NL2002560C2

NL2002560C2 - SORPTION COOLING SYSTEM WITH SELF-ACTING VAPOR VALVE.

Info

Publication number: NL2002560C2
Application number: NL2002560A
Authority: NL
Inventors: Simon Franciscus Smeding; Robert Boer; Guido Jong
Original assignee: Stichting Energie
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-25
Also published as: WO2010098661A1

Description

Titel: Sorptiekoelsysteem met zelfwerkende dampklepTitle: Sorption cooling system with self-acting vapor valve

De uitvinding heeft betrekking op een sorptiekoelsysteem, waarbij warmte wordt gebruikt om koude te maken. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een 5 sorptiekoelsysteem omvattende: - ten minste een reactor, die is voorzien van een sorbent, een koudemiddel, en een warmtewisselingsleiding die zich door het sorbent en het koudemiddel in de reactor uitstrekt, welke reactor is uitgevoerd voor het afwisselend uitvoeren van adsorptie en desorptie van het sorbent in de reactor, 10 - een condensor, - een verdamper, - dampdoorgangen, die zich uitstrekken tussen de reactor en de condensor en tussen de verdamper en de reactor, welke dampdoorgangen elk een zelfwerkende dampklep omvatten, welke dampkleppen elk zijn voorzien van een doorlaatopening, 15 een klepzitting, en een kleporgaan, dat verplaatsbaar is tussen een open stand en een gesloten stand door middel van een drukverschil tussen een stroomopwaartse zijde en een stroomafwaartse zijde van de doorlaatopening, welk kleporgaan in de open stand stroming van damp door de doorlaatopening vanaf de stroomopwaartse zijde naar de stroomafwaartse zijde mogelijk maakt en in de gesloten stand aanligt tegen de 20 klepzitting voor het in hoofdzaak dampdicht afsluiten van de doorlaatopening.The invention relates to a sorption cooling system in which heat is used to make cold. The invention relates in particular to a sorption cooling system comprising: - at least one reactor which is provided with a sorbent, a refrigerant, and a heat exchange line which extends through the sorbent and the refrigerant in the reactor, which reactor is designed for alternately carrying out adsorption and desorption of the sorbent in the reactor, - a condenser, - an evaporator, - vapor passages extending between the reactor and the condenser and between the evaporator and the reactor, said vapor passages each comprising a self-acting vapor valve , which vapor valves are each provided with a passage opening, a valve seat, and a valve member which is movable between an open position and a closed position by means of a pressure difference between an upstream side and a downstream side of the passage opening, which valve member in the open position flow of vapor through the passage opening from the upstream side to the downstream flow rt side allows, in the closed position, to abut against the valve seat for substantially vapor-tight closing of the passage opening.

Uit US 4,881.376 is een adsorptiekoelsysteem bekend. Dit adsorptiekoelsysteem omvat twee adsorptiekolommen waarin een sorbent met gebonden koudemiddel is opgenomen. Elke adsorptiekolom is door middel van dampkanalen verbonden met een condensor en een verdamper. De verdamper en de condensor zijn daarnaast onderling 25 verbonden ter vorming van een koudemiddelcircuit. Het adsorbent kan zijn gevormd door silicagel.An adsorption cooling system is known from US 4,881,376. This adsorption cooling system comprises two adsorption columns in which a sorbent with bound refrigerant is included. Each adsorption column is connected by means of vapor channels to a condenser and an evaporator. The evaporator and the condenser are also interconnected to form a refrigerant circuit. The adsorbent can be formed by silica gel.

In elke adsorptiekolom is een warmtewisselingsleiding van een koelmiddelcircuit aangebracht. Het koelmiddelcircuit is via een leidingenstelsel met open-dicht kleppen verbonden met warmwaterinlaat die is aangesloten op een warmtebron en met een 30 koelwaterinlaat. Daarmee kan afwisselend warm en koel water worden toegevoerd aan de warmtewisselingsleidingen in de adsorptiekolommen. De warmtebron is bijvoorbeeld restwarmte.A heat exchange line of a refrigerant circuit is provided in each adsorption column. The refrigerant circuit is connected via a piping system with open-closed valves to a hot water inlet connected to a heat source and to a cooling water inlet. Thereby, hot and cool water can alternately be supplied to the heat exchange pipes in the adsorption columns. The heat source is, for example, residual heat.

Dit adsorptiekoelsysteem voert een batchproces uit. Eerst wordt de silicagel met gebonden koudemiddel in de ene adsorptiekolom opgewarmd door warm water. Het 2 warme water is afkomstig van de warmtebron. Tijdens deze opwarming neemt de druk geleidelijk toe totdat de dampspanning boven de silicagel hoger is dan de dampspanning bij de condensortemperatuur. Vervolgens zal koudemiddel van de silicagel naar de condensor stromen en warmt de silicagel verder op onder afgifte van 5 dampvormig koudemiddel totdat de silicagel nog slechts een geringe hoeveelheid koudemiddel bevat.This adsorption cooling system performs a batch process. First the silica gel with bound refrigerant is heated in one adsorption column by hot water. The 2 warm water comes from the heat source. During this heating, the pressure gradually increases until the vapor pressure above the silica gel is higher than the vapor pressure at the condenser temperature. Refrigerant will then flow from the silica gel to the condenser and the silica gel will heat up further, releasing vaporous refrigerant until the silica gel contains only a small amount of refrigerant.

Tegelijkertijd wordt de silicagel in de andere adsorptiekolom in temperatuur verlaagd door koel water door de warmtewisselingsleiding van die adsorptiekolom te leiden. De druk gaat daarbij omlaag en dampvormig koudemiddel afkomstig uit de 10 verdamper wordt opgenomen in de silicagel. De opname van dampvormig koudemiddel gaat door totdat de silicagel in die adsorptiekolom een bepaalde hoeveelheid gebonden koudemiddel bevat.At the same time, the silica gel in the other adsorption column is lowered in temperature by passing cool water through the heat exchange line of that adsorption column. The pressure thereby goes down and vaporous refrigerant from the evaporator is taken up in the silica gel. The uptake of vaporous refrigerant continues until the silica gel in that adsorption column contains a certain amount of bound refrigerant.

Daarna kan de silicagel van deze laatste adsorptiekolom worden opgewarmd, terwijl de silicagel van de eerdergenoemde adsorptiekolom wordt gekoeld. In elk 15 adsorptiekolom is er dus een verwarmingsfase waarin de silicagel wordt geregenereerd en waarbij geen koude wordt geproduceerd. Koude wordt slechts gemaakt als de silicagel afkoelt en waterdamp uit de verdamper wordt aangetrokken. Door de twee adsorptieko lommen in tegenfase te bedrijven kan dit adsorptiekoelsysteem continu koude maken. Bijvoorbeeld stroomt water door een warmtewisselingsleiding van de 20 verdamper, zodat de temperatuur van het water afneemt en koud water wordt geproduceerd.The silica gel from this last adsorption column can then be heated, while the silica gel from the aforementioned adsorption column is cooled. In each adsorption column, therefore, there is a heating phase in which the silica gel is regenerated and in which no cold is produced. Cold is only made when the silica gel cools and water vapor is attracted from the evaporator. By operating the two adsorption columns in the opposite phase, this adsorption cooling system can make cold continuously. For example, water flows through a heat exchange line from the evaporator, so that the temperature of the water decreases and cold water is produced.

Dit adsorptiekoelsysteem wordt in feite aangedreven door de drukverhoging van het koudemiddel als gevolg van de tcmpcratuurvcrhoging van de silicagel. Daarom wordt de term thermische compressie gebruikt om aan te geven dat het benodigde 25 drukverschil om condensatie en verdamping te laten plaatsvinden bij adsorptiekoeling niet wordt geleverd door een mechanische compressor.This adsorption cooling system is in fact driven by the pressure increase of the refrigerant due to the temperature increase of the silica gel. Therefore, the term thermal compression is used to indicate that the pressure difference required for condensation and evaporation to take place in adsorption cooling is not supplied by a mechanical compressor.

In de dampkanalen tussen de adsorptiekolommen en de condensor en de verdamper zijn vlinderkleppen aangebracht. Bij deze vlinderkleppen kantelt een klepschijf om een dwarshartlijn, zodat de klepschijf gedeeltelijk vanaf de 30 stroomopwaartse zijde en gedeeltelijk vanaf de stroomafwaartse zijde tegen de klepzitting komt aan te liggen. De vlinderkleppen bezitten elk pakkingen die zijn aangebracht op de klepzitting, zodat lekkage van damp in de gesloten stand wordt 3 tegengegaan. Deze vlinderkleppen zijn echter relatief zwaar en duur, en vergen een aanzienlijke inbouwruimte.Butterfly valves are installed in the vapor channels between the adsorption columns and the condenser and the evaporator. With these butterfly valves, a valve disc tilts about a transverse axis, so that the valve disc comes to rest against the valve seat partly from the upstream side and partly from the downstream side. The butterfly valves each have gaskets arranged on the valve seat, so that leakage of vapor in the closed position is prevented. These butterfly valves, however, are relatively heavy and expensive, and require considerable installation space.

Een doel van de uitvinding is een verbeterd sorptiekoelsysteem te verschaffen.An object of the invention is to provide an improved sorption cooling system.

Dit doel is volgens de uitvinding bereikt doordat het kleporgaan van elke 5 dampklep in hoofdzaak flexibel is. Het flexibele kleporgaan verhindert lekkage van damp in de gesloten stand in hoofdzaak volledig. Het verplaatsbare kleporgaan kan de dampklep in hoofdzaak dampdicht afsluiten zonder toepassing van een afzonderlijke afdichting. Tegelijkertijd heeft de dampklep een laag gewicht en is de dampklep compact, goedkoop en betrouwbaar. Verrassenderwijs verschaft de dampklep volgens 10 de uitvinding ook een optimale timing voor het openen en afsluiten van de dampdoorgang van het sorptiekoelsysteem.This object is achieved according to the invention in that the valve member of each vapor valve is substantially flexible. The flexible valve member substantially completely prevents leakage of vapor in the closed position. The movable valve member can close the vapor valve substantially vapor-tightly without applying a separate seal. At the same time, the vapor valve has a low weight and the vapor valve is compact, inexpensive and reliable. Surprisingly, the vapor valve according to the invention also provides optimum timing for opening and closing the vapor passage of the sorption cooling system.

In een uitvoeringsvorm is de klepzitting in hoofdzaak stijf. Hierdoor waarborgt het flexibele kleporgaan dat de doorlaatopening van de dampklep in de gesloten stand op de stijve klepzitting is afgedicht. De stijve klepzitting is bijvoorbeeld gemaakt van 15 metaal, zoals aluminium. Het flexibele kleporgaan verhindert in de gesloten stand dat dampvormig koudemiddel door de doorlaatopening kan lekken.In one embodiment, the valve seat is substantially stiff. The flexible valve member hereby ensures that the passage opening of the vapor valve is sealed to the rigid valve seat in the closed position. The rigid valve seat is for example made of metal, such as aluminum. The flexible valve member, in the closed position, prevents vapor-like refrigerant from leaking through the passage opening.

Het is mogelijk dat het kleporgaan een flexibele zuignap omvat die is voorzien van een afdichtrand, waarbij de afdichtrand van de zuignap in de gesloten stand aanligt tegen de klepzitting. Een als zuignap uitgevoerd kleporgaan is in het bijzonder 20 eenvoudig en goedkoop. De afdichtrand is bijvoorbeeld gevormd door de kopse omtreksrand van de zuignap, die is toegekeerd naar de klepzitting. In de gesloten stand wordt die omtreksrand tegen de klepzitting gedrukt, zodat een afdichting is gevormd die in hoofdzaak lckdicht is voor het dampvormigc koudemiddel.It is possible that the valve member comprises a flexible suction cup which is provided with a sealing edge, the sealing edge of the suction cup abutting the valve seat in the closed position. A valve member designed as a suction cup is in particular simple and inexpensive. The sealing edge is, for example, formed by the end circumferential edge of the suction cup, which faces the valve seat. In the closed position, said circumferential edge is pressed against the valve seat, so that a seal is formed which is substantially leak-tight for the vaporous refrigerant.

In een uitvoeringsvorm omvat het kleporgaan een flexibel afdichtorgaan met een 25 buitenoppervlak, waarbij in de gesloten stand het flexibele afdichtorgaan gedeeltelijk is opgenomen in de doorlaatopening en het buitenoppervlak aanligt tegen de klepzitting, en waarbij in de open stand een opening is vrijgelaten tussen het buitenoppervlak en de doorlaatopening. Bijvoorbeeld is het flexibele afdichtorgaan gevormd als een flexibele bol, die een diameter heeft die groter is dan de diameter van de doorlaatopening, en 30 waarbij de flexibele bol in de gesloten stand gedeeltelijk is opgenomen in de doorlaatopening en met het buitenoppervlak afdicht tegen de klepzitting. De doorlaatopening kan zijn uitgevoerd als kegelvormig kanaal.In one embodiment the valve member comprises a flexible sealing member with an outer surface, wherein in the closed position the flexible sealing member is partially received in the passage opening and the outer surface abuts against the valve seat, and wherein in the open position an opening is left free between the outer surface and the passage opening. For example, the flexible sealing member is formed as a flexible sphere that has a diameter larger than the diameter of the passage opening, and wherein the flexible sphere in the closed position is partially received in the passage opening and seals with its outer surface against the valve seat. The passage opening can be designed as a conical channel.

44

In een uitvoeringsvorm is het kleporgaan in hoofdzaak rechtlijnig verplaatsbaar tussen de open stand en de gesloten stand. Het kleporgaan omvat bijvoorbeeld een rechte geleidingstang voor het geleiden van de rechtlijnige verplaatsing van het kleporgaan tussen de open en gesloten stand. Bij het verplaatsen tussen de open en 5 gesloten stand voert het kleporgaan een translatiebeweging uit. Een translatiebeweging voor het openen en sluiten van de dampklep maakt een eenvoudig ontwerp van de dampklep mogelijk.In one embodiment the valve member is substantially linearly displaceable between the open position and the closed position. The valve member comprises, for example, a straight guide rod for guiding the linear displacement of the valve member between the open and closed position. When moving between the open and closed position, the valve member performs a translational movement. A translational movement for opening and closing the vapor valve allows a simple design of the vapor valve.

In plaats van rechtlijnig verplaatsbaar kan het kleporgaan schamierbaar zijn tussen de open stand en de gesloten stand. De schamierhartlijn bevindt zich daarbij 10 zijdelings ten opzichte van de doorlaatopening. Het kleporgaan kantelt niet door het doorlaatoppervlak heen, maar scharniert boven het doorlaatoppervlak omhoog en omlaag ten opzichte van de klepzitting. Hierdoor is de doorlaatopening in de gesloten stand betrouwbaar afgedicht.Instead of being linearly displaceable, the valve member can be hinged between the open position and the closed position. The hinge axis is thereby located laterally with respect to the passage opening. The valve member does not tilt through the passage surface, but pivots up and down above the passage surface relative to the valve seat. As a result, the passage opening is reliably sealed in the closed position.

In een uitvoeringsvorm is het kleporgaan zodanig binnen de dampdoorgang 15 aangebracht dat de zwaartekracht naar de gesloten stand van het kleporgaan werkt.In one embodiment, the valve member is arranged within the vapor passage 15 such that gravity acts toward the closed position of the valve member.

M.a.w. het kleporgaan bevindt zich boven de klepzitting. Het kleporgaan valt onder invloed van het eigen gewicht daarvan terug naar de gesloten stand, tenzij het drukverschil over het kleporgaan een liftkracht genereert die groter is dan het gewicht van het kleporgaan. Het kleporgaan wordt dan opgetild naar de open stand.M.a.w. the valve member is located above the valve seat. The valve member falls back to the closed position under the influence of its own weight, unless the pressure difference across the valve member generates a lifting force that is greater than the weight of the valve member. The valve member is then lifted to the open position.

20 Ook is het mogelijk dat het kleporgaan door een veermiddel is voorgespannen naar de gesloten stand. Het veermiddel kan op een geleidingstang voor het geleiden van een rechtlijnige verplaatsing van het kleporgaan zijn geschoven. Het veermiddel waarborgt dat dc dampklep gesloten blijft tenzij het drukverschil over het kleporgaan voldoende groot is om de veerkracht van het veermiddel en/of het gewicht van het 25 kleporgaan te overwinnen.It is also possible that the valve member is biased by a spring means to the closed position. The spring means can be slid onto a guide rod for guiding a linear displacement of the valve member. The spring means ensures that the vapor valve remains closed unless the pressure difference across the valve member is sufficiently large to overcome the spring force of the spring means and / or the weight of the valve member.

In een uitvoeringsvorm is het kleporgaan uitgevoerd voor het verplaatsen vanuit de gesloten stand naar de open stand onder invloed van een drukverschil tussen de stroomopwaartse zijde en de stroomafwaartse zijde dat kleiner is dan 20 mbar, bij voorkeur kleiner dan 10 mbar, zoals kleiner dan 5 mbar of kleiner dan 1 mbar. In het 30 sorptiekoelsysteem kan tijdens bedrijf een vacuüm heersen. In de reactor, de condensor en de verdamper van het sorptiekoelsysteem heerst een lage absolute druk, die bijvoorbeeld tussen 0,1-60 mbar ligt. De dampkleppen volgens de uitvinding zijn in het bijzonder geschikt voor het schakelen tussen de open en gesloten stand bij dergelijke 5 lage druk en kleine drukverschillen. M.a.w. de dampklep volgens de uitvinding is fijngevoelig.In one embodiment the valve member is designed for moving from the closed position to the open position under the influence of a pressure difference between the upstream side and the downstream side that is smaller than 20 mbar, preferably smaller than 10 mbar, such as smaller than 5 mbar or less than 1 mbar. A vacuum may prevail in the sorption cooling system during operation. A low absolute pressure prevails in the reactor, condenser and evaporator of the sorption cooling system, which is, for example, between 0.1 and 60 mbar. The vapor valves according to the invention are particularly suitable for switching between the open and closed position at such low pressure and small pressure differences. M.a.w. the vapor valve according to the invention is sensitive.

In een uitvoeringsvorm omvat de dampklep bekrachtigingsmiddelen voor het bekrachtigen van het kleporgaan naar de gesloten stand en/of de open stand. Hierdoor 5 kan het sorptiekoelsysteem een opslagfunctie voor koude bezitten als het sorptiekoelsysteem tijdelijk niet wordt gebruikt. Om koude op te slaan, wordt het sorbent in de reactor eerst geregenereerd, d.w.z. in hoofdzaak volledig uitgedampt. Vervolgens houden de bekrachtigingsmiddelen de dampklep tussen de verdamper en de reactor dicht, zodat geen damp uit de verdamper naar de reactor kan stromen. De 10 bekrachtigingsmiddelen verhinderen het optreden van geleidelijke adsorptie van het sorbent in de reactor. Als het sorptiekoelsysteem vervolgens wordt aangeschakeld, is direct koude beschikbaar.In one embodiment, the vapor valve comprises actuating means for actuating the valve member to the closed position and / or the open position. This allows the sorption cooling system to have a cold storage function if the sorption cooling system is temporarily not used. To store cold, the sorbent in the reactor is first regenerated, i.e. substantially completely evaporated. The energizing means then keep the vapor valve between the evaporator and the reactor closed, so that no vapor can flow from the evaporator to the reactor. The energizing means prevents the gradual adsorption of the sorbent in the reactor. If the sorption cooling system is subsequently switched on, cold is immediately available.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een dampklep voor toepassing bij een sorptiekoelsysteem zoals hierboven beschreven.The invention also relates to a vapor valve for use in a sorption cooling system as described above.

15 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.The invention will now be further elucidated with reference to the accompanying drawing.

Figuur 1 toont een processchema van een eerste uitvoeringsvorm van een sorptiekoelsysteem volgens de uitvinding.Figure 1 shows a process diagram of a first embodiment of a sorption cooling system according to the invention.

Figuur 2 toont een processchema van een tweede uitvoeringsvorm van een 20 sorptiekoelsysteem volgens de uitvinding.Figure 2 shows a process diagram of a second embodiment of a sorption cooling system according to the invention.

Figuur 3a, 3b, 3c tonen een eerste uitvoeringsvorm van een zelfwerkende dampklep voor toepassing bij het in figuur 1 of 2 getoonde sorptiekoelsysteem.Figures 3a, 3b, 3c show a first embodiment of a self-acting vapor valve for use with the sorption cooling system shown in Figures 1 or 2.

Het in figuur 1 getoonde sorptiekoelsysteem 1 omvat een reactor 3, een condensor 10, een verdamper 18, een warmtebron 26, een warmteafgifte 28 en een 25 kleppensysteem 30. Het sorptiekoelsysteem 1 gebruikt warmte van de warmtebron 26 om koude te maken.The sorption cooling system 1 shown in Figure 1 comprises a reactor 3, a condenser 10, an evaporator 18, a heat source 26, a heat release 28 and a valve system 30. The sorption cooling system 1 uses heat from the heat source 26 to make cold.

In de reactor 3 is een sorbent met gebonden koudemiddel opgenomen. In dit uitvoeringsvoorbeeld is het sorbent silicagel en het koudemiddel water. Silicagel is sterk hygroscopisch, d.w.z trekt water aan. In volledig verzadigde toestand kan silicagel 30 ongeveer 35 gewichtsprocent water opnemen. Andere combinaties van sorbent en koudemiddel zijn vanzelfsprekend ook mogelijk. De reactor 3 heeft een toevoer 4 voor het toevoeren van waterdamp uit de verdamper 18 en een afvoer 5 voor het afvoeren van waterdamp naar de condensor 10. Een warmtewisselingsleiding 8 strekt zich uit 6 door de silicagel met gebonden water in de reactor 3. De warmtewisselingsleiding 8 is verbonden met het kleppensysteem 30.A sorbent with bound refrigerant is included in the reactor 3. In this exemplary embodiment, the sorbent silica gel and the refrigerant are water. Silica gel is highly hygroscopic, i.e. attracts water. In the fully saturated state, silica gel 30 can absorb about 35 weight percent water. Other combinations of sorbent and refrigerant are of course also possible. The reactor 3 has a feed 4 for supplying water vapor from the evaporator 18 and a drain 5 for discharging water vapor to the condenser 10. A heat exchange line 8 extends 6 through the silica gel with bound water in the reactor 3. The heat exchange line 8 is connected to the valve system 30.

De condensor 10 omvat een toevoer 11 voor het toevoeren van waterdamp uit de reactor 3. De afvoer 5 van de reactor 3 en de toevoer 11 van de condensor 10 zijn 5 onderling verbonden door een dampdoorgang 92. In de dampdoorgang 92 is een zelfwerkende dampklep 96 aangebracht. De condensor 10 is voorzien van een warmtewisselingsleiding 15 voor het voeren van koele vloeistof, zoals koelwater. In de condensor 10 condenseert de toegevoerde waterdamp, waarna het water (condensaat) de condensor 10 verlaat via een afVoer 12.The condenser 10 comprises an inlet 11 for supplying water vapor from the reactor 3. The outlet 5 of the reactor 3 and the inlet 11 of the condenser 10 are interconnected by a vapor passage 92. In the vapor passage 92 there is a self-acting vapor valve 96 applied. The condenser 10 is provided with a heat exchange line 15 for carrying cool liquid, such as cooling water. The supplied water vapor condenses in the condenser 10, whereafter the water (condensate) leaves the condenser 10 via a drain 12.

10 De afvoer 12 van de condensor 10 is via een retourleiding 90 verbonden met een toevoer 19 van de verdamper 18. In de retourleiding 90 is een condensaatklep 91 aangebracht. De verdamper 18 omvat een warmtewisselingsleiding 23, waardoor een fluïdum stroomt, zoals water. Dit fluïdum draagt warmte over aan het via de toevoer 19 toegevoerde water (condensaat). Hierdoor ontstaat waterdamp, die de verdamper 18 15 verlaat via een afvoer 20. De waterdamp stroomt terug naar de toevoer 4 van de reactor 3 via een dampdoorgang 93. In de dampdoorgang 93 tussen de afVoer 20 van de verdamper 18 en de toevoer 4 van de reactor 3 is eveneens een zelfwerkende dampklep 96 aangebracht.The outlet 12 of the condenser 10 is connected via a return line 90 to a supply 19 of the evaporator 18. In the return line 90, a condensate valve 91 is arranged. The evaporator 18 comprises a heat exchange line 23 through which a fluid flows, such as water. This fluid transfers heat to the water (condensate) supplied via feed 19. This creates water vapor which leaves the evaporator 18 via a drain 20. The water vapor flows back to the feed 4 of the reactor 3 via a vapor passage 93. In the vapor passage 93 between the discharge 20 of the evaporator 18 and the feed 4 of the reactor 3 is also provided with a self-acting vapor valve 96.

De koeling met het sorptiekoelsysleem 1 werkt volgens een batchproces - de 20 reactor 3 is uitgevoerd voor het afwisselend uitvoeren van adsorptie en desorptie van het sorbent in de reactor 3. Eerst bevat de silicagel in de reactor 3 bijvoorbeeld ongeveer 10 procent gebonden water, terwijl de temperatuur ongeveer 30°C is. Aangezien het koudcmiddclcircuit geen overige gassen dan de waterdamp bevat, wordt de druk veroorzaakt door de waterdampspanning. Door opwarming van de silicagel 25 neemt de druk geleidelijk toe totdat de waterdampspanning boven de silicagel hoger is dan de dampspanning bij de temperatuur in de condensor 10. De druk in de reactor 3 stijgt bijvoorbeeld tot 60 mbar, terwijl de druk in de condensor 10 50 mbar is. Nu zal er waterdamp via de zelfwerkende dampklep 90 naar de condensor 10 stromen en warmt de silicagel in de reactor 3 verder op onder afgifte van waterdamp (desorptie).The cooling with the sorption cooling system 1 works according to a batch process - the reactor 3 is designed for alternately carrying out adsorption and desorption of the sorbent in the reactor 3. First, for example, the silica gel in the reactor 3 contains about 10 percent bound water, while the temperature is approximately 30 ° C. Since the refrigerant circuit contains no gases other than the water vapor, the pressure is caused by the water vapor voltage. By heating the silica gel 25, the pressure gradually increases until the water vapor pressure above the silica gel is higher than the vapor pressure at the temperature in the condenser 10. The pressure in the reactor 3 rises, for example, to 60 mbar, while the pressure in the condenser 10 50 mbar is. Water vapor will now flow via the self-acting vapor valve 90 to the condenser 10 and the silica gel in the reactor 3 will heat up further, releasing water vapor (desorption).

30 Als de silicagel bijvoorbeeld nog slechts 3 procent gebonden water bevat, wordt de silicagel vervolgens afgekoeld. De druk daalt daarbij tot een druk, die lager is dan de druk in de verdamper 18. Waterdamp afkomstig uit de verdamper 10 stroomt via de zelfwerkende dampklep 96 naar de reactor 3 en wordt opgenomen in de silicagel 7 (adsorptie). De wateropname gaat door totdat de silicagel weer bijvoorbeeld ongeveer 10 procent gebonden water bij een temperatuur van ongeveer 30°C bevat.For example, if the silica gel still contains only 3 percent bound water, the silica gel is then cooled. The pressure then drops to a pressure which is lower than the pressure in the evaporator 18. Water vapor from the evaporator 10 flows via the self-acting vapor valve 96 to the reactor 3 and is taken up in the silica gel 7 (adsorption). Water absorption continues until the silica gel again contains, for example, about 10 percent bound water at a temperature of about 30 ° C.

Bij het sorptiekoelsysteem 1 volgens figuur 1 wordt in de afkoelfase van de silicagel in de reactor 3 waterdamp uit de verdamper 18 aangetrokken en verdampt het 5 via de toevoer 19 toegevoerde water (condensaat) in de verdamper 18. Daarbij wordt warmte onttrokken aan het koude fluïdum dat door de warmtewisselingsleiding 23 van de verdamper stroomt, d.w.z de temperatuur van het koude fluïdum daalt. De temperatuur van het koude fluïdum ligt beneden de omgevingstemperatuur, bijvoorbeeld tussen 5-15°C, zoals 10°C. Het koude fluïdum, zoals koud water, vormt 10 het koude product van het sorptiekoelsysteem 1.In the sorption cooling system 1 according to Figure 1, in the cooling phase of the silica gel in the reactor 3, water vapor is drawn from the evaporator 18 and the water (condensate) supplied via the feed 19 evaporates in the evaporator 18. Thereby heat is extracted from the cold fluid which flows through the heat exchange line 23 of the evaporator, ie the temperature of the cold fluid drops. The temperature of the cold fluid is below the ambient temperature, for example between 5-15 ° C, such as 10 ° C. The cold fluid, such as cold water, forms the cold product of the sorption cooling system 1.

Het koudemiddel - in dit uitvoeringsvoorbeeld water/waterdamp -circuleert in een koudemiddelcircuit van het sorptiekoelsysteem 1. Om de reactor 3 met de silicagel en daaraan gebonden water afwisselend te koelen en te verwarmen is een koelmiddelcircuit voorzien. Het koelmiddelcircuit omvat het kleppensysteem 30, de 15 warmtebron 26 en de warmteafgifte 28. Het kleppensysteem 30 is uitgevoerd voor het afwisselend toevoeren van warm water en koel water aan de reactor 3.The refrigerant - in this exemplary embodiment water / water vapor - circulates in a refrigerant circuit of the sorption cooling system 1. To cool and heat the reactor 3 with the silica gel and water bound thereto, a coolant circuit is provided. The coolant circuit comprises the valve system 30, the heat source 26 and the heat output 28. The valve system 30 is designed for alternately supplying hot water and cooling water to the reactor 3.

Een tweede uitvoeringsvorm van een sorptiekoelsysteem volgens de uitvinding is weergegeven in figuur 2. Dezelfde of soortgelijke onderdelen zijn daarin aangegeven met dezelfde verwijzingscijfers. Het in figuur 2 getoonde sorptiekoelsysteem 1 omvat 20 een tweede reactor 73 die is gevuld met silicagel en daaraan gebonden water. Net als de reactor 3 omvat de tweede reactor 73 een toevoer 74 en een afvoer 75 voor waterdamp. Een warmtewisselingsleiding 78 strekt zich uit door de silicagel in de tweede reactor 73.A second embodiment of a sorption cooling system according to the invention is shown in Figure 2. The same or similar parts are indicated therein with the same reference numerals. The sorption cooling system 1 shown in figure 2 comprises a second reactor 73 which is filled with silica gel and water bound thereto. Like the reactor 3, the second reactor 73 comprises a feed 74 and a drain 75 for water vapor. A heat exchange line 78 extends through the silica gel in the second reactor 73.

De condensor 10 omvat een tweede toevoer 16, die is verbonden met de afvoer 25 75 van de tweede reactor 73 via een dampdoorgang 94. In de dampdoorgang 94 tussen de tweede toevoer 16 van de condensor 10 en de afvoer 75 van de tweede reactor 73 is een zelfwerkende dampklep 96 aangebracht. Door condensatie van waterdamp in de condensor 10 ontstaat water (condensaat), dat de condensor 10 uitstroomt via de afvoer 12. Het water (condensaat) wordt via de retourleiding 90 en de condensaatklep 91 30 toegevoerd aan de de toevoer 19 van de verdamper 18.The condenser 10 comprises a second inlet 16, which is connected to the outlet 75 of the second reactor 73 via a vapor passage 94. In the vapor passage 94 is between the second inlet 16 of the condenser 10 and the outlet 75 of the second reactor 73 a self-acting vapor valve 96 is provided. Condensation of water vapor in the condenser 10 produces water (condensate), which flows out of the condenser 10 via the outlet 12. The water (condensate) is supplied via the return line 90 and the condensate valve 91 to the inlet 19 of the evaporator 18.

In de verdamper 18 kan het via de toevoer 19 toegevoerde water (condensaat) verdampen door een fluïdum door de warmtewisselingsleiding 23 te laten stromen. De verdamper 18 heeft een tweede afvoer 25 voor het afvoeren van waterdamp. De tweede 8 afvoer 25 is door middel van een dampdoorgang 95 verbonden met de toevoer 74 van de tweede reactor 73. In de dampdoorgang 95 is een zelfwerkende dampklep 96 aangebracht.In the evaporator 18, the water (condensate) supplied via the feed 19 can evaporate by causing a fluid to flow through the heat exchange line 23. The evaporator 18 has a second outlet 25 for discharging water vapor. The second outlet 25 is connected by means of a vapor passage 95 to the inlet 74 of the second reactor 73. A self-acting vapor valve 96 is arranged in the vapor passage 95.

Het in figuur 2 getoonde sorptiekoelsysteem heeft een tweede koudemiddelcircuit 5 waarin het koudemiddel - in dit uitvoeringsvoorbeeld water/waterdamp - kan circuleren. De werking van de sorptiekoeling met het tweede koudemiddelcircuit van de tweede reactor 73 is hetzelfde als hierboven is beschreven aan de hand van het in figuur 1 getoonde eerste uitvoeringsvoorbeeld. De batchprocessen in het eerste en tweede koudemiddelcircuit worden bij het in figuur 2 getoonde sorptiekoelsysteem in 10 tegenfase bedreven om continu koude te produceren.The sorption cooling system shown in Figure 2 has a second refrigerant circuit 5 in which the refrigerant - in this exemplary embodiment water / water vapor - can circulate. The operation of the sorption cooling with the second refrigerant circuit of the second reactor 73 is the same as described above with reference to the first exemplary embodiment shown in Figure 1. The batch processes in the first and second refrigerant circuit are operated in the sorption cooling system shown in Figure 2 in a counter-phase to continuously produce cold.

De zelfwerkende dampkleppen 96, die in elke dampdoorgang 92,93,94,95 van het sorptiekoelsysteem volgens figuur 1 of 2 zijn aangebracht, zijn uitgevoerd als terugslagklep. Een eerste uitvoeringsvorm van de zelfwerkende dampklep 96 is getoond in figuur 3a, 3b en 3c. Deze dampklep 96 omvat een doorlaatopening 97, die is 15 begrensd door een klepzitting 98. De doorlaatopening 97 kan in hoofdzaak dampdicht worden afgesloten door een kleporgaan 99, dat verplaatsbaar is tussen een in figuur 3a getoonde gesloten stand en een in figuur 3b weergegeven open stand.The self-acting vapor valves 96, which are arranged in each vapor passage 92,93,94.95 of the sorption cooling system according to FIGS. 1 or 2, are designed as a non-return valve. A first embodiment of the self-acting vapor valve 96 is shown in Figures 3a, 3b and 3c. This vapor valve 96 comprises a passage opening 97, which is bounded by a valve seat 98. The passage opening 97 can be closed substantially vapor-tightly by a valve member 99, which is movable between a closed position shown in Figure 3a and an open position shown in Figure 3b. .

In dit uitvoeringsvoorbeeld is het kleporgaan 99 flexibel uitgevoerd. Het kleporgaan 99 vormt een flexibele zuignap met een afdichtrand 102 die naar de 20 klepzitting 98 is toegekeerd. De klepzitting 98 is in hoofdzaak stijf- de klepzitting 98 is bijvoorbeeld gemaakt van metaal, zoals aluminium. In de gesloten stand wordt de afdichtrand 102 tegen de klepzitting 98 geklemd (zie figuur 3a), zodat de doorlaatopening 97 is afgcdicht. Als de afdichtrand 102 is verplaatst van de klepzitting 98 af, kan damp door de doorlaatopening 97 en de ruimte tussen de afdichtrand 102 en 25 de klepzitting 98 stromen.In this exemplary embodiment, the valve member 99 is of flexible design. The valve member 99 forms a flexible suction cup with a sealing edge 102 which faces the valve seat 98. The valve seat 98 is substantially rigid. The valve seat 98 is, for example, made of metal, such as aluminum. In the closed position, the sealing edge 102 is clamped against the valve seat 98 (see Fig. 3a), so that the passage opening 97 is sealed off. When the sealing edge 102 has been moved away from the valve seat 98, vapor can flow through the passage opening 97 and the space between the sealing edge 102 and the valve seat 98.

De damp stroomt vanaf de stroomopwaartse zijde 100 naar de stroomafwaartse zijde 101 van de dampklep 96. Voor een dampklep 96 tussen de reactor 3,73 en de condensor 10 vormt de reactor 3,73 de stroomopwaartse zijde 100 en is de condensor 10 de stroomafwaartse zijde 101. Een dampklep 96 die in de dampdoorgang 93,95 30 tussen de verdamper 18 en de reactor 3,73 is aangebracht, heeft de verdamper 18 aan de stroomopwaartse zijde 100 en de reactor 3,73 aan de stroomafwaartse zijde.The vapor flows from the upstream side 100 to the downstream side 101 of the vapor valve 96. For a vapor valve 96 between the reactor 3.73 and the condenser 10, the reactor 3.73 forms the upstream side 100 and the condenser 10 is the downstream side 101. A vapor valve 96 disposed in the vapor passage 93.95 between the evaporator 18 and the reactor 3.73 has the evaporator 18 on the upstream side 100 and the reactor 3.73 on the downstream side.

Bij het verplaatsen vanuit de open stand naar de gesloten stand komt het kleporgaan 99 slechts vanaf de stroomafwaartse zijde 101 tegen de klepzitting 98 te 9 liggen. De klepzitting 98 is in zijn geheel naar de stroomafwaartse zijde 101 toegekeerd, d.w.z. in de dampdoorgang 92,94 tussen de reactor 3,73 en de condensor 10 naar de condensor 10 en in de dampdoorgang 93,95 tussen de verdamper 18 en de reactor 3,73 naar de reactor 3,73. Om de dampklep 96 te sluiten wordt het kleporgaan 5 99 vanaf één zijde, namelijk de stroomafwaartse zijde 101, tegen de klepzitting 98 verplaatst.When moving from the open position to the closed position, the valve member 99 comes to lie against the valve seat 98 only from the downstream side 101. The valve seat 98 as a whole faces the downstream side 101, ie in the vapor passage 92.94 between the reactor 3.73 and the condenser 10 to the condenser 10 and in the vapor passage 93.95 between the evaporator 18 and the reactor 3 73 to the reactor 3.73. To close the vapor valve 96, the valve member 99 is moved from one side, namely the downstream side 101, against the valve seat 98.

Bij het verplaatsen tussen de gesloten stand en de open stand volgt de flexibele zuignap 99 in hoofdzaak een rechtlijnige baan. Deze rechtlijnige verplaatsing verloopt in hoofdzaak volgens de hartlijn van de dampdoorgang 92,93,94,95. Hiervoor is de 10 flexibele zuignap 99 verbonden met een geleidingsstang 104, die verplaatsbaar is opgenomen in een geleidingshuls 106. In een, hier niet-weergegeven, uitvoeringsvorm is de flexibele zuignap schamierbaar verbonden met de klepzitting - de flexibele zuignap kan in dit geval omhoog kantelen.When moving between the closed position and the open position, the flexible suction cup 99 essentially follows a linear path. This linear displacement proceeds essentially along the axis of the vapor passage 92.93.94.95. For this purpose, the flexible suction cup 99 is connected to a guide rod 104, which is movably received in a guide sleeve 106. In an embodiment, not shown here, the flexible suction cup is pivotally connected to the valve seat - in this case the flexible suction cup can tilt upwards .

De dampklep 96 is zodanig binnen de dampdoorgang 92,93,94,95 opgesteld dat 15 de zwaartekracht een kracht uitoefent op de flexibele zuignap 99 met de geleidingsstang 104 naar de gesloten stand. In dit uitvoeringsvoorbeeld heeft de geleidingsstang 104 aan het tegenover de flexibele zuignap 99 liggende eind daarvan een aanslagdeel 105. Tussen de geleidingshuls 106 en het aanslagdeel 105 is een veermiddel 104 voorgespannen, zodat de flexibele zuignap 99 naar de gesloten stand 20 wordt getrokken. Als het drukverschil tussen de stroomopwaartse zijde 100 en de stroomafwaartse zijde 101 tijdens adsorptie en desorptie van de silicagel in de reactor 3 groter wordt, zal de door het drukverschil op de flexibele zuignap 99 uitgeoefende kracht op een bepaald moment de door de zwaartekracht en veerkracht uitgcocfcndc kracht overschrijden. De flexibele zuignap 99 verplaatst dan omhoog naar de open 25 stand. De dampklep is derhalve verplaatsbaar als gevolg van een drukverschil tussen de condensor en de reactor of tussen de reactor en de verdamper. Dit drukverschil is relatief klein, zoals kleiner dan 5 of zelfs 1 mbar. In het koudemiddelcircuit van het sorptiekoelsysteem heerst bijvoorbeeld een druk van 0,1-60 mbar.The vapor valve 96 is arranged within the vapor passage 92,93,94.95 such that gravity exerts a force on the flexible suction cup 99 with the guide rod 104 to the closed position. In this exemplary embodiment, the guide rod 104 has a stop member 105 at the end thereof opposite the flexible suction cup 99. A spring means 104 is biased between the guide sleeve 106 and the stop member 105, so that the flexible suction cup 99 is pulled to the closed position. If the pressure difference between the upstream side 100 and the downstream side 101 becomes larger during adsorption and desorption of the silica gel in the reactor 3, the force exerted by the pressure difference on the flexible suction cup 99 will at a given moment influence the force exerted by gravity and resilience exceed force. The flexible suction cup 99 then moves upwards to the open position. The vapor valve is therefore displaceable due to a pressure difference between the condenser and the reactor or between the reactor and the evaporator. This pressure difference is relatively small, such as less than 5 or even 1 mbar. For example, a pressure of 0.1-60 mbar prevails in the refrigerant circuit of the sorption cooling system.

Het gewicht van de flexibele zuignap 99 en het veermiddel 103 zijn zodanig 30 ontworpen, dat de dampklep 96 opent en sluit bij het schakelen tussen adsorptie en desorptie in de reactor 3,73. De zelfwerkende dampkleppen 96 verschaffen derhalve een optimale timing voor het openen en sluiten van de dampdoorgangen 92,93,94,95 zonder externe regeling en sensoren. Door het lage gewicht van de flexibele zuignap 99 10 verplaatst de dampklep 96 relatief ver omhoog vanuit de gesloten stand naar de open stand, zodat de drukval over de dampklep 96 relatief laag is.The weight of the flexible suction cup 99 and the spring means 103 are designed such that the vapor valve 96 opens and closes when switching between adsorption and desorption in the reactor 3,73. The self-acting vapor valves 96 therefore provide optimum timing for opening and closing the vapor passages 92,93,94.95 without external control and sensors. Due to the low weight of the flexible suction cup 99, the vapor valve 96 moves relatively far up from the closed position to the open position, so that the pressure drop across the vapor valve 96 is relatively low.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. De vakman kan verschillende aanpassingen aanbrengen die 5 binnen de reikwijdte van de uitvinding liggen.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown in the figures. The person skilled in the art can make various modifications that are within the scope of the invention.

Claims

A sorption cooling system (1), characterized in that the sorption cooling system (1) comprises: - a reactor (3,73) which is provided with a sorbent, a refrigerant, and a heat exchange line (8) passing through the sorbent and the refrigerant extends into the reactor (3.73), which reactor (3.73) is designed for alternately performing adsorption and desorption of the sorbent in the reactor (3.73), - a condenser (10), - an evaporator (18), 10. vapor passages (92.93, 94.95) extending between the reactor (3) and the condenser (10) and between the evaporator (18) and the reactor (3), which vapor passages (92,93,94.95) each comprise a self-acting vapor valve (96), which vapor valves (96) are each provided with a passage (97), a valve seat (98), and a valve member (99) movable between an open position and a closed position by means of a pressure difference between an upstream side (100) and a downstream side (101) of the passage opening (97), which valve member (99) in the open position allows flow of vapor through the passage opening (97) from the upstream side (100) to the downstream side (101) and abuts in the closed position against the valve seat (98) for the substantially vapor seal closing the passage opening (97), the valve member (96) of each vapor valve (96) being substantially flexible.

The sorption cooling system of claim 1, wherein the valve seat (98) is substantially rigid.

The sorption cooling system according to claim 1 or 2, wherein the valve member (99) comprises a flexible suction cup provided with a sealing edge (102), the sealing edge (102) of the suction cup abutting against the valve seat (98) in the closed position.

4. Sorption cooling system according to any of the preceding claims, wherein the valve member (99) comprises a flexible sealing member with an outer surface, wherein in the closed position the flexible sealing member is partially received in the passage opening (97) and the outer surface abuts against the valve seat ( 98), and wherein in the open position an opening is left free between the outer surface and the passage opening (97).

A sorption cooling system according to any one of the preceding claims, wherein the valve member (99) is substantially linearly displaceable between the open position and the closed position.

The sorption cooling system of any one of the preceding claims, wherein the valve member (99) is pivotable between the open position and the closed position. 10

The sorption cooling system of any one of the preceding claims, wherein the valve member (99) is disposed within the vapor passage (92,93,94.95) such that gravity acts toward the closed position of the valve member (99).

A sorption cooling system according to any of the preceding claims, wherein the valve member (99) is biased by a spring means (103) to the closed position.

9. A sorption cooling system according to any one of the preceding claims, wherein the valve member (99) is adapted to move from the closed position to the open position under the influence of a pressure difference between the upstream side (100) and the downstream side (101) that is less than 20 mbar, preferably less than 10 mbar, such as less than 5 mbar or less than 1 mbar.

10. Sorption cooling system as claimed in any of the foregoing claims, wherein the vapor valve is provided with actuating means for actuating the valve member (99) to the closed position and / or the open position.

Vapor valve (96) for use with a sorption cooling system (1) according to one of the preceding claims.