熱驅(qū)動(dòng)的液化單元以及吸附式加熱或致冷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的熱驅(qū)動(dòng)的液化單元以及按權(quán)利要求9前序部分所述的吸附式加熱或致冷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]WO 2007/068481 Al公開(kāi)了一種吸附式熱泵，它由多個(gè)中空元件構(gòu)成，這些中空元件分別具有吸附-解吸區(qū)域和蒸發(fā)-冷凝區(qū)域或相位變換區(qū)域。這些中空元件在每個(gè)區(qū)域中都被傳遞熱量的流體流過(guò)，其中關(guān)于流體流動(dòng)的周期性改變通過(guò)相互連接的中空元件中的閥門裝置實(shí)現(xiàn)。在此，由工作介質(zhì)填充的多個(gè)中空元件的缺點(diǎn)是安裝成本高。
[0003]WO 2013/011102 A2描述了一種吸附模塊的概念，其中設(shè)置在共同殼體中的管束一方面用來(lái)將吸附-解吸熱量傳遞到吸附結(jié)構(gòu)上，另一方面將冷凝和蒸發(fā)的熱量傳遞到相位變換結(jié)構(gòu)上，其中該殼體概念具有支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)外部大氣壓和工作介質(zhì)腔中的真空之間的壓差。缺點(diǎn)是，在工作介質(zhì)從吸附區(qū)中解吸時(shí)，一部分工作介質(zhì)在殼體壁板的冷卻位置上冷凝并且由于后續(xù)的蒸發(fā)而消失。該消失的冷凝物在再次蒸發(fā)時(shí)額外地冷卻了殼體壁板，并且在下一次局部循環(huán)時(shí)借助重新冷凝形成冷卻面，從而在該殼體壁板上又會(huì)出現(xiàn)不期望的錯(cuò)誤冷凝。因此會(huì)影響功率和效率。此外在機(jī)動(dòng)車上應(yīng)用時(shí)不能排除這種可能性:大量已經(jīng)冷凝的工作介質(zhì)通過(guò)殼體壁板上的振動(dòng)而導(dǎo)致抖落丟失。另一缺點(diǎn)是:吸附模塊的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它的制造需要昂貴的模具。
[0004]迄今已知的是，具有集成的冷凝和蒸發(fā)結(jié)構(gòu)的吸附模塊的缺點(diǎn)是迄今還不能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)冷功能。這要求在冷凝結(jié)構(gòu)和蒸發(fā)結(jié)構(gòu)之間具有外部可操控的流體截止功能。這一點(diǎn)雖然已在具有單獨(dú)冷凝器的已知方案中給出，但為此需要用于解吸蒸氣的止回閥，并且它們必須具有一能夠承受壓力損失的開(kāi)啟壓力和一橫截面，該橫截面對(duì)于工作介質(zhì)的蒸氣密度來(lái)說(shuō)是足夠的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，提供一種熱驅(qū)動(dòng)的液化單元以及一種吸附式加熱或致冷裝置，在其中，所有冷凝熱量既均可用于可選的加熱目的，并且大量的冷凝物可用于后續(xù)蒸發(fā)以便從低溫?zé)嵩粗刑崛崃?，并且還能幾乎無(wú)損失地存儲(chǔ)吸附熱量和/或蒸發(fā)制冷量。
[0006]這一點(diǎn)通過(guò)權(quán)利要求1和/或權(quán)利要求9的特征得以實(shí)現(xiàn)。
[0007]一個(gè)實(shí)施例涉及熱驅(qū)動(dòng)的液化單元，其具有熱壓縮器，其中熱壓縮器與冷凝器構(gòu)成一模塊化的部件。該模塊化的、熱驅(qū)動(dòng)的液化單元將工作介質(zhì)的熱壓縮和冷凝集成在一個(gè)模塊中。
[0008]有利的是，熱壓縮器具有殼體，該殼體在其內(nèi)部構(gòu)成液密的工作介質(zhì)腔，構(gòu)成為吸附式熱交換器的熱壓縮器設(shè)置在該工作介質(zhì)腔中，并且吸附式熱交換器與第一流體引導(dǎo)系統(tǒng)相連，該第一流體引導(dǎo)系統(tǒng)與一吸附結(jié)構(gòu)熱連接，其中冷凝器由從外面包圍著殼體的外罩構(gòu)成，該外罩具有第二流體引導(dǎo)系統(tǒng)，其用來(lái)引導(dǎo)冷卻劑且用來(lái)在吸附結(jié)構(gòu)的解吸階段吸收冷凝熱量。通過(guò)吸附式熱交換器與熱激活的殼體壁板的結(jié)合，避免了由外部冷凝和隨后的外部介質(zhì)蒸發(fā)引起的損耗機(jī)制，從而提高了具有這種設(shè)計(jì)的熱泵或致冷裝置的性能和效率。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，該殼體構(gòu)造為近似圓柱形，它在底側(cè)借助伸出殼體的冷凝物收集裝置封閉，其中連接有一包含第一止回閥的冷凝物排出導(dǎo)管。由于殼體的圓柱形構(gòu)造以及圍繞殼體的外罩，形成的冷凝物由于重力的作用在基本上豎直設(shè)置的外罩的內(nèi)側(cè)上流下來(lái)，并且由冷凝物收集裝置收集。冷凝物收集裝置在此可構(gòu)成為頂部敞開(kāi)的通道或環(huán)形通道。然后借助第一止回閥，冷凝物能夠從熱驅(qū)動(dòng)的液化單元中導(dǎo)出來(lái)。
[0010]在一變形的方案中，第一止回閥的橫截面和/或開(kāi)啟壓力這樣設(shè)計(jì)，即，使得流體工作介質(zhì)在壓降可忽略時(shí)能夠通過(guò)第一止回閥?？珊雎栽诖松舷挛闹幸馕吨?，液態(tài)工作介質(zhì)的飽和溫度在通過(guò)第一止回閥時(shí)只下降幾攝氏度，例如小于5K攝氏度。在存在氣態(tài)工作介質(zhì)的情況下，閥門的橫截面由于明顯減小的蒸氣密度而限制了體積流。因此，該第一止回閥起過(guò)冷調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用。
[0011]在實(shí)施例中，冷凝物收集裝置構(gòu)成為收集通道，其與冷凝物排出導(dǎo)管形成梯度。因此確保冷凝物從熱驅(qū)動(dòng)的液化單元中排出，而無(wú)需附加的輔助器件來(lái)輸送冷凝物。
[0012]但備選地，還可形成壓差來(lái)排出冷凝物，其方式是，主動(dòng)或被動(dòng)地冷卻連接到它上面的流體收集器。存儲(chǔ)在流體收集器中的冷凝物的飽和蒸氣壓力保持在冷凝壓力之下，因此在需要時(shí)，冷凝物在無(wú)輔助器件的情況下也能克服重力、并克服止回閥的開(kāi)啟壓力從冷凝物收集裝置中排出來(lái)。
[0013]止回閥在隨后的吸附工藝中避免了工作介質(zhì)從流體收集器回流到熱壓縮器中。
[0014]高壓側(cè)的止回閥能夠設(shè)計(jì)得明顯更小且成本更低，這尤其對(duì)于采用水作為工作介質(zhì)的情況來(lái)說(shuō)是有利的，其在液態(tài)和氣態(tài)之間具有大的密度差別。
[0015]此外有利的是，在殼體上設(shè)置有用來(lái)吸入氣態(tài)工作介質(zhì)的吸管接口，該吸管接口設(shè)置有第二止回閥。借助該吸管接口，使例如從蒸發(fā)器吸入的工作介質(zhì)蒸氣達(dá)到蒸發(fā)壓力水平上，并且在排出吸附熱量的情況下被吸附進(jìn)吸附結(jié)構(gòu)中。在會(huì)相應(yīng)提高壓力水平的后續(xù)解吸和冷凝過(guò)程中，該第二止回閥防止工作介質(zhì)蒸氣回到蒸發(fā)器中。
[0016]在一構(gòu)造方案中，外罩和殼體之間的中間腔具有持續(xù)穿過(guò)其流動(dòng)的冷卻液流，該冷卻液流與圓柱形殼體的軸平行。因此能夠省略流體控制器件，這簡(jiǎn)化了冷凝熱量的排出。
[0017]在一實(shí)施例中，外罩和/或冷凝物收集裝置的內(nèi)表面這樣構(gòu)成，即在冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之間進(jìn)行壓力交變時(shí)只有少量液態(tài)的工作介質(zhì)保持在工作介質(zhì)腔中。這一點(diǎn)例如能夠通過(guò)功能器件的幾何布局實(shí)現(xiàn)，無(wú)需額外的輔助器件。
[0018]本發(fā)明的改進(jìn)方案涉及一種吸附式加熱或致冷裝置，其包括至少一個(gè)熱驅(qū)動(dòng)的液化單元。在吸附式加熱或致冷裝置(其能夠構(gòu)成為吸附式熱泵或吸附式儲(chǔ)熱和/或儲(chǔ)冷器)中，如果液化單元按本保護(hù)權(quán)申請(qǐng)的特征之一構(gòu)成，則所有冷凝熱量均可用于可選的加熱目的，并且大量冷凝物可用于后續(xù)蒸發(fā)以便從低溫?zé)嵩粗刑崛崃?。在這種裝置中，能夠?qū)⑷我舛嗟囊夯瘑卧惭b和組合在吸附式加熱或致冷裝置中，從而能簡(jiǎn)單地使吸附式加熱或致冷裝置(例如熱泵)的功率和存儲(chǔ)能力適應(yīng)現(xiàn)有的要求。
[0019]在變形方案中，該至少一個(gè)液化單元通過(guò)流體導(dǎo)管和吸管與蒸發(fā)單元相連，該蒸發(fā)單元將流體收集器、可電控的膨脹閥和用來(lái)冷卻流體的蒸發(fā)器集成到另一模塊中。為了流體連接多個(gè)液化單元，存在著多種可能性，以實(shí)現(xiàn)大功率密度，或?qū)崿F(xiàn)具有有效熱量回收的高COP值。液化單元能夠與蒸發(fā)單元的不同實(shí)施例組合起來(lái)。因此，蒸發(fā)器可例如用來(lái)冷卻致冷載體，亦或用來(lái)直接冷卻空氣。
[0020]通過(guò)下面的附圖描述和從屬權(quán)利要求描述了其它有利的構(gòu)造方案。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面以至少一個(gè)實(shí)施例為基礎(chǔ)并且借助附圖詳細(xì)地闡述了本發(fā)明，其中
[0022]圖1示出了熱驅(qū)動(dòng)的液化單元的第一實(shí)施例；
[0023]圖2示出了按本發(fā)明的圖1所示的液化單元的管套的另一實(shí)施例；
[0024]圖3示出了按圖1的液化單元的管套的另一實(shí)施例；
[0025]圖4示出了吸附式熱交換器的管束的實(shí)施例；
[0026]圖5示出了熱驅(qū)動(dòng)的液化單元的另一實(shí)施例；
[0027]圖6示出了吸附式熱泵或冷熱存儲(chǔ)器的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1示出了按本發(fā)明的熱驅(qū)動(dòng)的液化單元的第一實(shí)施例。該液化單元I構(gòu)成為包括殼體2的模塊，該殼體在其內(nèi)部構(gòu)成有液密的工作介質(zhì)腔3。一吸附式