热驱动的液化单元以及吸附式加热或致冷装置的制造方法

文档序号:8316962
热驱动的液化单元以及吸附式加热或致冷装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的热驱动的液化单元以及按权利要求9前序部分所述的吸附式加热或致冷装置。
【背景技术】
[0002]WO 2007/068481 Al公开了一种吸附式热泵,它由多个中空元件构成,这些中空元件分别具有吸附-解吸区域和蒸发-冷凝区域或相位变换区域。这些中空元件在每个区域中都被传递热量的流体流过,其中关于流体流动的周期性改变通过相互连接的中空元件中的阀门装置实现。在此,由工作介质填充的多个中空元件的缺点是安装成本高。
[0003]WO 2013/011102 A2描述了一种吸附模块的概念,其中设置在共同壳体中的管束一方面用来将吸附-解吸热量传递到吸附结构上,另一方面将冷凝和蒸发的热量传递到相位变换结构上,其中该壳体概念具有支撑结构,该支撑结构能够适应外部大气压和工作介质腔中的真空之间的压差。缺点是,在工作介质从吸附区中解吸时,一部分工作介质在壳体壁板的冷却位置上冷凝并且由于后续的蒸发而消失。该消失的冷凝物在再次蒸发时额外地冷却了壳体壁板,并且在下一次局部循环时借助重新冷凝形成冷却面,从而在该壳体壁板上又会出现不期望的错误冷凝。因此会影响功率和效率。此外在机动车上应用时不能排除这种可能性:大量已经冷凝的工作介质通过壳体壁板上的振动而导致抖落丢失。另一缺点是:吸附模块的结构很复杂,它的制造需要昂贵的模具。
[0004]迄今已知的是,具有集成的冷凝和蒸发结构的吸附模块的缺点是迄今还不能实现储冷功能。这要求在冷凝结构和蒸发结构之间具有外部可操控的流体截止功能。这一点虽然已在具有单独冷凝器的已知方案中给出,但为此需要用于解吸蒸气的止回阀,并且它们必须具有一能够承受压力损失的开启压力和一横截面,该横截面对于工作介质的蒸气密度来说是足够的。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是,提供一种热驱动的液化单元以及一种吸附式加热或致冷装置,在其中,所有冷凝热量既均可用于可选的加热目的,并且大量的冷凝物可用于后续蒸发以便从低温热源中提取热量,并且还能几乎无损失地存储吸附热量和/或蒸发制冷量。
[0006]这一点通过权利要求1和/或权利要求9的特征得以实现。
[0007]一个实施例涉及热驱动的液化单元,其具有热压缩器,其中热压缩器与冷凝器构成一模块化的部件。该模块化的、热驱动的液化单元将工作介质的热压缩和冷凝集成在一个模块中。
[0008]有利的是,热压缩器具有壳体,该壳体在其内部构成液密的工作介质腔,构成为吸附式热交换器的热压缩器设置在该工作介质腔中,并且吸附式热交换器与第一流体引导系统相连,该第一流体引导系统与一吸附结构热连接,其中冷凝器由从外面包围着壳体的外罩构成,该外罩具有第二流体引导系统,其用来引导冷却剂且用来在吸附结构的解吸阶段吸收冷凝热量。通过吸附式热交换器与热激活的壳体壁板的结合,避免了由外部冷凝和随后的外部介质蒸发引起的损耗机制,从而提高了具有这种设计的热泵或致冷装置的性能和效率。
[0009]在一个实施例中,该壳体构造为近似圆柱形,它在底侧借助伸出壳体的冷凝物收集装置封闭,其中连接有一包含第一止回阀的冷凝物排出导管。由于壳体的圆柱形构造以及围绕壳体的外罩,形成的冷凝物由于重力的作用在基本上竖直设置的外罩的内侧上流下来,并且由冷凝物收集装置收集。冷凝物收集装置在此可构成为顶部敞开的通道或环形通道。然后借助第一止回阀,冷凝物能够从热驱动的液化单元中导出来。
[0010]在一变形的方案中,第一止回阀的横截面和/或开启压力这样设计,即,使得流体工作介质在压降可忽略时能够通过第一止回阀。可忽略在此上下文中意味着,液态工作介质的饱和温度在通过第一止回阀时只下降几摄氏度,例如小于5K摄氏度。在存在气态工作介质的情况下,阀门的横截面由于明显减小的蒸气密度而限制了体积流。因此,该第一止回阀起过冷调节机构的作用。
[0011]在实施例中,冷凝物收集装置构成为收集通道,其与冷凝物排出导管形成梯度。因此确保冷凝物从热驱动的液化单元中排出,而无需附加的辅助器件来输送冷凝物。
[0012]但备选地,还可形成压差来排出冷凝物,其方式是,主动或被动地冷却连接到它上面的流体收集器。存储在流体收集器中的冷凝物的饱和蒸气压力保持在冷凝压力之下,因此在需要时,冷凝物在无辅助器件的情况下也能克服重力、并克服止回阀的开启压力从冷凝物收集装置中排出来。
[0013]止回阀在随后的吸附工艺中避免了工作介质从流体收集器回流到热压缩器中。
[0014]高压侧的止回阀能够设计得明显更小且成本更低,这尤其对于采用水作为工作介质的情况来说是有利的,其在液态和气态之间具有大的密度差别。
[0015]此外有利的是,在壳体上设置有用来吸入气态工作介质的吸管接口,该吸管接口设置有第二止回阀。借助该吸管接口,使例如从蒸发器吸入的工作介质蒸气达到蒸发压力水平上,并且在排出吸附热量的情况下被吸附进吸附结构中。在会相应提高压力水平的后续解吸和冷凝过程中,该第二止回阀防止工作介质蒸气回到蒸发器中。
[0016]在一构造方案中,外罩和壳体之间的中间腔具有持续穿过其流动的冷却液流,该冷却液流与圆柱形壳体的轴平行。因此能够省略流体控制器件,这简化了冷凝热量的排出。
[0017]在一实施例中,外罩和/或冷凝物收集装置的内表面这样构成,即在冷凝压力和蒸发压力之间进行压力交变时只有少量液态的工作介质保持在工作介质腔中。这一点例如能够通过功能器件的几何布局实现,无需额外的辅助器件。
[0018]本发明的改进方案涉及一种吸附式加热或致冷装置,其包括至少一个热驱动的液化单元。在吸附式加热或致冷装置(其能够构成为吸附式热泵或吸附式储热和/或储冷器)中,如果液化单元按本保护权申请的特征之一构成,则所有冷凝热量均可用于可选的加热目的,并且大量冷凝物可用于后续蒸发以便从低温热源中提取热量。在这种装置中,能够将任意多的液化单元安装和组合在吸附式加热或致冷装置中,从而能简单地使吸附式加热或致冷装置(例如热泵)的功率和存储能力适应现有的要求。
[0019]在变形方案中,该至少一个液化单元通过流体导管和吸管与蒸发单元相连,该蒸发单元将流体收集器、可电控的膨胀阀和用来冷却流体的蒸发器集成到另一模块中。为了流体连接多个液化单元,存在着多种可能性,以实现大功率密度,或实现具有有效热量回收的高COP值。液化单元能够与蒸发单元的不同实施例组合起来。因此,蒸发器可例如用来冷却致冷载体,亦或用来直接冷却空气。
[0020]通过下面的附图描述和从属权利要求描述了其它有利的构造方案。
【附图说明】
[0021]下面以至少一个实施例为基础并且借助附图详细地阐述了本发明,其中
[0022]图1示出了热驱动的液化单元的第一实施例;
[0023]图2示出了按本发明的图1所示的液化单元的管套的另一实施例;
[0024]图3示出了按图1的液化单元的管套的另一实施例;
[0025]图4示出了吸附式热交换器的管束的实施例;
[0026]图5示出了热驱动的液化单元的另一实施例;
[0027]图6示出了吸附式热泵或冷热存储器的实施例。
【具体实施方式】
[0028]图1示出了按本发明的热驱动的液化单元的第一实施例。该液化单元I构成为包括壳体2的模块,该壳体在其内部构成有液密的工作介质腔3。一吸附式
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