DE102020001380B4 - latent heat storage - Google Patents

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DE102020001380B4 DE102020001380.5A DE102020001380A DE102020001380B4 DE 102020001380 B4 DE102020001380 B4 DE 102020001380B4 DE 102020001380 A DE102020001380 A DE 102020001380A DE 102020001380 B4 DE102020001380 B4 DE 102020001380B4
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    • Y02E60/14Thermal energy storage

Abstract

Latentwärmespeicher mit wenigstens einem, in wenigstens einem Speicher aufgenommenen Phasenwechselmaterial, welches- eine Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM), bei welcher das Phasenwechselmaterial exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und- eine oberhalb der Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM) gelegene Schmelztemperatur (TSchmelz-PCM), bei welcher das Phasenwechselmaterial aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht, aufweist, und mit wenigstens einem Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des Phasenwechselmaterials, wobei der Auslösemechanismus einen Kristallisationskeimbildner umfasst, welcher mit einem mechanischen Betätigungselement (1) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) des Auslösemechanismus wenigstens ein Zweiwege-Formgedächtnispolymer enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welches derart programmiert ist, dass das Betätigungselement (1) zwischen- einer ersten Form, in welcher das Betätigungselement (1) den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, und- einer zweiten Form, in welcher das Betätigungselement (1) den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, reversibel hin und her schaltbar ist, wobei das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes (1) zumindest- eine erste Schalttemperatur (TSchalt-1), in welcher es aus seiner zweiten Form in die erste Form überführt wird, und- eine gegenüber der ersten Schalttemperatur (TSchalt-1) höhere, zweite Schalttemperatur (TSchalt-2), in welcher es aus seiner ersten Form in die zweite Form überführt wird, aufweist.Latent heat storage device with at least one phase change material accommodated in at least one storage device, which has a crystallization temperature (Tswitching PCM) at which the phase change material changes exothermically from a fluid state to a crystalline state, and- a melting temperature above the crystallization temperature (Tswitching PCM). (Tmelting PCM), in which the phase change material changes from the crystalline state to the fluid state, and having at least one triggering mechanism for triggering the crystallization of the phase change material, the triggering mechanism comprising a crystallization nucleating agent which is connected to a mechanical actuating element (1) in Active connection is, characterized in that the actuating element (1) of the triggering mechanism contains at least one two-way shape memory polymer or is formed entirely from it, which is programmed such that the actuating element (1) between a a first mode in which the actuating element (1) brings the nucleating agent into contact with the phase change material to initiate its crystallization, and- a second mode in which the actuating element (1) brings the nucleating agent out of contact with the phase change material, reversibly to and fro is switchable, wherein the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element (1) has at least- a first switching temperature (Tswitching-1), in which it is converted from its second form into the first form, and- one compared to the first switching temperature (Tswitching- 1) higher, second switching temperature (TSwitch-2), in which it is converted from its first form into the second form.

Description

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit wenigstens einem, in wenigstens einem Speicher aufgenommenen Phasenwechselmaterial, welches

  • - eine Kristallisationstemperatur, bei welcher das Phasenwechselmaterial exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und
  • - eine oberhalb der Kristallisationstemperatur gelegene Schmelztemperatur, bei welcher das Phasenwechselmaterial aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht,
aufweist, und mit wenigstens einem Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des Phasenwechselmaterials, wobei der Auslösemechanismus einen Kristallisationskeimbildner umfasst, welcher mit einem mechanischen Betätigungselement in Wirkverbindung steht.The invention relates to a latent heat storage device with at least one phase change material accommodated in at least one storage device
  • - a crystallization temperature at which the phase change material exothermically transitions from a fluid state to a crystalline state, and
  • - a melting temperature above the crystallization temperature at which the phase change material changes from the crystalline state to the fluid state,
having, and having at least one triggering mechanism for triggering the crystallization of the phase change material, wherein the triggering mechanism comprises a crystallization nucleating agent, which is operatively connected to a mechanical actuating element.

Latentwärmespeicher der vorgenannten Art sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt, wobei ihr Wärmespeichervermögen auf einem in einem Speicher aufgenommenen Phasenwechselmaterial beruht, welches die Enthalpie von reversiblen thermodynamischen Zustandsänderungen nutzt. Beispiele solcher, auch als „PCM“ (phase change materials) bezeichneter Phasenwechselmaterialien umfassen vornehmlich, wenngleich nicht ausschließlich, verschiedene Salzhydrate. Die Phasenwechselmaterialien weisen eine relativ hohe Schmelzenthalpie auf, wobei beim „Laden“ des Latentwärmespeichers das Phasenwechselmaterial bei Erreichen seiner Schmelztemperatur von einem festen, üblicherweise kristallinen, Zustand in einen fluiden, insbesondere flüssigen, Zustand übergeht, in welchem Wärme über einen langen Zeitraum gespeichert werden kann. Während des Abkühlens verbleibt das Phasenwechselmaterial dann über einen relativ breiten Temperaturbereich in Form einer unterkühlten Schmelze in einem metastabilen Zustand in flüssiger Phase, bis es seine Kristallisationstemperatur erreicht. Sobald in der unterkühlten Schmelze eine Kristallisation ausgelöst wird, so erwärmt sich das Phasenwechselmaterial infolge der hierbei freiwerdenden Kristallisationswärme, d.h. es geht exotherm von seinem fluiden, insbesondere flüssigen, Zustand in den kristallinen Zustand über. Beispiele für Phasenwechselmaterialien (PCM) auf der Basis von Salzhydraten in Form von Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl2 • 6 H2O), Natriumacetat-Trihydrat (CH3COONa • 3 H2O), Natriumthiosulfat-Pentahydrat (Na2S2O3 • 5 H2O) und Natriumsulfat-Decahydrat (Na2SO4 • 10 H2O) sind gemeinsam mit ihrer Schmelztemperatur (TSchmeiz-PCM), ihrer Schmelzenthalpie (ΔHSchmelz-PCM) und ihrem sich zwischen der Schmelz- und der Kristallisationstemperatur erstreckenden Unterkühlungstemperaturbereich (ΔTU-PCM), in welchem sie während der Abkühlung in ihrem metastabilen, flüssigen Zustand verbleiben, exemplarisch wiedergegeben: PCM TSchmelz-PCM ΔTU-PCM ΔHSchmelz-PCM (CaCl2 · 6 H2O) 30°C 20°C 190 J/g (CH3COONa · 3 H2O) 58°C 70°C 230 J/g (Na2SO4 · 10 H2O) 48°C 25°C 206 J/g (Na2SO4 · 10 H2O) 32°C 25°C 254 J/g Latent heat accumulators of the type mentioned above are known in various configurations, their heat storage capacity being based on a phase change material accommodated in a memory which uses the enthalpy of reversible thermodynamic changes of state. Examples of such phase change materials, also referred to as “PCM” (phase change materials), primarily, although not exclusively, include various salt hydrates. The phase change materials have a relatively high enthalpy of fusion, with the phase change material changing from a solid, usually crystalline, state to a fluid, especially liquid state when the latent heat store is “charged” when it reaches its melting temperature, in which heat can be stored over a long period of time . During cooling, the phase change material then remains in the liquid phase in the form of a supercooled melt in a metastable state over a relatively wide temperature range until it reaches its crystallization temperature. As soon as crystallization is triggered in the supercooled melt, the phase change material heats up as a result of the heat of crystallization released in the process, ie it changes exothermically from its fluid, in particular liquid, state to the crystalline state. Examples of phase change materials (PCM) based on salt hydrates in the form of calcium chloride hexahydrate (CaCl 2 • 6H 2 O), sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa • 3H 2 O), sodium thiosulfate pentahydrate (Na 2 S 2 O 3 • 5 H 2 O) and sodium sulfate decahydrate (Na 2 SO 4 • 10 H 2 O) together with their melting temperature (T melting PCM ), their melting enthalpy (ΔH melting PCM ) and their between the melting and The supercooling temperature range (ΔT U-PCM ) extending beyond the crystallization temperature, in which they remain in their metastable, liquid state during cooling, is given as an example: PCM T Enamel PCM ΔT U-PCM ΔH melting PCM (CaCl 2 6H 2 O) 30°C 20°C 190 J/g ( CH3COONa.3H2O ) 58°C 70°C 230 J/g ( Na2SO4 10H2O ) 48°C 25°C 206 y/g ( Na2SO4 10H2O ) 32°C 25°C 254 J/g

Weitere Beispiele für derartige Phasenwechselmaterialien auf der Basis von Salzhydraten, welchen im Übrigen gegebenenfalls Additive einschließlich Chelatbildnern zugesetzt sein können, umfassen z.B. Kaliumfluorid-Tetrahydrat (KF • 4 H2O) mit einer Schmelztemperatur von 19°C und Lithiumnitrat-Trihydrat (LiNO3 • 3 H2O) mit einer Schmelztemperatur von 29°C.Further examples of such phase change materials based on salt hydrates, to which additives including chelating agents can also be added, include potassium fluoride tetrahydrate (KF • 4 H 2 O) with a melting point of 19° C. and lithium nitrate trihydrate (LiNO 3 • 3 H 2 O) with a melting temperature of 29°C.

Im Zuge des anthropogenen Klimawandels gewinnen Latentwärmespeicher auf der Basis solcher Phasenwechselmaterialen zunehmend an Bedeutung, wobei sie beispielsweise in solarthermischen Anlagen zum Speichern von Solarenergie, für wärmespeichernde Fußboden- und Wandheizelemente, zur energieautarken Temperierung von Transport- und Lagerbehältern bis hin zu Hand- bzw. Taschenwärmern Anwendung finden können.In the course of anthropogenic climate change, latent heat storage systems based on such phase change materials are becoming increasingly important, for example in solar thermal systems for storing solar energy, for heat-storing floor and wall heating elements, for energy self-sufficient temperature control of transport and storage containers through to hand or pocket warmers can find application.

Um die in einem metastabilen Zustand befindliche unterkühlte Schmelze in den kristallinen Zustand zu überführen, so dass die hierbei freiwerdende Kristallisationswärme genutzt werden kann, benötigen gattungsgemäße Latentwärmespeicher einen Auslösemechanismus, mittels welchem die Kristallisation des Phasenwechselmaterials zuverlässig und insbesondere wiederholt initiiert werden kann. Dies geschieht insbesondere durch Zugabe eines Keimbildners, wie beispielsweise durch den Zusatz von Fremdkeimen oder Eigenkeimen in Form eines Anteils des im kristallinen Zustand befindlichen Phasenwechselmaterials, wobei die lokale Bildung von Eigenkeimen des Phasenwechselmaterials z.B. durch eine lokale mechanische Stoßbelastung erzielt werden kann (vgl. z.B. die DE 601 07 382 T2 , DE 10 2010 046 243 A1 , EP 0 350 460 A2 oder US 5 378 337 A ) . Weitere Möglichkeiten der Initiierung einer Keimbildung in dem unterkühlten Phasenwechselmaterial bestehen beispielsweise in einer lokalen Abkühlung der unterkühlten Schmelze auf die Kristallisationstemperatur des Phasenwechselmaterials (vgl. z.B. die EP 3 056 868 A1 ) oder in der elektrochemischen Aktivierung mittels in dem Speicher angeordneter Elektroden.In order to convert the supercooled melt, which is in a metastable state, into the crystalline state so that the heat of crystallization released can be used, generic latent heat storage devices require a triggering mechanism by means of which the crystallization of the phase change material can be initiated reliably and, in particular, repeatedly. This is done in particular by adding a nucleating agent, such as by adding foreign nuclei or autologous nuclei in the form of a portion of the phase change material in the crystalline state the local formation of intrinsic nuclei of the phase change material can be achieved, for example, by a local mechanical shock load (cf. e.g DE 601 07 382 T2 , DE 10 2010 046 243 A1 , EP 0 350 460 A2 or U.S. 5,378,337 A ) . Other ways of initiating nucleation in the supercooled phase change material are, for example, local cooling of the supercooled melt to the crystallization temperature of the phase change material (cf., for example, EP 3 056 868 A1 ) or in the electrochemical activation by means of electrodes arranged in the memory.

Die US 4 817 704 A beschreibt einen Latentwärmespeicher mit Phasenwechselmaterialien auf der Basis von Salzhydraten, welcher eine Mehrzahl an Kammern zur Aufnahme der Phasenwechselmaterialien umfasst, welche mittels einer Kapillaren miteinander in Verbindung stehen. Da die Kammern auf diese Weise miteinander kommunizieren, gelangen im Falle einer Kristallisation des Phasenwechselmaterials in einer der Kammern Kristallisationskeime durch die Kapillare hindurch in die unterkühlte Schmelze des Phasenwechselmaterials in einer benachbarten Kammer, so dass auch dieses zu kristallisieren vermag. Als Auslösemechanismus zur Initiierung einer exothermen Kristallisation des in einem unterkühlten Schmelzzustand befindlichen Phasenwechselmaterials dient ein aus zumindest einer der Kammern herausragender Kapillarenabschnitt, auf welchen entweder manuell oder mittels eines Werkzeugs eine mechanische Stoßbelastung ausgeübt werden kann, oder welche manuell oder mittels eines Werkzeugs mit einem Kristallisationskeim in Kontakt gebracht werden kann.the U.S.A. 4,817,704 describes a latent heat accumulator with phase change materials based on salt hydrates, which comprises a plurality of chambers for accommodating the phase change materials, which are connected to one another by means of a capillary. Since the chambers communicate with one another in this way, if the phase change material in one of the chambers crystallizes, crystallization nuclei pass through the capillary into the supercooled melt of the phase change material in an adjacent chamber, so that this can also crystallize. A capillary section protruding from at least one of the chambers serves as the triggering mechanism for initiating an exothermic crystallization of the phase change material that is in a supercooled molten state can be contacted.

Ein Nachteil der bekannten Latentwärmespeicher besteht insbesondere darin, dass ihr Auslösemechanismus die Zufuhr von Energie - sei sie mechanisch oder sei sie elektrisch - erfordert, um eine Kristallisation der unterkühlten Schmelze des Phasenwechselmaterials zu initiieren und die hierbei freiwerdende Wärme nutzen zu können.A particular disadvantage of the known latent heat storage devices is that their triggering mechanism requires the supply of energy—be it mechanical or electrical—in order to initiate crystallization of the supercooled melt of the phase change material and to be able to use the heat released in the process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile einen einfachen und kostengünstigen Auslösemechanismus für einen Latentwärmespeicher der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welcher es ermöglicht, die Kristallisation der unterkühlten Schmelze des Phasenwechselmaterials sowohl in reproduzierbarer als auch insbesondere in energieautarker Weise zu initiieren.The invention is based on the object of proposing a simple and cost-effective triggering mechanism for a latent heat storage device of the type mentioned at the outset, while at least largely avoiding the aforementioned disadvantages, which makes it possible to initiate the crystallization of the supercooled melt of the phase change material both in a reproducible and, in particular, in an energy self-sufficient manner .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Latentwärmespeicher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Betätigungselement des Auslösemechanismus' wenigstens ein Zweiwege-Formgedächtnispolymer enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welches derart programmiert ist, dass das Betätigungselement zwischen

  • - einer ersten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, und
  • - einer zweiten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt,
reversibel hin und her schaltbar ist, wobei das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes zumindest
  • - eine erste Schalttemperatur, in welcher es aus seiner zweiten Form in die erste Form überführt wird, und
  • - eine gegenüber der ersten Schalttemperatur höhere, zweite Schalttemperatur, in welcher es aus seiner ersten Form in die zweite Form überführt wird,
aufweist.According to the invention this object is achieved in a latent heat storage device of the type mentioned in that the actuating element of the triggering mechanism 'contains at least one two-way shape memory polymer or is formed entirely from it, which is programmed in such a way that the actuating element between
  • - a first form in which the actuator brings the nucleating agent into contact with the phase change material to induce crystallization thereof, and
  • - a second form in which the actuator brings the nucleating agent out of contact with the phase change material,
is reversibly switchable back and forth, wherein the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element at least
  • - a first switching temperature at which it is transformed from its second form into the first form, and
  • - a second switching temperature, which is higher than the first switching temperature, in which it is converted from its first form into the second form,
having.

Bei Formgedächtnispolymeren handelt es sich um Polymere, welche üblicherweise aus wenigstens zwei Polymerkomponenten oder insbesondere aus einer Polymerkomponente mit verschiedenen Segmenten bestehen. Dabei handelt es sich einerseits um „harte“ Segmente, welche auch als Netzpunkte fungieren. Andererseits handelt es sich um „weiche“ Segmente, welche die Netzpunkte miteinander verbinden und als Schaltsegmente wirken sowie auch als solche bezeichnet werden. Die Schaltsegmente sind bei erhöhten Temperaturen amorph bzw. elastisch, während sie bei niedrigeren Temperaturen starr sind (sie liegen in diesem Fall in teilkristalliner oder verglaster Form vor). Derartige Polymere lassen sich hinsichtlich ihrer Formgebung programmieren, indem sie auf eine Temperatur erwärmt werden, welche wenigstens der sogenannten Schalttemperatur entspricht, bei welcher der Phasenübergang (Glasübergang bzw. Schmelzübergang) der Weich- bzw. Schaltsegmente stattfindet. Bei einer solchen Temperatur kann das Polymer dann unter Einwirkung einer Verformungskraft mechanisch verformt werden, wonach es unter Aufrechterhaltung der Verformung auf seine sogenannte Formfixierungstemperatur abgekühlt werden kann, welche der Kristallisationstemperatur bzw. Glasübergangstemperatur der Weich- oder Schaltsegmente entspricht und im Bereich der Schalttemperatur der Formgedächtnispolymere liegen kann, aber demgegenüber üblicherweise zumindest etwas geringer ist. Die Weich- bzw. Schaltsegmente liegen dann wieder in teilkristalliner bzw. verglaster Form vor, so dass die Formgebung erhalten bleibt. Diese Formgebung ist indes insoweit nur temporär, als wenn ein solchermaßen „programmiertes“, also mechanisch verformtes, Formgedächtnispolymer auf eine bestimmte Temperatur, nämlich auf seine Schalttemperatur, erwärmt wird, die weichen Segmente (Schaltsegmente) wieder in ihre amorphe bzw. flexible Form überführt werden, so dass sie der durch die harte Komponente (Netzpunkte) induzierten entropieelastischen Rückstellkraft nicht mehr entgegenwirken können und das Formgedächtnispolymer wieder seine ursprüngliche Form einnimmt, die mechanische Verformung also „rückgängig“ gemacht wird, ohne dass hierzu eine neuerliche Krafteinwirkung erforderlich wäre. Ferner besteht oft auch die Möglichkeit einer Programmierung durch Kaltverformung, indem die Formgedächtnispolymere bei einer Temperatur unterhalb ihrer Schalttemperatur, z.B. bei Umgebungstemperatur, verformt werden können und gegebenenfalls, sofern die Formfixierungstemperatur demgegenüber geringer ist, auf ihre Formfixierungstemperatur abgekühlt werden. Auch in diesem Fall findet insoweit eine nur temporäre Verformung statt, als bei einer abermaligen Erwärmung zumindest auf die Schalttemperatur, um die weichen Segmente (Schaltsegmente) in die amorphe bzw. flexible Phase zu überführen und dabei die anlässlich der Kaltverformung induzierten mechanischen Spannungen zu relaxieren, eine Rückverformung stattfindet, ohne erneut eine Verformungskraft aufbringen zu müssen.Shape memory polymers are polymers which usually consist of at least two polymer components or, in particular, of one polymer component with different segments. On the one hand, these are "hard" segments that also function as network points. On the other hand, there are "soft" segments that connect the network points with each other and act as switching segments and are also referred to as such. The switching segments are amorphous or elastic at elevated temperatures, while rigid at lower temperatures (they are in semi-crystalline or vitrified form in this case). Such polymers can be programmed in terms of their shape by being heated to a temperature which corresponds at least to the so-called switching temperature at which the phase transition (glass transition or melting transition) of the soft or switching segments takes place. At such a temperature, the polymer can then under Einwir effect of a deformation force, after which it can be cooled to its so-called shape-fixing temperature while maintaining the deformation, which corresponds to the crystallization temperature or glass transition temperature of the soft or switching segments and can be in the range of the switching temperature of the shape memory polymers, but is usually at least slightly lower in comparison . The soft or switching segments are then again in a partially crystalline or vitrified form, so that the shape is retained. However, this shaping is only temporary insofar as when a shape memory polymer that is “programmed” in this way, i.e. mechanically deformed, is heated to a certain temperature, namely to its switching temperature, the soft segments (switching segments) are converted back into their amorphous or flexible form , so that they can no longer counteract the entropy-elastic restoring force induced by the hard component (network points) and the shape-memory polymer resumes its original shape, i.e. the mechanical deformation is "reversed" without the need for a new force to be applied. Furthermore, there is often also the possibility of programming by cold deformation, in that the shape memory polymers can be deformed at a temperature below their switching temperature, eg at ambient temperature, and optionally, if the shape-fixing temperature is lower than this, can be cooled to their shape-fixing temperature. In this case, too, only temporary deformation takes place insofar as repeated heating at least to the switching temperature in order to convert the soft segments (switching segments) into the amorphous or flexible phase and thereby relax the mechanical stresses induced during the cold deformation, recovery takes place without having to apply a deformation force again.

Neben einem solchen Formgedächtnis weisen thermoresponsive Polymere in der Regel auch ein Temperaturgedächtnis auf. Hierunter wird verstanden, dass bei einem Auslösen des Formgedächtniseffektes die Formrückstellung etwa bei derjenigen Temperatur einsetzt, bei welcher zuvor die mechanische Verformung in das Material eingebracht worden ist. Ein derartiges Materialverhalten weisen beispielsweise Formgedächtnispolymere mit semikristallinen Netzwerkstrukturen auf, wie thermoplastische Polyurethan-Elastomere (N. Fritzsche, T. Pretsch in Macromolecules 47, 2014, 5952-5959; N. Mirtschin, T. Pretsch in RSC Advances _5, 2015, 46307-46315).In addition to such a shape memory, thermoresponsive polymers usually also have a temperature memory. This is understood to mean that when the shape memory effect is triggered, the shape recovery begins at about the temperature at which the mechanical deformation was previously introduced into the material. Such material behavior is exhibited, for example, by shape memory polymers with semi-crystalline network structures, such as thermoplastic polyurethane elastomers (N. Fritzsche, T. Pretsch in Macromolecules 47, 2014, 5952-5959; N. Mirtschin, T. Pretsch in RSC Advances _5, 2015, 46307- 46315).

Darüber hinaus sind Formgedächtnispolymere bekannt, welche Zweiwege-Formgedächtniseigenschaften aufweisen und folglich thermoreversibel geschaltet werden können, wobei die Schaltsegmente solcher Zweiwege-Formgedächtnispolymere beim Übergang zwischen ihrem vornehmlich teilkristallinen Zustand und ihrem vornehmlich amorphen bzw. flexiblen Zustand eine Formänderung derart erfahren, dass sie einerseits mittels Abkühlen des Polymers unter die Kristallisationstemperatur, welche im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als „erste Schalttemperatur“ bezeichnet wird, andererseits mittels Erwärmen des Polymers in den Schalttemperaturbereich, welcher im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als „zweite Schalttemperatur“ bezeichnet wird, reversibel zwischen ihrer permanenten Form und ihrer temporären Form hin und her geschaltet werden können, d.h. das entsprechend programmierte Zweiwege-Formgedächtnispolymer verformt sich bei entsprechender Temperaturführung selbsttätig hin und her. Derartige Zweiwege-Formgedächtnispolymere sind z.B. aus T. Pretsch, M. Bothe: „Bidirectional actuation of a thermoplastic polyurethane elastomer“, Journal of Materials Chemistry A, 46 (2013), 14.491-14.497, oder aus M. Bothe, T. Pretsch: „Two-way shape changes of a shape-memory poly(ester urethane)“, Macromol. Chem. Phys. 213 (2012), 2378-2385) bekannt. In addition, shape-memory polymers are known which have two-way shape-memory properties and can therefore be switched thermoreversibly, with the switching segments of such two-way shape-memory polymers undergoing a change in shape during the transition between their primarily partially crystalline state and their primarily amorphous or flexible state such that on the one hand they can be changed by cooling of the polymer below the crystallization temperature, which is referred to as the "first switching temperature" in the context of the present disclosure, on the other hand, by heating the polymer in the switching temperature range, which is referred to as the "second switching temperature" in the context of the present disclosure, reversibly between its permanent shape and its temporary shape can be switched back and forth, ie the correspondingly programmed two-way shape memory polymer automatically deforms back and forth with the appropriate temperature control. Such two-way shape memory polymers are, for example, from T. Pretsch, M. Bothe: "Bidirectional actuation of a thermoplastic polyurethane elastomer", Journal of Materials Chemistry A, 46 (2013), 14.491-14.497, or from M. Bothe, T. Pretsch: "Two-way shape changes of a shape-memory poly(ester urethane)", Macromol. Chem. Phys. 213 (2012), 2378-2385).

Die Hin- und Herverformung solcher Zweiwege-Formgedächtnispolymere kann einerseits mehr oder minder rein temperaturinduziert vonstatten gehen, ohne dass hierzu Verformungskräfte aufgebracht werden müssen. Wie weiter unten noch näher erläutert, sind darüber hinaus Zweiwege-Formgedächtnispolymere bekannt, welche ihre Zweiwege-Formgedächtniseigenschaften insbesondere unter Einwirkung einer permanenten mechanischen Vorbelastung, wie infolge eines permanenten Druckes, entfalten, so dass sie unter einer permanenten Spannung stehen, um die Kristallisation der Weichsegmente während der Abkühlung zu begünstigen, wie es beispielsweise aus dem Aufsatz von M. Bothe, T. Pretsch: „Two-Way Shape Changes of a Shape Memory Poly(ester urethane) ‟ in Macromol. Chem. Phys. 213 (2012), 213, 2378-2385 bekannt ist.The back and forth deformation of such two-way shape memory polymers can, on the one hand, take place more or less purely temperature-induced, without deformation forces having to be applied for this purpose. As explained in more detail below, two-way shape-memory polymers are also known which develop their two-way shape-memory properties in particular under the influence of a permanent mechanical preload, such as as a result of permanent pressure, so that they are under permanent tension in order to crystallize the soft segments to favor during cooling, as for example from the article by M. Bothe, T. Pretsch: "Two-Way Shape Changes of a Shape Memory Poly(ester urethane)" in Macromol. Chem. Phys. 213 (2012), 213, 2378-2385.

Die Erfindung sieht nun vor, dass das mechanische Betätigungselement des Auslösemechanismus' des Latentwärmespeichers ein solches Zweiwege-Formgedächtnispolymer enthält oder im Wesentlichen gänzlich hieraus gebildet ist, wobei das Zweiwege-Formgedächtnispolymer des mechanischen Betätigungselementes derart programmiert ist, dass es zumindest zwischen

  • - einer ersten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, und
  • - einer zweiten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt,
reversibel und insbesondere ohne Aufbringen äußerer Kräfte hin und her schaltbar ist. Das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes besitzt hierbei zumindest
  • - eine erste Schalttemperatur, in welcher es aus seiner zweiten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, in die erste Form überführt wird, und
  • - eine gegenüber der ersten Schalttemperatur höhere, zweite Schalttemperatur, in welcher es aus seiner ersten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, in die zweite Form überführt wird.
The invention now provides that the mechanical actuating element of the triggering mechanism' of the latent heat storage device contains such a two-way shape memory polymer or is essentially formed entirely from it, the two-way shape memory polymer of the mechanical actuating element being programmed in such a way that it is at least between
  • - a first form in which the actuator brings the nucleating agent into contact with the phase change material to induce crystallization thereof, and
  • - a second form in which the actuator brings the nucleating agent out of contact with the phase change material,
is reversible and in particular can be switched back and forth without the application of external forces. The at least one two-way shape memory polymer of the actuating element in this case has at least
  • - a first switching temperature in which it is transformed from its second form, in which the actuator displaces the nucleating agent out of contact with the phase change material, into the first form, and
  • - a second switching temperature, higher than the first switching temperature, in which it is converted from its first form, in which the actuating element brings the nucleating agent into contact with the phase change material in order to trigger its crystallization, into the second form.

Auf diese Weise ist in das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' eine rein temperaturabhängige und energieautarke, reversible Formänderung zwischen seiner ersten Form und seiner zweiten Form derart einprogrammiert, dass einerseits bei niedrigen Temperaturen (z.B. nachts), sobald sich das Zweiwege-Formgedächtnispolymer unterhalb seiner ersten Schalttemperatur, bei welcher sich das Zweiwege-Formgedächtnispolymer in seiner ersten Form befindet, infolge Kontaktes des Kristallisationskeimbildners mit dem in dem Speicher aufgenommenen Phasenwechselmaterial, wenn letzteres in Form einer unterkühlten Schmelze in einem metastabilen Zustand in flüssiger Phase vorliegt, die exotherme Kristallisation des Phasenwechselmaterials reproduzierbar ausgelöst werden kann. Andererseits wird bei demgegenüber höheren Temperaturen (z.B. tagsüber) oberhalb der zweiten Schalttemperatur, bei welcher sich das Zweiwege-Formgedächtnispolymer in seiner zweiten Form befindet, der Kristallisationskeimbildner außer Kontakt mit dem nunmehr geschmolzenen, in flüssiger Phase vorliegenden Phasenwechselmaterial gebracht, so dass letzteres bei seiner anschließenden Abkühlung wieder in einen metastabilen, unterkühlten Zustand überführt wird, in welchem es bei Erreichen der ersten Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers aufgrund dessen damit einhergehenden Überführung von seiner zweiten in seine erste Form abermals kristallisiert werden kann, um die Kristallisationswärme freizusetzen.In this way, a purely temperature-dependent and energy-autonomous, reversible change in shape between its first form and its second form is programmed into the at least one two-way shape-memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism in such a way that, on the one hand, at low temperatures (e.g. at night), as soon as the two-way Shape memory polymer below its first switching temperature, at which the two-way shape memory polymer is in its first form, as a result of contact of the crystallization nucleating agent with the phase change material accommodated in the reservoir when the latter is in the form of a supercooled melt in a metastable liquid phase state, the exothermic crystallization of the phase change material can be triggered reproducibly. On the other hand, at higher temperatures (e.g. during the day) above the second switching temperature, at which the two-way shape memory polymer is in its second form, the crystallization nucleating agent is brought out of contact with the now molten phase change material present in the liquid phase, so that the latter during its subsequent Cooling is converted back into a metastable, supercooled state in which it can be crystallized again when the first switching temperature of the two-way shape memory polymer is reached due to the concomitant conversion from its second to its first form in order to release the heat of crystallization.

Wie bereits angedeutet, kann das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers im Wesentlichen nicht mechanisch vorbelastet sein, wobei in das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes eine rein temperaturabhängige und ohne Einwirkung von äußeren Kräften vonstatten gehende, reversible Formänderung zwischen seiner ersten Form und seiner zweiten Form einprogrammiert ist. Eine solche Ausgestaltung bietet sich insbesondere für portable Anwendungen des Latentwärmespeichers mit möglichst geringem Eigengewicht an. Stattdessen kann je nach Art des für das Betätigungselement des Auslösemechanismus' eingesetzten Zweiwege-Formgedächtnispolymers auch vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' mechanisch unter einer permanenten Spannung steht, wobei zur Erzeugung einer solchen permanenten Spannung insbesondere die Gravitation wenigstens einer auf das Betätigungselement einwirkenden Flächenlast, Federn oder dergleichen dienen können, so dass die permanente mechanische Vorbelastung zur Begünstigung des Zweiwege-Formgedächtniseffektes gleichfalls keinerlei äußere Energiezufuhr erfordert.As already indicated, the at least one two-way shape-memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism of the latent heat storage device according to the invention can essentially not be mechanically preloaded, with a purely temperature-dependent and reversible shape change taking place without the action of external forces in the at least one two-way shape-memory polymer of the actuating element programmed between its first form and its second form. Such a configuration is particularly suitable for portable applications of the latent heat storage device with the lowest possible intrinsic weight. Instead, depending on the type of two-way shape memory polymer used for the actuating element of the triggering mechanism, it can also be provided that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism is mechanically under permanent tension, with gravity in particular being used to generate such a permanent tension a surface load acting on the actuating element, springs or the like, so that the permanent mechanical preloading to promote the two-way shape memory effect also requires no external energy supply.

Neben bekannten Anwendungen gattungsgemäßer Latentwärmespeicher, wie beispielsweise in der Bauindustrie, eröffnet die erfindungsgemäße Ausgestaltung des energieautarken Auslösemechanismus' dem Latentwärmespeicher neue, umweltfreundliche Anwendungsbereiche, wie z.B. für temperierte Transport- und Lagerbehälter etc., wobei die Schalttemperaturen des Zweiwege-Formgedächtnispolymeres des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' gezielt sowohl an die Schmelz- und Kristallisationstemperatur sowie insbesondere an den Unterkühlungstemperaturbereich des Phasenwechselmaterials als auch an die Soll-Temperaturen des Latentwärmespeichers angepasst werden können, innerhalb derer eine Aufheizung ausgelöst bzw. Wärme gespeichert werden soll.In addition to known applications of generic latent heat storage, such as in the construction industry, the inventive design of the energy self-sufficient triggering mechanism opens up new, environmentally friendly areas of application for the latent heat storage device, such as for temperature-controlled transport and storage containers, etc., with the switching temperatures of the two-way shape memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism' can be specifically adapted both to the melting and crystallization temperature and in particular to the supercooling temperature range of the phase change material and to the target temperatures of the latent heat storage device, within which heating is to be triggered or heat is to be stored.

Gemäß einer Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kristallisationskeimbildner oberflächig auf das Betätigungselement des Auslösemechanismus' aufgebracht und/oder in dieses eindispergiert ist, so dass infolge eines Inkontaktbringens des an dem Betätigungselement selbst immobilisierten Kristallisationskeimbildners mit dem Phasenwechselmaterial, wenn sich das Betätigungselement in seiner ersten Form befindet (das Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes befindet sich unterhalb seiner ersten Schalttemperatur), das im metastabilen, flüssigen Unterkühlungszustand vorliegende Phasenwechselmaterial in die feste Phase überführt bzw. kristallisiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kristallisationskeimbildner zumindest oberflächig auf ein stationäres oder verlagerbares Element aufgebracht und/oder in dieses eindispergiert ist, wobei das stationäre oder verlagerbare Element mittels des Betätigungselementes mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt und außer Kontakt bringbar ist. Das Betätigungselement vermag in diesem Fall, wenn es z.B. von seiner zweiten (oder ersten) Form in seine erste (oder zweite) Form überführt wird, indem es auf seine erste Schalttemperatur abgekühlt (oder auf seine zweite Schalttemperatur erwärmt) worden ist, das mit dem Kristallisationskeimbildner versehene, stationäre oder verlagerbare Element, z.B. als Teil des Speichers oder des Betätigungselementes selbst, mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt (oder außer Kontakt) zu bringen, indem es z.B. den auf das stationäre oder verlagerbare Element aufgebrachten Kristallisationskeimbildner abdeckt bzw. freigibt, oder indem es das verlagerbare Element in eine erste bzw. zweite Position versetzt, in welcher der Kristallisationskeimbilder mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bzw. nicht in Kontakt steht.According to one embodiment, it can be provided, for example, that the crystallization nucleating agent is applied to the surface of the actuating element of the triggering mechanism and/or dispersed into it, so that as a result of the crystallization nucleating agent immobilized on the actuating element itself being brought into contact with the phase change material when the actuating element is in its first Shape is (the two-way shape memory polymer of the actuator is below its first switching temperature), which was in the metastable liquid supercooled state lowing phase change material can be transferred or crystallized into the solid phase. Alternatively or additionally, it can be provided, for example, that the crystallization nucleating agent is applied at least to the surface of a stationary or displaceable element and/or dispersed into it, the stationary or displaceable element being able to be brought into and out of contact with the phase change material by means of the actuating element. In this case, the actuating element is able, if it is converted from its second (or first) shape into its first (or second) shape, for example by being cooled to its first switching temperature (or heated to its second switching temperature), with the Bringing nucleating agent provided, stationary or displaceable element, e.g. as part of the reservoir or the actuating element itself, into contact (or out of contact) with the phase change material, e.g. by covering or exposing the nucleating agent applied to the stationary or displaceable element, or by it places the displaceable element in a first and second position, respectively, in which the nucleation agent is in contact and not in contact with the phase change material.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kristallisationskeimbildner in einer separaten Kammer immobilisiert ist, welche mittels des Betätigungselementes mit dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher verbindbar und von diesem trennbar ist. Das Betätigungselement vermag folglich, wenn es z.B. von seiner zweiten (oder ersten) Form in seine erste (oder zweite) Form überführt wird, indem es auf seine erste Schalttemperatur abgekühlt (oder auf seine zweite Schalttemperatur erwärmt) worden ist, die den Kristallisationskeimbildner aufnehmende Kammer mit dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher zu verbinden (oder die den Kristallisationskeimbildner aufnehmende Kammer von dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher zu trennen).According to a further embodiment, provision can be made, for example, for the crystallization nucleating agent to be immobilized in a separate chamber which can be connected to and separated from the reservoir accommodating the phase change material by means of the actuating element. The actuating element can consequently, when it is converted from its second (or first) shape to its first (or second) shape, for example by having been cooled to its first switching temperature (or heated to its second switching temperature), the chamber containing the nucleating agent to the reservoir holding the phase change material (or to separate the chamber holding the nucleating agent from the reservoir holding the phase change material).

Zu diesem Zweck kann das Betätigungselement z.B.

  • - in seiner ersten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, wenigstens einen Durchlasskanal aufweisen, so dass beispielsweise das in dem Speicher aufgenommene Phasenwechselmaterial über den Durchlasskanal mit dem in der Kammer aufgenommenen Kristallisationskeimbildner in Kontakt steht), und
  • - in seiner zweiten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, keinen Durchlasskanal aufweist, so dass beispielsweise das in dem Speicher aufgenommene Phasenwechselmaterial durch das Betätigungselement selbst oder durch ein von diesem betätigtes, verlagerbares Element von dem in der Kammer aufgenommenen Kristallisationskeimbildner getrennt ist.
For this purpose, the actuator z
  • - in its first form, in which it brings the nucleating agent into contact with the phase change material in order to trigger its crystallization, have at least one through-channel, so that, for example, the phase-change material received in the reservoir is in contact with the nucleating agent received in the chamber via the through-channel ), and
  • - in its second form, in which it brings the crystallization nucleating agent out of contact with the phase change material, has no passage channel, so that, for example, the phase change material accommodated in the reservoir can be separated from that accommodated in the chamber by the actuating element itself or by a displaceable element actuated by it Crystal nucleating agent is separated.

Alternativ oder zusätzlich kann zu diesem Zweck z.B. vorgesehen sein, dass das Betätigungselement

  • - in seiner ersten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, andere Außenabmessungen und/oder wenigstens eine andere Erstreckungsebene aufweist als
  • - in seiner zweiten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt.
Alternatively or additionally, it can be provided for this purpose, for example, that the actuating element
  • - in its first form, in which it brings the nucleating agent into contact with the phase change material to induce crystallization thereof, has different external dimensions and/or at least one different plane of extent than
  • - in its second form, in which it takes the nucleating agent out of contact with the phase change material.

So ist es in diesem Fall beispielsweise denkbar, dass das Betätigungselement in seiner ersten Form „geschrumpft“ ist, also kleinere Außenabmessungen aufweist als in seiner zweiten Form, in welcher es „gestreckt“ ist, um z. B. das in dem Speicher aufgenommene Phasenwechselmaterial mit dem in der Kammer aufgenommenen Kristallisationskeimbildner in Kontakt zu bringen oder von diesem zu trennen.In this case, for example, it is conceivable that the actuating element has "shrunk" in its first form, i.e. has smaller external dimensions than in its second form, in which it is "stretched" to z. B. to bring the phase change material accommodated in the reservoir into contact with or separate from the nucleating agent accommodated in the chamber.

Das Betätigungselement des Auslösemechanismus' kann dabei eine beliebige Ausgestaltung besitzen, damit es seine ihm zugedachte Funktion zu erfüllen vermag, wobei es im Falle einer in herstellungstechnischer Hinsicht sehr einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung z.B. im Wesentlichen folien- oder plattenförmig oder im Wesentlichen nach Art eines Stempels ausgebildet sein kann.The actuating element of the triggering mechanism can have any configuration so that it can fulfill its intended function. In the case of a very simple and cost-effective configuration in terms of production technology, it is essentially foil-shaped or plate-shaped or essentially designed like a stamp can be.

Als Kristallisationskeimbildner, welcher - wie oben erwähnt - beispielsweise zumindest oberflächig auf das Betätigungselement des Auslösemechanismus' aufgebracht und/oder in dieses eindispergiert oder auch in einer separaten, dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher zugeordneten Kammer angeordnet sein kann, kommen grundsätzlich beliebige, insbesondere pulver- oder partikelförmige Feststoffe in Betracht, welche zur Initiierung einer Kristallisation der im metastabilen, unterkühlten Zustand befindlichen Schmelze des Phasenwechselmaterials geeignet sind, wobei der Kristallisationskeimbildner beispielsweise von Fremdkeimen oder von einem Anteil des Phasenwechselmaterials, welcher permanent mit Fremdkeimen in Verbindung steht, gebildet sein kann.As a crystallization nucleating agent, which - as mentioned above - can be applied, for example, at least to the surface of the actuating element of the triggering mechanism and/or dispersed into it or can also be arranged in a separate chamber assigned to the reservoir accommodating the phase change material, any material, in particular powder or particulate solids into consideration, which are suitable for initiating crystallization of the melt of the phase change material in the metastable, supercooled state, the crystallization nucleating agent, for example by foreign germs or by a portion of the phase change material which is permanently associated with foreign germs.

In Bezug auf die Abkühlung des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' des Latentwärmespeichers auf dessen erste Schalttemperatur, um es von seiner zweiten Form in die erste Form zu überführen, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, kann einerseits vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes aufgrund der Umgebungstemperatur passiv auf seine erste Schalttemperatur bringbar ist, d.h. die Überführung des Betätigungselementes von seiner zweiten Form in die erste Form erfolgt allein aufgrund einer passiven Abkühlung zumindest des Betätigungselementes oder auch des gesamten Latentwärmespeichers zumindest auf die erste Schalttemperatur seines wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers, um die Kristallisation des im metastabilen, unterkühlten Zustand vorliegenden Phasenwechselmaterials auszulösen und die exotherme Kristallisationswärme zu nutzen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes mittels einer ihm zugeordneten Kühleinrichtung aktiv auf seine erste Schalttemperatur, in welcher es aus seiner zweiten Form in die erste Form überführt wird, bringbar ist. Im letztgenannten Fall besteht zusätzlich die Möglichkeit einer bedarfsweisen Kristallisation des gleichfalls bereits im metastabilen, unterkühlten Zustand vorliegenden Phasenwechselmaterials bei Umgebungstemperaturen oberhalb der ersten Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes, indem dieses mittels der Kühleinrichtung aktiv auf die erste Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers abgekühlt wird, um die Kristallisation des im metastabilen, unterkühlten Zustand vorliegenden Phasenwechselmaterials auszulösen und die exotherme Kristallisationswärme zu nutzen. Die Kühleinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger bekannter Weise ausgestaltet sein, wobei es sich beispielsweise um eine elektrische Kühleinrichtung handeln kann.With regard to the cooling of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism of the latent heat storage device to its first switching temperature in order to convert it from its second form to the first form, in which it brings the crystallization nucleating agent into contact with the phase change material, on the one hand It can be provided that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can be brought passively to its first switching temperature due to the ambient temperature, i.e. the actuating element is converted from its second shape into the first shape solely as a result of passive cooling of at least the actuating element or the entire latent heat accumulator at least to the first switching temperature of its at least one two-way shape memory polymer in order to trigger the crystallization of the phase change material present in the metastable, supercooled state and the exothermic crystal to use heat of insulation. Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can be actively brought to its first switching temperature, in which it is converted from its second shape into the first shape, by means of a cooling device assigned to it. In the latter case, there is also the possibility of crystallization, if required, of the phase change material, which is also already in the metastable, supercooled state, at ambient temperatures above the first switching temperature of the two-way shape memory polymer of the actuating element, in that this is actively cooled to the first switching temperature of the two-way shape memory polymer by means of the cooling device, to induce crystallization of the phase change material present in the metastable, supercooled state and to utilize the exothermic heat of crystallization. In principle, the cooling device can be designed in any known manner, which can be, for example, an electrical cooling device.

Während die Erwärmung des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes auf dessen zweite Schalttemperatur sowie auch die Erwärmung des in dem Speicher aufgenommenen Phasenwechselmaterials zumindest auf dessen Schmelztemperatur oder auch auf eine demgegenüber zumindest geringfügig höhere Regenerationstemperatur des Phasenwechselmaterials, bei welcher sichergestellt ist, dass das Phasenwechselmaterial vollständige in die schmelzflüssige Phase überführt worden ist und keine Kristalle mehr vorhanden sind, grundsätzlich auch rein aufgrund der Umgebungstemperaturen des Latentwärmespeichers stattfinden können, kann gemäß einer Weiterbildung ferner vorgesehen sein, dass dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher eine Heizeinrichtung zugeordnet ist, um das Phasenwechselmaterial zu Regenerationszwecken auf eine Regenerationstemperatur oberhalb seiner Schmelztemperatur zu erwärmen. Bei der Heizeinrichtung kann es sich um eine beliebige bekannte Heizeinrichtung handeln, wie z.B. eine elektrische, Hochfrequenz-Heizeinrichtung oder dergleichen, wobei die Heizeinrichtung insbesondere ihrerseits energieautark sein und beispielsweise von thermischer Solarenergie betrieben sein kann, sofern der Latentwärmespeicher zu Heizzwecken eines Gebäudes oder dergleichen dient.While the heating of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element to its second switching temperature and also the heating of the phase change material accommodated in the reservoir at least to its melting temperature or also to a regeneration temperature of the phase change material that is at least slightly higher than this, at which it is ensured that the phase change material is completely has been transferred to the molten phase and there are no longer any crystals, can in principle also take place purely due to the ambient temperatures of the latent heat storage device, according to a further development it can also be provided that the storage device accommodating the phase change material is assigned a heating device in order to heat up the phase change material for regeneration purposes to heat a regeneration temperature above its melting temperature. The heating device can be any known heating device, such as an electric, high-frequency heating device or the like, with the heating device in particular being self-sufficient in terms of energy and being operated by thermal solar energy, for example, if the latent heat storage device is used to heat a building or the like .

Die Schalttemperaturen des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' des Latentwärmespeichers sollten zweckmäßigerweise einerseits an die Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials, andererseits an dessen Kristallisationstemperatur - oder genauer: an dessen Unterkühlungstemperaturbereich zwischen der Schmelz- und der Kristallisationstemperatur, in welchem es in Form einer unterkühlten Schmelze in einem metastabilen Zustand in flüssiger Phase vorliegt - angepasst sein. Das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes weist hierbei vorzugsweise einerseits eine erste („kalte“) Schalttemperatur auf, bei welcher es aus seiner zweiten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, in die erste Form überführt bzw. geschaltet wird, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, wobei diese erste Schalttemperatur zwischen der Schmelztemperatur und der Kristallisationstemperatur, also im metastabilen Unterkühlungsbereich des Phasenwechselmaterials, liegt. Die Temperatur, bei welcher der Latentwärmespeicher die in dem Phasenwechselmaterial gespeicherte Wärme freisetzt, kann auf diese Weise durch entsprechende Einstellung der ersten Schalttemperatur des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes des Auslösemechanismus gezielt in reproduzierbarer Weise voreingestellt werden, wobei die erste Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers insbesondere über den gesamten Unterkühlungstemperaturbereich des jeweiligen Phasenwechselmaterials frei gewählt werden kann.The switching temperatures of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism of the latent heat store should expediently be adjusted to the melting temperature of the phase change material on the one hand and to its crystallization temperature on the other hand - or more precisely: to its supercooling temperature range between the melting and the crystallization temperature, in which it is supercooled in the form of a supercooled melt is present in a metastable state in the liquid phase - be adjusted. The at least one two-way shape memory polymer of the actuating element preferably has a first (“cold”) switching temperature at which it is converted from its second form, in which the actuating element brings the crystallization nucleating agent out of contact with the phase change material, into the first form or is switched, in which the actuating element brings the crystallization nucleating agent into contact with the phase change material in order to trigger its crystallization, this first switching temperature being between the melting temperature and the crystallization temperature, i.e. in the metastable supercooling range of the phase change material. The temperature at which the latent heat accumulator releases the heat stored in the phase change material can be preset in a reproducible manner in a targeted manner by appropriately setting the first switching temperature of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element of the triggering mechanism, the first switching temperature of the two-way shape memory polymer can be chosen freely, in particular over the entire supercooling temperature range of the respective phase change material.

Andererseits weist das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes hierbei vorzugsweise eine gegenüber der ersten („kalten“) Schalttemperatur höhere, zweite („warme“) Schalttemperatur auf, bei welcher es aus seiner ersten Form, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, in die zweite Form überführt bzw. zurück geschaltet wird, in welcher das Betätigungselement den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, wobei diese zweite Schalttemperatur unterhalb der Regenerationstemperatur, insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur, aber näher an der Schmelztemperatur als an der Kristallisationstemperatur, des Phasenwechselmaterials liegt. Sofern dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher des Latentwärmespeichers keine Heizeinrichtung zur Regenerierung des Phasenwechselmaterials zugeordnet ist und das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes folglich rein aufgrund der Umgebungstemperatur bzw. der Temperatur des Phasenwechselmaterials auf seine zweite Schalttemperatur erwärmt wird, so sollte die („warme“) zweite Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes mit Vorteil im Bereich oder etwas unterhalb der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials liegen, so dass sichergestellt ist, dass das Betätigungselement bei Erreichen der zweiten Schalttemperatur in seine zweite Form zurück geschaltet wird, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt. Sofern dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher des Latentwärmespeichers eine Heizeinrichtung zur Regenerierung des Phasenwechselmaterials zugeordnet ist und das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes folglich mittels der Heizeinrichtung auf eine Regenerationstemperatur des Phasenwechselmaterials oberhalb dessen Schmelztemperatur erwärmt werden kann, so kann die („warme“) zweite Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes beispielsweise auch zwischen der Schmelztemperatur und der Regenerationstemperatur des Phasenwechselmaterials liegen, so dass gleichfalls sichergestellt ist, dass das Betätigungselement bei Erreichen der zweiten Schalttemperatur in seine zweite Form zurück geschaltet wird, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt.On the other hand, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element preferably has a second ("warm") switching temperature which is higher than the first ("cold") switching temperature, at which it moves out of its first form, in which the actuating element forms the crystallization nucleus with the phase change material brings into contact in order to initiate its crystallization, is converted or switched back to the second form, in which the actuating element brings the crystallization nucleating agent out of contact with the phase change material, this second switching temperature being below the regeneration temperature, in particular below the melting temperature, but closer to the Melting temperature than the crystallization temperature of the phase change material. If no heating device for regenerating the phase change material is assigned to the accumulator of the latent heat accumulator accommodating the phase change material and the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element is consequently heated to its second switching temperature purely due to the ambient temperature or the temperature of the phase change material, then the ("warm" ) second switching temperature of the two-way shape memory polymer of the actuating element is advantageously in the range of or slightly below the melting temperature of the phase change material, so that it is ensured that the actuating element is switched back to its second form when the second switching temperature is reached, in which it the crystallization nucleating agent with the Brings phase change material out of contact. If the storage device of the latent heat storage device that accommodates the phase change material is assigned a heating device for regenerating the phase change material and the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can consequently be heated by means of the heating device to a regeneration temperature of the phase change material above its melting point, the ("warm") second Switching temperature of the two-way shape memory polymer of the actuating element can also lie between the melting temperature and the regeneration temperature of the phase change material, for example, so that it is also ensured that the actuating element is switched back to its second form when the second switching temperature is reached, in which it separates the crystallization nucleus with the phase change material contact.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass eine Rückstellung des Betätigungselementes von seiner ersten Form in die zweite Form im Bereich der zweiten Schalttemperatur des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers auch zeitverzögert stattfinden kann, wenn beispielsweise das (noch) nicht vollständig geschmolzene, (teil)kristalline Phasenwechselmaterial die Verformung des Betätigungselementes (noch) verhindert. Ist jedoch ein hinreichender Anteil des Phasenwechselmaterials in die schmelzflüssige Phase überführt worden, so vermag das Betätigungselement seine thermoresponsive Rückstellung durchzuführen, weshalb seine zweite („warme“) Schalttemperatur jedenfalls nicht oberhalb der Regenerationstemperatur des Phasenwechselmaterials liegen sollte.In this context, it should be noted that a return of the actuating element from its first shape to the second shape in the range of the second switching temperature of the at least one two-way shape memory polymer can also take place with a time delay, if, for example, the (not yet) fully melted, (partly) crystalline Phase change material (still) prevents the deformation of the actuating element. However, if a sufficient proportion of the phase change material has been converted into the molten phase, the actuator can perform its thermoresponsive recovery, which is why its second (“warm”) switching temperature should in any case not be above the regeneration temperature of the phase change material.

Allerdings sei an dieser Stelle explizit erwähnt, dass die zweite („warme“) Schalttemperatur des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes auch oberhalb der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials sowie oberhalb einer etwaigen Regenerationstemperatur desselben liegen kann, wobei dem Betätigungselement z.B. eine Heizeinrichtung, wie eine Widerstandsheizeinrichtung, Induktionsheizeinrichtung oder dergleichen, zugeordnet sein kann, um das Zweiwege-Formgedächtnispolymer bedarfsweise auf die zweite Schalttemperatur zu erwärmen und es dabei von seiner ersten Form in die zweite Form zu schalten.However, it should be explicitly mentioned at this point that the second (“warm”) switching temperature of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can also be above the melting temperature of the phase change material and above any regeneration temperature of the same, with the actuating element being provided with a heating device, such as a resistance heating device, for example , Induction heating device or the like, can be assigned to heat the two-way shape memory polymer to the second switching temperature as required, thereby switching it from its first form to the second form.

Um die gewünschte Temperatur, bei welcher der Latentwärmespeicher infolge der mittels des Betätigungselementes des Auslösemechanismus' induzierten Kristallisation des Phasenwechselmaterials die dort gespeicherte Wärme freisetzen soll (also die zweite Schalttemperatur des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes), in möglichst breiten Grenzen variieren zu können, erstreckt sich der metastabile Unterkühlungsbereich des Phasenwechselmaterials zwischen seiner Schmelztemperatur und seiner Kristallisationstemperatur vorzugsweise über ein möglichst breites Temperaturintervall von zweckmäßigerweise wenigstens etwa 10°C, insbesondere von wenigstens etwa 15°C, vorzugsweise von wenigstens etwa 20°C, z.B. von wenigstens etwa 25°C. Ferner sollte das Phasenwechselmaterial derart gewählt werden, dass sein metastabiler Unterkühlungsbereich, innerhalb dessen die erste Schalttemperatur des wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes aus den oben genannten Gründen zweckmäßigerweise liegt, diejenige Temperatur umfasst, bei welcher der Latentwärmespeicher die in dem Phasenwechselmaterial gespeicherte (Kristallisations)wärme freisetzen soll.In order to be able to vary the desired temperature at which the latent heat accumulator is to release the heat stored there as a result of the crystallization of the phase change material induced by the actuating element of the triggering mechanism (i.e. the second switching temperature of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element), within the broadest possible limits, the metastable supercooling range of the phase change material extends between its melting temperature and its crystallization temperature preferably over the widest possible temperature interval of expediently at least about 10°C, in particular at least about 15°C, preferably at least about 20°C, for example at least about 25°C . Furthermore, the phase change material should be selected in such a way that its metastable supercooling range, within which the first switching temperature of the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element expediently lies for the reasons mentioned above, includes the temperature at which the latent heat accumulator releases the (crystallization) stored in the phase change material to release heat.

Als Phasenwechselmaterial kommen grundsätzlich beliebige bekannte Phasenwechselmaterialien, wie z.B. Wachse mit einer Kette mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere Paraffine, mit für den jeweiligen Verwendungszweck des Latentwärmespeichers geeigneten Schmelz- und Kristallisationstemperaturen sowie insbesondere Unterkühlungstemperaturbereichen in Betracht, wobei sich insbesondere Phasenwechselmaterialien, welche wenigstens ein Salzhydrat enthalten oder im Wesentlichen gänzlich hieraus gebildet sind, als vorteilhaft erwiesen haben. Beispiele solcher Salzhydrate umfassen die eingangs genannten Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl2 • 6 H2O), Natriumacetat-Trihydrat (CH3COONa • 3 H2O), Natriumthiosulfat-Pentahydrat (Na2S2O3 • 5 H2O), Natriumsulfat-Decahydrat (Na2SO4 • 10 H2O), Kaliumfluorid-Tetrahydrat (KF • 4 H2O) und Lithiumnitrat-Trihydrat (LiNO3 · 3 H2O), aber beispielsweise auch Magnesiumsulfat-Heptahydrat (MgSO4 • 7 H2O) , Kupfersulfat-Pentahydrat (CuSO4 • 5 H2O), Kupfersulfat-Monohydrat (CuSO4 • H2O) und dergleichen einschließlich Mischungen von Salzhydraten.In principle, any known phase change materials, such as waxes with a chain with at least 10 carbon atoms, in particular paraffins, with melting and crystallization temperatures suitable for the respective purpose of the latent heat storage device and in particular supercooling temperature ranges, can be considered as phase change material, with phases Swap materials that contain at least one salt hydrate or are essentially entirely formed from it have proven to be advantageous. Examples of such salt hydrates include the aforementioned calcium chloride hexahydrate (CaCl 2 • 6 H 2 O), sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa • 3 H 2 O), sodium thiosulfate pentahydrate (Na 2 S 2 O 3 • 5 H 2 O) , sodium sulfate decahydrate (Na 2 SO 4 • 10 H 2 O), potassium fluoride tetrahydrate (KF • 4 H 2 O) and lithium nitrate trihydrate (LiNO3 3 H 2 O), but also, for example, magnesium sulfate heptahydrate (MgSO 4 • 7 H 2 O), copper sulfate pentahydrate (CuSO 4 • 5 H 2 O), copper sulfate monohydrate (CuSO 4 • H 2 O), and the like including mixtures of salt hydrates.

Während für das Betätigungselement des Auslösemechanismus' grundsätzlich beliebige bekannte Zweiwege-Formgedächtnispolymere zum Einsatz gelangen können, deren Schalttemperaturen in einem für den jeweiligen Einsatzzweck des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers geeigneten Bereich liegen, kann es sich bei dem wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes z.B. vorzugsweise um ein Polyurethanelastomer, insbesondere um ein Polyester- oder Polyetherurethanelastomer, handeln, wobei selbstverständlich auch Polymermischungen bzw. Blends oder Compounds aus bzw. mit Zweiwege-Formgedächtnispolymeren Verwendung finden können. Beispiele solcher Zweiwege-Formgedächtnispolymere sind beispielsweise aus dem Aufsatz von T. Pretsch, M. Bothe: „Bidirectional actuation of a thermoplastic polyurethane elastomer“, Journal of Materials Chemistry A, 20 (2013), 14.491-14.497 bekannt, wobei exemplarisch ein thermoplastisches Polyurethanelastomer mit Hartsegmenten bzw. Netzpunkten auf der Basis von Methylendiphenylisocyanat (MDI) und 1,4-Butandiol (teilkristallin/amorph) und mit Schalt- bzw. Weichsegmenten auf der Basis von Polybutylen-1,4-adipat, welches durch Reaktion von 1,4-Butandiol mit Adipinsäure erhalten werden kann, erwähnt sei. Wird dieses Polymer erstmalig auf eine Verformungstemperatur von etwa 60°C erwärmt, so lässt es sich zwecks seiner Zweiwege-Formgedächtnisprogrammierung, vorzugsweise mit einer langsamen Verformungsrate von beispielsweise etwa 1%/s, z.B. mit einer Dehnung von insgesamt bis zu etwa 1000% verformen, woraufhin es auf etwa 0°C abgekühlt wird, um eine Längenausdehnung des Materials zu erzielen. Wird das Polymer sodann bis in den Schalttemperaturbereich („zweite Schalttemperatur“) von etwa 30°C bis 55°C erwärmt, so werden die Schaltsegmente aufgeschmolzen und von ihrem vornehmlich teilkristallinen Zustand in ihren vornehmlich amorphen bzw. flexiblen Zustand überführt, so dass das Polymer wieder zurück geschaltet wird bzw. sich zusammenzieht, ohne dass hierzu abermals eine Verformungskraft aufgebracht werden muss. Wird es anschließend wieder auf seine Kristallisationstemperatur („erste Schalttemperatur“) im Bereich von unterhalb etwa 20°C abgekühlt, so kristallisieren die Schaltsegmente erneut und das Polymer wird abermals geschaltet bzw. verformt, etc. Beispiele für Zweiwege-Formgedächtnispolymere, deren Zweiwege-Formgedächtniseigenschaften insbesondere durch Einwirkung einer permanenten Druckkraft begünstigt werden können, so dass das Zweiwege-Formgedächtnispolymer unter einer permanenten mechanischen Spannung steht, sind beispielsweise aus dem Aufsatz von M. Bothe, T. Pretsch: „Two-way shape changes of a shape memory poly (ester urethane) ‟ in Macromol. Chem. Phys. 213 (2012) , 213, 2378-2385 bekannt, wobei exemplarisch ein Polyesterurethan mit Weichsegmenten aus kristallisierbarem Poly(1,4-butylenadipat) (PBA) erwähnt sei, welches im entsprechend programmierten Zustand Zweiwege-Formgedächtniseigenschaften aufweist, um sich bei Abkühlung unter die Kristallisationstemperatur („erste Schalttemperatur“) auszudehnen und sich bei Erwärmung über den Schalttemperaturbereich („zweite Schalttemperatur“) zusammenzuziehen. Um insbesondere den Übergang zwischen einem amorphen Zustand des PBA bei hohen Temperaturen in einen teilkristallinen Zustand des PBA bei tiefen Temperaturen zu begünstigen und einen sehr hohen Anteil an Kristallinität des PBA - einhergehend mit einer sehr starken Verformung - zu erzielen, kann ein solches Zweiwege-Formgedächtnispolymer mit einer mechanischen Spannung, z.B. im Bereich von etwa 1,5 MPa, beaufschlagt werden. Darüber hinaus sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass durch Variation einer solchen mechanischen Spannung insbesondere auch die Kristallisationstemperatur („erste Schalttemperatur“) der Weichsegmente des Zweiwege-Formgedächtnispolymers und hiermit einhergehend deren Schmelztemperatur („zweite Schalttemperatur“) gezielt an den jeweiligen Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers bzw. an die örtlichen Gegebenheiten seines Einsatzortes angepasst werden kann. Ferner kann das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes beispielsweise auch nur bereichsweise unter einer permanenten mechanischen Spannung stehen, wie z.B. infolge der Gravitation einer nur bereichsweise auf das Betätigungselement einwirkenden Flächenlast.While in principle any known two-way shape memory polymer can be used for the actuating element of the triggering mechanism, the switching temperatures of which are in a range that is suitable for the respective application of the latent heat storage device according to the invention, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can be, for example, preferably a polyurethane elastomer , in particular a polyester or polyether urethane elastomer, whereby of course polymer mixtures or blends or compounds made of or with two-way shape memory polymers can also be used. Examples of such two-way shape memory polymers are known, for example, from the article by T. Pretsch, M. Bothe: "Bidirectional actuation of a thermoplastic polyurethane elastomer", Journal of Materials Chemistry A, 20 (2013), 14.491-14.497, with a thermoplastic polyurethane elastomer being used as an example with hard segments or network points based on methylenediphenyl isocyanate (MDI) and 1,4-butanediol (semi-crystalline/amorphous) and with switching or soft segments based on polybutylene-1,4-adipate, which is obtained by reacting 1,4 -Butanediol can be obtained with adipic acid, should be mentioned. If this polymer is first heated to a deformation temperature of about 60°C, it can be deformed for the purpose of its two-way shape memory programming, preferably with a slow deformation rate of, for example, about 1%/s, e.g. with a total elongation of up to about 1000%. whereupon it is cooled to about 0°C to achieve elongation of the material. If the polymer is then heated up to the switching temperature range ("second switching temperature") of around 30°C to 55°C, the switching segments are melted and converted from their primarily semi-crystalline state into their primarily amorphous or flexible state, so that the polymer is switched back again or contracts without a deformation force having to be applied again for this purpose. If it is then cooled back to its crystallization temperature (“first switching temperature”) in the range below about 20°C, the switching segments crystallize again and the polymer is switched or deformed again, etc. Examples of two-way shape memory polymers, their two-way shape memory properties can be favored in particular by the action of a permanent compressive force, so that the two-way shape memory polymer is under permanent mechanical stress, for example from the article by M. Bothe, T. Pretsch: "Two-way shape changes of a shape memory poly (ester urethane) ‟ in Macromol. Chem. Phys. 213 (2012), 213, 2378-2385, with a polyester urethane having soft segments made of crystallizable poly(1,4-butylene adipate) (PBA) being mentioned as an example, which has two-way shape memory properties in the correspondingly programmed state in order to change under the crystallization temperature (“first switching temperature”) to expand and to contract when heated above the switching temperature range (“second switching temperature”). In order in particular to favor the transition between an amorphous state of the PBA at high temperatures into a semi-crystalline state of the PBA at low temperatures and to achieve a very high proportion of crystallinity of the PBA - accompanied by a very strong deformation - such a two-way shape memory polymer can with a mechanical stress, for example in the range of about 1.5 MPa, applied. In addition, it should be pointed out at this point that by varying such a mechanical stress, in particular the crystallization temperature (“first switching temperature”) of the soft segments of the two-way shape memory polymer and, as a result, their melting temperature (“second switching temperature”), can also be adjusted specifically to the respective intended use of the device according to the invention Latent heat storage or can be adapted to the local conditions of its location. Furthermore, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can, for example, only be under permanent mechanical stress in certain areas, for example as a result of the gravitational pull of a surface load acting on the actuating element only in certain areas.

Darüber hinaus kann es sich bei dem wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes vorteilhafterweise um ein plastifizierbares, thermoplastisches Polymer handeln, was ihm eine einfache Herstellung mittels praktisch beliebiger thermoplastischer Verarbeitungsverfahren eröffnet und ihm im Hinblick auf eine einfache Rezyklierung eine gegenüber Duroplasten erhöhte Umweltfreundlichkeit verleiht. Während derartige thermoplastische Zweiwege-Formgedächtnispolymere, wie gesagt, weitestgehend mittels üblicher thermoplastischer Verarbeitungsverfahren, wie z.B. Extrudieren, Spritzgießen, Heißpressen, Kalandrieren, Blasformen, Rotationsformen etc., zu dem Betätigungselement verarbeitet werden können, welches sodann in der weiter oben beschriebenen Weise auf seine erste und zweite Form programmiert werden kann, kann das Betätigungselement insbesondere auch mittels eines Verfahrens des Rapid Prototypings erzeugt werden, wie insbesondere durch ein Schmelzschichtverfahren, wie es vornehmlich in 3D-Druckern zur Anwendung gelangt. Das auch als „fused deposition modeling“ (FDM) oder „fused filament fabrication“ (FFF) bezeichnete Schmelzschichtverfahren stellt ein Fertigungsverfahren dar, bei welchem ein thermoplastisches Polymer oder ein Polymer-Blend aus thermoplastischen Polymeren plastifiziert und mittels einer üblicherweise im Druckkopf des 3D-Druckers vorgesehenen Düse schichtweise abgeschieden wird, um das letztlich aus einer Vielzahl an solchen Schichten gebildete Polymer-Formteil in seiner permanenten Form zu erzeugen. Dies ermöglicht einerseits eine auch für Kleinserien geeignete, schichtweise Herstellung von relativ komplexen und beispielsweise durch herkömmliche thermoplastische Verarbeitungsverfahren, wie Spritzgießen, Extrudieren etc., nicht oder nur schwer herstellbaren Formteilen, wobei das Schmelzschichtverfahren andererseits auch für die Serienfertigung von Polymer-Formteilen mit relativ komplexer Geometrie und/oder Oberflächenstrukturen eingesetzt werden kann. Bei dem auch als „additive manufacturing“ bezeichneten 3D-Drucken wird dabei üblicherweise ein dreidimensionales Modell des zu erzeugenden Polymer-Formteils digital erstellt, was insbesondere mittels der bekannten Methoden des Computer Aided Designs (CAD) geschehen kann. Darüber hinaus wird mittels einer geeigneten Software, wie beispielsweise eines sogenannten Slicer-Programms (z.B. Cura™ oder dergleichen), das dreidimensionale Modell des zu erzeugenden Formteils in eine Mehrzahl an dünnen Schichten zerlegt, woraufhin das plastifizierte Polymer mittels der Düse des entsprechend bewegten Druckkopfes schichtweise abgeschieden wird, um das Formteil Schicht für Schicht aufzubauen. Unmittelbar nach dem Ausbringen des mehr oder minder strang- oder tropfenförmig aus der Düse des Druckkopfes ausgetragenen Polymerplastifikates beginnt der Aushärtungsprozess - oder genauer: der Erstarrungsprozess -, wobei das abgeschiedene Plastifikat beispielsweise bei Umgebungstemperatur oder auch unter aktiver Abkühlung erstarrt. Wird ein solchermaßen erzeugtes Formteil aus einem thermoresponsiven Zweiwege-Formgedächtnispolymer auf die jeweilige Schalttemperatur erwärmt bzw. abgekühlt, nachdem es zuvor in der oben beschriebenen Weise programmiert worden ist, so vermag es gleichfalls reversibel zwischen seiner ersten Form und seiner zweiten Form hin und her geschaltet zu werden, wobei es im Falle eines mittels des Schmelzschichtverfahrens in mehreren Lagen hergestellten Betätigungselementes auch in relativ einfacher Weise möglich ist, den Kristallkeimbildner in eine oder mehrere Schichten des abgeschiedenen Plastifikates einzudispergieren, sei es in im Wesentlichen konstanten oder unterschiedlichen Anteilen, und/oder ihn vornehmlich oberflächig auf das Bestätigungselement aufzubringen.In addition, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can advantageously be a plasticizable, thermoplastic polymer, which makes it easy to manufacture using practically any thermoplastic processing method and makes it more environmentally friendly than thermosets in terms of easy recycling. While such thermoplastic two-way shape-memory polymers, as stated, are largely processed into the actuating element by means of conventional thermoplastic processing methods such as, for example, extrusion, injection molding, hot pressing, calendering, blow molding, rotational molding, etc which can then be programmed to its first and second form in the manner described above, the actuating element can in particular also be produced by means of a rapid prototyping method, such as in particular by a fused layer method, as is primarily used in 3D printers . The melt layer process, also known as "fused deposition modeling" (FDM) or "fused filament fabrication" (FFF), is a manufacturing process in which a thermoplastic polymer or a polymer blend made of thermoplastic polymers is plasticized and using a process that is usually installed in the print head of the 3D Printer provided nozzle is deposited in layers to produce the polymer molding ultimately formed from a plurality of such layers in its permanent form. On the one hand, this enables the layered production of relatively complex molded parts, which is also suitable for small series and cannot be produced or can only be produced with difficulty, for example by conventional thermoplastic processing methods such as injection molding, extrusion, etc., with the melt layer process also being suitable for the series production of polymer molded parts with relatively complex Geometry and / or surface structures can be used. In 3D printing, also referred to as “additive manufacturing”, a three-dimensional model of the polymer molding to be produced is usually created digitally, which can be done in particular using the well-known methods of computer-aided design (CAD). In addition, using suitable software, such as a so-called slicer program (e.g. Cura™ or similar), the three-dimensional model of the molded part to be produced is broken down into a number of thin layers, whereupon the plasticized polymer is cut layer by layer using the nozzle of the correspondingly moved print head is deposited to build up the molded part layer by layer. The hardening process - or more precisely: the solidification process - begins immediately after the discharge of the more or less strand-like or droplet-shaped polymer plasticate from the nozzle of the print head, whereby the separated plasticate solidifies, for example at ambient temperature or with active cooling. If a molded part produced in this way from a thermoresponsive two-way shape memory polymer is heated or cooled to the respective switching temperature after it has been previously programmed in the manner described above, it can also be switched back and forth reversibly between its first shape and its second shape in the case of an actuating element produced in several layers by means of the melt layer process, it is also possible in a relatively simple manner to disperse the crystal nucleating agent in one or more layers of the deposited plasticate, be it in essentially constant or different proportions, and/or it primarily applied to the surface of the confirmation element.

Die CN 105 936 747 A beschreibt beispielsweise ein derartiges, mittels des Schmelzschichtverfahrens unter Einsatz von 3D-Druckern verarbeitbares Filament aus einem Polymer-Blend aus einerseits thermoplastischen Polyurethanen, andererseits Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), welcher über Zweiwege-Formgedächtniseigenschaften verfügt. Darüber hinaus ist ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung gleichfalls bevorzugter Polymer-Blend mit solchen Zweiwege-Formgedächtniseigenschaften auf der Basis von thermoplastischen Polyurethanen und Polyolefinen, wie insbesondere high density Polyethylen (HDPE), aus der DE 10 2018 003 274 A1 bekannt, welche hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.the CN 105 936 747 A describes, for example, such a filament made of a polymer blend of thermoplastic polyurethanes on the one hand and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) on the other hand, which can be processed using the melt layer process using 3D printers and has two-way shape memory properties. In addition, in the context of the present invention is also preferred polymer blend with such two-way shape memory properties based on thermoplastic polyurethanes and polyolefins, such as in particular high density polyethylene (HDPE), from the DE 10 2018 003 274 A1 known, which is hereby made the subject of the present disclosure.

Darüber hinaus kann das thermoplastische Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes beispielsweise auch mittels selektiven Lasersinterns (SLS) erzeugt werden, wie es beispielsweise aus dem Fachaufsatz „Characterization of creeping and shape memory effect in laser sintered thermoplastic polyurethane“ von S. Yuan et al., Journal of Computing and Information Science in Engineering, 16 (2016), Issue 4, Seiten 041007-041007-5 bekannt ist, wobei ihm gleichfalls sehr komplexe Geometrien und/oder Oberflächenbeschaffenheiten verliehen werden können.In addition, the thermoplastic two-way shape memory polymer of the actuating element can also be produced, for example, by means of selective laser sintering (SLS), as described, for example, in the technical article "Characterization of creeping and shape memory effect in laser sintered thermoplastic polyurethane" by S. Yuan et al., Journal of Computing and Information Science in Engineering, 16 (2016), Issue 4, pages 041007-041007-5, it also being possible to impart very complex geometries and/or surface finishes.

Lediglich exemplarisch sind nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele von für das Betätigungselement des Auslösemechanismus' eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers geeigneten Zweiwege-Formgedächtnispolymeren in Form von thermoplastischen Polyesterurethanen (TPU) auf der Basis von Poly(1,6-hexylenadipat)diol (PHA) bzw. Poly(1,4-butylenadipat)diol (PBA) als Polyol-Komponente und 4,4'-Methylendiphenylisocyanat (MDI) als Diisocyanatkomponente mit 1,4-Butandiol (BD) als Kettenverlängerer angegeben, welche aus den tabellarisch zusammengestellten Edukten synthetisiert worden sind.Two exemplary embodiments of two-way shape-memory polymers suitable for the actuating element of the triggering mechanism' of a latent heat storage device according to the invention in the form of thermoplastic polyester urethanes (TPU) based on poly(1,6-hexylene adipate)diol (PHA) or poly(1), 4-butylene adipate)diol (PBA) as the polyol component and 4,4'-methylenediphenyl isocyanate (MDI) as the diisocyanate component with 1,4-butanediol (BD) as the chain extender, which have been synthesized from the starting materials listed in the table.

Beispiel 1:Example 1:

Zweiwege-Formgedächtnispolymer „TPU-PHA 3000/15“:Two-way shape memory polymer "TPU-PHA 3000/15":

  • - Kristallisationstemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente auf Basis von PHA („erste Schalttemperatur):
    • ca. 0°C bis ca. 20°C,
    - Crystallization temperature range of the switching or soft segments based on PHA (“first switching temperature”):
    • approx. 0°C to approx. 20°C,
  • - Schmelztemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente auf Basis von PHA („zweite Schalttemperatur):
    • ca. 30°C bis ca. 50°C,
    - Melting temperature range of the switching and soft segments based on PHA (“second switching temperature”):
    • approx. 30°C to approx. 50°C,
  • - Hartsegmentanteil (MDI/BD): ca. 15%,- Hard segment content (MDI/BD): approx. 15%,
  • - NCO-Index: 1,005.- NCO index: 1.005.
Komponentecomponent Substanzsubstance Anteilproportion of Molmassemolar mass Polyolpolyol PHAPHA 100100 30003000 Diisocyanatdiisocyanate MDIMDI 15,515.5 250,25250.25 Kettenverlängererchain extender BDBD 2,52.5 90,1290.12 Katalysatorcatalyst Titan-(IV)-Kat.Titanium (IV) Cat. 0,00050.0005 - - -- - - Additiv 1additive 1 Antioxidansantioxidant 0,10.1 - - -- - - Additiv 2additive 2 Verarbeitungsadditivprocessing additive 0,70.7 - - -- - - Additiv 3additive 3 Hydrolysestabilisatorhydrolysis stabilizer 0,60.6

Beispiel 2:Example 2:

Zweiwege-Formgedächtnispolymer „TPU-PBA 4000/15“:Two-way shape memory polymer "TPU-PBA 4000/15":

  • - Kristallisationstemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente auf Basis von PBA („erste Schalttemperatur):
    • ca. -10°C bis ca. 10°C,
    - Crystallization temperature range of the switching and soft segments based on PBA (“first switching temperature”):
    • approx. -10°C to approx. 10°C,
  • - Schmelztemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente auf Basis von PBA („zweite Schalttemperatur):
    • ca. 30°C bis ca. 50°C,
    - Melting temperature range of the switching and soft segments based on PBA (“second switching temperature”):
    • approx. 30°C to approx. 50°C,
  • - Hartsegmentanteil (MDI/BD): ca. 15%,- Hard segment content (MDI/BD): approx. 15%,
  • - NCO-Index: 1,005.- NCO index: 1.005.
Komponentecomponent Substanzsubstance Anteilproportion of Molmassemolar mass Polyolpolyol PBAPBA 100100 40004000 Diisocyanatdiisocyanate MDIMDI 14,814.8 250,25250.25 Kettenverlängererchain extender BDBD 3,03.0 90,1290.12 Katalysatorcatalyst Titan-(IV)-Kat.Titanium (IV) Cat. 0,00050.0005 - - -- - - Additiv 1additive 1 Antioxidansantioxidant 0,10.1 - - -- - - Additiv 2additive 2 Verarbeitungsadditivprocessing additive 0,70.7 - - -- - - Additiv 3additive 3 Hydrolysestabilisatorhydrolysis stabilizer 0,60.6

Allerdings sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es sich bei dem wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes nicht notwendigerweise um ein thermoplastisches Polymer handeln muss, sondern grundsätzlich auch vornehmlich elastomere oder duroplastische Polymere in Betracht kommen. Geeignete Vertreter solcher duroplastischer Zweiwege-Formgedächtnispolymere sind beispielsweise in dem Fachaufsatz „Catalyst-free thermoset polyurethane with permanent shape reconfigurability and highly tunable triple-shape memory performance“ von N. Zheng et al. in ACS Macro Letters 6, 4 (2017), Seiten 326-330 beschrieben.However, it should be pointed out at this point that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element does not necessarily have to be a thermoplastic polymer, but in principle primarily elastomeric or duroplastic polymers can also be considered. Suitable representatives of such thermoset two-way shape memory polymers are for example in the technical paper "Catalyst-free thermoset polyurethane with permanent shape reconfigurability and highly tunable triple-shape memory performance" by N. Zheng et al. in ACS Macro Letters 6, 4 (2017), pages 326-330.

Darüber hinaus kann gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes wenigstens einen Füll- und/oder Verstärkungsstoff enthält, welcher insbesondere aus der Gruppe

  • - der elektromagnetische Strahlung, wie z.B. im Mikrowellenspektrum oder im infraroten bis hin zum ultravioletten Spektrum einschließlich des sichtbaren Spektrums, absorbierenden Stoffe, insbesondere auf der Basis von Kohlenstoff, z.B. in Form von (expandiertem) Graphit, Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhren (carbon nano tubes, CNT) und dergleichen, Metallen, Metalloxiden und Metallclustern, wie z.B. (oligomeren) Silsesquioxanen und dergleichen,
  • - der magnetischen und/oder ferromagnetischen Stoffe, insbesondere aus der Gruppe Eisen, Eisenoxid bzw. Magnetit, Nickel, Zink und deren Metallclustern, wie z.B. (oligomeren) Silsesquioxanen und dergleichen,
  • - der Nanoclays, insbesondere auf der Basis der Carbide, Nitride und Oxide von Silicium, Zirkonium und Aluminium, z.B. in Form von Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Siliciumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid und dergleichen, und
  • - der Verstärkungsfasern, z.B. in Form von natürlichen und/oder synthetischen Fasern, wie Kohlenstoff-, Glas-, Aramidfasern und dergleichen,
ausgewählt ist.In addition, according to a development of the latent heat storage device according to the invention, it can be provided that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element contains at least one filler and/or reinforcing material, which in particular is from the group
  • - Materials that absorb electromagnetic radiation, such as in the microwave spectrum or in the infrared to ultraviolet spectrum including the visible spectrum, in particular based on carbon, e.g. in the form of (expanded) graphite, graphene, carbon nanotubes , CNT) and the like, metals, metal oxides and metal clusters, such as (oligomeric) silsesquioxanes and the like,
  • - Magnetic and/or ferromagnetic substances, in particular from the group of iron, iron oxide or magnetite, nickel, zinc and their metal clusters, such as (oligomeric) silsesquioxanes and the like,
  • - nanoclays, in particular based on carbides, nitrides and oxides of silicon, zirconium and aluminum, for example in the form of silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, zirconium oxide, aluminum oxide and the like, and
  • - the reinforcing fibers, for example in the form of natural and/or synthetic fibers such as carbon, glass, aramid fibers and the like,
is selected.

Mittels derartiger Füll- und/oder Verstärkungsstoffe lassen sich dem wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes zusätzliche Eigenschaften verleihen, um es - sofern gewünscht - an den jeweiligen Anwendungszweck des Latentwärmespeichers anzupassen. So machen es z.B. magnetoresponsive und/oder elektroaktive Additive, wie elektromagnetische Strahlung absorbierende und/oder (ferro)magnetische Füllstoffe, vorzugsweise in feinpartikulärer Form, bedarfsweise möglich, das Betätigungselement induktiv zu erwärmen, um es beispielsweise gezielt auf die zweite Schalttemperatur erwärmen und hierbei von seiner ersten Form in die zweite Form schalten zu können, wobei diese zweite Schalttemperatur in diesem Fall - wie weiter oben erwähnt - z.B. auch oberhalb der Schmelz- und oberhalb einer etwaigen Regenerationstemperatur des Phasenwechselmaterials liegen kann. Elektromagnetische Strahlung im infraroten und/oder ultravioletten Spektrum absorbierende Füllstoffe, mit welchen das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes z.B. versetzt und/oder beschichtet sein kann, ermöglichen ferner beispielsweise eine schnelle(re) Erwärmung des Betätigungselementes bei steigender Außentemperatur und/oder unter Sonneneinstrahlung, um infolge eines Überschreitens der zweiten Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers das Betätigungselement zuverlässig aus seiner ersten Form in seine zweite Form schalten zu können. selbstverständlich können dabei auch Kombinationen mehrerer verschiedener Füllstoffmaterialien verwendet werden, wie beispielsweise magnetoresponsive und/oder elektroaktive Additive in Kombination mit Verstärkungsfasern und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen. Darüber hinaus können dem wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes grundsätzlich auch weitere, als solche weitgehend aus dem Stand der Technik bekannte, vorzugsweise physiologisch unbedenkliche, Additive zugesetzt sein, wie Gleitmittel und andere Verarbeitungshilfsstoffe, Weichmacher, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Verstärkungsstoffe, Flammschutzmittel, Antistatika, Hydrolysestabilisatoren, Schlagzähmodifikatoren, Biostatika etc.By means of such fillers and/or reinforcing materials, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can be given additional properties in order to adapt it—if desired—to the respective intended use of the latent heat accumulator. For example, magnetoresponsive and/or electroactive additives, such as electromagnetic radiation-absorbing and/or (ferro)magnetic fillers, preferably in finely particulate form, make it possible, if necessary, to inductively heat the actuating element, for example to heat it specifically to the second switching temperature and thereby to be able to switch from its first form to the second form, in which case this second switching temperature--as mentioned above--can also be above the melting temperature and above any regeneration temperature of the phase change material, for example. Fillers that absorb electromagnetic radiation in the infrared and/or ultraviolet spectrum, with which the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can be added and/or coated, for example, also allow the actuating element to heat up more rapidly when the outside temperature rises and/or under solar radiation , in order to be able to reliably switch the actuating element from its first form into its second form as a result of the second switching temperature of the two-way shape memory polymer being exceeded. of course, combinations of several different filler materials can also be used, such as magnetoresponsive and/or electroactive additives in combination with reinforcing fibers and optionally other fillers. In addition, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element can, in principle, also have other additives that are largely known from the prior art and are preferably physiologically harmless, such as lubricants and other processing aids, plasticizers, antioxidants, UV stabilizers, reinforcing materials, flame retardants , antistatic agents, hydrolysis stabilizers, impact modifiers, biostatic agents, etc.

Schließlich kann es sich je nach Anwendungszweck des Latentwärmespeichers als vorteilhaft erweisen, wenn das Phasenwechselmaterial mit wenigstens einem Additiv versetzt ist, wobei neben beliebigen, als solchen bekannten Additiven insbesondere solche aus der Gruppe der Gelbildner von Vorteil sein können, um das Phasenwechselmaterial in seiner schmelzflüssigen Phase zu gelieren und auf diese Weise zu verhindern, dass im Falle von Leckagen des Speichers große Mengen an Phasenwechselmaterial freigesetzt werden. Beispiele geeigneter Gelbildner umfassen Siliciumoxid, insbesondere in feinpartikulärer Form, Gelatine, thermoplastische Elastomere (TPE), insbesondere auf Polyurethanbasis (TPU), Celluloseacetat, z.B. in Form von Carboxymethylcellulose-Natriumsalz (CMC) und dergleichen. In diesem Zusammenhang sei explizit darauf hingewiesen, dass der Terminus „flüssig“ bzw. „schmelzflüssig“ in Bezug auf das Phasenwechselmaterial im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch einen gelartig viskosen Zustand des Phasenwechselmaterials umfasst, wie er durch Zusatz eines Gelbildners erreicht werden kann.Finally, depending on the intended use of the latent heat storage device, it can prove to be advantageous if the phase change material is mixed with at least one additive, in which case, in addition to any additives known as such, in particular those from the group of gel formers can be advantageous in order to keep the phase change material in its molten phase to gel and in this way to prevent large amounts of phase change material from being released in the event of a leak in the accumulator. Examples of suitable gelling agents include silicon oxide, especially in finely particulate form, gelatin, thermoplastic elastomers (TPE), especially based on polyurethane (TPU), cellulose acetate, e.g., in the form of carboxymethylcellulose sodium salt (CMC), and the like. In this context, it should be explicitly pointed out that the term “liquid” or “molten” in relation to the phase change material within the scope of the present disclosure also includes a gel-like viscous state of the phase change material, as can be achieved by adding a gelling agent.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest das Phasenwechselmaterial mit einer antimikrobiellen Ausrüstung versehen sein, um eine unerwünschte Keim- oder Pilzbildung zu vermeiden. Die antimikrobielle Ausrüstung sollte dabei gesundheitlich unbedenklich sein, wobei sie beispielsweise Füllstoffe, Fasern oder Fäden auf der Basis von Silber und dessen schwer bzw. unlöslichen Salzen umfassen kann.Alternatively or additionally, at least the phase change material can be provided with an antimicrobial finish in order to avoid unwanted germ or fungus formation. The antimicrobial finish should be harmless to health, and it can include, for example, fillers, fibers or threads based on silver and its sparingly or insoluble salts.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 ein Schaubild der Temperatur über die Zeit zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers mit passiver Schaltung des Betätigungselementes seines Auslösemechanismus' aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer rein aufgrund der Umgebungstemperatur;
  • 2 ein im Wesentlichen der 1 entsprechendes Schaubild der Temperatur über die Zeit zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers mit aktiver Schaltung des Betätigungselementes seines Auslösemechanismus' aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer mittels bedarfsweiser Abkühlung des Zweiwege-Formgedächtnispolymers;
  • 3 bis 5 stark schematisierte Ansichten verschiedener Ausführungsformen eines Betätigungselementes aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer einerseits in einer ersten Form (jeweils unten), in welcher es einen in einer Kammer immobisierten Kristallisationskeimbildner mit einem nicht zeichnerisch wiedergegebenen Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um die Kristallisation des Phasenwechselmaterials auszulösen, andererseits in einer zweiten Form (jeweils oben), in welcher es die den Kristallisationskeimbildner aufnehmende Kammer verschließt, um den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt zu bringen;
  • 6 bis 9 stark schematisierte Ansichten verschiedener Ausführungsformen eines im Wesentlichen platten- oder folienförmigen Betätigungselementes aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer, welches mit einem bereichsweise zumindest oberflächig auf diesen aufgebrachten Kristallisationskeimbildner versehen ist;
  • 10 bis 12 stark schematisierte Ansichten verschiedener Ausführungsformen eines im Wesentlichen nach Art eines Stempels ausgebildeten Betätigungselementes aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer einerseits in einer ersten Form (jeweils oben), in welcher es einen an der Oberfläche eines verlagerbaren oder stationären Elementes immobilisierten Kristallisationskeimbildner mit einem nicht zeichnerisch wiedergegebenen Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um die Kristallisation des Phasenwechselmaterials auszulösen, andererseits in einer zweiten Form (jeweils unten), in welcher es den Kristallisationskeimbildner abdeckt, um ihn mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt zu bringen;
  • 13 bis 16 stark schematisierte Ansichten verschiedener Möglichkeiten des zumindest oberflächigen bereichsweisen Aufbringens eines Kristallisationskeimbildners auf ein Betätigungselement aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer, z.B. gemäß den 6 bis 9, oder auf eine Oberfläche, z.B. gemäß 10 bis 12; und
  • 17 bis 19 stark schematisierte Ansichten verschiedener Ausführungsformen eines im Wesentlichen nach Art eines Stempels ausgebildeten Betätigungselementes aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer einerseits in einer ersten Form (jeweils oben), in welcher es einen an der Oberfläche des Betätigungselementes immobilisierten Kristallisationskeimbildner mit einem nicht zeichnerisch wiedergegebenen Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um die Kristallisation des Phasenwechselmaterials auszulösen, andererseits in einer zweiten Form (jeweils unten), in welcher es den Kristallisationskeimbildner abdeckt, um ihn mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt zu bringen.
Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. show:
  • 1 a diagram of the temperature over time to illustrate the functioning of a first embodiment of a latent heat accumulator according to the invention with passive switching of the actuating element of its triggering mechanism 'made of two-way shape memory polymer purely due to the ambient temperature;
  • 2 an essentially the 1 Corresponding diagram of the temperature over time to illustrate the functioning of a second embodiment of a latent heat storage device according to the invention with active switching of the actuating element of its triggering mechanism made of two-way shape memory polymer by means of cooling the two-way shape memory polymer as required;
  • 3 until 5 highly schematized views of various embodiments of an actuating element made of two-way shape memory polymer on the one hand in a first form (each below), in which it brings a crystallization nucleating agent immobilized in a chamber into contact with a phase change material, not shown in the drawing, in order to trigger the crystallization of the phase change material, on the other hand in a second form (each above) in which it closes the nucleating agent-receiving chamber to bring the nucleating agent out of contact with the phase change material;
  • 6 until 9 highly schematized views of various embodiments of an essentially plate-shaped or foil-shaped actuating element made of two-way shape memory polymer, which is provided with a crystallization nucleating agent applied to it at least on the surface in some areas;
  • 10 until 12 highly schematized views of various embodiments of an actuating element made of two-way shape-memory polymer, designed essentially in the manner of a stamp, on the one hand in a first form (each above), in which it contacts a crystallization nucleating agent immobilized on the surface of a movable or stationary element with a phase change material not shown in the drawing to induce crystallization of the phase change material, on the other hand in a second form (each below) in which it covers the nucleating agent to bring it out of contact with the phase change material;
  • 13 until 16 highly schematized views of various possibilities of applying a crystallization nucleating agent to an actuating element made of two-way shape memory polymer, at least on the surface in certain areas, for example according to 6 until 9 , or on a surface, e.g. according to 10 until 12 ; and
  • 17 until 19 highly schematized views of various embodiments of an actuating element made of two-way shape-memory polymer, designed essentially in the manner of a stamp, on the one hand in a first form (each above), in which it brings a crystallization nucleating agent immobilized on the surface of the actuating element into contact with a phase change material, not shown in the drawing, in order to to trigger the crystallization of the phase change material, on the other hand in a second form (each below) in which it covers the nucleating agent in order to bring it out of contact with the phase change material.

In der 1 ist ein Schaubild der Temperatur über die Zeit zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers mit passiver Schaltung des Betätigungselementes seines Auslösemechanismus' aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer rein aufgrund der Umgebungstemperatur schematisch wiedergegeben. Bei den auf der y-Achse eingetragenen Temperaturen handelt es sich einerseits um die Schmelztemperatur TSchmelz-PCM eines in einem Speicher des Latentwärmespeichers aufgenommenen Phasenwechselmaterials (PCM), z.B. in Form eines oder mehrerer Salzhydrate, andererseits um dessen Kristallisationstemperatur TSchalt-PCM sowie den sich zwischen diesen erstreckenden Unterkühlungstemperaturbereich ΔTU-PCM, in welchem das Phasenwechselmaterial während der Abkühlung in einem metastabilen, flüssigen Zustand vorliegt. Darüber hinaus ist auf der y-Achse eine oberhalb der Schmelztemperatur TSchmelz-PCM des Phasenwechselmaterials liegende Regenerationstemperatur TReg-PCM des Phasenwechselmaterials angegeben, bei welchem letzteres, z.B. mittels einer Heizeinrichtung der weiter oben beschriebenen Art, regeneriert werden kann, um das Phasenwechselmaterial vollständig in die schmelzflüssige Phase zu überführen. Andererseits sind auf der y-Achse sowohl die im Unterkühlungstemperaturbereich ΔTU-PCM des Phasenwechselmaterials liegende erste („kalte“) Schalttemperatur TSchalt-1 des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes, bei welcher letzteres eine erste Form besitzt, in welcher es einen Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, als auch die zweite („warme“) Schalttemperatur TSchalt-2 des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes angegeben, bei welcher letzteres den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt. Die zweite Schalttemperatur TSchalt-2 des Zweiwege-Formgedächtnispolymers liegt im vorliegenden Fall zwischen der Schmelztemperatur TSchmelz-PCM des Phasenwechselmaterials und dessen Regenerationstemperatur TReg-PCM, kann aber insbesondere dann, wenn der Latentwärmespeicher keine zur Regeneration des Phasenwechselmaterials dienende Heizeinrichtung aufweist, auch unterhalb der Schmelztemperatur TSchmelz-PCM des Phasenwechselmaterials, aber vorzugsweise im oberen Bereich seines Unterkühlungstemperaturbereiches ΔTU-PCM liegen (nicht gezeigt). Schließlich sind auf der y-Achse die sich nach dem jeweiligen Anwendungszweck des Latentwärmespeichers richtenden Solltemperaturen TSoll-Niedrig bzw. TSoll-Hoch eingezeichnet, bei welchen der Latentwärmespeicher infolge Kristallisation des Phasenwechselmaterials Wärme abgeben bzw. das Phasenwechselmaterial mit Wärme „aufgeladen“ werden soll.In the 1 12 is a graph of temperature versus time to illustrate the operation of a first embodiment of a latent heat accumulator according to the invention with passive switching of the actuating element of its triggering mechanism made of two-way shape memory polymer purely based on the ambient temperature. The temperatures entered on the y-axis are, on the one hand, the melting temperature T melting PCM of a phase change material (PCM) contained in a store of the latent heat storage device, e.g. in the form of one or more salt hydrates, and on the other hand its crystallization temperature T switching PCM and the between these extending supercooling temperature range ΔT U-PCM , in which the phase change material is in a metastable, liquid state during cooling. In addition, a regeneration temperature T Reg-PCM of the phase change material which is above the melting temperature T melt PCM of the phase change material is indicated on the y-axis, at which the latter, for example by means a heater of the type described above, to completely convert the phase change material to the molten phase. On the other hand, on the y-axis are both the first ("cold") switching temperature T switching-1 of the two-way shape memory polymer of the actuator, which lies in the supercooling temperature range ΔT U-PCM of the phase change material, in which the latter has a first form in which it contains a crystallization nucleating agent with contacting the phase change material to induce crystallization thereof, as well as the second (“warm”) switching temperature T switch-2 of the two-way shape memory polymer of the actuator at which the latter brings the nucleating agent out of contact with the phase change material. In the present case, the second switching temperature T switch-2 of the two-way shape memory polymer is between the melting temperature T melting PCM of the phase change material and its regeneration temperature T Reg-PCM , but can also below the melting temperature T melt-PCM of the phase change material, but preferably in the upper part of its supercooling temperature range ΔT U-PCM (not shown). Finally, on the y-axis, the target temperatures T target low and T target high , depending on the respective application of the latent heat storage device, are plotted at which the latent heat storage device should emit heat as a result of crystallization of the phase change material or the phase change material should be “charged” with heat .

Handelt es sich bei dem Phasenwechselmaterial beispielsweise um ein solches auf der Basis von Calciumchlorid-Hexahydrat (CaCl2 • 6 H2O), so beträgt dessen Schmelztemperatur TSchmelz-PCM etwa 30°C und seine Kristallisationstemperatur TSchalt-PCM etwa 10°C, d.h. der metastabile Unterkühlungstemperaturbereich ΔTU-PCM erstreckt sich über ca. 20°C. Handelt es sich bei dem Zweiwege-Formgedächtnispolymer beispielsweise um ein solches auf der Basis von „TPU-PHA 3000/15“ gemäß dem obigen Beispiel 1, so beträgt seine erste („kalte“) Schalttemperatur TSchalt-1 wahlweise z.B. etwa 15°C (entsprechend dem Kristallisationstemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente auf Basis von PHA und seine zweite („warme“) Schalttemperatur TSchalt-2 z.B. etwa 40°C (entsprechend dem Schmelztemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente).If the phase change material is based on calcium chloride hexahydrate (CaCl 2 .6H 2 O), for example, its melting temperature T melting PCM is about 30° C. and its crystallization temperature T switching PCM is about 10° C , ie the metastable subcooling temperature range ΔT U-PCM extends over approx. 20°C. If the two-way shape memory polymer is, for example, based on “TPU-PHA 3000/15” according to Example 1 above, its first (“cold”) switching temperature T switch-1 is optionally about 15° C., for example (corresponding to the crystallization temperature range of the switching or soft segments based on PHA and its second (“warm”) switching temperature T switch-2 eg about 40°C (corresponding to the melting temperature range of the switching or soft segments).

Handelt es sich bei dem Phasenwechselmaterial beispielsweise um ein solches auf der Basis von Natriumacetat-Trihydrat (CH3COONa • 3 H2O), so beträgt dessen Schmelztemperatur TSchmelz-PCM etwa 58 °C und seine Kristallisationstemperatur TSchalt-PCM etwa -12°C, d.h. der metastabile Unterkühlungstemperaturbereich ΔTU-PCM erstreckt sich über ca. 70°C. Handelt es sich bei dem Zweiwege-Formgedächtnispolymer beispielsweise um ein solches auf der Basis von „TPU-PBA 4000/15“ gemäß dem obigen Beispiel 2, so beträgt seine erste („kalte“) Schalttemperatur TSchalt-1 wahlweise z.B. zwischen etwa -10°C und etwa 10 °C (entsprechend dem Kristallisationstemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente auf Basis von PBA und seine zweite („warme“) Schalttemperatur TSchalt-2 z.B. etwa 45°C (entsprechend dem Schmelztemperaturbereich der Schalt- bzw. Weichsegmente).If the phase change material is, for example, based on sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa.3H 2 O), its melting temperature T melting PCM is about 58° C. and its crystallization temperature T switching PCM is about −12 °C, ie the metastable subcooling temperature range ΔT U-PCM extends over approx. 70°C. If the two-way shape memory polymer is, for example, based on “TPU-PBA 4000/15” according to example 2 above, its first (“cold”) switching temperature T switching-1 is between about -10, for example °C and about 10 °C (corresponding to the crystallization temperature range of the switching or soft segments based on PBA and its second (“warm”) switching temperature T switching-2 e.g. about 45°C (corresponding to the melting temperature range of the switching or soft segments) .

Wie nun aus der 1 ersichtlich, liegt die z.B. der Umgebungstemperatur entsprechende Temperatur TIST-PCM des Phasenwechselmaterials des Latentwärmespeichers am Anfang der Zeitachse zunächst zwischen den Soll-Temperaturen TSoll-Niedrig und TSoll-Hoch, hier beispielsweise etwas unterhalb der Schmelztemperatur TSchmelz-PCM im metastabilen Unterkühlungsbereich ΔTU-PCM des Phasenwechselmaterials (PCM) . Kühlt nun mit fortschreitender Zeit zunächst die Umgebung ab und sinkt damit auch die Temperatur TIST-PCM des Phasenwechselmaterials des Latentwärmespeichers, bis die erste („kalte“) Schalttemperatur TSchalt-1 des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes erreicht wird, so kommt es zum Zeitpunkt „interne Schaltung“ allein aufgrund dieses Abfalls der Umgebungstemperatur zu einer Schaltung des Betätigungselementes aus seiner zweiten Form in seine erste Form, so dass der Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt tritt und letzteres exotherm kristallisiert. Das Phasenwechselmaterial erwärmt sich daraufhin zumindest etwa auf seine Schmelztemperatur TSchmelz-PCM. Je nach Umgebungstemperatur kann sich das Phasenwechselmaterial nun wieder abkühlen, wobei es in Form einer unterkühlten Schmelze vorliegt, oder es wird sogleich oder später, wenn beispielsweise hinreichend Wärme zur Verfügung steht (z.B. aus einer thermischen Solaranlage), regeneriert und - sofern seine Kristallisationstemperatur TSchalt-PCM inzwischen unterschritten worden ist - vollständig aufgeschmolzen, indem es auf seine Regenerationstemperatur TReg-PCM erwärmt wird. Im Zuge der Regeneration wird auch die zweite Schalttemperatur TSchalt-2 des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes überschritten, so dass letzteres wieder von seiner ersten Form in die zweite Form zurück geschaltet und ein Kontakt des Kristallisationskeimbildners mit dem Phasenwechselmaterial verhindert wird. Dieser thermoreversible Vorgang lässt sich sodann praktisch beliebig oft wiederholen.How now from the 1 As can be seen, the temperature T IST-PCM of the phase change material of the latent heat storage device, which corresponds to the ambient temperature, for example, lies at the beginning of the time axis initially between the target temperatures T target low and T target high , here for example slightly below the melting temperature T melting PCM in the metastable supercooling range ΔT U-PCM of the phase change material (PCM) . If the environment cools down as time goes on and the temperature T IST-PCM of the phase change material of the latent heat storage device thus also falls until the first ("cold") switching temperature T switching-1 of the two-way shape memory polymer of the actuating element is reached, then the The "internal switching" point in time due to this drop in ambient temperature alone causes the actuator to switch from its second form to its first form, such that the nucleating agent contacts the phase change material and the latter exothermically crystallizes. The phase change material then heats up at least approximately to its melting temperature T melting PCM . Depending on the ambient temperature, the phase change material can now cool down again, in which case it is in the form of a supercooled melt, or it is regenerated immediately or later, for example if sufficient heat is available (e.g. from a thermal solar system) and - if its crystallization temperature T switching -PCM has now fallen below - completely melted by being heated to its regeneration temperature T Reg-PCM . In the course of regeneration, the second switching temperature T switch-2 of the two-way shape memory polymer of the actuating element is also exceeded, so that the latter switches back from its first shape to the second shape and contact of the crystallization nucleating agent with the phase change material is prevented. This thermoreversible process can then be repeated practically any number of times.

In der 2 ist ein Schaubild der Temperatur über die Zeit zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers mit aktiver Schaltung des Betätigungselementes seines Auslösemechanismus' aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer mittels bedarfsweiser Abkühlung des Zweiwege-Formgedächtnispolymers schematisch dargestellt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten gemäß 1 vornehmlich dadurch, dass das Schalten des Zweiwege-Formgedächtnispolymers von seiner zweiten Form in seine erste Form auch dann bedarfsweise aktiv ausgelöst werden kann, wenn das Phasenwechselmaterial eine Temperatur noch oberhalb der ersten Schalttemperatur TSchalt-1 des Zweiwege-Formgedächtnispolymers besitzt. Dies geschieht im vorliegenden Fall zum Zeitpunkt „externe Schaltung“, indem das Betätigungselement z.B. mittels einer Kühleinrichtung auf eine Temperatur an oder unterhalb der ersten Schalttemperatur TSchalt-1 seines Zweiwege-Formgedächtnispolymers abgekühlt wird, so dass wiederum der Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt zu treten vermag und letzteres exotherm kristallisieren kann.In the 2 is a diagram of the temperature over time to illustrate the functioning of a second embodiment of a latent heat store according to the invention with active switching of the actuating element of its triggering mechanism 'made of two-way shape memory polymer by cooling the two-way shape memory polymer as required. This second embodiment differs from the first according to FIG 1 primarily in that the switching of the two-way shape memory polymer from its second form to its first form can also be actively triggered when the phase change material has a temperature above the first switching temperature T Switch-1 of the two-way shape memory polymer. In the present case, this happens at the time of "external switching", in that the actuating element is cooled, for example by means of a cooling device, to a temperature at or below the first switching temperature T switching-1 of its two-way shape memory polymer, so that the crystallization nucleating agent in turn comes into contact with the phase change material can occur and the latter can crystallize exothermically.

In den 3 bis 19 sind verschiedene Ausführungsformen des insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehenen Betätigungselementes aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Auslösemechanismus' eines erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers in schematisierter Form wiedergegeben, wobei der zur Aufnahme des Phasenwechselmaterials dienende Speicher als solcher im Wesentlichen gemäß dem Stand der Technik ausgebildet sein kann und daher nicht zeichnerisch dargestellt ist. Selbstverständlich kann das Betätigungselement 1 in konstruktiver Hinsicht auch in beliebiger anderer Weise ausgestaltet sein, sofern es seine ihm zugedachte Funktion zu erfüllen vermag, welche darin besteht, dass es nach Programmierung des Zweiwege-Formgedächtnispolymers in seiner ersten („kalten“) Form den jeweils mit einem Stern (*) symbolisierten Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen exotherme Kristallisation auszulösen, wohingegen es in seiner zweiten („warmen“) Form den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt.In the 3 until 19 Various embodiments of the actuating element made of two-way shape-memory polymer, provided overall with the reference number 1, of the triggering mechanism of a latent heat storage device according to the invention are shown in a schematic form, wherein the storage device serving to accommodate the phase change material as such can be designed essentially according to the prior art and is therefore not illustrated is shown. Of course, the actuating element 1 can also be designed in any other way in terms of construction, provided that it is able to fulfill its intended function, which consists in programming the two-way shape memory polymer in its first (“cold”) form nucleating agent symbolized by an asterisk (*) contacts the phase change material to induce its exothermic crystallization, whereas in its second (“warm”) form it brings the nucleating agent out of contact with the phase change material.

In den Ausgestaltungen der 3 bis 5 ist der jeweils mit einem Stern (*) symbolisierten Kristallisationskeimbildner in einer Kammer 2 immobilisiert, wobei es sich bei dem Kristallisationskeimbildner z.B. um Fremdkeime oder auch um einen Anteil des Phasenwechselmaterials selbst handeln kann, welches in der Kammer 2 beispielsweise in ständigem Kontakt mit Fremdkeimen steht, so dass es bei der ersten („kalten“) Schalttemperatur des Zweiwege-Formgedächtnispolymers des Betätigungselementes 1 in festem bzw. teilkristallinem Zustand vorliegt. Die Kammer 2 steht über eine oder mehrere Öffnung(en) 3 mit dem (nicht gezeigten) Speicher in Verbindung, welcher das Phasenwechselmaterial aufnimmt. Das im Wesentlichen platten- oder folienförmige Betätigungselement 1 befindet sich aufgrund entsprechender Programmierung seines Zweiwege-Formgedächtnispolymers in den 3 bis 5 jeweils unten in seiner ersten Form, in welcher es die Öffnung 3 freigibt und den in der Kammer 2 aufgenommenen Kristallisationskeimbildner auf diese Weise mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, wenn es sich in seinem metastabilen Unterkühlungstemperaturbereich ΔTU-PCM befindet (vgl. die 1 und 2). In den 3 bis 5 jeweils oben ist das Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes 1 durch Überschreiten seiner zweiten („warmen“) Schalttemperatur TSchalt-2 (vgl. wiederum die 1 und 2) in seine zweite Form geschaltet worden, in welcher es die Öffnung 3 verschließt und den in der Kammer 2 aufgenommenen Kristallisationskeimbildner auf diese Weise mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, so dass letztes während eines anschließenden Abkühlens auf eine Temperatur zwischen seiner Kristallisationstemperatur TSchalt-PCM und seiner Schmelztemperatur TSchmelz-PCM, also auf eine Temperatur innerhalb seines metastabilen Unterkühlungstemperaturbereiches ΔTU-PCM (vgl. wiederum die 1 und 2), in einen unterkühlten, (noch) flüssigen Zustand überführt werden kann.In the configurations of 3 until 5 the crystallization nucleating agent symbolized by an asterisk (*) is immobilized in a chamber 2, whereby the crystallization nucleating agent can be, for example, foreign nuclei or a portion of the phase change material itself, which is in constant contact with foreign nuclei in chamber 2, for example, so that at the first (“cold”) switching temperature of the two-way shape memory polymer of the actuating element 1 it is in the solid or semi-crystalline state. The chamber 2 communicates via one or more openings 3 with the reservoir (not shown) which receives the phase change material. The essentially plate-shaped or foil-shaped actuating element 1 is due to appropriate programming of its two-way shape memory polymer in the 3 until 5 each below in its first form, in which it uncovers the opening 3 and in this way brings the crystallization nucleating agent contained in the chamber 2 into contact with the phase change material in order to trigger its crystallization when it is in its metastable subcooling temperature range ΔT U-PCM ( cf. the 1 and 2 ). In the 3 until 5 In each case, the two-way shape memory polymer of the actuating element 1 is at the top by exceeding its second ("warm") switching temperature T switching-2 (cf. again the 1 and 2 ) has been switched to its second form, in which it closes the opening 3 and in this way brings the crystallization nucleating agent received in the chamber 2 out of contact with the phase change material, so that the latter during a subsequent cooling to a temperature between its crystallization temperature T switching PCM and its melting temperature T melting-PCM , i.e. to a temperature within its metastable supercooling temperature range ΔT U-PCM (cf. again the 1 and 2 ), can be converted into a supercooled, (still) liquid state.

Das Betätigungselement 1 aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer kann gemäß der 3 beispielsweise mit Abstand von der Öffnung 3 einseitig an der Kammer 2 festgelegt und reversibel zwischen seiner ersten Form (unten), in welcher es von der Kammer 2 nach oben gebogen ist und die Öffnung 3 freigibt, und seiner zweiten Form (oben), in welcher es sich etwa parallel zu der Kammer (hier: z.B. etwa in einer Ebene) erstreckt und die Öffnung 3 verschließt, hin und her schaltbar sein. Darüber hinaus kann entsprechend der 3 an das der Öffnung 3 zugewandte Ende des Betätigungselementes 1 z.B. ein zu der Öffnung 3 etwa komplementärer Stopfen 4 angeformt sein, um für eine verbesserte Dichtungswirkung zu sorgen, wenn sich das Betätigungselement 1 in seiner zweiten Form befindet.The actuator 1 made of two-way shape memory polymer can according to 3 e.g. unilaterally fixed to the chamber 2 at a distance from the opening 3 and reversible between its first shape (bottom), in which it is bent upwards from the chamber 2 and uncovers the opening 3, and its second shape (top), in which it extends approximately parallel to the chamber (here: for example approximately in one plane) and closes the opening 3, be switchable back and forth. In addition, according to the 3 at the end of the actuating element 1 facing the opening 3, for example, a plug 4 approximately complementary to the opening 3 may be formed in order to ensure an improved sealing effect when the actuating element 1 is in its second form.

Das Betätigungselement 1 aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer kann gemäß der 4 beispielsweise auch jeweils mit Abstand beidseitig der Öffnung an der Kammer 2 festgelegt und reversibel zwischen seiner ersten Form (unten), in welcher es sich von der Öffnung 3 der Kammer 2 nach oben wölbt und die Öffnung 3 freigibt, und seiner zweiten Form (oben), in welcher es sich etwa parallel zu der Kammer (hier: z.B. wiederum etwa in einer Ebene) erstreckt und die Öffnung 3 verschließt, hin und her schaltbar sein. Die Ausführungsform der 5 unterscheidet sich von jener der 4 insbesondere dadurch, dass - insoweit weitgehend entsprechend der 3 - an den mit der Öffnung 3 in Kontakt tretenden, etwa zentralen Abschnitt des Betätigungselementes 1 ein zu der Öffnung 3 etwa komplementärer Stopfen 4 angeformt ist, um für eine verbesserte Dichtungswirkung zu sorgen, wenn sich das Betätigungselement 1 in seiner zweiten Form befindet.The actuator 1 made of two-way shape memory polymer can according to 4 for example, also fixed at a distance on both sides of the opening on the chamber 2 and reversible between its first shape (bottom), in which it curves upwards from the opening 3 of the chamber 2 and releases the opening 3, and its second shape (top) , in which it extends approximately parallel to the chamber (here: for example again approximately in one plane) and closes the opening 3, can be switched back and forth. From management form of 5 differs from that of 4 in particular by the fact that - to this extent largely in accordance with the 3 - on the approximately central portion of the actuating element 1 contacting the opening 3, a plug 4 approximately complementary to the opening 3 is molded in order to provide an improved sealing effect when the actuating element 1 is in its second form.

In den 6 bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen eines - hier: wiederum im Wesentlichen platten- oder folienförmigen - Betätigungselementes 1 aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer schematisch dargestellt, welche mit einem bereichsweise zumindest oberflächig auf diese aufgebrachten Kristallisationskeimbildner, z.B. in Form von immobilisierten Fremdkeimen, versehen sind, wie er in den 6 bis 9 mit einem Stern angedeutet ist. Dabei kann das Betätigungselement 1, welches in den 6 bis 9 lediglich in seiner ersten (oder zweiten) Form wiedergegeben ist, z.B. an einer Öffnung des (nicht gezeigten) Speichers zur Aufnahme des Phasenwechselmaterials angeordnet sein und in seiner ersten Form den hierauf aufgebrachten Kristallisationskeimbildner über die Öffnung mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringen, während sein mit dem Kristallisationskeimbildner versehener Abschnitt in seiner zweiten Form mit Abstand von der Öffnung angeordnet ist, so dass kein Kontakt des Kristallisationskeimbildners mit dem Phasenwechselmaterial zustande kommt. Während der Kristallisationskeimbildner im Falle der 6 z.B. direkt auf einen etwa zentralen Abschnitt des Betätigungselementes 1 aufgebracht ist, befindet es sich im Falle der 7 beispielsweise auf einem an dem Betätigungselement 1 angeformten Vorsprung 5. Das Betätigungselement 8 ist z.B. zweilagig ausgestaltet, wobei der Kristallisationskeimbildner auf die in der 8 obere Lage bereichsweise aufgebracht ist. Im Falle der 9 kann der Kristallisationskeimbildner beispielsweise weitgehend entsprechend der 1 auf einem Abschnitt des Betätigungselementes 1 aufgebracht sein, welches ihn in der Situation gemäß der 9 z.B. gegen ein stationäres Element 6a, z.B. in Form eines innenseitigen Vorsprungs des das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speichers, drückt (der Kristallisationskeimbildner kann folglich nicht mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt treten; das Betätigungselement 1 befindet sich in seiner zweiten Form), während das Betätigungselement 1 in seiner zweiten Form (nicht gezeigt) beispielsweise von dem z.B. als Vorsprung ausgestalteten stationären Element 6a nach unten gewölbt sein kann, so dass der Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt zu treten vermag. Alternativ oder zusätzlich kann der Kristallisationskeimbildner in diesem Fall z.B. auch auf die dem Betätigungselement 1 zugewandte Seite des stationären Elementes 6a aufgebracht sein.In the 6 until 9 Various embodiments of an - here: again essentially plate-shaped or foil-shaped - actuating element 1 made of two-way shape memory polymer are shown schematically, which are provided with a crystallization nucleating agent applied to them at least on the surface, e.g. in the form of immobilized foreign nuclei, as is shown in 6 until 9 is indicated with an asterisk. In this case, the actuating element 1, which in the 6 until 9 is reproduced only in its first (or second) form, e.g. be arranged at an opening of the reservoir (not shown) for receiving the phase change material and in its first form bring the crystal nucleating agent applied thereto into contact with the phase change material via the opening while being with in its second form, the portion provided with the nucleating agent is spaced from the opening so that there is no contact of the nucleating agent with the phase change material. While the nucleating agent in the case of 6 e.g .B. is applied directly to an approximately central portion of the actuator 1, it is in the case of 7 for example, on a projection 5 formed on the actuating element 1. The actuating element 8 is designed in two layers, for example, with the crystallization nucleating agent on the in FIG 8th upper layer is applied in areas. In case of 9 can the nucleating agent, for example, largely according to the 1 be applied to a portion of the actuator 1, which it in the situation according to 9 e.g. against a stationary element 6a, e.g. in the form of an inside projection of the reservoir accommodating the phase change material (the crystallization nucleating agent can consequently not come into contact with the phase change material; the actuating element 1 is in its second form), while the actuating element 1 is in its second form (not shown) can be curved downwards, for example by the stationary element 6a, which is configured as a projection, for example, so that the crystallization nucleating agent can come into contact with the phase change material. Alternatively or additionally, the crystallization nucleating agent can also be applied in this case, for example, to the side of the stationary element 6a facing the actuating element 1 .

Die 10 bis 12 zeigen exemplarische Ausführungsformen eines im Wesentlichen nach Art eines Stempels ausgebildeten Betätigungselementes 1 aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer einerseits in einer ersten Form (jeweils oben), in welcher es einen an der Oberfläche eines stationären Elementes 6a oder eines verlagerbaren Elementes 6b immobilisierten Kristallisationskeimbildner, welcher wiederum mit einem Stern symbolisiert ist, mit einem nicht zeichnerisch wiedergegebenen Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um die Kristallisation des Phasenwechselmaterials auszulösen, andererseits in einer zweiten Form (jeweils unten), in welcher es den Kristallisationskeimbildner abdeckt, um ihn mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt zu bringen. In der Ausgestaltung der 10 handelt es sich bei dem den Kristallisationskeimbildner tragenden, stationären Element 6a beispielsweise um einen Abschnitt der Innenwandung des (nicht gezeigten) Speichers zur Aufnahme des Phasenwechselmaterials, wobei das Zweiwege-Formgedächtnispolymer des im Wesentlichen stempelförmigen Betätigungselementes 1 derart programmiert ist, dass es den Kristallisationskeimbilder entweder nicht abdeckt, um es mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt zu bringen (vgl. die 10 oben; das Betätigungselement 1 befindet sich in seiner ersten Form, die Länge des „Stempels“ ist hinreichend kurz, damit der auf dem stationären Element 6a immobilisierte Kristallisationskeimbildner dem Phasenwechselmaterial exponiert ist), oder das Betätigungselement 1 deckt den Kristallisationskeimbildner ab, um ihn außer Kontakt mit dem Phasenwechselmaterial zu bringen (vgl. die 10 unten; das Betätigungselement 1 befindet sich in seiner zweiten Form, die Länge des „Stempels“ ist hinreichend lang, damit der auf dem stationären Element 6a immobilisierte Kristallisationskeimbildner von dem Betätigungselement 1 abgedeckt ist). Alternativ oder zusätzlich kann der Kristallisationskeimbildner beispielsweise auch auf die dem stationären Element 6a zugewandte Stirnseite des Betätigungselementes 1 aufgebracht sein.the 10 until 12 show exemplary embodiments of an actuating element 1 made of two-way shape memory polymer, designed essentially in the manner of a stamp, on the one hand in a first form (each above), in which there is a crystallization nucleating agent immobilized on the surface of a stationary element 6a or a displaceable element 6b, which in turn has a Star is symbolized, brings it into contact with a phase change material, not shown in the drawing, in order to trigger the crystallization of the phase change material, on the other hand in a second form (each below), in which it covers the crystallization nucleating agent in order to bring it out of contact with the phase change material. In the design of 10 the stationary element 6a carrying the crystallization nucleating agent is, for example, a section of the inner wall of the reservoir (not shown) for accommodating the phase change material, the two-way shape memory polymer of the essentially stamp-shaped actuating element 1 being programmed in such a way that it either does not covers to bring it into contact with the phase change material (cf. the 10 above; actuator 1 is in its first form, the length of the "stamp" is sufficiently short to expose the nucleating agent immobilized on the stationary element 6a to the phase change material), or the actuating element 1 covers the nucleating agent to keep it out of contact with the To bring phase change material (cf. the 10 below; the actuator 1 is in its second form, the length of the “stamp” is long enough for the nucleating agent immobilized on the stationary element 6a to be covered by the actuator 1). Alternatively or additionally, the crystallization nucleating agent can also be applied, for example, to the end face of the actuating element 1 facing the stationary element 6a.

Im Falle der 11 ist der Kristallisationskeimbildner beispielsweise an einem gemeinsam mit dem Betätigungselement 1 verlagerbaren Element 6b - hier: im Wesentlichen in Form einer Trägerplatte - immobilisiert, welche an der Stirnseite des wiederum etwa stempelförmigen Betätigungselementes 1 aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer befestigt ist. Letzteres ist derart programmiert, dass der Kristallisationskeimbilder entweder freiliegt, um ihn mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt zu bringen (vgl. die 11 oben; das Betätigungselement 1 befindet sich in seiner ersten Form, die Länge des „Stempels“ ist hinreichend kurz, damit der auf dem hiervon getragenen und hiermit verlagerbaren Element 6b immobilisierte Kristallisationskeimbildner mit Abstand von einem stationären Element 6a, z.B. in Form eines im Innern des das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speichers angeordneten Vorsprung, dem Phasenwechselmaterial exponiert ist), oder das Betätigungselement 1 drückt das mit dem Kristallisationskeimbildner versehene verlagerbare Element 6b gegen das stationäre Element 6a an, um den Kristallisationskeimbildner abzudecken und somit außer Kontakt mit dem Phasenwechselmaterial zu bringen (vgl. die 11 unten; das Betätigungselement 1 befindet sich in seiner zweiten Form, die Länge des „Stempels“ ist hinreichend lang, damit der auf dem hiervon getragenen und hiermit verlagerbaren Element 6b immobilisierte Kristallisationskeimbildner von dem stationären Element 6a, z.B. in Form des im Innern des das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speichers angeordneten Vorsprung, abgedeckt ist). Alternativ oder zusätzlich kann der Kristallisationskeimbildner beispielsweise auch hier auf die dem Betätigungselement 1 zugewandte Seite des stationären Elementes 6a aufgebracht sein.In case of 11 the crystallization nucleating agent is immobilized, for example, on an element 6b that can be displaced together with the actuating element 1—here: essentially in the form of a carrier plate—which is fastened to the end face of the approximately stamp-shaped actuating element 1 made of two-way shape memory polymer. The latter is programmed in such a way that the crystal nucleus is either exposed in order to bring it into contact with the phase change material (cf. the 11 above; the actuating element 1 is in its first form, the length of the “stamp” is sufficiently short so that the crystallization immobilized on the element 6b carried and thereby displaceable by it nucleating agent at a distance from a stationary element 6a, e.g. in the form of a projection arranged inside the reservoir containing the phase change material and to which the phase change material is exposed), or the actuating element 1 presses the displaceable element 6b provided with the crystallization nucleating agent against the stationary element 6a in order to to cover the crystallization nucleating agent and thus to bring it out of contact with the phase change material (cf 11 below; the actuating element 1 is in its second form, the length of the "stamp" is sufficiently long so that the crystallization nucleating agent immobilized on the element 6b carried thereby and thereby displaceable can be separated from the stationary element 6a, e.g arranged projection, is covered). Alternatively or additionally, the crystallization nucleating agent can also be applied here, for example, to the side of the stationary element 6a facing the actuating element 1 .

Die Ausführungsform der 12 unterscheidet sich von jener der 10 vornehmlich dadurch, dass das Betätigungselement 1 - hier: beispielsweise mittels Schraubenfedern - mechanisch in Richtung seiner ersten Form (vgl. die 12, oben) vorbelastet ist, was - wie weiter oben erwähnt - den Formgedächtniseffekt einiger Zweiwege-Formgedächtnispolymere begünstigen und/oder das Zweiwege-Formgedächtnispolymer z.B. vor einer Überhitzung schützen kann.The embodiment of 12 differs from that of 10 primarily in that the actuating element 1 - here: for example by means of coil springs - mechanically in the direction of its first form (cf 12 , above) which - as mentioned above - can promote the shape memory effect of some two-way shape memory polymers and/or protect the two-way shape memory polymer from overheating, for example.

Exemplarische Möglichkeiten zum bereichsweisen, oberflächigen Aufbringen des wiederum mit einem Stern angedeuteten Phasenwechselmaterials auf das Betätigungselement 1 (vgl. insbesondere die 3 bis 9) oder auch auf die Oberfläche eines stationären 6a oder verlagerbaren Elementes 6b (vgl. die 10 bis 12) finden sich in schematisierter Form in den 13 bis 16, wobei der Kristallisationskeimbildner z.B. auf der im Wesentlichen ebenen Oberfläche (13), auf einem Formvorsprung (14), im Innern eines angeformten Ringwulstes (15), im Innern eines separaten Dichtrings ( 16) oder dergleichen mehr immobilisiert sein kann.Exemplary possibilities for regional, surface application of the phase change material, again indicated by an asterisk, to the actuating element 1 (cf. in particular 3 until 9 ) or on the surface of a stationary 6a or movable element 6b (cf 10 until 12 ) can be found in a schematic form in the 13 until 16 , wherein the nucleating agent is, for example, on the substantially planar surface ( 13 ), on a shape projection ( 14 ), inside a molded torus ( 15 ), inside a separate sealing ring ( 16 ) or the like can be immobilized more.

In den 17 bis 19 sind schließlich verschiedene Ausführungsformen von wiederum im Wesentlichen nach Art eines Stempels ausgebildeten Betätigungselementen 1 aus Zweiwege-Formgedächtnispolymer einerseits in einer ersten Form (jeweils oben), in welcher es einen an der Oberfläche des Betätigungselementes immobilisierten, wiederum mit einem Stern symbolisierten Kristallisationskeimbildner mit einem nicht zeichnerisch wiedergegebenen Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um die Kristallisation des Phasenwechselmaterials auszulösen, andererseits in einer zweiten Form (jeweils unten), in welcher es den Kristallisationskeimbildner abdeckt, um ihn mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt zu bringen. Die Betätigungselemente 1 der 17 bis 19 weisen einen gegenüber den vorstehend beschriebenen Betätigungselementen 1 einen komplexeren Aufbau sowie eine höhere Festigkeit und Steifigkeit auf, wobei sie beispielsweise aus einem oder mehreren thermoplastischen Zweiwege-Formgedächtnispolymer (en) mittels des Schmelzschichtverfahrens unter Verwendung eines 3D-Druckers einstückig erzeugt werden können.In the 17 until 19 Finally, there are various embodiments of actuating elements 1 made of two-way shape memory polymer, again designed essentially in the manner of a stamp, on the one hand in a first form (each above), in which there is a crystallization nucleating agent immobilized on the surface of the actuating element, again symbolized by a star, with a not shown in the drawing recited phase change material to induce crystallization of the phase change material, on the other hand in a second form (each below) in which it covers the nucleating agent to bring it out of contact with the phase change material. The actuators 1 of 17 until 19 have a more complex structure than the actuating elements 1 described above, as well as higher strength and rigidity, and they can be produced in one piece, for example from one or more thermoplastic two-way shape memory polymer(s) by means of the melt layer process using a 3D printer.

Das Betätigungselement 1 der 17 umfasst beispielsweise einen Rahmen mit einer Grundplatte 1a, auf deren zentralem Abschnitt der Kristallisationskeimbildner immobilisiert ist, zwei entgegengesetzten Seitenteilen 1b und einem letztere im Wesentlichen parallel zu der Grundplatte 1a miteinander verbindenden Oberteil 1c. Von dem Oberteil 1c erstreckt sich oberhalb des mit dem Kristallisationskeimbildner versehenen Abschnittes der Grundplatte 1a ein Stempelabschnitt 1e, welcher derart programmiert ist, dass er in seiner ersten Form (vgl. die 17, oben) eine kurze Länge besitzt, so dass der Kristallisationskeimbildner dem Phasenwechselmaterial exponiert ist, während er in seiner zweiten Form (vgl. die 17, unten) eine lange Länge aufweist, so dass der Stempelabschnitt 1e den Kristallisationskeimbildner abdeckt, um ihn außer Kontakt mit dem Phasenwechselmaterial zu bringen.The actuating element 1 of 17 comprises, for example, a frame with a base plate 1a, on the central portion of which the crystallization nucleating agent is immobilized, two opposite side parts 1b and an upper part 1c connecting the latter essentially parallel to the base plate 1a. Extending from the upper part 1c above the section of the base plate 1a provided with the crystallization nucleating agent is a stamping section 1e, which is programmed in such a way that in its first form (cf 17 , above) is of short length such that the nucleating agent is exposed to the phase change material while in its second form (cf. the 17 , below) has a long length so that the stamping portion 1e covers the nucleating agent to keep it out of contact with the phase change material.

Die in der 18 dargestellte Ausführungsform des Betätigungselementes 1, bei welcher identische und funktionsgleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich jener der 17 vornehmlich dadurch, dass der Stempelabschnitt 1e eine etwa konstante Länge aufweist, während die Seitenteile 1b des Rahmens derart programmiert sind, dass sie in ihrer ersten Form (vgl. die 18, oben) eine kurze Länge besitzen, so dass der Kristallisationskeimbildner dem Phasenwechselmaterial exponiert ist, während sie in ihrer zweiten Form (vgl. die 18, unten) eine große Länge aufweisen, so dass der Stempelabschnitt 1e den Kristallisationskeimbildner abdeckt, um ihn außer Kontakt mit dem Phasenwechselmaterial zu bringen. Selbstverständlich sind die Ausführungsformen der 17 und 18 auch derart kombinierbar, dass beispielsweise sowohl der Stempelabschnitt 1e als auch die Seitenteile 1b derart programmiert sind, dass sie eine Längenänderung erfahren, wenn das Zweiwege-Formgedächtnispolymer zwischen der ersten und der zweiten Form hin- und hergeschaltet wird.The one in the 18 illustrated embodiment of the actuating element 1, in which identical and functionally identical components are provided with the same reference numerals, differs from that of 17 mainly in that the stamping section 1e has an approximately constant length, while the side parts 1b of the frame are programmed in such a way that in their first form (cf 18 , above) have a short length such that the nucleating agent is exposed to the phase change material while in their second form (cf. the 18 , below) have a large length such that the stamping portion 1e covers the nucleating agent to keep it out of contact with the phase change material. Of course, the embodiments of 17 and 18 can also be combined in such a way that, for example, both the stamp section 1e and the side parts 1b are programmed in such a way that they experience a change in length when the two-way shape memory polymer is switched back and forth between the first and second shape.

Die in der 18 dargestellte Ausführungsform des Betätigungselementes 1, bei welcher identische und funktionsgleiche Komponenten wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich von jener der 18 schließlich vornehmlich dadurch, dass die Seitenteile 1b des Rahmens nicht derart programmiert sind, dass sie verschiedene Längen aufweisen, sondern derart, dass sie unterschiedliche Biegungen aufweisen, wenn das Zweiwege-Formgedächtnispolymer zwischen der ersten und der zweiten Form hin- und hergeschaltet wird.The one in the 18 illustrated embodiment of the actuating element 1, in which identical and functionally identical components are again provided with the same reference numerals, differs from that of 18 finally notably in that the side parts 1b of the frame are not programmed to have different lengths but to have different bends when the two-way shape memory polymer is switched back and forth between the first and second shape.

Claims (15)

Latentwärmespeicher mit wenigstens einem, in wenigstens einem Speicher aufgenommenen Phasenwechselmaterial, welches - eine Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM), bei welcher das Phasenwechselmaterial exotherm von einem fluiden Zustand in einen kristallinen Zustand übergeht, und - eine oberhalb der Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM) gelegene Schmelztemperatur (TSchmelz-PCM), bei welcher das Phasenwechselmaterial aus dem kristallinen Zustand in den fluiden Zustand übergeht, aufweist, und mit wenigstens einem Auslösemechanismus zum Auslösen der Kristallisation des Phasenwechselmaterials, wobei der Auslösemechanismus einen Kristallisationskeimbildner umfasst, welcher mit einem mechanischen Betätigungselement (1) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) des Auslösemechanismus wenigstens ein Zweiwege-Formgedächtnispolymer enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welches derart programmiert ist, dass das Betätigungselement (1) zwischen - einer ersten Form, in welcher das Betätigungselement (1) den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, und - einer zweiten Form, in welcher das Betätigungselement (1) den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, reversibel hin und her schaltbar ist, wobei das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes (1) zumindest - eine erste Schalttemperatur (TSchalt-1), in welcher es aus seiner zweiten Form in die erste Form überführt wird, und - eine gegenüber der ersten Schalttemperatur (TSchalt-1) höhere, zweite Schalttemperatur (TSchalt-2), in welcher es aus seiner ersten Form in die zweite Form überführt wird, aufweist.Latent heat accumulator with at least one phase change material accommodated in at least one accumulator, which has - a crystallization temperature (T switching PCM ) at which the phase change material changes exothermically from a fluid state to a crystalline state, and - a temperature above the crystallization temperature (T switching PCM ) located melting temperature (T melting PCM ) at which the phase change material changes from the crystalline state to the fluid state, and having at least one triggering mechanism for triggering the crystallization of the phase change material, wherein the triggering mechanism comprises a crystallization nucleating agent which is connected to a mechanical actuating element ( 1) is operatively connected, characterized in that the actuating element (1) of the trigger mechanism contains at least one two-way shape memory polymer or is formed entirely from it, which is programmed such that the actuating element (1) between n - a first mode in which the actuating element (1) brings the nucleating agent into contact with the phase change material in order to initiate its crystallization, and - a second mode in which the actuating element (1) brings the nucleating agent out of contact with the phase change material, reversibly can be switched back and forth, the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element (1) having at least - a first switching temperature (T switch-1 ), in which it is converted from its second shape into the first shape, and - one opposite to the first Switching temperature (T switch-1 ) higher, second switching temperature (T switch-2 ), in which it is converted from its first form into the second form, has. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationskeimbildner - oberflächig auf das Betätigungselement (1) aufgebracht und/oder in dieses eindispergiert ist; und/oder - oberflächig auf ein stationäres oder verlagerbares Element (6a, 6b) aufgebracht und/oder in dieses eindispergiert ist, wobei das stationäre oder verlagerbare Element (6a, 6b) mittels des Betätigungselementes (1) mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt und außer Kontakt bringbar ist.latent heat accumulator claim 1 , characterized in that the crystallization nucleating agent - is applied to the surface of the actuating element (1) and/or dispersed into it; and/or - applied to the surface of a stationary or displaceable element (6a, 6b) and/or dispersed into it, the stationary or displaceable element (6a, 6b) being in contact with and out of contact with the phase change material by means of the actuating element (1). is bringable. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationskeimbildner in einer separaten Kammer (2) immobilisiert ist, welche mittels des Betätigungselementes (1) mit dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher verbindbar und von diesem trennbar ist.latent heat accumulator claim 1 or 2 , characterized in that the crystallization nucleating agent is immobilized in a separate chamber (2) which can be connected to and separated from the reservoir accommodating the phase change material by means of the actuating element (1). Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) - in seiner ersten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, wenigstens einen Durchlasskanal aufweist, und - in seiner zweiten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt, keinen Durchlasskanal aufweist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the actuating element (1) - in its first form, in which it brings the crystallization nucleating agent into contact with the phase change material in order to trigger its crystallization, has at least one passage channel, and - in its second form, in which it contains the crystallization nucleating agent brings out of contact with the phase change material, has no passage channel. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) - in seiner ersten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial in Kontakt bringt, um dessen Kristallisation auszulösen, andere Außenabmessungen und/oder wenigstens eine andere Erstreckungsebene aufweist als - in seiner zweiten Form, in welcher es den Kristallisationskeimbildner mit dem Phasenwechselmaterial außer Kontakt bringt.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the actuating element (1) - in its first form, in which it brings the crystallization nucleating agent into contact with the phase change material in order to trigger its crystallization, has different external dimensions and/or at least one different extension plane than - in its second form, in which it takes the nucleating agent out of contact with the phase change material. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) im Wesentlichen folien- oder plattenförmig oder im Wesentlichen nach Art eines Stempels ausgebildet ist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the actuating element (1) is formed essentially in the form of a film or plate or essentially in the manner of a stamp. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationskeimbildner von Fremdkeimen oder von einem Anteil des Phasenwechselmaterials, welcher permanent mit Fremdkeimen in Verbindung steht, gebildet ist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the crystallization nucleating agent is formed by foreign nuclei or by a portion of the phase change material which is permanently connected to foreign nuclei. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes (1) - aufgrund der Umgebungstemperatur passiv; und/oder - mittels einer ihm zugeordneten Kühleinrichtung aktiv auf seine erste Schalttemperatur (TSchalt-1), in welcher es aus seiner zweiten Form in die erste Form überführt wird, bringbar ist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element (1) - passive due to the ambient temperature; and/or - can be actively brought to its first switching temperature (T switching-1 ) by means of a cooling device assigned to it, in which it is transferred from its second form into the first form. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem das Phasenwechselmaterial aufnehmenden Speicher eine Heizeinrichtung zugeordnet ist, um das Phasenwechselmaterial zu Regenerationszwecken auf eine Regenerationstemperatur (TReg-PCM) oberhalb seiner Schmelztemperatur (TSchalt-PCM) zu erwärmen.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the phase change material accommodating memory is assigned a heating device to heat the phase change material for regeneration purposes to a regeneration temperature (T Reg-PCM ) above its melting point (T Switch-PCM ). Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes (1) - eine erste Schalttemperatur (TSchalt-1) aufweist, bei welcher es aus seiner zweiten Form in die erste Form überführt wird, welche zwischen der Schmelztemperatur (TSchmelz-PCM) und der Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM) im metastabilen Unterkühlungsbereich (ΔTU-PCM) des Phasenwechselmaterials liegt; und/oder - eine gegenüber der ersten Schalttemperatur (TSchalt-1) höhere, zweite Schalttemperatur (TSchalt-2) aufweist, bei welcher es aus seiner ersten Form in die zweite Form überführt wird, welche unterhalb der Regenerationstemperatur (TReg-PCM), insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur (TSchmelz_PCM), aber näher an der Schmelztemperatur (TSchmeiz-PCM)als an der Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM), des Phasenwechselmaterials liegt.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element (1) - has a first switching temperature (T switching-1 ) at which it is converted from its second form into the first form, which is between the melting temperature (T melting PCM ) and the crystallization temperature (T switch-PCM ) is in the metastable undercooling range (ΔT U-PCM ) of the phase change material; and/or - has a second switching temperature (T Switch-2 ) that is higher than the first switching temperature (T Switch-1 ), at which it is converted from its first form into the second form, which is below the regeneration temperature (T Reg-PCM ), in particular below the melting temperature (T melting_PCM ), but closer to the melting temperature (T melting PCM ) than to the crystallization temperature (T switching PCM ), of the phase change material. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der metastabile Unterkühlungsbereich des Phasenwechselmaterials zwischen seiner Schmelztemperatur (TSchmeiz-PCM)und seiner Kristallisationstemperatur (TSchalt-PCM) über ein Temperaturintervall von wenigstens 10°C, insbesondere von wenigstens 15°C, vorzugsweise von wenigstens 20°C, erstreckt.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the metastable undercooling range of the phase change material between its melting temperature (T melting PCM ) and its crystallization temperature (T switching PCM ) over a temperature interval of at least 10°C, in particular at least 15°C, preferably at least 20° C, extends. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial wenigstens ein Salzhydrat enthält oder im Wesentlichen gänzlich hieraus gebildet ist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the phase change material contains at least one salt hydrate or is essentially entirely formed therefrom. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes (1) um ein, insbesondere thermoplastisches, Polyester- oder Polyetherurethanelastomer handelt.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element (1) is an elastomer, in particular a thermoplastic, polyester or polyether urethane elastomer. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zweiwege-Formgedächtnispolymer des Betätigungselementes (1) wenigstens einen Füll- und/oder Verstärkungsstoff enthält, welcher insbesondere aus der Gruppe - der elektromagnetische Strahlung absorbierenden Stoffe, insbesondere auf der Basis von Kohlenstoff, Metallen, Metalloxiden und Metallclustern, - der magnetischen und/oder ferromagnetischen Stoffe, insbesondere aus der Gruppe Eisen, Eisenoxid, Nickel, Zink und deren Metallclustern, - der Nanoclays, insbesondere auf der Basis der Carbide, Nitride und Oxide von Silicium, Zirkonium und Aluminium, und - der Verstärkungsfasern ausgewählt ist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that the at least one two-way shape memory polymer of the actuating element (1) contains at least one filler and/or reinforcing material, which is selected in particular from the group of materials which absorb electromagnetic radiation, in particular based on carbon, metals, metal oxides and metal clusters - Magnetic and/or ferromagnetic materials, in particular from the group of iron, iron oxide, nickel, zinc and their metal clusters, - Nanoclays, in particular based on carbides, nitrides and oxides of silicon, zirconium and aluminum, and - Reinforcement fibers is selected. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial - mit wenigstens einem Additiv, insbesondere aus der Gruppe der Gelbildner, versetzt ist; und/oder - mit einer antimikrobiellen Ausrüstung versehen ist.Latent heat accumulator according to one of Claims 1 until 14 , characterized in that the phase change material - is mixed with at least one additive, in particular from the group of gel formers; and/or - is provided with an antimicrobial finish.
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