CN100416181C - 依据混合式原理工作的化学热泵 - Google Patents

Abstract

在化学热泵设备中设置有两个相同的主单元，每一主单元包括集成在同一箱体(100)中的反应器和冷凝器/蒸发器。一个主单元被加载，而另一主单元例如可产生冷量。当被加载的单元冷却时并且当制冷的单元被加热时，大量的能量在切换操作中被消耗。为了减小这些消耗的能量，反应器和冷凝器/蒸发器均分成两个另外的容器。冷凝器/蒸发器具有一个部分(3)，其中设置有热交换器(3.3)，并且具有一个收集部分(4)，其中挥发性液体以其冷凝后的状态被存储。以相同的方式，反应器具有设置有热交换器(1.3)和过滤器(1.2)的部分(1)，以及收集部分(2)，其中活性物质的溶液存储在挥发性液体中。通过这种分隔，在切换操作中只有少量物质的温度被改变，这样可明显更快地进行切换。在具有两个主单元的设备中实现了冷却效率的提高。另外在真空侧上不需要阀。

Description

依据混合式原理工作的化学热泵

本申请要求享受于2003年12月8日提交的申请号为No.0303304-0的瑞典专利申请的优先权和其它权益，其内容通过引证在此引入。

技术领域

本发明涉及一种依据混合式原理工作的化学热泵以及一种用于热交换器的喷洒器或分配器，尤其涉及一种用于将液体喷洒到化学热泵的热交换器上的散布装置。

背景技术

在公开的国际专利申请WO 00/37864中披露的化学热泵中，该化学热泵依据一特殊过程来工作，在本文中称为混合式原理、混合式方法、或混合式过程。

在先前公知的热泵中，所有能量储存在主单元中。该主单元总是以平衡状态工作并且因此总是热的。在与主单元完全独立工作的所谓从属单元中，获取对于建筑物的AC(空调)系统的制冷或供热。只要能量储存在主单元中，水和加载的物质可传输到从属单元中，当需要提供热量或冷量时该从属单元可夜以继日地产生热量或冷量。用于热水的热量在夜间直接从主单元中获得，显然主单元总是热的。

该设备需要用作至少三种阀门以便在主单元和从属单元之间连通。然而，在设备中阀门使用了对于固态物质有催化作用的介质，这具有不安全的影响并且通常引起泄漏的风险。因此，存在减小阀门数量的需求。

通常，现有技术的设备包括第一容器，其称为收集器或反应器，其中包含放热地吸收吸附物和吸热地与吸附物脱附的物质。该第一容器经由导管与称为冷凝器/蒸发器的另一容器连接。该第二容器用作当在第一容器内吸热地与该物质脱附的同时使得气态吸附物冷凝成液态吸附物的冷凝器并且用作在第一容器内放热地吸收该吸附物的同时使得液态吸附物蒸发成气态吸附物的蒸发器。在第一容器内的该物质直接与第一热交换器接触，在该第一热交换器中该物质又以液体流动的方式从周围大气环境获得热量或向周围大气环境提供热量。在冷凝器/蒸发器中的液体以相同的方式与第二热交换器直接接触，在第二热交换器中该液体又以液体流动的方式从周围大气环境获得热量或向周围大气环境提供热量。为了使得该热泵能够依据混合式原理工作，第一热交换器与处于固态的物质一起被包含在第一容器内的细网眼的网或过滤器内。形成液态形式的该物质的溶液存在于第一容器的下部并且收集在靠近第一热交换器且位于第一热交换器下面的自由空间中。溶液借助导管和泵从该空间中喷洒到第一热交换器上。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种依据混合式原理工作的化学热泵，在其内部的阀数量减小。

本发明的一目的在于提供一种包括依据混合式原理工作的化学热泵的设备，该设备具有较高的效率。

依据混合式原理工作的化学热泵大致包括反应器部分，在该反应器部分中，在加载阶段时，处于溶解状态的活性物质转变为固体状态并且保持在反应器部分中，随后挥发性液体脱附并且同时/其后被蒸发，并且在该反应器部分，在卸载阶段中，处于其固体状态的活性物质吸收挥发性液体的蒸气并且转变为溶解状态。另外，该化学热泵包括冷凝器/蒸发器部分，在该冷凝器/蒸发器部分中，在加载阶段时，挥发性液体的蒸气由反应器部分来接收并且被冷凝为液态，并且保持在该冷凝器/蒸发器部分中，并且在该该冷凝器/蒸发器部分中，在卸载阶段中，挥发性液体的至少一部分被蒸发并且所形成的蒸气传输到反应器部分。

另外，大致提供了在真空侧没有阀的化学热泵或热力机器。该原理利用两个相同的主单元。每一主单元包括集成在同一箱体内的反应器和冷凝器/蒸发器。其中一个主单元可被加载，同时另一主单元可例如制冷。该原理的一个缺点在于，在该过程转换或过程方向改变时需要大量能量。已经被加载的单元将被冷却，并且已经制冷的单元将被加热。因此，这种转换工作需要长时间，并且在冷却过程中传输的能量在该系统中是主要的损失。在实验中，已经证实其需要大约30-50分钟。在该时间段内该机器是不工作的并且对于建筑物/公寓不提供冷量。

因此，为了改进这种情况，反应器和冷凝器/蒸发器中的每一个均分成另外的两个容器。冷凝器/蒸发器具有其中设置有热交换器的部分和其中容纳有处于其冷凝后的形式的挥发性液体的收集部分，该冷凝后的形式通常为水。另外，反应器具有其中设置有热交换器和过滤器的部分和其中存储有处于挥发性液体状态的活性物质的溶液的收集部分。

借助这样的分隔，在转换操作中只有少量的现有物质量必须改变其温度。因此，转换操作可以明显更快地实施，并且依据实验其可以在低于10分钟内完成。在实际应用中，通过利用两个主单元可获得对于冷却效率的明显提高，其中在所希望的操作模式中，原则上不会发生其中一个主单元完全地卸载而另一主单元完全地加载。

因此，基本上提供了这样一种化学热泵，其借助通常为金属盐的适当的活性物质以及通常为水的挥发性液体来工作，挥发性液体在相应温度下可由该活性物质吸收和脱附，在相应温度之间存在大致恒定的温度差，以便在所述温度之间的区间范围内当该挥发性液体脱附时该活性物质逐渐地从溶解在该挥发性液体的状态转变为固态，通常为结晶状态。更特别的是，挥发性液体可在第一温度时由活性物质吸收并且在较高的第二温度时由活性物质脱附，以便使得活性物质在第一温度下处于固体状态，当活性物质吸收挥发性液体或其蒸气时活性物质从固态立即部分地转变液态或溶液状态，并且在第二温度下具有处于液态或溶液状态，当挥发性液体散失时，特别是其蒸气相，活性物质从其液态或溶液状态立即部分地转变为固体状态。

另外，该化学热泵包括：反应器部分，该反应器部分具有定位在其中的第一热交换器。该活性物质总是保留在该反应器部分中并且在其中在固态与溶解在该挥发性液体中的状态之间转换。另外，设置有冷凝器/蒸发器部分，该冷凝器/蒸发器部分具有定位在其中的第二热交换器。在该冷凝器/蒸发器部分中，只有该挥发性液体总是以变化的量保留在该冷凝器/蒸发器部分中，该挥发性液体在其中蒸发和冷凝。仅用于蒸气/气体的通道/通路在该反应器部分与该冷凝器/蒸发器部分之间延伸并进行连接。喷洒器或分配器可设置在反应器部分中，以便使得在液体中的活性物质即处于溶解状态的活性物质与第一热交换器和固体物质接触。以相同的方式，喷洒器或分配器可设置在冷凝器/蒸发器部分中，以便使得处于其液态的挥发性液体与第二热交换器接触。

这样，在反应器部分中：

-在加载阶段，处于其溶解状态的活性物质转变为固体状态并且保持在反应器部分中，挥发性液体则被脱附并且同时/其后蒸发，和

-在卸载阶段中，处于其固态状态的活性物质吸收挥发性液体的蒸气并且转变为溶解状态，

并且在冷凝器/蒸发器部分中：

-在加载阶段，挥发性液体的蒸气由反应器部分接受并且冷凝成液态并且保持在冷凝器/蒸发器部分中，

-在卸载阶段中，挥发性液体的至少一部分被蒸发，并且所形成的蒸气传输给反应器部分。

有利的是，该反应器部分分为两个单独容器，也就是说，反应器容器和反应器收集容器，反应器容器实现挥发性液体吸收在该活性物质中/与该活性物质脱附，并且在脱附之后当活性物质处于固态或非溶解状态时该反应器容器包含或存储该活性物质，并且反应器的收集容器用于当活性物质处于溶解在该液体中的状态时收集并存储该活性物质。由此可以实现：存储或保留在该反应器收集容器中的物料的温度不取决于在反应器容器中该挥发性液体的脱附温度和使其蒸发的温度。

有利的是，以相同的方式，该冷凝器/蒸发器部分分为两个单独容器，即冷凝器/蒸发器容器和用于冷凝器/蒸发器容器的收集容器。冷凝器/蒸发器容器实现保留在该冷凝器/蒸发器部分中挥发性液体的量的蒸发/冷凝，并且该收集容器用于在该化学热泵卸载过程中收集处于其液体/冷凝的状态的挥发性液体并且用于在该化学热泵加载过程中存储挥发性液体。由此可以实现：存储或保留在该冷凝器/蒸发器部分收集容器中的物料的温度不取决于在冷凝器/蒸发器容器中蒸发/冷凝的温度。

另外，用于反应器的收集容器有利地位于反应器容器下面的水平面处，并且以相同的方式，用于冷凝器/蒸发器部分的收集容器位于在冷凝器/蒸发器容器下面的水平面处。用于冷凝器/蒸发器的收集容器位于反应器收集容器的正下方。冷凝器/蒸发器容器有利地位于反应器容器的正上方或其之上，仅由分隔壁分隔开。气体/蒸气的通道/通路位于该分隔壁中。

通常反应器部分和冷凝器/蒸发器部分可借助在单个箱体内的空间形成，箱体由适当的内壁也称为分隔壁分隔为不同的部分。

有利的是，第一泵布置成使得活性物质循环。该第一泵连接到反应器收集容器上，以便使得处于其溶解状态的活性物质流过第一热交换器，并且该第一泵还连接到反应器容器的出口上。这样，在没有设置任何外部调节或控制装置的情况下可平衡液体流动和液面。因此，在加载阶段，第一泵设置成将液体从反应器收集容器泵送到在反应器容器内的分配器或喷洒器。该第一泵在加载家端中还将液体从用于冷凝器/蒸发器的该收集容器泵送到在反应器容器内的分配器或喷洒器。

在卸载阶段中，第二泵设置成将液体从用于冷凝器/蒸发器的该收集容器泵送到冷凝器/蒸发器容器以及用于冷凝器/蒸发器部分的分配器或喷洒器装置，其设置冷凝器/蒸发器容器中位于第二热交换器处。

另外，冷凝器/蒸发器容器包括具有有限容积的紧急液体容器，其如此连接和定位，即，便于接纳挥发性液体的有限量的冷凝液。该紧急液体容器经由包括气封的连接通路连接到第一泵的出口导管，该出口导管包含流过的处于其溶解状态的活性物质的循环流动。在该循环流动中的活性物质与在该紧急液体容器中的冷凝液之间的温度差可防止在该化学热泵的正常运行过程中从紧急液体容器流入到该出口导管中。这样，紧急液体容器和出口管道之间的连接通路可包括止回阀，其布置成防止处于溶解状态的活性物质不希望地流入该紧急液体容器。

在反应器部分中的过滤器或网布置在第一热交换器之下并且布置成便于保持处于其固态状态的活性物质。该过滤器或网构造成向上开放的篮并且由此设置在反应器容器内。该过滤器或网构造成包括溢流装置，以便在溶液以过大速度供应并且散布在反应器的热交换器上的情况下，使得可能包含固体物质的溶液直接流向反应器的收集容器。

另外，可依据控制或选择来建立反应器容器与反应器收集容器之间的另一被动形式的连接通路，即没有泵的导管，以便实现保持在反应器容器和反应器收集容器内的处于其溶解状态的活性物质的量的混合。这样，从反应器容器经该连接通路流向其收集容器的流动仅仅借助重力来实现。一控制单元可设置成基于反应器容器内的温度来建立反应器容器与反应器收集容器之间的连接通路，以便当该温度低时建立该连接。另外，该控制单元包括温度传感器，其中温度变化对应于机械部件的位置改变，或者温度变化转变成机械功，特别是可包括双金属片部件或记忆金属部件或者包含蜡或气体的部件。

在该热泵中使用了两个喷洒器，一个喷洒器用于散布反应器部分中的溶液，一个喷洒器用于散布冷凝器/蒸发器部分中的水。这些喷洒器将液体喷洒在相应的热交换器的表面上，并且它们可构造成简单的喷淋装置或构造成旋转的喷洒器臂。在具有旋转的喷洒器臂的喷洒器中，喷洒器臂借助流出的液体即借助反作用力来驱动，在流动变化并且流动有时非常小的情况下，在反应器部分中尤其可能出现这样的情况，这时，喷洒器臂不能进行任何旋转运动，而是在或长或短的时间段内保持在同一位置，因此所有流出的液体仅仅润湿热交换器的同一表面。相反，为了在这种情况下实现旋转运动以及将液体分配到热交换器的不同表面上，可利用重力。通常，这种喷洒装置可用于将液体喷洒到任何热交换器的表面上。

一种由重力驱动的喷洒器大致包括：至少一个大致水平的喷洒器臂，其具有至少一个用于液体的出口开口，以及一支承装置，在该液体的流动促使旋转运动时，借助该装置该喷洒器臂安装成可围绕一大致竖直的旋转轴旋转。该喷洒器臂可以是大致水平的，或者与水平面呈一小角度。当液体从喷洒器臂上的出口开口流出时，在特殊实施例中，叶片或扬液装置驱动喷洒器臂围绕旋转轴旋转。特别是，叶片或扬液装置包括具有旋转轴的叶片或扬液轮，并且包括至少一个叶片或扬液片，该至少一个叶片或扬液片布置成接纳流出该出口开口的液体。借助在叶片或扬液片中接纳的液体的重量，而使得叶片或扬液片围绕旋转轴旋转并随后将被接纳的液体排空到位于喷洒器下面的热交换器的表面上。这样，驱动装置与旋转轴连接，以便其在叶片或扬液轮旋转的过程中使得喷洒器臂围绕喷洒器臂的轴旋转。

有利的是，叶片或扬液轮或者叶片或扬液片大致定位在喷洒器臂的正下方以便在喷洒器臂的旋转运动中实现与喷洒器臂围绕旋转轴的相同的旋转运动。另外，每一叶片或扬液片是细长的，其包括凹槽形成的空间，其沿离开喷洒器臂的轴的方向延伸。驱动轮与叶片或扬液轮的旋转轴连接，以便与固定地布置的圆形路径结合。在叶片或扬液轮以及旋转轴的旋转过程中，驱动轮被驱动进行旋转并且借助摩擦沿该路径抵靠该圆形路径移动，并且由此围绕该轴和喷洒器臂使得叶片或扬液轮旋转。该喷洒器臂可适当地包括具有细长槽口或至少一个孔的管道，槽口和孔特别地布置在该管道的最上部。

以下将参照附图并结合详细描述来阐述本发明的其它的目的和优点，其中的部分目的和优点在说明书中是显而易见的，或者可在实施本发明的过程中理解。特别地借助在后附的权利要求中限定的方法、过程、设备及其组合，可实现并获得本发明的目的和优点。

附图说明

尽管在后附的权利要求中限定了本发明的新的特征，但是通过参照以下附图并结合非限定性的实施例的详细描述，可更好地理解本发明的的这些和其它的特征，并理解本发明的构思和内容，并获得对于本发明全面的理解，在附图中：

图1a示出了化学热泵的示意图；

图1b示出了化学热泵的替代实施例的示意图；

图2示出了由化学热泵驱动的空调装置的框图；

图3a示出了喷洒器的示意图；和

图3b示出了从喷洒器臂的端部截取的如图3a所示的喷洒器的示意图。

具体实施方式

在图2中示出了由两个交替工作的相同的主单元200驱动的空调设备的最重要的部分。每一主单元包括布置在箱体内的反应器和冷凝器/蒸发器。主单元包括分别用于反应器和冷凝器/蒸发器的上和下热交换器210、220。该上热交换器可经由三通阀230连接到旨在冷却例如房屋/公寓或办公室的元件AC，或者连接到冷却介质冷却器OC。该下热交换器可经由三通阀240连接到冷却介质冷却器OC或连接到以某种适当的方式被加热的元件，例如太阳能面板SP。借助所述三通阀的适当设定，其中一个主单元可被加载，而另一主单元例如可在元件AC制冷。已经发现，当其中一个主单元从制冷转变为加载并且同时另一主单元从加载转变为开始制冷时，大量的能量消耗在这种改变中或消耗在所谓的系统转换中。在常规结构的主单元中，这些转换操作需要较长的时间。以下将描述只需短时间进行转换操作的化学热泵单元。

在图1a中示意性地示出了化学热泵或制冷或制热的热力机器的第一实施例，其构造成大致依据如上述的国际专利申请WO 00/37864所述的过程来工作。该机器包括作为主要部件的真空密闭的箱体100，该箱体由多个分隔壁分为不同的部分或容器，也称为腔。反应器容器1也简称为反应器，该反应器容器借助在其底部处的、稍微倾斜的、平的、且非渗透性的分隔壁110与反应器收集容器2分开，反应器收集容器2也可简称为第一收集容器。反应器容器1在其上端处延伸到冷凝器/蒸发器容器3中，冷凝器/蒸发器容器3也可简称为冷凝器/蒸发器，并且反应器容器1借助分隔壁120与冷凝器/蒸发器容器3分开，在该实施例中如图所示该分隔壁120具有水平底部，并且其中心部分延伸进入气体管道3.4，气体管道3.4从该分隔壁向上延伸。反应器收集容器2以与反应器容器相同的方式借助在其底部处的、稍微倾斜的、平的、且非渗透性的分隔壁110与用于该冷凝器/蒸发器的收集容器4分开，收集容器4也可简称为第二收集容器。

在反应器容器1中，设置有热交换器1.3，其也称为热交换器单元，并且一对应的热交换器3.3设置在冷凝器/蒸发器容器3中。另外，在反应器容器1中设置有过滤器1.2，其也称为反应器过滤器并且通称为分离装置设置在热交换器1.3下面以便分离和收集固态物质。

现假设该机器在其启动时是没有加载的，即，没有处于固态的活性物质存在于该机器中。

随后，该活性材料作为溶液存在于反应器的收集容器2中。连接在反应器容器1的第一底部出口1.7与反应器收集容器之间的导管2.2中的阀2.3是关闭的。只有少量的挥发性液体通常为水保留在位于箱体100的最下端的冷凝器/蒸发器的收集容器4内。当第二泵P2关断时第一泵P1启动。这些泵也称为喷洒器泵，其分别用于反应器的热交换器1.3和冷凝器/蒸发器的热交换器3.3。

热量例如从太阳能面板SP供应给反应器的热交换器1.3，参见图2，并且冷凝器/蒸发器的热交换器3.3例如借助冷却介质冷凝器OC被冷却。

当第一泵P1启动时，溶液从反应器的收集容器2的下部流经底部出口2.1并流经具有连接在其中的止回阀2.4的导管132以便流向并流经第一泵的入口，经过第一泵的出口管131以及入口管1.6向上流向位于反应器容器1的顶部中的喷洒器1.4，从而散布在反应器的热交换器1.3的表面上。该喷洒器可构造成常规的围绕中心旋转的旋臂，该旋臂具有中心供应源并且由于流出的液体产生的反作用力而旋转。喷洒器臂可设置有多个小的出口孔或在旋臂的每一端部设置有两个大的出口开口。这些开口可适当地设置成离开喷洒器臂4.1的安装中心不同的距离，以便由第一泵P1产生的喷洒流体可到达反应器的热交换器1.3的所有表面。

这样，该溶液由喷洒器4.1散布在反应器的热交换器1.3上，并且溶液从该热交换器流经过滤器1.2和处于反应器容器1的底部的第二底部出口1.5，这样溶液从反应器容器经过导管133再次返回到第一泵，该导管133从该底部出口延伸到第一泵P1的入口。此刻在反应器容器中循环的该溶液快速地被热交换器1.3加热并由此被加载。在加载过程中，水蒸气经气体管道3.4从反应器容器1流向冷凝器/蒸发器容器3，在冷凝器/蒸发器容器3中水蒸气在冷凝器/蒸发器的热交换器3.3的表面上冷凝，并且经冷凝器/蒸发器容器的出口3.5并经导管135向下流动并且从该导管经由另一导管136流入冷凝器/蒸发器的收集容器4，该另一导管136与用于该收集容器4的底部入口/出口4.1连接，该出口3.5设置在该冷凝器/蒸发器容器的由分隔壁120形成的底部处。随后在反应器容器内的溶液量减小，并且另一新的溶液连续地滴入，该另一新的溶液从反应器的收集容器2经由导管132和止回阀2.4流向第一泵P1的入口从而被泵送。随后该溶液越来越浓，并且溶解的活性物质逐渐地转变为固态，即形成晶体，它们由收集具有篮形状的且位于反应器容器1中的反应器过滤器1.2收集。

因为由反应器的收集容器2与反应器容器1之间的压力差导致的振荡，止回阀2.4可防止热的溶液从反应器容器的出口1.5经由均与第一泵P1的入口连接的导管132、133进入到反应器的收集容器2中。其目的在于使得使得反应器的收集容器2保持冷的状态。以这样的方式，加载过程继续，直到反应器的收集容器2排空溶液并且反应器容器保持该机器中的大致所有的活性物质，该活性物质随后处于固态。

管道1.1在反应器容器1与反应器收集容器2之间延伸，其例如可居中地设置并且旨在均衡这些容器之间的压力差，并且从反应器收集容器的上壁即从分隔壁110向上延伸一距离至反应器容器的内部，例如向上大致延伸到其中心。如图所示，反应器过滤器1.2可构造成具有环形形状的向上开口的篮，以便接收活性物质的晶体，即接收固态的活性物质。随后，该居中设置的管道1.1在过滤器的居中定位的凸起部中向上延伸并且在过滤器中稍微在大孔1.8下面的位置处开口，例如由布置在该位置处的金属板制成。溶液可经孔1.8、反应器容器的第二底部出口1.5、和导管133直接返回到第一泵P1，在这种情况下过滤器1.2不能允许溶液以与第一泵P1泵送溶液的速度相比充分高的速度经在其底部和在其侧部上的小孔或网眼流过。

冷凝的水最终收集在第二收集容器4中。在加载即将结束之前，当该容器充满时，在第二泵P2的入口与冷凝器/蒸发器容器3的下部的底部出口3.5之间的管道135中的液面升高。在一段时间之后，该液面非常高以至于使得冷凝成的水经底部出口3.5进入冷凝器/蒸发器容器3。当该液面达到在冷凝器/蒸发器容器3中的预定高度时，冷凝成的水从冷凝器/蒸发器容器经溢流管道3.9返回到反应器容器1的上部。此刻该加载阶段结束，但是还没有获得到来自太阳能面板的热效应。未示出的传感器可设置在溢流管道3.9进入反应器容器1的入口处，在该位置处溢流管道在正常情况下是热的。当处于完全的总加载状态时，该传感器检测出水流经溢流管道3.9并冷却该管道而引起的温度下降，并且该传感器由此可提供表明该热泵完全加载的信号。

此刻该过程可借助其它方式进行转换。

反应器的热交换器1.3此刻被冷却，并且冷凝器/蒸发器3的热交换器3.3与建筑物的AC(空调)系统连接。第二泵P2被启动。在反应器容器1内的可能剩余的溶液与在过滤器1.2中的盐一起被冷却，盐即活性物质的晶体或该活性物质的固体状态。水借助第二泵P2经由导管137被泵送，以便流过冷凝器/蒸发器容器中的热交换器3.3，并且随后水首先从导管上升到处于冷凝器/蒸发器容器3的最高部分的入口3.6。从该入口，该水到达居中设置在冷凝器/蒸发器容器中的紧急液体容器3.2，其具有较小的容积并且因此可接收有限的水量。另外，水流经位于限定该紧急液体容器的一围绕分隔壁150中的溢流孔3.8从该容器3.2流过布置在紧急液体容器的侧部处的喷洒器容器3.1，水从该处经由在喷洒器容器底部中的开口流过冷凝器/蒸发器的热交换器3.3。该具有底部开口的喷洒器容器用作冷凝器/蒸发器容器3的喷洒装置，并且实际上用作喷淋装置。

在喷洒器容器3.1不能接收所有的水的情况下，多余的水流经溢流管道3.11，该溢流管道从冷凝器/蒸发器容器3的最高部向下延伸到喷洒器容器3.1中穿过冷凝器/蒸发器容器并且在位于其中的热交换器3.3处开口。其后，水经过冷凝器/蒸发器容器3的出口3.5再次流经管道135以便流向第二泵P2的入口。当反应器容器1被冷却时，设置在反应器容器的第一底部出口1.7与反应器收集容器2之间的导管2.2中的球阀2.3被打开，两个容器即反应器容器1和其收集容器2随后实际上形成单一的主反应器或反应器单元。在过滤器1.2中的盐缓慢地溶解，并且越来越多的溶液收集在反应器的收集容器2中。只有流出该AC系统的介质所提供的冷却温度是可接受的，该过程继续进行。

球阀2.3基于反应器容器1的温度来控制，例如通过使用设置反应器容器的底部处即位于分隔壁110的顶表面的温度传感器/控制器单元1.9来实现。该温度传感器/控制器单元可大致包括传感器，其中温度变化以未示出的方式对应于机械部件的位置改变，或者温度变化转变成机械功，特别是可包括双金属片部件或记忆金属部件或者包含蜡或气体的部件，以便可按机械方式直接影响球阀2.3的工作。

在电源中断的情况下，泵P1、P2停机。随后，在导管和第一泵P1中的剩余溶液中的活性物质具有凝结为晶体的风险。为了防止其发生，可利用来自紧急液体容器的水。在正常运行过程中，在离开第一泵P1的出口管道131中的泵送液面确定成稍微高于在反应器容器1中的喷洒器1.4的入口管道1.6的液面的泵送液面。由于在下游回路的清洁管道3.10中即该管道的水平部分中所形成的蒸气阻挡(气封)，来自紧急液体容器3.2的水不能在正常运行过程中经清洁管道3.10向下流动，清洁管道3.10从紧急液体容器的底部延伸到反应器容器的喷洒器的入口管道。连接在清洁管道中的止回阀3.7防止溶液由于例如压力冲击从而进入到冷凝器/蒸发器容器3中。在由于例如电流切断而导致的第一泵P1停机之后，水从紧急液体容器3.2经止回阀3.7和清洁管道3.10并且经其中的气封从而向下流经第一泵P1的出口导管131以便流向该第一泵并且清洁该导管和第一泵，使其免受盐溶液的影响。

相同的过程可用于旨在使得第一泵停机以便进行所谓的冲洗操作。这意味着可以有意地使得来自冷凝器/蒸发器容器3.2的水经由清洁管道3.10回流到反应器容器并且从该管道流向入口管道1.6和用于反应器的热交换器1.3的喷洒器1.4，以便除去在长期使用之后积聚的盐残留物。

在上述的热泵中，可设置其中有热的饱和溶液流动的位于外部的管道。为了防止在这些管道和泵中出现结晶，可使用加热护套。加热护套例如可包括具有铝箔外包的铜管以及在其上的常用的多孔隔热件。该铜管在白天可借助热泵的能量源来加热并且在夜间可借助单独的电阻式浸没式加热器。为了替代这样的护套，可采用利用箔盘绕的电阻式加热条。在图1b所示的热泵的变型实施例中，溶液泵即第一泵P1设置反应器部分下面并且特别是设置在反应器收集容器2的正下方，以便泵壳体、及其入口管道和出口管道定位在箱体100内。这样，这些管道的温度与溶液相同，并且防止了这些管道中出现结晶。

在热泵的加载阶段中产生并移动的晶体在热泵的转换过程中可能导致在第一泵P1和在反应器容器1的喷洒器1.4中出现问题，在最不利的情况下可能导致工作停止。在图1b所示的实施例中，设置有附加的过滤器1.10，也称为反应器容器的泵过滤器，其安装在第一泵P1的入口处。该泵的入口制造成作为反应器收集容器2的延伸部分的管道1.11，并且从其底部110居中地向下延伸经过整个反应器收集容器2。反应器容器的底部构造成截头锥形或漏斗形状，以便使得液体更容易地朝向中心管道1.11流走。在主反应器过滤器1.2中被过滤的溶液向下流经该管道1.11，其具有双层壁以便对于反应器收集容器2中的溶液提供隔热效果。该管道包含附加的过滤器1.10，其使得向下流出反应器的溶液与泵的入口分开。该过滤器的类型与反应器过滤器1.2相同。第一泵P1以与第一实施例所述的相同方式收集来自反应器容器1和来自其收集容器2的溶液。另外，从收集容器2收集的溶液由于其流经另一过滤器2.5而被过滤，该过滤器2.5称为反应器容器的泵过滤器。该过滤器围绕第一泵P1的入口管道1.11。液体从该另外的过滤器与入口管道1.11之间的空间经由出口2.1和止回阀2.4流向第一泵的入口。

在图1a所示的实施例中，可能出现晶体阻塞控制从反应器容器1直接流向其收集容器2的流动的阀2.3，并且/或者阻塞与该阀连接的导管，另外在该阀和该导管以如上所述的相同方式具有护套的情况下，也是如此。在图1b所示的实施例中，该阀2.3完全地移动到真空密闭的箱体100内。该阀构造成滑阀，借助向前和向后移动来进行控制。该移动借助从外侧磁性连接的设置在箱体100外的马达2.7的螺旋运动来传递。

在加载阶段之后保持在冷凝器/蒸发器的收集容器4内的水可在图1a所示的实施例中由于经由简单分隔壁130与反应器的收集容器2直接接触从而被加热，这样，当冷凝器/蒸发器容器3被冷却时在收集容器4的空间与冷凝器/蒸发器容器3的空间之间形成了过大的压力差。在收集容器4中的水被向上压入到冷凝器/蒸发器容器3中的较高液面，水随后经溢流管道3.9或直接经由气体管道3.4向下流到反应器容器1中。这导致了昂贵的加载物质装置的损失。在收集容器3、4之间的该简单分隔壁130则可由图1b所示的双层分隔壁160、170。由此，收集容器可由隔热空间2.6以机械方式分开。另外，气体管道3.4的上开口的位置高于图1a所示的实施例的情况。此外，在图1b所示的实施例中，在该管道处没有设置溢流管道3.9并且没有设置温度传感器。该加载液面由漂浮主体4.2来表示。

冷凝器/蒸发器容器3的最低部分的出口3.5应当在该容器3内在离热交换器3.3的一距离处连接。否则，在延伸离开该出口的管道中，特别是当热泵卸载时，可能出现声波冲击。声波冲击是由在管道中向下传播的气泡以及冲击爆聚产生的。如图1b所示，在冷凝器/蒸发器容器3与反应器容器1之间的分隔壁120具有一定的倾斜度并且出口3.5设置在该分隔壁的最低部分处，因此实现足够的距离隔开。

在冷凝器/蒸发器容器3中的喷洒器可代替静止喷淋类型的装置，其包括居中安装的喷洒器臂3.13，以便在该容器内旋转、居中地从第二泵P2接收液体并且由该泵产生的流动导致其旋转，参见图1b。然而，当溶液的流动明显减少时，用于反应器容器1的热交换器1.3的喷洒器4.1构造成的这种旋转臂特别在加载阶段的最终过程中经常停止。

在图3a和3b中示出了另一种用于反应器容器1的喷洒装置，其与使得其旋转的流动量无关。经中心入口管道1.12向上泵送到喷洒器的液体分配到位于入口管道上端的旋转地安装的分布器单元31中并且分配到两个径向沿直径相对地布置的分配器管道33中，也称为喷洒器臂。该分配器管道在其最上端部分处具有槽口35，泵送的液体经该槽口流出并流过分配器管道的外侧面，并且从该处向下流向布置在分配器管道正下方的叶片或扬液轮37，叶片或扬液轮37还从中心入口管道1.12沿径向相对方向延伸。还可设置未示出的适当地布置的孔作为分配器管道的出口开口，以便代替槽口。该槽口35以及这种孔如图所示地可位于分配器管道的最上部，但是它们也可具有其它的适当位置，例如在分配器管道的下部或侧部上。叶片或扬液轮37在中心入口管道1.12的每一侧具有至少一个但最好具有两个和如图3b所示的四个细长的径向布置的叶片或扬液轮39，其包括具有凹槽形状的细长空间并且安装成围绕叶片或扬液轮的轴旋转，该轴沿直径定位于紧靠入口管道1.12。该轴在其端部处安装在水平保持器板42上，该水平保持器板42装接到分配器管道33的最外端上。在叶片或扬液轮37的旋转运动时，可实现如下情况，当其叶片或扬液片中的相应一个逐渐地填满液体并且依靠重力向下移动时，驱动轮43旋转，该驱动轮刚性地装接到叶片或扬液轮的轴41的一个端部上。该驱动轮沿圆形的水平路径45即环形的支承导轨运动，该支承导轨刚性地安装在反应器容器1上，并且由于驱动轮沿该路径的摩擦，该驱动轮由此使得整个喷洒器单元围绕经入口管道1.12的竖直的中心轴旋转运动。在喷洒器臂围绕反应器容器1的旋转过程中，保持在叶片或扬液轮39中的液体随后逐步地排空到热交换器的新的表面上。明显的是，这种喷洒器可用于冷凝器/蒸发器容器3和其它装置，其中所希望的是在将液体以变化流动方式散布或分配到多个彼此设置的表面上。

如上所述，对于突然运行停机的情况，可能出现与结晶相关的问题。例如中断电流或电源，在该系统中所有的泵停机，并且物质和溶液被冷却。解决该问题的方案在于使得水从冷凝器/蒸发器容器3回流到反应器容器1中，这些水是从紧急液体容器3.2中获得的。在图1b所示的实施例中，紧急液体容器设置在真空密闭的容器100之外，并且连接在从第二泵P2连接到冷凝器/蒸发器容器3中点喷洒器3.13的导管上。包括磁体阀3.14的导管从该紧急液体容器直接向下延伸到反应器容器的入口管道1.12，该入口管道也作为第一泵P1的出口管道并且居中地延伸穿过附加的过滤器单元1.10。在工作停机之后，该阀是打开的。

在又称为溶液泵的第一泵P1的底部中，设置有紧急电加热元件108，在运行长期中断的过程中该电加热元件使得形成的晶体溶解。

尽管详细地描述了本发明的最佳实施方式，但是本领域的普通技术人员应当理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对实施本发明的结构和实施方式进行各种变型。

部件表

1：反应器容器

1.1：反应器收集容器中的顶壁与反应器容器内部之间的压力均衡管道

1.2：反应器过滤器

1.3：在反应器容器内用于反应器的热交换器

1.4：在反应器容器中的喷洒器

1.5：反应器容器的通向第一泵P1的第二出口

1.6：反应器容器的入口管道

1.7：反应器容器通向反应器收集容器的第一出口

1.8：位于反应器过滤器的中心部分中的最上部分的溢流孔

1.9：位于反应器容器底部的温度传感器/控制器单元

1.10：附加过滤器＝反应器容器的泵过滤器

1.11：反应器容器的通向第一泵P1的入口的居中布置的双壁出口管道

1.12：反应器容器的中心入口管道＝第一泵P1通向反应器容器中的喷洒器的出口管道

2.：反应器收集容器

2.1：反应器收集容器的出口

2.2：从反应器容器的第一出口通向反应器收集容器的管道

2.3：在从反应器容器的第一出口到反应器收集容器的管道中的球阀

2.4：在从反应器收集容器到第一泵P1的入口的管道中的止回阀

2.5：用于反应器收集容器的泵过滤器

2.6：在反应器收集容器的底部下面且在用于冷凝器/蒸发器的收集容器中的顶壁上面的隔热空间

2.7：阀马达

3：冷凝器/蒸发器容器

3.1：喷洒器容器

3.2：紧急液体容器

3.3：冷凝器/蒸发器的热交换器

3.4：冷凝器/蒸发器容器与反应器容器之间的气体管道

3.5：冷凝器/蒸发器容器的出口

3.6：冷凝器/蒸发器容器的入口，其在紧急液体容器中开口

3.7：在从紧急液体容器的出口到反应器容器的喷洒器的入口管道的管道中的止回阀

3.8：紧急液体容器的溢流孔

3.9：从冷凝器/蒸发器容器到反应器容器的溢流管道

3.10：从紧急液体容器的出口到反应器容器的喷洒器的入口管道的清洁管道

3.11：从喷洒器容器的冷凝器/蒸发器容器的主部分的溢流管道

3.12：在清洁管道的水平部分中的气封

3.13：冷凝器/蒸发器容器的喷洒器

3.14：在紧急液体容器的出口通向冷凝器/蒸发器容器的主部分的阀

4：用于冷凝器/蒸发器的收集容器

4.1：用于冷凝器/蒸发器的收集容器的出口

4.2：用于液面表示的漂浮主体

P1：第一泵＝用于将活性物质的液体喷洒到反应器中的热交换器上的溶液泵

P2：第二泵＝用于将液体分配到冷凝器/蒸发器的热交换器上的冷凝液泵

31：安装成在中心入口管旋转的分配单元

33：分配管道

35：出口槽口

37：叶片或扬液轮

39：叶片或扬液片

41：叶片或扬液轮的轴

42：用于叶片或扬液轮的保持器板

43：驱动轮

45：真空密闭的箱体

100：分隔壁

110：分隔壁

120：分隔壁

130：分隔壁

131：从第一泵P1的出口到反应器容器的入口管道的管道

132：从反应器收集容器的出口到第一泵P1的入口的管道

133：从反应器容器的第二出口到第一泵P1的入口的管道

135：从冷凝器/蒸发器的出口到第二泵P2的入口的管道

136：从冷凝器/蒸发器收集容器的出口到第二泵P2的入口的管道

137：从第二泵P2的出口到紧急液体容器的入口的管道

140：喷洒器容器的底部

150：限定紧急液体容器的分隔壁

160：反应器收集容器的底部

170：在冷凝器/蒸发器的收集容器中的上分隔壁

180：在第一泵中的紧急电加热元件

200：主单元

210：反应器的热交换器

220：冷凝器/蒸发器的热交换器

230：三通阀

240：三通阀

AC：空调

SP：太阳能面板

Claims (24)

1. 一种化学热泵，其包括活性物质以及在相应温度下可由该活性物质吸收和脱附的挥发性液体，在相应温度之间存在大致恒定的温度差，以便在所述温度之间的区间范围内当该挥发性液体脱附时该活性物质逐渐地从溶解在该挥发性液体的状态转变为固态状态，该化学热泵包括：

-反应器部分，该反应器部分具有定位在其中的第一热交换器，该活性物质总是保留在该反应器部分中并且在其中在固态状态与溶解在该挥发性液体中的状态之间转换，

-冷凝器/蒸发器部分，该冷凝器/蒸发器部分具有定位在其中的第二热交换器，只有该挥发性液体总是以变化的量保留在该冷凝器/蒸发器部分中，该挥发性液体在其中蒸发和冷凝，以及

-在该反应器部分与该冷凝器/蒸发器部分之间仅用于蒸气/气体的通路，

其特征在于，

-该反应器部分分为两个单独容器，

-反应器容器，该反应器容器实现挥发性液体吸收在该活性物质中/与该活性物质脱附，并且在脱附之后当活性物质处于固态时该反应器容器包含或存储该活性物质，

-反应器收集容器，当活性物质处于溶解在该液体中的状态时，该反应器收集容器用于收集并存储该活性物质，

-以便实现：存储或保留在该反应器收集容器中的物料的温度不取决于在反应器容器中该挥发性液体的脱附温度和其蒸发温度，以及/或者

-该冷凝器/蒸发器部分分为两个单独容器，

-冷凝器/蒸发器容器，该冷凝器/蒸发器容器实现保留在该冷凝器/蒸发器部分中挥发性液体的量的蒸发/冷凝，和

-收集容器，该收集容器用于在该化学热泵卸载过程中收集处于其液体/冷凝的状态的挥发性液体并且用于在该化学热泵加载过程中存储挥发性液体，

-以便实现：存储或保留在该冷凝器/蒸发器部分收集容器中的物料的温度不取决于在冷凝器/蒸发器容器中蒸发/冷凝的温度。

2. 如权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，第一泵设置用于使得活性物质循环，该第一泵与反应器收集容器连接以便处于其溶解状态的活性物质流过第一热交换器并且还与反应器容器的出口连接，以便使得在没有任何控制或调节的情况下使得液体流动和液面平衡。

3. 如权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，冷凝器/蒸发器容器包括用于接纳液体容器的有限量的冷凝液的紧急液体容器，该紧急液体容器经由包括气封的连接通路连接到第一泵的出口管道，该出口管道包含流过处于其溶解状态的活性物质的循环流动，在该循环流动中的活性物质与在该紧急液体容器中的冷凝液之间的温度差防止在该化学热泵的运行过程中从紧急液体容器流入到该出口管道中。

4. 如权利要求3所述的化学热泵，其特征在于，紧急液体容器和出口管道之间的连接通路包括止回阀，其布置成防止处于溶解状态的活性物质流入该紧急液体容器。

5. 如权利要求2所述的化学热泵，其特征在于，在反应器部分中的过滤器或网布置在第一热交换器之下并且布置成便于保持处于其固态状态的活性物质。

6. 如权利要求5所述的化学热泵，其特征在于，该过滤器或网构造成向上开放的篮，以便接纳处于其固态状态的活性物质。

7. 如权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，可依据控制或选择来在反应器容器与反应器收集容器之间建立连接通路，使得在反应器容器和反应器收集容器内并处于其溶解状态下的一定数量的活性物质实现混合。

8. 如权利要求7所述的化学热泵，其特征在于，用于建立反应器容器与反应器收集容器之间的连接通路的控制单元基于反应器容器内的温度，以便当该温度低时建立该连接。

9. 如权利要求8所述的化学热泵，其特征在于，该控制单元包括温度传感器，其中温度变化对应于机械部件的位置改变，或者温度变化造成的能量变化转变成机械功，或者包括双金属片部件或记忆金属部件或者包含蜡或气体的部件。

10. 如权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，反应器容器设置在反应器收集容器的正上方，其带有简单的分隔壁。

11. 如权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，反应器容器布置成使得其主部分定位在反应器收集容器的正上方，并且具有经由反应器收集容器向下延伸到第一泵的入口的窄部分，该第一泵布置用于使得活性物质循环和接受来自反应器容器的活性物质。

12. 如权利要求11所述的化学热泵，其特征在于，泵过滤器位于反应器容器中，该泵过滤器在第一泵的入口处布置在该窄部分中。

13. 如权利要求11所述的化学热泵，其特征在于，该第一泵设置在反应器收集容器的底部以便接受还来自反应器收集容器的液体。

14. 如权利要求13所述的化学热泵，其特征在于，泵过滤器位于反应器收集容器中，该泵过滤器布置在反应器收集容器的与第一泵的入口连接的出口。

15. 如权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，真空密闭箱体借助分隔壁分隔，以便形成反应器容器、反应器收集容器、冷凝器/蒸发器容器、冷凝器/蒸发器收集容器。

16. 如权利要求15所述的化学热泵，其特征在于，该冷凝器/蒸发器收集容器定位在反应器容器的正上方。

17. 如权利要求15所述的化学热泵，其特征在于，用于冷凝器/蒸发器部分的收集容器设置在该真空密闭箱体的最低部分。

18. 如权利要求2所述的化学热泵，其特征在于，喷洒器用于将液体喷洒到第一热交换器的表面上，通过作用在流经该喷洒器的液体上的重力，该喷洒器布置成可在第一热交换器的表面上旋转。

19. 一种用于将液体喷洒到如权利要求1-18任一项所述的化学热泵的热交换器的表面上的喷洒器，其包括：

-至少一个大致水平的喷洒器臂，其具有至少一个用于液体的出口开口，

-安装装置，在该液体的流动促使旋转运动的过程中，借助该安装装置该喷洒器臂安装成可围绕一大致竖直的旋转轴旋转，

其特征在于，扬液装置用于接纳来自所述至少一个出口开口的液体，该扬液装置布置成借助作用在被接纳的液体上的重力而旋转，并且由此使得喷洒器臂和该扬液装置围绕喷洒器臂的旋转轴旋转。

20. 如权利要求19所述的喷洒器，其特征在于，该扬液装置包括：

-具有旋转轴的扬液轮，并且包括至少一个扬液片，该至少一个扬液片布置成接纳来自喷洒器臂的所述至少一个出口开口的液体并且借助在至少一个扬液片中被接纳的液体的重量而围绕旋转轴旋转并随后排空被接纳的液体，和

-与旋转轴连接的驱动装置，其在扬液轮旋转的过程中使得喷洒器臂围绕喷洒器臂的轴旋转。

21. 如权利要求20所述的喷洒器，其特征在于，所述至少一个扬液片大致定位在喷洒器臂的正下方以便在喷洒器臂的旋转运动中进行与喷洒器臂相同的旋转运动。

22. 如权利要求20所述的喷洒器，其特征在于，所述至少一个扬液片是细长的，其包括凹槽形成的空间，其沿离开喷洒器臂的轴的方向延伸。

23. 如权利要求20所述的喷洒器，其特征在于，

-与扬液轮的旋转轴连接的驱动轮，和

-驱动轮运动所抵靠的圆形路径，以便在扬液轮以及旋转轴的旋转过程中，驱动轮进行旋转并且借助摩擦沿该路径抵靠该圆形路径移动，并且由此围绕该轴和喷洒器臂使得扬液轮旋转。

24. 如权利要求20所述的喷洒器，其特征在于，该喷洒器臂包括具有细长槽口或至少一个孔的管道，槽口和孔布置在该管道的最上部。

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