带分离器的吸附式制冷机的制作方法

专利名称：带分离器的吸附式制冷机的制作方法
概括地讲，本发明涉及一种使用吸附材料来产生冷却效果的传热设备。
早就有人将吸附用于产生制冷效果。吸附是一种利用了某些吸附材料对某些被吸附物质的天然亲和性的工作过程。利用吸附的典型制冷循环包括两个阶段。在一个阶段内，干燥的或充电的吸附材料暴露在液态被吸附物质中。吸附材料对被吸附物质的亲和力造成被吸附物质在它附着到吸附材料上时变成蒸气。被吸附物质从液态到气态的转变是从液体周围的环境吸收热的吸热反应，因此冷却了环境并加热了吸附材料。在第二阶段内，给吸附材料提供额外热量以便排出或释放出所吸收的蒸气，由此对吸附材料二次充电。释放出的蒸气被冷凝和冷却，这两个阶段周而复始地进行。
沸石(也被称为分子筛)是结晶性金属-硅铝酸盐吸附材料的通称，它们在化学组成方面与砂子相似。目前已经知道有四十种以上的天然沸石和一百种以上的合成沸石。沸石具有接近100平方米/克的大的内表面积和具有强静电场的晶格。沸石通过强大的物理力而不是化学吸附作用滞留被吸附物质。这意味着，当吸附分子通过供热或者通过随其它材料移位而被释放出来时，它留下了处于与其被吸附时相同的化学状态的晶体。沸石中很强的吸附力主要是由于存在着暴露于晶格中的阳离子。这些阳离子起到了强局部正电荷点阵座的作用，它们静电吸引着极性分子的负端。分子的偶极矩越强，则它越容易被吸引和吸附。极性分子通常是那些含O、S、CL或N原子的非对称分子。水就是这样的分子。在局部强正电荷对阳离子的作用下，分子可以在其中引发产生偶极子。然后由于阳离子的静电吸引强烈地吸附极化分子。分子越不饱和，则它越能被极化并且越强烈地被吸附。
沸石粉解吸没有表现出磁滞现象。吸附和解吸是完全可逆的。但是，当沸石材料成球粒状时，在接近饱和水汽压的压力下，由于液体在沸石晶体外的粒状空穴中冷凝而可能出现进一步的吸附。磁滞现象可能在解吸这样的大孔被吸附物质时出现。
在典型的设备中，吸附剂容器和冷凝容器是相互连通的。吸附剂容器装有吸附剂如沸石，冷凝容器装有工作流体如美国专利No.4,584,842中所述的水-盐水混合物。假设吸附剂处于未充电状态，则加热吸附剂容器以便蒸发掉其中所含的工作流体并且使流体从吸附剂容器流向冷凝容器。接着冷却所有容器。当吸附剂容器受到冷却时，它开始吸附来自冷凝容器的工作流体的蒸气。当工作流体进入蒸气状态时，它从其周围环境中吸收蒸发热，这冷却了冷凝容器和装在冷凝容器中的工作流体。当吸附剂饱含工作流体蒸气时，循环结束。接着再次加热吸附剂容器，这造成蒸气返回冷凝容器并冷凝，重复以上循环。
上述传热设备的一个缺点就是，通常是水的工作流体需要添加盐以形成盐水混合物。在没有盐水的情况下，水将完全冻结并膨胀，由此撑破冷凝容器和有关硬件设施。例如，冷凝容器理想地具有薄的带翅片的热交换器管以便尽可能提高冷凝容器中的冷却速度。当受到冰的影响时，这样的管子尤其易于发生故障。另外，当吸收工作流体时，留在冷凝容器中的盐水有变硬的趋势，由此降低了冷凝容器的传热效率。
现有的吸附式制冷机的另一个缺点是，吸附剂的吸附能力与工作物质的量不相符。如果吸附能力太低，则吸附剂在仍留有固态或流态工作物质时就饱和了。这是低效率的，因为吸附剂必须要比其尺寸能完全吸附所有工作流体时的二次充电次数多得多地进行再充电。如果吸附能力太高，则吸附剂容器要比所需要的容器大许多并因此造成加热效率低。
因此，本领域需要这样一种吸附设备，它使工作物质的量适应于吸附剂的能力，而且无论工作物质是流态的还是固态的，它都可以连续地吸附工作物质而不会损坏设备。本发明满足了这样的要求并进一步带来了有关优点。
简单地说，本发明的目标是一种使用吸附材料来产生冷却效果的传热设备。本发明是对现有技术的改进，因为它能够从固态以及流态中吸附工作物质，由此不需要降低工作物质冰点的盐水或其它添加剂。本发明还对现有技术进行了进一步的改进，因为平衡了吸附材料的量以便基本上完全吸附工作物质，由此尽可能提高装在传热设备内的工作物质的制冷效果。
在本发明的一个实施例中，传热设备包括装有吸附材料的第一容器和通过导管与第一容器相连的第二容器。导管提供了容器之间的流体通道并且它与两个容器一起形成了一个能够保持一个低于大气压的压力的密封容积。在密封容积中装有一定量的工作物质，基本上使这些工作物质被吸附材料完全吸附地选择工作物质。当吸附工作物质时，它冷却了第二容器。一旦工作物质已被完全吸附，则加热第一容器以便解吸工作物质以使其返回第二容器。
根据本发明的另一个方面，第二容器中的工作物质的一部分是固态的。固态工作物质通过升华被完全吸附到装在第一容器中的吸附材料中。
在本发明的另一个实施例中，第二容器被装在一个绝热冷藏室内。在吸附过程中，第二容器按照适于储存需要冷藏的食物或其它东西的方式冷却冷藏室。
在本发明的又一个实施例中，使第二容器适于与在冻结时膨胀的工作物质联合使用。第二容器装有当工作物质从流态变成固态时收缩的可压缩材料。装在第二容器中的可压缩材料的量和装在其中的工作物质的量是如此选择的，即当工作物质冻结时，由工作物质和收缩的可压缩材料施加在第二容器上的力小于第二容器的爆裂压力极限。
在本发明的另一个实施例中，第一容器被用于加热斯特林发动机的蓄热器，第二容器被用来冷却该发动机的储冷器。第一、第二容器由此增大了斯特林发动机在其间工作的蓄热器与储冷器之间的温差并且提高了发动机的效率。
在本发明的另一个实施例中，第一容器与第二容器之间的导管装有一透平机。该透平机与导管外的动力传动设备相连，从而当蒸气因吸附而从第二导管流向第一导管时，蒸气驱动透平机内的转子转动，由此产生被传给动力传动设备的动力。
在本发明的另一个实施例中，传热设备包括具有热侧和冷侧的热伏达装置。传热设备被设置成用吸附剂容器提高热侧温度并用冷凝容器降低冷侧温度的形式，由此提高了热伏达装置的输出电压值。
本发明还提供了一种在装有吸附材料的第一容器和通过导管与第一容器相连的第二容器之间传递热与工作物质的方法。此方法包括允许工作物质的液体部分通过吸附被蒸发并从第二容器转移给第一容器，由此造成第二容器内的液态工作物质的其余部分冻结，此方法还允许通过升华连续吸附工作物质的冻结部分，直到工作物质已被吸收完为止。
在本发明的另一个实施例中，一个分离器与在第一容器和第二容器之间的导管流体连通地相连。分离器在吸附时带走了从第二容器流向第一容器的部分工作物质。可以不需要加热第一容器地使这部分被分离器带走的工作物质返回第二容器以便用于另一个循环。分离器因此延迟了第一容器受热以放出工作物质的时刻。
在本发明的再一个实施例中，第一容器和分离器与一个氢氧燃料电池相连。第一容器中的吸附材料从燃料电池中抽吸水，由此冷却电池并提高了燃料电池效率。分离器可用于去除流出燃料电池的一部分水以延迟第一容器必须被解吸的时刻。
在本发明的另一个实施例中，第一容器包括一个与吸附材料热接触的传热导管。在这样一个实施例中，传热导管包括一个用于在解吸时加热第一容器中的吸附材料的电加热件。传热导管与一个冷空气源相连以便在解吸后冷却导管和第一容器。在另一个这样的实施例中，取消了电加热件，而是使热空气和冷空气交替地流过传热导管来释放出工作物质并冷却吸附材料。在另一个实施例中，第一容器包括数个与吸附材料热接触的传热管。传热管传导走热流体以便从第一容器中释放出工作物质，这补充了由传热导管提供的热并且传热管传导走冷流体以便在解吸后冷却第一容器。
在本发明的另一个实施例中，第二容器包括带有基本为刚性的壁的第一器皿和带有可变形壁且位于第一器皿内的第二器皿。可变形壁可以膨胀以迫使位于第一器皿与第二器皿之间的工作物质流向第一器皿的刚性壁，从而在第一器皿和其环境之间增强传热。
在本发明的另一个实施例中，第二容器包括一个与可变形壁相连而限定出一个盛放工作物质的内容积的基本为刚性的壁。可变形壁可以在工作物质冻结时变形并且膨胀以防止第二容器爆裂。
在本发明的另一个实施例中，吸附材料可以包括在使电流流过它时解吸水而在取消电流时吸收水的碳纤维材料。碳纤维材料可以被用于产生冷却效果，或者被用于排出液体或蒸气而构成了阀、泵或其它排量机构。
当参见以下具体描述和附图时，本发明的所有方案将变得一清二楚。
附图的简要说明

图1是吸附剂容器与冷凝容器相连的本发明实施例的局部剖开的侧视图。
图2是冷凝容器包括热交换器管并被装在冷藏箱内的本发明实施例的横截面图。
图3是图2所示的包括可压缩材料衬垫和散热翅片的热交换器管的局部侧视图。
图4是基本沿图3的4-4线截取的横截面图。
图5是图3的可压缩材料衬垫的详图。
图6示出了两个吸附剂容器与单个冷凝容器相连的本发明实施例。
图7示出了两个吸附剂容器分别与单独的热交换器相连以便连续冷却冷藏箱的本发明实施例。
图8是本发明一个替换实施例的示意图，其中两个吸附剂容器被用于连同冷凝容器一起驱动一个透平机。
图9是本发明一个替换实施例的示意图，其中吸附剂容器与冷凝容器被整装入一个基本的斯特林发动机循环中。
图10示出了本发明的一个实施例，其中两个吸附剂容器与单个冷凝容器相连并且该实施例具有预冷凝工作物质用的蓄热器。
图11示出了具有燃气热源和电热源的本发明的一个实施例。
图12示出了具有内热源、限流机制吸附材料和外环形加热或冷却器的本发明实施例。
图13是基本沿线13-13截取的图12所示实施例的横截面图。
图14示出了具有空心的内传热源、外环形传热源的本发明实施例，这两个传热源都适于加热或冷却吸附材料。
图15是基本沿线15-15截取的图14所示实施例的横截面图。
图16是具有设置在一个连接吸附剂容器与热交换器的导管中的分离器的本发明实施例的局部剖切的侧视图。
图17是许多个热交换器与一个分离器和单个吸附剂容器相连的本发明实施例的局部剖切的侧视图。
图18是具有设置在吸附剂容器的传热导管中的电加热器的本发明实施例的局部剖切的侧视图。
图19是图18所示传热导管的一个替换实施例的局部剖切的侧视图。
图20是其吸附剂容器和分离器与一个氢氧燃料电池相连的本发明实施例的局部剖切的侧视图。
图21是铁磁性材料位于吸附剂容器中的本发明实施例的局部剖切的侧视图。
图22是具有一可膨胀内器皿的图16所示热交换器管的一个替换实施例的横截面图。
图23示出了具有可膨胀管壁的图21所示热交换器管的替换实施例。
图24示出了图16的热交换器的替换实施例。
图25是根据本发明另一个实施例的具有碳材料的设备的分解等距视图。
图26是图25所示碳材料的另一个实施例的等距视图。
图27是具有涂覆碳材料的根据本发明另一个实施例的设备的等距视图。
图28是根据本发明另一个实施例的固定在一个固体吸热器上的铁磁性材料的等距视图。
图29是图22所示热交换器管的替换实施例的横截面图。
图30A是根据本发明另一个实施例的具有一个囊阀的导管的局部侧视图。
图30B是根据本发明另一个实施例的具有许多软囊的导管的局部侧视图。
图30C是根据本发明又一个实施例的具有许多吸附材料颗粒的导管的局部侧视图。
图31是一列内部相连的吸附材料部分的局部的等距视图。
如上所述，本发明涉及一种利用热源产生制冷效果的设备。所述设备包括周期性地吸附和解吸工作物质而由此造成热传导的吸附材料。本发明通过使吸附材料的吸附能力匹配于工作物质的量而提高了吸附循环的效率。本发明通过将工作物质滞留在一个在工作物质凝固时不会爆裂的容器内而进一步提高了吸附循环的效率，由此允许在工作物质已经凝固后继续进行吸附。
为举例说明，在图中示出了本发明的有代表性的设备。如图1所示，设备2的吸附剂容器4通过管子8与冷凝容器6相连，所述管8穿过位于吸附剂容器底部的孔9。在吸附剂容器4中装满了对极性工作物质有强烈亲和性的吸附材料10。管子8穿过吸附剂容器4并被吸附材料10包围起来。管子8具有允许蒸气在吸附材料10与管子之间来回通过的孔洞12。筛网布14覆盖住孔洞12并防止吸附材料10经孔洞进入管子8中。在吸附剂容器4中装有一个用于排空吸附剂容器并进入容器以便维修的塞子16。
热源18位于吸附剂容器4的附近并且它被设置成可加热吸附剂容器及其内容物的形式。热源18可以在一个产生热以加热吸附剂容器4并使吸附材料10释放出蒸气(解吸)的工作位置和一个吸附剂容器4及其内容物允许被冷却的非工作位置之间循环。热源可以呈电加热器、燃烧式加热器、太阳能加热器的形式，或者可以通过使磁体在铜管如容器4的上方经过来完成加热。也可以采用在现有技术中已知的其它加热方式。
在一个实施例中，在管子8中装有一个真空阀20和一个波纹管22。真空阀20可以在一个如图1的实线所示且其中冷凝容器6可以通过管子8与吸附剂容器连通的开启位置和一个如图1的虚线所示且其中冷凝容器与吸附剂容器隔绝的关闭位置之间活动。冷凝容器6具有允许观察装在冷凝容器中的冷凝液态工作物质26和固态工作物质28的视窗24。在另一个实施例中，真空阀20和波纹管22被一个商品级真空阀或其它的适当阀件代替。
吸附剂容器4具有通过管34与真空阀32相连的第二孔30。真空阀可以与真空源33相连以便将吸附剂容器4抽成真空状态。一个伸缩接头11设置在管34与吸附剂容器4之间以解决管与吸附剂容器在解吸过程中的热膨胀问题。理想地是降低吸附剂容器4内的压力以便降低液态工作物质26将蒸发并被吸附材料10吸附的温度。但是，根据吸附材料10和工作物质的特性，高于大气压和处于大气压的压力都是可行的。真空阀32可以定位在一个允许吸附剂容器4与真空源33连通的开启位置与一个吸附剂容器4与真空源隔绝的关闭位置之间。
在启动设备2之前，开启真空阀32，由此使吸附剂容器4与真空源33形成流体连通。真空阀20接着被打开，由此使吸附剂容器4与冷凝容器6形成流体连通。降低吸附剂容器4和冷凝容器6中的压力。然后关闭真空阀32并准备启动设备2。在一个实施例中，容器4中的压力被降低到4毫米汞柱的绝对压力(即绝对真空以上的4毫米汞柱高度)，但是其它压力也是可以的，这取决于装在设备中的吸附材料10的类型和工作物质的种类以及设备所承受的温度。
在工作中，设备2在一个吸附阶段和一个解吸阶段之间循环工作。在解吸阶段内，热源18被启动，从而它加热吸附剂容器4和吸附材料10，这造成吸附材料10中所含的任何液态工作物质蒸发。工作物质蒸气从吸附材料10中流出并经过筛网布14和孔洞12而进入管子8并接着流入冷凝容器6，它在这里冷凝而形成了一池液态工作物质26。在一个工作物质是水的实施例中，吸附剂容器被加热到250°F的温度以便释放出工作物质蒸气。其它温度也是可行的，这取决于吸附材料的特性、工作物质性能和在解吸过程中被释放的工作物质的数量。如图1所示，冷凝容器优选地位于吸附剂容器4的下面，这样允许重力帮助冷凝物从吸附剂容器进入冷凝容器。
一旦工作物质蒸气已经从吸附剂容器4被释放到冷凝容器6中，则马上关闭真空阀20并且允许冷凝容器6和吸附剂容器4都被冷却。在一个实施例中，吸附剂容器4和冷凝容器冷却到室温，即大约70°F。吸附剂容器4的冷却速度可以通过附加冷源36来加快。但是，设备2的工作就不需要冷源了。冷源的例子包括风扇、水套和其它散热场。尽管图1所示的冷源在吸附剂容器4的外面，但是它也可以伸入吸附剂容器内以便更有效地冷却容器中的吸附材料10。
当吸附剂容器4和冷凝容器6已经冷下来时，吸附式制冷机2就准备好开始吸附阶段了。开启真空阀20，从而允许吸附剂容器4与冷凝容器6之间形成流体连通并马上产生一个急冷效果。吸附材料10吸附液态工作物质26，结果使工作物质从液态变成气态并且经过管子8、孔洞12和筛网布14而进入吸附材料10中。当液态工作物质从液态转变成气态时，它从周围的液态工作物质和冷凝容器6中吸收蒸发热，这造成水和冷凝容器的温度降低。当冷凝容器6及其内容物冷却时，液态工作物质开始形成固态工作物质28。随着吸附阶段的继续进行，液态工作物质26或是因为它被吸附材料10吸附了或是因为它完全变成了固体28而消失。
一旦液态工作物质26已经从冷凝容器6中消失了，则吸附随着固态工作物质28直接升华成被吸附材料10吸附的蒸气而继续进行。当液体26和固体28已经基本上完全被吸附时，循环结束。接着重新致动热源，由此使水蒸气经管子8回到冷凝容器6以便重复制冷循环。如在这里所述的那样，术语“基本上完全被吸附”是指基本上所有工作物质无论是液态的还是固态的都已被吸附而变成气态并从冷凝容器6转移到吸附剂容器4。
与设备2中的工作物质量有关的吸附材料10的能力(即它维持的最大工作物质量)是本发明的一个重要特征。在一个实施例中，吸附材料10是伊利诺斯州德斯普兰尼斯市的UOP公司制造的MOLSIV型13X沸石，工作物质是水。在此实施例中，吸附材料10的能力被设定成这样一个值，即吸附材料完全吸附液体水26和冰28。吸附材料10的体积是根据所需的冷负荷和制冷速度而被选定为22立方英寸(即0.51磅)。工作物质被选择成60立方厘米的水(即吸附材料10的重量的28.5％)，冷凝容器6的体积被定为等于工作物质的体积。当吸附材料被加热到250°F，吸附材料10所吸附的水量是20立方厘米。其余的40立方厘米水在解吸后留在吸附材料10中。利用这样的搭配，留在冷凝容器6中的残余水在开启真空阀20并开始循环的吸附阶段后约11秒左右被完全冻结成冰。当没有直接的工作负荷作用于系统时(即没有热源给冷凝容器加热)，冻结的残余物在随后的大约120分钟-160分钟后完全被吸附材料10吸附。
以上的吸附剂-工作物质比以及所选温度经过选择以便保证所述的冷却时间。其它吸附和解吸工作物质总量中更多物质的比例和温度也是可行的。这样的比例将降低吸附材料10必须解吸的频率。
如上所述，在一个实施例中，吸附材料10是沸石，而工作物质是水。其它工作物质和其它对工作物质有亲和力的吸附材料也是可行的。这样的工作物质包括NH3、H2、S、N2、CO2等以及氟烃、氯烃和烃及其混合物。如下所述，这些物质对吸附材料具有不同的亲和力。其它吸附材料包括分子筛、硅胶、活性铝土和其它类似的方钠石型结构，其中包括粉末、片材、颗粒、固体形式和凝胶。
吸附分子筛晶体的外表面积都可用于吸附任何大小的分子，而内表面积只能用于吸附小到能进入孔的分子。外表面积只占总表面积的1％左右。由于太大而无法内部吸附的材料将通常以0.2％-1％的程度(重量百分比)被吸附在外表面上。分子筛可以以不同类型和形式使用。通过选择适当的吸附剂和工作条件，可以使分子筛适应于许多特定用途。不仅分子筛根据大小和形状分离分子，而且它们还优选地根据极性或不饱和程度进行吸附。在分子小到足以进入孔的混合物的情况下，越不挥发，则分子越极性化或越不饱和，它在晶体中连系得越紧。
例如，在本发明的一个实施例中，工作液体是二氧化碳和水的混合物。二氧化碳比水更容易汽化。在循环的吸附阶段开始时，二氧化碳立即汽化，由此产生了立竿见影的制冷效果。与之相比，水汽化得较慢，要经过一段较长的时间，但它提供了长期制冷效果。除了提供立竿见影的制冷效果外，二氧化碳还改善了从热源18到吸附材料10的传热速度，由此缩短了解吸吸附材料所需的时间并减少了其所需的能量。象氮气这样的物质也可以与水搭配使用。氮气提供了导热性，由此提高了在解吸过程中可从吸附材料中传导热的效率。由于吸附材料10不象水那样强烈地吸附氮，所以氮气不阻碍吸附材料10吸附水。
在图1所示设备的一个替换实施例中，真空阀20被取消了。结果，吸附材料连续吸附工作物质并连续而不是突然地冷却冷凝容器及其内容物。
在图1所示的实施例中，吸附剂容器4的直径是管子8直径的2.4倍，但是其它管径和形状也是可行的。例如，位于吸附剂容器4内的管子8的那部分可以被分成许多小管，每个小管具有孔洞12和筛网布14。增多的管数提高了吸附材料10与冷凝容器6之间的蒸气传递速度。
在图1所示的实施例中，热源18位于吸附剂容器4的外面，但是其它布局也是可行的。例如，热源18可以位于吸附剂容器18内以便更有效地加热吸附材料10。在这样的一个实施例中，热源18包括一个防水的因克合金(Incalloy)元件，吸附材料10直接粘结在该元件上以便为有效的传热提供紧密粘合。在此实施例中，因克合金或其它适当材料能够暴露在空气中而没有受热熔化。粘结剂材料可以是聚亚苯基硫醚(PPS)或磷酸铝。磷酸铝作为粘结剂是有利的，因为它通过使活性铝土和/或氧化铝与沸石结合而提高了结构强度并且可以被加热到600°F以上。PPS没有这样多地提高强度，但是它不需要添加活性铝土或氧化铝，从而百分之百的吸附剂可以是沸石。
在图12、13所示的一个实施例中，吸附材料呈机制的吸附盘50的形状，它们堆积在由象因克合金这样的材料制成的一个固体加热件52上并且可以通过电线53给它们施加电压来电加热。各吸附盘50具有允许吸附蒸气在吸附盘50与管子8之间经过的孔54。吸附盘50可以被加工形成允许气体在吸附盘之间经过以便根据需要加热或冷却吸附盘的粗糙表面55。传热套56环形地包围住吸附盘50的外表面。传热套与一个热交换源57相连以改变吸附剂容器4的温度。象水这样的流体58在传热套56与热交换源57之间经过，以便在吸附盘50与热交换源57之间进行热交换。吸附盘50可被加工成任何所需的形状并可以堆积在长度不同的加热件52上，以便被装入具有变化尺寸的吸附剂容器4中。
如图12所示，热交换源57和传热套56可被用于向吸附盘50传递热量或从中传出热量。当热交换源57和传热套56被用于加热吸附盘50时，它们提高了吸附盘解吸工作物质的速度并由此缩短了解吸吸附剂容器4所需的时间，结果缩短了整个循环时间。当传热套56和热交换源57被用于冷却吸附盘50时，它们马上急冷吸附盘并由此缩短在下个吸附阶段前冷却吸附盘所需的时间，结果进一步缩短了整个循环时间。
在图14、15所示的另一个实施例中，吸附材料10呈粉末或球粒状。由象因克合金这样的材料制成的加热件300穿过吸附材料10并与热交换源57连接。加热件300具有一个可使流体58通过的环形腔302。传热套56也与热交换源57相连并且其中也装有流体58。
如图14、15所示，管子8被分叉为穿孔部310和312。穿孔部310、312具有允许蒸气在吸附材料10与穿孔部之间经过的孔洞12和防止吸附材料进入穿孔部的筛网布14。尽管在图14、15中示出了两个穿孔部310、312，但是，为了尽可能提高蒸气在吸附材料10与穿孔部之间的传递速度，数量更多的穿孔部也是可行的。如以上根据图12、13所示实施例所描述的那样，热交换源57、传热套56和环形加热件300可以用于加热或冷却吸附材料10。当热流体如水或其它适当流体从热交换源57起经过传热套56和环形腔302流出且加热件被经由电线53提供的电流加热时，吸附材料10解吸的速度提高了，这缩短了使吸附剂容器4准备用于吸附所需的时间。当冷流体如水或其它适用流体从热交换源57经传热套56、环形腔302流出时，吸附材料10马上被急冷，这在容器已被加热后并在解吸前进一步缩短了使吸附剂容器4备用于吸附所需的时间。
在图2所示的另一个实施例中，冷凝容器由一个热交换器37代替，所述热交换器设置在绝热箱38内。吸附剂容器4的工作基本上与结合图1所述的吸附剂容器的工作相同。当热交换器在吸附阶段内冷却时，它冷却了箱子38。箱子38接着可以被用于存储任何东西如需要冷藏的食物。热交换器37具有用于与图1所示冷凝容器6相同的目的的热交换器管40。但是，热交换器管40可提供比冷凝容器6更大的传热表面积，因此更有效地冷却了箱子38。热交换器管40以一个朝下的角度定位，以便在用冷凝物填充热交换器管时利用重力。
在图3中更具体地示出了热交换器管40。在此实施例中，工作物质是一种在凝固时膨胀的材料，如水。如图3所示，在热交换器管40中装有泡沫材料或其它可压缩材料42，它在工作物质26冻结时适应于工作物质的膨胀。冻结的水对热交换器管40的管壁和可压缩材料42施加了压力，这造成圆周应力。由于可压缩材料42比热交换器管的壁更可被压缩，所以它变形并由此在工作物质完全冻结时防止了压力超过热交换器管40的圆周强度。一旦工作物质完全冻结了，则它如上所述地继续升华并被吸附材料10吸附。如在这里所提到的那样，术语“圆周强度”是指热交换器管40的管壁或其它装有可压缩材料42的容器壁超过它而爆裂的应力。
在一个实施例中，理想地确定热交换器管40中的可压缩材料42的尺寸和位置，以便在热交换器管中留下足以允许工作物质蒸气在吸附时流过热交换器管的流动面积。与此同时，最好提供足够的压缩材料42，从而冷冻的工作物质不会完全压缩可压缩材料42并接着撑破热交换器管40。因此，在一个实施例中，工作物质体积与可压缩材料42体积之比是如此选择的，即当工作物质冻结并膨胀由此压缩可压缩材料42时，由任何残留的液态工作物质和冻结的工作物质以及可压缩材料42施加的组合压力小于热交换器管40的圆周强度。在一个实施例中，可压缩材料包括防水微孔，从而可压缩材料不吸附水。
在另一个实施例中，可压缩材料42的相邻部分可以具有不同形状和可压缩性，这取决于在吸附材料10与该部分之间的流动距离(图1)。例如，离开吸附材料10的可压缩材料42的那部分可以被构造成当可压缩材料被完全膨胀时填满热交换器管40的整个横截面积，而靠近吸附材料10的可压缩材料42的那部分可以被构造成填充程度小于整个横截面积。当工作物质从吸附材料10中被释放到热交换器管40中时，可压缩材料42接着可以在工作物质的压力下收缩并且在吸附工作物质时膨胀。由于在可压缩材料42与靠近吸附材料10的热交换器管40的管壁之间留有空隙，所以即使当可压缩材料膨胀时，也可以保持穿过整个热交换器管40的流体通道，由此允许吸附更多的工作物质。
在图3所示的实施例中，热交换器管包括具有与吸附剂容器4连通的开口46的单管段。其它实施例也是可行的。例如，热交换器管40可以被分成几段，各段管具有与吸附剂容器连通的开口46。这样的设计使在热交换器管内的流体更加暴露在吸附剂容器4中。在另一个实施例中，可以给热交换器管40装上翅片48，它们提高了从箱子38到热交换器管的传热速度，由此提高了箱子的冷却速度。
在本发明的一个实施例中，可压缩材料42具有如图4所示的三角形横截面。此形状允许工作物质26环绕可压缩材料42地流经管子。这种形状也迫使容纳于热交换器管40内的工作物质流向管壁以便最大限度地获得传热效率。用于将工作物质定位在管壁上以最大限度地获得传热效率的其它形状也是可行的。如图5所示，槽44允许工作物质26从可压缩材料42的一侧流向另一侧，由此提高了液体和蒸气流经管40的速度。在此实施例中，槽44如图5所示地被布置成螺旋形，以允许液体和蒸气更易于从可压缩材料42的一侧流向另一侧而没有损及可压缩材料42的结构。槽的螺旋形布置也用于尽可能地减小当可压缩材料42受压时产生于热交换器管40上的圆周应力。
尽管可压缩材料42如图3所示地定位于热交换器管40中，可压缩材料42也可以位于当其中所装液体冻结并膨胀时受到撑破威胁的任何容器中。例如，可压缩材料42可以放在室外水龙头中以防止水龙头在环境温度降到冰点下时破裂。在这些实施例中，可压缩材料42可以具有任何符合可压缩材料安放容器的形状的形状而不需要是如图3、4所示的三角形或细长形。可压缩材料可以这样地设置在容器中，即它靠近容器的第一壁并与容器的第二壁间隔开。这样一来，可压缩材料用于隔绝容器的第一壁并用于将工作物质定位于容器的第二壁附近，以便获得在工作物质与第二表面之间的最高传热。
可压缩材料团粒可以被用于容器形状不容易适应于单件可压缩材料的容器中。尽管热交换器管40一般是由薄壁刚性导热材料构成的，但是可压缩材料42也可以被安装在具有柔性壁的容器中。在这样的实施例中，容器壁和可压缩材料42都在装在其中的液体冻结时弯曲。这样的可压缩材料42的其它应用对熟悉本技术领域的人来说是已知的。
在本发明的另一个实施例中，如图6所示，两个吸附剂容器4与冷凝容器6相连。各吸附剂容器4按照与上述方式基本相同的方式工作，但是这两个吸附剂容器是异相工作的，从而当一个吸附剂容器正从冷凝容器中吸附工作物质时，另一个吸附剂容器由热源18加热并释放出蒸气，蒸气冷凝流入冷凝容器6中。当受热容器释放蒸气时，直接与容器相连的真空阀20被关闭，以便防止冷凝物马上被相邻的吸附剂容器吸附。开启阀21以允许冷凝物在一个存储器23内冷凝而没有干扰到由另一个吸附剂容器4进行的同时吸附。当解吸容器解吸结束时，开启与解吸容器有关的阀20，允许工作物质从存储器23进入冷凝容器6。在一个实施例中，热源18和吸附剂容器4的尺寸是这样的，即当一个吸附剂容器完全解吸、冷却并准备吸附时，另一个吸附剂容器是饱和的并准备解吸。接着，掉换容器的角色，即以前解吸的容器从冷凝容器6中吸附，而以前吸附的容器释放工作物质到存储器23中。尽管在图6中示出了两个吸附剂容器，但是使用更多吸附剂容器的其它配置也是可行的。这样的实施例是有利的，因为它们无需准确地使一个容器的解吸时间匹配于另一个容器的吸附时间。
图7示出了一个采用许多吸附系统的连续循环。各吸附剂容器4与一个带有热交换器管40的独立的热交换器37相连。同如图6所示的实施例那样，异相地操作吸附剂容器4，从而当一个吸附剂容器4从相连的热交换器37中吸附工作物质时，另一个吸附剂容器将工作物质释放给它的热交换器。这样一来，可以使绝热箱38保持基本恒定的温度。
箱子38具有一上冷冻部和一下冷藏部。上冷冻部具有比较高的单位箱子体积的热交换器管密度以便获得冷冻食物一般所需的低温。下冷藏部具有比冷冻部低的单位箱子体积的热交换器管密度，它适于使食物保持在一般的32°F以上的冷藏温度下。采用多于两个的吸附剂容器和数个热交换器的其它实施例也是可行的。这样的实施例是有利的，因为它们无需准确地使一个容器的解吸时间匹配于另一个容器的吸附时间。
图8示出了本发明的一个实施例，其中两个吸附剂容器60、62与冷凝容器66相连。在吸附剂容器60、62与冷凝容器66之间的吸附蒸气的流动驱使位于冷凝容器入口70处的透平机68转动，从而给动力传动装置72提供动能。可以根据需要启闭阀74、76以允许其中一个吸附剂容器60、62与冷凝容器66连通。旁通阀75、76、77和78允许冷凝物经存储器71、79返回冷凝容器66。
在工作中，吸附剂容器60处于完全饱和状态，吸附剂容器62处于完全解吸和充电状态，阀76是开启的，阀74是关闭的，而且阀75、77、78关闭。在典型的设备中，解吸中工作物质的流速太低而无法在透平机68中产生动力。因此，当第一吸附剂容器60被加热时，离开容器的蒸气经过旁路管64绕过透平机68，流入存储器79。第二吸附剂容器62从冷凝容器66中吸附蒸气，由此使蒸气流过透平机68。当蒸气流过透平机68时，它驱动透平机68转动。透平机的转动通过动力传输装置而用本领域已知的方式如密封轴或涡流联结器被输出。一旦第二吸附剂容器62吸饱了蒸气并且第一吸附剂容器60被完全充上电，容器的角色马上掉换过来。阀75、76、77被关闭，而阀74、78开启。第一吸附剂容器60从冷凝容器66中吸附蒸气，由此驱动透平机68，而第二吸附剂容器62通过旁路管65把蒸气解吸到存储器71中。
本发明所披露的吸附式制冷机的其它用途也是可行的。例如，设备可以被用于降低斯特林发动机的冷侧温度，由此提高发动机的效率。图9示出了一个基本的再生式斯特林发动机的循环，如美国专利No.5,456,076中所述的那样，这篇专利文献的全文在此被引作参考。基本的斯特林发动机循环至少包括一个给热区82供热的热源81，一个从冷区83中散热的吸热器84，一个在热缸区86和冷缸区87之间传输热能的导热气态工作流体85，一个在具有一热室90和一冷室91的活塞缸89内往复移动的泵气活塞88，热室和冷室通过绝热的再生式换热器92相连，一个在动力缸94内往复运动的动力活塞93，一个将动力活塞的运动转变成有用动能的装置如转动曲柄，以及一个控制泵气活塞相对动力活塞运动的时刻的装置。动力活塞93和泵气活塞88可以是自由浮动的，如在自由浮动的斯特林线性发动机中那样，或者它们机械地相连。在此实施例中，热源81包括一个吸附剂容器，吸热器84包括一个上述类型的冷凝容器。吸附剂容器和冷凝容器分别加热或冷却热源81和吸热器84，由此提高了发动机效率。另外，再生式换热器92可以被一个上述类型的吸附剂容器/冷凝容器的组合取代。热源81可以包括太阳能，从而在白天，热源加热吸附材料并给吸附剂容器充电。在晚上，吸附剂容器从冷凝容器中吸附工作物质，由此加热吸附剂容器并冷却了冷凝容器。这样一来，包括吸附剂容器和冷凝容器用于储存太阳能并且即使在晚上也能使斯特林发动机工作。
在另一个实施例中，碳纤维或碳泡沫材料可以被加入热区82中。如以下将结合图25-27具体描述的那样，碳材料可以是导热性能非常好的材料，从而它能将热传递给工作流体85。碳材料也可以是多孔的，从而促进与工作流体85的热接触，并且它可以通过为其提供电流(在是碳纤维的情况下)或者通过对流或传导传热(在碳材料是碳纤维或泡沫碳的情况下)而被加热。碳材料也可以通过在工作流体从热区82流向吸热器84时从工作流体85中吸热而用作蓄热件。在此实施例的另一个方面上，碳材料可以在工作流体沿一个方向经过时从工作流体85吸收水分，而在工作流体反向流过时向工作流体85解吸水分，由此进一步提高了斯特林发动机的效率。斯特林发动机可以是任何类型的，其中包括使用铁电薄片的那种斯特林发动机，如转让于联邦航天太空管理部的美国专利申请No.08/840，111中所述的那样，这篇文献在此引作参考。吸热器84可能包括因其有高的孔隙度和导热性而促进了从工作流体中吸热的碳泡沫材料。
在本发明的另一个替换实施例中，吸附式制冷机可以被用于提高热伏达电池的效率。吸附式制冷机被用于降低伏达电池的冷侧温度并由此提高电压输出。其它实施例也是可行的。例如，传热设备可以被用于冷却一个用于鱼类加工处理的平板或者被用于冷却计算机芯片、动力变电站或车。在每个实施例中，容易获得的比较低级的热被用于产生所需的冷却效果。
图10示出了本发明的一个实施例，其中第一、第二吸附剂容器4、104和单个冷凝容器6一起工作以便冷却计算机芯片180。当第一吸附剂容器4在阀21开启而旁通阀27和真空阀20关闭的状态下向存储器23中解吸工作物质时，第二吸附剂容器104在真空阀120和阀121关闭而旁通阀127开启的状态下从冷凝容器6中吸附工作物质。当第二吸附剂容器104完成吸附且第一吸附剂容器4完成了解吸时，使阀处于相反状态，吸附剂容器4开始吸附，而吸附剂容器104将工作物质解吸到存储器123中。这样一来，计算机芯片180得到连续冷却。
在图10所示的实施例中，计算机芯片180定位于一个在冷凝容器6与旁通阀27和127之间的导管上。在另一个实施例中，计算机芯片180可以定位在导管或者冷凝容器6中。在此实施例的另一个方面中，许多个计算机芯片180可以安放在一个位于导管或冷凝容器6内的基板上。各计算机芯片180可以固定在一段碳纤维材料上或其它导电材料上，并且根据需要有选择地加热它们以保持计算机芯片处于大约相同的温度，由此防止基片因不同的热膨胀而破裂。以下将结合图25-31更详细地介绍碳纤维材料。在本实施例的另一个方面中，可以在工作物质于吸附过程中离开冷凝容器6时用工作物质喷射计算机芯片180以提供直接的冷却效果。
图11示出了本发明的一个替换实施例，其中吸附剂容器可以由经出气孔202排气的气体燃烧器201或者电加热元件203加热或者由经入口212流入而经出口214流出的热气或热液体加热。加热装在吸附剂容器4中的吸附材料10的方法是可以根据在解吸时热源的可利用性选择的。入口212和出口214可以与任何方便的热源相连如汽车散热器。还设置了一个冷却用热交换器210，以便在吸附剂容器一旦解吸后降低吸附剂容器4的温度。设置了一个入口205，以允许检修吸附剂容器4及其控制器207。真空口32可以与真空源(未示出)相连，以便将吸附剂容器抽到低于大气压的压力下。
图16示出了本发明设备的一个替换实施例。如图16所示，设备400的吸附剂容器4通过管子8与热交换器37相连，所述管穿过位于吸附剂容器底部的孔9。在吸附剂容器4中装有对极性工作物质有强亲和力的吸附材料10，例如沸石。管子8穿过吸附剂容器4并被吸附材料10包围。如以前参考图1所述的那样，管子8具有允许蒸气在吸附材料10与管子8之间来回流过的孔洞12。筛网布14覆盖住孔洞12并防止吸附材料10经孔洞进入管子8中。一个分离器430与在吸附剂容器4和热交换器37之间的管子8相连，以便在工作物质从热交换器流向吸附剂容器时分离工作物质。
热交换器37包括一个吸附导管440，它的一端与伸出制冷罩38外的热交换器管40相连，而其另一端与分离器430的入口432相连。在一个优选实施例中，一个热偶联器441位于吸附导管440与热交换器管40之间以便基本上防止吸附导管管壁与热交换器管管壁之间的热传导。这样的传热可能造成在解吸吸附剂容器时不理想地加热热交换器管。在一个实施例中，热偶联器是一段硅管。在其它实施例中，可以使用能承受设备400中的压力和温度的任何绝热材料。
阀424位于吸附导管440中以便开启或切断吸附导管与分离器430之间的流体连通。分离器430具有一个与伸入吸附剂容器4内的管子8相连的出口434。将阀420设置成开启或切断管子8与出口434之间的流体连通。
分离器430在工作物质在流体流中流出热交换器37并流向吸附剂容器4时分离出至少一部分工作物质。流体流可能包含气体和/或液体。在一个实施例中，分离器430是离心器，如由瑞丁技术公司(Reading，宾西法尼亚州)制造的Eliinex分离器，但是在其它实施例中，也可以使用其它分离器。在优选实施例中，分离器430具有基本成圆形的横截面形状。一个阻流装置444设置在分离器430的中心并且与出口434相连。一个环缝442位于阻流装置444和分离器的内壁446之间。含工作物质蒸气的流体流沿切线方向进入入口432并沿弧形通道通过缝隙442地向下盘旋且流向集液口436。当流体涡旋地经过缝隙442时，工作物质蒸气被离心力迫使向下，从而成液滴形式地收集在分离器的内壁446上。液滴沿内壁446向下流向集液口436。流体流接着转向上地流入阻流装置44并流向出口434。当流体流转向时，工作物质又从流体流中凝结出来并收集在集液口436中。流体流接着穿过出口434而进入管子8中并流入吸附剂容器4。
集液口436与一个又与冷凝导管448相连的收集导管450相连。阀452设置在收集导管450内以便调节其中的流体流动。冷源36a可以被用来在收集在导管中的液体返回热交换器37之前冷却所述液体。在另一个实施例中，冷源36a或者一个独立的冷源可以被用于冷却分离器430且尤其是分离器的内壁446。由于冷却了分离器430，所以分离器与工作物质之间的温差增大了，这提高了工作物质将冷凝在内壁446上的可能性。因此，这种布局除了离心力外还提供了另一种使工作物质脱离流体流的方式。根据本实施例的另一个方面，吸附导管也可以被冷却以促进工作物质的冷凝并且促进工作物质离开流体流。可以关闭阀422来防止容纳于冷凝导管448中的液体通过管子8被吸附到吸附剂容器4中。回流导管438将冷凝导管448与热交换器管40连接起来，从而使收集在集液口436处的液体返回热交换器37。一个热偶联器441a设置在热交换器管40与回流导管438之间，以防止热交换器管与导管之间的不理想的热传递。回流导管中的阀426防止了从热交换器37中被吸附走的流体流经回流导管438并绕过入口432。
尽管在图16中示意地将冷源36a画成一个风扇，但是其它装置可以被用于冷却冷凝导管448中的液体。在一个这样的实施例中，冷凝导管448被用来加热热伏达电池，这造成冷凝导管在它加热热伏达电池时被冷却。在另一个实施例中，冷凝导管448被用来加热斯特林发动机的热源(图9)。
在工作中，吸附剂容器4如以上参见图1所描述的那样在一个吸附阶段和一个解吸阶段之间循环工作。当吸附剂容器4已经解吸并准备使用时，关闭阀422、426并开启阀420、424。包含工作物质蒸气的流体流通过吸附导管440流出热交换器37并经过入口432流入分离器430。蒸气在分离器430中被从流体流中除去并且在集液口436处收集起来，然后进入冷凝导管448。在损失了一部分工作物质后，流体流通过出口434进入管8和吸附剂容器4。当吸附反应继续进行到一个预定程度时，阀420、424被关闭，以防止吸附材料吸附留在分离器430和冷凝导管448中的液体。在一个实施例中，可以用冷源36a冷却装在冷凝导管448中的液体并且通过开启阀426使其经回流导管438返回热交换器37。液体接着可用于吸附和热交换器37的附加冷却。上述循环重复进行，直到吸附材料10饱和为止。此时，如以上参见图1所述的那样，将热源18用于加热吸附剂容器并释放出其中所盛装的蒸气。在解吸过程中，开启阀422以允许解吸的蒸气进入冷凝导管448，它们在这里被冷源36a冷却而变成了液体并流回热交换器37以备下个循环使用。
在一个实施例中，手动地操作阀420、422、424、426。在另一个实施例中，根据吸附循环已经进行到何种程度而由计算机控制阀的启闭。根据本实施例的另一个方面，阀可以设置在歧管如由Kip公司(康涅狄格州，法明顿)制造的Kip Jr.歧管上。阀可以由任何输入信息控制。在一个实施例中，控制阀以允许在特定时期内进行吸附。在另一个实施例中，控制阀以允许继续进行吸附，直到在绝热箱38内达到预定温度为止。在另一个实施例中，控制阀以便在集液口436和冷凝导管448处收集到了预定数量的水或其它工作物质时开启或关闭它。在其它实施例中可以使用其它的控制输入。在每个实施例中，阀受到控制，从而允许从热交换器37中吸附蒸气，直到达到预定状态。此时，阀被设置成防止进一步吸附并进而防止了蒸气进一步到达吸附材料10中。这样一来，有效维持了吸附剂容器4的吸附能力，由此延长了吸附材料10可用于吸附的使用寿命。
图16所示设备400的一个优点就是，分离器430减少了实际被吸附剂容器4中的吸附材料10所吸附的工作物质的量。没有被吸附走的、从热交换器37取出的一部分工作物质被收集在集液口436处。这样一来，有效地提高了吸附材料10的能力。从热交换器37中取出一定量的工作物质，这造成热交换器和装放热交换器的外罩38受到冷却，但是没有造成取出的工作物质蒸气被吸附到吸附材料10中。吸附材料因此可以在没有变饱和的状态下继续取出留在热交换器37中的工作物质，由此延长了吸附周期之间的时间。
在本发明的另一个实施例中，如图17所示，第一、第二热交换器37a、37b与单个吸附剂容器4相连。热交换器37a、37b分别按照基本上与上面参见图16所述的方式相同的方式工作，但这两个热交换器是异相工作的，从而当正从一个热交换器中吸附工作物质时，冷凝的工作物质正被冷却以便准备返回第二热交换器。
在工作时，吸附剂容器4如参见图1和16所述的那样解吸。开启阀420、424a以允许包含工作物质蒸气的流体流从第一热交换器37a经吸附导管440a流入分离器430。液态工作物质被收集在集液口436处并流入收集导管450中。可以开启阀452以允许液体流入冷凝导管448中。流体流在损失了其中所含的一部分工作物质后经出口434进入管8和吸附剂容器4中。可以关闭阀452、420、422，以防止冷凝导管448中的液体被吸入吸附剂容器4中。
此时，从第一热交换器37a中吸收工作物质的操作被打断并且开始从第二热交换器37b中吸收工作物质。关闭阀424a并开启阀424b。开启阀420以允许从第二热交换器37b中吸收工作物质。使工作物质与排出第二热交换器37b和分离器430的流体流分开并可以流入收集导管450中。此时，可以用冷源36a冷却从第一热交换器37a收集到冷凝导管448中的液体。当已经从第二热交换器37b吸收了足够数量的工作物质时，关闭阀424b。可以使容纳于冷凝导管448中的液体返回热交换器37a，并且允许从热交换器37b收集来的液体通过开启阀452而被排入冷凝导管448中。容纳在冷凝导管448中的液体接着可以受到冷却，此时又从热交换器37a中解吸工作物质。这样一来，工作物质被交替地取出热交换器37a、37b，直到吸附剂容器4饱和为止，此时吸附剂容器按照与参见图1所述相似的方式解吸。尽管在图17中示出了两个热交换器，但是采用更多热交换器的其它方案也是可行的。其它实施例也包括了许多个如以上参见图6所描述的那样允许一个吸附剂容器被解吸而另一个吸附剂容器同时在吸附的吸附剂容器4。其它实施例还包括了许多个分离器430。
图17所示实施例的一个优点就是，从外罩38中吸附工作物质因是在许多个热交换器之间循环进行而是连续的或几乎是连续的。这样一来，更容易使外罩38保持理想温度。
图18示出了本发明的一个替换实施例，其中传热设备500包括一个具有传热导管560的吸附剂容器504。吸附剂容器504与设置在绝热罩38内的热交换器37相连。吸附剂容器504和热交换器37如上所述地形成了一个其中容纳工作物质的密封箱。
在吸附剂容器504中装有吸附材料10如沸石，它通过用塞子516封住的孔515被引入吸附剂容器中。传热导管560穿过吸附剂容器504，由此使吸附材料10位于传热导管560与吸附剂容器504的外壁之间。传热导管560与吸附材料10紧密地热接触，从而允许热轻松地在传热导管与吸附材料之间传递。
在一个实施例中，传热导管560具有一电加热器562。根据此实施例的一个优选方面，电加热器562包括导电的镍铬合金线圈564，它们穿过传热导管560并由绝热片566支撑在所述导管中。绝热片566具有使导电线圈564穿过的孔567。这样的电加热器562可以从Process Heating公司(华盛顿州，西雅图市)购得。电加热器562与电源568相连。给电加热器562通电以便加热吸附材料10来解吸吸附剂容器504。
传热导管优选地位于与吸附剂容器504的上壁582相比更靠近底壁580的位置。这样一来，将顺传热导管560而来的热将加热在吸附剂容器504内的更大部分的吸附材料10。在一个实施例中，传热导管560与一个空气输入管570相连，所述空气输入管提供冷空气以便在解吸后冷却传热导管560。通过冷源36b迫使冷空气流过空气输入管570以便冷却传热导管560、电加热器562和吸附材料10。冷源36b可以包括一个风扇或其它这样的装置。在一个优选实施例中，空气输入管570通过活动接头572a与传热导管560相连。这样一来，空气输入管570可以简单地脱离传热导管560，从而能够触及电加热器562而进行维修和/或更换。传热导管560与一个排气管574相连，所述排气管使冷空气在已经经过传热导管后离开吸附剂容器504。在一个优选实施例中，排气管574通过活动接头572b与传热导管560相连，从而允许容易地接近电加热器562。
在一个优选实施例中，吸附剂容器504包括一个内传热管576a和一个外传热管576b。传热管576a、576b被用于提高从吸附剂容器504中散热和/或向其传热。在优选实施例中，传热管576a、576b与一个冷水源(未示出)相连以便在已经完成解吸后冷却吸附剂容器504中的吸附材料10。在本实施例的一个优选方面中，水被用作冷却液，而在其它实施例中，可以使用其它液体或气体。当用作冷却液时，水优选地在解吸前离开传热管，从而打算解吸吸附剂容器的热没有加热传热管中的水。从传热管中排出的且由于冷却吸附材料而被加热的水也可以被用于解吸吸附材料。在其它实施例中，内、外传热管可以与一个热流体源(未示出)相连以加热吸附材料10，从而加速解吸。
在优选实施例中，内、外传热管576a、576b盘绕在传热导管560的周围。这样一来，传热管在当吸附剂容器504交替解吸和冷却时出现的加热和冷却周期中弯曲而不是断裂。当传热管576a、576b弯曲时，它们会移动紧靠它们的吸附材料10，由此打开允许蒸气更容易地从吸附材料10中被释放出来的小缝隙和通道。根据本实施例的一个优选方面，内传热管576a设置在传热导管560附近以便冷却和/或加热在此区域中的吸附材料10。外传热管576b被设置在离传热导管560更远的地方以便冷却和/或加热离传热导管更远的吸附材料。在其它实施例中，可以采用更多或更少的传热管。
吸附剂容器504通过真空导管534与真空源33相连。真空源允许吸附剂容器504内的压力被降低，由此如上所述地提高吸附过程的效率。吸附剂容器504通过图18所示的吸附管508和冷凝管509与热交换器37相连。一个筛网584位于吸附材料10与底壁580之间以防止吸附材料进入真空导管534、吸附管508或冷凝管509。筛网584通过拉线钉586被保持在底壁580的上面。
吸附剂容器504按照基本上与上面参见图16所述相似的方式与热交换器37和分离器430相连。吸附管508与分离器430的出口434相连。吸附导管440与入口432相连。冷凝导管448从集液口436收集液体并通过歧管588使液体返回热交换器37。冷凝管509在吸附剂容器504与歧管588之间提供独立的导管，通过所述导管使来自吸附剂容器504的解吸工作物质返回热交换器37。冷源36、36a在其进入歧管588与热交换器37之前冷却工作物质。在一个替换实施例中，使用单个冷源来冷却冷凝导管448与冷凝管509中的流体。阀520、522、524、526可以设置成交替地允许从热交换器37中吸收工作物质并使冷凝的工作物质返回热交换器37。
在图18所示设备500的一个实施例中，吸附剂容器504包括一个设置在吸附剂容器上部中的环流器590。环流器590使流体(气体或液体)环绕并通过吸附材料10，从而提高了吸附材料解吸工作物质的速度。环流器还通过使吸附流体循环流经吸附剂容器504而改善了吸附。保护筛网592防止了吸附材料10干扰环流器590的工作。如图18所示，在一个实施例中，环流器590可以是具有转动叶片的风扇。在其它实施例中，环流器可以包括其它的用于在吸附剂容器504内循环流体的装置。
传热设备500的工作基本上与结合图1和图16所示的实施例描述的工作相似地进行。首先，通过加热电加热器562来解吸吸附剂容器504，由此允许蒸气经过冷凝管509，蒸气在冷凝管内被冷源36冷却并随后经阀522进入歧管588。可以启动环流器590以促进解吸。一旦完成解吸，使冷却空气经过入口管570以冷却电加热器562、传热导管560和位于传热导管560附近的吸附材料10。使冷却液流过内、外传热管576a、576b以便附加地冷却吸附材料10。
一旦吸附结束了，则关闭阀522、526，并开启阀524、520。通过吸附导管440从热交换器37中吸收工作物质并将其输入分离器430。液态工作物质离开从热交换器37排出的流体流并经集液口536进入冷凝导管448。流体流连续经过分离器430而流入吸附管508和吸附剂容器504。当经过了预定时间后，关闭阀520、524以防止从冷凝导管448中吸附工作物质并防止进一步从热交换器37中吸附工作物质。冷凝导管448中的液体被冷源36a冷却并可以通过开启阀526而返回热交换器37。重复此循环，直到足够量的蒸气已经经过吸附管508而使吸附材料10饱和为止，吸附剂容器504在饱和时如上所述地解吸。
如上所述，图18所示实施例的一个优点是，吸附剂容器504的吸附能力通过在流体到达吸附材料10之前从排自热交换器的流体中分离液态工作物质而增强了。图18所示实施例的另一个优点是，电加热器562有效地加热吸附材料10以便快速解吸吸附剂容器504。热交换导管560有利地被设计成允许轻松地取出和/或维修电加热器562。内、外传热管576a、576b有效地冷却吸附材料10并可被用来补充加热吸附材料10。传热管576a、576b的螺旋形状防止了管因热应力而断裂或开裂并有利地在吸附剂容器504内重新定位吸附材料10以允许吸附材料更容易解吸。空气导管570提供冷空气并允许电加热器562在完成解吸后被快速冷却下来，由此缩短了使吸附剂容器504备用于另一个循环所需的时间。图18所示实施例的再一个优点是，环流器590通过使流体循环通过吸附剂容器504而改善了解吸和吸附，这在吸附过程中增加了工作物质和吸附材料10之间的接触并且提高了解吸过程中从吸附材料的传热。
图19示出了图18所示传热导管560的一个替换实施例。如图19所示，传热导管560不包括一个电加热器562以加热吸附剂容器504。相反地，传热导管560与一个热空气管570a和一个冷空气管570b相连。阀590可以设置成允许在传热导管560和热空气管570a或冷空气管570b之间形成流体连通。
在一个实施例中，热空气管570a和内燃机的排气管相连，如与轿车或卡车的排气管相连。冷空气管570b于是与位于汽车上的进气口相连，以便向传热导管560提供冷空气。
图19所示传热设备500的工作基本上与图18所示传热设备的工作相似。为解吸吸附剂容器504中的吸附材料10，阀590按照图19中虚线所示的那样布置以允许热空气从热空气管570a流过传热导管560，由此加热吸附材料10。当完成解吸时，阀590按照图19中实线所示的定位，以允许冷空气从冷空气管570b流入传热导管560来冷却传热导管和其中所装的吸附材料10。如上面参见图18所描述的那样，给吸附材料10的加热和冷却提供了内、外传热管576a、576b。
图19所示传热设备实施例的一个优点是，它尤其适用于可利用热和冷空气源的场合如象轿车或卡车这样的汽车。这种用途特别有利，因为它利用了废热来解吸工作物质并且利用流经汽车的空气冷却吸附剂容器，而这两种利用方式都是容易实现的。
图20示出了传热设备的一个替换实施例700，其中热交换器被一个氢氧燃料电池737代替。燃料电池737与吸附导管440相连，而吸附导管又与分离器430的入口432相连。分离器的出口434与伸入吸附剂容器4的管子8相连。设置在管子8和吸附导管440中的阀420、424分别控制着工作物质从燃料电池737到吸附剂容器4的流动。
分离器430的集液口436与收集导管450相连，该收集导管又与废水导管748相连。废水导管也与管子8相连以便收集从吸附剂容器4解吸出来的工作物质。阀422调节管子8与废水导管748之间的流动。放泄阀726可以打开以从废水导管748中排水。在一个实施例中，废水导管748与真空源33a相连，并通过阀32a调节连通情况。真空源允许将废水导管748排空并且最好用于在低于大气压下工作的系统。在其它实施例中，如在大气压下或高于大气压的压力下工作的系统中，真空源33a被取消了。在这样的实施例中，真空源33也可被取消。
燃料电池737通过结合氢和氧而产生能量。作为副产品，燃料电池737也产生液态水和水蒸气。在一个实施例中，燃料电池是来自Analytic动力公司(马赛诸塞州，波士顿)的FC10K-NC型燃料电池。在其它实施例中使用了其它类型的氢-氧燃料电池。吸附剂容器4在一个基本上与参见图1和16所述相似的过程中通过吸附从燃料电池737中排出水。
当从燃料电池737中吸收包含在流体流中的水时，它经过分离器430，其中一部分水在这里离开流体流。水经过集液口436排出分离器。可以开启阀452以允许水流过收集导管450并流入废水导管748，用以通过冷源36a进行冷却。在从分离器430中排水之后，关闭阀452。
任何留在流体流中的水流过管子8并被吸附材料10吸收。一旦吸附材料10(在一个实施例中是沸石)已经饱和了，则用热源18加热它以便释放出其中所含的水。通过开启阀422使解吸出的水完全离开系统，从而允许解吸出的蒸气进入废水导管748。废水接着被冷源36a冷却。一旦完成解吸，关闭阀422以使吸附剂容器4和分离器430与废水导管748隔绝。接着，开启放泄阀726以便从废水导管中排出水。一旦水已经从废水导管中排出，则关闭放泄阀726并开启阀32a以允许真空源33a抽空废水导管748。如上所述，该步骤只在要求使系统处于大气压或低于大气压时是必须的。在一个优选实施例中，抽真空在吸附剂容器4正被冷源36冷却时结束。当废水导管748中的压力大约等于吸附剂容器4中的压力并且冷却吸附剂容器时，传热设备700已为另一个循环作好准备。将水吸附到吸附剂容器4中、从吸附剂容器解吸水以及通过集液口436排出水的组合使水脱离燃料电池737。
图20所示传热设备实施例的一个优点是，该传热设备排出了由燃料电池产生的废水。水一般呈热液体形式或蒸气形式，并且通过从燃料电池中排出水而有效地冷却燃料电池。当燃料电池冷却时，其效率提高了，由此提高了其功率输出值。另外，传热设备通过从薄膜中除去水分而提高了通常用于燃料电池中的薄膜的效率。此传热设备实施例的另一个优点是，没有通过从燃料电池中除去水而从燃料电池中除去的任何余热可以被用于补充或取代热源18来解吸吸附剂容器4。这在两点上是非常有利的。首先，它减小了解吸吸附剂容器4所需的能量。其次，它进一步冷却了燃料电池737，这提高了燃料电池的效率并减少了冷却燃料电池所需的能量。使其保持处于低于大气压的压力之下的传热设备实施例的另一个优点是，由于使废水导管748与吸附剂容器4隔绝开，所以在排干废水导管时基本上没有影响到吸附剂容器中的压力。
图21示出了传热设备400的另一个替换实施例，其中吸附剂容器4包括至少一个设置在吸附剂容器内并且靠近吸附材料10的铁磁件810。在一个实施例中，铁磁件810包括与管子8同心且沿支座814设置的环形片812。在其它实施例中，采用了其它形状。在一个优选实施例中，铁磁件810包括钆。在其它实施例中，铁磁件可以包括任何铁磁性材料或其它显示出磁热效应的材料，即当被放在磁场内具有加热性能而在离开磁场时具有冷却性能的材料。钆的磁性在1997年4月19日第81期出版的“经济学家”(The Economisit)的题为“最优冰箱磁铁(The UltimateFridge Magnet)”一文中披露了，在此借鉴了这篇文章。
一个磁体816设置在吸附剂容器4的外面。在一个实施例中，磁体成圆柱形并且与吸附剂容器4是同心的。磁体816沿吸附剂容器4的纵行轴向移动。当如此设置磁体816，即铁磁件810位于由如图21中的实线所示的磁体产生的磁场内时，加热铁磁件，从而使吸附材料10释放出工作物质。当铁磁件810位于如虚线所示的磁场外地定位磁体816时，铁磁件冷却，由此冷却吸附材料10以便于进行另一个吸附循环。根据此实施例的一个优选方面，吸附剂容器4的壁包括一种不会干扰由磁体816产生的磁场的材料。
在图21所示的实施例中，单个磁体816被用来加热和冷却铁磁件810。在一个替换实施例中，可以使用许多磁体816。根据此替换实施例的另一个方面，磁体可在由磁体产生的各磁场联合产生了一个更强的磁场以加热铁磁件810的第一位置与各磁场相互抵消以冷却铁磁件的第二位置之间相对移动。在另一个替换实施例中，磁体816可以不沿轴向移动以产生和取消磁场。在再一个替换实施例中，磁体816可以是电磁体。当其中流过电流时，电磁体产生了一个电场，当电流消失时，电场被取消。这样，铁磁件810被加热和冷却而没有移动磁体816。在另一个替换实施例中，许多都能在不同的温度范围之间循环的铁磁性材料被用于提高沸石的加热温度和/或降低沸石的冷却温度。
铁磁性材料的一个优点是，它很快速地加热和冷却吸附材料，这缩短了吸附和冷却吸附剂容器以为另一个吸附循环做准备所需的时间。铁磁性材料的另一个优点是，它可以减少加热和冷却吸附剂容器4所需的能量。
在本发明的另一个替换实施例中，磁体816可以通过由斯特林发动机循环驱动的机械装置而移动。该机械装置可以是动力活塞93或者泵气活塞88(图9)。在另一个替换实施例中，活塞或其它机械装置可以具有一个铁磁件并且位于磁体附近，从而当活塞经过磁体时，它被交替地加热和冷却，由此提供了附加驱动力来驱动斯特林发动机循环。在另一个实施例中，活塞装有磁体并且加热位于活塞在其中移动的缸附近的铁磁件。铁磁件分别交替地加热和冷却热区82和冷区83(图9)。
在本发明的又一个实施例中，如图28所示，铁磁件810a可以与一个固体吸热器820相连。铁磁件810a可以是固体件，或者可以包括被浸入吸热器820中的颗粒。吸热器820可以包括任何数量的导电材料，在一个实施例中，它可能包括碳材料，如以下将参见图25-27更具体地描述的材料。
当铁磁件810a被安放在磁场中时，它会被加热。磁场可以是由磁力源815产生的，所述磁力源例如可以包括传统磁体、电磁体、产生磁场的电子仪器、超导磁体或其它磁力源。吸热器820将热从铁磁件810a传导走，直到铁磁件冷却到环境温度为止。铁磁件810a接着可以通过以物理方式从磁场中取出铁磁件或者通过降低磁场强度而被进一步冷却。冷却效果接着被传递吸热器820，它可以被用于冷却指定仪器。例如，吸热器820可以冷却磁力源815。或者，吸热器820也许能够吸附和解吸工作物质并可以被设置在密封容器内以便以与上面参见图21所述的吸附材料10相似的方式工作。在任何情况下，由磁铁件810a产生的加热和冷却效果可以通过使铁磁件经受强磁场如由超导磁体产生的磁场而增强。
图22示出了图16所示热交换器管的一个替换实施例。如图22所示，热交换管40a包括一个外器皿或导管600和一个内器皿或导管610。外导管600基本上是刚性的并且可以导热以便向管40a有效地传热和从管40a有效地散热。内导管610优选地由柔软的材料制成并且可以在图22的实线所示的收缩位置和虚线所示的膨胀位置之间伸缩。内导管610可以与压缩空气或液体源(未示出)相连。在一个优选实施例中，工作物质被盛放在成型于内器皿610和外器皿600之间的通道612中。当工作物质开始在吸附过程中冻结时，内导管610膨胀以便迫使冻结的工作物质移向外器皿600的内壁614。这样，冻结的工作物质与外容器600紧密接触并且尽可能最大限度地冷却环绕热交换器管40a的区域如绝热罩38内的的区域(图16)。内器皿610也可以向内弯曲，从而如果工作物质在其冷冻时完全填满通道612，内器皿610就可以收缩并防止外容器600被撑破。
图23示出了图22所示热交换器管的一个替换实施例。图23所示的热交换器管40b包括一个与可变形壁622相连而形成了一个封闭通道的刚性壁620。在工作物质冻结时，可变形壁622适应于其中所装工作物质的膨胀。这样一来，热交换器管40b的结构整体性没有因其中所装工作物质的相变而受损。
图24示出了图16所示热交换器的一个替换实施例。热交换器37包括两个间隔开的金属板620。一个橡胶垫圈621设置在金属板之间并且通过一系列螺栓622与这两个板相连。螺栓这样设置在垫圈621内，即各螺栓头624卡在橡胶垫圈621内，而各螺栓的无螺纹部626穿过金属板620上的孔628。将螺母630拧固到无螺纹部628上以便将螺栓固定到金属板620上。如图24所示，螺栓没有完全通过这两块金属板之间，而是交替地将橡胶垫圈621与第一金属板连接并接着与第二金属板连接。在橡胶垫圈621中开设了孔以便容纳吸附导管440和回流导管438。在一个优选实施例中，板620紧靠在一起，从而允许其中所装工作物质在被冻结住时与金属620紧密接触以便尽可能提高由热交换器37产生的冷却效果。
图22-24所示的热交换器管和热交换器的一个优点是，热交换器和热交换器管适应于工作物质冻结时的膨胀而没有造成热交换器或管在应力下破裂。图22-24所示实施例的另一个优点是，热交换器和热交换器管允许其中所装的工作物质紧靠热交换器表面，由此提高了其中所装的冻结工作物质的冷却效率。
在本发明的另一个实施例中，如上述视图之一所示的吸附材料除了或代替象沸石这样的其它吸附材料地可以包括碳纤维、碳纤维网络或碳泡沫材料。就此而言，可以从华盛顿特区的美国能源部买到适当的材料，如在Burchell等人于1994年12月19日提交的未结案美国专利申请NO.08/358,857、Judkins等人于1996年2月15日提交的未结案美国专利申请No.08/601,672中所述的那些材料，这两篇文献在此均被引作参考。可以活化碳以使其具有对水或其它工作物质的亲和力，并且可以将碳装在吸附剂容器中。在碳呈纤维形式时，碳纤维可以与电流源相连以使碳纤维解吸出水蒸气。不用明显地升高碳纤维的温度就可以进行解吸。解吸可以通过从碳纤维上除去电流而被中止。在碳呈纤维或呈泡沫形式时，可以给碳加热以便释放出水蒸气。任何热源都可以加热碳材料，其中包括太阳光。解吸的水蒸气可以被收集在一个独立的冷凝容器内并可以通过关闭吸附剂容器与冷凝容器之间的阀而使水蒸气与碳材料隔绝，这正如参见图1所述的那样。当开启阀时，碳会吸附水，从而至少使留在冷凝容器中的部分水冻结成冰。至少一些冰也可以通过升华被吸收，如以上结合上述附图描述的那样，从而产生了附加的制冷效果。
根据上述实施例的一个方面，如图25分解所示的那样，设备902包括一个其中设有碳纤维910的容器904。碳纤维910在每一端都与电触点911相连，其中一个电触点在容器904的一端上具有钉或销913以便传热。板915相对容器904的另一端是密封的，除工作物质如水外，容器被抽空了。当通过电源918给电触点911通电时，碳纤维910释放出工作物质，这些工作物质集中在板915的内表面917上。因此，碳纤维910与板915的内表面917间隔开以便留有积蓄工作物质的空间。当取消电流时，工作物质被从板915中吸附到碳纤维910上，而且板冷了下来。工作物质可以在其处于液态时被吸附走，而且一旦工作物质开始凝固，则它们可以通过升华而继续被吸附。
在一个工作方法中，可以继续吸附，直到凝固的工作物质完全从板917上被吸走，在其它方法中，可以在所有工作物质被吸走之前停止吸附。在另外的实施例中，容器904可以包括除碳纤维外的材料，当电流流过这些材料时，它们的行为相似。在另外一些实施例中，工作物质可以包括除水外的其它物质，只要这些物质能够在给吸附材料通电时被吸附材料吸附并且在取消电流时能被吸附材料释放出来就行了。
如上所述，容器904可以被密封和抽空以便进行利用相同工作物质的重复的吸附/解吸循环。在另一个实施例中，例如可以通过取掉触点911或板915来开启容器904，从而露出了碳纤维910。碳纤维910接着可被用于吸附空气中的水分，并且在重新密封容器时，使碳纤维解吸，从而释放出可被用于饮用或其它目的的水。
在另一个实施例中，如图26所示，可以用沸石补充碳纤维910a。例如，碳纤维910a可以象含沸石颗粒921的筛网那样具有孔920。这种组合可能是有利的，因为沸石颗粒921可以比较快速地吸附工作物质，而碳纤维910a(或者碳泡沫)因其导热性能比较好而可以比较快速地解吸工作物质和/或向沸石颗粒921传热，以加速沸石颗粒的解吸。
在又一个实施例中，如图27所示，碳纤维910可以被活化以便具有对工作物质的亲和力。例如，如果工作物质是水，则碳纤维可以是亲水的。设备902的基底915可以包括被活化以便排斥工作物质的碳泡沫材料924。例如，如果工作物质是水，则碳泡沫材料924可以是疏水的。碳泡沫材料924和碳纤维910都可以被涂覆以真空密封涂层923以形成一个碳纤维和碳泡沫材料在其中形成流体连通的密封容积。涂层可以是由任何适当材料构成的，如金属或例如可以从华盛顿州雷德蒙得的Tchnature买到的并公开于美国专利No.5,639,850中的共聚酰亚胺，这篇专利文献的全文在此被引作参考。碳纤维910可以按照基本上与参见图25所述的相似的方式来吸附和解吸工作物质以冷却基底915。这种布局的一个优点是，它可能更容易地在吸附过程中从疏水的碳泡沫924中吸收水并接着从传统的热交换器中吸附水，因为碳泡沫924会排斥水。
如图27所示，碳纤维910被活化以便具有对工作物质的亲和力，而碳泡沫材料924被活化以便排斥工作物质。在其它实施例中，碳纤维910可以被活化以排斥工作物质，碳泡沫材料可以被活化以便具有对工作物质的亲和力，并且碳纤维910和碳泡沫材料924的地位可以被颠倒。
图29是图22所示热交换器管的一个替换实施例的横截面图。如图29所示，内导管610具有一个设置在其中的杆613。杆613可以如图29所示地与内导管610的内壁略微间隔开，或者杆613可以与内壁贴合无缝。杆613可以包含一般与如以上参见图25-27所述的相似的碳纤维材料。杆613具有对加压物质(如水)的亲和力，这些物质首先被杆613吸收。当电流流过杆613时，杆释放出加压物质，这造成加压物质离开杆并使内导管610向外导管600膨胀。一旦加压物质已经完全被解吸，则可以给杆613提供附加电流以便加热加压物质，由此进一步使加压物质和内导管膨胀。当取消电流时，杆613重新吸附加压物质，结果造成内导管610收缩。
内导管610中的加压物质可以与位于内导管610与外导管600之间的工作物质相同或不同，这取决于杆613的吸附性能。例如，杆613可以在一个实施例中经过处理或活化而吸附水并可以在其它实施例中经过处理或活化而吸附其它物质。
在一个实施例中，膨胀的内导管610可以被用于使位于内导管610与外导管600之间的工作物质移向外导管，从而改善向外导管的传热情况，这正如参见图22所述的那样。内导管610也可被用来在工作物质冻结时疏松或破碎工作物质或其它物质。在其它实施例中，杆613可以排出任何数量的物质并且可以被用于无数场合中，以下描述了其中一些应用场合。
图30A是具有囊阀610a的导管600的局部截断的侧视图。囊阀610a可以是由柔软的弹性材料制成的且可以在如图30A的实线所示的收缩状态和虚线所示的膨胀状态之间伸缩。在收缩状态下，囊阀610a处于开启状态，即囊阀允许流体(气体或液体)流经导管600。在膨胀状态下，囊阀610a处于关闭状态，即囊阀相对导管600的内壁601是密封的以防止流体流过导管600。囊阀610a也可以膨胀到处于开启和关闭状态之间的中间状态，以限制流体流经导管600。
囊阀610a可以大致成球形，如图30A所示，或者囊阀可以具有任何可安装在导管600中并且可以膨胀而堵死或至少部分限制导管中流体的流动的形状。在任何情况下，囊阀610a可以包括一些吸附材料613a，它们按照与以上参见图29所述的相似的方式在通电时解吸加压物质并在取消电流时吸附加压物质。因此，囊阀610a可以在给吸附材料通电时膨胀到关闭状态并在取消电流时收缩到开启状态。囊阀610a的一个优点是，它可以具有比传统阀少的活动部件并且可因此比传统阀使用得更长久。
在本发明的另一个实施例中，如图30B所示，导管600可以具有许多软囊610b，它们分别装有一些吸附材料613b。软囊610b可以按照顺序地膨胀和/或收缩以使流体如箭头A所示地流过导管600。因此，软囊610b可以在一个实施例中大致成圆柱形，从而在软囊膨胀时，它们会充满导管600并排出其中所含的流体。
在又一个实施例中，如图30C所示，导管600可以具有许多吸附材料球粒613c而没有软囊。当电流流过吸附材料球粒时，它们解吸其中所含的加压物质并排出导管600中的流体。相邻的吸附材料球粒613c可以依次被活化以便按照基本上与参见图30B所述的相似的方式通过导管抽吸流体。在一个实施例中，吸附材料球粒613c可以经过处理或活化而吸附和解吸与通过导管600抽吸的相同的流体。或者，例如当加压物质与抽吸流体混合是有害的时候，或者当加压物质和抽吸流体不会混合的时候，加压物质和抽吸流体可被选择成不同物质。
在参见图29-30C描述的任何上述实施例中，吸附材料可以包括碳纤维，如以上结合图25-27所述的那样，或者可以包括在电流流经材料时可解吸加压物质并在取消电流时吸附加压物质的任何其它材料。吸附材料可以在一个实施例中被活化以便吸附和释放出水，或者吸附材料可以被活化而吸附和释放出可以在解吸时使软囊变形或排出流体的任何物质。其中设置有吸附材料的容器可以包括一个导管或其它任何类型的能够保持液体或气态流体的容器。在吸附材料被用于抽吸流体时，可以有选择地确定其形状和尺寸以获得理想的流速。
以上参见图1-30所述的吸附材料可以是由较小的可排列形状组装成的。例如如图31所示，吸附材料组件930可以是通过使若干独立成型的部分940(图31中示出了其中两个)相连而形成的，每个成型部具有间隔开的薄板或薄片941，它们与相邻成型部的薄片相连，如在1997年6月13日提交的未结案美国专利申请No.60/049,630中描述的那样，这篇文献在此引作参考。成型部940可以利用机械紧固件或粘结剂彼此相连，或者可以因薄片941之间的摩擦力而保持连接。成型部940可以包含碳泡沫材料、碳纤维材料或其它物质。例如，其中一个成型部940可以包含铜并可以与电流源相连以便给相邻的成型部通电。当相邻成型部941含有当给其通电时可以解吸的碳纤维材料时，这样的布局可能是适当的。
图31所示的各成型部941具有大致成六边形的平面外轮廓，从而成型部在组装时形成了基本无间隙的排列。在其它实施例中，成型部941可以具有其它形状如成三角形或矩形，从而也允许无间隙地装配成型部。在其它实施例中，可以选择成型部941的形状以便在成型部之间留下间隙。
根据以上描述，人们将认识到尽管在此为举例描述的目的而描述了本发明的特定实施例，但可以在不偏离本发明精神和范围的前提下设想出各种修改方案。因此，本发明除了受后续权利要求书的限制外是不受限制的。
权利要求
1.一种使用热源产生冷却效果的传热设备，它包括一个具有第一孔且装有一种具有吸附能力的吸附材料的第一容器；一个具有第二孔的第二容器，第二孔通过一个导管与第一容器的第一孔相连，该导管提供了容器之间的流体通道，这两个容器和导管构成了一个密封容积；在密封容积内的一些工作物质，当工作物质在由吸附材料吸附工作物质的过程中从第二容器流向第一容器时，工作物质能够在流体流中被吸附材料强烈地吸附；以及一个与在第一容器与第二容器之间的导管成流体连通地相连且用于使至少一部分工作物质离开流体流的分离器。
2.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，吸附材料包括一种能够在给其施加电流时解吸工作物质并在除去电流时吸附工作物质的碳物质。
3.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个位于导管中的且可以在一个工作物质可以在第一容器和第二容器之间自由流动的开启位置与一个工作物质受到限制而无法在容器之间流动的关闭位置之间移动的阀。
4.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，导管是第一导管，所述传热设备还包括一个使分离器与第二容器相连接且在分离器与第二容器之间形成流体通道以使离开流体流的那部分工作物质返回第二容器的第二导管。
5.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个与第一容器和分离器流体连通的第三容器，其中部分工作物质是第一部分，流体流是第一流体流，分离器被设置成使至少工作物质的第二部分脱离从第三容器流向第一容器的第二流体流。
6.如权利要求5所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个能够在第一流体流在第一容器与第二容器之间自由移动的第一位置和第二流体流在第一容器与第三容器之间自由流动的第二位置之间移动的分配阀。
7.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，第二容器包括一个用于冷却第二容器周围的体积的致冷件。
8.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，位于第二容器中的一部分工作物质处于固态，该固态工作物质升华到气态并且基本上完全被吸附材料吸收掉。
9.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，在密封容积的选定温度和压力下，工作物质的量不大于吸附材料的吸附能力，从而工作物质能够基本上完全地被吸附材料吸收掉。
10.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，分离器包括一个弧形的流动通道以使部分工作物质离心地离开流体流。
11.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个设置用来冷却分离器以便冷凝经过其中的一部分工作物质的冷源。
12.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个设置在吸附材料附近用以加热吸附材料并从中蒸发掉工作物质的热源，热源是可以在热源加热吸附材料的工作位置与非工作位置之间进行调节的。
13.如权利要求12所述的传热设备，其特征在于，热源设置在第一容器内。
14.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，吸附材料是沸石。
15.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，工作物质是水。
16.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，工作物质是第一被吸附物，所述传热设备还包括第二被吸附物，第一被吸附物以比第二被吸附物被吸附剂吸附的速度缓慢的速度被吸附剂吸附。
17.如权利要求16所述的传热设备，其特征在于，第一被吸附物是水，第二被吸附物是二氧化碳。
18.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，吸附剂是第一吸附剂，而工作物质是第一被吸附物，所述传热设备还包括第二吸附剂和第二被吸附物，第一被吸附物被第一吸附剂吸附的速度不同于第二吸附剂吸附第二被吸附物的速度。
19.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，第一容器具有一个穿透它的真空孔和内压，所述传热设备还包括一个与真空孔相连的真空阀，真空阀可以与一个真空源相连并且可以在真空源与第一容器流体连通以降低第一容器内压的开启位置和第一容器与真空源隔绝的关闭位置之间移动。
20.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个具有发动机效率且在一个蓄热器与一个储冷器之间工作的斯特林发动机，其中设置第二容器以用于冷却储冷器，由此降低了储冷器从斯特林发动机中散热的温度，并且设置第一容器和分离器以用来加热蓄热器，由此相对没有传热设备的斯特林发动机提高发动机效率。
21.如权利要求20所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个可以在一个缸中移向和离开一个具有磁场的磁体的活塞，该活塞包含铁磁性材料并且它在位于磁场内时温度升高且在位于磁场外时温度降低。
22.如权利要求20所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个可以在一个缸内活动的活塞，该活塞包括一个具有磁场的磁体并且活塞可以移向和离开一个设置在活塞外的铁磁性材料，铁磁性材料设置在活塞外并且它在位置磁场中时温度升高并在处于磁场外时温度降低。
23.一种斯特林发动机，它包括一个蓄热器；一个储冷器；一个可以在一个位于蓄热器与储冷器之间的缸内移动的活塞，该活塞包含铁磁性材料；以及一个具有磁场且设置在缸外以便在铁磁性材料位于磁场内时加热活塞的铁磁性材料并在铁磁性材料位于磁场外时冷却活塞的铁磁性材料的磁体。
24.一种斯特林发动机，它包括一个蓄热器；一个储冷器；一个可以在一个位于蓄热器与储冷器之间的缸内移动的活塞，该活塞包括一个具有铁磁性材料的磁体；一个包含铁磁性材料并且位于缸外以便在铁磁性材料位于磁场内时温度升高并在铁磁性材料位于磁场外时温度降低的铁磁件。
25.如权利要求24所述的斯特林发动机，其特征在于，铁磁件可以被设置成当铁磁性材料位于磁场内时加热蓄热器并在铁磁性材料位于磁场外时冷却储冷器。
26.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个具有一热侧和一冷侧以及电压输出的热伏达装置，其中第二容器被设置成冷却冷侧，第一容器和分离器被设置成加热热侧，由此相对没有传热设备的电压器提高了电压输出。
27.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个在位于第一容器与第二容器之间的导管中的透平机，该透平机具有一个能够在工作物质从第二容器到第一容器地被吸附材料吸附时将工作物质的直线运动转变成转动并转移与导管外的转动有关的能量的涡轮转子。
28.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，第一容器和第二容器、导管和工作物质限定出第一制冷组件，所述传热设备还包括至少一个第二制冷组件，制冷组件的第二容器被装在一个限定出一冷藏容积的冷藏室内，可以控制制冷组件以使冷藏容积保持在选定温度上。
29.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个限定出一个具有温度的内区域的冷藏室，其中第二容器被设置在冷藏室的内区域中，导管经过冷藏室中的一个孔，并且第一容器被设置在内区域外，传热设备能够使内区域的温度降低到内区域外的温度以下。
30.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，工作物质的量大约等于吸附材料的吸附能力。
31.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，导管是一个工作物质导管，所述传热设备还包括具有第一端、与第一端相对的第二端以及位于第一端与第二端之间的中间段并且靠近吸附材料地位于第一容器中的传热导管。
32.如权利要求31所述的传热设备，其特征在于，传热导管具有通向第一端的第一孔和通向第二端的第二孔，第一端可以与一个加热气体源相连以便加热第一容器中的吸附材料。
33.如权利要求31所述的传热设备，其特征在于，传热导管具有通向第一端的第一孔和通向第二端的第二孔，第一端可以与一个气体源相连以便冷却第一容器中的吸附材料。
34.如权利要求31所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个位于传热导管内以便加热第一容器中的吸附材料的电加热件。
35.如权利要求34所述的传热设备，其特征在于，电加热件可拆除地设置在传热导管内。
36.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括至少一个具有第一端、第二端和中间段的传热管，中间段靠近吸附材料地伸入第一容器，第一端可以与一个流体源相连以调节第一容器中的吸附材料的温度。
37.如权利要求36所述的传热设备，其特征在于，传热管的第一端可以与一个冷却液体源相连，以便冷却吸附材料。
38.如权利要求36所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个具有第一端、与第一端相对的第二端和在第一端与第二端之间的中间段并且靠近吸附材料地位于第一容器中的传热导管，其中传热管的中间段形成环绕传热导管的中间段且位于其外面的螺旋。
39.如权利要求36所述的传热设备，其特征在于，传热管是第一传热管，流体源是第一流体源，所述传热设备还包括伸入第一容器且可以与第二流体源相连以便调节第一容器中的吸附材料的温度的第二传热管。
40.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个位于第一容器内以便循环第一容器内的流体并促进流体与吸附材料的接触的循环器。
41.如权利要求40所述的传热设备，其特征在于，循环器包括一个具有可相对第一容器转动的扇叶的风扇。
42.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个被设置成用来冷却在分离器与第二容器之间的一部分导管以便冷凝经过其中的部分工作物质的冷源。
43.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，导管具有与第一容器相连的第一部分以及与第二容器相连的第二部分，所述传热设备还包括一个在第一、第二部分之间相连以允许第一部分与第二部分流体连通并基本上防止了第一部分与第二部分之间的热传导的热偶联器。
44.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个含有靠近吸附材料地设置在第一容器内的铁磁性材料的铁磁件，该铁磁件能够在位于磁场内时提高温度并在离开磁场时降低温度；以及一个可位于第一容器附近且能够产生环绕铁磁件的磁场以便加热铁磁件的磁体。
45.如权利要求44所述的传热设备，其特征在于，磁体可以在用于产生环绕铁磁件的磁场的相对铁磁件的第一位置与摆脱环绕铁磁件的磁场的相对铁磁件的第二位置之间移动。
46.如权利要求44所述的传热设备，其特征在于，磁体是第一磁体，所述传热设备还包括第二磁体，第一磁体和第二磁体可以在产生环绕铁磁件的磁场的第一位置与摆脱磁场的第二位置之间彼此相对地移动。
47.如权利要求44所述的传热设备，其特征在于，铁磁件是第一铁磁件，铁磁性材料是第一铁磁性材料，所述传热设备还包括包含第二铁磁性材料的第二铁磁件。
48.如权利要求44所述的传热设备，其特征在于，磁体是能够在电流通过磁体时产生磁场并能够在没有电流经过磁体时除去磁场的电磁体。
49.如权利要求44所述的传热设备，其特征在于，磁体与一个斯特林发动机的活塞相连，斯特林发动机具有发动机效率并且在一个蓄热器与一个储冷器之间工作，其中第二容器被设置成冷却储冷器，由此降低了储冷器从斯特林发动机中散热的温度，而第一容器和分离器被设置成加热蓄热器，由此相对没有传热设备的斯特林发动机提高了发动机效率。
50.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，第二容器包括具有基本上为刚性的壁的第一器皿；以及设置在第一器皿中且具有可变形壁的第二器皿，所述可变形壁可以在可变形壁与刚性壁间隔第一距离的第一状态与可变形壁与刚性壁间隔第二距离的第二状态之间膨胀，第二距离小于第一距离以迫使位于第一器皿与第二器皿之间的工作物质流向第一器皿的刚性壁。
51.如权利要求1所述的传热设备，其特征在于，第二容器包括基本上为刚性的壁；以及与基本为刚性的壁相连的可变形壁，基本为刚性的壁与可变形壁限定出一个能够盛放工作物质的内容积，可变形壁可以在可变形壁的一部分在工作物质处于液态时与基本为刚性的壁间隔第一距离的第一位置与可变形壁的一部分在工作物质从液态变成固态时与基本为刚性的壁间隔一段大于第一距离的第二距离的第二位置之间变形。
52.一种用于盛放一种物质的容器，它包括具有基本上为刚性的壁的第一器皿；以及位于第一器皿内且具有可变形壁的第二器皿，所述的可变形壁可以在可变形壁与刚性壁间隔第一距离的第一状态与可变形壁与刚性壁间隔第二距离的第二状态之间膨胀，所述第二距离小于第一距离以迫使在第一器皿与第二器皿之间的物质流向第一器皿的刚性壁。
53.如权利要求52所述的容器，其特征在于，第二器皿可以与一个压缩气体源相连，气体能使第二器皿从第一状态膨胀到第二状态。
54.一种用于盛放当从液态变成固态时膨胀的物质的容器，它包括一个基本为刚性的壁；以及一个与基本为刚性的壁相连的可变形壁，基本为刚性的壁与可变形壁限定出一个能够盛放物质的内容积，可变形壁可以在一部分可变形壁在物质处于液态时与基本为刚性的壁间隔第一距离的第一位置和一部分可变形壁在物质从液体变成固体时与基本为刚性的壁间隔一段大于第一距离的第二距离的第二位置之间变形。
55.如权利要求54所述的容器，其特征在于，基本为刚性的壁是第一基本为刚性的壁，所述容器还包括一个与第一基本为刚性的壁间隔开的第二基本为刚性的壁，可变形壁设置在第一、第二基本为刚性的壁之间并与它们相连。
56.如权利要求55所述的容器，其特征在于，第一、第二基本为刚性的壁分别具有一块平板，各平板具有一个沿各平板的外边缘延伸的周边部分，可变形壁延伸于平板的周边部分之间并与它们相连。
57.一种用于从氢氧燃料电池中除去热与水的传热设备，它包括一个装有一种具有吸附能力的吸附材料的吸附剂容器，该吸附剂容器可以与氢氧燃料电池相连以便通过吸附排出由燃料电池产生的水；以及一个与吸附剂容器和燃料电池流体连通地相连以便在吸附材料吸附水时使至少一部分水离开从燃料电池流向吸附剂容器的含水流体流的分离器。
58.如权利要求57所述的传热设备，其特征在于，吸附材料包括一种能够在给其施加电流时解吸工作物质且在除去电流时吸附工作物质的碳物质。
59.如权利要求57所述的传热设备，其特征在于，吸附材料是沸石。
60.如权利要求57所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个与吸附剂容器相连以便降低吸附剂容器的内压的真空源。
61.如权利要求57所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个靠近吸附材料布置且用于加热吸附材料并从中蒸发水的热源，该热源可以在热源加热吸附材料的工作状态与非工作状态间受到控制。
62.如权利要求57所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个用于接收来自分离器的水的废水导管，该废水导管具有一个用于调节废水导管与吸附剂容器之间的流体连通情况的阀。
63.如权利要求57所述的传热设备，其特征在于，为使部分水离心地离开流体流，分离器包括一条弧形流动通道。
64.一种传热设备，它包括一个具有第一部分和第二部分的容器，所述第一、第二部分一起限定出一个密封容积；在密封容积内的一些工作物质；以及具有吸附能力并且定位在容器的第一部分中的一些吸附材料，吸附材料可以与一电流源相连以便解吸工作物质，吸附材料的吸附能力足以在工作物质处于固体时通过升华吸附至少一部分工作物质并且在至少一部分工作物质已被吸附后吸附基本上所有的残留在密封容积内的工作物质。
65.如权利要求64所述的传热设备，其特征在于，吸附材料包括碳物质。
66.如权利要求64所述的传热设备，其特征在于，吸附材料包括碳纤维。
67.如权利要求64所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个设置在第一、第二部分之间以便调节这两部分之间的流体连通情况的阀。
68.如权利要求64所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个与吸附材料相连以使吸附材料解吸工作物质的电流源。
69.一种传热设备，它包括一个具有第一部分和第二部分的容器，第一部分和第二部分一起限定了一个密封容积；在密封容积内的一些工作物质；以及具有吸附能力且定位在容器的第一部分中的一些碳吸附材料。
70.如权利要求69所述的传热设备，其特征在于，碳吸附材料的吸附能力足以在工作物质处于固体时通过升华吸附至少一部分工作物质并且在至少一部分工作物质已被吸附后吸附基本上所有的残留在密封容积内的工作物质。
71.如权利要求69所述的传热设备，其特征在于，碳吸附材料包括碳泡沫。
72.如权利要求69所述的传热设备，其特征在于，碳吸附材料包括碳纤维。
73.如权利要求69所述的传热设备，其特征在于，它还包括在容器的第二部分中的一些活性炭材料，以便使该材料活化而排斥工作物质。
74.如权利要求73所述的传热设备，其特征在于，容器包括一个在碳吸附材料和活性炭材料上的涂层。
75.如权利要求69所述的传热设备，其特征在于，它还包括位于容器的第一部分中的沸石。
76.如权利要求69所述的传热设备，其特征在于，导热材料的吸附能力足以在工作物质处于固体时通过升华吸附至少一部分工作物质并且在至少一部分工作物质已被吸附后吸附基本上所有的残留在密封容积内的工作物质。
77.一种传热设备，它包括一种铁磁性材料；以及一种与铁磁性材料相连的固体导热材料，铁磁性材料在靠近磁场时加热导热材料并在离开磁场时冷却导热材料。
78.如权利要求77所述的传热设备，其特征在于，铁磁性材料包括钆。
79.如权利要求77所述的传热设备，其特征在于，导热材料包括碳材料。
80.如权利要求77所述的传热设备，其特征在于，导热材料具有吸附能力，所述设备还包括一个具有第一部分和第二部分的容器，所述第一、第二部分一起限定出一个密封容积；以及在密封容积内的一些工作物质，导热材料设置在容器的第一部分中。
81.如权利要求77所述的传热设备，其特征在于，它还包括一个磁场源。
82.如权利要求81所述的传热设备，其特征在于，磁场源包括超导磁体。
83.一种斯特林发动机，它包括一个蓄热器；一个储冷器；一个可在一个位于蓄热器与储冷器之间的缸内移动而使缸内的工作流体流动的活塞；以及一种与工作流体热接触的碳材料，用以在碳材料与工作流体之间传递热。
84.如权利要求83所述的斯特林发动机，其特征在于，碳材料包括碳纤维。
85.如权利要求84所述的斯特林发动机，其特征在于，它还包括一个与碳纤维相连以便加热碳纤维的电流源。
86.如权利要求83所述的斯特林发动机，其特征在于，碳材料包括一种碳泡沫。
87.一种排量设备，它包括一个具有一内表面的容器；以及一种设置在容器中的吸附材料，吸附材料在给吸附材料施加电流时解吸出一种加压物质，从而排出容器中的流体，吸附材料在除去电流时吸附加压物质。
88.如权利要求87所述的设备，其特征在于，它还包括一个设置在吸附材料周围并定位于容器中的软囊，该软囊在吸附材料解吸加压物质时膨胀到一个膨胀状态并且在吸附材料吸附加压物质时收缩到一个收缩状态。
89.如权利要求88所述的设备，其特征在于，容器是一个具有第一、第二相邻部分以及在第一和第二部分之间的截面积的导管，吸附材料和软囊被设计成能够在软囊处于膨胀状态时充满截面积并且基本上阻断第一、第二部分之间的流体连通。
90.如权利要求87所述的设备，其特征在于，容器是一个在内壁附近有流体的导管，吸附材料是许多吸附材料部分中的一个，相邻的吸附材料部分的形状被构造成能够使电流顺序地流过其中，从而通过导管排出流体。
91.如权利要求87所述的设备，其特征在于，如此选择吸附材料，即它能吸附和解吸与容器中的流体不一样的加压物质。
92.如权利要求87所述的设备，其特征在于，如此选择吸附材料，即它能吸附和解吸大致与容器中的流体相似的加压物质。
93.如权利要求87所述的设备，其特征在于，吸附材料包括一种碳纤维。
94.如权利要求87所述的设备，其特征在于，加压物质包括水，吸附材料经过处理以吸附和解吸水。
95.一种成型的碳材料组件，它包括包含碳材料的第一碳薄板；以及包含碳材料的第二碳薄板，第二碳薄板与第一碳薄板间隔开地相连，从而在第一、第二碳薄板之间形成了一个容纳孔，该容纳孔的尺寸被定成能够安放一个其厚度等于第一碳薄板厚度的板材，第一、第二碳薄板具有大致相似的可排列的平面形状，从而一个碳材料组件的第一碳薄板可以安放在许多相邻碳材料组件的容纳孔中，以形成一列碳材料组件。
96.如权利要求95所述的碳材料组件，其特征在于，第一、第二碳薄板的平面形状为六边形。
97.如权利要求95所述的碳材料组件，其特征在于，它还包括一个具有第一和第二间隔地相连的导电片的导电组件，第一导电片安放在位于第一和第二碳薄板之间的容纳孔中，第一和第二导电片具有基本上与第一、第二碳薄板的平面形状相似的平面形状。
98.如权利要求95所述的碳材料组件，其特征在于，第一碳薄板包括一种碳纤维材料。
99.如权利要求95所述的碳材料组件，其特征在于，第一碳薄板包括一种碳泡沫材料。
100.一种用于在装有一种吸附材料的第一容器与同第一容器相连的第二容器之间转移热和工作物质的方法，这两个容器限定出一个盛放液态工作物质的密封容积，该方法包括允许一部分工作物质由吸附而蒸发并转移出第二容器外，由此造成残余的部分工作物质冻结，从而形成了冻结的工作物质；以及使部分工作物质的第一部分离开包含部分工作物质的液体流。
101.如权利要求100所述的方法，其特征在于，它还包括通过升华连续地从第二容器中吸附冻结的工作物质。
102.如权利要求100所述的方法，其特征在于，它还包括通过升华连续地从第二容器中吸附冻结的工作物质，直到基本上完全地从第二容器中取出冻结的工作物质为止。
103.如权利要求100所述的方法，其特征在于，它还包括使第一容器中的吸附材料吸附从第二容器中转移出来的部分工作物质的第二部分。
104.如权利要求103所述的方法，其特征在于，它还包括加热吸附剂以使其中所包含的呈气态的部分工作物质的第二部分从吸附剂流向第二容器；以及使工作物质从蒸气冷凝为液体。
105.如权利要求100所述的方法，其特征在于，它还包括使部分工作物质的第一部分返回第二容器。
106.如权利要求100所述的方法，其特征在于，它还包括给吸附材料施加电流以使吸附材料解吸工作物质。
107.如权利要求106所述的方法，其特征在于，它还包括从吸附材料中除去电流以便吸附工作物质。
108.一种用于在密封容积的第一部分和第二部分之间转移热和工作物质的方法，其中第一部分具有一种吸附材料，所述方法包括给吸附材料施加电流以使吸附材料解吸工作物质；以及从吸附材料中除去电流以使吸附材料吸附工作物质。
109.如权利要求108所述的方法，其特征在于，解吸工作物质包括从密封容积的第一部分中将工作物质转移给密封容积的第二部分。
110.如权利要求108所述的方法，其特征在于，它还包括关闭一个在密封容积的第一部分和其第二部分之间的阀，以使这两部分彼此隔绝。
111.如权利要求108所述的方法，其特征在于，吸附工作物质包括允许一部分工作物质通过吸附而蒸发并转移给吸附材料，由此造成剩余部分的工作物质冻结，以形成冻结的工作物质。
112.如权利要求111所述的方法，其特征在于，它还包括通过升华使吸附材料连续地吸附冻结的工作物质。
113.如权利要求112所述的方法，其特征在于，连续吸附冻结的工作物质包括一直连续吸附冻结的工作物质，直到冻结的工作物质基本上完全被吸附为止。
114.一种用于从环境中收集水蒸气的方法，它包括使一种具有吸附能力的吸附材料暴露在环境中以便从环境中吸附水蒸气；以及使吸附材料解吸而从吸附材料中释放出水。
115.如权利要求114所述的方法，其特征在于，解吸吸附材料包括加热吸附材料。
116.如权利要求114所述的方法，其特征在于，解吸吸附材料包括向吸附材料施加电流。
117.一种传热方法，它包括将一个铁磁件定位在一个磁场附近以便加热铁磁件；通过固体导热材料将热导离铁磁件地冷却铁磁件；以及通过使磁场离开铁磁件地继续冷却铁磁件。
118.如权利要求117所述的方法，其特征在于，使磁场离开包括相对磁场移动铁磁件。
119.如权利要求117所述的方法，其特征在于，使磁场离开包括使磁场从第一状态变到第二状态，以减弱磁场的强度。
120.一种用于排出容器中的流体的方法，它包括使容器内的吸附材料吸附加压物质；以及向容器内的吸附材料施加电流，从而使吸附材料解吸加压物质并排出流体。
121.如权利要求120所述的方法，其特征在于，解吸加压物质包括使一个设置在吸附材料周围的软囊膨胀。
122.如权利要求121所述的方法，其特征在于，容器包括一个导管，膨胀软囊包括用软囊至少部分地阻断导管以便至少限制流体流经导管。
123.如权利要求122所述的方法，其特征在于，膨胀软囊包括阻断流体流经导管。
124.如权利要求120所述的方法，其特征在于，容器包括一个导管，吸附材料是许多吸附材料部分中的一个，所述方法还包括按照顺序地给相邻的吸附材料部分施加电流以使流体流过导管。
125.如权利要求120所述的方法，其特征在于，它还包括继续给吸附材料施加电流以加热吸附材料并膨胀加压物质。
126.如权利要求120所述的方法，其特征在于，吸附材料吸附加压物质包括从吸附材料中除去电流。
全文摘要
一种使用吸附材料(10)产生冷却效果的传热设备(2),它包括装有吸附材料(10)的第一容器(4)和与第一容器(4)相连的第二容器(6)。工作物质盛放在这两个相互连接的容器(4,6)中。工作物质作为蒸气被抽出第二容器(6)并被供给第一容器(4),以冷却第二容器(6)。一个分离器(430)至少部分地分离从第二容器(6)流向第一容器(4)的蒸气,从而延迟了第一容器(4)中的吸附材料(10)吸饱蒸气的时刻。吸附材料(10)可以包括在使电流流经时解吸工作物质的碳纤维(613,910)。碳纤维(613)还可以被设置在一个器皿(600)内,以便在解吸碳纤维时排出器皿(600)中的流体。
文档编号F25B17/08GK1261950SQ98806791
公开日2000年8月2日 申请日期1998年5月8日 优先权日1997年5月8日
发明者大卫·A·佐纳斯, 约翰·J·鲍尔 申请人:大卫·A·佐纳斯, 约翰·J·鲍尔