AT503715A4 - Cooling device i.e. air-conditioning device, for ship, has browngas burner, and heat source designed as combustion device for hydrogen-oxygen-mixture in form of brown-gas or thermogenerator for converting hydrogen-oxygen-mixture into heat - Google Patents
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Abstract
Description
Ί • · · · · · ·· • · · ··· ··· · -1 -Ί • · · · · ······················ -1-
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem Kältemittelkreislauf umfassend zumindest einen Adsorber oder zumindest einen Absorber mit zumindest einem Generator, zumindest einen Kondensator sowie zumindest einen Verdampfer, wobei der Generator oder der Adsorber einen Kreislauf für ein Wärmeträgerfluid aufweist, wobei diesem Kreislauf eine Wärmequelle zugeordnet ist.The invention relates to a refrigerator with a refrigerant circuit comprising at least one adsorber or at least one absorber with at least one generator, at least one condenser and at least one evaporator, wherein the generator or the adsorber has a circuit for a heat transfer fluid, wherein this circuit is associated with a heat source.
Klimageräte arbeiten heute hauptsächlich nach dem Absorptions- oder dem Adsorptionsprinzip. Absorptionskältemaschinen sind weltweit am häufigsten verbreitet. Die thermische Verdichtung des Kältemittels erfolgt durch ein flüssiges Kühlmittel und ein flüssiges Lösungsmittel sowie einer Antriebswärme, die die elektrische Energie eines mechanischen Kompressors ersetzt. Für Kaltwasser über 0 °C wird zumeist eine Wasser-/Lithiumbromid-Lösung eingesetzt, wobei Wasser als Kältemittel dient. Die Kühlwirkung basiert auf der Verdampfung des Kältemittels Wasser im Verdampfer bei sehr geringem Druck. Das verdampfte Kältemittel wird im Absorber absorbiert und dabei wird die Wasser-/Lithiumbromid-Lösung verdünnt. Damit der Absorptionsvorgang effizient abläuft, wird der Prozess gekühlt. Dazu wird ständig Lösung in den Generator gepumpt, wobei eine Regeneration der Lösung durch die Zufuhr von Antriebswärme, z.B. Warmwasser, erreicht wird. Das Kältemittel kondensiert durch den Einsatz von Kühlwasser und fließt über ein Expansionsventil zurück in den Verdampfer.Today, air conditioning units mainly work according to the absorption or adsorption principle. Absorption chillers are the most widely used worldwide. The thermal compression of the refrigerant is carried out by a liquid coolant and a liquid solvent and a drive heat, which replaces the electrical energy of a mechanical compressor. For cold water above 0 ° C usually a water / lithium bromide solution is used, with water as the refrigerant. The cooling effect is based on the evaporation of the refrigerant water in the evaporator at very low pressure. The vaporized refrigerant is absorbed in the absorber, thereby diluting the water / lithium bromide solution. In order for the absorption process to proceed efficiently, the process is cooled. For this purpose solution is continuously pumped into the generator, whereby regeneration of the solution by the supply of drive heat, e.g. Hot water, is reached. The refrigerant condenses through the use of cooling water and flows through an expansion valve back into the evaporator.
Adsorptionskältemaschinen verwenden anstelle einer flüssigen Lösung ein festes Sorptionsmittel. Üblicherweise wird Wasser als Kältemittel und Gel als Adsorber verwendet. Die Maschinen umfassen zwei Adsorberkammem, einen Verdampfer und einen Kondensator. Der Adsorber in der zweiten Kammer adsorbiert den vom Verdampfer kommenden Wasserdampf, während der Adsorber in der ersten Kammer regeneriert wird, und zwar über Warmwasser, das von einer externen Wärmequelle gespeist wird. Um eine kontinuierliche N2006/02800 -2-Adsorption chillers use a solid sorbent instead of a liquid solution. Usually, water is used as refrigerant and gel as adsorber. The machines include two Adsorberkammem, an evaporator and a condenser. The adsorber in the second chamber adsorbs the water vapor coming from the evaporator while the adsorber is being regenerated in the first chamber via hot water supplied by an external heat source. To have a continuous N2006 / 02800 -2-
Adsorption zu ermöglichen, muss die Kammer gekühlt werden. Das Wasser im Verdampfer wird durch Erwärmung über einen externen Wasserkreislauf in den gasförmigen Zustand überfuhrt. Hier wird die eigentlich nutzbare Kühlung erzeugt. Sinkt aufgrund der Belastung des Adsorbers die Kühlleistung auf einem bestimmten Wert, wird die Funktion in den Kammern umgeschaltet.To allow adsorption, the chamber must be cooled. The water in the evaporator is converted into the gaseous state by heating via an external water cycle. Here, the actually usable cooling is generated. If, due to the load of the adsorber, the cooling capacity falls to a certain value, the function in the chambers is switched over.
Diese Prinzipien sind u.a. „Klimasol, Leitfaden zum Thema solares Kühlen“ herausgegeben vom oberösterreichischen Energiesparverband entnehmbar.These principles are i.a. "Climate Sol, Guide to Solar Cooling" published by the Upper Austrian Energiesparverband Removable.
Die notwendige Antriebswärme, also beispielsweise das Warmwasser, wird üblicherweise über Fernwärme, Abwärme, Wärme aus Kraft-Wärmekopplungen oder über fossile Feuerungen erzeugt. Daneben existieren bereits Anlagen, in denen solare Energie zur Erzeugung der Antriebswärme verwendet wird, wie dies z.B. im oben bezeichnten Leitfaden oder aber auch in der DE 202 17 040 U, der DE 28 51 867 A, der DE 28 16 317 A oder der DE 10 2004 039 327 A beschrieben ist.The necessary drive heat, so for example the hot water, is usually generated by district heating, waste heat, heat from power-heat coupling or fossil firing. In addition, systems already exist in which solar energy is used to generate the drive heat, as e.g. in the above-referenced guide or also in DE 202 17 040 U, DE 28 51 867 A, DE 28 16 317 A or DE 10 2004 039 327 A is described.
Die Verwendung von elektrischem Strom als Antriebsenergie hat den Nachteil, dass in Spitzenzeiten der Strombedarf überproportional ansteigt, das insbesondere in Ländern zu Problemen führen kann, in denen der Strom zu einem großen Anteil aus Wasserenergie erzeugt wird, da gerade in den Zeiten von hoher Sonneneinstrahlung die Wasserpegel niedrig sind. Die Verwendung von fossilen Energieträgern birgt wiederum den Nachteil in sich, dass damit die Umweltbelastung durch die Verbrennungsgase CO2, etc. deutlich steigt. Schließlich hat die Verwendung von solarer Energie den Nachteil, dass damit der Betrieb der Anlagen in Nachtstunden nicht bzw. nur eingeschränkt möglich ist.The use of electric power as drive energy has the disadvantage that at peak times the power demand increases disproportionately, which can lead to problems especially in countries where the power is generated to a large extent from water energy, since just in times of high solar radiation Water levels are low. The use of fossil fuels in turn has the disadvantage that it significantly increases the environmental impact of the combustion gases CO2, etc. Finally, the use of solar energy has the disadvantage that the operation of the systems in night hours is not possible or only to a limited extent.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es ein Klimagerät zu schaffen, bei welchem diese Nachteile vermieden werden.Object of the present invention is to provide an air conditioner in which these disadvantages are avoided.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass als Wärmequelle bei dem erfindungsgemäßen Kühlgerät eine Verbrennungseinrichtung für ein Browngas oder ein Ther-mogenerator für die Umwandlung eines Browngases in Wasser und Wärme verwendet wird.This object of the invention is achieved in that a combustion device for a brown gas or a thermogenerator for the conversion of a brown gas into water and heat is used as a heat source in the cooling device according to the invention.
Browngas ist ein spezielles Wasserstoff- Sauerstoff-Gasgemi sch, benannt nach seinem Entdecker Yull Brown, welches durch Elektrolyse von Wasser erzeugt werden kann. Entspre- N2006/02800 -3- chend der Theorie nach Brown besteht dieses aus einer Mischung aus monoatomarem Wasserstoff und Sauerstoff. Dadurch befinden sich diese im Vergleich zu den diatomaren Spezien in einem höheren Energielevel, sodass also während der Verbrennung nicht zuerst ein Teil der Energie aufgewendet werden muss, um die Bindungen der diatomaren Spezien zu zerstören. Das Gasgemisch weist also einen hohem Energiegehalt auf als ein herkömmliches Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemisch. Infolge davon verbrennt es mit heißerer Flamme.Browngas is a special hydrogen-oxygen gas mixture, named after its discoverer Yull Brown, which can be produced by electrolysis of water. According to Brown's theory, this consists of a mixture of monoatomic hydrogen and oxygen. As a result, they are at a higher energy level than the diatomic species, so that during combustion, it is not necessary to expend some of the energy first to destroy the bonds of the diatomic species. Thus, the gas mixture has a high energy content than a conventional hydrogen-oxygen gas mixture. As a result, it burns with a hotter flame.
Durch die Verwendung eines Browngasbrenners ist es also möglich, elektrische Energie, welche zur Elektrolyse aufgewendet werden muss, mit sehr hohem Wirkungsgrad, d.h. ohne große Verlustleistung, umzuwandeln in Wärmeenergie über einen Umweg Browngas. Aufgrund der sehr heißen Flamme ist es möglich, diese Verbrennungseinrichtung nur während kurzer Zeiten für die Erzeugung von Antriebswärme für das Kühlgerät zu betreiben. Darüber hinaus entsteht bei der Verbrennung von Browngas lediglich Wasser, welches für die Umwelt unbedenklich ist. Weiters ist es gegebenenfalls damit auch möglich, mit entsprechenden Speichermedien das Browngas für den jeweiligen Anwendungszeitpunkt vorrätig zu halten. Aufgrund der sehr heißen Flamme des Browngases bietet das erfindungsgemäße Kühlgerät zudem die Möglichkeit dieses effizient in einem Gesamtenergiekonzept eines Gebäudes einzubinden, in dem beispielsweise das Browngas auch für Heizzwecke, beispielsweise zur Warmwassererzeugung, verwendet wird.Thus, by using a brown gas burner, it is possible to produce electrical energy which must be used for electrolysis with very high efficiency, i. without great power dissipation, convert into heat energy via a detour Browngas. Due to the very hot flame, it is possible to operate this combustion device only during short times for the generation of drive heat for the cooling unit. In addition, the combustion of browngas produces only water that is harmless to the environment. Furthermore, if necessary, it is also possible to keep the brown gas in stock with appropriate storage media for the respective application time. Due to the very hot flame of the brown gas, the cooling device according to the invention also offers the possibility of integrating this efficiently in a total energy concept of a building in which, for example, the brown gas is also used for heating purposes, for example for hot water production.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Verbrennungseinrichtung mit einem Gasgenerator zur Erzeugung des Browngases strömungsverbunden ist, wodurch die Kontinuität der Anlage gesteigert werden kann und insbesondere auch keine zusätzlichen Zwischenspeicher erforderlich sind.According to one embodiment, it is provided that the combustion device is flow-connected to a gas generator for generating the Brown gas, whereby the continuity of the system can be increased and, in particular, no additional buffers are required.
Der Gasgenerator kann einen Reaktionsraum aufweisen, in dem Elektroden angeordnet sind, wobei der Reaktionsraum bezüglich einer Achse rotationssymmetrisch geformt ist und innere Begrenzungsflächen des Reaktionsraums im Bereich eines Mantels des Reaktionsraums zumindest bereichsweise durch die inneren Elektrodenoberflächen der Elektroden des Generators gebildet sind. Es kann damit einer größerer Wirkungsgrad im Hinblick auf herkömmliche Browngasgeneratoren, z.B. wie sie in der US 6,443,725 B oder der US 4,011,777 A beschrieben sind, erzielt werden, in dem durch die rotationsförmige Ausbil- N2006/02800 ·· • t ♦ · ·· ·· • · • • • · • · ♦ • · • • • · • · ··· • · • · ··· ··» • • · • • • • • ·« ·· ·· • · ···· * ··· -4- dung des Reaktionsraums des Gasgenerators die gleichzeitige Einwirkung eines elektrischen Feldes und einer Rotationsbewegung auf das Wasser ermöglicht wird und so in der Folge die Bildung von Browngas begünstigt bzw. deren Bildungsrate erhöht wird.The gas generator may have a reaction space in which electrodes are arranged, wherein the reaction space is rotationally symmetrical with respect to an axis and inner boundary surfaces of the reaction space in the region of a jacket of the reaction space are formed at least partially by the inner electrode surfaces of the electrodes of the generator. It can thus be more efficient with respect to conventional brown gas generators, e.g. as described in US Pat. No. 6,443,725 B or US Pat. No. 4,011,777 A, in which the rotational formations are formed by the rotationally shaped N2006 / 02800 ··· t ······························· • • • • ························································································································································································································ the simultaneous action of an electric field and a rotational movement is made possible on the water and thus favors the formation of Browngas or their formation rate is increased in the sequence.
Um die Rotation des Wassers im Gasgenerator zu unterstützen bzw. der Ausbildung dieses Strömungsprofils zu beschleunigen, kann zumindest ein tangential zum Mantel des Reaktionsraums ausgerichteter Einlaufstutzen für das Wasser in dem Mantel angeordnet sein.In order to support the rotation of the water in the gas generator or to accelerate the formation of this airfoil, at least one tangent to the jacket of the reaction chamber aligned inlet pipe for the water can be arranged in the jacket.
Es ist Reiters möglich, dass im Gasgenerator ein Rotor mit einer Rotationsachse ausgebildet ist, die koaxial zur Achse des Reaktionsraums ausgebildet ist, da dadurch eine auf die Blasen des sich bildenden Browngases in Richtung auf die Achse des Reaktionsraums konzentrierend wirkende Kraft ausgeübt werden kann. Insbesondere ist dabei von Vorteil, wenn eine Rotation mit einem Betrag der Winkelgeschwindigkeit aus einem Bereich von 10 s'1 bis 25 s'1 ausgebildet wird.It is possible for Reiters to have a rotor with an axis of rotation formed in the gas generator which is formed coaxially with the axis of the reaction space, since this can exert a force concentrating on the bubbles of the forming Brown gas in the direction of the axis of the reaction space. In particular, it is advantageous if a rotation with an amount of the angular velocity is formed from a range of 10 s'1 to 25 s'1.
In einer dem Reaktionsraum abschließenden Bodenplatte und/oder Deckplatte kann eine zur Achse des Reaktionsraumes koaxial ausgerichtete Ausströmöffnung angeordnet sein, wodurch sich das im Bereich der Achse des Reaktionsraums bildende Browngas einfacher abgesaugt werden kann.In one of the reaction space closing the bottom plate and / or cover plate can be arranged coaxially aligned to the axis of the reaction space discharge opening, whereby the forming in the region of the axis of the reaction chamber Browngas can be sucked easier.
Die Ausströmöffnung kann durch eine parallel zur Richtung der Achse des Reaktions-4? raums verstellbare Absauglanze gebildet sein, sodass ein unerwünschtes Absaugen von Arbeitsmedium mit dem im Reaktionsraum gebildeten Browngas minimiert werden kann, wenn die Einschiebtiefe der Absauglanze entsprechend eingestellt wird und so die Ausströmöffnung möglichst nahe an den Ort des Entstehens des Browngases herangefuhrt wird.The outflow opening can be defined by a parallel to the direction of the axis of reaction 4? be formed room adjustable suction lance, so that an undesirable suction of working fluid can be minimized with the Browngas formed in the reaction chamber, if the depth of insertion of the suction lance is adjusted accordingly and so the outflow as close as possible to the place of origin of the Browngases is led.
Ebenfalls zur Unterstützung der Absaugung ist es möglich, die Ausströmöffnung durch einen Absaugtrichter zu bilden.Also, to assist the suction, it is possible to form the discharge opening through a suction funnel.
Weiters kann zur weiteren Reduzierung von eventuell mitgerissenem Wasser mit dem Browngas in der Absauglanze eine Phasentrenneinrichtung angeordnet sein.Furthermore, a phase separation device can be arranged to further reduce any entrained water with the Browngas in the suction lance.
In einer an die Ausströmöffnung anschließenden Leitung kann ein Drosselventil bzw. ein Ventil angeordnet werden und der Reaktionsraum so als Druckgefaß ausgebildet werden, N2006/02800 ·· ·· • · · • · · • · · • · · · · ♦· ·· ··In a subsequent to the discharge port line, a throttle valve or a valve can be arranged and the reaction space can be formed as a pressure vessel, N2006 / 02800 ·· ·· · · · · · · · · · · · · · ··· ··
·· ·· • · · • · ··· • ·· · · • · · ·· ·· ···· ···% -5-wodurch eine verbesserte Einstellmöglichkeit des Druckes im Reaktionsraum erreicht wird und damit die Bildungsrate des Browngases begünstigt werden kann.Thus, an improved adjustment of the pressure in the reaction space is achieved and thus the rate of formation of the....... Brown gases can be favored.
Der Gasgenerator kann mit einer Schallquelle versehen sein. Von Vorteil ist es dabei, wenn die Schallquelle Schall mit einer Frequenz aus einem Bereich von 25 kHz bis 55 kHz bzw. 38,5 bis 41,5 kHz, insbesondere 40,5 kHz ausgebildet ist, da durch die Beaufschlagung des Wassers mit Schall die Bildungsrate des Browngases ebenfalls erhöht werden kann.The gas generator may be provided with a sound source. It is advantageous if the sound source sound is formed with a frequency from a range of 25 kHz to 55 kHz or 38.5 to 41.5 kHz, in particular 40.5 kHz, since by the application of water to the sound Rate of formation of the brown gas can also be increased.
Diese Schallquelle ist in einer Ausführungsvariante bezüglich der Achse des Reaktionsraums koaxial ausgerichtet bzw. gemäß einer weiteren Ausfuhrungsvariante wird zumindest ein Teilbereich der inneren Begrenzungsfläche des Reatkionsraums als ein den Schall konzentrierender Reflektor gebildet, womit der Schall im Bereich der Achse konzentriert bzw. der Schalldruck im Bereich der Achse erhöht werden kann, also an jenem Ort, an dem bevorzugt das Browngas gebildet wird.In a variant embodiment, this sound source is coaxially aligned with respect to the axis of the reaction space or, according to a further embodiment variant, at least a portion of the inner boundary surface of the reaction space is formed as a reflector concentrating the sound, whereby the sound concentrates in the area of the axis or the sound pressure in the area the axis can be increased, ie at that place where the Browngas is preferably formed.
Weiters ist es möglich, dass der Gasgenerator mit einer Infrarotquelle ausgestattet ist, da damit die Bildung des Browngases beschleunigt werden kann, indem durch diese Infrarot-quelle ein bestimmter Anteil an der benötigten Energie zur Browngasherstellung zur Verfügung gestellt werden kann.Furthermore, it is possible that the gas generator is equipped with an infrared source, as this can accelerate the formation of the Brown gas, by this infrared source, a certain proportion of the required energy for Browngasherstellung can be provided.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gasgenerator mit einem Magneten ausgebildet ist bzw. kann gemäß einer weiteren Ausführungs-Variante eine Magnetfeldrichtung des Magneten im Bereich der Achse des Reaktionsraums bezüglich einer Richtung einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors antiparallel ausgebildet sein, wodurch die Abscheidung von molekularem Wasserstoff bzw. molekularem Sauerstoff an den beiden Elektroden zugunsten der Bildung von Browngas unterdrückt wird. Durch die Drehbewegung des Arbeitsmediums im Magnetfeld des Magneten mit einer antiparallelen Einstellung der Magnetfeldrichtung bezüglich der Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung des Wassers wird erreicht, dass auf Ionen in dem Arbeitsmedium durch das Magnetfeld eine resultierende Kraftwirkung ausgewirkt wird, die die Ionen auf eine spiralförmige, in Richtung auf die Achse des Reaktionsraums verlaufende Bewegungsbahn zwingt. Es wird damit verhindert, dass sich die Ionen den Elektroden nähern und sich dort abscheiden. N2006/02800 • 9 9 9 ·· ·· 99 99 99 999 -6-According to another embodiment variant of the invention, it is provided that the gas generator is designed with a magnet or, according to a further embodiment variant, a magnetic field direction of the magnet in the region of the axis of the reaction space can be formed in anti-parallel with respect to a direction of an angular velocity of the rotor, whereby the deposition is suppressed by molecular hydrogen or molecular oxygen at the two electrodes in favor of the formation of Browngas. By the rotational movement of the working medium in the magnetic field of the magnet with an anti-parallel setting of the magnetic field direction with respect to the angular velocity of the rotational movement of the water is achieved that is acted on ions in the working medium by the magnetic field, a resultant force effect, the ions in a spiral, in the direction of the axis of the reaction space extending trajectory forces. This prevents the ions from approaching the electrodes and depositing there. N2006 / 02800 • 9 9 9 ···· 99 99 99 999 -6-
Weiters ist es möglich, dass im bzw. am Gasgenerator ein Druckgefaß für das Wasser als Arbeitsmedium ausgebildet ist, wodurch, wie bereits erwähnt, wiederum die Bildungsrate des Browngases begünstigt wird.Furthermore, it is possible that in or on the gas generator, a pressure vessel for the water is designed as a working medium, which, as already mentioned, in turn, the formation rate of the Brown gas is favored.
Um das erfindungsgemäße Kühlgerät auch in maritimen Bereichen problemlos verwenden zu können, ist es von Vorteil, wenn der Gasgenerator mit einer Wasserentsalzungsrichtung verbunden ist, sodass das benötigte Wasser für die Elektrolyse aus Meerwasser erzeugt werden kann. Insbesondere hat dieser auch den Vorteil, dass damit das Klimagerät mobil ausgebildet werden kann, beispielsweise auch auf Schiffen oder dgl., Verwendung finden kann.In order to use the refrigerator according to the invention also in maritime areas without problems, it is advantageous if the gas generator is connected to a desalination, so that the required water for the electrolysis of seawater can be generated. In particular, this also has the advantage that so that the air conditioner can be made mobile, for example, on ships or the like., Can be used.
Die Verbrennungseinrichtung kann mit einer Sammeleinrichtung für die Verbrennungsgase, also im Wesentlichen Wasserdampf, ausgebildet sein, wobei es von Vorteil ist, wenn diese Sammeleinrichtung einen Kondensator umfasst, an dem der Wasserdampf zu Wasser verflüssigt wird, sodass also das Wasser wiederum dem Gasgenerator oder dem Druckgefaß für das Wasser rückgeführt werden kann und somit dem Kreislauf wieder zur Verfügung steht. Diese hat insbesondere den Vorteil, wenn das Wasser für die Elektrolyse aus Meerwasser erzeugt wird, da damit die Wasserentsalzungseinrichtung über einen längeren Zeitraum wegen geringerer Belastung, beispielsweise der Membranen von Umkehrosmoseanlagen, betrieben werden kann.The combustion device may be formed with a collecting device for the combustion gases, ie essentially water vapor, it being advantageous if this collecting device comprises a condenser, at which the water vapor is liquified to water, so that the water in turn the gas generator or the pressure vessel for the water can be recycled and thus the cycle is available again. This has the advantage, in particular, if the water for electrolysis is produced from seawater, since it allows the water desalination device to be operated for a relatively long period of time because of less stress, for example the membranes of reverse osmosis plants.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen dabei jeweils in schematisch stark vereinfachter Darstellung:In each case, in a schematically simplified representation:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kühlgerätes, welches nach dem Absorptionsprinzip arbeitet;Fig. 1 is a schematic diagram of a cooling device according to the invention, which operates on the principle of absorption;
Fig. 2 den Aufbau eines Gasgenerators;Fig. 2 shows the structure of a gas generator;
Fig. 3 eine Ausführungsvariante des Gasgenerators mit im Reaktionsraum angeordneter Schallquelle;3 shows an embodiment variant of the gas generator with a sound source arranged in the reaction space;
Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante des Gasgenerators. N2006/02800 ·· ···· ·· ·· • ·· I • ·· 9 • · · · • · * · >:Fig. 4 shows another embodiment of the gas generator. N2006 / 02800 ·····································································································································································
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Einfuhrend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.It should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component designations, the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or identical component names. Also, the location information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to the new situation mutatis mutandis when a change in position. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kühlgerätes 1, welches nach dem Prinzip von Adsorptionskältemaschinen arbeitet. Dieses Kühlgerät umfasst bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung einen Generator 2 bzw. Austreiber, einen Absorber 3, einen Verdampfer 4, einen Kondensator 5, eine Verbrennungseinrichtung 6 für ein Was-serstoff-Sauerstoff-Gemisch in Form von Browngas, sowie einen Gasgenerator 7.Fig. 1 shows a schematic diagram of a cooling device 1 according to the invention, which operates on the principle of Adsorptionskältemaschinen. This cooling device comprises in this embodiment of the invention, a generator 2 or expeller, an absorber 3, an evaporator 4, a condenser 5, a combustion device 6 for a hydrogen-oxygen mixture in the form of Browngas, and a gas generator. 7
Die Verbrennungseinrichtung 6 ist über einen Kreislauf 8 für ein Wärmeträgerfluid mit dem Generator 2 verbunden, wodurch in den Generator 2 die notwendige Antriebswärme übertragen wird. Als Wärmeträgerfluid kann beispielsweise Wasser verwendet werden, ebenso sind andere Fluide, die die Verbrennungswärme, welche in der Verbrennungsein-richtung 6 entsteht, aufhehmen und in den Generator 2 übertragen können, möglich.The combustion device 6 is connected via a circuit 8 for a heat transfer fluid to the generator 2, whereby the necessary drive heat is transmitted to the generator 2. As the heat transfer fluid, for example, water can be used, as well as other fluids that can absorb the heat of combustion, which is formed in the Verbrennungssein-direction 6, and transfer to the generator 2, possible.
Der Generator 2 ist über eine Pumpe 9, welche einen geringen Bedarf an elektrischer E-nergie auf weist, die beispielsweise von einem Akkumulator oder dgl. gespeist werden kann, wobei in diesem Fall auch die Einspeisung von Strom aus solarer Energie gegebenenfalls unter Zwischenanordnung von Akkumulatoren zum Betrieb der Pumpe 9 möglich ist. Andererseits ist der Generator 2 über ein Ventil 10 mit dem Absorber 3 verbunden. Im Absorber 3 liegt das Absorptionsmedium, beispielsweise die Wasser-/Lithiumbromid-Lösung vor. Das Wasser dient dabei als Kältemittel.The generator 2 is a pump 9, which has a low demand for electrical energy, which can be fed, for example, from an accumulator or the like, in which case also the supply of electricity from solar energy optionally with the interposition of accumulators to operate the pump 9 is possible. On the other hand, the generator 2 is connected via a valve 10 to the absorber 3. Absorber 3 contains the absorption medium, for example the water / lithium bromide solution. The water serves as a refrigerant.
Der Absorber 3 ist wiederum mit dem Verdampfer 4 verbunden. Durch Verdampfung des Kältemittels, beispielsweise Wasser, im Verdampfer 4, bei vorzugsweise sehr geringen N2006/02800 ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · · · • · · ··· • · · · · ·· • · V ··· ·#· · · • · · ·· ···· ··# -8-The absorber 3 is in turn connected to the evaporator 4. By evaporation of the refrigerant, for example water, in the evaporator 4, preferably at very low N2006 / 02800 ··························································································· ························································
Druck, kann damit das verdampfte Wasser in den Absorber 3 eingeleitet werden und verdünnt dort die Wasser/Lithiumbromid-Lösung.Pressure, so that the evaporated water can be introduced into the absorber 3 and diluted there, the water / lithium bromide solution.
Schließlich ist der Verdampfer 4 über ein Ventil 11 mit dem Kondensator 5 verbunden, über den die Rückführung von kondensiertem Kältemittel in dem Verdampfer 4 ermöglicht wird und damit ein Kältemittelkreislauf geschlossen wird. Um den Prozess entsprechend effizient auszubilden, wird dem Verdampfer 4 Kaltwasser zugeführt. Des Weiteren werden dem Absorber 3 und dem Kondensator 5 Kühlwasser, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, über einen entsprechenden Wärmetauscher zugeführt, sodass darin ein Mitteltemperatumi-veau aufrechterhalten wird, bei dem sowohl die vom Kaltwasserkreislauf abgegebene Wärme als auch die Betriebswärme abgeführt werden. Daneben existieren, wie an sich bekannt, bei geschlossenem absorptionsgestützten Klimaanlagen ein Hochtemperatumi-veau, bei dem die Prozesstemperatur bereitgestellt wird im Generator 2, sowie einem Nied-rigtemperatumiveau, bei dem der Kühlprozess betrieben wird im Verdampfer 4.Finally, the evaporator 4 is connected via a valve 11 to the condenser 5, via which the return of condensed refrigerant in the evaporator 4 is made possible and thus a refrigerant circuit is closed. In order to make the process correspondingly efficient, cold water is supplied to the evaporator 4. Furthermore, cooling water, as indicated in FIG. 1, is supplied to the absorber 3 and the condenser 5 via a corresponding heat exchanger, so that a medium temperature level is maintained therein in which both the heat emitted by the cold water circuit and the operating heat are dissipated , In addition, as known per se, with closed absorption-based air conditioning systems, there is a high-temperatum level in which the process temperature is provided in the generator 2 and a low-temperature level in which the cooling process is operated in the evaporator 4.
Dieser prinzipielle Aufbau einer Absorptionskühleinrichtung ist mit Ausnahme der Erzeugung der Antriebswärme über die Verbrennungseinrichtung 6 in Verbindung mit dem Gasgenerator 7 an sich bekannt, sodass sich weitere Erörterungen an dieser Stelle erübrigen und sei der auf dem technischen Gebiet der Kältemaschinen und Kühlgeräte tätige Fachmann an die einschlägige Literatur verwiesen, beispielsweise auf den oben erwähnten „Leitfaden zum Thema solares Kühlen“.This basic structure of an absorption cooling device is known per se with the exception of the generation of the drive heat via the combustion device 6 in conjunction with the gas generator 7, so that further discussions at this point are unnecessary and the relevant in the technical field of refrigerators and refrigerators specialist Referenced literature, for example, the above-mentioned "Guide to solar cooling".
Daneben sei erwähnt, dass auch andere Absorptionslagen mit Expansionsmaschinen im Absorptionskreislauf existieren, die beispielsweise mit Ammoniak bzw. einer Ammoniaklösung betrieben werden, wie dies z.B. aus der DE 202 17 040 U bekannt ist.In addition, it should be noted that other absorption layers exist with expansion machines in the absorption cycle, which are operated, for example, with ammonia or an ammonia solution, as described e.g. from DE 202 17 040 U is known.
Weiters umfasst die Erfindung auch Kühlgeräte 1 nach dem Adsorptionsprinzip, wobei, wie eingangs erwähnt, hierbei ein Adsorber, beispielsweise Silikagel, verwendet wird. Auch dieses Prinzip ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Erörterungen an dieser Stelle erübrigen.Furthermore, the invention also includes refrigerators 1 according to the adsorption principle, wherein, as mentioned above, in this case an adsorber, for example silica gel, is used. This principle is also known from the prior art, so that further discussion is unnecessary at this point.
Erfindungswesentlich ist, dass die Antriebswärme durch die Verbrennung von Browngas in der Verbrennungseinrichtung 6 bereitgestellt wird. Diese Verbrennungseinrichtung 6 kann im einfachsten Fall eine Verbrennungslanze sein, an deren offenem Ende eine Flam- N2006/02800 ♦ · ·· • · · • · · • · · • · ♦ ·* »· ·· ·· • · · · · · ♦ · · · · ··· • ··· . ·· · · • * t · · ·· ·· ·· ·· ···· ··· ··· -9-me brennt. Auch hierzu sind unterschiedlichste Ausführungsvarianten von derartigen Verbrennungslanzen an sich bekannt, beispielsweise auch die Ausgestaltung dieser Verbrennungseinrichtung 6 mit entsprechend automatischen Zündmechanismen, beispielsweise einer Piezzozündung, sodass die Zündung des Gasgemisches automatisch bei Bedarf erfolgt und daher die Flamme in der Verbrennungseinrichtung 6 nicht ständig brennen muss.Essential to the invention is that the drive heat is provided by the combustion of Browngas in the combustion device 6. This combustion device 6 may in the simplest case be a combustion lance, at the open end of which a flame lance is provided. N2006 / 02800 ♦ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ♦ · · · · ··· • ···. . For this purpose, a wide variety of embodiments of such combustion lances are known per se, for example, the design of this combustion device 6 with corresponding automatic ignition mechanisms, such as a piezoelectric ignition, so that the ignition of the gas mixture automatically takes place when needed and therefore the flame in the combustion device 6 does not have to burn constantly.
Anstelle der Verbrennungseinrichtung 6 ist es möglich, einen Thermogenerator, in dem die Umwandlung des Browngases in Wasser und Wärme erfolgt, einzusetzen. Das Innere des Thermogenerators ist mit einem offenporigen Sinterwerkstoff bzw. ein Sintermetall erfüllt. Das Browngas erfährt an der sehr großen Oberfläche der inneren Poren des Sinterwerkstoffs eine katalytisch induzierte Rekombination bzw. eine Umwandlung in Wasser. Bei dieser Umwandlung des Brown-Gases in Wasser wird Wärme frei, die dann dem Generator 2 oder dem Adsorber zugeführt wird. Vorteilhaft ist dabei, dass die Rekombination des Browngases zu Wasser in dem Sinterwerkstoff vergleichsweise langsam und ohne Flammenbildung vor sich geht.Instead of the combustion device 6, it is possible to use a thermogenerator in which the conversion of the brown gas into water and heat takes place. The interior of the thermogenerator is filled with an open-pore sintered material or a sintered metal. The Browngas undergoes a catalytically induced recombination or a conversion into water on the very large surface of the inner pores of the sintered material. In this conversion of the Brown gas into water heat is released, which is then fed to the generator 2 or the adsorber. It is advantageous that the recombination of the brown gas to water in the sintered material is comparatively slow and without flame formation going on.
Bei der Verwendung einer offenen Flamme ist es vorteilhaft an geeigneter Stelle, insbesondere der Zuleitung des Browngases in die Verbrennungseinrichtung 6, eine Flammenrückschlagsicherung vorzusehen.When using an open flame, it is advantageous at a suitable location, in particular the supply of the brown gas into the combustion device 6, to provide a flame arrestor.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass selbstverständlich mehrere Absorber 3 bzw. Adsorber, Generatoren 2, Verdampfer 4, sowie Kondensatoren 5 bei Bedarf verwendet werden können, vorzugsweise in Parallelschaltung.It should be mentioned at this point that, of course, a plurality of absorber 3 or adsorber, generators 2, evaporator 4, as well as capacitors 5 can be used if necessary, preferably in parallel.
Der Kreislauf 8, der die Verbrennungseinrichtung 6 mit dem Generator 2 verbindet, kann im einfachsten Fall im Bereich der Verbrennungseinrichtung 6 durch eine entsprechende Rohrwendel gebildet sein, beispielsweise aus Kupfer, um damit einen hohen Übertragungsgrad der durch die Verbrennung gebildeten Wärme in das Wärmeträgermedium zu erreichen.The circuit 8, which connects the combustion device 6 to the generator 2, may be formed in the simplest case in the region of the combustion device 6 by a corresponding coiled tubing, for example made of copper, in order to achieve a high degree of transfer of heat generated by the combustion in the heat transfer medium ,
Andere Ausführungsvarianten von entsprechenden Wärmetauschern zu diesem Zweck sind selbstverständlich möglich. N2006/02800 ·♦ • · • · • · ·· ···· ··Other embodiments of corresponding heat exchangers for this purpose are of course possible. N2006 / 02800 · ♦ · · · · · · ······· ··
• · · · · · ·· ·· ·· ·· ··· 10• ································ 10
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Ausfuhrungsbeispiels des Gasgenerators 7 schematisiert dargestellt.Fig. 2 shows the structure of an exemplary embodiment of the gas generator 7 shown schematically.
Das Innere des Gasgenerators 7 wird durch einen bezüglich einer Achse 12 rotationssymmetrisch geformten Reaktionsraum 13 gebildet. Zur besseren Anschaulichkeit sind von diesem Reaktionsraum 13 nur durch strichlierte Linien angedeutete äußere Begrenzungsflächen 14 dargestellt. Gemäß diesem Ausfuhrungsbeispiel ist der Reaktionsraum 13 zylinderförmig ausgebildet und die Begrenzungsflächen 14 werden demgemäß durch einen Mantel 15 und eine kreisscheibenförmige Bodenplatte 16 bzw. eine ebenfalls kreisscheibenförmige Deckplatte 17 gebildet.The interior of the gas generator 7 is formed by a rotationally symmetrical with respect to an axis 12 shaped reaction chamber 13. For better clarity of this reaction space 13 are indicated only by dashed lines indicated outer boundary surfaces 14. According to this embodiment, the reaction chamber 13 is cylindrical and the boundary surfaces 14 are accordingly formed by a jacket 15 and a circular disk-shaped bottom plate 16 and a likewise circular disk-shaped cover plate 17.
Ein zumindest im Wesentlichen durch Wasser gebildetes Arbeitsmedium wird durch eine Leitung 18 in der Bodenplatte 16 dem Reaktionsraum 13 zugefuhrt, wobei ein Einlaufstutzen 19 der Leitung 18 bzw. eine Einströmöffnung in den Reaktionsraum 13 bezüglich der Achse 12 tangential ausgerichtet ist. Eine in eine weitere Leitung 20 in der Deckplatte 17 übergehende Ausströmöffnung 21 des Reaktionsraums 13 ist bezüglich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 koaxial angeordnet bzw. ausgerichtet. Am Mantel 15 des Reaktionsraums 13 sind zwei als Anode 22 bzw. Kathode 23 ausgebildete Elektroden 24 angeordnet, wobei innere Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 zumindest bereichsweise die Begrenzungsfläche 14 im Bereich des Mantels 15 des Reaktionsraums 13 bilden. D.h. die Begrenzungsfläche 14 im Bereich des Mantels 15 geht stetig in die inneren Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 über und bilden diese Flächen somit gemeinsam eine Zylindermantelfläche. Dadurch wird vermieden, dass es beim Vorbeiströmen des Arbeitsmediums an den Rändern der Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 zu Verwirbelungen des Arbeitsmediums kommt. Das Arbeitsmedium wird nämlich durch einen Rotor 27 in eine Drehbewegung bzw. in Rotation versetzt. Der Rotor 27 ist im Bereich der Bodenplatte 16 mit einer Rotationsachse 28, die bezüglich der Achse 12 des Rotationsraums 13 koaxial ausgerichtet ist, angeordnet. Die Drehbewegung des Rotors 27 erfolgt mit einer Winkelgeschwindigkeit, deren vektorielle Richtung 29 parallel zur Achse 12 des Reaktionsraums 13 in Richtung auf die Deckplatte 17 ausgerichtet ist. Im Bereich des Mantels 15 erfolgt somit die Bewegung des aus dem Einlaufstutzen 19 tangential einströmenden Arbeitsmediums und die Bewegung des sich in dem Reaktionsraum 13 in Drehbewegung befindlichen Arbeitsmediums in der gleichen Richtung, wodurch vermieden wird, dass es im Bereich des Einlauf- N2006/02800 ·· • · · • · · • · · 9 · · ·· ·· • « · · • Φ · · • ··· • · ·· ·· • ··· ·· * • · ···· ··· -11-stutzens 19 zu Verwirbelungen des Arbeitsmediums kommt. Der Rotor 27 bzw. ein diesen antreibender Motor ist so ausgebildet, dass die Rotation mit einem Betrag der Winkelgeschwindigkeit aus einem Bereich von 10 sec'1 bis 25 sec'1 erfolgt. Auch der Rotor 27 kann entweder aus dem Stromnetz oder mit Strom aus solarer Energie gespeist werden, wie sämtliche Pumpen 9 des Kühlgerätes 1A working medium formed at least essentially by water is supplied to the reaction space 13 through a conduit 18 in the base plate 16, wherein an inlet connection 19 of the conduit 18 or an inflow opening into the reaction space 13 is aligned tangentially with respect to the axis 12. An outflow opening 21 of the reaction space 13, which merges into a further line 20 in the cover plate 17, is arranged or aligned coaxially with respect to the axis 12 of the reaction space 13. Two electrodes 24 designed as anode 22 and cathode 23 are arranged on the jacket 15 of the reaction space 13. Inner electrode surfaces 25 and 26 form the boundary surface 14 in the area of the jacket 15 of the reaction space 13 at least in regions. That the boundary surface 14 in the region of the jacket 15 passes continuously into the inner electrode surfaces 25 and 26 and thus form these surfaces together a cylinder jacket surface. This avoids that, as the working medium flows past the edges of the electrode surfaces 25 and 26, turbulence of the working medium occurs. Namely, the working medium is set in rotation by a rotor 27. The rotor 27 is arranged in the region of the bottom plate 16 with a rotation axis 28, which is aligned coaxially with respect to the axis 12 of the rotation space 13. The rotational movement of the rotor 27 takes place at an angular velocity whose vectorial direction 29 is aligned parallel to the axis 12 of the reaction space 13 in the direction of the cover plate 17. In the region of the jacket 15, therefore, the movement of the working medium flowing in tangentially from the inlet connection 19 and the movement of the working medium in the reaction chamber 13 in the same direction takes place in the same direction, thereby avoiding being in the region of the inlet N2006 / 02800. ········································ 9 ········ · -11 -stutzens 19 to swirling of the working medium comes. The rotor 27 or a motor driving this is designed so that the rotation takes place with an amount of the angular velocity from a range of 10 sec'1 to 25 sec'1. Also, the rotor 27 can be fed either from the power grid or with electricity from solar energy, as all pumps 9 of the cooling device. 1
Wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektroden 24 zwischen der Anode 22 und der Kathode 23 ein elektrisches Feld 30 erzeugt, so kommt es zu einer entsprechenden Bewegung, der in dem Arbeitsmedium vorhandenen Ionen und in der Folge an der Anode 22 zur Bildung von molekularem Sauerstoff und an der Kathode 23 zur Bildung von molekularem Wasserstoff. Diese Abscheidung von Sauerstoff bzw. von Wasserstoff findet bei der gewöhnlichen elektrolytischen Aufspaltung von Wasser an den Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 statt. Von der Bildung von Browngas, ist bekannt, dass dieses in der Mitte zwischen den beiden Elektroden 24 gebildet wird und sich somit in der Form von Blasen 31 im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 ansammelt. Die Blasen 31 des gebildeten Browngases werden, bedingt durch die Rotationsbewegung des Arbeitsmediums, im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 konzentriert und steigen andererseits, bedingt durch den Auftrieb im Reaktionsraum 13, in Richtung auf die Ausströmöffnung 21 auf und können somit durch die Leitung 20 abgesaugt werden. Durch die mit Hilfe des Rotors 27 erzeugte Drehbewegung des Arbeitsmediums im Reaktionsraum 13 wird somit erreicht, dass auf die Blasen 31 des entstehenden Browngases eine Kraftwirkung ausgeübt wird, wodurch diese weiter im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 konzentriert werden und dadurch das gebildete Browngas durch die Ausströmöffnung 21 bzw. die Leitung 20 aus dem Reaktionsraum 13 abgesaugt werden kann. Andererseits wird durch die rotationsförmige Strömung des Arbeitsmediums aber auch erreicht, dass die Diffusionsbewegung der Ionen in Richtung auf die Elektroden 24 hin bzw. entsprechend der Richtung des elektrischen Feldes 30 eine ständige Ablenkbewegung erfahrt und somit die Abscheidung von molekularem Sauerstoff bzw. von molekularem Wasserstoff an den E-lektroden 24 verhindert bzw. unterdrückt wird, wodurch umgekehrt die Bildung des Brown-Gases in den Blasen 31 begünstigt wird.If an electric field 30 is generated by applying an electrical voltage to the electrodes 24 between the anode 22 and the cathode 23, then there is a corresponding movement of the ions present in the working medium and subsequently at the anode 22 for the formation of molecular Oxygen and at the cathode 23 for the formation of molecular hydrogen. This deposition of oxygen or hydrogen takes place in the usual electrolytic splitting of water at the electrode surfaces 25 and 26, respectively. From the formation of brown gas, it is known that this is formed in the middle between the two electrodes 24 and thus accumulates in the form of bubbles 31 in the region of the axis 12 of the reaction space 13. Due to the rotational movement of the working medium, the bubbles 31 of the brown gas formed are concentrated in the region of the axis 12 of the reaction space 13 and, on the other hand, rise due to the buoyancy in the reaction space 13 in the direction of the outflow opening 21 and can thus pass through the line 20 be sucked off. As a result of the rotational movement of the working medium in the reaction chamber 13, generated with the aid of the rotor 27, a force is exerted on the bubbles 31 of the resulting brown gas, thereby further concentrating them in the region of the axis 12 of the reaction space 13 and thus the brown gas formed the outflow opening 21 or the line 20 can be sucked out of the reaction chamber 13. On the other hand, however, it is also achieved by the rotational flow of the working medium that the diffusion movement of the ions in the direction of the electrodes 24 or according to the direction of the electric field 30 experiences a constant deflection movement and thus the deposition of molecular oxygen or of molecular hydrogen the E-electrode 24 is prevented or suppressed, which in turn promotes the formation of the Brown gas in the bubbles 31.
Die Elektroden 24 können auch an der Innenseite des Mantels 15 des Reaktionsraums 13 eingebettet sein, sodass die inneren Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 mit der inneren Be- N2006/02800 ·· ·· ·· tt ·· ···· • ·· ·· ·· ·· · • ·· ·· · · · ··· ··· • · · · ··· ·· · · *··* *··* ··* ··* '·*' ···* -12-grenzungsfläche 14 des Reaktionsraums 13 eine zylinderförmige Fläche bilden. Die Bodenplatte 16, die Deckplatte 17 und der Mantel 15, die den Reaktionsraum 13 begrenzen, können aus einem elektrisch nicht leitenden Material, bevorzugt einem Kunststoff, hergestellt sein.The electrodes 24 may also be embedded on the inside of the jacket 15 of the reaction space 13, so that the inner electrode surfaces 25 and 26, respectively, with the inner N2006 / 02800 ·· ·· · · tt ·· ···· • ·· · ··················· ··· 12 boundary surface 14 of the reaction space 13 form a cylindrical surface. The bottom plate 16, the cover plate 17 and the jacket 15, which limit the reaction space 13, may be made of an electrically non-conductive material, preferably a plastic.
Gemäß einer Ausfuhrungsvariante dazu kann die Ausströmöffnung 21 im vorderen Endbereich einer Absauglanze 32 ausgebildet sein, wie dies Fig. 3 zeigt. Diese Absauglanze 32 kann in Richtung parallel zur Achse 12 des Reaktionsraums 13 verstellbar angeordnet sein und kann somit in den Reaktionsraum 13 unterschiedlich weit eingeschoben werden. Durch geeignete Einstellung der Absauglanze 32 kann erreicht werden, dass mit den Blasen 31 des Browngases nur ein sehr geringer Anteil des Arbeitsmediums Wasser mit abgesaugt wird. Das Arbeitsmedium wird durch den Einlaufstutzen 19, wie bereits ausgeföhrt worden ist, in den Reaktionsraum 13 eingebracht und wird durch den Rotor 27 in Drehbewegung entsprechend der Winkelgeschwindigkeit versetzt. Unter der gleichzeitigen Wirkung des elektrischen Feldes 30 und der Drehbewegung, entsprechend der Winkelgeschwindigkeit, kommt es zur Bildung des Browngases in den Blasen 31, die mit Hilfe der Absauglanze 32 aus dem Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 abgesaugt werden.According to an embodiment variant, the outflow opening 21 may be formed in the front end region of a suction lance 32, as shown in FIG. 3. This suction lance 32 can be arranged to be adjustable in the direction parallel to the axis 12 of the reaction space 13 and thus can be inserted into the reaction space 13 to different degrees. By suitable adjustment of the suction lance 32 can be achieved that with the bubbles 31 of the Brown gas only a very small proportion of the working medium water is sucked with. The working fluid is introduced through the inlet port 19, as has already been ausgefhrt, into the reaction chamber 13 and is offset by the rotor 27 in rotational movement corresponding to the angular velocity. Under the simultaneous action of the electric field 30 and the rotational movement, corresponding to the angular velocity, the brown gas is formed in the bubbles 31, which are sucked out of the region of the axis 12 of the reaction space 13 with the aid of the suction lance 32.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel des Gasgenerators 7 mit zumindest einer im Reaktionsraum 13 angeordneten Schallquelle 33.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the gas generator 7 with at least one sound source 33 arranged in the reaction space 13.
Die Schallquelle 33 ist koaxial bezüglich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 im Bereich der Bodenplatte 16 angeordnet. Gemäß diesem Ausfuhrungsbeispiel ist außerdem vorgesehen, dass die Schallquelle 33 an dem Rotor 27 angebracht ist. Mit dieser Schallquelle 33 wird Ultraschall mit einer Frequenz aus einem Bereich von 25 kHz bis 55 kHz, vorzugsweise von 38, 5 kHz bis 41,5 kHz in den Reaktionsraum 13 eingestrahlt und damit das Wasser beaufschlagt. Als günstig erweist sich insbesondere eine Frequenz von 40, 5 kHz. Zusätzlich zur Anordnung der Schallquelle 33 im Reaktionsraum 13 sind die inneren Begrenzungsflächen 14 des Reaktionsraums 13 durch eine auch in Richtung parallel zur Achse 12 gekrümmte Fläche bzw. gemäß diesem Ausfiihrungsbeispiel durch eine Kugelfläche gebildet. D.h. es ist zumindest ein Teilbereich der inneren Begrenzungsflächen 14 des Reaktionsraums 13 durch einen, den Schall konzentrierenden Reflektor 34 gebildet. Die inneren Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 stellen somit ebenfalls Teilbereiche des Reflektors N2006/02800 • · • · • ·The sound source 33 is arranged coaxially with respect to the axis 12 of the reaction space 13 in the region of the bottom plate 16. According to this exemplary embodiment, it is also provided that the sound source 33 is attached to the rotor 27. With this sound source 33, ultrasound is irradiated with a frequency from a range of 25 kHz to 55 kHz, preferably from 38, 5 kHz to 41.5 kHz in the reaction chamber 13 and thus applied to the water. In particular, a frequency of 40, 5 kHz proves to be favorable. In addition to the arrangement of the sound source 33 in the reaction space 13, the inner boundary surfaces 14 of the reaction space 13 are formed by a curved in the direction parallel to the axis 12 surface or according to this Ausfiihrungsbeispiel by a spherical surface. That At least a portion of the inner boundary surfaces 14 of the reaction space 13 is formed by a reflector 34 concentrating the sound. The inner electrode surfaces 25 and 26 thus likewise constitute partial regions of the reflector N2006 / 02800.
·· ·· ···· • · · · • · ··· ··· ··· · · · • · • · · ·· ·· ··· 13 34 dar. Durch den kugelförmig ausgebildeten Reflektor 34 wird in Verbindung mit der im Bereich der Achse 12 angeordneten Schallquelle 33 eine den Schall konzentrierende Wirkung erzielt, wobei es zu einer Erhöhung bzw. Konzentration des Schalldrucks über die Länge der Achse 12 im Bereich des Reaktionsraums 13 kommt. Da der Reflektor 34 nicht parabolisch geformt ist, erfolgt die Schallkonzentration nicht in einem einzelnen Punkt bzw. Brennpunkt sondern über einen ausgedehnten Längenbereich der Achse 12 in dem Reaktionsraum 13. Dieser Längenbereich der Achse 12 ist aber auch der Bereich, indem die Bildung des Browngases in den Blasen 31 beobachtet werden kann. Es zeigt sich, dass durch die Beaufschlagung des Arbeitsmediums bzw. des Bereichs der Entstehung der Blasen 31 des Browngases in der Umgebung der Achse 12 mit Ultraschall eine deutliche Verstärkung der Bildung des Browngases erreicht werden kann.The spherically shaped reflector 34 is formed in. As shown in FIG Connection with the sound source 33 arranged in the region of the axis 12 achieves a sound-concentrating effect, whereby an increase or concentration of the sound pressure over the length of the axis 12 in the region of the reaction space 13 occurs. Since the reflector 34 is not parabolically shaped, the sound concentration is not in a single point or focal point but over an extended length range of the axis 12 in the reaction space 13. However, this length range of the axis 12 is also the area by the formation of the Brown gas in the bubbles 31 can be observed. It turns out that by applying the working medium or the region of formation of the bubbles 31 of the brown gas in the vicinity of the axis 12 with ultrasound, a significant increase in the formation of the brown gas can be achieved.
Es ist zwar nicht unbedingt erforderlich die Schallquelle 33 an dem Rotor 27 anzubringen und mit diesem mitzurotieren, dies hat aber andererseits den Vorteil, dass bei einer nicht rotationssymmetrischen Abstrahlungscharakteristik der Schallquelle 33 bezüglich der Achse 12 durch die Drehbewegung mit dem Rotor 27 eine zeitliche Mittelung bzw. Gleichverteilung der räumlichen Verteilung des Schalldruckes über jeweils eine Umdrehung des Rotors 27 hinweg erfolgt.Although it is not absolutely necessary to attach the sound source 33 to the rotor 27 and rotates with it, this has the advantage on the other hand that with a non-rotationally symmetric radiation characteristic of the sound source 33 with respect to the axis 12 by the rotational movement with the rotor 27 a temporal averaging or Equal distribution of the spatial distribution of the sound pressure over one revolution of the rotor 27 takes place away.
Nach weiteren Ausfuhrungsbeispielen des Gasgenerators 7 ist es möglich diesen mit zumindest einer Infrarotquelle 35 und zumindest einem Magneten 36 zu versehen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.According to further exemplary embodiments of the gas generator 7, it is possible to provide it with at least one infrared source 35 and at least one magnet 36, as shown in Fig. 4.
Die Infrarotquelle 35 kann im Bereich der Deckplatte 17 versenkt in die Begrenzungsfläche 14 angebracht sein und strahlt Infrarotstrahlung in den Bereich des Reaktionsraums 13 ein. Es zeigt sich, dass durch das Beaufschlagen des Arbeitsmediums mit Infrarotstrahlung ebenfalls eine positive Beeinflussung der Bildung des Browngases in den Blasen 31 bewirkt wird und damit die Bildung des Browngases beschleunigt werden kann. Die Stelle, an der die Infrarotquelle 35 im Reaktionsraum 13 angeordnet ist, ist für deren Wirkung nicht entscheidend. Wesentlich ist die Beaufschlagung des Arbeitsmediums mit der Infrarotstrahlung als solcher.The infrared source 35 can be recessed into the boundary surface 14 in the area of the cover plate 17 and radiates infrared radiation into the region of the reaction space 13. It turns out that by applying the working medium with infrared radiation also a positive influence on the formation of the Brown gas in the bubbles 31 is effected and thus the formation of the Brown gas can be accelerated. The location where the infrared source 35 is located in the reaction space 13 is not critical to its effect. Essential is the admission of the working medium with the infrared radiation as such.
Der Magnet 36 ist ebenfalls im Bereich der Deckplatte 17 angeordnet, wobei dieser so ausgerichtet ist, dass die magnetische Induktion 37 im Bereich der Achse 12 des Reakti- N2006/02800The magnet 36 is also arranged in the region of the cover plate 17, wherein it is aligned so that the magnetic induction 37 in the region of the axis 12 of the reaction N2006 / 02800
·· ·· • · • · • · • · ·· ·· ······································
• ··· ··· - 14-onsraums 13 antiparallel bezüglich der Winkelgeschwindigkeit des Rotors 27 (Fig. 3) bzw. bezüglich deren Richtung 29 ausgerichtet ist. Unter der gemeinsamen Wirkung der durch den Rotor 27 hervorgerufenen Rotation des Arbeitsmediums und dem elektrischen Feld 30 werden Ionen des Arbeitsmediums annähernd in Kreisbahnen geführt. Entsprechend der Kraft, die auf in Magnetfeldern bewegte Ladungen durch das Magnetfeld ausgeübt wird, bewirkt die antiparallel bezüglich der Winkelgeschwindigkeit ausgerichtete magnetische Induktion 37 nun eine zusätzliche Kraft, die annähernd in Richtung auf die Achse 12 des Reaktionsraums 13 weist. Durch diese zusätzliche Kraftwirkung werden die Ionen in dem Arbeitsmedium auf spiralförmige Bahnen gezwungen, die sich immer weiter der Achse 12 des Reaktionsraums 13 annähem. Durch die Kraftwirkung des bzw. der Magneten 36 wird somit verhindert, dass die Ionen des Arbeitsmediums an die Anode 22 bzw. an die Kathode 23 gelangen können und dort zur Bildung von molekularem Sauerstoff bzw. molekularem Wasserstoff fuhren und wird andererseits bewirkt, dass die Ionen im Bereich um die Achse 12 konzentriert werden und dort die Bildung des Browngases in den Blasen 31 intensiviert wird.Is aligned in anti-parallel with respect to the angular velocity of the rotor 27 (FIG. 3) or with respect to its direction 29. Under the joint effect of the rotor 27 caused by the rotation of the working medium and the electric field 30 ions of the working medium are guided approximately in circular paths. According to the force exerted on charges moved in magnetic fields by the magnetic field, the antiparallel angular velocity-oriented magnetic induction 37 now causes an additional force pointing approximately in the direction of the axis 12 of the reaction space 13. As a result of this additional force effect, the ions in the working medium are forced onto spiral-shaped paths which continue to approach the axis 12 of the reaction space 13. The force effect of the magnet or magnets 36 thus prevents the ions of the working medium from reaching the anode 22 or the cathode 23, where they lead to the formation of molecular oxygen or molecular hydrogen, and on the other hand causes the ions be concentrated in the area around the axis 12 and there the formation of the Brown gas is intensified in the bladder 31.
Es wurde außerdem gefunden, dass der Wirkungsgrad des Verfahrens zur Erzeugung von Wärme mit Browngas dadurch erhöht wird, dass der Druck des Arbeitsmediums als auch die Schallintensität der Schallquelle 33 zeitlich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert auf- und abschwellend, d.h. periodisch, verändert werden, wobei die Veränderung des Drucks antizyklisch zur Veränderung der Schallintensität verläuft. Die zeitliche Veränderung dieses Auf- und Abschwellens der Werte des Druckes und der Schallintensität kann dabei relativ langsam erfolgen, und liegt der Wert der Frequenz dieser Veränderung in einem Bereich zwischen 0,1 Hz und 10 Hz.It has also been found that the efficiency of the method of producing heat with Browngas is increased by the fact that the pressure of the working medium as well as the sound intensity of the sound source 33 increases and decreases in time between a minimum value and a maximum value. be changed periodically, with the change in pressure countercyclical to change the sound intensity. The temporal change of this increase and decrease of the values of the pressure and the sound intensity can be relatively slow, and the value of the frequency of this change is in a range between 0.1 Hz and 10 Hz.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines Gasgenerators 7.4 shows a further exemplary embodiment of a gas generator. 7
Die innere Begrenzungsfläche 14 des Reaktionsraums 13 als auch die Elektrodenoberflächen 25 und 26 bilden gemeinsam eine Innenseite einer Kugeloberfläche, die auf den von der Schallquelle 33 erzeugten Schall konzentrierend wirken. D.h. die Begrenzungsoberfläche 14 und die Elektrodenoberflächen 25 und 26 bilden gemeinsam den Reflektor 34 zur Konzentration der Schallenergie im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13. Durch den Einlaufstutzen 19 der tangential zur Begrenzungsfläche 14 und senkrecht zur Achse 12 N2006/02800 • ·The inner boundary surface 14 of the reaction space 13 as well as the electrode surfaces 25 and 26 together form an inner side of a spherical surface, which act on the sound generated by the sound source 33 concentrating. That the boundary surface 14 and the electrode surfaces 25 and 26 together form the reflector 34 for the concentration of the sound energy in the region of the axis 12 of the reaction space 13. Through the inlet connection 19 of the tangential to the boundary surface 14 and perpendicular to the axis 12 N2006 / 02800
·· ···· • · ·· · · • · · • · · • ··· ··· • ·· ··· 15 des Reaktionsraums 13 ausgerichtet ist, strömt Wasser in den Reaktionsraum 13 ein. Durch die somit vorgegebene Einströmrichtung durch den Einlaufstutzen 19 wird das in dem Reaktionsraum 13 befindliche Wasser bzw. Arbeitsmedium in eine Drehbewegung versetzt, die um die Achse 12 des Reaktionsraums 13 als dessen Drehachse erfolgt. Ein gesonderter Rotor zur Erzeugung der Drehbewegung ist in diesem Fall also nicht vorgegeben, der Impuls des einströmenden Arbeitsmediums ist dazu ausreichend.Is aligned with the reaction space 13, water flows into the reaction space 13. By thus predetermined inflow through the inlet port 19 which is located in the reaction chamber 13 water or working fluid is placed in a rotational movement, which takes place about the axis 12 of the reaction chamber 13 as its axis of rotation. A separate rotor for generating the rotational movement is therefore not predetermined in this case, the momentum of the incoming working medium is sufficient.
Die Ausströmöffnung 21 der Absauglanze 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel des Gasgenerators 7 durch einen Absaugtrichter 38 gebildet. Anschließend an diesen Absaugtrichter 38 ist die Absauglanze 32 auch mit einer Phasentrenneinrichtung 39 ausgestattet. Durch diese Phasentrenneinrichtung 39 wird erreicht, dass das flüssige Arbeitsmedium von dem mit den Blasen 31 aufsteigenden Browngas getrennt wird und so im Reaktionsraum 13 zurückgehalten wird. In der auf die Absauglanze 32 anschließenden Leitung 20 ist weiters ein Drosselventil bzw. ein Ventil 40 vorgesehen. Dadurch bildet der Reaktionsraum 13 gleichzeitig auch ein Druckgefäß.The outflow opening 21 of the suction lance 32 is formed by a suction funnel 38 in this embodiment of the gas generator 7. Subsequent to this suction funnel 38, the suction lance 32 is also equipped with a phase separator 39. By means of this phase separator 39 it is achieved that the liquid working medium is separated from the brown gas rising with the bubbles 31 and thus retained in the reaction space 13. In the subsequent to the suction lance 32 line 20, a throttle valve or a valve 40 is further provided. As a result, the reaction space 13 at the same time also forms a pressure vessel.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sowohl im Bereich der Deckplatte 17 als auch im Bereich der Bodenplatte 16 ein Magnet 41 angeordnet ist, wodurch erreicht wird, dass das magnetische Feld bzw. die magnetische Induktion 37 im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 einen homogeneren Verlauf aufweist.According to this exemplary embodiment, it is provided that a magnet 41 is arranged both in the region of the cover plate 17 and in the region of the base plate 16, whereby the magnetic field or the magnetic induction 37 is homogenized in the region of the axis 12 of the reaction space 13 History has.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Kühlgerätes 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Aus-führungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.The embodiments show possible embodiments of the cooling device 1, wherein it should be noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated Aus- management variants of the same, but also various combinations of the individual embodiments are mutually possible and this variation possibility due to the teaching of technical Acting by objective invention in the skill of those working in this technical field is the expert. So are all conceivable embodiments, which are possible by combinations of individual details of the illustrated and described embodiment variant, includes the scope of protection.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Kühlgerätes 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure of the cooling device 1, this or its components have been shown partly unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.
I N2006/02800I N2006 / 02800
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.The problem underlying the independent inventive solutions can be taken from the description.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erftn-dungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. N2006/02800 1 Kühlgerät 36 Magnet 2 Generator 37 Induktion 3 Absorber 38 Absaugtrichter 4 Verdampfer 39 Phasentrenneinrichtung 5 Kondensator 40 Ventil 6 Verbrennungseinrichtung 7 Gasgenerator 8 Kreislauf 9 Pumpe 10 Ventil 11 Ventil 12 Achse 13 Reaktionsraum 14 Begrenzungsfläche 15 Mantel 16 Bodenplatte 17 Deckplatte 18 Leitung 19 Einlaufstutzen 20 Leitung 21 Ausströmöffnung 22 Anode 23 Kathode 24 Elektrode 25 Elektrodenoberfläche 26 Elektrodenoberfläche 27 Rotor 28 Rotationsachse 29 Richtung 30 Feld 31 Blasen 32 Absauglanze 33 Schallquelle 34 Reflektor 35 Infrarotquelle N2006/02800Above all, the individual in Figs. 1; 2; 3; 4 embodiments form the subject of independent solutions according to the invention. The relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures. N2006 / 02800 1 Cooling unit 36 Magnet 2 Generator 37 Induction 3 Absorber 38 Suction funnel 4 Evaporator 39 Phase separator 5 Condenser 40 Valve 6 Combustion device 7 Gas generator 8 Circulation 9 Pump 10 Valve 11 Valve 12 Axle 13 Reaction space 14 Limiting surface 15 Sheath 16 Base plate 17 Cover plate 18 Line 19 Inlet pipe 20 pipe 21 outflow opening 22 anode 23 cathode 24 electrode 25 electrode surface 26 electrode surface 27 rotor 28 rotation axis 29 direction 30 field 31 bubbles 32 suction lance 33 sound source 34 reflector 35 infrared source N2006 / 02800
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