[0001] Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter für ein kälteverflüssigtes oder kälteverfestigtes
Gas oder Gasgemisch.
[0002] In der DE 198 40 262 A1 und der DE 198 58 061 A1 wird ein Isolierbehälter mit einem
Kühlmodul beschrieben. Das Kühlmodul dient zur Aufnahme eines Kühlmediums wie festes
oder flüssiges Kohlendioxid oder flüssiger Stickstoff. Das Kühlmodul besteht aus einem
Edelstahlbehälter mit einer thermischen Vakuumisolierung.
[0003] Als Kühlmodule für tiefkalt verflüssigte Gase werden bisher ausschließlich vakuumisolierte
Edelstahlbehälter eingesetzt. Diese Kühlmodule sind sehr aufwendig in der Herstellung
und daher sehr teuer. Außerdem haben diese Kühlmodule ein sehr hohes Gewicht.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen alternativen Isolierbehälter für kälteverflüssigte
oder kälteverfestigte Gase zu schaffen, der vorzugsweise als Kühlmodul eingesetzt
werden kann. Ferner soll der Isolierbehälter gute Isolationseigenschaften aufweisen
und kostengünstig herstellbar sein.
[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch einen Isolierbehälter mit den in Anspruch 1 beschriebenen
Merkmalen.
[0006] Der Isolierbehälter weist mindestens einen befüllbaren Hohlraum (Füllraum oder befüllbarer
Raum) oder befüllbaren Körper zur Aufnahme eines Kühlmediums und eine thermische Isolierung
auf, wobei die thermische Isolierung in der Regel mit mindestens einem Folienkörper
mit einem Füllmaterial gebildet ist. Der Folienkörper mit dem Füllmaterial ist vorzugsweise
evakuiert. Die thermische Isolierung umgibt den mit dem Kühlmedium befüllbaren Raum.
Die thermische Isolierung ist z.B. ein Isolierkörper, ein Isoliermantel oder eine
Isolierschicht, die mindestens einen Folienkörper mit einem Füllmaterial enthält.
[0007] Der mit dem Kühlmedium befüllbare Raum des Isolierbehälters wird durch feste oder
flexible Wandungen gebildet. Die Wandungen sind für das Kühlmedium undurchlässig oder
nahezu undurchlässig. Beispielsweise sind feste Wandungen bei einem Behälter gegeben.
Der Füllraum wird z.B. auch durch geeignete flexible Materialien wie kältefeste Folien,
folienartiges Material oder anderes Hüllenmaterial gebildet. Schläuche, sackartige
Gebilde, befüllbare Hüllen, Ballons, Kissen oder ähnliche Gebilde können zum Befüllen
mit dem Kühlmedium, insbesondere als Behälter für das Kühlmedium, dienen. Der mit
dem Kühlmedium befüllbare Raum ist vorteilhaft der Innenraum eines Behälters (Innenbehälter).
[0008] Behälter (befüllbare Körper, Innenbehälter) für das Kühlmedium sind beispielsweise
aus Metall (z.B. Edelstahl), Kunststoff oder Verbundmaterial. Bevorzugte Kunststoffe
sind kältefeste Kunststoffe. Als kältefeste Kunststoffe gibt es thermoplastische und
duroplastische Kunststoffe. In der Kälte einsetzbare Kunststoffe sind z.B. Polyethylen
(vorzugsweise High Density-Polyethylen (HDPE), besonders bevorzugt hochmolekulares
oder ultra hochmolekulares Polyethylen), Polycarbonat oder Epoxidharz. Vorteilhaft
sind faserverstärkte Kunststoffe wie glasfaserverstärkte Kunststoffe, z.B. glasfaserverstärktes
Epoxidharz oder Polyesterharz. Die bevorzugten Behälter, insbesondere Innenbehälter,
bestehen in der Regel teilweise oder vollständig aus kältefesten Kunststoffen.
[0009] Der Innenbehälter des Isolierbehälters ist vorzugsweise ein Behälter, Beutel oder
beutelartiges Gebilde aus Kunststoff, einem Kunststoffmaterial oder einem kunststoffhaltigen
Material.
[0010] Zur Herstellung von Kunststoffbeuteln als Innenbehälter sind insbesondere Kunststoffe
oder Kunststoffmaterialien geeignet, die zur Herstellung von Blutbeuteln für die Kryokonservierung
eingesetzt werden. Solche Kunststoffmaterialien sind z.B. Polyimid-/Fluorpolymerlaminate,
PVC-Formulierungen oder ethylenhaltige Copolymere. Kryo-geeignete (für Temperaturen
um minus 196 °C geeignete) Kunststoffmaterialien (z.B. Mehrschichtfolien) und Kunststoffformulierungen,
insbesondere Formulierungen mit Copolymer mit Ethylen- und Vinylacetateinheiten, werden
in der EP 0740544 B1 beziehungsweise in der DE 69523568 T2 beschrieben, worauf hiermit
Bezug genommen wird. Als Innenbehälter lassen sich vorteilhaft Kryo-Beutel wie Blutbeutel
oder Plasmabeutel, wie sie für die Kryokonservierung eingesetzt werden, verwenden.
[0011] Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Isolierbehälter mit mindestens einem Kunststoffbeutel
zur Aufnahme des Kühlmediums. Es sind beispielsweise mehrere Kunststoffbeutel oder
Kryobeutel als Innenbehälter in einem Isolierbehälter, insbesondere in einem Außenbehälter,
angeordnet.
[0012] Die Füllräume, befüllbaren Körper oder Innenbehälter wie auch die Außenbehälter und
Isolierbehälter sind vorzugsweise flach, plattenförmig, quaderförmig oder zylindrisch
(rohrförmig) ausgeführt.
[0013] Der Isolierbehälter besteht vorteilhaft aus einem oder mehreren Innenbehältern zur
Befüllung mit dem Kühlmedium, einem Außenbehälter oder einer Außenhülle und einem
thermisch isolierenden Bereich wie einem Isolierkörper, einer Isolierschicht oder
einem Isoliermantel. Innen- und Außenbehälter oder Außenhülle sind vorzugsweise aus
Kunststoff, Kunststoffmaterial oder kunststoffhaltigem Material. Vorteilhaft sind
Außenbehälter, Außenhülle oder Isoliermantel doppelwandig (d.h. eine Innenwand und
eine Außenwand) aufgebaut, wobei innen eine thermische Isolierung, vorzugsweise mit
Vakuumpaneelen, angeordnet ist.
[0014] Unter dem Begriff "Kühlmedium" ist hier insbesondere ein kälteverflüssigtes oder
kälteverfestigtes Gas oder Gasgemisch gemeint, welches bei normaler Raumtemperatur
(ca. 23 °C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegt, zum Beispiel Stickstoff,
Kohlendioxid oder Luft, und welches bei der entsprechenden Temperatur und bei entsprechendem
Druck in einem flüssigen, überkritischen oder festen Zustand ist, wobei der Begriff
"fester" Zustand auch eine stückige, körnige oder schneeförmige Form mitumfaßt. Vorzugsweise
wird tiefkalter flüssiger Stickstoff als Kühlmedium verwendet. Der Isolierbehälter
ist vorzugsweise mit dem Kühlmedium drucklos befüllt, das heißt das Kühlmedium liegt
unter Normaldruck (um 1 bar absolut) oder nahezu Normaldruck im Isolierbehälter vor.
Der Isolierbehälter dient vorzugsweise zur Speicherung, Aufbewahrung oder den Transport
für ein Kühlmedium. Das Kühlmedium weist in der Regel eine Temperatur unter minus
20° C, vorzugsweise unter minus 50° C, insbesondere unter minus 100° C, auf.
[0015] Der bevorzugte Isolierbehälter ist ein Isolierbehälter für kälteverflüssigte Gase
(z.B. tiefkalt verflüssigte Gase) oder kälteverfestigte Gase (z.B. festes Kohlendioxid).
Besonders bevorzugt weist der Isolierbehälter für kälteverflüssigtes oder kälteverfestigtes
Gas mindestens einen Innenbehälter, insbesondere einen Innenbehälter aus Kunststoff,
Kunststoffmaterial oder kunststoffhaltigem Material, und einen Isoliermantel oder
Außenbehälter auf, der den Innenbehälter umgibt, aber an der Außenfläche des Innenbehälters
nicht mit dem Isoliermantel oder Außenbehälter direkt verbunden ist. Vorteilhaft ist
zwischen Außenbehälter oder Isoliermantel und Innenbehälter eine Zwischenschicht ("Gleitschicht")
oder Zwischenlage ("Gleitmittel"), z.B. eine Folie, angeordnet, die thermisch bedingte,
mechanische Spannungen zwischen Innenbehälter und Isoliermantel oder Außenbehälter
verhindert oder ausgleicht. Als Zwischenschicht oder partielle Zwischenschichten (Kontaktstellen
oder Stützstellen) eignen sich Pulver (z.B. Silica), insbesondere wärmeisolierende
Pulver (z.B. Aerogel-Pulver), Fasermaterial oder Kunststoffschaum (z.B. Polyurethanschaum,
Polystyrolschaum), der vorzugsweise nicht mit der Innenbehälteraußenfläche fest verbunden
ist. Als Zwischenlage eignen sich Kunststofffolien, Gewebe, Vlies. Bei einem gashaltigen
Zwischenraum zwischen Isoliermantel und Innenbehälter wird vorteilhaft ein bei der
Temperatur des verwendeten Kühlmediums nicht kondensierbares Gas oder Gasgemisch eingesetzt.
[0016] Die thermische Isolierung (z.B. Isolierkörper oder Isoliermantel) enthält vorteilhaft
ein oder mehrere Vakuumisolationspaneele oder ist wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut.
Vakuumisolationspaneele basieren in der Regel auf einem flachen Stütz- und Wärmedämmkörper
(Dämmkern) aus einem pulver- oder faserförmigen Material (z.B. mikroporöse Kieselsäuren)
oder einem offenporigen Schaum (z.B. Polystyrol, Polyurethan), der von einer evakuierten
Umhüllung aus Folie umgeben ist. Das bevorzugte Material für den Dämmkern besteht
aus einem verpressten, mikroporösen Pulver wie pyrogener Kieselsäure, Aerogel-Pulver
oder Fällungskieselsäuren. Der Dämmkern ist vorzugsweise mit einer Umhüllung gasdicht
verpackt. Die Umhüllung der Vakuumisolationspaneele ist im allgemeinen aus Metall,
metallhaltigen (z.B. aluminiumhaltigen), metallbedampften oder metallkaschierten Kunststofffolien.
Die eingesetzten Kunststofffolien dienen als Barrierefolie und sind gasdicht. Verwendet
werden insbesondere handelsübliche spezielle Hochbarrierefolien (z.B. metallbedampfte
Kunststoff-Verbundfolien), die einen Gasdruckanstieg von nicht mehr als 2 mbar pro
Jahr aufweisen. Das in den Vakuumisolationspaneelen erzeugte Vakuum entspricht im
Allgemeinen einem absoluten Druck im Bereich von 0,01 bis 100 mbar (absolut), vorteilhaft
von 0,01 bis 10 mbar, besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 2 mbar, insbesondere
von 0,01 bis 1 mbar.
[0017] Das Vakuum bei dem Isolierkörper, z.B. in dem evakuierten Raum, insbesondere bei
den Vakuumisolationspaneelen beträgt vorzugsweise kleiner 20 mbar (absolut), besonders
bevorzugt 0,01 bis 1 mbar. Zur Verbesserung der thermischen Isoliereigenschaften,
insbesondere bei dem genannten Vakuum-Druck, ist eine Gasfüllung des evakuierten oder
evakuierbaren Raumes mit einem bei der Temperatur des Kühlmediums kondensierbaren
Gases, z.B. Kohlendioxid, Krypton oder Argon bei Einsatz von Flüssigstickstoff als
Kühlmedium, besonders vorteilhaft. Gegenstand der Erfindung sind daher auch Isolierbehälter
mit Vakuumisolationspaneelen, die ein bei der Temperatur des Kühlmediums kondensierbares
Gas wie Kohlendioxid, Krypton oder Argon enthalten, insbesondere in einer druckreduzierten
Atmosphäre (Unterdruck, Druck unter 1 bar absolut). Die druckreduzierte Atmosphäre
des evakuierten Raumes besteht vorteilhaft aus Kohlendioxid, Krypton und/oder Argon.
[0018] Vakuumisolationspaneele, deren Herstellung und verwendete Materialien sind beispielsweise
beschrieben in DE 40 29 405 A1, DE 101 14 633 A1 und DE 199 04 799 A1, worauf hiermit
Bezug genommen wird.
Im Handel erhältliche und geeignete Vakuumisolationspaneele haben z.B. folgende Eigenschaften:
eine Wärmeleitfähigkeit um 0,004 W/(mK) bei 10° C; ein Kernmaterial aus einer mikroporösen
Kieselsäure-Platte mit einer Dichte im Bereich von 160 bis 180 kg/m
3; eine Umhüllung aus metallisierter, hoch vakuumdichter Kunststofffolie; Standard-Größe
1,0 x 0,5 m, andere Größen erhältlich; Stärke (Dicke): 10 mm bis 40 mm, typisch 20
mm; rechtwinklige Kantenausbildung, fast fugenloses Stoßen möglich. Bei solchen Vakuumisolationspaneelen
ist z.B. ein Vlies zwischen Pulverkern und Kunststofffolie angeordnet. Solche Vakuumisolationspaneele
sind beispielsweise bei der Firma va-Q-tec AG in D-97080 Würzburg erhältlich.
[0019] Vakuumisolationspaneele werden vorteilhaft in einen doppelwandigen, kältefesten Kunststoffbehälter
(z.B. glasfaserverstärkter Kunststoff wie glasfaserverstärktes Epoxid oder Polyethylen,
insbesondere High Density-Polyethylen (HDPE), hochmolekulares oder ultrahochmolekulares
Polyethylen) eingebracht und innerhalb dieser Doppelwandung wiederum mit Isolationsschaum
(z.B. Polyurethanschaum, Montageschaum) positioniert und fixiert werden. Der Isolationswert
der Doppelwandung kann durch das Volumenverhältnis Isolationsschaum / Vakuumpaneele
so beeinflusst werden, dass die gewünschte Menge an Kühlmedium, insbesondere kälteverflüssigter
Stickstoff, aus dem Innenbehälter pro Zeiteinheit verdampfen kann. Hierdurch wird
die Kühlleistung eines Isolierbehälters bei Einsatz als Kühlmodul bestimmt. Der doppelwandige,
kältefeste Kunststoffbehälter mit thermischer Isolierung bildet vorteilhaft einen
Außenbehälter.
[0020] Der Isolierbehälter dient vorzugsweise als Kühlmodul oder Cryo-Akku für einen zu
kühlenden Raum oder für ein Kältegerät (z.B. ein Kühlbehälter oder Kühlschrank). Beispielsweise
wird kälteverflüssigter Stickstoff in dem Kühlmodul bevorratet. Das Kühlmodul für
ein Kältegerät dient z.B. als Quelle für ein kaltes Gas. Hierbei verdampft beispielsweise
im Laufe der Zeit der flüssige Stickstoff, das dabei gebildete kalte Gas entweicht
aus dem Kühlmodul, z.B. durch eine Abführöffnung, in den zu kühlenden Raum im Kältegerät
und kühlt diesen. Eine weitere vorteilhafte Verwendung des Isolierbehälters als Kühlmodul
für ein Kältegerät ist der Einsatz als Quelle für ein kälteverflüssigtes Gas, insbesondere
zur Versprühung von kälteverflüssigtem Gas in dem zu kühlenden Raum eines Kältegerätes.
[0021] Kältegeräte sind Einrichtungen zum Kühlen von Kühlgut. Das Kältegerät weist einen
zu kühlenden Raum (Kühlraum) für das Kühlgut auf. Die Kühlung des Kühlraumes erfolgt
mittels eines Kühlmediums. Das Kühlmedium wird in einem isolierten Behälter (Isolierbehälter)
in dem Kältegerät bereitgestellt. Das Kältegerät verfügt in der Regel über isolierte
oder isolierende Wände. Vorteilhaft enthalten die isolierenden Wände des Kältegerätes
ein oder mehrere Vakuumisolationspaneele. Das Kältegerät ist in einem einfachen Fall
ein isoliertes Gehäuse mit einem fest eingebauten oder vorzugsweise austauschbaren
Isolierbehälter für das Kühlmedium. Das Kältegerät kann zur stationären oder mobilen
Verwendung ausgeführt sein.
[0022] Die Höhe eines Isolierbehälters als Kühlmodul beträgt z.B. 50 bis 300 mm, vorzugsweise
100 bis 300 mm, besonders bevorzugt 100 bis 150 mm.
[0023] Das Kühlmodul weist vorteilhaft eine Abführöffnung (Ausgasöffnung) auf, woraus im
wesentlichen verdampftes Kühlmedium in den Innenraum des zu kühlenden Behälters oder
der Kühlvorrichtung entweichen kann, wobei die Abführöffnung des Kühlmoduls zugleich
die Zuführöffnung für das Kühlmedium sein kann. Vorteilhaft kann diese Öffnung mit
einer Klappe versehen sein, die durch die eigene Masse aufgrund der Schwerkraft oder
mit Hilfe von einem geeigneten Verschlußmechanismus geschlossen gehalten wird und
erst bei einem bestimmten Druck im Innern des Kühlmoduls durch sich bildendes gasförmiges
Kühlmedium geöffnet werden kann.
[0024] Die Aufnahmekapazität des Kühlmoduls an Kühlmedium beträgt bei kälteverflüssigtem
Stickstoff in der Regel bis zu 30000 g, vorzugsweise 500 g bis 15000 g. Es können
vorteilhaft differierende Mengen an Kühlmedium in das Kühlmodul eingefüllt werden.
Die Menge an einzufüllendem Kühlmedium ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig,
zum Beispiel abhängig von der Außentemperatur, der einzuhaltenden Temperatur im Kältegerät,
der Anfangstemperatur des Kältegerätes, dem im Kältegerät befindlichen Produkttyp,
der Dauer der Kühlhaltung, der Transportweise und/oder der Art und Größe des Kältegerätes.
Beispielsweise werden für Schiffstanks sehr große Mengen an Kühlmedium benötigt und
bei Kältegeräten für Impfstoffe oder für bestimmte Trolleys sind nur relativ geringe
Menge (bis zu wenigen Gramm) an Kühlmedium notwendig.
[0025] Der als Kühlmodul ausgeführte Isolierbehälter wird vorteilhaft in zu kühlenden Räumen,
insbesondere wärmegedämmten Räumen wie Behältern mit einer thermisch isolierenden
Wandung für den Transport und/oder die Lagerung verderblicher Waren, eingesetzt. Systeme
mit einem Kühlmodul werden in der DE 198 58 061 A1 und der DE 198 40 262 A1 beschrieben,
worauf hiermit Bezug genommen wird. Das Kühlmodul gemäß der Erfindung ist vorteilhaft
analog zu dem in der DE 198 58 061 A1 und der DE 198 40 262 A1 beschriebenen Kühlmodul
aufgebaut und wird vorzugsweise in einem dort beschriebenen System (Kältegerät) eingesetzt.
Die Befüllung mit Kühlmedium und der Einsatz des Kühlmoduls erfolgt vorteilhaft wie
in der DE 198 58 061 A1 und der DE 198 40 262 A1 beschrieben ist, worauf hiermit Bezug
genommen wird.
[0026] Vorteilhaft kann ein Isolierbehälter gemäß der Erfindung, insbesondere ein Isolierbehälter
mit Kunststoffinnenbehälter, direkt in ein Kältegerät wie eine Kühlvorrichtung (z.B.
Isoliercontainer), entnehmbar oder fest eingebaut, integriert werden. Vorteilhaft
wird die Isolierung des Kältegerätes analog zu den Isolierbehältern mit Hilfe von
Vakuumisolationspaneelen aufgebaut. Ein oder mehrere Isolierbehälter werden beispielsweise
an der Rückwand einer Kühlvorrichtung (z.B. eines Kühlcontainers) angeordnet. Der
Innenbehälter für das Kühlmedium kann die Form eines liegenden, extrem flachen und
rechteckigen Behälters oder auch die eines stehenden, hohen Behälters (z.B. zylindrische
Form) haben. Die Form des Isolierbehälters wie auch des Innenbehälters kann je nach
Einsatz variiert werden.
[0027] Der Einsatz von Kunststoff, Kunststoffmaterial oder kunststoffhaltigem Material,
insbesondere folienartigem Material, für die Wandung eines Speicherbehälters (Innenbehälters)
für das Kühlmedium und die Wandung einer thermischen Isolierung (z.B. Außenbehälter)
erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung von Isolierbehältern, insbesondere
für kälteverflüssigte Gase. Außerdem lassen sich auf diese Weise Isolierbehälter mit
geringem Gewicht herstellen. Ferner sind Isolierbehälter unterschiedlichster Form
herstellbar.
[0028] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
[0029] Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines flachen Isolierbehälters (Kühlmodul) im
Querschnitt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul)
mit einheitlichem Isolierkörper im Querschnitt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul)
mit einem zusammengesetzten Isolierkörper im Querschnitt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines flachen Isolierbehälters (Kühlmodul) mit
Innenbehälter im Querschnitt;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul)
mit einheitlichem Isolierkörper und mit Innenbehälter im Querschnitt;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Isolierbehälters (Kühlmodul)
mit einem zusammengesetzten Isolierkörper und mit Innenbehälter im Querschnitt;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes mit integriertem Isolierbehälter
im Querschnitt;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes mit abnehmbarem Isolierbehälter
im Querschnitt;
Fig. 9 ein Schema eines Isolierbehälters mit Kunststoffbeuteln als Innenbehälter;
Fig. 10 ein Schema eines Kältegerätes mit einem fest eingebauten oder austauschbaren
Isolierbehälter im Bodenbereich des Kältegerätes (im Querschnitt).
[0030] Der in Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 weist einen Behälter 2 mit einem Hohlraum
3 (befüllbarer Raum) für das Kühlmedium, einen Isolierkörper mit Vakuumisolationspaneelen
4, 4', 4" und eine Außenhülle oder einen Außenbehälter 5 auf. An dem Isolierbehälter
1 ist mindestens eine Öffnung 7 vorgesehen. Innenbehälter 2 und Außenbehälter 5 bestehen
vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. Epoxid, insbesondere glasfaserverstärktes Epoxid.
Eine Öffnung 7 dient als Einfüllöffnung zur Befüllung des Behälters 2 mit dem Kühlmedium.
Eine weitere Öffnung kann für das Abführen von Gas (z.B. verdampfendes Kühlmedium)
vorgesehen werden. Als Kühlmedium dient vorzugsweise kälteverflüssigter Stickstoff.
Der befüllte Behälter 2 bleibt während des Einsatzes drucklos. Die Vakuumisolationspaneele
4, 4', 4" sind hoch wärmeisolierende Platten mit einem Kern z.B. aus mikroporöser
Kieselsäure oder Aerogel-Pulver, einer evakuierten Umhüllung aus metallisierter, hoch
vakuumdichte Kunststofffolie. Die Plattenstärke beträgt z.B. 20 mm. Die Grundfläche
der verwendeten Vakuumisolationspaneele 4 und 4' beträgt 270 mm x 783 mm, die Grundfläche
des Vakuumisolationspaneels 4" beträgt 573 mm x 783 mm. Der Isolierbehälter hat eine
Höhe von 140 mm und eine Grundfläche von 590 mm x 800 mm. Der Zwischenraum 6 zwischen
innerem Behälter 2, Vakuumisolationspaneelen 4, 4', 4" und Außenhülle oder Außenbehälter
6 ist mit einem Polyurethanschaum, z.B. Montageschaum, ausgeschäumt. Die Öffnung 7
wird in der Regel mit einer Verschlusseinrichtung (z.B. Deckel oder Stopfen) verschlossen.
Ist die Öffnung 7 die einzige Öffnung, dann ist in der Verschlusseinrichtung eine
Abführöffnung (Ausgasöffnung) vorgesehen. Der gezeigte Isolierbehälter 1 ist vorzugsweise
als flacher, plattenförmiger, quaderförmiger oder kantiger Isolierbehälter aufgebaut
und eignet sich insbesondere als fest eingebaute oder austauschbare Einheit in einem
Kältegerät. Der Isolierbehälter 1 ist in der Regel mit einem Deckel oder einer Verschlußvorrichtung
verschließbar (nicht gezeigt).
[0031] In der Fig. 2 ist ein zylindrischer Isolierbehälter 1 dargestellt. Ein zylinderförmiger,
rohrförmiger oder becherförmiger Innenbehälter 2 mit einem Befüllraum 3 und einer
Einfüllöffnung 7 ist mit Isolierkörper oder Isoliermantel 8 umgeben. Der Isolierkörper
oder Isoliermantel 8 ist wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut. In einer Umhüllung
ist ein Dämmmaterial wie offenporiger Polyurethanschaum oder mikroporöses Pulver wie
Kieselsäure oder Aerogel angeordnet. Die Umhüllung ist vorzugsweise evakuiert (z.B.
1 mbar absolut). Die Umhüllung ist z.B. eine hoch vakuumdichte Folie oder ein Behälter.
Der Isolierbehälter 1 wird vorzugsweise stehend eingesetzt. Der Isolierbehälter 1
ist in der Regel mit einem Deckel oder einer Verschlußvorrichtung verschließbar (nicht
gezeigt). Analog kann ein flacher, plattenförmiger, quaderförmiger oder kantiger Isolierbehälter
aufgebaut werden.
[0032] Das Beispiel in Fig. 3 zeigt einen zylindrischen Isolierbehälter 1. In dem Raum zwischen
Innenbehälter 2 und Außenhülle oder einen Außenbehälter 5 ist ein Rohr 4 angeordnet,
das wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut ist. Am Boden des Isolierbehälters 1
befindet sich ein Vakuumisolationspaneels 4'. Der Zwischenraum 6 (grau) ist ausgeschäumt
(Aufbau wie Fig. 1) oder evakuiert. Der Zwischenraum 6 kann insbesondere bei Evakuieren
auf ein Minimum reduziert sein. Der Isolierbehälter 1 wird vorzugsweise stehend eingesetzt.
Der Isolierbehälter 1 ist in der Regel mit einem Deckel oder einer Verschlußvorrichtung
verschließbar (nicht gezeigt). Analog zu dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel kann ein
flacher, plattenförmiger, quaderförmiger oder kantiger Isolierbehälter aufgebaut werden.
[0033] Der in Fig. 4 dargestellte Isolierbehälter 1 ist analog zu Fig. 1 aufgebaut. Der
Innenbehälter 2 ist ein Kunststoffbehälter (z.B. aus ultrahochmolekularem Polyethylen),
der von einem Zwischenraum 6 (z.B. Polyurethanschaum-Zwischenschicht) umgeben ist
und keinen direkten Kontakt zu den Vakuumisolationspaneelen 4, 4' und 4" hat. Der
grau marmoriert wiedergegebene Bereich stellt hier Polyurethanschaum dar.
[0034] Der in Fig. 5 dargestellte Isolierbehälter 1 ist analog zu Fig. 2 aufgebaut. Der
Innenbehälter 2 ist vorzugsweise ein Kunststoffbehälter (z.B. aus HDPE oder ultrahochmolekularem
Polyethylen) zur Befüllung mit einem kälteverflüssigten Gas wie Flüssigstickstoff,
der von einem Zwischenraum 6, hier ein Gasraum mit einem nicht kondensierenden Gas
oder Gasgemisch, umgeben ist. Der Innenbehälter 2 ist auf den Stützteilen 9 (z.B.
Teile aus Polyurethanschaum) gelagert (aufgelegt). Die Lagerung des Innenbehälters
2 in einem Zwischenraum 6 vermeidet thermisch bedingte, mechanische Spannungen zwischen
Isoliermantel 8 und dem Innenbehälter 2.
[0035] Der in Fig. 6 dargestellte Isolierbehälter 1 ist analog zu Fig. 3 aufgebaut. Der
Innenbehälter 2 ist ein Kunststoffbehälter (z.B. aus ultrahochmolekularem Polyethylen)
zur Befüllung z.B. mit einem kälteverflüssigten Gas wie Flüssigstickstoff, der von
einem Zwischenraum 6, hier eine Zwischenschicht mit einem Pulver wie Silica oder vorzugsweise
einem thermisch isolierenden Pulver, insbesondere einem Aerogel-Pulver (anorganisch
oder organisch), umgeben ist. In dem Zwischenraum 6 besteht enthaltenes Gas vorteilhaft
aus einem nicht kondensierenden Gas oder Gasgemisch (z.B. Helium bei Speicherung von
Flüssigstickstoff in dem Isolierbehälter). Die Zwischenschicht 6 ist mit einem Abdeckteil
11 (z.B. ein Polyurethanschaum-Teil) verschlossen. Der Isolierkörper ist aus Vakuumisolationspaneelen
4 und Polyurethanausschäumung 10 aufgebaut.
[0036] Das in Fig. 7 stark vereinfacht dargestellte Kältegerät 12 (vertikaler Querschnitt
gezeigt) weist einen zu kühlenden Raum 13 für das Kühlgut, einen Behälter 2 mit einem
Hohlraum 3 (befüllbarer Raum) für das Kühlmedium und eine Isolierung 8 auf. Behälter
2 und umgebende Isolierung 8 bilden den Isolierbehälter. Die umgebende Isolierung
8 ist vorteilhaft mit Vakuumisolationspaneelen aufgebaut. Der Isolierbehälter enthält
eine Einfüllöffnung 7 und mindestens eine Öffnung 14 für den Austritt von kaltem Gas
(in der Regel verdampftes Kühlmedium), womit der Kühlraum 8 gekühlt wird. Die Öffnung
14 ist vorzugsweise zum Behälter 2 geneigt. Als Kühlmedium dient vorzugsweise flüssiger
Stickstoff. Der Behälter 2 für das Kühlmedium besteht vorzugsweise aus kältefestem
Kunststoff, z.B. Epoxid, insbesondere glasfaserverstärktes Epoxid. Der integrierte
Behälter 2 ist z.B. ein flacher oder plattenförmiger Behälter oder ein zylindrischer
oder rohrförmiger Behälter. Es können mehrere Behälter 2 in dem Kältegerät 12 angeordnet
werden, z.B. an einer oder mehreren Seitenwänden oder an der oberen Seite (zum oberen
Blattrand weisend). Die Seitenwände, der Boden und die obere Seite werden vorteilhaft
ebenso mit Vakuumisolationspaneelen isoliert, beispielsweise wie in der DE 199 48
361 A1 beschrieben. Nach der Befüllung des Behälters 2 mit dem Kühlmedium wird die
Einfüllöffnung 7 mit einer Verschlussvorrichtung (z.B. Deckel oder Stopfen) verschlossen.
[0037] In der Fig. 8 ist ein Kältegerät 12 mit abnehmbaren oder austauschbaren Isolierbehälter
1 dargestellt (Ansicht im vertikalen Querschnitt; links Rückseite, rechts Vorderseite).
Kaltgeräte-Rumpf 15 und Isolierbehälter 1 bilden das Kältegerät 12. Der Isolierbehälter
1 ist als Seitenwand, insbesondere als Rückwand (wie gezeigt), oder Tür des Kältegerätes
12 ausgeführt. Der Behälter 2 kann flächig (z.B. als flacher Behälter, insbesondere
mit Ausdehnung über eine Seite des Kältegerätes) oder schmal (z.B. rohrförmiger Behälter,
Ausdehnung nur in einem Bereich einer Seite) gestaltet sein. Die Isolierung 8, 8'
und 8" ist mit Vakuumisolationspaneelen aufgebaut. Der Isolierbehälter 1 wird vorzugsweise
stehend eingesetzt.
[0038] Fig. 9 zeigt das Schema eines Isolierbehälters 1 mit mehreren Kunststoffbeuteln als
Innenbehälter 2, die mit einem Kühlmedium, insbesondere einem kälteverflüssigten Gas
wie Flüssigstickstoff, im Innenraum 3 gefüllt sind (Ansicht: horizontaler Querschnitt).
Die Kunststoffbeutel sind beispielsweise Kryobeutel (z.B. Blutbeutel). Die Innenbehälter
2 sind in einem Außenbehälter (Isoliermantel 8) angeordnet. Der Außenbehälter ist
beispielsweise ein doppelwandiger Kunststoffbehälter mit einer Füllung aus Isoliermaterial.
Vorteilhaft enthält der Außenbehälter Vakuumisolationspaneele. Der Außenbehälter ist
beispielsweise wie in Fig. 2 oder Fig. 3 aufgebaut. Der Zwischenraum 6 zwischen Innenbehälter
2 und Außenbehälter 8 ist z.B. mit einem bei der Temperatur des Kühlmediums nicht
kondensierbaren Gas oder Gasgemisch und/oder einem Pulver wie in Fig. 6 gefüllt. Die
als Innenbehälter 2 dienenden Kunststoffbeutel weisen in der Regel eine Füllöffnung
oder einen Füllstutzen, vorteilhaft am oberen Beutelrand, auf.
[0039] Der Außenbehälter 8 ist beispielsweise kastenförmig oder quaderförmig mit einer nach
oben offenen Seite, die mit einem vorzugsweise isolierten Deckel abgedeckt wird. Der
Deckel weist z.B. für jeden Innenbehälter 2 eine Öffnung (Füllöffnung) auf. Beispielsweise
sind in den Deckelöffnungen rohrartige Teile angeordnet, an denen die Innenbehälter
2 mit der Füllöffnung angebracht sind. Auf diese Weise können die Innenbehälter 2
durch die Deckelöffnungen mit dem Kühlmedium (z.B. Flüssigstickstoff) befüllt werden.
Bei dem Einsatz des Isolierbehälters 1 als Speicherbehälter, insbesondere als Kühlmodul
oder Cryo-Akku in einem Kältegerät, kann kaltes Gas ausströmen oder festes oder flüssiges
Kühlmedium entnommen werden. Beispielsweise wird der Isolierbehälter 1 vorteilhaft
zur Flüssigentnahme des Kühlmediums eingesetzt. Dabei wird z.B. Flüssigstickstoff
über eine Steigleitung in den Kühlraum eines Kältegerätes geleitet und dort versprüht.
Die Anordnung ist z.B. analog zu Fig. 10 aufgebaut.
[0040] Es können am Kunststoffbeutel und im Deckel des Außenbehälters 8 weitere Öffnungen,
z.B. für ein Druckausgleichsventil oder als eine Entnahmeöffnung, vorgesehen werden.
[0041] Das in Fig. 10 stark vereinfacht und schematisch dargestellte Kältegerät 12 (vertikaler
Querschnitt gezeigt) weist einen zu kühlenden Raum 13 für das Kühlgut und einen Isolierbehälter
1 im Bodenbereich des Kältegerätes 12 auf. Der Isolierbehälter 1 ist beispielsweise
wie in Fig. 1 oder Fig. 4 aufgebaut. Der Isolierbehälter 1 ist beispielsweise plattenförmig
oder quaderförmig aufgebaut. Vorzugsweise ist der Isolierbehälter 1 austauschbar.
Die Anordnung des Isolierbehälters 1 im Bodenbereich des Kältegerätes 12 ist besonders
vorteilhaft, da die Standfestigkeit und Kippfestigkeit des Kältegerätes 12 verbessert
wird.
In dem Kältegerät sind vorteilhaft ein oder mehrere Böden (z.B. Lochböden) oder Fächer
15 angeordnet. Der Isolierbehälter 1 dient vorteilhaft als Quelle für kaltes Gas (wie
in Fig. 10 gezeigt) oder zur Flüssigentnahme des Kühlmediums (z.B. Flüssigstickstoff),
etwa über eine Steigleitung, insbesondere zum Versprühen des flüssigen Kühlmediums
im Kühlraum 13 des Kältegerätes 12.
Die Isolierung 8 des Kältegerätes 12 ist vorteilhaft mit Vakuumisolationspaneelen
aufgebaut, beziehungsweise enthält einen oder mehrere Isolationskörper, die wie ein
Vakuumisolationspaneel aufgebaut sind.
1. Isolierbehälter (1) zur Aufbewahrung, zur Speicherung oder zum Transport eines kälteverflüssigten
oder kälteverfestigten Gases oder Gasgemisches in mindestens einem Hohlraum (3), wobei
der Hohlraum (3) umgeben ist von Wandungen aus Kunststoff, einem Kunststoffmaterial,
einem kunststoffhaltigen Material oder Metall und der Hohlraum (3) von einer thermischen
Isolierung mit mindestens einem evakuierten Bereich (4, 4', 4") in einer Hülle oder
einem Behälter aus Kunststoff, einem Kunststoffmaterial oder einem kunststoffhaltigen
Material umgeben ist.
2. Isolierbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierbehälter (1) mindestens einen Innenbehälter (2) aus Kunststoff, Kunststoffmaterial
oder einem kunststoffhaltigen Material zur Aufnahme des kälteverflüssigten oder kälteverfestigten
Gases oder Gasgemisches, und zur thermischen Isolierung mindestens einen Außenbehälter
(8), einen Isoliermantel oder Isolierkörper aufweist.
3. Isolierbehälter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenlage und/oder Zwischenschicht (6) zwischen Innenbehälter (2) und Außenbehälter
(8), Isoliermantel oder Isolierkörper angeordnet ist.
4. Isolierbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der evakuierte Bereich (4, 4', 4") Kohlendioxid, Krypton oder Argon enthält.
5. Isolierbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung mindestens ein Vakuumisolationspaneel umfaßt oder der Innenbehälter
(2) ein Beutel ist.
6. Isolierbehälter (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierbehälter (1) in oder an einem Kältegerät (12) oder einem Kältegerät (12)
mit mindestens einem Vakuumisolationspaneel zur thermischen Isolierung angeordnet
ist.
7. Verfahren zur Kühlung von Kühlgut, wobei das Kühlgut mit Hilfe eines Kühlmediums gekühlt
wird, das in einem Isolierbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bevorratet
wird.
8. Verwendung eines Behälters (2) oder Beutels aus Kunststoff, Kunststoffmaterial oder
einem kunststoffhaltigen Material zur Aufnahme, Aufbewahrung oder Speicherung eines
kälteverflüssigten oder kälteverfestigten Gases oder Gasgemisches in einem Isolierbehälter
(1) oder in einem Isolierbehälter (1) mit einer Isolierung, die ein oder mehrere Vakuumisolationspaneele
oder entsprechend aufgebaute Vakuumisolationseinheiten aufweist.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierbehälter (1) als Kühlmodul oder Cryo-Akku oder der Isolierbehälter (1)
als Kühlmodul oder Cryo-Akku in einer Kühleinrichtung oder einem Kältegerät (12) dient.
10. Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierbehälter (1) als Quelle für ein kaltes Gas oder ein kälteverflüssigtes
Gas dient, wobei das kalte Gas oder ein kälteverflüssigtes Gas in den Kühlraum (13)
eines Kältegerätes (12) geleitet wird.