DE1966296A1 - Waermespeichermaterial - Google Patents

Waermespeichermaterial

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Description

Wärmespeichermaterial
Die Erfindung betrifft ein Warmespeiohermaterial für Nahrungsmittel— und Getränkebehälter und insbesondere Behälter, durch welche die Temperatur des im Behälterinneren befindlichen Getränks, insbesondere die Temperatur von Kaffee, Tee und dergleichen steuerbar ist.
Einer der großen Nachteile beim Trinken heißer Getränke, wie z.B. Kaffee, besteht darin, daß man eine geraume Zeit warten muß, bis sich der Kaffee auf Trinktemperatur abkühlt« Personen, welche die Abkühlung nicht abwarten bzw. nicht abwarten wollen, riskieren, sich beim Trinken zu verbrannen. Andererseits stellt es ein Problem dar, das Getränk auf Trinktemperatur zu halten, insbesondere dann, wenn Milch bzw. Sahne und Zucker zum Kaffee zugegeben werden; jedesmal, wenn der Kaffee durch frischen Kaffee wieder aufgewärmt wird, ist es erforderlich, das Gemisch neu einzuregeln, indem mehr Milch und Zucker hinzugegeben wird»
209815/0482
Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipf.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
1B66296
In dem US-Patent Nr8 2 876 634 eines "thermodynamischen Behälters" wurde versucht, diesen Problemen gerecht zu werden. In der genannten Patentschrift ist eine Kaffeetasse dargestellt, zwischen deren Wänden ein Wärmespeichermaterial angeordnet isty das Wärmespeichermaterial dient zur Absorbierung der Hitze von in die Tasse eingegossenem, heißem Kaffee. Bienenwachs wurde als Wärmespeichermaterial für diese Zwecke ausgesucht, da dessen Schmelzpunkt von 64°C nahe der bevorzugten Trinktemperatur des Kaffees liegt. Durch Verwendung von Bienenwachs mit seiner latenten Schmelzwärme war es möglich, 45 zusätzliche Wärmekalorien pro Gramm zu speichern. Heißer Kaffee über 64 C schmilzt das Bienenwachs, wodurch der Kaffee abkühlt, bis seine Temperatur unterhalb 64°C gefallen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die als latente Schmelzwärme im geschmolzenen Bienenwachs vorhandene Wärme zum Kaffee zurückgeführt und hält dessen Temperatur längere Zeit in der Nähe von 64°C,
Wenn der Kaffee durch Strahlung, Fortleitung und Konvektion abkühlt, fällt seine Temperatur unter 64 C; durch die latente Schmelzwärme im verflüssigten Bienenwachs gespeicherte Wärme wird daraufhin zum Kaffee zurückgeleitete Auf diese Weise wird Kaffee nahe dem Schmelzpunkt des Bienenwachses für längere Zeit als bislang üblich auf Trinktemperatur gehalten.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen Materialien für die genannten Zwecke geschaffen werden, welche in der Massenproduktion einfacher herzustellen sindt und welche zum Kühlen von Nahrungsmitteln und Getränken innerhalb eines breiten Temperatur- Bandbereiches eingesetzt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe und Erzielung nachstehend angegebener Vorteile erfolgt dadurch, daß das Wärmespeichermaterial im wesentlichen aus 45 % Aluminiumpulver und 55 % Paraffin besteht.
209815/0482
Befindet sich das Wärmespeichermaterial in einem doppelwandi— gen Wärmespeicherbehälter, so schmelzen Getränke, welche zum Trinken zu heiß sind, das Wärmespeichermaterial, welches seinerseits das Getränk innerhalb von zwei Minuten auf Trink— temperatur abkühlt. Während des Abkühlens des Getränks an das Wärmespeichermaterial verlorene Wärme wird daraufhin dem Getränk wieder zugeführt, um es auf Trinktemperatur zu halten, wenn das Wärmespeichermaterial sich wieder verfestigt.
Das zwischen den Wänden der doppelwandigen Dose anzubringende Wärmespeichermaterial nach der Erfindung leitet Wärme so gut wie das innerhalb der Dose befindliche Nahrungsmittel oder Getränk und nutzt seine Änderung vom festen Zustand zum flüssigen Zustand oder vom flüssigen Zustand zum festen Zustand bzw. seine Veränderung von einem kristallinen Zustand zu einem anderen im gewünschten Temperaturbereich, um den Inhalt des thermodynamischen Behälters für etwa 30 Minuten innerhalb dieses genannten Temperaturbereiches zu halten.
Im Folgenden werden im einzelnen untersuchte Vergleichsmaterialien aufgeführt. Die Übergangstemperatur wurde angegeben (Schmelzpunkt, Kristallisierungstemperatur, Temperatur der Hydradisierung). Es wurden auch die in der Literatur angegebenen Werte für die Übergangstemperatur angegeben«
Material Übergangs
temperatur
1, Bienenwachs 64 C 42 cal· pro g.
2. Stearinsäure 67 C 47 cal. pro g«
3· Triglyceril- o
stearat 54 C 45 cal. pro g.
4« Eisensulfat
7-hydrat
FeSo4„7H20 64 C 56 cal«, pro g.
5. Na.B,0_.10 H„0 60°C 68 eal. pro g.
' ο
6. Ha3B2O4.8HgO 54 C 68 cal. pro g.
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Material
7. Raffiniertes Paraffin
8. Cero—Legierungen
Übergangstemperatur
53C-5*C 56°C-57°C 6i°C-62°C 65°C-66°C 7i C-74°C
59°C
35 bis 58 cal. pro j je nach Ölgehalt, Reinheit, Schmelzbereich u, dgl.
Zusammen mit diesen Materialien, welche einer Zustandsänderung unterliegen, ist ein weiteres Material erforderlich, um die Wärmeleitfähigkeit durch das Wärmetauschermaterial zu verbessern· Da die Leitfähigkeit wenigstens derjenigen von Wasser zu entsprechen hat, die derjenigen von Nahrungsmitteln oder Getränken entspricht, wurde Wasser selbst zusammen mit kristallinen Hydraten verwendet. Im Falle von Paraffin wurde anstelle von Metallwolle, wie früher verwendet, Metallpulver zum Einsatz gebracht· Es wurden Metallpulverflocken gewählt, von denen weniger als 1 % in einem Sieb mit 325 Maschen je 25»^ nun zurückgehalten wurde. Es wurde eine Dispersion der Pulverflocken in einem Paraffingemisch hergestellt, welches zuvor aus bestimmten Schmelzpunktfraktionen vorbereitet wurde.
Die Paraffingemische, deren Wärmeleitfähigkeit durch Metallpulver verstärkt wurde, reagieren wesentlich schneller als die in der oben aufgezeigten Tabelle dargestellten Salze der Hydration und Kristallisation. Die Salze waren bei Berührung mit den Metallbehältern korrodierend« Bienenwachs war sehr teuer und hat sich als ein zu schlechter Wärmeleiter erwiesen, verglichen mit dem Paraffin— und Metallgemisch.
Es wurden verschiedene Metalle, deren Leitfähigkeit derjenigen von Kork entspricht, dem Paraffin beigesetzt. Gemische unter Verwendung von Kupferpulver waren schneller als diejenigen unter Verwendung von Aluminium· In einem Fall wurden 70 % Kupfer verwendet. Die Kosten von Kupfer sind jedoch
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untragbar, das Gewicht ist unerwünscht und die toxischen Wirkungen bei Einführung lassen es als nicht brauchbar erscheinen«
Es wurde Aluminium in verschiedener Form angesetzt* Dabei wurde ein Niederschlag erzielt mit sphärischen Partikeln und großen Flocken in niedrig viskosen Gemischen. Es wurden feine Flocken, wie sie für Färbezwecke verwendet werden und von welchen weniger als 1 % auf einem'Sieb mit 325 Maschen je 25»^ mm zurückgehalten wurden, in geschmolzenem Paraffin 200 Stunden lang angesetzt, wobei bei einem Gemisch von 45 fo Aluminiumpulver und 55 c/o Paraffin kein Niederschlag beobachtet wurde. Es hat sich herausgestellt, daß sich sphärische Alumi— I niumpartikel gleicher Maschengröße niederschlugen·
Es wurde im einzelnen die Abk-ühlgeschwindigkeit der die verschiedenen Gemische aus Aluminium und Paraffin verwendenden liehälter aufgezeichnet* Das Gemisch aus 20 L/o Aluminium und 80 % Paraffin ergab nicht genügend Leitfähigkeit, um den Temperaturwechsel des Wärmespeichermaterials optimal zu gestalten. Bei einer geringeren Geschwindigkeit der Wärmeübertragung wurde das Plateau, also die Verweilzeit, im gewünschten Bereich gleichfalls gekürzt, über 50 % Aluminiumpulver waren nicht ausreichend, da das geschmolzene Paraffin die Neigung hatte, in amorphem Zustand zu bleiben, weniger beweg— lieh war und nicht die gleiche Übergangswärme wiedergab, wie es dann möglich war, wenn das geschmolzene Paraffin in geschmolzenem Zustand genügend flüssig war, um in festem Zustand eine bessere Kristallstruktur einzunehmen. Di© Zeit innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches nahm gleichfalls ab und offensichtlich unterlag die Kristallisierung des Paraffins einigen Störungen.
Die erwünschte Verbindung für ein schnelles Abkühlen auf 65 C innerhalb von maximaler Zeit im Bereich von 5^ C bis 65 C besteht aus 45 % Aluminiumpulver (99 % geflockt mit obiger
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Siebgröße) und aus 55 % Paraffin (75 % mit einem Schmelzpunkt zwischen 560C und 57°C und 25 % mit einem Schmelzpunkt zwischen 71°G und 740C)0
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Claims (1)

1366296
PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. M ARTI N L! CHT
PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN· Dr. R E I N H O L D SCHMIDT
8 MÖNCHEN 2 · THERES I ENSTRASSE S3
Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN T Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN
JOHN ¥. RYAN L OkI 19?1
Mönchen, den ■. ** l3/'
Bei Air, Kalifornien
Road 688 Ihr Zeichen Unser Zeichen JjJ^/J
V.St.A.
WALLACE Ii. SHAPERO Torrance, Kalifornien Anza Avenue 23139 V.St.A.
Wärmespeichermaterial
PATENTANSPRUCH
Värmespeiohermaterial, welches bei seinem Wechsel zwischen flüssigem und festem Zustand schnell Wärme absorbiert und emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus 45 % Aluminiumpulver und 55 % Paraffin besteht.
209815/CU82
Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
8 MÖNCHEN 2, THE RES I EN STRASSE 33 · Telefon: 2812 02 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vereinsbank Mönchen, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Posischeck-Konto: Manchen Nr. 1633 97
Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
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