两级低温气冷吸附冷却单元的制作方法

专利名称：两级低温气冷吸附冷却单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却单元，其可以应用于低级热驱动吸附冷却器，冷却单元使用的循环使用环境低温的水和相对低温的“热”水，与先前的循环相比，能够获得相对较高效 率的冷却效果。
背景技术：
利用热产生冷却效果的原理是众所周知的，并且传统的吸附循环也基于该原理。 然而，由于存在与传统吸附循环相关的许多问题，人们的关注点正转向吸附。吸附不需要在 循环中使用液体溶液，从而明显简化了循环，并且当前对电子控制机构的改进使其更容易 以稳定的操作运行，即使具有可变的热供给。之前提出的吸附在空气调节和冷却中的应用有多种形式。在US5806323， US7082781, US4219341, US5806323, US20050103615A1， JP2002250573, JP4291751, W003046449, W02004/094948A1, CN1266168 和 US6170279 中可以找到实例。在US5806323，US7082781, US4219341, JP4291751 和 US5806323 中描述的技术基 于空气去湿(干燥效果)原理，即可以从空气中去除湿气，随后执行蒸发冷却。尽管从空气 中去除湿气基于吸附原理，但其存在某些问题。干燥效果对湿空气起作用但不能产生冷却 水。它不被认为是主动冷却过程，因为蒸发冷却在空气调节过程中被用于降低空气温度并 且其不适用于工业应用。即使对于住宅空调，它也具有两个主要缺陷第一是它在干燥区域 中不起作用，第二是需要增加湿气以降低空气温度，从而会变得不舒服并且消耗水。在市场上可以得到基于硅胶和单级操作的主动吸附机械。这些机械采用水作为制 冷剂并且硅胶能够吸附水蒸气以产生冷却水。然而，这些机械需要得到空气冷却并且由于 处于所需真空能级的水在35°C或40°C环境空气温度下不能冷凝，因此需要冷却塔形成大 气压以下的冷却水温度。这些机械由于硅胶的低吸附能力而变得体积庞大并因此成本很 高。W02004/094928公开了一种改进的硅胶吸附冷却器，其高效率作业和相对“较低”的热 水温度下操作。然而，该机械仍然是水冷的，因为其需要30°C以下的冷却温度。其采用旋转 芯以省去通常在吸附机械中采用的互换机构。JP2002250573描述了一种太阳能助推的冷却/加热装置，其中采用太阳能动力吸 附冷却器在夏天用来降低以传统压缩机为基础的冷却器的温度并在冬天为反向循环热泵 提供热量，由此提高传统冷却器的效率。由于吸附冷却器需要提供低温并且仅需在大气压 以下降低冷凝器温度，因此可以采用在相对较高的压力下操作的硅胶吸附冷却器，其无需 降低冷却水温度，并由此无需冷却塔。然而，该装置本身不能产生冷却效果并且器需要与常 规蒸汽压缩致冷循环相连以产生任何所需冷却。为了避免使用冷却塔，可以选择使用与水硅胶不同的吸附剂-制冷剂对。因此， 制冷剂可以在比硅胶吸附冷却器中所需的温度更高的温度下冷凝，由此不需要冷却塔。通 过采用与硅胶吸附冷却器相同的单级循环，在US20050103615、W003046449、CN1266168和 US6170279中描述的技术采用诸如活性碳、沸石和氯化钙之类的吸附剂。所采用的制冷剂是氨和甲醇。尽管这些技术采用各种技术来利用不同的热源和传递热量的方法，但它们在解 吸过程中基本上都使用以制冷气体的单级压缩为基础的相同操作循环。这种循环的主要缺 陷在于，来自吸附材料所有制冷吸附都发生在低压下，同时所有解吸都发生在高压下。或者 实现解吸过程所需要的高温或者仅实现低效。US20050103615和W003046449描述了一种 系统，其中采用集中式太阳能收集器达到大约130°C的温度，甚至对于间歇循环(白天-黑 夜循环)也可以实现中等效率(0. 2-0. 4的COP)。US6170279描述了一种系统，该系统采 用来自船用发动机的废气温度获得相似的效率等级。通过采用不具有集中器的太阳能，在 CN1266168中描述的系统获得了低效率等级(0. 05-0. 1的COP)。上述技术存在的问题在于，它们或者不能在环境温度下操作或者仅在低效率等级 下操作。本发明的目的是解决这些问题，手段是采用两级压缩和解吸过程，使得大多吸附发 生在高压下，同时大多解吸发生在低压下。因此与现有技术相比，更多制冷剂在同一温度下 得到吸附和解吸，这就使得可采用相对低温的能源，同时获得相对较高的效率。此外，本发 明采用多种吸附剂-制冷剂对，从而可以构建空气冷却器
发明内容

本发明的一方面提供一种热量驱动吸附冷却单元，其包括-具有进口端和出口端的冷凝器；-具有进口端和出口端的蒸发器，进口端经由操作阀与冷凝器的出口端相连；以 及-一系列吸附_解吸发生器，它们各自具有用于与冷凝器和蒸发器相连以形成制 冷剂流动回路的进口端和出口端，以及用于在高温和低温下操作每个发生器的供热装置， 发生器可操作地使制冷剂穿过冷凝器和蒸发器流动以在蒸发器处提供冷却效果；其中所述一系列发生器包括两对发生器，每对包括-出口端经由第一止回阀与冷凝器的进口端相连的第一发生器，所述第一止回阀 被布置成阻止从冷凝器到第一发生器的流动；以及-进口端经由第二止回阀与蒸发器的出口端相连并且出口端经由第三止回阀与第 一发生器的进口端相连的第二发生器，所述第二止回阀被布置成阻止从第二发生器到蒸发 器的流动，所述第三止回阀被布置成阻止从第一发生器的进口端到第二发生器的出口端的 流动；每对发生器单独可操作地驱动流体穿过冷凝器和蒸发器以提供冷却效果。优选地，供热装置包括向发生器供给传热流体以控制发生器的温度。尤其优选的是，供热装置包括用于将传热流体加热到高温的太阳能加热器。太阳 能加热器通常包括真空管太阳能收集器。还可以设置用于在供给到发生器之前存储热的传 热流体的聚积器。供热装置通常还包括用于将传热流体冷却到低温的散热器(例如由环境温度的 空气冷却)。所述单元还包括用于使热的或冷的传热流体循环到发生器的泵。传热流体优选包括水。
本发明的另一方面包括一种操作上述冷却单元的方法，其包括操作所述阀和将热量供应到每对发生器，以使每个发生器中的温度在热和冷之间 循环，从而围绕穿过冷凝器和蒸发器的回路驱动制冷剂，所述第一发生器在被过量填充、被 排空和被填充状态之间循环并且第二发生器相应地在次排空、被填充和被排空状态之间循 环。在温度循环之前，所述方法包括执行启动程序，该程序包括 i)在基本上恒定压力下用制冷剂填充发生器、冷凝器和蒸发器，所述发生器保持 处于低温下；ii)操作所述阀以防止制冷剂从冷凝器流到蒸发器；iii)加热每对发生器中的第二发生器以驱动制冷剂进入每对发生器中的第一发 生器内，使得第一发生器被填充并且第二发生器被排空；iv)冷却第二发生器以从蒸发器中吸出制冷剂，从而至少部分地填充第二发生器； 以及ν)加热第二发生器中的一个以进一步增大与其相连的第一发生器中的制冷剂的 填充状态。所述方法的第一步骤优选包括-冷却第一对发生器中被排空的第二发生器以使其处于次排空状态；-加热第一对发生器中相关的第一发生器以使其处于被过量填充状态；以及-使得制冷剂穿过冷凝器和蒸发器从第一发生器进入第二发生器以在蒸发器处实 现冷却效果。通常，第一步骤包括使第一发生器排放达到排空状态以及填充第二发生器达到被 填充状态。第二步骤优选包括-加热第二对发生器中被填充的第二发生器以将制冷剂排入相应第一发生器并使 第二发生器处于排空状态；以及-冷却第二对发生器中相关的第一发生器以使其处于被填充状态。第三步骤优选包括-冷却第二对发生器中被排空的第二发生器以使其处于次排空状态；-加热相应被填充的第一发生器以使其处于被过量填充的状态；以及-使得制冷剂穿过冷凝器和蒸发器从第二对发生器中的第一发生器进入第二对发 生器中的第二发生器以在蒸发器处实现冷却效果。通常，第三步骤包括使第一发生器排放达到排空状态以及填充第二发生器达到被 填充状态。第四步骤优选包括-加热第一对发生器中被填充的第二发生器以将制冷剂排入相应第一发生器并使 第二发生器处于被排空状态；以及-冷却第一对发生器中相关的第一发生器以使其处于被填充状态。通过重复第一、第二、第三和第四步骤可以实现冷却单元基本上连续操作。通过弓I导气流经过蒸发器使得空气得到冷却，可以设置冷却空气供给装置。



图1-8表示根据本发明实施方式的冷却单元的各个启动和操作状态；和图9表示在总体系统中的图1-8所示的实施方式。
具体实施例方式本发明的目的是采用“低”温(低级能)产生与由具有电压缩机的传统蒸汽压缩 制冷单元通常产生的级别相同的冷却效果。本发明包括基于任何适当的吸附剂_制冷剂对 的两级吸附致冷循环，这样的循环在高压下发生吸附同时在低压下发生解吸。例如，该循环 可以被用于活性碳-甲醇、氯化钙-氨、沸石甲醇或硅胶水吸附剂-制冷剂对。吸附单元的 气体循环包括四个发生器，所述发生器被设计成在所需温度下使吸附_解吸过程高效地进 行。通过作为散热片的通常散热器的冷水循环来冷却发生器，激活吸附剂吸附制冷剂。采 用任何热水源，例如温度最低至70°C的太阳能收集器或任何废热源作为“高”温热源。还可 以设置数字控制器控制气体循环的冷热水循环泵以及电磁三通阀。冷却单元对于本发明是新的，尤其是采用四个发生器使“低”温热水产生解吸效果 以实现高循环效率，同时可以在“高”环境温度下实现对发生器进行冷却以获得吸附效果。在本说明书中，术语“热”和“冷”指的是可以利用特殊加热和冷却系统获得的最热 和最冷温度。例如，在炎热、阳光充足的国家，有可能通过太阳能获得温度在70°C -90°C范 围的热水。同样，在这样的地点利用环境空气温度进行的冷却能够产生温度在30°C -50C° 范围的“冷”水。本发明可以在最小为20°C的冷热温差下进行操作，尽管温差越大，操作效 率越高。下文所述的冷却单元包括具有发生器、压缩机和蒸发器的制冷剂回路。在常规使 用中，压缩机将在相对较高的压力下操作并且蒸发器在相对较低的压力下操作。所述回路 的其余部分将根据情形例如温度、与回路的不同部分连通的阀的状态在可变压力下操作。 在本说明书中，“高压”意思是在冷凝器压力下或其附近并且“低压”意思是在蒸发器压力下 或其附近。在这些极限之间的操作被描述为“中间压力”。在冷却单元的操作描述中，所述发生器在被吸附剂吸附的制冷剂的不同填充状态 下操作。在下文描述中，术语“被填充的”用于表示，该发生器中被吸附的制冷剂的数量处 于或刚好在特定操作压力和温度下通常被吸附的最大量以下。术语“过量填充的”表示处 于所述水平之上的制冷剂的吸附量。术语“排空的”用于表示在特定操作压力和温度下于 解吸之后吸附剂上具有的制冷剂的剩余量。术语“次排空的”用于表示处于所述水平之下 的填充水平。多种多孔材料具备在冷却时吸附(吸着)气体以及在加热时对气体进行解吸的能 力。对于给定的低压力，温度越低，吸附剂吸附的制冷剂越多(相反，对于给定低温，压力越 低，吸附剂容量越小)。同样，对于给定的高压力，温度越高，吸附剂解吸的制冷剂越多(相 反，压力越高，保持所吸附的制冷剂的吸附剂容量越大，并因此需要更高的温度解吸最大量 的制冷剂)。以前的单级吸附循环被布置成使得所有解吸发生在高压下，因此需要非常高的 温度，同时所有吸附发生在低压下，因此需要非常低的冷却温度。在本发明中，采用两级循 环，使得大多吸附在高压下完成并且解吸在低压下发生，从而采用更低的“热”水温度和高“冷”水温度。在本发明中，采用发生器对，使得成对发生器中的一个过量填充有制冷剂，而另一个完全被排空(激活)。随后通过加热对过量填充的发生器加压(再次处于比之前所 需温度更低的热水温度下)，并且被激活的发生器在比之前所需的温度更高的冷却温度下 被冷却以获得高真空水平。制冷剂随后通过冷凝器和蒸发器从过量填充的发生器被解吸到 次排空发生器，从而这一过程中在蒸发器处产生冷却效果。为了描述本发明的实施方式的结构和操作，采用以下与附图相关的缩略语E :蒸发器Ε. V.膨胀阀E.S.C.真空管太阳能收集器G1，G2，G3，G4:发生器Ni，N2，N3，N4，N5，N6 止回阀PC 冷水循环泵PH 热水循环泵Si:开关阀(电控)R 散热器3W1，3W2，3W3，3W4 允许热水或冷水进入发生器的三通阀A. C.聚积腔根据图1-8中所示的本发明的一种实施方式的冷却单元包括-连接成两对的四个发生器在单元右手侧的Gl和G2以及在单元左手侧的G3和 G4，它们通过带有止回阀的制冷剂流动管路彼此相连，所述止回阀(N1，N2，N3，N4，N5和N6) 位于每个发生器的进口和出口，迫使制冷剂仅在如下文所述的一个方向上流动，每个发生 器(G1，G2，G3，G4)具有与相应的循环泵(PH)和(PC)相连的热水和冷水出口、经由三通阀 的热水和冷水进口、以及制冷剂进口和出口 ；-冷凝器(C)单元，它与止回阀(N1，N2)的两个制冷剂流动管路的汇合处相连，所 述两个制冷剂流动管路与发生器(G1，G3)的出口相连；其次与流动管路延伸到膨胀阀(EV) 的第一开关阀(Si)相连；-蒸发器(E)，其进口端与膨胀阀(EV)相连，其出口端与引向止回阀(N3，N4)的两 个制冷剂流动管路的汇合处相连，所述两个制冷剂流动管路与发生器(G2，G4)的进口端相 连；以及-四个三通阀(3W1，3W2，3W3，3W4)，其允许热水或冷水经由相应的连接件进入相 应发生器(G1，G2，G3，G4)。有效形成两个制冷剂回路发生器Gl和G2以及在右手侧的冷凝器和蒸发器；发 生器G3和G4以及在左手侧的冷凝器和蒸发器。为了将冷却单元布置在适于操作的状态下，必须具有启动时序。在启动时序的开 始，所述单元所有部分中的压力均勻处于中间水平(在冷凝器的最大操作压力与蒸发器的 最小操作压力之间)，并且制冷剂气体处于环境温度下。启动程序的目的是使单元的每个部 件中的压力和温度转变为连续操作的起始点。双位(电磁)阀(S)在启动操作的所有步骤 中都是闭合的，从而防止来自冷凝器和蒸发器的流动并由此关闭制冷剂回路。启动步骤由 四个步骤组成。
启动步骤1-三通阀3W1和3W3使得冷水(C)穿过发生器Gl和G3，同时三通阀3W2 和3W4使得热水(H)流到发生器G2和G4。因此，制冷剂气体将从发生器G2和G4中被解吸 并被吸附到发生器Gl和G2内，冷水流到Gl和G3，从而去除任何吸附热量。这种情形持续 直至所有气体从G2转移到Gl以及从G4转移到G3。由于存在止回阀N3和N4，因此制冷剂 不能从G4和G2到达蒸发器E。这样，Gl和G3是冷的(C)并是被填充的(Ch)，并且G2和 G4是热的(H)并是排空的(Em)(参见图2)。 启动步骤2-三通阀3W1和3W3使得冷水(C)穿过发生器Gl和G3，同时三通阀3W2 使得冷水(C)流入G2，对其进行冷却(并降低其压力)以吸附穿过止回阀N4来自蒸发器 (E)的制冷剂，同时三通阀(3W4)使得热水(H)流过G4，从而将那里的压力保持在蒸发器压 力之上。到这一步骤结束，蒸发器中近50%的气体已经被吸附并且其压力降低但未达到最 小水平。Gl和G3保持是冷的(C)和被填充的状态(Ch)，G2也变冷(C)并被填充(Ch)，同 时G4保持是热的(H)和被排空的(Em)以及处于比G2更高的压力下，所以制冷剂仅流过 G2，G4的更高压力防止制冷剂从蒸发器穿过止回阀N3流到G4(参见图3)。启动步骤3-三通阀3W1和3W3使得冷水(C)穿过发生器Gl和G3，同时三通阀3W2 使得热水(H)流入G2，从而对在步骤2 (参见上文)吸附的气体进行解吸并升高其压力。止 回阀N4防止制冷剂回流到蒸发器内并且更高的压力意味着被吸附的制冷剂穿过止回阀N5 到达G1，进一步使其中的制冷剂的量增大。同时，三通阀3W4使得冷水(C)流到G4，使其冷 却(并降低其压力)以吸附蒸发器E中的其余制冷剂，从而进一步降低其压力。到这一步 骤为止，蒸发器中的压力处于其最小水平，发生器Gl是冷的(C)并过量填充(SCh)有制冷 剂，G2是热的(H)并被排空(Em)，G3和G4是冷的(C)并是被填充的(Ch)(参见图4)。启动步骤4-三通阀3W1使得热水(H)流到Gl以升高其压力(以及冷凝器的压 力)。因此随着制冷剂的数量显著超出在该温度下吸附剂的容量，Gl得到极度过量填充。 同时，三通阀3W2使得冷水流到G2，使其冷却并降低其压力以达到蒸发器的压力。因此当排 空时与通常在该温度和压力下的剩余量相比，G2具有明显更少的吸附制冷剂。在左手侧， 三通阀3W4使得热水(H)流到G4(其被填充)，对其进行加热以使其压力升高并吸附从G4 到G3 (将开始过量填充)的制冷剂，并且三通阀3W3使得冷水(C)流到G3，从而去除吸附热 量。到这一步骤为止，所述单元的每个部件的状态都适于开始连续循环G1是热的(H)并得 到过量填充(SCh)，G2是冷的(C)并为次排空(SEm)，G3是冷的(C)并得到部分填充(Ch) 以及G4是热的(H)并得到填充(Ch)(参见图5)。为了获得基本上连续的冷却效果，所述循环基本上由三个闭环循环组成制冷剂 循环、热水循环和冷水循环。用于制冷剂循环的连续操作包括由数字控制器控制的四个步骤。第一操作步骤的 起始大体上与第四启动步骤的结束相同，但电磁阀S是打开的。操作步骤1-在该步骤的开始，发生器处于以下状态Gl是热的并且过量填充有制冷剂；G2是冷的并且次排空(非常低的制冷剂水平)；G3是冷的并且得到部分填充(较低水平的制冷剂但高于G2的水平)；G4是热的并且填充有制冷剂但低于Gl的水平。在该步骤中，开关阀(S)打开。第一个三通阀3W1使得热水(H)流到第一发生器G1，从而促使解吸发生在高压下，同时第二个三通阀3W2使得冷水(C)流到初始为次排空的 第二发生器G2。由于第一发生器Gl因加热(H)而被加压到制冷剂冷凝压力以上(例如对 于甲醇是在0. 4以上以及对于氨是在13巴以上)，因此制冷剂将从吸附剂中被解吸并穿过 第一止回阀m流到冷凝器C。第五止回阀N5防止制冷剂直接流到G2内并且第二止回阀 N2防止流到左手回路内，即使其处于更低的压力下。因此，制冷剂不得不进入冷凝器C。在 这一过程中，制冷剂在冷凝器中冷凝，而后流过膨胀阀EV，根据冷凝能级(可以很容易达到 最高-5C)在低温下在蒸发器E中蒸发，并随后在第二发生器(G2)中被吸附。在冷凝器的左手侧，三通阀3W3使得冷水(C)流到G3，同时3W4使得热水(H)流到 G4，从而促使制冷剂在中等压力下从G4中释放。止回阀N6使得制冷剂从G4自由流到G3， 在那里其在中等压力下被吸附。在这一步骤过程中，因为吸附发生在中等压力下，G3将被 过量填充制冷剂，同时因为解吸发生在相同的中等压力下，G4被排空(激活)。 到这一步骤为止，G4是热的(H)并在中等压力下被排空(Em)，同时G3是冷的(C) 并在中等压力下被过量填充(SCh)。Gl是热的(H)并在高压下被排空(Em)，G2是冷的(C) 并在低压下被填充(Ch)(参见图6)。操作步骤2-这是一个中间步骤，该步骤与操作步骤1相比持续相对较短时间，其 目的是为操作步骤3 (参见下文)制备发生器。在操作步骤2中，开关阀(S)闭合以在冷凝 器中保持高压。三通阀3W1使得冷水(C)流到G1，降低其压力并提高其吸附制冷剂的容量。 止回阀3W2使得热水(H)流到G2，升高其压力并降低其吸附制冷剂的容量。因此在G2中吸 附的制冷剂被解吸并经由止回阀N5进入G1。在中等压力下实现G2中气体的排出以及Gl 中气体的吸附。当与现有技术的系统相比时，所述中等压力对于排出步骤更低，对于吸附步 骤更高，从而对于给定温差产生效率收益。在左手侧，止回阀3W3使得热水(H)流到G3，3W4 使得冷水(C)流到G4。在该步骤中，G3被加热直至其压力增大到冷凝器压力，从而使其在 它的温度下处于极度过量被填充状态。G4被冷却直至其达到蒸发器压力(或更低)，从而 使其对于它的温度和压力来说处于次排空状态。止回阀m，N2限制制冷剂从冷凝器流到发 生器Gl和G3，止回阀N5和N6分别阻止制冷剂从Gl流到G2以及从G3流到G4。到这一步 骤为止，G3处于高压下，是热的(H)并被过量填充(SCh)状态，G4处于低压下，是冷的(C) 并被次排空(SEm)状态。在另一侧，G2是热的(H)并被排空(Em)，Gl是冷的(C)、被填充 (Ch)并处于中等压力下(参见图7)。这一状态大体上是结束启动步骤4时状态的镜像或 开始操作步骤1时的状态的镜像。操作步骤3-这一步骤大体上是操作步骤1的镜像情形。在这里S被打开以实现 冷却效果，并且三通阀的位置与操作步骤2(参见上文)所示相同。起始处于热的、过量填 充状态的发生器G3通过止回阀N2将在高压下的制冷剂解吸到冷凝器C，并通过膨胀阀和蒸 发器E使制冷剂在冷的且初始处于次排空状态的G4中被吸附。同时，G2中的制冷剂继续 在高温和中等压力下被解吸，Gl继续在中等压力和低温下被过量填充以及吸附来自G2的 制冷剂。这一步骤持续至G3中的所有制冷剂进入G4，从而在蒸发器处实现冷却效果并填充 G4，G2中的整个制冷剂进入Gl，从而对其进行过量填充以备下一步骤用(参见图8)。操作步骤4-这是与操作步骤2类似的中间步骤，其中电磁阀S闭合并且3W1使得 热水流入Gl以驱动其达到热的、过量填充的状态，3W2使得冷水流到G2，降低其温度和压力 以使其处于次排空状态。3W3使得冷水流到G3，3W4使得热水流到G4，升高其压力并解吸制冷剂，直至其达到排空状态。3W3使得冷水流到G3，降低其压力并使得其吸附从G4解吸的 制冷剂，直至其达到被填充状态。到这一步骤为止，发生器状态达到在启动步骤4的结束时 或操作步骤1的开始时所提到的状态(参见图5)。打开电磁阀S并且重复操作步骤1-4。只要供给热水、冷水和操作阀的能量，就基 本上能够实现连续操作。通过使发生器的温度实现循环并采用防止回流的止回阀，在通过 冷凝器和蒸发器进行排出之前，可以实现从G2和G4的两个排放步骤，使G1和G3达到过量 填充状态。图9表示具有所示所有三个循环的总体系统。图1-8所示的冷却单元(CU)与热水 供给回路相连，所述回路包括真空管太阳能收集器(ESC)或其他热源和热水聚积器(AC)。 通过设置聚积器(AC)，在黑夜可以利用白天通过太阳能加热的热水发生器以确保单元CU 的连续操作。在热量供给是来自某些其他连续操作(例如工业操作)的废热的情况下，无 需聚积器。热水通过热水泵PH从聚积器被输送到单元CU。冷水供给回路也与单元⑶相连。在这种情况下，通过采用散热器R例如空冷散热 器或其他散热系统提供冷水。冷水通过冷水泵PC从散热器R被输送到单元CU。用于泵PH，PC和单元⑶中的各种阀的动力通常由光电源PV(具有用于黑夜的适 当聚积器)提供。可以采用其他电源。将会认识到在不脱离本发明的范围的前提下可以对系统的所有方面做出其他改变。
权利要求
一种热量驱动吸附冷却单元，包括-具有进口端和出口端的冷凝器；-具有进口端和出口端的蒸发器，其进口端经由操作阀与冷凝器的出口端相连；以及-一系列吸附-解吸发生器，它们各自具有用于与冷凝器和蒸发器相连以形成制冷剂流动回路的进口端和出口端，以及用于在高温和低温下操作每个发生器的供热装置，发生器可操作地使制冷剂穿过冷凝器和蒸发器流动以在蒸发器处提供冷却效果；其中所述一系列发生器包括两对发生器，每对包括-第一发生器，其出口端经由第一止回阀与冷凝器的进口端相连，所述第一止回阀被布置成阻止从冷凝器到第一发生器的流动；以及-第二发生器，其进口端经由第二止回阀与蒸发器的出口端相连，并且出口端经由第三止回阀与第一发生器的进口端相连，所述第二止回阀被布置成阻止从第二发生器到蒸发器的流动，所述第三止回阀被布置成阻止从第一发生器的进口端到第二发生器的出口端的流动；每对发生器单独可操作地驱动流体穿过冷凝器和蒸发器以提供冷却效果。
2.如权利要求1所述的冷却单元，其特征在于，供热装置包括向发生器供给传热流体 以控制发生器的温度。
3.如权利要求2所述的冷却单元，其特征在于，供热装置包括用于将传热流体加热到 高温的太阳能加热器。
4.如权利要求3所述的冷却单元，其特征在于，太阳能加热器包括真空管太阳能收集器。
5.如权利要求2，3或4所述的冷却单元，其特征在于，还包括在将传热流体供给到发生 器之前存储热的传热流体的聚积器。
6.如在前权利要求中任意一项所述的冷却单元，其特征在于，供热装置包括用于将传 热流体冷却到低温的散热器。
7.如权利要求6所述的冷却单元，其特征在于，散热器由处于环境温度的空气冷却。
8.如权利要求2-7中任意一项所述的冷却单元，其特征在于，还包括用于使热的或冷 的传热流体循环到发生器的泵。
9.如权利要求2-8中任意一项所述的冷却单元，其特征在于，传热流体包括水。
10.一种在前权利要求中任意一项所述的冷却单元的操作方法，包括操作所述阀和将热量供应给每对发生器，以使每个发生器中的温度在热和冷之间循 环，使得围绕流过冷凝器和蒸发器的回路驱动制冷剂，第一发生器在被过量填充、被排空和 被填充状态之间循环，第二发生器相应地在次排空、被填充和被排空状态之间循环。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，包括，在温度循环之前，执行启动程序，该 程序包括i)在基本上恒定压力下用制冷剂填充发生器、冷凝器和蒸发器，所述发生器保持处于 低温下；ii)操作所述阀以防止制冷剂从冷凝器流到蒸发器；iii)加热每对发生器中的第二发生器，以驱动制冷剂进入每对发生器中的第一发生器内，从而第一发生器处于被填充状态，第二发生器处于被排空状态；iv)冷却第二发生器以从蒸发器中吸出制冷剂，从而至少部分地填充第二发生器；以及v)加热第二发生器中的一个以进一步增大与其相连的第一发生器中的制冷剂的填充 状态。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，包括在第一步骤中 -冷却第一对发生器中被排空的第二发生器以使其处于次排空状态；-加热第一对发生器中的相关第一发生器以使其处于过量填充状态；以及 _使得制冷剂穿过冷凝器和蒸发器从第一发生器进入第二发生器以在蒸发器处实现冷 却效果。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一步骤包括使第一发生器排放达 到排空状态以及填充第二发生器达到被填充状态。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在第二步骤中_加热第二对发生器中被填充的第二发生器以将制冷剂排入相应第一发生器并使第二 发生器处于排空状态；以及-冷却第二对发生器中相关的第一发生器以使其处于被填充状态。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在第三步骤中-冷却第二对发生器中被排空的第二发生器以使其处于次排空状态； -加热相应被填充的第一发生器以使其处于过量填充的状态；以及 _使得制冷剂穿过冷凝器和蒸发器从第二对发生器中的第一发生器进入第二对发生器 中的第二发生器以在蒸发器处实现冷却效果。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使第一发生器排放达到排空状态 以及填充第二发生器达到被填充状态。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，包括在第四步骤中_加热第一对发生器中被填充的第二发生器以将制冷剂排入相应第一发生器并使第二 发生器处于排空状态；以及-冷却第一对发生器中相关的第一发生器以使其处于填充状态。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括重复第一、第二、第三和第四步骤 以使冷却单元基本上连续操作。
19.如权利要求10-18中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括引导空气流经过蒸 发器，使得空气得到冷却。
全文摘要
一种热量驱动吸附冷却单元，包括具有进口端和出口端的冷凝器；具有进口端和出口端的蒸发器，所述进口端经由操作阀与冷凝器的出口端相连；以及一系列吸附解吸发生器，它们各自具有用于与冷凝器和蒸发器相连以形成制冷剂流动回路的进口端和出口端，以及用于在高温和低温下操作每个发生器的供热装置，所述发生器可操作地使制冷剂穿过冷凝器和蒸发器流动以在蒸发器处提供冷却效果；其中所述一系列发生器包括两对发生器，每对包括出口端经由第一止回阀与冷凝器的进口端相连的第一发生器，所述第一止回阀被布置成阻止从冷凝器到第一发生器的流动；以及进口端经由第二止回阀与蒸发器的出口端相连并且出口端经由第三止回阀与第一发生器的进口端相连的第二发生器，所述第二止回阀被布置成阻止从第二发生器到蒸发器的流动，所述第三止回阀被布置成阻止从第一发生器的进口端到第二发生器的出口端的流动；每对发生器单独可操作地驱动流体穿过冷凝器和蒸发器以提供冷却效果。
文档编号F25B17/02GK101874184SQ200880110671
公开日2010年10月27日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年8月9日
发明者艾曼·阿勒-马艾塔, 阿德南·阿勒-马艾塔 申请人:国际能源技术工业公司;千禧能源工业公司