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Dokumentenidentifikation DE68908656T2 24.03.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0365609
Titel BILDUNG DER KRISTALLINEN KEIME BEI UNTERKÜHLTEN MATERIALIEN.
Anmelder Benson, David, Golden, Conn., US;
Barrett, Peter F., Peterborough, Ontario, CA
Erfinder Benson, David, Golden, Conn., US;
Barrett, Peter F., Peterborough, Ontario, CA
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 68908656
Vertragsstaaten AT, BE, DE, FR, GB, IT, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.02.1989
EP-Aktenzeichen 899028864
WO-Anmeldetag 09.02.1989
PCT-Aktenzeichen US8900530
WO-Veröffentlichungsnummer 8908228
WO-Veröffentlichungsdatum 08.09.1989
EP-Offenlegungsdatum 02.05.1990
EP date of grant 25.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.03.1994
IPC-Hauptklasse F24H 7/02

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Methoden und Verfahren der Keimbildung bei der Kristallisation unterkühlter Materialien, wie sie z.B. für die Wärmeenergiespeicherung durch Phasenübergang genutzt werden (z.B. Salzhydrate wie Natriumacetat, Natriumthiosulfat und Trimethylol-Ethanhydrat). Derartige Keimbildung zwingt das unterkühlte Material, sehr schnell von seiner Hochtemperaturphase in die Niedertemperaturphase überzugehen und dabei seine latente Übergangswärme freizusetzen. Die Erfindung bezieht sich spezieller auf eine Methode und eine Apparatur für die Kontrolle und das Auslösen der Keimbildung bei bestimmten Temperaturen und zu bestimmten Zeiten durch manuelle, thermische oder elektromechanische Auslösung.

Die allgemeinen Grundlagen der Wärmeenergiespeicherung mittels Phasenumwandlungsmaterial sind größtenteils bekannt. Wenn Material von einem Ausgangs Zustand oder einer Ausgangsphase, z.B. dem festen Aggregatzustand, bis zum flüssigen Zustand erwärmt wird, wird dabei Energie aufgenommen. In dem Temperaturbereich, in dem das Material von einem Aggregatzustand zum anderen übergeht, ist mehr Energie erforderlich, um die Temperatur um einen bestimmten Wert zu erhöhen, als sie um den gleichen Betrag zu erhöhen, wenn das Material die Phase nicht ändert. Diese beim Phasenübergang des Materials (oder dem Übergang von einem Aggregatzustand zum anderen) zusätzlich erforderliche Energie heißt die latente Übergangswärme.

Insbesondere heißt die Energie, die für den Phasenübergang von der Flüssigkeit zum Gas und umgekehrt notwendig ist, latente Verdampfungswärme. Die Energie, die beim Phasenübergang von der Flüssigkeit zum Festkörper oder zur Kristallisation abgegeben wird, bzw. für den umgekehrten Phasenübergang vom kristallinen Festkörper zur Flüssigkeit benötigt wird, ist als latente Schmelzwärme bekannt. Wenn sich ein Material abkühlt, wird die aufgenommene Energie normalerweise am Phasenübergangspunkt abgegeben. Einige Materialien lassen sich deutlich unter die normale Phasenübergangstemperatur abkühlen, behalten aber die latente Übergangswärme und bleiben in der Phase oder dein Aggregatzustand der höheren Teinperatur. Zum Beispiel lassen sich manche Materialien unter bestimmten Umständen unter die Temperatur abkühlen, bei der sie normalerweise vom flüssigen in den kristallinen Zustand wechseln, bleiben jedoch im flüssigen Zustand und behalten dabei die latente Schmelzwärme. Material in diesem Zustand wird als unterkühlt oder supergekühlt bezeichnet. In einem unterkühlten Material kann man Bedingungen schaffen, die dazu führen, daß es sehr schnell von der Hochtemperaturphase in die Niedertemperaturphase wechselt und dabei die latente Übergangs- oder Schmelzwärme schnell abgibt. Die derart abgegebene Energie kann potentiell auf vielerlei Weise praktisch genutzt werden.

Ein großes Hindernis für die effektive Nutzung der latenten Übergangs- oder Schmelzwärme unterkühlter Wärmespeicherungsmaterialien war die Unmöglichkeit, die Bedingungen der Energieabgabe so zu kontrollieren, daß die Energie verläßlich und vorhersagbar dann zur Verfügung steht, wenn der Anwender es wünscht. Es gibt bereits einige Einrichtungen und Methoden, die entwickelt wurden, um die Kristallisation unterkühlter oder supergekühlter Materialien zu induzieren. Z.B. nutzt das U.S.-Patent No. 4,077,390, gehalten von J. Stanley et al., eine Methode, bei der ein Ferrometallstreifen in einer Lösung von supergekühltem Natriumacetat gebogen wird. Stanley et al. lehren, daß durch das Biegen des Ferrometallstreifens Kristallisation der unterkühlten Lösung bewirkt werden kann. In gewisser Weise ähnlich, empfiehlt das U.S.-Patent No. 2,220,777, gehalten von D. Othmer, das aneinander Kratzen oder Reiben von zwei Metallstücken oder anderen Materialien in einer Natriumacetatlösung, um die Kristallisation der Lösung in Gang zu setzen.

U.S.-Patent No. 1,384,747, gehalten von Eckelmann et al., kristallisiert eine Natriumacetatlösung, indem man sie mit einem Stab aufrührt oder die Lösung der Sonne aussetzt. Ähnlich lehrt U.S.-Patent No. 1,385,074, gehalten von G. Ferguson, eine Methode, Natriumacetatlösung zu kristallisieren, indem ein Siegel durchbohrt wird und die Lösung zuerst der Luft ausgesetzt und dann geschüttelt wird. U.S.-Patent 1,920,853, gehalten von R. Ferguson, setzt ebenfalls Natriumacetatlösung in einem Ventilmechanismus der Luft aus, um die Kristallisation zu beginnen.

U.S.-Patent No. 4,512,846, gehalten von Schlicta, schlägt vor, eine Lösung von zu kristallisierendem Material in ein Druckgefäß zu plazieren und es extrem hohem Druck auszusetzen, um die Lösung in einem überkritischen Zustand zu halten, und dann einen Keimkristall einzubringen, so daß auf dem Keimkristall langsam ein großer Kristall wächst.

Das russische Patent No. 488,611, gehalten von Kurtzman, macht eine Vorrichtung bekannt, die es einem Kristallzüchter erlaubt, einen Keimkristall in eine übersättigte Lösung fallen zu lassen, um das Kristallwachstum einzuleiten.

Das U.S.-Patent No. 4,295,517, ausgegeben an Guex et al., beschreibt den Gebrauch eines Phasenumwandlungsmaterials Xylitol und schlägt eine Methode zur kontrollierten Freisetzung der latenten Übergangswärme des Xylitols vor, die darin besteht, einen Kristalliten in einem kleinen Kunststoffbeutel zu isolieren, der sich in einem größeren Behälter supergekühlten Xylitols befindet, und den Behälter zu kneten, um den kleinen Beutel zu zerstören und den Kristalliten freizugeben.

Neben den Anwendungsfällen, wie den in den älteren Patenten oben beschriebenen, wo das Unterkühlen eines Materials einen erwünschten Weg darstellt, die latente Übergangsoder Schmelzwärme zu speichern und bei Bedarffreizusetzen, gibt es auch Umstände, unter denen Unterkühlung einen unerwünschten Effekt darstellt. Bei einem Prozeß, in dem die Kristallisation eines Materials bei vorhersagbarer Temperatur oder mit einer kontrollierten Rate ablaufen soll, kann das Phänomen der Unterkühlung zum Beispiel dazu führen, daß das Material in der flüssigen Phase bleibt, auch wenn es unter seinen normalen Gefrier- oder Kristallisationspunkt abgekühlt wurde, wodurch der erwünschte Kristallisationsvorgang behindert oder blockiert wird. Unter derartigen Umständen wäre eine automatische, verläßliche Einrichtung zur Vorbeugung derartiger unterkühlter Zustände sehr nützlich, war aber vor der hier vorliegenden Erfindung nicht verfügbar.

Zwar waren alle oben beschriebenen früheren Entwicklungen in unterschiedlichem Maße bei speziellen Aufgabenstellungen wirksam, es blieb jedoch eine grundlegende Unmöglichkeit, die Keimbildung des Kristallisationsprozesses zu präzisen, vorherbestimmten Zeitpunkten oder bei genau festgelegten Temperaturen mit automatischen oder zumindest leicht zu steuernden Auslösemechanismen auszulösen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, die Freisetzung latenter Übergangswärme eines Körpers unterkühlten Phasenumwandlungsmaterials zu kontrollieren, wobei ein Kristallit des Materials isoliert von der Hauptmasse des Materials gehalten wird und die Kristallisation durch Impfen des unterkühlten Phasenumwandlungsmaterials eingeleitet wird, indem der Kristallit des Materials aus der Isolierung freigegeben wird, so daß er den Körper des Materials berührt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallit des Materials zwischen zwei festen Gegenständen eingeschlossen ist und dadurch dort festgehalten wird, daß die Objekte mit einer genügend großen Kraft zusammengepreßt werden, so daß ein Druck entsteht, welcher ausreicht, den Kristallit beim Eintauchen in das Phasenumwandlungsmaterial zwischen den zwei festen Objekten zu isolieren und ihn am Schmelzen zu hindern, und dadurch, daß der Kristallit dem unterkühlten Phasenumwandlungsmaterial ausgesetzt wird, indem der Druck vermindert wird, wodurch das unterkühlte Phasenumwandlungsmaterial mit dem Kristallit in Berührung kommen kann.

Der vorgelegten Erfindung gemäß ist auch eine Apparatur zur Kristallisationskeimbildung eines Phasenumwandlungsmaterials vorgesehen, die eine Vorrichtung zur Isolierung eines Kristalliten des Materials von einem Körper des unterkühlten Phasenumwandlungsmaterials einschließt, solchermaßen, daß die Freigabe des Kristalliten aus der Isolierung die Kristallisation des Körpers des Phasenübergangsmaterials einleitet, wodurch latente Übergangswärme freigesetzt wird. Das Verfahren ist dadurch charakterisiert, daß in dem Material eine Halterungsvorrichtung angebracht ist zur Isolierung und Halterung des Kristalliten des Materials unter ausreichend hohem Druck, so daß er bei Umgebungstemperaturen über der Phasenübergangstemperatur des Materials am Schmelzen gehindert wird und der Kristallit vom Rest des Materials isoliert wird, und dadurch, daß als Teil der Halterungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Ausüben von Druck angebracht ist, um den erforderlichen Druck auf den Kristalliten auszuüben, sowie dadurch, daß als Teil der Vorrichtung zur Druckausübung eine Einrichtung zum Aufheben des Drucks vorgesehen ist, die den Druck auf den Kristalliten zumindest teilweise verringert.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen zielen darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die latente Übergangswärme eines Wärmespeicherungs- (Phasenumwandlungs-) Materials in verläßlicher und gleichbleibender Weise freisetzen,

bei einer vorbestimmten Temperatur, die vom Anwender festgesetzt oder ausgewählt und manuell kontrolliert werden kann,

wodurch die latente Schmelzwärme eines unterkühlten Materials genutzt werden kann,

indem ein Verfahren zur Keimbildung einer unterkühlten Phase des Materials angewandt wird, das vollkommen automatisch ablaufen kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung können während Perioden überschüssigen Angebotes dieser Energie genutzt werden, um sie zu Zeiten knappen oder fehlenden Angebotes der thermischen Energie wieder freizusetzen.

Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung der Kristallisation unterkühlter Stoffe wenden die Einbringung von Impfkristallen in die Stoffe an. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, daß ein Impfkristall in einem Behälter mit sowohl Hochtemperatur - als auch unterkühlter Niedertemperaturphase aufbewahrt wird und dann der Impfkristall in das unterkühlte Phasenmaterial freigesetzt wird, so daß die Kristallisation durch Keimbildung zu genau dem gewünschten Zeitpunkt oder bei genau der gewünschten Temperatur ausgelöst wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann die Schritte der Aufbewahrung und Isolierung von Kristalliten eines Wärmespeicherungs- (Phasenumwandlungs-) Materials in seiner Niedertemperaturphase durch Klammern oder Quetschen des Kristalliten bei hohem Druck zwischen zwei harten Oberflächen uinfassen. Der Druck sollte hoch genug sein, um das Schmelzen des Kristalliten zu verhindern, wenn das Wärmespeicherungsmaterial bis zu seiner Hochtemperaturphase aufgeheizt wird.

Nachdem sich das Material wieder bis zu einem unterkühlten Zustand abkühlen konnte, kann der Druck zumindest teilweise vermindert werden, wodurch der Kristallit aus Material in der Niedertemperaturphase der unterkühlten (flüssigen) Hochtemperaturphase ausgesetzt und dadurch Keimbildung und eine Kristallisation des unterkühlten Materials durch Kettenreaktion verursacht wird, mit der Folge, daß die latente Übergangswärme des Materials freigesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beliebige harte Körper oder Oberflächen beinhalten, die mit einem Druck zusammengepreßt werden können, der ausreicht, zumindest einen Kristalliten dazwischen festzuhalten und zu isolieren, und den Kristalliten bei Temperaturen oberhalb der Phasenübergangstemperatur am Schmelzen zu hindern. Zum Beispiel kann eine solche Vorrichtung eine bistabile Bimetall-Auslösevorrichtung enthalten, worin der bimetallische Teil bei Temperaturen oberhalb der vom Anwender gewählten oder der im Rahmen der Geräteentwicklung bestimmten seine Form so ändert, daß er eine Kraft gegen einen monolithischen Teil des Auslösers ausübt und dadurch Kristalle oder Kristallite des Wärmespeicherungsmaterials festhält und Ausdehnung und Schmelzen beim Erwärmen auf eine Temperatur über der Phasenumwandlungstemperatur verhindert. Bei Temperaturen nahe oder unterhalb der vom Anwender ausgewählten, vorzugsweise bei einer Temperatur unterhalb der Phasenübergangstemperatur, rekonfiguriert sich der bimetallische Teil und vermindert den Druck dadurch genügend weit, so daß der Kristallit dem unterkühlten Material ausgesetzt wird und Keimbildung und Freisetzung der gespeicherten Energie (latenten Schmelzwärme) des Wärmespeicherungsmaterials verursacht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch eine elektromagnetisch betätigte, federgespannte Magnetschalteinrichtung einschließen, welche eine Kraft auf eine auf ein Widerlager montierte Kugel ausübt, wobei besagte Kugel und Widerlager sich in einer Kammer mit dem Wärmespeicherungs- (Phasenumwandlungs-) Material befinden. Bei Temperaturen oberhalb der vom Anwender gewählten übt der federgespannte Hebel des Magnetschalters eine Kraft auf die Kugel aus, die wiederum eine Kraft auf das Widerlager ausübt, wodurch Kristalle des Wärmespeicherungsmaterials festgehalten werden und ihre Ausdehnung beim Erwärmen des Stoffes von der Niedertemperaturphase zur Hochtemperaturphase verhindert wird, so daß besagter Kristallit in der Niedertemperaturphase bleibt. Bei Temperaturen nahe oder unterhalb der vom Anwender gewählten wird dann an den Magnetschalter Spannung angelegt, die bewirkt, daß sich der Hebel zurückzieht oder zumindest die Kraft auf die Kugel ausreichend vermindert wird, so daß der Kristallit dem unterkühlten Stoff ausgesetzt wird und Keimbildung und Freisetzung der gespeicherten Energie (latenten Schmelzwärme) des Wärmespeicherungsmaterials in der Kammer bewirkt.

Die beigefügten Konstruktionszeichnungen, die als Teil derselben in die Spezifikation eingeschlossen sind, illustrieren bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der Erfindung zu erläutern.

Zu den Konstruktionszeichnungen:

Abbildung 1 ist eine Querschnittszeichnung der Halterung eines Kristalliten aus Phasenumwandlungsmaterial durch Oberflächenrauhigkeiten harter Materialien, die in einem Medium aus Phasenumwandlungsmaterial zusammengepreßt werden.

Abbildung 2 ist eine isometrische Ansicht einer bistabilen bimetallischen Auslösevorrichtung gemäß der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Abbildungen 3-4 geben die bistabile bimetallische Auslösevorrichtung von Abbildung 2 im Querschnitt entlang der Verbindungslinie X-X' wieder.

Abbildung 5 gibt schematisch die Kräfte auf den aus Kugel und Widerlager bestehenden Teil der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wieder.

Abbildung 6 ist eine Querschnittsansicht der von der Zylinderspule betätigten Auslöseeinrichtung aus Kugel und Widerlager für die zweite bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform.

Abbildung 7 stellt einen Aufriß der in einem Wärmespeichertank installierten Auslöseeinrichtung der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung richten sich darauf, die Kristallisation eines unterkühlten Wärmespeicherungs- und Phasenumwandlungsmaterials (z.B. Hydrate von Salzen, wie Natriumacetat, Natrium-thiosulfat, Trimethyl-Ethanhydrat usw.) einzuleiten oder auszulösen, wodurch die latente Übergangswärme abgegeben wird, indem nacheinander ein Keimkristall des Materials in der Niedertemperaturphase gebildet, aufbewahrt, isoliert und schließlich zum gewählten Zeitpunkt eingebracht wird.

Einige Stoffe die zur Wärmeenergiespeicherung genutzt werden können, wie die oben erwähnten Salzhydrate, zeigen starke Neigung, in ihrer Hochtemperaturphase, d.h. der flüssigen, zu bleiben, wenn sie unter die normale Phasenübergangstemperatur, d.h. den Gefrier- oder Kristallisationspunkt, abgekühlt werden. Oft wird dieses Unterkühlen (Superkühlen) als unerwünscht angesehen, weil die Kristallisation und in der Folge die Freisetzung der in der (flüssigen) Hochtemperaturphase gespeicherten Wärmeenergie zeitlich unvorhersehbar geschehen. Dennoch kann die Erscheinung einer sehr starken Unterkühlungsneigung, wie sie von den oben aufgezählten Stoffen gezeigt wird, vorteilhaft zur Kontrolle der Freisetzung der gespeicherten Energie nach Bedarf genutzt werden. Abbildung 1 dient zur Illustration der allgemeinen Grundlagen sowohl der Methodik wie auch des Verfahrens dieser Erfindung. Allgemein gesprochen, stellt die Erfindung ein vorteilhaftes Mittel dar zur Aufbewahrung kleiner Keimkristalle oder -kristallite der (festen oder kristallinen) Niedertemperaturphase des Wärmespeicherungsmaterials 20 und ein zuverlässiges Hilfsmittel, diese Keimkristalle in die unterkühlte (flüssige) Hochtemperaturphase des Wärmespeicherungsmaterials 20 einzubringen, um so die Umwandlung in die (kristalline) Niedertemperaturphase zu initialisieren und damit die gespeicherte latente Übergangswärme nach Bedarffreizusetzen.

Gemäß Abbildung 1 können entgegengerichtete Kräfte F1, F2 auf zwei gegenüberliegende harte Festkörper 13, 14 ausgeübt werden. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen 23, 24 dieser Körper 13, 14 bestehen auf mikroskopischem Level aus einer Vielzahl von Rauhigkeiten 19, die einfach Oberflächenrauhigkeiten der Oberflächen 23, 24 darstellen. Die Größe der Kräfte F1, F2, die auf die gegenüberliegenden Körper 13, 14 ausgeübt werden, erzeugen sehr große Drücke auf die winzigen Oberflächenbereiche der Kontaktpunkte zwischen den Rauhigkeiten 19, so daß leicht Drücke von Tausenden von Bar erreicht werden.

Wird das Wärmespeicherungs- (Phasenumwandlungs-) Material 20 in seiner (festen oder kristallinen) Niedertemperaturphase zwischen den Kontaktflächen 23, 24 der Körper 13, 14 positioniert, wenn die Kräft F1, F2 wirken, dann können Kristalle 25 (auch als Kristallite bezeichnet) zwischen den Rauhigkeiten 19 festgehalten werden. Ausüben der Kräfte F1' F2 auf die gegenüberliegenden Körper 13, 14 erfüllt zwei Funktionen: (1) Der Druck, der an den Kontaktpunkten der mikroskopischen Rauhigkeiten 19 erzeugt wird, hindert den Kristall 25 daran, sich auszudehnen, während das Wärmespeicherungsmaterial bis auf seine Phasenänderungstemperatur und darüber hinaus erwärmt wird; und (2) hat der Druck eine Verformung der Oberfläche der mikroskopischen Rauhigkeiten 19 zur Folge, so daß sie die Kistalle 25 einkapseln und sie damit von dem Wärmespeicherungsmaterial 20 isolieren. Während das Wärmespeicherungsmaterial 20 über seine Phasenänderungstemperatur hinaus erwärmt wird, wandelt es sich also um und nimmt außerhalb der Kontaktpunkte der Rauhigkeiten 19 die (flüssige) Hochtemperaturphase an. Dagegen bleiben die Kristalle des Materials 20 innerhalb des eingeschlossenen Kontaktbereiches der Rauhigkeiten 19 in der (kristallinen) Niedertemperaturphase. Während das Phasenumwandlungsmaterial 20, das nicht von Rauhigkeiten 19 eingeschlossen wird, nicht mehr als den Umgebungsdruck erfährt, werden die eingeschlossenen Kristalle 25 unter gewaltigem Druck gehalten.

Später, wenn das gewählte Wärmespeicherungsmaterial 20 wieder unter seine Phasenänderungstemperatur abgekühlt, d.h., unterkühlt oder supergekühlt wird, bleibt es in der (flüssigen) Hochtemperaturphase, weil es die latente Übergangswärme nur sehr langsam abgibt. Wenn jedoch dieses unterkühlte Material 20 mit dem in der Niedertemperaturphase befindlichen Keimkristall 25 des Materials 20 in Kontakt kommt, dann initialisiert der Keimkristall 25 die Kristallisation des Wärmespeicherungsmaterials 20, indem er eine Kettenreaktion auslöst, welche das Material 20 schnell zur Gänze in die Niedertemperaturphase übergehen läßt, wobei es seine latente Übergangswärme freisetzt. Die Energie in Form dieser latenten Übergangswärme kann für viele nützliche Vorhaben eingesetzt werden.

Der Kristall 25 kann mit dem unterkühlten Wärmespeicherungs- (Phasenumwandlungs-) Material 20 leicht dadurch in Kontakt gebracht werden, daß die Kräfte F1, F2, welche die Rauhigkeiten 19 zusammenhalten, verringert werden, so daß der Kristall 25 nicht länger isoliert ist. Die Kräfte F1, F2 müssen nicht völlig aufgehoben werden, sondern nur so weit, daß sich die Oberflächen der Rauhigkeiten 19 ein wenig trennen und das supergekühlte Wärmespeicherungsmaterial 20 in Kontakt mit dem Kristall 25 kommen kann.

Die Körper 13, 14 können nach Härte gewählt werden, die auf verschiedene Weise, wie z.B. nach KNOOP oder BRINELLI, bestimmt werden kann. Im allgemeinen muß das Material hart genug sein, um dem Druck von Tausenden von Bar zu widerstehen, der notwendig ist, um den Kristall 25 des Phasenumwandlungsmaterials 20 daran zu hindern, bei Temperaturerhöhung in die (flüssige) Hochtemperaturphase zurückzukehren, aber weich genug, sich zu verformen, sich um den Kristall 25 zu schließen und ihn einzukapseln. Viele Arten handelsüblicher Materialien wie Metalle, Gläser und ähnliche erfüllen diese Anforderung.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Auslösung der Keimbildung, gemäß den Grundlagen und zur Erleichterung der Umsetzung der vorliegenden Erfindung, ist in den Abbildungen 2 bis 4 dargestellt. Die allgemeinen Grundlagen der Wirkungsweise der Vorrichtung 10 sind oben beschrieben. Die erste Ausführungsform 10 ist vorzugsweise ein bistabiler bimetallischer Auslösemechanismus, der ein Bimetallelement 11 und ein monolithisches Element 14 umfaßt, welche zwischen sich eine Kammer 17 einschließen, deren Öffnung 16 die Kammer 17 zur Außenseite der Vorrichtung 10 öffnet.

Wie in Abbildung 3 und 4 gezeigt, besteht das Bimetallelement 11 aus einer oberen metallischen Schicht 12 und einer unteren metallischen Schicht 13 mit einem anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die zu einer Kreisscheibe mit einer hohlen, zentralen Vertiefung 15 laminiert sind. Die metallische Schicht 12 und die metallische Schicht 13 sind so gewählt, daß das Element 11 bistabil ist; das bedeutet, daß bei einer Temperatur oberhalb einer Zieltemperatur T* das Element eine nach unten konvexe Form besitzt, wie in Abbildung 3 dargestellt. Bei Umgebungstemperaturen unterhalb von T* ist das Element konvex nach oben geformt, wie in Abbildung 4 gezeigt. Wenn die Umgebungstemperatur in Richtung von T* sinkt, erfolgt der Formübergang von Element 11 von der in Abbildung 3 gezeigten zu der in Abbildung 4 dargestellten Form spontan als "Umschnappen" bei oder nahe der Zieltemperatur. In ähnlicher Weise erfolgt der Formübergang von Element 11 von der in Abbildung 4 zu der in Abbildung 3 gezeigten spontan als "Umschnappen" bei oder nahe der Zieltemperatur T*, wenn die Umgebungstemperatur in Richtung von T* ansteigt.

Das monolithische Element 14 ist ebenfalls scheibenförmig und vorzugsweise ein Material wie Federstahl oder ähnliches, mit einer leichten zentralen Kuppel 18, wie in Abbildung 3 und 4 dargestellt. Die Elemente 11 und 14 sind vorzugsweise an ihren Rändern 21 und 22 in einem Zustand der Vorspannung aneinandergeheftet, so daß die zentrale Vertiefung 15 des Bimetallelementes 11 und die zentrale Kuppel 18 des Monolithelementes 14 immer in Kontakt sind. Bei Umgebungstemperaturen oberhalb der Zieltemperatur T* sind die Elemente 11 und 14 in stärkerem Kontakt miteinander im Bereich 18, wie in Abbildung 3 gezeigt. Umgekehrt sind die Elemente 11 und 14 bei Umgebungstemperaturen unterhalb der Zieltemperatur T * in weniger kräftigem Kontakt miteinander im Bereich 18, wie in Abbildung 4 dargestellt.

Die Öffnung 16 im Bimetallelement 11 ist vorgesehen, um dem Phasenumwandlungsmaterial 20 den Zugang zu Kammer 17 zu ermöglichen. Natürlich könnte die Öffnung 16 genauso in dem monolithischen Element 14 vorgesehen werden.

Im Betrieb wird ein bimetallischer Auslösemechanismus 10, der Kristalle des Phasenumwandlungsmaterials 20 enthält, mit einer Temperatur oberhalb der Temperatur T* (und damit in der Form nach Abbildung 3) in einen (nicht gezeigten) Behälter gelegt, der über die Phasenübergangstemperatur erwärmtes Phasenumwandlungsmaterial in seiner (flüssigen) Hochtemperaturphase enthält. Der Behälter kann von beliebiger Form und an eine große Vielzahl von Aufgaben angepaßt sein, die Wärmeanwendung oder -transfer erfordern. Die Zieltemperatur T* des bimetallischen Auslösemechanismus 10 ist so gewählt, daß sie unter der Phasenübergangstemperatur des Stoffes 20 liegt. Das in seiner (flüssigen) Hochtemperaturphase befindliche Wärmespeicherungsmaterial 20 im Behälter dringt durch die Öffnungen 16 in die Kammer 17 des Auslösers 10 ein. Das Phasenumwandlungsmaterial 20 läßt man in Ruhe unter seine Phasenübergangstemperatur abkühlen, wo es unterkühlt oder supergekühlt wird. Wenn die Umgebungstemperatur von Material 20 weiter sinkt und sich der Zieltemperatur T* nähert, schnappt der Auslösemechanismus 10 in die in Abbildung 4 gezeigte Form, wodurch der Druck auf die Kristalle 25 teilweise nachläßt und die Kristalle 25 dem umgebenden unterkühlten Phasenumwandlungsmaterial 20 exponiert werden. Die Kristalle 25 dienen zur Keimbildung für das unterkühlte Phasenumwandlungsmaterial 20, wodurch eine Kettenkristallisationsreaktion ausgelöst wird, was zur Folge hat, daß das Material 20 abrupt in die Niedertemperaturphase wechselt und dabei seine latente Übergangswärme freisetzt. Wenn das Phasenumwandlungsmaterial 20 wieder erwärmt wird, schnappt, bevor Material 20 seine Phasenumwandlungstemperatur erreicht, die Auslösevorrichtung 10 (bei T*) wieder in die Form nach Abbildung 3, wobei sie die Kristalle 25 im Druckpunkt 18 von dem Phasenumwandlungsmaterial 20 abschließt. Das Phasenumwandlungsmaterial 20 kann dann über seine Phasenübergangstemperatur erwärmt werden, während die Kristalle 25 im Druckpunkt 18 eingekapselt und aufbewahrt sind. Wenn die Wärmequelle entfernt wird, wird das Material 20 wiederum unterkühlt werden, und der Zyklus wiederholt sich unbegrenzt. Die Wirkungsweise der Auslösevorrichtung 10 kann vollautomatisch sein, in Abhängigkeit von der Änderung der Umgebungstemperatur. Wo sie dazu genutzt wird, ungewolltes Unterkühlen zu verhindern, kann die Zieltemperatur T* gerade unterhalb der Phasenübergangstemperatur der Flüssigkeit liegen. Dann wird jedesmal, wenn das Material 20 auf diese Temperatur abgekühlt wird, die Auslösevorrichtung 10 automatisch ansprechen und die Kristallisation einleiten. Wenn andererseits Speicherung und Freisetzung von Wärme das Ziel sind, kann die Zieltemperatur T* noch niedriger liegen, damit Kristallisation und in der Folge die Freisetzung von Übergangswärme bei der gewünschten Umgebungstemperatur ausgelöst werden.

Die Abbidungen 5 bis 7 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Abbildung 5 werden eine harte Kugel 60 und ein hartes Widerlager 61 für das Eintauchen in ein Phasenumwandlungs- und Wärmespeicherungsmaterial 20 vorgesehen. Wenn eine Kraft F auf die Kugel 60 ausgeübt wird, so wird diese gegen das Widerlager 61 gedrückt. Die Kristalle 25 werden unter Druck festgehalten und abgeschlossen, wo die Kugel 60 in Kontakt mit dem Widerlager 61 ist. Wenn das Phasenumwandlungsmaterial 20 über seine Phasenübergangstemperatur hinaus erwärmt wird, nimmt es eine (z.B. flüssige) Hochtemperaturphase an. Die festgehaltenen Kristalle 25 werden im Niedertemperaturzustand gehalten, weil die für den Wechsel zur Hochtemperaturphase notwendige Ausdehnung durch den Druck der Kugel 60 gegen das Widerlager 61 verhindert wird. Abbildung 5 stellt die Beanspruchung der Oberfläche 24 des Widerlagers 61 graphisch dar.

Wenn die Wärmequelle entfernt wird, unterkühlt sich das Phasenumwandlungsmaterial 20 und behält dabei seinen Hochtemperaturzustand bei, obwohl es unter die Phasenübergangstemperatur abkühlt. Wenn die Kraft F auf die Kugel 60 teilweise vermindert wird, werden die Kristalle 25 des Phasenumwandlungsmaterials 20 der Hochtemperaturphase des Materials 20 ausgesetzt. Diese Exposition führt zur Keimbildung in der (flüssigen) Hochtemperaturphase des Materials 20 mit der Folge einer Kettenreaktions-Kristallisation und unmittelbaren Übergangs zur Niedertemperaturphase, wodurch das Phasenumwandlungsmaterial 20 zur Freisetzung der latenten Übergangswärme veranlaßt wird.

Abbildung 6 erläutert einen spulenbetätigten Auslöser 70 für die Keimbildung, der das Prinzip von Kugel 60 und Widerlager 61 nutzt wie oben erläutert. Eingesetzt wird ein konventioneller, elektromagnetisch betätigter Magnetschalter 50. Der Magnetschalter 50 schließt einen Hebel 51, einen Magnetkern 52, die Spulenwindungen 53, Isolierung 63, und eine Feder 54 zur Kraftübertragung ein. Die Belastungsplatte 57 ist am Hebel 51 befestigt. Vorgesehen ist auch eine Einstellmutter 59. Eine Röhre 55 mit dem Widerlager 61 als Unterteil ist mit einer Kammer 62 als Behälter für das Phasenumwandlungsmaterial 20, die Kugel 60 und das Einsetzen des Betätigungsstabes 51 versehen. Die Deckelplatte 56 der Röhre 55 besitzt eine Öffnung 64, durch die der Betätigungsstab 51 eingesetzt ist und frei beweglichen Durchgang hat. Die Feder 54 zur Kraftübertragung drückt gegen die Deckelplatte 56 und die Belastungsplatte 57, und übt mittels des Betätigungsstabes 51 eine ausreichende Kraft auf die Kugel 60 aus, wodurch der Druck geliefert wird, die Kristalle 25 wie oben erläutert festzuhalten und einzuschließen. Die Einstellmutter 59 wird dazu benutzt, den auf die Kugel 60 ausgeübten Druck geeignet einzustellen.

Wenn an den Wicklungen 53 Spannung anliegt, vermindert der Elektromagnet 52 die von der Kraftübertragungsfeder 54 auf den Betätigungsstab 51 ausgeübte Kraft, wodurch die Versiegelung der Kristalle 25 aufgehoben wird und diese wie oben beschrieben dem unterkühlten Phasenumwandlungsmaterial 20 ausgesetzt werden. Das Phasenumwandlungsmaterial nimmt dann seine Niedertemperaturphase an und gibt dabei die latente Übergangswärme ab. Der spulenbetätigte Auslöser 70 für die Keimbildung kann manuell, thermisch, durch Zeitschaltung oder auf andere Art und Weise aktiviert werden, je nach der Wahl der konventionellen Kontrollen (nicht gezeigt), die zur Energiezufuhr zum Magnetschalter 50 oder zu deren Unterbrechung benutzt werden. In einer gegebenen Ausführungsform kann die Kammer 62 das Phasenumwandlungsmaterial 20 zur Gänze enthalten oder mit (nicht gezeigten) Öffnungen ausgerüstet sein, welche die Zufuhr von Phasenumwandlungsmaterial 20 aus einem größeren Behälter erlauben.

Abbildung 7 erläutert eine der vielen Anwendungen für die Freisetzung latenter Übergangswärme, wie in der Beschreibung der Ausführungsformen und des Verfahrens der Vorrichtung für Keimbildung und Wärmespeicherung der vorliegenden Erfindung erklärt. Der Wärmespeichertank 40 enthält die Kammern 41 und 42 und ein Wärmespeichermedium 43, welches (zum Beispiel) Wasser sein kann. In dieser Anwendung kann der Wärmespeichertank die dem Heißwassertank entsprechende Komponente eines Solar-Heißwassersystems sein. Die Kammern 41 und 42 enthalten ein Phasenumwandlungs- und Wärmespeicherungsmaterial 20, wie Natriumacetat, Natrium-thiosulfat, Trimethylol-Ethanhydrat oder dergleichen. Zur Erläuterung: die Kammer 41 würde dem Rohrteil 55 und dem Kammerteil 62 des spulenbetätigten Auslösers 70 für die Keimbildung aus Abbildung 6 entsprechen. Der Spulenmechanismus 50 aus Abbildung 6 ist oben auf Kammer 41 und vorzugsweise außerhalb des Speichertanks 40 in Abbildung 7 angebracht. Nochmals zum Zwecke der Erläuterung: Kammer 42 von Abbildung 7 enthält auch einen Auslösemechanismus 10, wie er als erste bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde.

Ein Wärmetranfermedium 45 nimmt Energie von einem Solarkollektor oder einer anderen Quelle auf (nicht gezeigt) und überträgt diese Energie mit Hilfe des Wärmetauschers 44 auf das Speichermedium 43. Da sich das Speichermedium 43 erwärmt, solange die äußere Wärmequelle verfügbar ist, erwärmt es auch das Phasenumwandlungsmaterial 20 in den Kammern 41 und 42, so daß die Hochtemperaturphase des Stoffes 20 erreicht wird. Die Auslösemechanismen 10 oder 70 funktionieren wie bereits beschrieben, indem sie Kristalle zur Keimbildung des Phasenübergangsmaterials 20 aufbewahren. Wenn die äußere Wärmequelle entfernt wird (z.B. durch den Sonnenuntergang), kühlen sich das Speichermedium 43 und das Phasenumwandlungsmaterial 20 ab. Das Phasenumwandlungsmaterial 20 wird unterkühlt, wie oben beschrieben. Beim Erreichen der erwünschten Temperatur T* wird der Auslöser 10 oder 70 betätigt, wodurch das unterkühlte Phasenumwandlungsmaterial 20 in den Kammern 41 und 42 seine latente Übergangswärme abgibt, wie bereits beschrieben. Das Speichermedium 43 nimmt die solcherart vom Phasenumwandlungsmaterial abgegebene Energie auf und erhöht dabei seine Temperatur.

Auf diese Art und Weise wird die Energie, die in Perioden reichlicher Verfügbarkeit einer externen Energiequelle gespeichert wurde, z.B. zu Zeiten, wenn die externe Energiequelle nicht verfügbar ist, abgegeben, um die Wassertemperatur aufrechtzuerhalten.

Natürlich können die Speichertanks 40 mit mehreren Kammern 41 oder 42 ausgerüstet sein. Die Aktivierung der Auslösevorrichtungen 10 oder 70 kann für jede Kammer zu unterschiedlichen Zeiten beginnen, so daß jeweils nur eine Kammer die in ihr gespeicherte Energie abgibt. Auf diese Art und Weise kann die gewünschte Temperatur des Speichermediums 43 über eine längere Zeitdauer aufrechterhalten werden.

Die in den ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Auslösevorrichtungen können zusätzlich zu der in Abbildung 7 beschriebenen auch in einem weiten Bereich weiterer Anwendungen eingesetzt werden. Beispiele umfassen Handwärmer, Wärmekissen für medizinische Anwendungen, Speisenwärmer, Autobatterie- oder -motorwärmer, Autositzwärmer, Heißwannen-Wärmerückgewinnungssysteme und dergleichen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Steuern der Freisetzung latenter Umwandlungswärme eines Körpers aus einem unterkühlten Phasenumwandlungsmaterial (20), bei dem ein Kristallit (25) des Materials (20) vom Körper des Materials getrennt gehalten wird und Kristallisation durch Impfen des unterkühlten Phasenumwandlungsmaterials eingeleitet wird, indem der Kristallit (25) des Materials aus seiner Isolierung freigegeben wird, so daß er den Körper des Materials (20) berührt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Kristallit (25) des Materials zwischen zwei festen Gegenständen (13, 14) eingeschlossen und dort dadurch festgehalten wird, daß die Gegenstände (13, 14) mit einer Kraft (F1, F2) zusammengepreßt werden, die ausreicht, einen Druck zu erzeugen, durch welchen der Kristallit (25) zwischen den zwei festen Gegenständen (13, 14) beim Eintauchen in das Phasenumwandlungsmaterial (20) isoliert gehalten und am Schmelzen gehindert wird, und

daß der Kristallit (25) dadurch dem unterkühlten Phasenumwandlungsmaterial (20) ausgesetzt wird, daß der Druck aufgehoben und damit ermöglicht wird, daß das unterkühlte Phasenumwandlungsmaterial (20) den Kristalliten (25) berührt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches die Schritte 30 des Einschließens des Kristalliten (25) des Materials (20) zwischen zwei festen Gegenständen (13, 14) und des Festhaltens desselben an dieser Stelle durch Ausüben einer diese beiden festen Gegenstände (13, 14) fest zusammenpressenden Kraft (F1, F2), welche über einen den Kristalliten (25) einschließenden mikroskopischen Bereich (19) einen Druck erzeugt, der ausreicht den Kristalliten am Schmelzen bei über der Phasenumwandlungstemperatur des Materials (20) liegenden Temperaturen zu hindern,

des Unterkühlens einer Menge des Materials (20) und des Aussetzens des Kristalliten (25) des Materials (20) dem unterkühlten Material (20) durch Aufheben der die zwei festen Gegenstände (13, 14) zusammenpressenden Kraft (F1, F2) zwecks Keimbildung für die Kristallisation des unterkühlten Materials (20) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, welches den Schritt des Zusammenpressens der zwei festen Gegenstände (13, 14) mit einer zum Isolieren des Kristalliten (25) von der nicht durch den intensiven Druck zwischen den zwei Gegenständen (13, 14) eingeschlossenen Menge des Materials (20) ausreichenden Kraft (F1, F2) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, umfassend die Schritte des Einschließens des Kristalliten (25) zwischen den erwähnten Gegenständen (13, 14) bei unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur des Materials (20) befindlichem und kristallisiertem Material (20),

des Zusammenpressens der erwähnten Gegenstände (13, 14) mit einer zum Erzeugen eines hinreichend starken Drucks in einem den Kristalliten (25) einschließenden mikroskopischen Bereich (19) ausreichenden Kraft (F1, F2), um den Kristalliten (25) am Schmelzen bei höheren Umgebungstemperaturen als der Phasenumwandlungstemperatur des Materials (20) zu hindern und vom Rest des Materials (20) zu isolieren,

des Anhebens der Umgebungstemperatur des Materials (20) auf eine oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur liegende Temperatur und des Belassens dieses Materials auf dieser erhöhten Temperatur während einer zum Schmelzen des Materials (20) ausreichenden Zeitspanne zwecks Aufnahme latenter Umwandlungswärme durch das Material (20),

des Absenkens der Umgebungstemperatur des Materials (20) auf eine unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur liegende Temperatur, so daß das Material (20) in einen unterkühlten Zustand übergeht, und

des Verringerns der die erwähnten Gegenstände (13, 14) zusammenpressenden Kraft (F1, F2) in einem Ausmaß, welches genügt, den Druck auf den eingeschlossenen Kristalliten (25) zumindest teilweise so weit zu verringern, daß der eingeschlossene Kristallit (25) dem unterkühlten Material (20) ausgesetzt wird und damit Keimbildung für das Kristallisieren des unterkühlten Materials (20) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, welches den Schritt des Einleitens der Verringerung der Anpreßkraft (F1, F2) beim Erreichen einer unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur liegenden vorbestimmten Temperatur durch die Umgebungstemperatur des unterkühlten Materials (20) umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, welches den Schritt des Ausübens der erwähnten Kraft (F1, F2) mittels einer Federeinrichtung umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, welches die Schritte des Ausübens der erwähnten Kraft (F1, F2) mittels einer temperaturempfindlichen Federeinrichtung umfaßt, die bei höheren Temperaturen eine größere Kraft und bei niedrigeren Temperaturen eine geringere Kraft ausübt.

8. Verfahren nach Anspruch 3, welches den Schritt des Ausübens eines zum partiellen Verformen des erwähnten mikroskopischen Bereiches (19) um den Kristalliten (25) herum zwecks Isolierung des erwähnten Kristalliten (25) im erwähnten verformten Bereich unter einem Druck umfaßt, der ausreicht, die Kristallform des Kristalliten (25) zu bewahren, wenn die Umgebungstemperatur über die Phasenumwandlungstemperatur angehoben wird.

9. Vorrichtung zur Keimbildung für das Kristallisieren eines unterkühlten Phasenuinwandlungsmaterials (20) mit einer Einrichtung zum Isolieren eines Kristalliten (25) des Materials von einem Körper des unterkühlten Phasenumwandlungsmaterials (20) in solcher Weise, daß die Freigabe des Kristalliten (25) aus seiner Isolierung die Kristallisation des Körpers aus Phasenumwandlungsmaterial einleitet, womit latente Umwandlungswärme freigesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Material (20) eine Einschließeinrichtung zum Isolieren und Haltern des Kristalliten (25) des Materials (20) unter einem das Schmelzen des Kristalliten (25) bei oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur des Materials (20) liegenden Umgebungstemperaturen verhindernden ausreichend hohen Druck und in einer den Kristalliten (25) vom Rest des Materials (20) isolierenden Weise vorgesehen ist,

daß eine Druckausübungseinrichtung als Teil der Einschließeinrichtung vorgesehen ist, um auf den Kristalliten (25) den erforderlichen Druck auszuüben,

daß weiters eine Druckaufhebeeinrichtung als Teil der Druckausübungseinrichtung vorgesehen ist, um den Druck auf den Kristalliten (25) zumindest teilweise aufzuheben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Druckaufhebeeinrichtung unter vorbestimmte Bedingung automatisch betätigbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, worin die Druckaufhebeeinrichtung durch eine vorbestiminte Temperaturbedingung automatisch betätigbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, worin die Druckaufhebeeinrichtung durch eine unter der Phasenumwandlungstemperatur des Materials (20) liegende vorbestimmte Umgebungstemperatur des Materials (20) automatisch betätigbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Einschließeinrichtung zwei im wesentlichen feste Körper miteinander benachbarten und in knappem Abstand voneinander befindlichen mikroskopischen Oberflächenbereichen zum Einschließen eines Kristalliten (25) des besagten Materials (20) zwischen sich aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, worin die erwähnten festen Körper hart genug und die Druckausübungseinrichtungen stark genug sind, um auf den Kristalliten (25) einen Druck auszuüben, der ausreicht, ihn am Schmelzen bei über der Phasenumwandlungstemperatur liegenden Temperaturen zu hindern.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, worin die Druckausübungseinrichtungen stark genug ist, auf die erwähnten festen Körper einen Druck auszuüben, der ausreicht die mikroskopischen Oberflächenbereiche rund um den eingeschlossenen Kristalliten (25) zu deformieren und damit den Kristalliten vom Rest des Materials (20) zu isolieren.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin einer der erwähnten festen Körper eine monolithische vorgespannte Federplatte (14) mit einer darin vorgesehenen konvexen Ausbauchung (18) ist und der andere der festen Körper eine mit der konvexen Ausbauchung (18) in der erwähnten monolithischen Platte (14) über eine Ausbauchung (15) in Berührung stehende bistabile Bimetallplatte (11) ist, wobei sich die Ausbauchung (15) in der erwähnten Bimetallplatte (11) in einer ersten Stellung bei niedrigen Temperaturen konkav weg von der konvexen Ausbauchung (18) in der erwähnten monolithischen Platte (14) erstreckt, so daß damit der Druck zwischen den erwähnten Körpern bei niedrigeren Temperaturen geringer ist, und sich die erwähnte Ausbauchung (15) bei höheren Temperaturen in einer zweiten Richtung konvex zur konvexen Ausbauchung (18) in der erwähnten monolithischen Platte (14) erstreckt, so daß damit der Druck zwischen den erwähnten Körpern (11, 14) bei höheren Temperaturen größer ist, also eine Sprungtemperatur existiert, bei welcher die Ausbauchung (15) in der erwähnten Bimetallplatte (11) instabil wird und in Abhängigkeit von Änderungen der Umgebungstemperatur von der erwähnten ersten Stellung in die erwähnte zweite Stellung und von der erwähnten zweiten Stellung in die erwähnte erste Stellung springt, wobei die erwähnte Sprungtemperatur unter der Phasenumwandlungstemperatur des Materials (20) liegt, und wobei die Druckausübungseinrichtung von der erwähnten monolithischen Platte (14) und von der hiermit in vorgespannter Berührung stehenden Bimetallplatte (11) gebildet ist und die erwähnte Druckaufhebeeinrichtung die erwähnte Sprungtemperatur ist, bei welcher die Platte aus der erwähnten ersten Stellung springt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, worin einer der erwähnten Körper (60) eine gekrümmte Oberfläche (23) besitzt und worin einer der erwähnten Körper (61) in Berührung mit dem anderen gedrückt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, worin die Druckauf hebeeinrichtung einen elektrisch betätigten Magnetschalter (50) aufweist, welcher mit jenem Körper (60) verbunden ist, der gegen den anderen gedrückt wird, wobei der erwähnte Magnetschalter (50) so betätigbar ist, daß er der Anpreßkraft zumindest teilweise entgegenwirkt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 9 mit einer Behälteranordnung (41, 42) zum Aufnehmen einer Menge des unterkühlten Phasenumwandlungsmaterials (20) und zum Aufnehmen der erwähnten Einschließeinrichtung, der erwähnten Druckausübungseinrichtung und der erwähnten Druckaufhebeeinrichtung, für das Speichern latenter Umwandlungswärme während des Schmelzens des erwähnten Materials (20) und für das Abgeben latenter Schmelz wärme durch rasches Kristallisieren im Zuge einer Kettenreaktion bei in unterkühltem Zustand befindlichem Material (20).

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, worin die erwähnte Druckaufhebevorrichung eine Fernbetätigungseinrichtung aufweist, damit diese Druckaufhebeeinrichtung bei Bedarf durch den Benutzer betätigt werden kann.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, worin die Druckaufhebeeinrichtung eine automatische Betätigungseinrichtung zum automatischen Betätigen dieser Druckaufhebeeinrichtung bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands aufweist.







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