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_2

文档序号:8316962阅读:来源:国知局
热交换器4设置在工作介质腔3的内部,该吸附式热交换器具有流体接口 5、6。通过流体接口 5、6形成流体引导系统,它与另外的吸附结构(未示出)处于热接触状态。通过流体引导系统的至少一个入口 5和至少一个出口 6,使得吸附式热交换器4能够由变温的传热介质穿流,从而能够实现吸附结构的热循环。通过工作介质的吸附和解吸作用,使得工作介质腔3内产生了压力交替变化。
[0029]构成为圆柱形的壳体2从外面由外罩7包围,该外罩可构成为任意期望的形状,但在此实施例中同样按圆柱形壳体2构成为圆柱形,并且与该壳体一起构成可供流体环流的液密中间腔13。该中间腔是第二流体引导系统的一部分,该第二流体引导系统在吸附结构的吸附阶段中吸收壳体2内壁上由冷却剂环流产生的冷凝热量,并因此在解吸阶段将工作介质的压力限定为冷凝压力。该壳体2在外罩区域的下端内侧上具有冷凝物收集装置8。该冷凝物收集装置8优选构成为用来容纳冷凝物的环形通道,因为形成的冷凝物会在壳体2(其优选构成为竖直的)的内侧流流下来并且由冷凝物收集装置8收集。冷凝物通过一具有止回阀10的冷凝物排出导管9从液化单元I朝外排出。此外,在壳体2上设置有用来吸入工作介质蒸气的吸管接口 12,其具有第二止回阀11。
[0030]设置在冷凝物收集装置8上的止回阀10的横截面以及开启压力这样设计,即,使得流体工作介质在压降可忽略的情况下可通过该止回阀。“可忽略”意味着,工作介质的饱和温度在通过止回阀时只下降几摄氏度,优选小于5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更小的蒸气密度而限制了体积流。因此,该止回阀起到过冷调节机构的作用,其类似于具有非常小节流的孔口,并且是压缩制冷技术中已知的。
[0031 ] 外罩7和壳体2之间的中间腔13内供应有冷凝热量载体,该冷凝热量载体通过设置在壳体2上方的冷凝热量载体入口 14导入中间腔13中并且通过冷凝热量载体出口 15从中间腔13中导出,该冷凝热量载体入口和出口呈对角地设置在外罩7的相对而置的侧面上。因此在本实施例中,冷凝热量载体基本上平行于圆柱形壳体2从上朝下流经液化单元
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[0032]液化单元I的外罩7的壁板被平行地持续穿流,以便在无流体控制器件的情况下排出冷凝热。此外,壳体2和/或冷凝物收集装置8的内表面这样构成:在冷凝压力和蒸发压力之间存在压力交变时,没有或只有数量可忽略的流体工作介质保持在工作介质腔3和冷凝物收集装置8中,这例如通过功能部件的几何布局来实现。这一点可通过壳体2和冷凝物收集装置8内侧的结构和/或涂层实现。
[0033]图2和3示出了管套16和17的两个实施例,它同时将壳体2和外罩7结合起来并且形成构造单元。每个管套16、17在此都由单个的、优选圆柱形的金属管构成,它在端部18处逐渐变细并且在另一端部19变宽处变宽。该管套16、17例如也可通过IHU或轧制工艺配备一个或多个外围的环形卷边或螺旋卷边,以允许纵向伸展的变化,并且确保外围形状(优选圆环形)的稳定性。
[0034]图2示出的内部管套20优选由钢或不锈钢制成并且由至少一个扁管绕组21缠绕,该内部管套20与外部管套22导热地(例如借助导热的粘贴剂)相连。按图2的实施例可以低成本将呈不绣钢管形式的两个部件结合起来,该不锈钢管只略微变形,优选作为圆柱形的壳体外罩,且具有多层扁管,该多层扁管例如能够由挤制铝材制成并且成型为扁管绕组21。还可考虑将扁管绕组与管套结合起来,这是上述基本原理的更深入的变形方案。
[0035]在按图3的管套17的实施例中,借助端侧上直径匹配的内部管套20和另一外部管套22形成环形间隙23,该环形间隙可供冷却剂穿流。为了形成定义的穿流并且稳定优选呈圆环形的横截面,该环形间隙23配备有间隔器(未示出),例如腹板、小块、卷边或折边,它们优选通过成形加工技术形成。内部和外部管套20、22材料锁合地连接在一起,优选通过焊接、尤其是激光焊接在至少一端侧上彼此连接。此外,间隔器(未进一步示出)还可用来确保引导定义的强制流穿过环形间隙23,并且尤其均匀地调节了管套17的温度。与图2的实施例类似,螺旋流是尤其有利的。
[0036]管套21、22的外侧面(其借助流体环流器件热激活)除了排出外罩壁板上的冷凝热量以外,同时还能稳定优选呈圆环形的横截面,这对于内外之间变化的压差而言是尤其稳定的。
[0037]按图3的第二实施例(其具有两个交错插插入的圆筒)取消粘胶层和扁管壁的厚度,因而可以实现冷却剂和内部管套20的外侧面之间的更直接的热接触。
[0038]为了封闭工作介质腔3的管套16、17的端面,可以采用深拉或以其它方式成型的金属管板25、27,其中至少在管板25、27中的一个上设置有朝向位于内部的吸附式热交换器24的流道。在图4中示出了这种吸附式热交换器24的优选实施例。管束26在端侧上通过材料锁合的连接技术(例如激光焊接)能够真空密封地与两个不同形状的管板25和27相连。这些管板25、27这样来设定尺寸,S卩,盒式管束26的整个端部都插入管套16和/或17中并且与之连接成真空密封的壳体。为此,较小的管板25与管套16的逐渐变细的端部18的直径相匹配,较大的管板27与管套16的变宽变宽的端部19的直径相匹配。如图4所示,较小的管板25具有更高的边缘,其在与管套16或17接合的状态下会导致在管套16或17和管板25之间产生环状通道8。因此在圆柱形的液化单元I竖直放置时,其收集在管套16的内壁上流下来的冷凝物,并且能够通过冷凝物排出导管9以及设置在它里面的第一止回阀10朝外排出。
[0039]图5示出了所述的液化单元I的组装状态,其还为了完成吸附式热交换器24而增设了水箱28、29,它们借助此处未进一步详细阐述的技术和密封件液密地与管板25、27的外侧相连。
[0040]在此实施例中,冷凝物收集装置8可通过调节为不同温度的区域8和29的间隔与吸附式热交换器4实现非热耦合,以便将从吸附式热交换器4至冷凝区23和冷凝物收集装置8的有害热影响降至最低。
[0041]在右边视图中再次示出了在端侧呈台阶形逐渐变细或变宽的内部管套20,以便无间隙地容纳按图4的管板25、27。管束26的管子在外侧具有热接触良好的、未进一步示出的吸附结构,它能够借助随时间可调温的热交换器循环地调节在两个温度极限之间的温度。为了经受热机械的膨胀差和/或应力,管板25、27设计成所谓的薄膜板和/或具有伸缩卷边的圆柱形外罩。
[0042]在此所述的这些部件作为热驱动的液化单元I工作,其中首先从蒸发压力至冷凝压力产生了压力交变。这一点通过以下方式实现,即吸附式热交换器24通过不断变热的热量载体穿流。通过随之引起的压力上升,首先关闭了吸入端的第二止回阀11。
[0043]另一方面,通过液化单元I实现了解吸和冷凝的目的。这一点通过以下方式实现,吸附式热交换器24由热的热量载体继续穿流,其中工作介质在高压时解吸。该高压保持了吸入侧的止回阀11的闭合。工作介质在内部管套20的冷却壁板上冷凝并且在所述环形通道8的壁板上流下,并在环形通道8处通过为液相设计的止回阀10从工作介质腔3中排出并且优选进入流体收集器(此处未示出)中。如果收集装置是空的,则在很大程度上阻止了工作介质蒸气在主动或被动冷却的流体收集器中的进一步流出,从而将冷凝压力和流体过冷调节到沸点温度附近。
[0044]此外,所述的这些部件可实现从冷凝压力到蒸发压力的压力交变。为此,流过吸附式热交换器24的热量载体的温度逐渐减小。由于会相应的引起压力减小,因而使冷凝
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