvantage of this prior art is that the choice of PCMs that can be used is severely restricted, since the two PCMs that are in direct contact with one another must not mix.
  • the two PCMs can have a lack of chemical affinity to one another because they are present as polar/non-polar liquids in the relevant temperature range.
  • the object of the invention is therefore to further develop and improve the known cold pack so that the selection of PCMs for use in the cold pack is not disadvantageously limited and that desired temperature intervals for compliance with limit temperatures the storage or transport of temperature-sensitive goods can be observed as easily as possible.
  • a further object of the invention is to provide a method for producing such a cold pack.
  • the object is achieved by a cold pack having the features of the characterizing part of claim 1 and also by a method for producing a cold pack having the features of the characterizing part of claim 9 .
  • the object is achieved by a transport box with the features of claim 8 and by using a cold pack with the features of claim 15.
  • Essential to the invention is the finding that the described disadvantages of the prior art can be avoided in that at least two PCMs with different phase change temperature ranges, but otherwise very similar properties, can be arranged together in direct contact in a cold pack by one of the two PCMs is embedded in a polymer solid.
  • Such an immobilization of the PCMs in a polymeric solid body allows, in principle, two PCMs to be introduced simultaneously into just a single chamber, even if these PCMs would otherwise be in direct contact with one another and form a homogeneous mixture. In contrast to the prior art, there are therefore no longer any limitations when selecting the PCMs.
  • a further advantage over the prior art is that, in order to provide different PCMs, it is no longer necessary to use separate chambers or multiple separate cold packs in a transport box in order to physically separate the different PCMs from one another. It is also advantageously possible to dispense with any encapsulation of a PCM, for example in a protective polymer film, before one PCM is brought into contact with another PCM.
  • the proposed cool pack has an outer shell which encloses a cavity and separates this cavity from the environment and is preferably designed as a blow-moulded part.
  • blow molding e.g. extrusion blow molding
  • the cool pack is bias-molded from a plastic material, in particular a thermoplastic material.
  • the cool pack or the outer shell can also be manufactured by deep-drawing or, for example, as a tubular bag.
  • a preferably coated or laminated cardboard box can also be used as a cold pack, with the cardboard box or outer packaging forming a chamber for accommodating the PCMs.
  • At least one lower limit temperature PCM and at least one upper limit temperature PCM are arranged in the cavity.
  • the lower limit temperature PCM has a lower phase change temperature range and the upper limit temperature PCM has an upper phase change temperature range.
  • the upper phase change temperature range is higher than the lower phase change temperature range.
  • at least the upper limit of the upper phase change temperature range is formed by a higher temperature than the upper limit of the lower phase change temperature range.
  • PCMs can advantageously be used. Examples are, on the one hand, inorganic PCMs, such as salt hydrates.
  • phase change temperature range can for example be between 0°C and 5°C, in particular about 3°C.
  • the upper phase change temperature range can, for example, be between 5°C and 10°C, in particular around 7°C.
  • the formulation of a lower or upper phase change temperature range refers to the fact that a PCM introduced into a cold pack usually does not have a very uniform, sharp melting point.
  • phase change temperature range of about X°C is spoken of here, or a PCM with a melting point of about X°C.
  • the phase change temperature ranges are responsible for maintaining a specified temperature interval, for example for refrigerated goods to be transported.
  • a typical, specified temperature interval of 2°C to 8°C can be effectively maintained.
  • An alternative typical predetermined temperature interval is 15°C to 25°C, which the temperature-sensitive refrigerated goods must not leave, for example during transport.
  • Such a temperature interval can be set by the present invention in that the lower phase change temperature range is between 15°C and 20°C, in particular about 18°C, and the upper phase change temperature range is between 20°C and 25°C , in particular about 22°C.
  • the lower limit temperature PCM and the upper limit temperature PCM are also arranged in direct contact with one another in the cavity such that an interface is formed that separates the lower limit temperature PCM and the upper limit temperature PCM from one another.
  • the at least two PCMs introduced into the cavity are therefore in principle in direct contact with one another and are not physically separated from one another by a partition or protective cover or, for example, by the provision of different chambers in the cold pack.
  • the proposed cool pack is characterized in that at least the lower limit temperature PCM or the upper limit temperature PCM is embedded in a polymer solid.
  • this PCM is present in a material composite with the polymer as a solid in a solid phase in the cavity throughout the use of the cold pack. This prevents the PCM, which in itself can assume the different intended states including a liquid phase, from mixing with the second filled PCM to form a homogeneous mixture.
  • the PCM embedded in the polymer is, so to speak, immobilized in the material composite with the polymer solid.
  • the embedded PCM is in the composite material with the polymer in the entire relevant temperature interval to be maintained for the refrigerated goods to be transported later as a solid.
  • This solid forms a sharp interface with the other PCM that is filled in.
  • a PCM as in the previous example, such as a paraffin and not embedded in the polymer solid before it came into direct contact in the cavity with the other PCM, according to the previous example also a paraffin, but with at least a slightly different phase change temperature range occurs, a mixture would form which would have a substantially uniform phase change temperature range. Then the advantages of the proposed cool pack for maintaining a predetermined temperature interval with an upper and also a lower limit temperature would not be achievable.
  • PCMs i.e. an inorganic PCM and an organic PCM (e.g. a water/salt mixture and a paraffin).
  • the proposed method for producing an ice pack can be used in particular for producing an above-described proposed ice pack or an ice pack according to the further description below.
  • the proposed method provides an outer shell which has a cavity and separates this cavity from the environment and which is preferably produced by means of blow molding.
  • blow molding e.g. extrusion blow molding
  • the entire outer shell that gives the cool pack its structure, including the interior cavity can be produced in a simple manufacturing process.
  • Various surface structures, for example on the outside of the outer surface of the outer shell, can also be easily implemented.
  • the cool pack is bias-molded from a plastic material, in particular a thermoplastic material.
  • the cool pack or the outer shell can also be manufactured by deep-drawing or, for example, as a tubular bag.
  • a preferably coated or laminated cardboard box can also be used as a cold pack, with the cardboard box or outer packaging forming a chamber for accommodating the PCMs.
  • a lower limit temperature PCM and an upper limit temperature PCM are introduced into the cavity via at least one filling opening.
  • PCMs can be used, with the lower limit temperature PCM having a lower phase change temperature range and the upper limit temperature PCM having an upper phase change temperature range.
  • the upper phase change temperature range is preferably higher than the lower phase change temperature range.
  • inorganic PCMs such as salt hydrates, but preferably organic PCMs, in particular alcohols, ethers, esters or alkanes, particularly preferably paraffins.
  • the lower phase change temperature range is preferably between 0°C and 5°C, in particular about 3°C
  • the upper phase change temperature range is preferably between 5°C and 10°C, in particular about 7°C , amount.
  • the lower phase change temperature range can be between 15°C and 20°C, in particular approximately 18°C
  • the upper phase change temperature range can be between 20°C and 25°C, in particular approximately 22°C.
  • the at least one filling opening of the outer casing is finally closed in the method, preferably by means of a closure element.
  • a number of closure elements are preferably also provided.
  • the closure element can also be formed, for example, from one of the side elements or a component of a wall element of the outer shell, which fills the filling opening designed as an opening in a wall element after the cavity has been filled capped with PCMs.
  • Means that support the closure, such as adhesive connections, can also be used.
  • the proposed method for producing a cold pack is characterized in that at least the lower limit temperature PCM or at least the upper limit temperature PCM is present as a PCM embedded in a polymer solid and is heated to a flow temperature before the cavity is filled in order to prevent the PCM embedded in the polymer solid Bringing PCM from a solid state to a flowable, viscous state. Furthermore, the method is characterized in that the PCM embedded in the polymeric solid is cooled in the cavity in a cooling step, so that the PCM embedded in the polymeric solid in the cavity is converted from its flowable, viscous state into an at least partially solid state.
  • the PCM embedded in the polymeric solid is heated in such a way that the composite material made of polymer with embedded PCM is in a flowable, viscous form and can thus be inserted into the cavity of the cold pack via the insertion opening.
  • the material composite made of polymer with embedded PCM is regularly heated to a flow temperature, typically in the range of about 80°C to 120°C or else to 50°C to 150°C.
  • the flow temperature is regularly well above the ambient temperature.
  • the material composite made of polymer with embedded PCM which was previously heated and brought into a flowable form, is then cooled again, so that this material composite at least partially solidifies again.
  • the PCM embedded in the polymeric solid is thus converted back into its at least partially solid state.
  • An at least partially solid state is to be understood here as meaning that the composite material made of polymer with PCM, which is initially introduced in a flowable, viscous form, should solidify at least on its exposed surface in the cavity before the additional PCM is filled into the cavity. Because this uncovered surface represents the contact surface to the additional PCM to be filled in and should later also form the boundary surface that sharply separates the two filled in PCMs.
  • Other areas of the PCM embedded in the polymeric solid, which is already filled into the cavity, other than this exposed surface can also still be in a flowable, viscous form as long as at least the exposed surface has solidified.
  • the proposed method enables the production of a cold pack in which several PCMs can be arranged in direct contact with each other in a common cavity, without the separate provision of separating protective covers or chambers or the provision of very different, segregating phases forming PCMs would be necessary.
  • Advantageous configurations of the proposed cold pack are described in the dependent claims, namely in claims 2 to 7.
  • Advantageous refinements of the proposed method for producing a cold pack are also described in the dependent claims, namely in claims 10 to 14.
  • a preferred embodiment of the proposed cool pack is characterized in that the lower limit temperature PCM is embedded in the polymer solid and the upper limit temperature PCM is designed as a fluid.
  • the upper limit temperature PCM is embedded in the polymer solid and the lower limit temperature PCM is designed as a fluid.
  • both the lower limit temperature PCM in the polymeric solid and the upper limit temperature PCM can be embedded in a further polymeric solid.
  • PCMs More than just two PCMs can also be provided in the cold pack. According to the proposal, it is crucial that the PCMs that are in direct contact with one another cannot mix with one another because a sharp boundary surface is formed between them, since at least one of two PCMs that are in direct contact with one another in the cavity is due to embedding in a polymer solid in a at least partially solid state is present as a material composite.
  • a further preferred embodiment of the cool pack is characterized in that the outer shell has at least one recess to reduce the interface in the cavity.
  • the cutout can be designed as a through-opening extending through the cool pack or as a recess made in the outer shell.
  • the internal volume of the cavity of the cool pack which is available for accommodating the PCMs, is reduced in a targeted manner in the area of the cutout. If the PCMs form their interface to each other in the area of this cutout, then the interface is advantageously reduced precisely in this area, compared to a cold pack whose outer shell does not have such a proposed cutout.
  • a further preferred embodiment of the cold pack is characterized in that the outer shell is formed from one of the materials polyethylene, polypropylene and/or a coex film material. In this way, the cold pack in particular can be advantageously and inexpensively produced as a blow-moulded part.
  • a preferred embodiment of the proposed method for producing an ice pack is characterized in that in the cooling step, the PCM embedded in the polymer solid is cooled in the cavity in such a way that it solidifies at least along its surface adjoining an unfilled region of the cavity before the further PCM of the two PCMs lower limit temperature PCM and upper limit temperature PCM is filled into the cavity. This ensures that the two filled PCMs, although they are in direct contact with one another in the cavity of the cold pack, do not mix and provide their different properties as intended when the cold pack is used.
  • more than two PCMs can also be provided in the cold pack.
  • a first PCM as a PCM embedded in a polymer solid is then first heated to its flow temperature and then introduced into the cavity.
  • This first material composite of polymer and PCM is then cooled in the cavity until it has solidified at least along its surface that is exposed in the cavity.
  • the second PCM for example a PCM embedded in a polymer solid again, can then be heated to its flow temperature and also introduced into the cavity in its flowable state. There it then comes into direct contact with the first PCM, which is already at least partially present as a solidified body.
  • the second composite material made of polymer with an embedded second PCM is then also cooled until it solidifies at least on its exposed surface, before finally the third PCM, for example a fluid, is introduced into the cavity.
  • the finished cool pack is then present with three different PCMs that are, however, in direct contact with one another.
  • the cooling step is carried out by means of active cooling.
  • active cooling a preferably cooled fluid flow, in particular from ambient air, can be directed from the outside from the environment onto the outer casing of the cold pack.
  • a preferably cooled fluid flow in particular from ambient air, can also be conducted from the outside from the environment through the at least one filling opening into the cavity of the cold pack.
  • a directly introduced cooling flow can effectively and quickly cool the exposed surface of the PCM still in the free-flowing, viscous state in the cavity, until at least the exposed surface solidifies and the next PCM can thus be filled in.
  • Uncooled or cooled ambient air can be used as the cooling medium, or compressed air can be used, since compressed air is usually present in the industrial processes in the area.
  • the compressed air can, for example, be cooled by a compressed air cooler, ie by expanding the compressed air.
  • a further preferred embodiment of the method for producing a cold pack is characterized in that, after the cavity has been filled with the PCM embedded in the polymer solid and before this PCM solidifies to the at least partially solid state, the cold pack is pivoted into an orientation, preferably on a side surface or a front or back, is rotated. The subsequent cooling step is then carried out in this pivoted orientation before the other PCM of the two PCMs, the lower temperature limit PCM and the upper temperature limit PCM, are filled into the cavity. In this way, different arrangements of the several PCMs provided in the cool pack and in particular different profiles of the boundary surfaces between adjacent PCMs can advantageously be implemented. After the cooling step and before filling with the additional PCM, the cold pack is preferably pivoted back from the pivoted orientation to its initial orientation.
  • insulating air layers for example adjacent to a side surface of the cold pack, can also be placed in the cavity of the cold pack, for example by targeted curing by cooling the first filled PCM or several filled PCMs in a pivoted orientation of the cold pack. be trained. However, if desired, such insulating layers can also be avoided by filling the cavity in a targeted manner.
  • the object is also achieved by a transport box for transporting temperature-sensitive goods with a cold pack as described above, in particular with a cold pack according to one of claims 1 to 7, more preferably with a cold pack produced according to a method described above, in particular according to one of claims 9 to 14, solved.
  • the cool pack is integrated into a wall area of the transport box that is adjacent to a receiving space for the temperature-sensitive goods.
  • the object is achieved by using an above-described cold pack, in particular according to one of claims 1 to 7, preferably produced by means of an above-described method, in particular according to one of claims 9 to 14, for transporting temperature-sensitive goods, in particular medicines, blood or human or animal organs, dissolved.
  • Such transport preferably takes place in a transport box according to claim 8.
  • 1 is a front view of a proposed cool pack with a schematic view of the cavity of the cool pack
  • Fig. 2 alternative designs of a proposed cool pack, in representations a) and b) in a front view with a schematic view into the cavity of the respective cool pack, as well as in representation c) in a sectional view according to section line A-A in Fig. 1,
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of a proposed cooling pack according to representation a) in a front view, and according to representation b) in the sectional view according to section lines C-C in FIG. 5a).
  • FIG. 10 A cold pack in the form of a blow molded part 10 is shown in FIG.
  • the blow molded part 10 has an outer shell 11, which protects the interior cavity 12, which can be seen in the illustration according to FIG.
  • the cavity 12 is filled with two different PCMs, both a low-temperature PCM marked L and another high-temperature PCM marked H.
  • the lower limit temperature PCM L is present as a PCM embedded in a polymer solid body 30
  • the upper limit temperature PCM H is in the form of a fluid 40 .
  • the appearance of a PCM as embedded in a polymeric solid is indicated herein by oblique hatching, while the fluid 40 is indicated by dashed horizontals.
  • the upper limit temperature PCM H could also be embedded in a polymer solid 30 and the lower limit temperature PCM L as a fluid 40, or even both PCMs, upper limit temperature PCM H and lower limit temperature PCM L, in polymer solids 30, 50 embedded ( Figure 3a)).
  • Both the lower limit temperature PCM L and the upper limit temperature PCM H are alkanes with at least slightly different phases in the presently illustrated and preferred exemplary embodiment! temperature areas.
  • the cold pack can be used in an advantageous manner in a transport box, not shown, in order to effectively keep temperature-sensitive goods to be transported within a predetermined, desired temperature interval.
  • One area of application is, for example, medicines, where it is not only important to store the goods to be cooled as cool as possible, but also to ensure that the goods to be cooled do not cool down too much.
  • the PCM with the lower phase change temperature range ie the lower limit temperature PCM L, which is embedded in the polymer solid 30 in the exemplary embodiment shown here, ensures that the product does not cool down too much.
  • the other PCM in this case the upper limit temperature PCM H designed as a fluid 40, with the higher phase change temperature range, on the other hand, ensures that the product does not heat up too much.
  • the challenge on which the invention is based is that the two PCMs, upper limit temperature PCM H and lower limit temperature PCM L, which differ at least slightly from one another in terms of their properties at least in relation to the phase change temperature ranges, do not mix with each other in the cavity 12 of the cold pack and thus form a mixture and would exist as a kind of new, homogeneous PCM with only one phase change temperature range.
  • this is achieved in that at least one of the two PCMs, here the lower limit temperature PCM L, is embedded in the polymeric solid body 30 and is thus clearly separated from the other PCM, here the upper limit temperature PCM H embodied as fluid 40 .
  • a clearly defined interface 20 is formed between the two PCMs, upper limit temperature PCM H and lower limit temperature PCM L.
  • the interface 20 is identified by the slightly wavy dash-dot line.
  • the PCMs used in the exemplary embodiment shown and in this respect preferred are intended to ensure that refrigerated goods to be transported maintain a predetermined temperature interval of 15° C. to 25° C.
  • the result would be a binary mixture with a completely new melting point between 18°C and 22°C, which could not advantageously use the originally different phase change temperature ranges of the two alkanes to maintain the specified temperature interval for the chilled goods.
  • the proposed cold pack it is therefore possible in a simple manner to even implement two PCMs of the same substance class, ie, for example, the two alkanes Ci6 and Ci7, in a cold pack with only one common cavity.
  • the individually used PCMs do not have to be encapsulated in a complex manner and wrapped in a protective film, for example, before they are placed in a cold pack or in a common accommodation space with other PCMs.
  • the PCMs brought into a receiving space or cold pack do not have to be selected carefully and in a restrictive manner, for example, because they would have properties that differ from one another in a particular way, in order not to mix them up.
  • the two PCMs advantageously do not have to have different densities, for example, in order not to be able to mix in this way. Rather, such mixing is prevented by providing the PCM as embedded in a polymeric solid 30,50.
  • the cavity 12 of the cold pack is filled via a filling opening 13 provided in the outer shell 11 .
  • Several filling openings 13, 13' could also be provided (FIG. 3b)), through which the different PCMs could be filled, for example.
  • the at least one filling opening 13 is regularly referred to below.
  • the cold pack with the cavity 12, the outer shell 11 and the at least one filling opening 13, for example by means of blow molding, is provided.
  • a lower limit temperature PCM L and an upper limit temperature PCM H are provided, with at least the lower limit temperature PCM L or the upper limit temperature PCM H being fundamentally embedded in a polymer solid body 30 , 50 .
  • Different substances can be used as the polymer in the material composite of polymer and PCM, for example mono-, di-, tri-block polymer, or mixtures thereof.
  • the composite material made of polymeric solid 30, 50 and PCM embedded in it can also be referred to as a compound or compounded PCM.
  • the compound which is solid at room temperature, must be brought into a flowable, viscous state for filling.
  • the lower limit temperature PCM L is present in the polymer solid body 30 embedded PCM
  • a flow temperature TI is significantly above the ambient temperature and is between 80°C and 120°C in the present case.
  • the flow temperature TI can also be between 50° C. and 150° C., for example. This step of heating and bringing the first PCM into a flowable state occurs outside of the cold pack.
  • the lower limit temperature PCM L is cooled in the cavity 12 and in this way at least partially from its flowable, viscous state transferred to solid state.
  • At least partially solid state is to be understood here as meaning that the lower limit temperature PCM L in the cavity 12 solidifies on the exposed surface. This represents the prerequisite that the next PCM, in this case the upper-limit-temperature PCM H, can be filled into the cavity 12 without the two PCMs mixing with one another.
  • the lower limit temperature PCM L is finally present in the entire predetermined temperature interval as a type of solid due to its embedding in the polymer solid body 30 .
  • the mentioned cooling step can take place actively or passively.
  • the cooling step is preferably supported in that a cooled fluid flow, for example cooled ambient air or compressed air that is regularly available in the production environment, is guided from the outside onto the outer shell 11 of the blow molded part 10 .
  • Uncooled or cooled ambient air can be used as the cooling medium, or compressed air can be used, since compressed air is usually present in the industrial processes in the area.
  • the compressed air can, for example, be cooled by a compressed air cooler, i.e. by expanding the compressed air. It is also possible to feed a cooling stream into the cavity 12, for example via the at least one filling opening 13, in order to convert the first PCM, which is initially in a flowable viscous state, into an at least partially solidified, solid state.
  • the upper layer of the lower-limit-temperature PCM L must cure in the present case.
  • This also forms the boundary layer 20, which later represents a clear boundary between the two PCMs after the cavity 12 has been filled with the additional PCM, that is to say the upper-limit-temperature PCM H.
  • the lower limit temperature PCM L in the cavity 12 is therefore cooled in the cooling step in such a way that it solidifies at least along its surface adjoining the still unfilled region of the cavity 12 .
  • the further PCM namely the upper limit temperature PCM H present as fluid 40 in the present case, is filled into cavity 12 .
  • the at least one filling opening 13 is closed with a closure element 14 .
  • the cold pack shown in Figure 1 can be produced, in which below, i.e. assigned to an underside 15 of the blow molded part 10, there is the lower limit temperature PCM L embedded in the polymer solid body 30 and above, assigned to an upper side 16 of the blow molded part 10, the designed as fluid 40 upper limit temperature PCM H is arranged.
  • Such an arrangement of the two PCMs, upper limit temperature PCM H and lower limit temperature PCM L, as shown in FIG. 1, can also be varied, as can be seen from FIGS. 2a) to 2c).
  • the blow molded part 10 can be pivoted onto one of the two side surfaces 17 .
  • the lower limit temperature PCM L flows downwards in accordance with the force of gravity and fills the cavity 12 from the corresponding side surface 17 lying below.
  • the described cooling step is carried out.
  • the blow molded part 10 can be pivoted back into its starting position, as also shown in FIG. 2a).
  • the additional PCM in this case the upper-limit-temperature PCM H configured as fluid 40, can then be filled in via the at least one filling opening 13. In this way, the blow molded part 10 shown in FIG. 2a) can finally be achieved as a cold pack.
  • a displacement into a pivoted orientation, in which a lower corner lying between the underside 15 and a side surface 17 represents the lowest point of the blow molded part 10, is also possible.
  • the lower limit temperature PCM L then flows into this lower corner following the force of gravity and from there fills the cavity 12 .
  • the blow-molded part 10 can be pivoted back again and filled with the second PCM, designed as fluid 40, i.e. the upper-limit temperature in this case -PCM H, take place.
  • a cool pack can be achieved in this way, in which there is a boundary surface 20 running obliquely through the cavity 12 between the two PCMs, upper limit temperature PCM H and lower limit temperature PCM L.
  • the blow molded part 10 can also be pivoted onto its front or rear side 18 after filling with the first PCM and before the at least partial curing of this first PCM embedded in the polymeric solid body 30 .
  • the upper-limit-temperature PCM H configured as fluid 40 can again be poured through the at least one filling opening 13 into the Cavity 12 are filled.
  • the cold pack shown in FIG. 2c) can be produced.
  • the view according to FIG. 2c) is a sectional view corresponding to section lines AA in FIG. 1, with the blow molded part 10 according to FIG described embodiment in relation to the content of the cold pack.
  • blow molded part 10 or the cold pack in general, and in particular by using several PCMs embedded in polymeric solid bodies 30, 50, air layers can advantageously also be provided as insulation layers inside the cavity 12.
  • the boundary surfaces 20 shown in FIGS. 2a) to 2c) run straight or flat, while in the embodiment according to FIG. 1 the boundary surface 20 runs slightly wavy or uneven. Both configurations are possible, with a straight, planar interface 20 being able to be achieved in particular by the fact that the blow molded part 10 is stored at rest during the cooling process of the first PCM to its at least partially solid state. Various other configurations or arrangements of the two PCMs, upper limit temperature PCM H and lower limit temperature PCM L, in the blow molded part 10 are also possible.
  • a PCM embedded in a polymer solid 50 can again be used as the second or further PCM, in the illustrated exemplary embodiment thus as the upper limit temperature PCM H, in the blow molded part 10 instead of the previously discussed one as fluid 40 trained PCMs are used.
  • the use of three or even more PCMs is also possible, as indicated by way of example in FIG. 3b).
  • the two PCMs first filled into the blow molded part 10 ie in the present case the lower limit temperature PCM L and the medium limit temperature PCM M, are present as PCMs embedded in polymeric solid bodies 30 and 50 .
  • the first PCM, the lower limit temperature PCM L was first filled in via the filling opening 13 assigned to the upper side.
  • the second PCM the middle limit temperature PCM M
  • the second PCM the middle limit temperature PCM M
  • an additional filling opening 13′ provided in the side surface 17 and arranged near the upper side 16 can be used to fill in the second PCM, in this case the middle limit temperature PCM M.
  • the third PCM in this case the upper limit temperature PCM H, can finally be filled in via one of the two filling openings 13 or 13', preferably via the filling opening provided in the side surface 17 13', to be filled.
  • the filling opening 13' provided in the side surface 17 is also closed by a closure element 14'.
  • filling openings 13, 13′ provided on different sides of the blow mold 10 or the cold pack can advantageously be used to utilize and fill the cavity 12 of the blow mold 10 to the maximum extent possible.
  • the filling opening 13, 13' that is not used in a filling process can or must be closed beforehand, depending on the orientation of the blow molded part 10.
  • a plurality of boundary surfaces 20 or 20' are formed in the ice pack, which sharply separate the adjoining PCMs from one another.
  • each PCM embedded in a polymer solid 30, 50 provides a solid, clear interface 20, 20' within the one common cavity 12 of the cold pack in the at least partially solidified, solid state, so that the next PCM can be filled in.
  • the boundary surfaces 20, 20′ once they have been formed, no longer change, at least between the PCMs present as embedded in a polymer solid 30, 50 and the adjoining further PCMs.
  • the various PCMs with different properties such as the different phase change temperature ranges, can be advantageously adapted to the intended use and arranged where the various PCMs are later desired and where they develop their intended effect, for example in a transport box according to the invention for temperature-sensitive goods should.
  • the main advantage of the cooling pack according to the invention is that the boundary surfaces 20, 20′ essentially no longer change after production is complete or after the intermediate step of cooling the first filled PCM embedded in a polymer solid 30, 50 has been completed.
  • the orientation of the at least two PCMs to each other in the cool pack always remains essentially the same and can be adapted to the intended use, for example in the later transport container. At most, individual PCMs that may be present as a fluid 40 can still move in the cold pack according to their fluid phase.
  • FIGS. Two further exemplary embodiments of cold packs are shown in FIGS.
  • the blow mold parts 10 are shown in the views of Figure 4a) and 5a) in a front view looking at the front side 18, while the view in Figure 4b) shows the sectional view along section line BB in Figure 4a) and the view in Figure 5b) shows the sectional view along section line CC in Figure 5a).
  • the recess 19 serves to reduce the boundary surface 20 that delimits the two PCMs arranged in the cavity 12.
  • the recess 19 is arranged in the outer shell 11 in such a way that the volume of the cavity 12 in the area of the recess 19 is reduced compared to a Variant of the blow molded part 10 of the same dimensions but without a corresponding recess 19.
  • the recess 19 is designed as a through opening.
  • the recess 19 in the form of the through opening extends from the front to the back 18 of the cold pack. This is particularly evident from the combination of view a) of FIG. 4 with the corresponding sectional view b).
  • the recess 19 is not in the form of a through-opening, but in the form of a depression or trough.
  • An alternative embodiment of a recess 19, not shown, is that the two indentations corresponding in principle to FIG. 5b) coincide, so that, in contrast to FIG. 5, there is no cavity between the opposite sections of the outer shell 11 in the region of the recess 19

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlakku mit einer einen Hohlraum (12) umschließenden und von einer Umgebung (U) trennenden, vorzugsweise als Blasformteil (10) ausgebildeten, Außenhülle (11), wobei in dem Hohlraum (12) wenigstens ein Untergrenztemperatur-PCM (L) und wenigstens ein Obergrenztemperatur- PCM (H) angeordnet sind, wobei das Untergrenztemperatur-PCM (L) einen unteren Phasenwechseltemperatur-Bereich und das Obergrenztemperatur-PCM (H) einen oberen Phasenwechseltemperatur-Bereich, welcher höher als der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich ist, aufweist, und wobei das Untergrenztemperatur-PCM (L) und das Obergrenztemperatur-PCM (H) in dem Hohlraum (12) derart in direktem Kontakt zueinander angeordnet sind, dass eine das Untergrenztemperatur-PCM (L) und das Obergrenztemperatur-PCM (H) voneinander abgrenzende Grenzfläche (20) ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus, wobei eine einen Hohlraum (12) aufweisende und den Hohlraum (12) von einer Umgebung (U) trennenden Außenhülle (11), vorzugsweise mittels Blasformen, bereitgestellt wird, wobei zum Befüllen des Hohlraums (12) wenigstens sowohl ein Untergrenztemperatur-PCM (L) als auch ein Obergrenztemperatur-PCM (H) über zumindest eine Einfüllöffnung (13) in den Hohlraum (12) eingebracht werden, und wobei die zumindest eine Einfüllöffnung (13) der Außenhülle (11), vorzugsweise mittels eines Verschlusselementes (14), verschlossen wird.

Description

KÜHLAKKU, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES KÜHLAKKUS UND DIE VERWENDUNG EINES KÜHLAKKUS
Die Erfindung betrifft einen Kühlakku mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9. Ferner betrifft die Erfindung eine Transportbox zum Transport eines temperaturempfindlichen Guts mit einem Kühlakku, sowie die Verwendung eines Kühlakkus zum Transport von temperaturempfindlichen Gut.
Im Bereich der Logistik werden Kühlakkus als mit einem wärme- bzw. kältespeichernden Medium gefüllte Behälter eingesetzt, um temperaturempfindliches, kühl bedürftiges Gut (auch Kühlgut genannt) außerhalb eines aktiv mit Energie betriebenen Kühl- oder Gefrierschranks für begrenzte Zeit kühl zu halten. Solche Kühlgüter sind beispielsweise Lebensmittel, Medikamente und dergleichen, deren Lagerung und somit auch deren Transport die Einhaltung einer lückenlosen Kühlkette erfordert, damit die Kühlgüter nicht verderben.
Kühlakkus können beispielsweise aus einem Kunststoff als Blasformteil hergestellt sein, wobei das Blasformteil die Außenhülle eines innenliegenden Hohlraums zur Aufnahme der wärme- bzw. kältespeichernden Medien bereitstellt. Die Außenhülle weist regelmäßig wenigstens eine Einfüllöffnung auf, über welche das oder die wärme- bzw. kältespeichernde Medium/Medien dem Hohlraum zugeführt wird/werden und welche sodann verschlossen wird. Das in den Hohlraum gefüllte wärme- bzw. kältespeichernde Medium wird somit durch die Außenhülle eingekapselt und gegenüber der Umgebung abgegrenzt.
Herkömmlicherweise können solche Kühlakkus in einem Kältegerät (z. B. Kühl oder Gefrierschrank) gelagert werden, um sie aufzuladen, d. h. sie regelmäßig auf eine bestimmte Temperatur niedriger als eine Umgebungstemperatur abzukühlen. Es ist bekannt, als wärme- bzw. kältespeicherndes Medium des Kühlakkus sogenannte Latentwärmespeicher (auch Phasenwechsel- oder PCM-Speicher genannt) zu verwenden. Diese Art von Wärmespeichermedien speichern einen Großteil der ihnen zugeführten thermischen Energie in Form von latenter Wärme, zum Beispiel für einen Phasenwechsel von fest zu flüssig. Solange die Phasenumwandlung nicht ganz abgeschlossen ist, steigt die Temperatur des Mediums trotz Wärmezufuhr nicht weiter an. Latentwärmespeicher können daher in einem kleinen Temperaturbereich rund um den Phasenwechsel sehr große Wärmemengen speichern. Die Verwendung von Kühlakkus mit einem Phasenwechsel-Material (nachfolgend kurz PCM genannt) ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Eine Herausforderung ist es, wenn das temperaturempfindliche Gut kühl gehalten werden müssen, welches, zum einen, eine obere Grenztemperatur nicht überschreiten soll, zum anderen, jedoch auch nicht tiefer als auf eine minimale Grenztemperatur heruntergekühlt werden soll. Es muss also die Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturintervalls sichergestellt werden.
Eine Lösung des Standes der Technik hierfür ist es, in einer Transportbox verschiedenen Kühlakkus einzusetzen. Dementsprechend können verschiedene PCMs, die unterschiedliche spezifische Phasenwechseltemperaturen bzw. verschiedenen Phasenwechseltemperatur-Bereiche aufweisen, in einer Transportbox zum Einhalten des vorgegebenen Temperaturintervalls eingesetzt werden.
So kann ein für die Einhaltung der unteren Grenztemperatur verantwortliches PCM, welches nachfolgend Untergrenztemperatur-PCM genannt wird, einen ersten, niedrigeren Phasenwechseltemperatur-Bereich aufweisen. Das zweite PCM hingegen, welches für die Einhaltung der oberen Grenztemperatur verantwortlich und insofern nachfolgend Obergrenztemperatur-PCM genannt wird, weist sodann einen zweiten, höheren Phasenwechseltemperatur-Bereich auf. Durch die unterschiedlichen spezifischen Phasenwechseltemperaturen schützt das Untergrenz- temperatur-PCM den angrenzenden Aufnahmeraum der Transportbox für das Kühlgut davor, die untere Grenztemperatur des vorgegebenen Temperaturintervalls nicht zu unterschreiten. Denn ehe in dem Aufnahmeraum die Ist- Temperatur bis zur bzw. unter die untere Grenztemperatur absinkt, erreicht die Aufnahmeraum-Temperatur zunächst die spezifische Phasenwechseltemperatur des Untergrenztemperatur-PCMs. Dies hat zur Folge, dass dieses Untergrenz- temperatur-PCM seinen bestimmungsgemäßen Phasenwechsel vollzieht, unter Einhaltung einer im Wesentlichen konstanten Temperatur im Aufnahmeraum. Auf diese Weise ist der Aufnahmeraum also durch das Untergrenztemperatur-PCM vor niedrigen Außentemperaturen unterhalb der unteren einzuhaltenden Grenztemperatur geschützt. Umgekehrt schützt das Obergrenztemperatur-PCM mit seinem höheren Phasenwechseltemperatur-Bereich den Aufnahmeraum vor höheren Außentemperatur als der einzuhaltenden oberen Grenztemperatur, indem bei einer Wärmezufuhr von außen zunächst das Obergrenztemperatur-PCM seinen bestimmungsgemäßen Phasenwechsel unter Einhaltung einer im Wesentlichen konstanten Temperatur im Aufnahmeraum der Transportbox vollzieht.
Dabei werden im Stand der Technik solche sich voneinander unterscheidenden PCMs (Untergrenztemperatur-PCM sowie Obergrenztemperatur-PCM) regelmäßig jeweils getrennt voneinander vorgesehen, damit sie kein Gemisch ausbilden und etwa eine Art drittes, neues PCM mit homogenen Eigenschaften, insbesondere einem einzigen Phasenwechseltemperatur-Bereich, ausbilden. Dazu schlägt der Stand der Technik vor, die beiden abweichenden PCMs jeweils in physisch voneinander getrennten Räumen vorzusehen. So können beispielsweise in einer Transportbox zwei unterschiedliche Kühlakkus, jeweils mit einem der beiden unterschiedlichen PCMs gefüllt, getrennt voneinander vorgesehen werden. Es können auch Kühlakkus mit verschiedenen Kammern vorgesehen sein oder die jeweiligen unterschiedlichen PCMs, beispielsweise mit einer Polymer-Folie, eingehüllt und somit physisch voneinander getrennt sein.
Aus der EP 2 146 162 Al, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ebenfalls ein Kühlakku mit sowohl einem Untergrenztemperatur-PCM als auch einem Obergrenztemperatur-PCM mit jeweils voneinander abweichenden Phasenwechseltemperaturen bekannt. Diese beiden PCMs sind dabei in einem gemeinsamen Hohlraum des Kühlakkus vorgesehen, wobei sie dort in direktem Kontakt zueinander stehen. Es ist dabei eine die beiden PCMs voneinander abgrenzenden Grenzfläche ausgebildet, wobei dies gemäß der EP 2 146 162 Al dadurch erzielt wird, dass beide PCMs als Fluide in dem Hohlraum vorgesehen sind, die sich entmischende Phasen bilden. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Auswahl der verwendbaren PCMs stark eingeschränkt ist, da die beiden in unmittelbarem Kontakt zueinander stehenden PCMs sich nicht vermischen dürfen. So können die beiden PCMs beispielsweise eine mangelnde chemische Affinität zueinander aufweisen indem sie im relevanten Temperaturbereich als pola- re/unpolare Flüssigkeiten vorliegen. Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung daher darin, den bekannten Kühlakku so weiterzuentwickeln und zu verbessern, dass die Auswahl an PCMs zur Verwendung in dem Kühlakku nicht in der nachteiligen Weise limitiert ist und dass gewünschte Temperaturintervalle für die Einhaltung von Grenztemperaturen bei der Lagerung bzw. dem Transport temperaturempfindlicher Güter möglichst einfach eingehalten werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kühlakkus bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch einen Kühlakku mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 sowie ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 9 gelöst. Zudem wird die Aufgabe durch eine Transportbox mit den Merkmalen von Anspruch 8 sowie durch die Verwendung eines Kühlakkus mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst.
Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass die beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik dadurch vermieden werden können, dass zumindest zwei PCMs mit verschiedenen Phasenwechseltemperatur-Bereichen, jedoch ansonsten sehr ähnlichen Eigenschaften, gemeinsam in direktem Kontakt in einem Kühlakku angeordnet werden können, indem eines der beiden PCMs in einen polymeren Festkörper eingebettet wird. Eine solche Immobilisierung des PCMs in einem polymeren Festkörper erlaubt es, dass prinzipiell zwei PCMs gleichzeitig in nur einer einzigen Kammer eingebracht sein können, auch wenn diese PCMs sich ansonsten in direktem Kontakt zueinander stehend zu einem homogenen Gemisch vermengen würden. Im Unterschied zum Stand der Technik ist man bei der Auswahl der PCMs demnach nicht mehr limitiert. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist außerdem, dass zum Vorsehen verschiedener PCMs nicht mehr auf die Lösung voneinander getrennter Kammern oder mehrerer separater Kühlakkus in einer Transportbox zurückgegriffen werden muss, um die verschiedenen PCMs physisch voneinander zu trennen. So kann auch in vorteilhafter Weise auf jegliche Einkapselung eines PCMs, etwa in einer schützenden Polymer-Folie, verzichtet werden, ehe das eine PCM mit einem weiteren PCM in Kontakt gebracht wird. Der vorschlagsgemäße Kühlakku weist dazu eine Außenhülle auf, die einen Hohlraum umschließt und diesen Hohlraum von der Umgebung trennt und vorzugsweise als Blasformteil ausgebildet ist. Mittels Blasformen (beispielsweise Extrusionsblasformen) lässt sich durch einen einfachen Herstellungsprozess die gesamte, dem Kühlakku die Struktur verleihende Außenhülle mitsamt innenliegendem Hohlraum herstellen. Auch diverse Oberflächenstrukturen, beispielsweise außen auf der Außenfläche der Außenhülle, lassen sich einfach realisieren. Der Kühlakku wird hierbei aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, biasgeformt. Alternativ kann der Kühlakku bzw. die Außenhülle auch durch Tiefziehen oder etwa als Schlauchbeutel gefertigt sein. Ebenso kann eine, vorzugsweise beschichtete bzw. kaschierte, Kartonage als Kühlakku zum Einsatz kommen, wobei die Kartonage bzw. Umverpackung eine Kammer zur Aufnahme der PCMs ausbildet.
Vorschlagsgemäß sind in dem Hohlraum wenigstens ein Untergrenztemperatur- PCM und wenigstens ein Obergrenztemperatur-PCM angeordnet. Dabei weist das Untergrenztemperatur-PCM einen unteren Phasenwechseltemperatur-Bereich und das Obergrenztemperatur-PCM einen oberen Phasenwechseltemperatur-Bereich auf. Der obere Phasenwechseltemperatur-Bereich ist höher als der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich. Dies bedeutet, dass zumindest die obere Grenze des oberen Phasenwechseltemperatur-Bereichs durch eine höhere Temperatur gebildet ist als die obere Grenze des unteren Phasenwechseltemperatur-Bereichs. Grundsätzlich können vorteilhaft verschiedenste PCMs zum Einsatz kommen. Beispiele sind zum einen anorganische PCMs, wie etwa Salzhydrate. Bevorzugt kommen jedoch organische PCMs, insbesondere Alkohole, Ether, Ester oder Alkane, besonders bevorzugt Paraffine, zum Einsatz, da diese entsprechend hohe Schmelzenthalpien und vor allem relativ scharfe und reproduzierbare Schmelz- und Erstarrungspunkte und somit scharfe Grenzen des Phasenwechseltemperatur-Bereiches bereitstellen. Der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich kann beispielsweise zwischen 0°C und 5°C liegen, insbesondere etwa 3°C betragen. Der obere Phasenwechseltemperatur-Bereich kann beispielsweise zwischen 5°C und 10°C, insbesondere etwa 7°C betragen. Die Formulierung eines unteren bzw. oberen Phasenwechseltemperatur-Bereichs bezieht sich auf die Tatsache, dass ein in ein Kühlakku eingebrachtes PCM in der Regel keinen ganz einheitlichen, scharfen Schmelzpunkt aufweist. Insofern wird vorliegend von einem Phasenwechseltemperatur-Bereich von etwa X°C gesprochen, bzw. von einem PCM mit einem Schmelzpunkt von circa X°C. Letztlich sind die Phasenwechseltemperatur-Bereiche dafür verantwortlich, dass ein vorgegebenes Temperaturintervall, etwa für ein zu transportierendes Kühlgut, eingehalten wird. Mit dem angegebenen Beispiel von einem untere Phasenwechseltemperatur-Bereich von etwa 3°C und einem oberen Phasenwechseltemperatur-Bereich von etwa 7°C kann ein typisches, vorgegebenes Temperaturintervall von 2°C bis 8°C effektiv eingehalten werden. Ein alternatives typisches vorgegebenes Temperaturintervall beträgt 15°C bis 25°C, welches das temperaturempfindlicher Kühlgut beispielsweise beim Transport nicht verlassen darf. Ein solches Temperaturintervall kann durch die vorliegende Erfindung dadurch eingestellt werden, dass der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich zwischen 15°C und 20°C liegt, insbesondere etwa 18°C beträgt, und der obere Phasenwechseltemperatur-Bereich zwischen 20°C und 25°C liegt, insbesondere etwa 22°C beträgt.
Vorschlagsgemäß sind außerdem das Untergrenztemperatur-PCM und das Ober- grenztemperatur-PCM in dem Hohlraum derart in direktem Kontakt zueinander angeordnet, dass eine das Untergrenztemperatur-PCM und das Obergrenztempe- ratur-PCM voneinander abgrenzende Grenzfläche ausgebildet ist. Die wenigstens zwei, in den Hohlraum eingebrachten PCMs stehen also grundsätzlich in unmittelbarem Kontakt zueinander und sind nicht etwa durch eine Trennwand oder Schutzhülle oder beispielsweise das Vorsehen unterschiedlicher Kammern in dem Kühlakku physisch voneinander getrennt.
Der vorschlagsgemäße Kühlakku ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Untergrenztemperatur-PCM oder das Obergrenztemperatur-PCM in einem polymeren Festkörper eingebettet ist. Durch die Einbettung wenigstens eines der beiden PCMs in einen polymeren Festkörper wird erreicht, dass dieses PCM in der gesamten Verwendung des Kühlakkus im Hohlraum in einem Materialverbund mit dem Polymer als Festkörper in einer festen Phase vorliegt. Dadurch wird verhindert, dass sich das PCM, was für sich genommen zwar die unterschiedlichen bestimmungsgemäßen Zustände einschließlich einer flüssigen Phase einnehmen kann, mit dem zweiten eingefüllten PCM zu einem homogenen Gemisch vermengt. Das in das Polymer eingebettete PCM wird sozusagen in dem Materialverbund mit dem polymeren Festkörper immobilisiert. Dadurch liegt das eingebettete PCM im Materialverbund mit dem Polymer in dem gesamten relevanten, für das später zu transportierende Kühlgut einzuhaltenden Temperaturintervall als Feststoff vor. Dieser Feststoff bildet eine scharfe Grenzfläche zu dem weiteren eingefüllten PCM aus. Wäre das eine PCM, wie beim vorangehenden Beispiel, etwa ein Paraffin und nicht in den polymeren Festkörper eingebettet, ehe es in dem Hohlraum mit dem weiteren PCM, gemäß vorangehendem Beispiel etwa ebenfalls ein Paraffin jedoch mit wenigstens leicht abweichenden Phasenwechseltemperatur-Bereich, in direkten Kontakt kommt, so würde sich ein Gemisch ausbilden, welches einen im Wesentlichen einheitlichen Phasenwechseltemperatur- Bereich aufweisen würde. Dann wären die Vorteile des vorschlagsgemäßen Kühlakkus zur Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturintervalls mit einer oberen und auch einer unteren Grenztemperatur nicht erzielbar. Vorteilhaft wird also durch die Einbettung des einen PCMs in einen polymeren Festkörper erst der unmittelbare Kontakt der beiden unterschiedlichen PCMs ermöglicht, ohne dass es etwa wie beim Stand der Technik dem konkreten Ausbilden sich entmischender Phasen zweier fluider PCMs oder etwa dem gesonderten Einkapseln wenigstens eines der PCMs zur physischen Abtrennung bedarf. Es muss nicht wie beim Stand der Technik etwa auf eine Mehr-Kammer-Lösung zurückgegriffen werden oder etwa sich nicht mischende Stoffklassen als PCMs, also etwa ein anorganisches PCM und ein organisches PCM (z.B. einmal ein Wasser/Salzgemisch und einmal ein Paraffin), gewählt werden.
Hinsichtlich der Möglichkeit, PCMs in einen polymeren Werkstoff einzubetten, wird auf den Stand der Technik in Form der US-Patentanmeldung US 5,718,835 A von Mitsubishi Cable Industries verwiesen. Dem Fachmann ist bekannt, wie die dort beschriebenen PCMs, beispielsweise auch die durch die vorliegenden Erfindung angesprochenen Paraffine, in einen polymeren Festkörper eingebettet werden können. Insofern wird auch regelmäßig von der Compoundierung eines PCMs bzw. als Ergebnis von einem compoundierten PCM gesprochen. Als Polymere kommen bevorzugt Mono-, Di-, Tri-Block-Polymere oder Mischungen zum Einsatz.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder" stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
Das vorschlagsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus kann insbesondere zur Herstellung eines vorbeschriebenen vorschlagsgemäßen Kühlakkus bzw. eines Kühlakkus gemäß der weiteren, nachfolgenden Beschreibung eingesetzt werden. Vorschlagsgemäß wird durch das vorschlagsgemäße Verfahren eine Außenhülle bereitgestellt, die einen Hohlraum aufweist und diesen Hohlraum von der Umgebung trennt und die vorzugsweise mittels Blasformen hergestellt ist. Mittels Blasformen (beispielsweise Extrusionsblasformen) lässt sich durch einen einfachen Herstellungsprozess die gesamte dem Kühlakku die Struktur verleihende Außenhülle mitsamt innenliegendem Hohlraum herstellen. Auch diverse Oberflächenstrukturen, beispielsweise außen auf der Außenfläche der Außenhülle, lassen sich einfach realisieren. Der Kühlakku wird hierbei aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, biasgeformt. Alternativ kann der Kühlakku bzw. die Außenhülle auch durch Tiefziehen oder etwa als Schlauchbeutel gefertigt sein. Ebenso kann eine, vorzugsweise beschichtete bzw. kaschierte, Kartonage als Kühlakku zum Einsatz kommen, wobei die Kartonage bzw. Umverpackung eine Kammer zur Aufnahme der PCMs ausbildet.
Vorschlagsgemäß werden bei dem Verfahren zum Befüllen des Hohlraums wenigstens sowohl ein Untergrenztemperatur-PCM als auch ein Obergrenztempera- tur-PCM über zumindest eine Einfüllöffnung in den Hohlraum eingebracht. Dabei können grundsätzlich die zuvor diskutierten Beispiele an PCMs zum Einsatz kommen, wobei das Untergrenztemperatur-PCM einen unteren Phasenwechseltemperatur-Bereich und das Obergrenztemperatur-PCM einen oberen Phasenwechseltemperatur-Bereich aufweist. Der obere Phasenwechseltemperatur- Bereich ist bevorzugt höher als der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich. Beispiele für die grundsätzlich unterschiedlich zum Einsatz kommenden PCMs sind zum einen anorganische PCMs, wie etwa Salzhydrate, bevorzugt jedoch organische PCMs, insbesondere Alkohole, Ether, Ester oder Alkane, besonders bevorzugt Paraffine. Im Einklang zu den vorab beschriebenen Bereichen kann der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich vorzugsweise zwischen 0°C und 5°C, insbesondere etwa 3°C, und der obere Phasenwechseltemperatur-Bereich vorzugsweise zwischen 5°C und 10°C, insbesondere etwa 7°C, betragen. Alternativ kann der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich beispielsweise zwischen 15°C und 20°C liegen, insbesondere etwa 18°C betragen, und der obere Phasenwechseltemperatur-Bereich zwischen 20°C und 25°C liegen, insbesondere etwa 22°C betragen. Es kann grundsätzlich auch mehr als nur die zumindest eine Einfüllöffnung vorhanden sein, sodass die beiden PCMs beispielsweise auch über zwei unterschiedliche Öffnungen dem Hohlraum zugeführt werden können.
Vorschlagsgemäß wird bei dem Verfahren schließlich die zumindest eine Einfüllöffnung der Außenhülle, vorzugsweise mittels eines Verschlusselementes, verschlossen. Bei mehreren Einfüllöffnungen sind bevorzugt auch mehrere Verschlusselemente vorgesehen. Im Falle einer, beispielsweise beschichteten bzw. kaschierten, Kartonage als Außenhülle für den Kühlakku kann das Verschlusselement beispielsweise auch aus einer der Seitenelemente bzw. einem Bestandteil eines Wandelements der Außenhülle gebildet werden, die die als Öffnung in einem Wandelement ausgebildete Einfüllöffnung nach dem Befüllen des Hohlraums mit PCMs verschließt. Auch den Verschluss unterstützende Mittel, wie beispielsweise Klebeverbindungen, können zum Einsatz kommen.
Das vorschlagsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Untergrenztemperatur-PCM oder wenigstens das Obergrenztemperatur-PCM als in einem polymeren Festkörper eingebettetes PCM vorliegt und vor dem Befüllen des Hohlraums auf eine Fließtemperatur erhitzt wird, um das in dem polymeren Festkörper eingebettete PCM von einem festen Zustand in einen fließfähigen, viskosen Zustand zu bringen. Ferner ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kühlschritt das in dem polymeren Festkörper eingebettete PCM in dem Hohlraum gekühlt wird, sodass das in dem polymeren Festkörper eingebettete PCM in dem Hohlraum von seinem fließfähigen, viskosen Zustand in einen zumindest teilweise festen Zustand überführt wird. Hinsichtlich der Merkmale und Vorteile eines in einen polymeren Festkörper eingebetteten PCMs sowie der Technik zur Herstellung eines solchen Materialver- bunds (oder auch Compoundierung von PCMs) wird auf die vorangehenden Ausführungen im Rahmen des vorschlagsgemäßen Kühlakkus verwiesen.
In dem Schritt des Erhitzens wird das in dem polymeren Festkörper eingebettete PCM derart erhitzt, dass der Materialverbund aus Polymer mit eingebetteten PCM in einer fließfähigen, viskosen Form vorliegt und somit über die Einführöffnung in den Hohlraum des Kühlakkus eingeführt werden kann. So wird der Materialverbund aus Polymer mit eingebettetem PCM regelmäßig auf eine Fließtemperatur typischerweise in Höhe von etwa 80°C bis 120°C oder aber auch auf 50°C bis 150°C erhitzt. Die Fließtemperatur liegt regelmäßig also deutlich oberhalb der Umgebungstemperatur.
In dem Kühlschritt wird sodann der zuvor erhitzte und in eine fließfähige Form gebrachte Materialverbund aus Polymer mit eingebettetem PCM wieder abgekühlt, sodass dieser Materialverbund wieder wenigstens teilweise erstarrt. Das in den polymeren Festkörper eingebettete PCM wird also zurück in seinen zumindest teilweise festen Zustand überführt. Unter einem zumindest teilweise festen Zustand ist hierbei zu verstehen, dass der zunächst in fließfähiger, viskoser Form eingebrachte Materialverbund aus Polymer mit PCM zumindest an seiner in dem Hohlraum freiliegenden Oberfläche erstarren sollte, ehe das weitere PCM in den Hohlraum eingefüllt wird. Denn diese freiliegende Oberfläche stellt die Kontaktfläche zu dem weiteren einzufüllenden PCM dar und soll später auch die die beiden eingefüllten PCMs scharf voneinander trennende Grenzfläche ausbilden. Weitere Bereiche des in dem polymeren Festkörper eingebetteten PCMs, welches bereits in den Hohlraum eingefüllt ist, abweichend von dieser freiliegenden Oberfläche, können auch noch in fließfähiger, viskoser Form vorliegen, solange zumindest die freiliegende Oberfläche erstarrt ist.
In vorteilhafter Weise ermöglicht das vorschlagsgemäße Verfahren die Herstellung eines Kühlakkus, bei dem mehrere PCMs in unmittelbaren Kontakt zueinander in einem gemeinsamen Hohlraum angeordnet werden können, ohne dass das gesonderte Vorsehen von trennenden Schutzhüllen oder Kammern oder etwa das Bereitstellen sehr unterschiedlicher, sich entmischende Phasen bildender PCMs notwendig wäre. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorschlagsgemäßen Kühlakkus sind in den abhängigen Ansprüchen, und zwar in den Ansprüchen 2 bis 7, beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorschlagsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kühlakkus sind ebenfalls in den abhängigen Ansprüchen, und zwar in den Ansprüchen 10 bis 14, beschrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform des vorschlagsgemäßen Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Untergrenztemperatur-PCM in dem polymeren Festkörper eingebettet ist und das Obergrenztemperatur-PCM als Fluid ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Obergrenztemperatur-PCM in dem polymeren Festkörper eingebettet ist und das Untergrenztemperatur-PCM als Fluid ausgebildet ist. Alternativ kann auch sowohl das Untergrenztemperatur-PCM in dem polymeren Festkörper als auch das Obergrenztemperatur-PCM in einem weiteren polymeren Festkörper eingebettet sein.
Es können auch mehr als nur zwei PCMs in dem Kühlakku vorgesehen sein. Entscheidend ist vorschlagsgemäß, dass die in unmittelbarem Kontakt zueinander stehenden PCMs sich dadurch nicht miteinander vermischen können, dass eine scharfe Grenzfläche zwischen ihnen ausgebildet ist, da wenigstens eines zweier in dem Hohlraum in direktem Kontakt zueinander angeordneter PCMs durch die Einbettung in einen polymeren Festkörper in einem zumindest teilweisen festen Zustand als Materialverbund vorliegt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle zumindest eine Aussparung zur Reduzierung der Grenzfläche in dem Hohlraum aufweist. Insbesondere kann die Aussparung als sich durch den Kühlakku erstreckende Durchgangsöffnung oder als in die Außenhülle eingebrachte Vertiefung ausgebildet sein. Durch die Aussparung ist das innere Volumen des Hohlraums des Kühlakkus, welches zur Aufnahme der PCMs zur Verfügung steht, in dem Bereich der Aussparung gezielt reduziert. Wenn die PCMs im Bereich dieser Aussparung ihre Grenzfläche zueinander ausbilden, dann wird vorteilhaft genau in diesem Bereich die Grenzfläche verkleinert, im Vergleich zu einem Kühlakku, dessen Außenhülle keine solche vorschlagsgemäße Aussparung aufweist. Auf diese Weise können vorteilhaft unerwünschte Diffusionsvorgänge and der Grenzfläche der dort im unmittelbaren Kontakt zueinander stehenden PCMs reduziert werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle aus einem der Materialien Polyethylen, Polypropylen und/oder einem Coex-Folien-Werkstoff gebildet ist. Auf diese Weise lässt sich insbesondere der Kühlakku vorteilhaft und günstig als Blasformteil herstellen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des vorschlagsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlschritt das in dem polymeren Festkörper eingebettete PCM in dem Hohlraum derart gekühlt wird, dass es zumindest entlang seiner sich an einen ungefüllten Bereich des Hohlraums angrenzenden Oberfläche erstarrt, ehe das weitere PCM der beiden PCMs Untergrenztemperatur-PCM und Obergrenztemperatur-PCM in den Hohlraum gefüllt wird. Auf diese Weise wird sicher gewährleistet, dass sich die beiden eingefüllten PCMs, obwohl sie in dem Hohlraum des Kühlakkus in unmittelbarem Kontakt zueinander stehen, nicht vermischen und ihre unterschiedlichen Eigenschaften bestimmungsgemäß bei der Verwendung des Kühlakkus bereitstellen.
Es können, wie im Rahmen des vorschlagsgemäßen Kühlakkus zuvor angesprochen, auch mehr als zwei PCMs in dem Kühlakkus vorgesehen werden. Beispielsweise bei einem Vorsehen dreier PCMs wird sodann zunächst ein erstes PCM als in einen polymeren Festkörper eingebettetes PCM auf seine Fließtemperatur erhitzt und dann in den Hohlraum eingebracht. Dieser erste Materialverbund aus Polymer und PCM wird sodann im Hohlraum abgekühlt, bis er wenigstens entlang seiner in dem Hohlraum freiliegenden Oberfläche erstarrt ist. Sodann kann das zweite PCM, etwa erneut ein in einen polymeren Festkörper eingebettetes PCM, auf seine Fließtemperatur erhitzt und in seinem fließfähigen Zustand auch in den Hohlraum eingebracht werden. Dort gelangt es sodann in direkten Kontakt zu dem ersten PCM, welches bereits zumindest teilweise als erstarrter Festkörper vorliegt. Anschließend wird auch der zweite Materialverbund aus Polymer mit eingebettetem zweiten PCM abgekühlt, bis er zumindest an seiner freiliegenden Oberfläche erstarrt, ehe schließlich das dritte PCM, beispielsweise ein Fluid, in den Hohlraum eingebracht wird. Nach einem abschließenden Verschließen der Einfüllöffnung bzw. Einfüllöffnungen liegt sodann der fertige Kühlakku mit drei unterschiedlichen, jedoch in direktem Kontakt zueinander befindlichen PCMs vor. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschritt mittels aktiver Kühlung ausgeführt wird. Dabei kann zur aktiven Kühlung ein, vorzugsweise gekühlter, Fluidstrom, insbesondere aus Umgebungsluft, von außen von der Umgebung auf die Außenhülle des Kühlakkus geleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann zur aktiven Kühlung auch ein, vorzugsweise gekühlter, Fluidstrom, insbesondere aus Umgebungsluft, von außen von der Umgebung durch die zumindest eine Einfüllöffnung in den Hohlraum des Kühlakkus geleitet werden. Ein solcher direkt eingeleiteter Kühlstrom kann die freiliegende Oberfläche des noch im Hohlraum im fließfähigen, viskosen Zustand befindlichen PCMs effektiv und schnell abkühlen, bis zumindest die freiliegende Oberfläche erstarrt und somit das nächste PCM eingefüllt werden kann. Als Kühlmedium kann also ungekühlte oder gekühlte Umgebungsluft, oder, da Druckluft meist bei den industriellen Prozessen in der Umgebung vorhanden ist, Druckluft zum Einsatz kommen. Die Druckluft kann z.B. durch einen Druckluftkühler, d.h. durch Entspannung der Druckluft, gekühlt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Kühlakkus ist dadurch gekennzeichnet, dass, nach dem Befüllen des Hohlraums mit dem in dem polymeren Festkörper eingebetteten PCM und vor einem Erstarren dieses PCMs zum zumindest teilweise festen Zustand, der Kühlakku in eine verschwenkte Ausrichtung, vorzugsweise auf eine Seitenfläche oder eine Vorderoder Rückseite, gedreht wird. Der anschließende Kühlschritt wird sodann in dieser verschwenkten Ausrichtung ausgeführt, ehe das weitere PCM der beiden PCMs Untergrenztemperatur-PCM und Obergrenztemperatur-PCM in den Hohlraum eingefüllt wird. Auf diese Weise können vorteilhaft verschiedene Anordnungen der mehreren in dem Kühlakku vorgesehenen PCMs und insbesondere verschiedene Verläufe der Grenzflächen zwischen benachbarten PCMs realisiert werden. Bevorzugt wird der Kühlakku nach dem Kühlschritt und vor dem Befüllen mit dem weiteren PCM wieder von der verschwenkten Ausrichtung in seine Ausgangsausrichtung zurück geschwenkt.
In vorteilhafter Weise können in dem Hohlraum des Kühlakkus auch, beispielsweise durch gezielte Aushärtung über Abkühlen des ersten eingefüllten, bzw. mehrerer eingefüllter, PCMs in einer verschwenkten Ausrichtung des Kühlakkus, isolierende Luftschichten, etwa an eine Seitenfläche des Kühlakkus angrenzend, ausgebildet sein. Durch gezielte Befüllung des Hohlraums können solche Isolationsschichten, falls gewünscht, jedoch auch vermieden werden.
Vorschlagsgemäß ist die Aufgabe auch durch eine Transportbox zum Transport eines temperaturempfindlichen Guts mit einem vorbeschriebenen Kühlakku, insbesondere mit einem Kühlakku nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter bevorzugt mit einem Kühlakku hergestellt gemäß einem vorbeschriebenen Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gelöst. Dabei ist der Kühlakku in einen an einen Aufnahmeraum für das temperaturempfindliche Gut angrenzenden Wandbereich der Transportbox integriert.
Des Weiteren ist die Aufgabe durch die Verwendung eines vorbeschriebenen Kühlakkus, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bevorzugt hergestellt mittels einem vorbeschriebenen Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 14, zum Transport von temperaturempfindlichen Gut, insbesondere Medikamente, Blut oder menschlichen oder tierischen Organen, gelöst. Bevorzugt erfolgt ein solcher Transport in einer Transportbox nach Anspruch 8.
Weitere vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren. In der lediglich Ausführungsbeispiele wiedergebenden Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Vorderansicht eines vorschlagsgemäßen Kühlakkus mit einem schematischen Einblick in den Hohlraum des Kühlakkus,
Fig. 2 alternative Ausführungen eines vorschlagsgemäßen Kühlakkus, in den Darstellungen a) und b) in einer Vorderansicht mit einem schematischen Einblick in den Hohlraum des jeweiligen Kühlakkus, sowie in Darstellung c) in einer Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie A-A in Fig. 1,
Fig. 3 alternative Ausführungen eines vorschlagsgemäßen Kühlakkus gemäß den Darstellungen a) und b) jeweils in einer Vorderansicht mit einem schematischen Einblick in den Hohlraum des jeweiligen Kühlakkus, Fig. 4 eine alternative Ausführung eines vorschlagsgemäßen Kühlakkus gemäß Darstellung a) in einer Vorderansicht mit einem Teilschnitt, sowie gemäß Darstellung b) in der Schnittansicht entsprechend der Schnittlinien B-B in der Darstellung gemäß Fig. 4a), und
Fig. 5 eine alternative Ausführung eines vorschlagsgemäßen Kühlakkus gemäß Darstellung a) in einer Vorderansicht, sowie gemäß Darstellung b) in der Schnittansicht entsprechend der Schnittlinien C-C in der Fig. 5a).
In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
In Figur 1 ist ein Kühlakku in Form eines Blasformteils 10 dargestellt. Das Blasformteil 10 weist eine Außenhülle 11 auf, die den innenliegenden und in der Darstellung gemäß Figur 1 einsehbaren Hohlraum 12 gegenüber der mit dem Bezugszeichen U gekennzeichneten Umgebung schützt. Der Hohlraum 12 ist mit zwei unterschiedlichen PCMs, und zwar sowohl mit einem mit L gekennzeichneten Untergrenztemperatur-PCM als auch mit einem weiteren, mit H gekennzeichneten Obergrenztemperatur-PCM gefüllt.
Dabei liegt vorschlagsgemäß das Untergrenztemperatur-PCM L als in einen polymeren Festkörper 30 eingebettetes PCM vor, während das Obergrenztemperatur- PCM H als Fluid 40 ausgebildet ist. Die Erscheinungsform eines PCMs als in einen polymeren Festkörper eingebettet wird vorliegend durch eine schräg verlaufende Schraffierung gekennzeichnet, während das Fluid 40 mit gestrichelten Horizontalen gekennzeichnet wird.
Alternativ zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel könnte auch das Obergrenztemperatur-PCM H als in einen polymeren Festkörper 30 eingebettet und das Untergrenztemperatur-PCM L als Fluid 40 vorliegen oder gar beide PCMs, Obergrenztemperatur-PCM H sowie Untergrenztemperatur-PCM L, in polymere Festkörper 30, 50 eingebettet ausgebildet sein (Figur 3a)). Sowohl bei dem Untergrenztemperatur-PCM L als auch bei dem Obergrenztempe- ratur-PCM H handelt es sich bei dem vorliegend dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel um Alkane mit zumindest leicht abweichenden Phasen wechselten! peratur-Bereichen.
Dadurch kann der Kühlakku in vorteilhafter Weise in einer nicht dargestellten Transportbox eingesetzt werden, um ein zu transportierendes, temperarturempfindliches Gut effektiv in einem vorgegebenen, gewünschten Temperaturintervall zu halten. Ein Anwendungsgebiet sind beispielsweise Medikamente, bei denen es nicht nur darauf ankommt, das zu Kühlgut möglichst kühl zu lagern, sondern vielmehr gerade auch darauf, dass das Kühlgut nicht zu stark abkühlt. Das PCM mit dem niedrigeren Phasenwechseltemperatur-Bereich, also das Untergrenz- temperatur-PCM L, welches im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel in den polymeren Festkörper 30 eingebettet ist, sorgt dafür, dass das Produkt nicht zu stark abkühlt. Das weitere PCM, vorliegend das als Fluid 40 ausgebildete Obergrenztemperatur-PCM H, mit dem höheren Phasenwechseltemperatur- Bereich sorgt dagegen dafür, dass sich das Produkt nicht zu stark aufwärmt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Herausforderung ist, dass sich die beiden hinsichtlich ihrer Eigenschaften wenigstens in Bezug auf die Phasenwechseltemperatur-Bereiche zumindest leicht voneinander unterscheidenden PCMs, Ober- grenztemperatur-PCM H sowie Untergrenztemperatur-PCM L, nicht in dem Hohlraum 12 des Kühlakkus miteinander vermengen und so ein Gemisch ausbilden und als eine Art neues, homogenes PCM mit nur einem Phasenwechseltemperatur-Bereich vorliegen würden.
Dies wird vorschlagsgemäß dadurch erreicht, dass wenigstens eines der beiden PCMs, hier das Untergrenztemperatur-PCM L, in den polymeren Festkörper 30 eingebettet vorliegt und auf diese Weise klar von dem weiteren PCM, vorliegend dem als Fluid 40 ausgebildeten Obergrenztemperatur-PCM H, abgegrenzt ist. Vorschlagsgemäß ist eine klar definierte Grenzfläche 20 zwischen den beiden PCMs, Obergrenztemperatur-PCM H sowie Untergrenztemperatur-PCM L, ausgebildet. In Figur 1 ist die Grenzfläche 20 durch die leicht gewellt verlaufenden Strich- Punkt-Linie gekennzeichnet. Die in dem dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommenden PCMs sollen im späteren Anwendungsfall dafür Sorge tragen, dass ein zu transportierenden Kühlgut ein vorgegebenes Temperaturintervall von 15°C bis 25°C einhält. Dazu werden vorliegend höhere Alkane eingesetzt, und zwar einerseits Hexadecane mit einem Schmelzpunkt von ca. 18°C als Unter- grenztemperatur-PCM L, sowie andererseits Heptadecane mit einem Schmelzpunkt von ca. 22°C als Obergrenztemperatur-PCM H. Der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich liegt demnach bei etwa 18°C, während der obere Phasenwechseltemperatur-Bereich bei etwa 22°C liegt. Würden diese beiden PCMs als Fluide in einen gemeinsamen Hohlraum 12 eines Kühlakkus eingebracht werden, so würden sie sich in diesem gemeinsamen Hohlraum 12 in direktem Kontakt zueinander stehend unmittelbar miteinander vermischen. Resultierend würde sich ein binäres Gemisch mit einem völlig neuen Schmelzpunkt zwischen 18°C und 22°C ergeben, welches nicht in vorteilhafter Weise die ursprünglich unterschiedlichen Phasenwechseltemperatur-Bereiche der beiden Alkane zur Einhaltung des vorgegebenen Temperaturintervalls für das Kühlgut ausnutzen könnte. Durch den vorschlagsgemäßen Kühlakku ist demnach auf einfache Weise möglich, sogar zwei PCMs der gleichen Stoffklasse, also z.B. die beiden Alkane Ci6 sowie Ci7, in einem Kühlakku mit nur einem gemeinsamen Hohlraum zu realisieren. Auch die Verwendung von verschieden Stoffklassen, wie beispielsweise einem PCM als Alkan und einem weiteren PCM als Ester, ist vorschlagsgemäß möglich.
Es müssen demnach, zum einen, die einzeln verwendeten PCMs nicht jeweils aufwendig eingekapselt und etwa durch eine Schutzfolie eingehüllt werden, ehe sie in einen Kühlakku bzw. gemeinsamen Aufnahmeraum mit anderen PCMs eingebracht werden. Zum anderen müssen auch nicht die in einen Aufnahmeraum bzw. Kühlakku gebrachten PCMs beispielsweise sorgfältig und in einschränkender Weise danach ausgesucht werden, dass sie in besonderer Weise voneinander abweichende Eigenschaften aufweisen würden, um sich nicht zu vermischen. Insbesondere müssen in vorteilhafter Weise die beiden PCMs beispielsweise nicht eine sich voneinander unterscheidende Dichte aufweisen, um sich auf diese Weise eben nicht vermischen zu können. Vielmehr wird eine solche Vermischung durch das Bereitstellen des PCMs als in einem polymeren Festkörper 30, 50 eingebettet verhindert. Der Hohlraum 12 des Kühlakkus wird über eine in der Außenhülle 11 vorgesehene Einfüllöffnung 13 befüllt. Es könnten auch mehrere Einfüllöffnungen 13, 13' vorgesehen sein (Figur 3b)), über welche beispielsweise die unterschiedlichen PCMs eingefüllt werden könnten. Insofern wird sich nachfolgend regelmäßig auf die zumindest eine Einfüllöffnung 13 bezogen. Die Befüllung des Blasformteils 10 und somit die Herstellung des Kühlakkus läuft wie folgt ab:
Zunächst wird der Kühlakku mit dem Hohlraum 12, der Außenhülle 11 und der zumindest einen Einfüllöffnung 13, beispielsweise mittels Blasformen, bereitgestellt.
Ebenso werden zumindest sowohl ein Untergrenztemperatur-PCM L als auch ein Obergrenztemperatur-PCM H bereitgestellt, wobei wenigstens das Untergrenz- temperatur-PCM L oder das Obergrenztemperatur-PCM H grundsätzlich in einen polymeren Festkörper 30, 50 eingebettet vorliegt. Als Polymer in dem Materialverbund aus Polymer und PCM kommen hierbei unterschiedliche Stoffe in Frage, beispielsweise Mono-, Di-, Tri-Block-Polymer, oder Mischungen davon. Der Materialverbund aus polymerem Festkörper 30, 50 und in diesen eingebettetem PCM kann auch als Compound oder compoundiertes PCM bezeichnet werden. Abhängig von der Art des Polymers (Mono-, Di-, Tri-Block-Polymer, oder Mischungen davon) und Konzentration des PCMs in dem Polymer muss das bei Raumtemperatur als Feststoff vorliegende Compound zur Abfüllung in einen fließfähigen, viskosen Zustand gebracht werden.
Hierzu wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, bei dem das Untergrenztemperatur-PCM L ais in den polymeren Festkörper 30 eingebettetes PCM vorliegt, vor dem Befüllen des Hohlraums 12 des Kühlakkus auf eine Fließtemperatur TI erhitzt, um in einen fließfähigen, viskosen Zustand gebracht zu werden. Die Fließtemperatur TI liegt deutlich oberhalb der Umgebungstemperatur und beträgt vorliegend zwischen 80°C und 120°C. Sie kann beispielsweise abhängig von den verwendeten Materialien in dem Materialverbund aus Polymer mit eingebettetem PCM auch zwischen 50°C und 150°C liegen. Dieser Schritt des Erhitzens und Versetzen des ersten PCMs in einen fließfähigen Zustand findet außerhalb des Kühlakkus statt. Einmal in den Hohlraum 12 des Blasformteils 10 gefüllt, wird das das in dem polymeren Festkörper 30 eingebettete PCM, also vorliegend das Untergrenztempe- ratur-PCM L, in dem Hohlraum 12 gekühlt und auf diese Weise von seinem fließfähigen, viskosen Zustand in einen zumindest teilweise festen Zustand überführt. Unter zumindest teilweise festen Zustand ist hierbei zu verstehen, dass das Un- tergrenztemperatur-PCM L in dem Hohlraum 12 an der freiliegenden Oberfläche erstarrt. Dies stellt die Voraussetzung dar, dass das nächste PCM, vorliegend also das Obergrenztemperatur-PCM H, in den Hohlraum 12 eingefüllt werden kann, ohne dass sich die beiden PCMs miteinander vermischen würden. In dem Blasformteil 10 und somit in dem resultierenden Kühlakku liegt das Untergrenztem- peratur-PCM L schließlich in dem gesamten vorgegebenen Temperaturintervall durch seine Einbettung in den polymeren Festkörper 30 als eine Art Feststoff vor.
Der angesprochene Kühlschritt kann dabei aktiv oder passiv erfolgen. Bevorzugt wird der Kühlschritt dadurch unterstützt, dass ein gekühlter Fluidstrom, beispielsweise gekühlte Umgebungsluft oder auch in der Produktionsumgebung regelmäßig zur Verfügung stehende Druckluft, von außen auf die Außenhülle 11 des Blasformteils 10 geführt wird. Als Kühlmedium kann also ungekühlte oder gekühlte Umgebungsluft, oder, da Druckluft meist bei den industriellen Prozessen in der Umgebung vorhanden ist, Druckluft zum Einsatz kommen. Die Druckluft kann z.B. durch einen Druckluftkühler, d.h. durch Entspannung der Druckluft, gekühlt werden. Auch ein Zuführen eines Kühlstroms in den Hohlraum 12, etwa über die zumindest eine Einfüllöffnung 13 ist möglich, um das erste, zunächst in fließfähigem viskosen Zustand befindliche PCM in einen wenigstens teilweise erstarrten, festen Zustand zu überführen. Dazu muss vorliegend zumindest die obere Schicht des Untergrenztemperatur-PCM L aushärten. Dadurch bildet sich auch die Grenzschicht 20 aus, die später nach dem Befüllen des Hohlraums 12 mit dem weiteren PCM, also dem Obergrenztemperatur-PCM H, eine klare Grenze zwischen den beiden PCMs darstellt.
In dem Kühlschritt wird vorliegend also das Untergrenztemperatur-PCM L in dem Hohlraum 12 derart gekühlt, dass es zumindest entlang seiner sich an den noch ungefüllten Bereich des Hohlraums 12 angrenzenden Oberfläche erstarrt. Sodann wird das weitere PCM, nämlich vorliegend das als Fluid 40 vorliegende Obergrenztemperatur-PCM H, in den Hohlraum 12 gefüllt. Schließlich wird die zumindest eine Einfüllöffnung 13 mit einem Verschlusselement 14 verschlossen. Auf diese Weise kann der in Figur 1 dargestellte Kühlakku hergestellt werden, bei dem unten, also einer Unterseite 15 des Blasformteils 10 zugeordnet, das in den polymeren Festkörper 30 eingebettete Untergrenztemperatur-PCM L vorliegt und darüber, einer Oberseite 16 des Blasformteils 10 zugeordnet, das als Fluid 40 ausgebildete Obergrenztemperatur-PCM H angeordnet ist.
Eine solche Anordnung der beiden PCMs, Obergrenztemperatur-PCM H sowie Un- tergrenztemperatur-PCM L, wie in Figur 1 dargestellt, kann auch variiert werden, wie anhand der Figuren 2a) bis 2c) ersichtlich ist.
So kann das Blasformteil 10 beispielsweise nach dem Schritt des Befüllen mit dem in dem polymeren Festkörper 30 eingebetteten Untergrenztemperatur-PCM L im fließfähigen, viskosen Zustand auf eine der beiden Seitenflächen 17 geschwenkt werden. In dieser verschwenkten Ausrichtung fließt das Untergrenztemperatur-PCM L, der Gravitationskraft entsprechend, nach unten und füllt den Hohlraum 12 von der entsprechenden, unten liegenden Seitenfläche 17 aus ausgehend. Sodann wird der beschriebene Kühlschritt ausgeführt. Sobald das in den polymeren Festkörper 30 eingebettete Untergrenztemperatur-PCM L dann zumindest teilweise ausgehärtet und im Wesentlichen die Grenzfläche 20 ausgebildet ist, kann das Blasformteil 10 erneut in seine Ausgangsposition, wie sie auch in Figur 2a) dargestellt ist, zurückgeschwenkt werden. Daraufhin kann das weitere PCM, vorliegend das als Fluid 40 ausgebildete Obergrenztemperatur-PCM H, über die zumindest eine Einfüllöffnung 13 eingefüllt werden. Auf diese Weise kann schließlich das in Figur 2a) dargestellte Blasformteil 10 als Kühlakku erzielt werden.
Auch ein Versetzen in eine verschwenkte Ausrichtung, bei der eine zwischen der Unterseite 15 und einer Seitenfläche 17 liegende, untere Ecke den tiefsten Punkt des Blasformteils 10 darstellt, ist möglich. Das Untergrenztemperatur-PCM L fließt dann der Gravitationskraft folgend in diese untere Ecke und füllt von dort ausgehend den Hohlraum 12 aus. Nach dem Befüllen des Hohlraums 12 mit dem ersten PCM, dem Untergrenztemperatur-PCM L, und dessen wenigstens teilweisen Aushärten als polymerer Festkörper 30 kann das Blasformteil 10 erneut zurückgeschwenkt werden und die Befüllung mit dem zweiten, als Fluid 40 ausgebildeten PCM, vorliegend also dem Obergrenztemperatur-PCM H, erfolgen. Auf diese Weise kann schließlich, wie in Figur 2b) dargestellt, ein Kühlakku erzielt werden, bei dem eine schräg durch den Hohlraum 12 verlaufende Grenzfläche 20 zwischen den beiden PCMs, Obergrenztemperatur-PCM H sowie Untergrenztem- peratur-PCM L, vorliegt.
Alternativ kann das Blasformteil 10 auch nach dem Befüllen mit dem ersten PCM und vor dem wenigstens teilweise Aushärten dieses ersten, in den polymeren Festkörper 30 eingebetteten PCMs auf seine Vorder- oder Rückseite 18 geschwenkt werden. Nachdem das in den polymeren Festkörper 30 eingebettete Untergrenztemperatur-PCM L in dieser verschwenkten Ausrichtung des Blasformteils 10 zumindest teilweise ausgehärtet ist, kann erneut in der ursprünglichen Anordnung des Blasformteils 10 das als Fluid 40 ausgebildete Obergrenztemperatur-PCM H über die zumindest eine Einfüllöffnung 13 in den Hohlraum 12 eingefüllt werden. Auf diese Weise kann der in Figur 2c) dargestellte Kühlakku hergestellt werden. Bei der Ansicht gemäß Figur 2c) handelt es sich um eine Schnittansicht entsprechende der Schnittlinien A-A in Figur 1, wobei das Blasformteil 10 gemäß Figur 2c) auf die zuvor beschriebene Weise abweichend von dem gemäß Figur 1 mit PCMs befüllt wurde und daher die abweichend dargestellte und beschriebene Ausgestaltung in Bezug auf den Inhalt des Kühlakkus aufweist.
Durch gezieltes Verschwenken des Blasformteils 10 bzw. des Kühlakkus im Allgemeinen, und insbesondere durch die Verwendung mehrerer in polymere Festkörper 30, 50 eingebetteter PCMs, können auch innerhalb des Hohlraums 12 in vorteilhafter Weise Luftschichten als Isolationsschichten vorgesehen werden.
Die in den Figuren 2a) bis 2c) dargestellten Grenzflächen 20 verlaufen gerade bzw. eben, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 die Grenzfläche 20 leicht wellenförmig bzw. uneben verläuft. Beide Ausgestaltungen sind möglich, wobei eine gerade, ebene Grenzfläche 20 insbesondere dadurch erzielt werden kann, dass das Blasformteil 10 während des Kühlvorgangs des ersten PCMs zu seinem zumindest teilweise festen Zustand in Ruhe gelagert ist. Auch diverse weitere Ausgestaltungen bzw. Anordnungen der beiden PCMs, Obergrenztemperatur-PCM H sowie Untergrenztemperatur-PCM L, in dem Blasformteil 10 sind möglich. Wie beispielhaft in Figur 3a) zu erkennen, kann als zweites bzw. weiteres PCM, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel somit als Obergrenztemperatur-PCM H, in dem Blasformteil 10 auch erneut ein in einem polymeren Festkörper 50 eingebettetes PCM anstelle des zuvor diskutierten, als Fluid 40 ausgebildeten PCMs eingesetzt werden.
Auch der Einsatz dreier oder gar mehrerer PCMs ist möglich, wie beispielhaft in Figur 3b) angedeutet. Dabei liegen die beiden zuerst in das Blasformteil 10 gefüllten PCMs, sprich vorliegend das Untergrenztemperatur-PCM L sowie das Mit- telgrenztemperatur-PCM M, als in polymere Festkörper 30 und 50 eingebettete PCMs vor. Dabei wurde bei dem Ausführungsbeispiel zunächst das erste PCM, das Untergrenztemperatur-PCM L, über die der Oberseite zugeordneten Einfüllöffnung 13 eingefüllt. Nach einem zumindest teilweise Aushärten dieses ersten PCMs, dem Untergrenztemperatur-PCM L, kann das zweite PCM, das Mittelgrenz- temperatur-PCM M, entweder ebenso über die der Oberseite zugeordneten Einfüllöffnung 13 eingefüllt werden und dann das Blasformteil 10 in die verschwenk- te Ausrichtung auf die links dargestellte Seitenfläche 17 für den Kühlschritt versetzt werden. Oder aber es kann eine zusätzliche, in der Seitenfläche 17 vorgesehene und nahe der Oberseite 16 angeordnete Einfüllöffnung 13' dazu genutzt werden, das zweite PCM, sprich vorliegend das Mittelgrenztemperatur-PCM M, einzufüllen. Nachdem dieses, an zweiter Stelle eingefüllte PCM ebenfalls wenigstens teilweise in den festen Zustand ausgehärtet ist, kann schließlich das dritte PCM, vorliegend das Obergrenztemperatur-PCM H, über eine der beiden Einfüllöffnungen 13 oder 13', vorzugsweise über die in der Seitenfläche 17 vorgesehene Einfüllöffnung 13', eingefüllt werden. Die in der Seitenfläche 17 vorgesehene Einfüllöffnung 13' wird ebenfalls über ein Verschlusselement 14' verschlossen.
Wie anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3b) ersichtlich, können mehrere an verschiedenen Seiten des Blasformteils 10 bzw. des Kühlakkus vorgesehene Einfüllöffnungen 13, 13' vorteilhaft dazu genutzt werden, den Hohlraum 12 des Blasformteils 10 möglichst maximal auszunutzen und zu befüllen. Die jeweils in einem Befüllvorgang nicht genutzte Einfüllöffnung 13, 13' kann bzw. abhängig von der Ausrichtung des Blasformteils 10 muss zuvor verschlossen werden. Bei einer Ausgestaltung mit mehr als zwei PCMs, beispielsweise wie bei Figur 3b) mit drei PCMs, sind in dem Kühlakku mehrere Grenzflächen 20 bzw. 20' ausgebildet, die die angrenzenden PCMs jeweils scharf voneinander trennen.
Bei einem solchen Einsatz von mehr als nur zwei PCMs liegt erfindungsgemäß wenigstens eines der mehreren PCMs als in einem polymeren Festkörper 30, 50 eingebettetes PCM vor. Die weiteren PCMs können zumindest teilweise als Fluide 40 vorliegen. Es können jedoch auch mehrere oder alle PCMs als in einem polymeren Festkörper 30, 50 eingebettet vorliegen. Jedes in einem polymeren Festkörper 30, 50 eingebettete PCM stellt jedenfalls innerhalb des einen gemeinsamen Hohlraums 12 des Kühlakkus in dem zumindest teilweise erstarrten, festen Zustand eine feste, klare Grenzfläche 20, 20' bereit, sodass das nächste PCM eingefüllt werden kann. Im endgültig hergestellten Zustand ändern sich die einmal ausgebildeten Grenzflächen 20, 20' zumindest der als in einem polymeren Festkörper 30, 50 eingebettet vorliegenden PCMs zu den angrenzenden weiteren PCMs nicht mehr. Auf diese Weise können vorteilhaft dem Einsatzzweck angepasst die verschiedenen PCMs unterschiedlicher Eigenschaften, wie beispielsweise der unterschiedlichen Phasenwechseltemperatur-Bereiche, gezielt dort angeordnet werden, wo die verschiedenen PCMs später gewünscht sind und sie ihre bestimmungsgemäße Wirkung, etwa in einer erfindungsgemäßen Transportbox für temperaturempfindliche Güter, entfalten sollen.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlakkus ist, dass sich die Grenzflächen 20, 20' nach abgeschlossener Herstellung bzw. bereits nach Abschluss des Zwischenschritts des Kühlens des ersten befüllten, in einem polymeren Festkörper 30, 50 eingebettet vorliegenden PCMs im Wesentlichen nicht mehr ändern. So bleibt die Ausrichtung der wenigstens zwei PCMs zueinander in dem Kühlakku auch immer im Wesentlichen dieselbe und kann auf den Einsatzzweck, beispielsweise im späteren Transportbehälter, angepasst sein. Allenfalls einzelne, eventuell als Fluid 40 vorliegende PCMs können sich in dem Kühlakku entsprechend ihrer fluiden Phase noch bewegen.
In den Figuren 4 und 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele an Kühlakkus dargestellt, wobei die jeweilige Außenhülle 11 des jeweiligen Blasformteils 10 im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen eine Aussparung 19 aufweist. Die Blasformteile 10 sind jeweils in den Ansichten gemäß Figur 4a) sowie 5a) in einer Vorderansicht mit Blick auf die Vorderseite 18 dargestellt, während die Ansicht in Figur 4b) die Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B in Figur 4a) zeigt und die Ansicht in Figur 5b) die Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C-C in Figur 5a) zeigt.
Die Aussparung 19 dient der Reduzierung der die beiden in dem Hohlraum 12 angeordneten PCMs voneinander abgrenzenden Grenzfläche 20. Die Aussparung 19 ist derart in der Außenhülle 11 angeordnet, dass das Volumen des Hohlraums 12 in dem Bereich der Aussparung 19 reduziert ist, im Vergleich zu einer Variante des Blasformteils 10 derselben Abmessungen, jedoch ohne eine entsprechende Aussparung 19.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die Aussparung 19 als Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Aussparung 19 in Form der Durchgangsöffnung erstreckt sich von der Vorder- bis zur Rückseite 18 des Kühlakkus. Dies wird insbesondere aus der Zusammenschau der Ansicht a) der Figur 4 mit der entsprechenden Schnittansicht b) ersichtlich.
Bei der alternativen Ausgestaltung gemäß Figur 5 ist die Aussparung 19 nicht in Form einer Durchgangsöffnung, sondern in Form einer Vertiefung bzw. Mulde ausgebildet. Konkret liegen bei dem Ausführungsbeispiel zwei gegenüberliegende Aussparungen 19 in Form von Vertiefungen in der Außenhülle 11 vor, wie anhand der Schnittansicht in Figur 5b) ersichtlich wird.
Bei den gegenüberliegenden Aussparungen 19 gemäß Figur 5 ist zwischen den Abschnitten der Außenhülle 11 in dem Bereich der Aussparungen 19 noch ein die beiden PCMs (Untergrenztemperatur-PCM L sowie Obergrenztemperatur-PCM H) aufweisender Hohlraum 12 des Blasformteils 10 vorhanden. Bei der als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aussparung 19 gemäß Figur 4 hingegen ist in dem Bereich der Aussparung 19 gar kein Hohlraum 12 des Blasformteils 10 und somit in dem Bereich der Aussparung 19 auch keine PCMs vorhanden (Figur 4b)). In beiden Fällen bewirken die Aussparungen 19 in vorteilhafter Weise, dass die Grenzfläche 20 zwischen den PCMs reduziert wird. Die beiden unterschiedlichen PCMs stehen also über eine geringere Fläche in Kontakt miteinander. Hierdurch können in vorteilhafter Weise ungewünschte Diffusionsvorgänge zwischen den unterschiedlichen Materialien reduziert werden. Eine alternative, nicht dargestellte Ausführungsform einer Aussparung 19 ist, dass die beiden grundsätzlich der Figur 5b) entsprechenden Vertiefungen zusammenfallen, sodass zwischen den gegenüberliegenden Abschnitten der Außen- hülle 11 im Bereich der Aussparung 19 im Gegensatz zur Figur 5 kein Hohlraum
12 zur Aufnahme von PCMs mehr vorhanden ist. Grundsätzlich entspricht eine solche Ausgestaltung bezüglich des verbleibenden Hohlraums 12 und somit des für PCMs bereitgestellten Volumens dem Ausführungsbeispiel der Figur 4, mit dem Unterschied, dass keine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, sondern diese vielmehr mit Material in Form der Außenhülle 11 verschlossen ist.
10 Blasformteil
11 Außenhülle
12 Hohlraum
13, 13' Einfüllöffnung
14, 14' Verschlusselement
15 Unterseite (des Kühlakkus)
16 Oberseite (des Kühlakkus)
17 Seitenflächen (des Kühlakkus)
18 Vorder- bzw. Rückseite (des Kühlakkus)
19 Aussparung
20, 20' Grenzfläche
30 polymerer Festkörper (mit eingebettetem PCM)
40 Fluid (PCM)
50 polymerer Festkörper (mit eingebettetem PCM)
U Umgebung
L Untergrenztemperatur-PCM
H Obergrenztemperatur-PCM
M Mittelgrenztemperatur-PCM

Claims

27
Patentansprüche Kühlakku mit einer einen Hohlraum (12) umschließenden und von einer Umgebung (U) trennenden, vorzugsweise als Blasformteil (10) ausgebildeten, Außenhülle (11), wobei in dem Hohlraum (12) wenigstens ein Unter- grenztemperatur-PCM (L) und wenigstens ein Obergrenztemperatur-PCM (H) angeordnet sind, wobei das Untergrenztemperatur-PCM (L) einen unteren Phasenwechseltemperatur-Bereich und das Obergrenztemperatur- PCM (H) einen oberen Phasenwechseltemperatur-Bereich, welcher höher als der untere Phasenwechseltemperatur-Bereich ist, aufweist, und wobei das Untergrenztemperatur-PCM (L) und das Obergrenztemperatur-PCM (H) in dem Hohlraum (12) derart in direktem Kontakt zueinander angeordnet sind, dass eine das Untergrenztemperatur-PCM (L) und das Obergrenztemperatur-PCM (H) voneinander abgrenzende Grenzfläche (20) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Untergrenztemperatur-PCM (L) oder das Obergrenztemperatur-PCM (H) in einem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettet ist. Kühlakku nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Untergrenztemperatur-PCM (L) in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettet ist und das Obergrenztemperatur-PCM (H) als Fluid (40) ausgebildet ist. Kühlakku nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Obergrenztemperatur-PCM (H) in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettet ist und das Untergrenztemperatur-PCM (L) als Fluid (40) ausgebildet ist. Kühlakku nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Untergrenztemperatur-PCM (L) in dem polymeren Festkörper (30) als auch das Obergrenztemperatur-PCM (H) in einem weiteren polymeren Festkörper (50) eingebettet sind. Kühlakku nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (11) zumindest eine Aussparung (19) zur Reduzierung der Grenzfläche (20) in dem Hohlraum (12) aufweist. Kühlakku nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung (19) als sich durch den Kühlakku (11) erstreckende Durchgangsöffnung oder als in die Außenhülle (11) eingebrachte Vertiefung ausgebildet ist. Kühlakku nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (11) aus einem der Werkstoffe Polyethylen, Polypropylen und/oder einem Coex-Folien-Werkstoff gebildet ist. Transportbox zum Transport eines temperaturempfindlichen Guts mit einem Kühlakku nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kühlakku in einen an einen Aufnahmeraum für das temperaturempfindliche Gut angrenzenden Wandbereich der Transportbox integriert ist. Verfahren zur Herstellung eines Kühlakkus, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine einen Hohlraum (12) aufweisende und den Hohlraum (12) von einer Umgebung (U) trennenden Außenhülle (11), vorzugsweise mittels Blasformen, bereitgestellt wird, wobei zum Befüllen des Hohlraums (12) wenigstens sowohl ein Untergrenztemperatur-PCM (L) als auch ein Obergrenztemperatur-PCM (H) über zumindest eine Einfüllöffnung (13) in den Hohlraum (12) eingebracht werden, und wobei die zumindest eine Einfüllöffnung (13) der Außenhülle (11), vorzugsweise mittels eines Verschlusselementes (14), verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Untergrenztemperatur-PCM (L) oder wenigstens das Obergrenztemperatur-PCM (H) als in einem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettetes PCM vorliegt und vor dem Befüllen des Hohlraums (12) auf eine Fließtemperatur (TI) erhitzt wird, um das in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettete PCM von einem festen Zustand in einen fließfähigen, viskosen Zustand zu bringen, und dass in einem Kühlschritt das in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettete PCM in dem Hohlraum (12) gekühlt wird, sodass das in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettete PCM in dem Hohlraum (12) von seinem fließfähigen, viskosen Zustand in einen zumindest teilweise festen Zustand überführt wird. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlschritt das in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettete PCM in dem Hohlraum (12) derart gekühlt wird, dass das in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebettete PCM zumindest entlang seiner sich an einen ungefüllten Bereich des Hohlraums (12) angrenzenden Oberfläche erstarrt, ehe das weitere PCM der beiden PCMs Untergrenztemperatur-PCM (L) und Obergrenztemperatur-PCM (H) in den Hohlraum (12) gefüllt wird. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschritt mittels aktiver Kühlung ausgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur aktiven Kühlung ein, vorzugsweise gekühlter, Fluidstrom, insbesondere aus Umgebungsluft, von außen von der Umgebung (U) auf die Außenhülle (11) des Kühlakkus geleitet wird. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur aktiven Kühlung ein, vorzugsweise gekühlter, Fluidstrom, insbesondere aus Umgebungsluft, von außen von der Umgebung (U) durch die zumindest eine Einfüllöffnung (13) in den Hohlraum (12) des Kühlakkus geleitet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass, nach dem Befüllen des Hohlraums (12) mit dem in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebetteten PCM und vor einem Erstarren des in dem polymeren Festkörper (30, 50) eingebetteten PCMs zum zumindest teilweise festen Zustand, der Kühlakku in eine verschwenkte Ausrichtung, vorzugsweise auf eine Seitenfläche (17) oder eine Vorder- oder Rückseite (18), gedreht wird und der Kühlschritt in dieser verschwenkten Ausrichtung ausgeführt wird, ehe das weitere PCM der beiden PCMs Untergrenz- temperatur-PCM (L) und Obergrenztemperatur-PCM (H) in den Hohlraum (12) eingefüllt wird. Verwendung eines Kühlakkus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vorzugsweise in einer Transportbox nach Anspruch 8, zum Transport von temperaturempfindlichen Gut, insbesondere Medikamente, Blut oder menschlichen oder tierischen Organen.
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