CN101952680B - 根据基体法工作的具有内置储能器的吸收机 - Google Patents

Abstract

在使用混合物质(2)和挥发性液体的化学热泵中，提供由基体材料制成的层(3)以粘附或容纳该物质和/或冷凝的挥发性液体。这些基体层被放置使得至少在基体层的自由表面并且优选还在它们的相对的表面获得到外部介质的热量传输或来自外部介质的热量传输。因此，提供了外部介质在其中流动的管道导管(9)，并且将其放置在基体层的表面，比如既在支承板(4)下方又直接在基体层的顶部上。通过使用在基体层的自由表面(即，未被定位在支承板的表面)的管道，实现了基体层的自由表面对于在蒸发阶段和冷凝阶段中的挥发性液体的蒸气仍然都是可渗透的。

Description

根据基体法工作的具有内置储能器的吸收机

相关申请

本申请要求来自2008年2月12日提交的瑞典专利申请No.0800314-7的优先权和权益，通过引用将其全部教导结合于本申请中。

【技术领域】

本发明涉及一种根据基体法工作的具有内置储能器的吸收机(absorption machine)。

【背景技术】

在已公布的国际专利申请WO 2007/139476中所述的根据“基体法(matrix method)”工作的吸收机中，在释放(discharging)阶段使用固态的用于活性物质的载体(即“基体”)吸附挥发性液体的蒸气，并由此采取液态且此后在充入(charging)阶段释放蒸气。基体被放置成与由或多或少良好导热性的材料(例如，金属或玻璃)制成的基本上平直的壁紧密接触，经该壁与活性物质进行热交换。

于是，存在与热交换过程(即在活性物质与位于所述壁的另一侧上的外部介质之间的热交换)有关的问题。看来基体材料本身是会阻碍通过热交换壁与基体材料的期望热交换的隔热材料。此外，为使根据基体法工作的吸收机将能够提供良好的动力和效率以及期望的输出能量，将活性物质设于其中的基体的活性表面应当具有与壁的另一侧上的介质的温度尽可能相似的温度，或者至少尽可能接近壁本身所具有的温度。在温差过大的情况下，可能发生的是，既未处于其加热状态又未处于其冷却状态的吸收机可分别传递期望的高温或期望的低温。

此外，对于从分别处于其加热状态和处于其冷却状态的吸收机输出的动力而言，每单位时间的能量的量(即可从热交换壁的表面传输到基体的活性表面的动力)是很重要的。如以上已指出的，其取决于基体材料的导热率。由于基体材料是多孔的并且通常包含具有低导热性的陶瓷，所以基体材料尤其是在其并未使用液体完全浸泡的时间段其本身中的导热率低并且在其导热特性方面与普通隔热材料相似。

如前文已提到的，希望实现活性基体表面具有与热交换壁的温度相同的温度，于是就会很容易发现通过使热交换表面与活性基体的表面直接接触而设置直接加热是合适的。然而，这是不可能的，因为在这种情况下热交换表面将被阻止、妨碍水从基体的活性表面蒸发成水蒸气以及蒸气在基体的表面中冷凝成水，这两个过程形成吸收机的功能的根本基础并且对应于两个操作阶段，即充入阶段和释放阶段。

【发明内容】

本发明的一个目的是提供一种包括混合物质的化学热泵，其使用用于容纳/粘附活性物质和/或冷凝物的基体层并且具有到此类层的有效热量传输以及来自此类层的有效传输热量。

因此，可以放置容纳例如活性物质的基体层，从而至少在活性物质的自由表面获得到外部介质的传输热量以及来自外部介质的传输热量。热交换也可发生在层的与自由表面相对的那些表面。热交换可通过如下事实获得：将外部介质流经其的管道放置在层的表面，比如既在支承板下方又直接在层的顶部上。通过特别是利用在层的自由表面(即，未被定位在支承板的表面)的管道导管，实现了层的自由表面对于在蒸发阶段和冷凝阶段中的蒸气仍然都是可渗透的。

由此，可以实现在化学热泵中的有效的热量传输和有效的容器结构。

在下面的描述中将对本发明的附加目的和优点进行阐述，且通过该描述将部分地显而易见，或可通过实施本发明来进行认识。可借助于所附权利要求书中特别指出的方法、工艺、器具及组合来实现和获得本发明的目的和优点。

【附图说明】

尽管在所附权利要求书中特别对本发明的新特征进行了阐述，但通过考虑下文参照附图对非限制性实施例作出的以下详细描述，将会获得与构造和包含物相关的对本发明的完整理解并获得对其上述特征和其它特征的完整理解，并且将更好地理解本发明，在附图中：

-图1a和图1b是从被放置在支承板上的一段基体层的侧面和顶部观看的示意图；

-图2a和图2b与图1a和图1b相似，但基体层包括作用于其上的网状物结构；以及

-图3是根据混合原理工作并且包括被吸入载体中的活性物质的化学热泵的示意图。

【具体实施方式】

在图3中示意性地图示出的化学热泵中，提供了第一容器1，它也被称作蓄积器或反应器，该第一容器1容纳活性物质2，该活性物质在文中还仅被称作“物质”。该物质可以放热方式吸附吸附物并且以吸热方式脱附吸附物，该吸附物一般是挥发性液体并且通常是水。物质2在此被示为由基体或载体3保持或承载、或被吸入基体或载体3内，该基体或载体3通常形成至少一个多孔本体或者具有至少一个多孔本体的形状，该至少一个多孔本体具有开口孔隙并且由合适的惰性物质制成，参见以上引用的国际专利申请。基体可如图示的被设置为水平层，该水平层在多个板4上具有均匀的或基本上恒定的厚度，多个板4被定位成一个在另一个上方并从反应器容器1的内壁朝此容器内部延伸。这些板例如可从容器的两个相对的平行内表面突出。通过具有连接至两个容器1、5的管道的形状的固定的气体导管6，第一容器1被连接至也称作冷凝器/蒸发器的第二容器5。第二容器的作用是在第一容器1内的物质2的吸热脱附期间作为用于将气态吸附物7冷凝成液态吸附物8的冷凝器，而在第一容器内的物质中的吸附物的放热吸附期间作为使液态吸附物8成为气态吸附物7的蒸发器。

对于根据混合原理工作的热泵而言，选择活性物质和挥发性液体使得该挥发性液体可在第一温度被活性物质吸附而在较高的第二温度被活性物质脱附。活性物质在第一温度必须具有固态，当吸附挥发性液体及其蒸气相时，活性物质从该固态立即部分转到液态或溶液相，而在第二温度，活性物质必须具有液态或以溶液相存在，当释放挥发性液体、特别是其蒸气相时，活性物质从该液态或溶液相立即部分转到固态。

定位在蓄积器1中基体的层3中的活性物质2必须以热交换的方式与外部介质进行接触以实现热泵的功能。可以通过外管道导管8提供此介质，该外管道导管8具有进入蓄积器内部的分支部9。分支导管可被部分放置在板4下方，部分放置在基体层3的顶侧或顶面。如图中所图示的，特别是放置在基体层3的自由表面上的分支导管9能以或多或少稀疏的方式进行设置，在导管之间留出所述自由表面的未被阻隔的区域，其中蒸气的传输没有被导管阻碍。因此，位于该自由表面的管道部分可以例如仅覆盖该自由表面的一小部分，例如，小于自由表面面积的50％。这样，确保了到基体层中活性物质的蒸气传输以及来自基体层中活性物质的蒸气传输可以自由地进行。这种具有有效热交换的设计可以允许使用具有更大厚度的基体层3，例如，与所引用的国际专利申请中所述的5-10mm的厚度相比，具有20-30mm的厚度。

分支导管9的设置也在图1a和图1b中被图示出。可以看出：管道导管9位于基体层一侧的部分可包括相互隔开均匀距离的、彼此平行且被有规则地设置的管道区段。如图示的，该均匀距离可显著大于这些区段中管道的直径，例如，超过所述直径的两倍或者甚至超过所述直径的三倍。此外，在图1a中，图示出了如何可以将管道导管9放置在基体层3的下方和顶部上，使得管道导管的第一环经过每个基体层的自由表面，而管道导管的第二环处于所考虑的基体层倚靠于其上的板下方。环中的管道导管可以以彼此平行的方式进行延伸，例如具有Z字形路径的形状，但是这种情况未被示出。

从图2a和图2b还显现的是，在层3的顶侧的热交换可以通过该层被覆盖有具有开口的结构(比如网状物11)的事实而被进一步增加。一般而言，开口的总面积应当对应于基体层的自由表面的总面积的充足份额，例如超过50％。覆盖结构可由一些具有良好导热性的材料制成，例如金属，比如铜。

从图3使紧凑的设计进一步地显而易见。热交换介质进入管道导管8并进入分支导管9中。分支导管的Z字形装置被提供在每个基体层3与放置于其上方的板4之间的空间内，从而管道导管层的厚度基本上填充此空隙，即，所使用的管道的直径可基本上对应于中间空间的厚度。因此，在这种情况下，上述用于所考虑的基体层3的管道导管9的第一环与用于直接位于所考虑的基体层上方的下一个基体层的管道导管的第二环相同。另外，在这种情况下可能需要在容器1的中心进行特别设置，其中分支管道被向后弯曲以使介质沿相反的方向流动，从而分支导管9的弯曲部分不会阻碍蒸气流入中间空间以及从中间空间流出。例如，如在13所示，可以在基体层3的顶部内缘除去基体层的边缘区域。于是可以说基体层在顶部内缘成斜角形。被除去的边缘区域可如所图示的具有大致三角形横截面。介质通过如虚线9′所示的分支管道部分返回至供应导管8的返回部分8′。

设置在基体层的一组平行板4、基体层3和分支导管9可以如图3所标示的被设置在处于反应器1的两个相对的壁的区域I内。在冷凝器/蒸发器5中可使用相同结构，其中如果是那样的话基体层3不含有并且不粘附活性物质而代之以含有和/或粘附冷凝的吸附物。板4和层3于是被设置在区域II内。分支管道在此被连接至未示出的用于另一种热交换介质的管道。在其中由于某些原因必须以另一种方式构成其它容器的情况下，此结构可被备选地仅用于容器1、5之一中。

尽管在此已经对本发明的特定实施例进行了图示和描述，但应该认识到：可以预想出多种其它实施例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种附加优点、改型和变化。因此，本发明在其更广义的方面并不限于如图所示和文中描述的特定细节、代表性装置和所述实例。因此，在不脱离如所附权利要求及其等效方式限定的总体的发明概念的精神或范围的情况下可以作出各种改型。因此应该理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这种改型和变化。在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以预想到众多地其它实施例。

Claims (9)

1.一种化学热泵，其包括活性物质和挥发性液体，所述挥发性液体能够在第一温度被所述活性物质吸附并且在更高的第二温度被所述活性物质脱附，所述活性物质在所述第一温度具有固态，当吸附所述挥发性液体及其蒸气相时所述活性物质从所述固态立即部分转到液态，并且所述活性物质在所述第二温度具有液态，当释放所述挥发性液体或者其蒸气相时所述活性物质从所述液态立即部分转到固态，所述化学热泵包括：

-第一容器，其容纳所述活性物质，

-第二容器，其容纳所述挥发性液体以冷凝的形式存在的部分，以及

-用于所述挥发性液体的蒸气相的通道，所述通道将所述第一容器和所述第二容器相互连接，

其特征在于，所述第一容器和所述第二容器中至少一个包括由基体材料制成的层以分别接纳所述活性物质或所述挥发性液体以冷凝的形式存在的部分，基体层被放置成与相应容器的固定表面直接接触，并且对于与外部介质的热交换而言，用于所述外部介质的第一管道导管在所述基体层的自由表面直接经过，所述自由表面与所述层的那些表面是相对的，所述基体层在所述那些表面与所述容器的所述固定表面接触。

2.根据权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，支承板被设置在所述第一容器和所述第二容器中的所述至少一个中，所述支承板从所述容器的外壁朝所述容器的内部延伸。

3.根据权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，基本上水平地延伸的支承板被设置在所述第一容器和所述第二容器中的所述至少一个中，并且所述基体层被设置在所述支承板的顶部上。

4.根据权利要求2所述的化学热泵，其特征在于，基本上水平地延伸的支承板被设置在所述第一容器和所述第二容器中的所述至少一个中，并且所述基体层被设置在所述支承板的顶部上。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的化学热泵，其特征在于，对于与所述外部介质的热交换而言，还提供了用于所述外部介质的第二管道导管，所述第二管道导管在所述支承板的没有基体层与其接触的表面直接经过。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的化学热泵，其特征在于，用于基体层的所述第一管道导管同时是用于被放置在所考虑的基体层的所述自由表面的下一基体层的第二管道导管。

7.根据权利要求5所述的化学热泵，其特征在于，用于基体层的所述第一管道导管同时是用于被放置在所考虑的基体层的所述自由表面的下一基体层的第二管道导管。

8.根据权利要求1所述的化学热泵，其特征在于，具有开口的热量分配覆盖结构被设置在所述基体层的所述自由表面与所述第一管道导管之间。

9.根据权利要求8所述的化学热泵，其特征在于，所述具有开口的热量分配覆盖结构是网状物。

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