用于预调节潜热储存元件的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于预调节一个或多个潜热储存元件的方法以及一种根据权利要求11所述的用于预调节一个或多个潜热储存元件的装置。
【背景技术】
[0002]在适合于此的储存材料中储存热时，其温度通常提高。热储存的该形式被称为可感知的或可感觉的热储存。
[0003]当在合适于此的材料中进行相变(例如从固态相变化成液态相(或者反过来))时，那么在储存材料的温度和由储存材料所吸收的(或者释放的)热之间的关系不再是线性的。在从固态变化成液态时，热储存材料在达到相变温度时开始熔融。储存材料保持该温度直到储存材料完全熔融。之后在继续吸收热的情况下才又出现温度的提高。
[0004]由于尽管在较长的时间上输送热量而实际不发生温度的提高，这被称为潜热。在例如典型的固态/液态相变的情况中，潜热等于储存材料的熔融热或结晶热。
[0005]潜热储存材料具有较大优点，即利用其可以以较小的温度间隔储存比较大的热量。由于相变在一定的时间段上在大致恒定的温度下进行，可能平衡温度波动并且避免温度峰值。
[0006]潜热储存材料以不同的形式已知。由英文术语也将这些材料称为PCM材料(相变材料)。
[0007]如目标温度(相变温度)为大约(TC，则可使用具有不同添加物的水作为潜热储存材料。对于在0°C之下的冷储存，例如使用合适地配备的盐溶液。
[0008]在稍微高于0°C的范围中，其它材料、例如基于石蜡的材料更加合适。
[0009]作为背景尤其参照BINE信息服务商的概述文章“Themeninfo IV/02 aus demJahre 2002”，(卡尔斯鲁尔专业信息中心，项目编号0329840A-D，可在网站www.bine, info上查找，关键词:“Latentwaermespeicher”)。以此通过参考来参照用于潜热储存材料及其应用可能性的总体背景的该文献的内容。
[0010]根据本发明的潜热储存元件是在封闭的、必要时还设有压力平衡阀的封壳中的潜热储存材料。在此也称宏观包封的PCM材料。该封壳常常由塑料制成。基本结构例如已知所谓的冷却积蓄器(Kuehlakkus)。
[0011]这样的潜热储存元件可单个地或者也可作为多个例如被安装到相应的容器中的潜热储存元件来考虑。
[0012]尤其还有申请人(宣传册“va-Q-tec Packaging Portfol1，2011年I月”)的所谈及的类型的潜热储存元件同时存在用于满足目标温度。在那里得到用于37°C、22°C、4°C、0°C, -19 °C、-21°C和-32 °C的目标温度的潜热储存元件。其它供应商在销售项目中具有类似的潜热储存元件，部分地还用于其它目标温度。
[0013]所谈及的类型的潜热储存元件在特别的应用领域中被用在尤其用于运输目的的隔热的容器中。例如，这适合于运输温度敏感的物品，如药品、生物技术产品、试验用仪器或者用于和来自临床研究的试样、移植物或库存血。在该应用领域中，最佳的、一定要维持的运输和储存温度例如为2°C至8°C。产品常常仅在非常窄的温度范围中是稳定的。因此，这些产品必须强制性地在该温度范围中被运输和储存。此外常常，这样的对于运输温度非常敏感的产品绝不允许冻结。那么须可靠地避免0°C以下的温度。因此涉及以比较小的偏差可靠地达到且维持目标温度。
[0014]接下称这样的温度为目标温度，其由潜热储存元件在相变期间以较小的偏差来维持并且其由所使用的潜热储存元件的潜热储存材料得到。
[0015]本发明所基于的现有技术(文件WO 2004/104498 A2)涉及一种尤其用于运输目的的的隔热的容器，其中，优选地通过真空绝缘板隔绝容器与环境大气的热交换并且该容器在内部中具有至少一个所谈及的类型的潜热储存元件。就此而言参考该在先公开的文件的公开内容，从该文件可得悉潜热储存元件在运输容器中的应用的许多方面。
[0016]真空绝缘板的技术基本上已长久以来已知，但是在制造技术和材料技术方面持续被完善。原则上，对于真空绝缘板就此而言允许参考文件DE 100 58 566 C2，其追溯于本发明的申请人。目前，这样的真空绝缘板是最高效的隔热元件。
[0017]现在在该情况中涉及一种用于预调节潜热储存元件的方法和装置。
[0018]由于在运输期间在热力学运输容器中的内部温度必须保持在较窄的温度范围中，在潜热储存元件中的潜热储存材料的温度在开始运输时位于熔点附近。因此，潜热储存元件的潜在热容量很大程度上可完全被用于运输。由此可获得在很大程度上恒定的内部温度下的较长的运输时间。
[0019]通过特别精确地调节潜热储存元件的目标温度(开始温度)，甚至可确定应长期恒定地保持在运输容器的内部中的温度主要克服冷的外部温度、还是主要克服热的外部温度还是克服两者的影响。
[0020]例如考虑在3°C至5°C之间熔融的潜热储存材料。如果应利用该潜热储存材料在较热的夏天温度下将运输容器的内部温度尽可能长地保持在8°C以下，那么在运输开始之前应将该材料尽可能预冷到3°C附近。即最好(在正的目标温度下)实现预调节到目标温度的公差范围的下极限，即例如在此到大约3°C，从而在隔热的运输容器中使用期间还可吸收尽可能高的热量。即与此同义的是，在比较长的时间段上可相对精确地维持运输容器中的目标温度。
[0021]相同的潜热储存材料但是也可用于在远低于冰点的较低的环境温度下(例如在洲际飞行中的飞机的未被加热的行李舱中)将运输容器中的内部温度持久可靠地保持在冰点之上。那么而须更热地来预调节前述潜热储存材料，即而在相变的温度范围的上边界处。
[0022]即为了预调节潜热储存元件需要尽可能精确的预冷却温度，其(如所阐述的那样)应尽可能靠近所使用的潜热储存材料的目标温度的公差范围或处于其中。
[0023]为了预调节这样的潜热储存元件迄今将其引入冷却腔中。冷却腔通常不具有特别精确的温度调节。例如，典型的冷冻室温度处在5°C，公差范围±2°C，即在3°C至7°C之间某处。对于如在生物技术产品等的领域中的应用目的(如上所述)，这不足够。如果希望达到用于温度敏感的物品的运输或其它操作的要求，则须使用更复杂的用于预调节的方法或者特别精确的可调的冷却装置。用于预调节的这样的复杂的方法容易于出现错误。其也并不能在所有国家中、尤其不能在发展水平较低的国家中执行。
【发明内容】
[0024]因此本发明目的在于说明一种用于预调节潜热储存元件的方法和装置，其确保潜热储存元件在其应用中以其目标温度来预调节。
[0025]之前所列举的目的通过一种具有权利要求1的特征的方法来实现。优选的设计方案和改进方案是权利要求2至10的内容。
[0026]在权利要求中对于潜热储存元件使用复数。这仅用于简化情况阐述。原则上，如果在一情况中仅应预调节单个潜热储存元件，那么也可使用该方法和装置。
[0027]在此所说明的本发明以有说服力的方式解决了预调节一个或多个潜热储存元件的前述目的。在该方法中，开始将潜热储存元件冷却到优选地明显低于目标温度的初始温度上。这例如可由此实现，即将潜热储存元件引入冷却腔中、必要时还引入冷冻室中。根据目标温度，也可以以更冷的PCM材料工作，例如利用冰或干冰。重要的是，在潜热储存元件的接下来的进一步操作之前，相当精确地已知其实际温度，即无论如何在与随后的方法步骤在时间上可用的联系中测定该初始温度。
[0028]然后基于该初始温度、在本方法中所操作的潜热储存元件的热容量以及这些潜热储存元件的目标温度来计算须将多少热量输送给潜热储存元件，以达到潜热储存元件的目标温度。这是期望的理论热量。
[0029]为了具有用于根据本发明的方法的受控的边界条件，在冷却到初始温度之后须将潜热储存元件引入隔热的封闭的容器中。该容器提供了相对于环境大气很大程度上恒定的边界条件。为了将理论热量输送给具有位于其中的还具有初始温度的潜热储存元件的容器的内部，接通加热装置。其然后借助于控制装置持续地或必要时还间隔地被运行直到理论热量被引入容器的内部中。通过容器的隔绝，被加热装置引入容器的内部中的热均匀地分布在容器中并且由此还均匀地分布到潜热储存元件上。环境大气的可能波动的外部温度实际上对隔热的封闭的容器的内部没有影响。
[0030]对于本发明的教导非常重要的是该事实，即潜热储存元件由此被预调节，将一定的事先计算出的理论热量(即相应的理论能量)输送给封闭的容器的内部。以单位J(焦耳)或者更多