DE202007006946U1 - Autarke multifunktionale Wärmeeinheit - Google Patents

Abstract

Autarke multifunktionale Wärmeeinheit welche in der Lage ist, ohne weitere Energiezufuhr ein Objekt zu erhitzen.
Diese Wärmeeinheit besteht aus:
• Behältniss aus Plastik oder anderem Material, welches eine Flüssigkeit, z. B. Natriumacetat-Trihydrat und einen Clip enthält und aus einer 2-fach ummantelten Kunsstoffolie oder anderem material besteht (IX I)
• Druckknöpfe zum seitlichen Verschluss mit II B (I A)
• Druckknöpfe zum seitlichen Verschluss mit I A (II B)
• Druckknopf zum unteren Verschluss mit V E (III C)
• Aussparungen/Löcher zum unteren Verschluss von III C und V E (IV D)
• Druckknopf zum unteren Verschluss mit III C. (V E)
• Untere Halterung Plastik für Druckknöpfe
(VI F)
• seitliche Halterung für Druckknöpfe Plastik ohne Befüllung (VII G)
• Aussparung ohne Befüllung zur besseren Griffigkeit des Produktes (VIII H)

Description

• Die multifunktionale Wärmeeinheit funktioniert ohne Wärme- oder Energiezufuhr ausserhalb des Systems. Diese Einheit ist so gestaltet, das diese entweder ausgebreitet funktionsbereit ist oder aber im verschlossenen Zustand ein Behältnis darstellt, welches ein Objekt aufnehmen kann. Das im verschlossenen Zustand entstandene Behältnis kann z. B. eine Babyflasche aufnehmen.
• In der Wärmeeinheit befindet sich eine Flüssigkeit und ein sog. Metallclip. Nach dem die Flasche in die Einheit eingesetzt wurde und durch die Clipbetätigung sich die gebildeten Kristalinen strukturell entfalteten, mithin zu einer etwas harten Masse geworden ist, gibt diese kontinuierlich Wärme an das in der Mitte befindliche Objekt, z. B. Flasche, ab, bis diese annähernd Körpertemperatur erreicht hat. Bei Erreichen der gewünschten Temperatur kann das Objekt, z. B. eine Flasche, entnommen werden.
• Die Wärmeeinheit ist wiederverwendbar. Hierzu wird diese einfach in einen Topf mit heissem Wasser gelegt. Die gebildeten kristalinen Strukturen lösen sich nun wieder auf und gehen in einen flüssigen Zustand über, der auch nach Abkühlung erhalten bleibt. Durch erneute Betätigung des Metallclips kann die physikalische Reaktion erneut ausgeführt werden.
• Die Wärmeeinheit besteht aus einer 2-fach ummantelten Kunsstoffolie in deren Inneren sich eine kristaline Flüssigkeit befindet die in der Lage ist Wärme zu speichern. Diese Wärme kann durch die Betätigung eines integrierten Metallplättchens wieder freigesetzt werden, sodass sich die gesamte Einheit auf ca. 45-55 Grad aufheizt und ca. 30-60 Minuten lang kontinuierlich Wärme abstahlt. Zum Schutz ist zusätzlich der Boden noch durch eine Clipmechanik ausgestattet sodass das Objekt, z. B. eine Flasche nicht nach unter einweichen kann.
• Bei der Wärmeeinheit wird daher Wärme gespeichert und rasch wieder freigesetzt. Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe sind daher leicht umkehrbar. Es liegt zudem eine übersättigte metastabile Lösung von Natriumacetat-Trihydrat (CH₃COONa 3 H₂O) in Wasser oder anderer Flüssigkeit und wird mechanisch aktiviert. Die bei der exothermen Reaktion freiwerdende Kristallisationswärme wird in mehreren Schritten abgegeben. Die Latentwärmespeicherkissen enthalten Natriumacetat-Trihydrat (CH₃COONa·3 H₂O), welches im metastabilen Zustand in einer übersättigten Lösung vorliegt. Durch Aktivierung kristallisiert das Natriumacetat-Trihydrat spontan aus und gibt die der Einheit gespeicherte Wärme (latente Wärme) frei. CH₃COO^–(aq.) + Na⁺ (aq.) → CH₃COONa·3 H₂O (fest) lexotherm wobei die in der Einheit befindlichen Ionen zunächst das Ionengitter bilden. Simultan nehmen Wassermoleküle in den Zwischenräumen des Ionengitters festgelegte Plätze ein, wobei sie ihre Dipole exakt ausrichten. Die Wassermoleküle bilden ein Gitter im Kristallgitter. Die Anzahl der Wassermoleküle pro Formeleinheit (drei) ist genau definiert. Ein Teil der bei diesem Vorgang freigesetzten latenten Wärme ist die Lösungswärme bzw. Kristallisationswärme des Salzes. Für die kräftige Erwärmung ist die parallel ablaufende, stark exotherme Bildung des Wassermolekül-Gitters erheblich. Bei dieser Bildungswärme (oder besser Bildungsenthalpie) des Salzhydrats handelt es sich ebenfalls um eine latente Wärme. Die Enthalpie ist hierbei ein Maß für die Energie eines thermodynamischen Systems. Ist sie negativ, so wird bei der Bildung der Substanz aus den Elementen Energie frei, ist sie dagegen positiv, so muss Energie zur Bildung der Substanz aus ihren Edukten aufgewendet werden. Beim Erhitzen des Salzes auf eine Temperatur von ca. 58 °C bricht zunächst das Kristallwassergitter zusammen. Simultan wird auch das Ionengitter zerlegt. Allerdings handelt es sich bei diesem Prozess nicht um Schmelzen, sondern um ein Lösen. Das Natriumacetat-Trihydrat wird in der Hitze zersetzt. Dabei wird das fest in das Kristallgitter eingebaute Kristallwasser abgegeben und es entsteht zuerst wasserfreies Natriumacetat. Erhitzt man weiter, löst sich das entstandene Natriumacetat in seinem eigenen Kristallwasser – jedoch nicht vollständig. Während der "Aufladevorgang" der Wärmeeinheit aus zwei getrennten Reaktionen besteht, verläuft die Wärmeabgabe in einem Schritt. Dabei gibt es eine Besonderheit, die für die Funktion sehr wichtig ist: Die Kristallisationswärme erhitzt die Reaktionsmischung so stark, dass die Bildung des Natriumacetat-Trihydrats wieder verhindert wird. Erst wenn sich die Wärmeeinheit ein wenig abgekühlt hat, kann neues Natrium-acetat-Trihydrat entstehen und damit auch neue Wärme, die wiederum zu einer kurzen Pause in der Wärmeabgabe führt. Durch diesen oszillierenden Mechanismus bleibt die Wärmeeinheit besonders lang warm.
• Die Wärmeeinheit kann mit Glaubersalz gefüllt sein. Ein anderes Salz, mit dem diese Effekte erzielt werden, ist das Natriumsulfat. Es liegt im Glaubersalz als Dekahydrat mit der Zusammensetzung Na₂SO₄·10 H2O vor. Glaubersalz schmilzt bereits bei 32,5 °C in seinem Kristallwasser.
• Die Wärmeeinheit kann auch mit Magnesiumnitrat-Hexahydrat gefüllt sein mit einer Mischung Mg(NO₃)₂·6 H₂O mit Lithiumnitrat LiNO₃. Die Wärmedichte der Salzmischung beträgt 182 J/cm³.
• Stand der Technik
• Ein derartiges autarkes System ist noch nicht existent. Bisweilen müssen Wärmeeinheiten durch Energiezufuhr ausserhalb des Systems gespeist werden.
• Problem
• Dem Anspruch liegt das Problem zugrunde, eine Einheit zu schaffen, welche es ermöglicht, ohne Energiezufuhr von aussen, mithin autark, ein Objekt von sich heraus zu erhitzen.
• Erfindung
• Dieses Problem wird mit den Maßnahmen des Anspruches gelöst.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass ohne Energiezufuhr von aussen ein Objekt erwärmt werden kann.
• Darstellung der Erfindung
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Skizze erläutert.
• Aufstellung:
• I.
• A = Druckknöpfe zum seitlichen Verschluss mit römisch zwei B
• II.
• B = Druckknöpfe zum seitlichen Verschluss mit römisch eins A
• III.
• C = Druckknopf zum unteren Verschluss mit römisch fünf E
• IV.
• D = Aussparungen/Löcher zum unteren Verschluss von römisch drei C und römisch fünf E
• V.
• E = Druckknopf zum unteren Verschluss mit römisch drei C
• VI.
• F = Untere Halterung Plastik für Druckknöpfe
• VII.
• G = seitliche Halterung für Druckknöpfe Plastik ohne Befüllung
• VIII.
• H = Aussparung ohne Befüllung zur besseren Griffigkeit des Produktes
• IX.
• I = Behältniss Plastik der Befüllung enthällt Natriumacetat-Trihydrat und einen Clip

Claims (1)

1. Autarke multifunktionale Wärmeeinheit welche in der Lage ist, ohne weitere Energiezufuhr ein Objekt zu erhitzen. Diese Wärmeeinheit besteht aus: • Behältniss aus Plastik oder anderem Material, welches eine Flüssigkeit, z. B. Natriumacetat-Trihydrat und einen Clip enthält und aus einer 2-fach ummantelten Kunsstoffolie oder anderem material besteht (IX I) • Druckknöpfe zum seitlichen Verschluss mit II B (I A) • Druckknöpfe zum seitlichen Verschluss mit I A (II B) • Druckknopf zum unteren Verschluss mit V E (III C) • Aussparungen/Löcher zum unteren Verschluss von III C und V E (IV D) • Druckknopf zum unteren Verschluss mit III C. (V E) • Untere Halterung Plastik für Druckknöpfe (VI F) • seitliche Halterung für Druckknöpfe Plastik ohne Befüllung (VII G) • Aussparung ohne Befüllung zur besseren Griffigkeit des Produktes (VIII H)