CN107850357A - 吸附器、用于制造吸附器的方法和具有吸附器的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的吸附器(2)，所述吸附器具有壳体(4)，在该壳体中设置有吸附剂(16)，用以存储热量和用于放出所存储的热量，并且所述吸附器具有换热器(6)，该换热器设置在壳体(4)之内，该换热器具有壁(8)，该壁包围空腔，用以引导热介质，并且所述换热器具有外表面(20)，该外表面与吸附剂(16)相接触，用以交换热量。通过换热器(6)的和吸附剂(16)的特殊的实施方案以及它们相互间的布置方式达到特别高的功率密度和储热能力。本发明还涉及一种用于制造吸附器(2)的方法以及一种车辆，所述车辆具有带有这样的吸附器(2)的吸附设备。

Description

吸附器、用于制造吸附器的方法和具有吸附器的车辆

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的吸附器、一种用于制造这样的吸附器的方法以及一种具有这样的吸附器的车辆。

背景技术

吸附器原则上应用于所谓的吸附设备中，该吸附设备首先用于存储并且稍后放出热量。为此，吸附器具有壳体，在该壳体中设置有吸附剂(亦即吸附材料)和吸着物，其中，吸着物根据吸附器是放热还是吸热而被放入到吸附剂中或者从所述吸附剂移出。吸附剂经常是结晶的固体，并且吸着物在移出的状态下是气态的并且接着在放热的情况下被吸附剂吸附。就此而言已知的材料例如是沸石作为吸附剂并且水作为吸着物。于是，在吸附时释放吸附热量，从吸附器放出该吸附热量。在此，所述放入典型地以纯物理方式进行并且特别是静电本质、不存在化学结合。反之，在相反的过程中、亦即在解吸附时，热量被吸附器吸收，以便再次移出吸着物、亦即使吸附剂解吸附。

热量导出和热量输入通常借助于与吸附剂接触的换热器进行。换热器本身被热介质穿流，该热介质用于朝向吸附器并且从吸附器中输送热量。因此，吸附器是储热器，该储热器不仅能作为热陷用于冷却其它组件、而且能作为热源用于加热其它组件，所述其它组件经由换热器与吸附器热耦联。

在车辆、亦即机动车、电动车或者混合动力车中，吸附器有时用作吸附设备的一部分，所述吸附设备用于对车辆的不同组件、例如车厢进行空气调节。在此，例如使用沸石-水系统，在该沸石-水系统中借助于吸附水而在沸石上释放吸附热量。为此，水经常设置在器皿亦或容器中，该器皿亦或容器与沸石传导压力地连接。水便在吸收热量的情况下在器皿中蒸发。通过使用这样的吸附设备便可以放弃传统的制冷回路并且特别是放弃压缩机以及传统的制冷剂。

发明内容

本发明基于如下任务，即，给出一种改进的吸附器。该吸附器应当是尽可能有效率的，亦即具有尽可能高的功率密度并且确保在热介质和吸附剂之间的尽可能有效的热传递。在此，也应考虑特殊的基于吸附器在机动车中使用而给出的汽车要求。这例如包括吸附器的结构空间、制造成本和机械稳定性、特别是在冲击负荷和振动负荷时的机械稳定性。此外，应给出一种用于制造吸附器的方法以及一种具有这样的吸附器的车辆。

按照本发明，该任务通过一种具有按照权利要求1的特征的吸附器来解决。该任务特别是也通过一种在根据权利要求20、21和22的实施方案之一中的吸附器来解决，这些权利要求分别描述了一种特别有利的实施方案。此外，该任务通过一种具有按照权利要求23的特征的方法、特别是也通过一种具有按照权利要求25的特征的方法来解决以及通过具有按照权利要求30的特征的车辆来解决。有利的实施方案、进一步扩展方案和变型方案是从属权利要求的技术方案。在此，与吸附器相关的说明也按照意义适用于方法以及车辆，并且反之亦然。

吸附器的有利的实施方案也导致吸附设备的改进，在该吸附设备中构建有这样的吸附器。因此，所述任务特别是也通过一种具有多个这样的吸附器作为设备部件的吸附设备来解决。

吸附器构造成用在车辆中，亦即特别是满足在安全性和稳定性方面在车辆领域中通用的标准和规定。吸附器具有壳体和换热器作为主要的组件。换热器具有壁，该壁包围空腔以用于引导热介质、例如水-乙二醇混合物或者恒温油。热介质主要用于从吸附器导出热量以及将热量输入至吸附器。相应地，换热器能经由适当的接口连接在管路系统上，该管路系统能实现在车辆的不同组件和吸附器之间的热传递。

换热器设置在壳体之内，亦即所述壳体包围换热器并且构成吸附器室，该吸附器室因此由壳体的内壁和换热器的也被称为外表面的外壁界定和限定。在吸附器室中设置有吸附剂，以用于存储从换热器放出的热量以及用于放出所存储的热量给换热器。在此，存储和放出热量特别是借助于吸着物的解吸附和吸附进行。为了热交换，换热器的外表面与吸附剂接触，亦即吸附剂设置在外表面上。在此，特别是至少75％的外表面与吸附剂热接触，亦即至少75％的外表面与吸附剂呈面状地或者点状地接触。

特别是，吸附器是吸附设备的一部分，该吸附设备具有用于吸着物的容器，其中，该容器与吸附器室连接，从而在解吸附时将多余的吸着物暂存在容器中并同时在那里放热，而在吸附时相应地将吸着物从容器引导到吸附器室中并同时在那里吸热。在吸附器中的吸附器室和吸附设备的容器在第一种变型方案中经由适当的管路相互连接并且共同形成一个相对于环境特别是压力密封地封闭的系统，从而不逸出吸着物。也能设想的是，多个吸附器室和/或多个容器相互连接成一个这样的封闭的系统并且接着形成一个吸着物分配系统。在第二种变型方案中，容器直接设置在吸附器室的端侧并且在那里形成收集室。吸附器室和容器在这里也相应地形成一个压力密封地封闭的系统。通常，压力密封的系统特别是理解为，所述系统是真空密封的直至最高大约5mbar至大约10mbar的绝对压力。此外，在换热器中的空腔和所有用于引导热介质的吸附器部件和设备组成部分和特别是管路以符合目的的方式设计为过压密封的，以便在不超过80bar的过压内引导热介质，在所述空腔中引导热介质。

基于在汽车中使用的其它要求例如在使用的材料的和化学制品的环保性方面给出。吸着物和吸附剂优选是无毒的，以便避免在损坏时排出有毒物质。此外，吸附剂和吸着物适当地是不可燃的或者至少很难起火的，以便在事故时使潜在危险尽可能很小。优选，吸着物是水或者水-防冻剂混合物、特别是水-乙二醇混合物，并且吸附剂是沸石或者由多种沸石组成的混合物。特别是，沸石混合有粘合剂、优选以最高大约20％的质量份额。

利用本发明实现的优点特别是在于，通过吸附剂与换热器的特殊的并且经改进的接触实现在吸附器之内在吸附剂和热介质之间经改进的热交换。由此，吸附器在运行中表现出特别高的动态能力、亦即高的功率密度、亦即吸着物从吸附剂交付和放出所用的特别高的速率。此外，能通过经改进的吸热优化地利用吸附剂的存储能力，从而吸附器也具有特别高的储热能力、亦即能量密度。因此，本吸附器相对于传统的吸附器具有经改进的结构尺寸与工作能力之比。这特别是在汽车中应用、亦即在车辆中应用时是有利的。在这方面，本发明的另一个优点特别是经改进的抗振性并且通常是吸附器相对于特别是持久机械作用的经改进的稳固性/鲁棒性。

对于吸附器的工作方式和效率来说有重要意义的是在换热器和吸附剂、亦即吸附材料之间的热传递。在此，效率主要与接触、亦即特别是在吸附剂和换热器之间的接触面有关。然而，明显提高的耗费以及相应提高的空间需求通常反作用于通过换热器的简单的缩放和/或换热器的外壁、亦即外表面的简单的放大来改进接触。现在，本发明基于如下考虑，即，这是两种缺点，所述缺点对于在汽车领域之外的应用典型地被容忍，然而在正是在这个领域中应用时获得完全不同的意义。就此而言，目前用于构造吸附器的方案未优化地面向于在车辆中的使用。而按照本发明建立一种特别良好的接触以及在这方面并且与已知的实施方式相反地特别是容忍提高的制造耗费。

换热器特别是构造为管式换热器、管束换热器、片式换热器、板式换热器或者微通道换热器。换热器一般具有空腔，空腔具有一定的横截面，该横截面决定了每单位时间能有多少量的热介质流动通过换热器。空腔被具有一定壁厚的壁包围，该壁厚决定性地确定换热器的耐压强度和稳定性。在热介质和吸附剂之间的热交换经由所述壁进行，其中，每单位时间传递的热量的量值主要由吸附剂与外表面的接触、亦即外表面被吸附剂的覆盖度来确定。

在此，在各个适当的实施方案中，这样的换热器恰好是特别适当的，在这些换热器中在壁厚尽可能小的同时获得尽可能大的外表面。因此，在汽车领域中的原则上的结构空间限制的背景下，优选与传统的换热器相比具有明显更小尺寸的换热器。于是，在作为管式换热器的实施方案中，换热器具有内径，该内径优选最高为10mm，其中，内径最高为6mm的实施方案是特别有利的。然而，内径特别是至少为1mm。在作为管束换热器的、亦即作为具有多个管式换热器的换热器的实施方案中，这些管式换热器分别具有优选在1mm至6mm范围内的内径。特别是由于提高的制造耗费，在用于吸附器的传统的换热器中不选择这样小的管直径，但是这样小的管直径提供了明显的优点，因为在横截面相同的情况下，一方面存在明显增大的外表面，并且另一方面由于在壁中减小的压应力，壁厚也明显更小，由此节省了材料和重量。

原则上，为了增大外表面，外表面可以附加地配备有多个筋条、片、导热板或者通常配备有突起部，其中，以下简化地并且不限制一般性地将概念“片”用于所有这样的突起部。于是，这些片从换热器中延伸到吸附器室中，并且相应地增大外表面，亦即这些片分别具有是外表面一部分的表面。因此，换热器优选具有一定数量的片，其中，在一种特别适当的实施方案中，换热器和片构造为一件式的亦或一体的，亦即所述片不作为单独的构件安装在壁上。由此，确保从片至壁的特别良好的热传递。然而备选地也能设想具有紧固在壁上的片的实施方案。所述片例如焊接上或者粘接上并且优选材料锁合地与壁连接，以便确保优化的传热。

特别是在作为片式换热器的实施方案中、然而通常也在具有片的换热器中，在一种优选的实施方案中通过如下方式增大外表面，即，换热器构造为具有明显提高的片密度。在具有多个特别是相互平行的片的片式换热器中，这些片相对彼此优选以最高1mm的间距设置。在其它换热器类型中、特别是在管式换热器中，每两个相邻的在这方面也经常被称为筋条的片相互间隔开优选最高2mm。

在一种适当的实施方式中，换热器沿纵向方向延伸，该纵向方向在运行中也是热介质在换热器中的流动方向，并且片特别是构造成细长的并且沿所述纵向方向直线地延伸。然而，在第二种适当的变型方案中，片具有较复杂的走向并且例如倾斜于或者垂直于纵向方向延伸，在管式换热器中特别是螺旋形地围绕该管式换热器延伸，从而通过片一般附加产生的热传导进一步增大。在此，原则上也能设想片的相互交叉的或者相切的走向。

片的上面描述的实施方案涉及片沿着换热器的壁的走向、亦即片的纵向走向。备选地或者附加地，在一种有利的实施方案中片也由壁出发并且到吸附器室中遵循较复杂的、亦即非直线的走向、特别是弯曲的走向。由此，与这样的直线向外延伸的片相比，能够在相同的结构体积上安置明显更大的附加的表面。该实施方式在管式换热器或者片式换热器中是特别适当的，在所述管式换热器或者片式换热器中由壁出发向外的走向是径向走向。在一种有利的变型方案中，将复杂的纵向走向与由壁向外的复杂走向组合。

此外，在每两个相邻的片之间构造有一定的间距，该间距特别是在管式换热器中向外优选增大。由此，能够实现特别是气态的吸着物在换热器区域中的改进的流动。然而，在相邻的片之间的中间空间的这样的扩张在片式换热器中也优选通过如下方式实现，即，片分别具有由壁出发向外减少的厚度，从而片因此构造成向外变薄的。

在一种优选的进一步扩展方案中，构造有至少两种不同类型的片，这些片由壁出发向外长度不同。由此，可以说产生了片密度梯度，亦即，由壁出发延伸直至确定距离的片的数量随朝向壁的间距的增大而减少。由此特别是改进换热器的流动特性。

在一种适当的实施方案中，不同类型的片交替地设置在外表面上。在一种优选的实施方案中，每两个片中有一个片仅构造成与其相邻的两个片的长度的一半。

通过将上面提到的不同类型的片与片的复杂走向相组合，能够实现特别适合于在汽车中使用的实施方案，该实施方案是特别紧凑的并且因此具有特别高的功率密度。在此，特别是也能特别精确地调节流动特性。

换热器优选具有用于吸附剂的支承结构。通过支承结构显著地增大了外表面并且明显地改进了在运行中与吸着物的接触。支承结构特别是多孔的或者多纤维的，其中，“多孔的支承结构”在第一种变型方案中理解为海绵状的结构，该结构具有多个空穴，这些空穴相互接触并且由此形成敞开的孔的和/或通道的网络结构。在此，各个空穴、亦即孔或者通道具有特别是小于5mm并且大于0.02mm的直径。

在一种特别有利的实施方案中，支承结构具有多孔性和从壁出发并且向外改变的、特别是减小的密度。换言之，材料量向外减少并且密度向外减小。而多孔性向外增加、亦即向外提高、亦即增大，并且提高了在材料中的凹缺部的量。由此，优选构成从壁向外导致更粗大的多孔性的密度梯度，亦即空穴的直径随着朝向壁的间距的增大而增加。由此，与上面已经结合片说明的那样类似地，在壁附近支承结构平均更密，并且因此确保了高的导热能力并且实现高的功率密度。反之，进一步靠外由于更大的空穴而设置有更多的吸附剂和/或在运行中实现利用吸着物的经改进的穿流，从而所述布置结构同样具有高的储热能力和功率密度。

例如，在具有片的实施方案中这些片同样构造为多孔的，例如构造为多孔的或者类似于海绵的结构，或者多孔的、特别是类似于海绵的结构向外施加到壁上，例如附加于片或者备选地也在无片的换热器中。在此，支承结构便以适当的方式紧固、例如粘接、钎焊或者熔焊在壁上。

然而，在第一种实施方案中支承结构构造为一件式的、亦即与换热器成一体的，亦即在一定程度上引入到壁中或者向外构造为壁的突起部，增大的表面由此有利地与特别高的热传导相组合。

在第二种实施方案中，支承结构构造为纤维束，所述纤维束具有多个纤维并且具有多个在纤维之间的中间空间，其中，这些中间空间便形成在这种意义上同样多孔的支承结构的空穴。在此，在这里概念“纤维”特别是指这样的物体，所述物体是薄的、纵向延伸的元件，比如像线材区段、板条、纱线或者类似物，并且特别也是纤维或者这样的元件，所述元件具有特别小的直径或者特别小的厚度，例如在大约0.5mm至大约0.02mm的范围内。在一种符合目的的实施方案中，纤维由铝制成并且一般特别是由与换热器的壁相同的材料制成，以便确保尽可能良好的热传导。在中间空间中设置有吸附剂，其中，纤维束形成外表面的有利的增大。在一种符合目的的实施方案中，纤维相互间点状导热地相互连接、例如通过烧结相互连接。

纤维沿着壁和/或围绕壁引导并且以符合目的的方式压靠到壁上或者导热地紧固在壁上、例如通过钎焊或者熔焊。支承结构的作为纤维束的构造与在壁上的片相组合是特别适当的，其中，纤维便相应地布设在片之间，其中，所述片便形成一定数量的中间空间，在这些中间空间中布设有纤维并且这些中间空间特别是被纤维和吸附剂填充。

换热器优选由轻金属制成，特别是由铝制成，铝是特别轻以及低成本的并且还具有良好的导热性能。铝特别适合于构造上面提到多孔的支承结构。例如由铝制造铝海绵或者铝泡沫，然后将所述铝海绵或者铝泡沫紧固在壁上。钢也适合作为材料，并且原则上铜也适合，铜具有特别良好的导热特性，然而由于其电化学特性而较不优选。在一种有利的备选方案中，不使用金属而是使用温度稳定的塑料，这种塑料的突出优点特别是在于低成本、良好的导热特性、高的柔性、简单的制造和低的重量。吸附器通常构造为温度稳定的，对此特别是理解为，吸附器经受得住大约150℃至大约300℃的温度，特别是热介质的在所述量级内的温度。

快速原型法特别适合于制造换热器或者整个吸附器，在该快速原型法中，将吸附器、在这里亦即吸附器的壳体及其换热器有利地制造为一体的。在一种有利的变型方案中，也将吸附设备的部件、比如像气密的或者压力密封的、用于引导吸着物或者热介质的管路几何结构制造成与吸附器成一体的。在此，作为原始材料，不仅能设想金属，而且能设想塑料。在利用快速原型法制造时，换热器的壁厚以符合目的的方式为至少0.5mm，以便确保充分的气密性。然而，根据具体的材料选择，壁厚也可以更小。换热器的或者整个吸附器的作为快速原型件的实施方案特别是具有特别高的可造型性的优点，由此，吸附器能优化地匹配于在车辆中的相应的结构空间情况，并且由此进一步减小了结构空间需求。

然而，特别适当的是吸附器的如下一种备选的实施方案，即，仅将壳体或者壳体的一部分、特别是与吸附设备的部件相组合地制造为快速原型件，然而换热器不是这样，从而对于换热器来说动用半成品和低成本的标准方法，而根据需求并且匹配于在汽车中应用地制造壳体和必要时吸附设备的相应的部件。在此，在壳体上以符合目的的方式也直接构造适当的接口，以用于在车辆的要冷却的或者要加热的组件上和/或在安装在车辆中的其它吸附器上分配和/或输送热介质。

优先挤压型材适合用作用于制造换热器、特别是管式换热器或者管束换热器的成本特别低的半成品，所述挤压型材特别是以挤出方法并且作为连续产品制造。在制造这样的挤压型材时，有利地也同时一起构造片。

备选地，借助于模铸方法或者压铸方法制造换热器、壳体或者整个吸附器也是有利的。这样的方法优选用于制造多孔的支承结构。为此，在第一步骤中，以牺牲材料(Opfermaterial)填充铸型，该牺牲材料在注入材料时在材料中产生空穴并且基于注入的材料的温度而液化或蒸发并且接着亦或稍后例如在单独的熔化过程中流出，从而剩下具有相互连接的空穴的多孔的结构。例如将多个塑料球用作牺牲材料，这些塑料球分别具有大致等于相应空穴的直径的直径。

优选地，借助于上面提到的压铸方法制造整个换热器，其中，通过相应的由牺牲材料制成的成型件保持空出空腔。在此要注意的是，在此也构造用于空腔的封闭的壁，例如也作为壳体的组成部分。由此能够以特别简单的方式制造一体的换热器，该换热器在其壁上带有多孔的支承结构。基于一体的、亦即材料的连接便得出在支承结构和壁之间的优化的导热特性，在所述支承结构中放入了吸附剂。在一种同样优选的实施方案中，以所提到的方式制造部分地或者完全地以及附加地包括壳体和其它吸着物引导装置和载热介质引导装置在内的吸附器。

针对吸附剂，原则上存在多种适当的实施方式，这些实施方式与上面描述的用于换热器的变型方案相组合地分别发挥确定的组合式的优点。在此，一个重要方面是吸附剂设置在换热器上，以便实现尽可能良好的接触。

原则上可能的是，围绕换热器设置并且例如附加地借助于保持网固定作为吸附剂的并且作为特别是球状的或者类似球状的散装料、亦即成散装物形式的沸石。然而，所述解决方案仅产生与换热器外表面的点状接触并且导致相应小的功率密度。此外，所述解决方案在机械观点下是不利的并且特别是具有在振动时差的稳定性。尽管如此，散装料的使用与上面描述的经改进的换热器相组合地首先能实现吸附器的对于汽车领域足够的效率。在此，特别是这样进行散装，使得在外表面上大致设置有两至三层球或者散装体，其中，这些球分别具有大约0.3mm至2mm的平均直径。散装物的突出优点主要在于高的储热能力并且在这种观点下原则上也适合于在车辆中使用。

在一种有利的变型方案中通过如下方式实现改进的接触，即，吸附剂构造为一定数量的成型件，这些成型件特别是精确匹配地设置在换热器上。因此，吸附剂恰好不是构造为松散的散装料，而是这样形成，使得吸附剂能够特别精确匹配地、特别是形锁合地安装在换热器上。由此，显著改进了接触面并且优化地以吸附剂填充和使用所提供的容积。

在另一种并且特别有利的变型方案中，吸附剂作为直接涂层(简称涂层)施加到换热器上，由此确保了在吸附剂和换热器之间的特别良好的接触。在此，所述涂层特别是具有在0.05mm至1.5mm范围内的厚度。例如由被涂覆到壁上并且在那里硬化的膏出发制造涂层。备选地，上面提到的散装料与粘合剂或者胶合剂的组合也适合于构造特别是连续的涂层，其中，粘合剂特别是填充在散装料之间的部分中间空间。吸附剂作为涂层的实施方案特别是具有如下优点，即，吸附剂特别牢固并且稳定地接合在换热器上并且吸附器因此不易受振动干扰并且因此特别适合于在车辆中使用。于是，特别是借助于钎焊过程或者保持网的相对昂贵的紧固也是多余的，从而也相应地简化了吸附器的制造。

在第一种有利的实施方案中，借助于浸浴施加直接涂层，其中，把要涂层的换热器或者要涂层的支承结构浸入到浸浴中并且接着在此离析出吸附剂。在此，换热器的一部分材料有利地过渡到涂层中，从而给出特别牢固的、材料的并进而材料锁合的连接。

特别优选的是第二种实施方案，在该实施方案中，借助于结晶将直接涂层施加到换热器上、例如也在浸浴中。在此，使吸附剂或者将部分吸附剂优选均匀地在外表面上离析并且在此特别是牢固地与壁的材料连接。特别在使用沸石和由铝制成的换热器时，涂层通过如下方式材料锁合地与壁连接，即，铝在结晶期间从壁移入到涂层中。于是，吸附剂和换热器构造为一体的，由此确保了在吸附剂和换热器之间的优化的导热。此外，这样的涂层是特别稳定的并且因此特别适合于在车辆中使用的吸附器。换热器具有多孔的支承结构的实施方案特别适合于施加直接涂层，因为在此特别有效地充分利用强烈增大的外表面并且实现功率密度高的特别紧凑的吸附器。

直接涂层在上面描述的支承结构中在一种实施方案中也适合作为纤维束。在此，各个纤维或者整个纤维束设有由吸附剂制成的涂层，其中，特别是上面描述的材料选择在这里也发挥所提到的优点。

备选地，通过将吸着物注射或者喷洒到表面上制造直接涂层和一般来说涂层，其中，特别是在硬化或者干燥过程之后实现良好的接合。

在一种备选的并且同样有利的方法中，通过压合支承结构与粉末状的吸附剂、亦即呈粉末形式的吸附剂而由吸附剂制造成型件。以这种方式制造的成型件也被称为组合成型件，因为该组合成型件是由吸附剂和支承结构组成的组合。

所述方法特别适合于压合纤维束的纤维。在此，设置呈适当形式的粉末状的吸附剂并且将纤维撒入、放入或者装入吸附剂中。在此，纤维的比重优选为约5至25体积百分比；剩余部分特别是吸附剂。然后压合所述布置结构，从而构成组合成型件，该组合成型件被纤维穿过。所述组合成型件便由于附加的纤维而相对于仅由吸附剂制成的成型件具有经改进的导热能力。原则上，所述方法在其它支承结构上的应用也是有利的。然后将组合成型件例如粘接到换热器上，用以固定和热接合。

为了进一步改进，在一种有利的进一步扩展方案中将一定数量的通道引入、例如钻入到压合的吸附剂中、亦即到组合成型件中。通道便在运行中特别是作为用于吸着物的气体通道起作用，从而明显简化吸着物的放入和移出。优选，具有通道的这样的组合成型件便代替传统的成型件在具有吸附剂的吸附器的每个实施方案中用作成型件。

在一种适当的变型方案中，将粉末状的吸附剂连同装入吸附剂中的纤维、通常嵌入的支承结构直接压装到换热器上或者围绕换热器压合。在此，不仅管式换热器而且管束换热器适合作为用于本方法的起点。吸附剂与换热器并且在没有支承结构的情况下的压合也是有利的，特别是在具有一定数量的片的换热器中。

在一种优选的实施方案中通过如下方式实现特别有效的并且功率强的吸附器，即，吸附剂以至少两种不同的配置存在，这些配置选自一组配置，该组配置包括：作为散装物的吸附剂、作为涂层的吸附剂、作为成型件的吸附剂、在支承结构上的吸附剂；具有支承结构的作为组合成型件的吸附剂；与换热器一起压合的吸附剂，亦即特别是作为与换热器一起压合的组合成型件的吸附剂。这些配置已经在上面有所描述，然而相组合地具有其它优点。因此，不同配置的组合能实现优化设计吸附器的功率密度和储热能力。这基于如下认知，即，例如构造为散装料或者成型件的吸附剂基于随之产生的大量而具有特别高的储热能力、亦即能量密度，而例如支承结构的和/或直接涂层的使用显著地有利于吸附器的动态能力、亦即功率密度。通过组合所述两种优点便能够实现特别适合于汽车领域的吸附器。

为此，在一种适当的实施方案中，在壁上和/或必要时在换热器的片之间在靠近的第一区域中、亦即靠近壁地，吸附剂构造为直接涂层，直接在壁上和/或片上和/或在设置在片之间的支承结构上、例如铝泡沫上。吸附剂在远离的第二区域中、进一步远离壁地设置为成型件和/或设置为散装料和/或经涂层的或者经压合的纤维束。通过靠近壁设置的直接涂层便在导热时提供高的动态能力，该动态能力特别在运行中并且在周期性吸附和解吸附时是有利的。而进一步处于外面的、大量的吸附剂提供高的储热能力，该储热能力特别是在运行中断时并且接着在车辆冷启动时是有利的，因为所述大量的吸附剂在较长的时间段上、例如在几小时或者几天内能量密集地存储热量。

在一种有利的并且优选的实施方案中，换热器构造为具有不同长度的片，其中，在较密地配有片的靠近的区域中施加有由吸附剂制成的涂层，而在仅一部分数量的片伸进的远离的区域中吸附剂以作为散装料的配置设置或者设置有一定数量的纤维束或者铝泡沫，所述纤维束或者铝泡沫分别涂覆有吸附剂。

在具有呈两种不同配置的吸附剂的进一步有利的实施方案中，首先特别是通过结晶将直接涂层施加到换热器上，接着将附加的吸附剂特别是设置为散装料并且接着将吸附剂与直接涂层以材料锁合的方式连接，其方式为，由直接涂层和附加的吸附剂组成的整个布置结构经历结晶、例如在浸浴中经历结晶，在结晶时将附加的吸附剂可以说与直接涂层烘烤并且热学地且机械地结合到直接涂层中。由此，同时获得吸附剂的两种配置的特别稳定的布置结构。因此，该组合也能实现使用散装料，其中，通过与涂层以材料锁合方式的连接消除原来缺乏抗振性的缺点。类似地，在通过结晶实现的涂层与一定数量的成型件组合时得出相同的优点。

在一种适当的变型方案中，在上面描述的实施方案中省略最初的直接涂层，并且仅将作为散装料或者成型件的吸附剂设置在换热器上并且接着使其借助于浸浴或者结晶经历直接涂层。

因此，通过吸附剂的两种不同配置的组合通常得出一种吸附器，该吸附器在运行中具有高的动态能力并且同时也具有高的储热能力。

符合目的地，在相应的配置中使用的吸着物亦或制成吸附剂所用的材料根据该配置来选择。这基于如下认知，即，特定的材料、特别是沸石特别适合于特定的配置。特别是与作为吸着物的水相结合地，例如类型NaY或者13X的沸石例如作为散装料适合用于例如高于160℃的解吸附温度，而类型SAPO34的沸石例如为了借助于结晶的直接涂层而适合于例如低于160℃的解吸附温度。

吸附器整体上符合目的地这样构造，使得该吸附器能够集成到车辆的另外的组件中或者车辆的另外的组件集成到吸附器中。在此，所述另外的组件特别是车辆的吸附设备的组件、例如蒸发器、冷凝器、加热器、用于控制热介质引导的阀门、用于控制吸着物引导、亦即例如水蒸气引导的切换阀或者翻转阀或者止回阀。在此，所述组件以适当的方式与吸附器热解耦、例如通过气隙或者壳体中断部热解耦。以这种方式特别是提高整个吸附设备的功率密度。

在另一种符合目的的实施方案中，传感器或者状态传感器作为组件集成到吸附器中，该传感器或者状态传感器例如是温度传感器、压力传感器或者组合传感器或者是用于确定在吸附器室中的吸着物浓度的传感器并且通常特别是用于测定吸附器状态的传感器。这基于如下考虑，即，特别在汽车领域中对吸附器运行提出动态交变的要求并且无法基于已知的用于装入和移出吸着物的加载曲线和卸载曲线单纯地估计状态。更确切地说，出发点是，在动态运行中根据要求和需要不同地进行吸附和解吸附，例如用以动态适配吸附设备的运行点，并且因此测量状态、例如在吸附器室中的吸着物浓度相应是有利的。

备选地或者附加地，也符合目的的是，将位置接收器作为组件集成到吸附器中，借助于该位置接收器在运行中测定特别是被动的、亦即非主动控制或者调节的阀门、例如蒸气翻转阀或者止回阀的位置。通过测定和特别是监控所述位置便可以导出关于吸附器状态的信息。

总的来说，通过集成一个或多个传感器和/或位置接收器有利地监控状态。为此，特别是也设置有控制单元(也称为控制器)，或者传感器和/或位置接收器与车辆的适当的控制单元连接，从而优化地监控状态并且必要时尽可能有效地控制车辆的吸附器或者吸附设备。在这方面，吸附器在吸附和解吸附之间的切换是特别有益的。为了实现优化地并且特别是功率优化地利用现有的储热能力，有利地基于测定的吸附器状态确定切换时间，从而恰好在正确的瞬间切换吸附器。

附图说明

以下借助附图更详细地阐述实施例。图中分别示意性地：

图1示出吸附器，

图2示出用于图1的吸附器的换热器，

图3示出图2的换热器的一种变型方案，以及

图4示出图2的换热器的另一种变型方案。

具体实施方式

在图1中以横截面视图示出吸附器2。吸附器2具有壳体4，在该壳体中设置有换热器6，该换热器沿纵向方向L延伸并且在这里构造为管式换热器。换热器6具有壁8，该壁向内界定空腔，热介质在运行中流动通过该空腔。为了连接到未示出的车辆的同样未详细示出的吸附设备上，吸附器2为此具有两个接口10，换热器6的空腔能经由这两个接口接近。通过输入和导出热介质便可以与车辆的未示出的其它组件热交换。

壁8和壳体4包围吸附器室12，该吸附器室还能经由至少一个输入管路14接近。此外，吸附器也经由该输入管路14连接到吸附设备上。为了存储热量并且为了实现吸附器的主要功能性，现在在换热器6上设置有吸着物16以及在这里首先气态地存在于吸附器室12中的吸附剂18。吸着物16设置在换热器6上、更确切地说是设置在换热器6的外表面20上并且与该外表面接触，从而确保了在壁8和吸着物16之间的特别有效的热传导。

在放热时、亦即在从吸附器2卸放热量时，引导冷的热介质通过换热器6，该热介质经由壁8吸收热量，该热量通过将吸着物18吸附到吸附剂16中而生成。反之，在存储热量时、亦即在给吸附器2装载热量时，从热介质取出热量并且使吸附剂16解吸附，亦即将在吸附剂16中存入的吸着物18移出并且放出到吸附器室12中。于是可以经由输入管路14将吸着物18从吸附器室12导出或者输入到吸附器室中，从而例如可以将多余的吸着物18输入给未示出的容器。所有连接到输入管路14上的管路、容器和壳体便与吸附器室12特别是形成气密地并且压力密封地封闭的系统。吸附剂16特别是沸石并且吸着物18特别是水或者是水-防冻剂混合物、例如水-乙二醇混合物。

对于吸附器2的工作能力来说有重要意义的一方面是在壁8、更确切地说是外表面20和吸附剂16之间的接触以及另一方面是吸附剂16对于吸着物18出于吸附和解吸附目的的可接近性。工作能力的明显改进便特别是通过适当地构造换热器6(一般地)和外表面20(具体地)实现以及通过适当地构造吸附剂16和该吸附剂适当地布置在壁8上实现。图2和图3现在分别以横向于纵向方向L的横截面示出针对具有安装在其上的吸附剂16的换热器6的一种适当的实施例。

在图2中示出的换热器具有一定数量的片22a、22b，这些片从壁8出发沿径向方向R向外延伸并且在此分别遵循弯曲的走向。在此，构造有两种不同类型的片22a、22b，亦即短片22a和长片22b，这两种片沿径向不同远近地延伸。在这里示出的实施例中，长片22b大约是短片22a的两倍长。此外，片22a、22b沿周向方向围绕壁8交替地设置。以这种方式沿径向方向R形成两个区域24a、24b，这两个区域具有不同的片密度。在接近壁8的靠近的第一区域24a中，片密度由于附加的短片22a而大于在远离的第二区域24b中的片密度，仅长片22b延伸到该远离的第二区域中。

此外，在图2中吸附剂16以两种不同的配置构造，其中，各一种配置设置在所述区域24a、24b之一中。因此，在靠近的区域24a中吸附剂16构造为直接涂层26，该直接涂层具有与外表面20的、亦即在这里不仅与壁8而且与片22a、22b的特别良好的并且特别是材料锁合的连接。直接涂层26例如借助于浸浴或者借助于结晶施加到外表面20上并且与所述外表面在材料上连接，例如其方式为，壁8的和片22a、22b的一些原子用于构造直接涂层26。因此，所述直接涂层构造为与换热器6成一体的。

而在远离的区域24b中在每两个相邻的长片22b之间设置有一个纤维束28，该纤维束具有多个纤维30。纤维30又涂覆有吸附剂16。在此，每个纤维束28构成一个支承结构32，该支承结构由于纤维30而具有特别大的表面，一方面能够在该表面上设置有特别多的吸附剂16并且另一方面该表面能实现吸着物18良好地穿流纤维束28。总的来说，通过这样的具有两种不同配置的实施方案能实现一种吸附器2，该吸附器不仅在热交换时具有高的功率密度进而以及高的动态能力，而且具有高的储热能力。在此，特别的功率密度主要通过直接涂层26在靠近的区域24a中的经改进的接触而产生，而特别的储热能力主要通过在远离的区域24b中大量的吸附剂16而产生，其中，纤维30能实现良好的热量输入和热量导出并且中间空间能实现吸着物18良好的穿流。

在一种未示出的变型方案中，在远离的区域24b中不是设置纤维束30，而是设置另一种支承结构32，该支承结构例如构造为海绵并且优选由铝构成并且该支承结构涂覆有吸附剂16。这样的海绵和通常多孔的支承结构32由于良好的热传导也适合于设置在靠近的区域24a中。在另一种未示出的变型方案中，在远离的区域24b中仅设置作为散装料的或者作为成型件的吸附剂16，该吸附剂便可以收纳相应多的吸着物18并且由此具有特别高的储热能力。

在另一种变型方案中，在不同的配置中也将相应其他材料用作吸附剂16，例如将类型SAPO34的沸石用作吸附剂16用于直接涂层26，而将类型13X或者NaY的沸石以散装料形式用作吸附剂16。

在图3中示出换热器6的一种变型方案，同样以横向于纵向方向L的横截面视图示出。换热器6在这里也首先构造为管式换热器。不过，该换热器的壁8沿径向方向R向外过渡到支承结构32中，该支承结构在这里构造为多孔的和海绵状的并且具有多个空穴34，这些空穴在这里仅示意性地作为一些圆示出并且实际上以在这里未示出的方式并且特别是由制造决定地相互连接，从而得出孔和/或通道的优选一般的网络结构，吸着物在运行时便可以穿流这些孔和/或通道。此外，空穴34以吸附剂16填充，然而特别是不完全地并且例如仅在内壁设有直接涂层16。这样的直接涂层例如如上面描述的那样借助于浸浴或者借助于结晶而施加。

支承结构32本身在图3中与壁8一起以压铸方法制造，其中，在壁8之内的空腔以及空穴34通过牺牲材料产生，该牺牲材料在压铸方法期间用作占位物，由于在压铸时的加热而流出并且在这种情况下形成相互连接的空穴34的网络结构。而在一种未示出的备选方案中，将支承结构32施加到简单的管式换热器上并适当地紧固、例如焊接在该管式换热器上。在此也能设想使用具有片22a、22b的换热器6。

空穴34优选由呈球状的散装料形式的牺牲材料制造，从而空穴34原则上是球状的或者基本上是球状的并且分别具有一定的直径D。如在图3中示出的那样，空穴34优选通过适当地填注具有不同直径D的牺牲材料来构造。构成不同的直径D在如下支承结构32中也是优选的，该支承结构不是以上面描述的方式制造，而是例如通过发泡或者其它方式制造。通过不同的直径D便产生支承结构32的一定数量的不同密度的区域，这些区域便具有不同的特性。因此，特别密封的、具有小的空穴34的区域的突出优点在于高的导热能力，而具有大的空穴34的区域的突出优点在于高的储热能力和良好的可穿流性。在图3的实施例中，支承结构现在这样构造，使得该支承结构的密度由壁8出发并且向外、亦即在这里沿径向方向R减小。由此可以利用吸着物18、亦即特别是利用水蒸气以局部的流动横截面基本上径向地穿流支承结构，该局部的流动横截面与径向向外增大的局部的质量流量近似成比例，该局部的质量流量同样沿径向向外增大并且该局部的质量流量通过相互敞开的空穴34构成。因此实现吸附器的特别有效的、亦即在这里功率密集并且能量密集的功能。此外，类似于在图2中，在图3中也靠近壁8在运行中可以实现高的动态能力，而进一步在外面存在高的储热能力。

在图4中示出换热器6的另一种变型方案，在该换热器中吸附剂16连同一定数量的纤维30一起被压合成组合成型体36。在此，在示出的实施例中，组合成型体36直接压到壁8上，然而备选地首先制造一个或多个组合成型件36并且接着将其紧固在壁8上。

在压合之前将例如作为粉末的吸附剂16和纤维30以适当的形式设置并且接着将该布置结构压合成组合成型件36。为了能在运行中实现吸着物18的有效的侵入，附加地将一定数量的通道38引入、例如钻入到组合成型件中。在图4的实施例中，这些通道沿径向方向R延伸，但是原则上也能设想其它走向，特别是也能设想构造成无通道38的组合成型体36、例如扁平的组合成型体36，这些组合成型体在压合之后仅延伸到外表面20上方几毫米、例如0.5mm至3mm。通过将纤维30引入到组合成型体36中，不仅按照纤维增强材料的类型提高组合成型体的机械强度，而且也改进该组合成型体的导热能力，特别是利用由导热的塑料或者金属、例如铝制成的纤维30。

在图2至图4中示出的实施例同样也能有利地类似地应用于其它类型的换热器、例如片式换热器、管束换热器、板式换热器或者微通道换热器。

附图标记列表：

2 吸附器

4 壳体

6 换热器

8 壁

10 接口

12 吸附器室

14 输入管路

16 吸附剂

18 吸着物

20 外表面

22a 短片

22b 长片

24a 靠近的第一区域

24b 远离的第二区域

26 直接涂层、涂层

28 纤维束

30 纤维

32 支承结构

34 空穴

36 组合成型件

38 通道

D 直径

L 纵向方向

R 径向方向

Claims (30)

1.用于车辆的吸附器(2)，所述吸附器具有壳体(4)，在该壳体中设置有吸附剂(16)，用以存储热量和用于放出所存储的热量，并且所述吸附器具有换热器(6)，该换热器设置在壳体(4)之内，该换热器具有壁(8)，该壁包围空腔，用以引导热介质，并且所述换热器具有外表面(20)，该外表面与吸附剂(16)相接触，用以交换热量。

2.根据上述权利要求所述的吸附器(2)，其特征在于，所述换热器(6)构造为管式换热器，该管式换热器具有最高为10mm、优选最高为6mm的内径，或者

所述换热器(6)构造为管束换热器，该管束换热器具有多个管式换热器，这些管式换热器分别具有在1mm至6mm范围内的内径，或者

所述换热器(6)构造为片式换热器，所述片式换热器具有多个片(22a、22b)，其中，两个相邻的片(22a、22b)分别相互间隔开最高1mm，或者

所述换热器(6)构造为微通道换热器。

3.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述换热器(6)的外表面(20)具有多个片(22a、22b)，其中，每两个相邻的片(22a、22b)相互间隔开最高2mm。

4.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述换热器(6)具有的纵轴线沿纵向方向(L)延伸，并且所述换热器(6)的外表面(20)具有一定数量的片(22a、22b)，所述片从壁(8)出发向外延伸并且遵循复杂的走向并且特别是倾斜于或者垂直于纵向方向(L)延伸。

5.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述换热器(6)的外表面(20)具有多个片(22a、22b)，这些片由壁(8)出发向外延伸并且在此遵循复杂的、特别是弯曲的走向。

6.根据权利要求3至5之一所述的吸附器(2)，其特征在于，在两个相邻的片(22a、22b)之间构造有从壁(8)出发向外增大的间距。

7.根据权利要求3至6之一所述的吸附器(2)，其特征在于，构造有至少两种不同类型的片(22a、22b)，这些片从外表面(20)出发并且向外长度不同。

8.根据上述权利要求所述的吸附器(2)，其特征在于，所述不同类型的片(22a、22b)在壁(8)上交替地设置。

9.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述换热器(6)具有用于吸附剂(16)的特别是多孔的支承结构(32)。

10.根据上述权利要求所述的吸附器(2)，其特征在于，所述支承结构(32)与换热器(6)构造为一体的。

11.根据权利要求9所述的吸附器(2)，其特征在于，所述支承结构(32)构造为纤维束(28)，所述纤维束具有多个纤维(30)，这些纤维构成一定数量的中间空间，在这些中间空间中设置有吸附剂(16)。

12.根据权利要求9至11之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述支承结构(32)具有从壁(8)出发并且向外变化的、特别是增大的多孔性。

13.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述吸附剂(16)与换热器(6)或者与换热器(6)的支承结构(32)被压合。

14.根据上述权利要求所述的吸附器(2)，其特征在于，一定数量的通道(38)引入到被压合的吸附剂(16)中，用以在运行中输入和导出吸着物(18)。

15.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述吸附剂(16)构造为散装料并且呈散装物的形式、构造为一定数量的成型件或者构造为直接涂层(26)、特别是借助于结晶。

16.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，与吸附剂(16)一起设置有一定数量的纤维(30)，所述纤维与吸附剂(16)一起连接成、特别是压合成组合成型件(36)。

17.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述吸附剂(16)以至少两种不同的配置存在，所述配置选自一组配置，该组配置包括：作为散装物的吸附剂(16)、作为直接涂层(26)的吸附剂(16)、作为成型件的吸附剂(16)、在支承结构(32)上的吸附剂(16)、具有支承结构(32)的作为组合成型件(36)的吸附剂(16)；与换热器(6)一起压合的吸附剂(16)。

18.根据上述权利要求所述的吸附器(2)，其特征在于，在壁(8)上和/或在换热器(6)的多个片(22a、22b)之间在靠近的第一区域(24a)中，吸附剂(16)构造为直接涂层(26)并且直接地设置在壁(8)和/或片(22a、22b)上和/或在支承结构(32)上；并且

吸附剂(16)在远离的第二区域(24b)中设置为成型件和/或设置为散装料和/或设置在支承结构(32)上和/或设置有纤维束(28)，该纤维束涂覆或者压合有吸附剂(16)。

19.根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)，其特征在于，所述吸附器构造成，使得该吸附器集成到车辆的组件中或者车辆的组件集成到所述吸附器(2)中。

20.用于车辆的吸附器(2)、特别是根据上述权利要求之一所述的吸附器，所述吸附器具有壳体(4)和换热器(6)，在该壳体中设置有吸附剂(16)，该换热器设置在壳体(4)之内，该换热器具有壁(8)并且该换热器具有外表面(20)，该外表面与吸附剂(16)接触并且该外表面具有多个片(22a、22b)，这些片从壁(8)出发向外延伸，

构造有至少两种不同类型的片(22a、22b)，所述片从外表面(12)出发并且向外长度不同，并且

在换热器(6)的外表面(20)上，吸附剂(16)在靠近的第一区域(24a)中构造为直接涂层(26)并且在远离的第二区域(24b)中设置有纤维束(28)或者支承结构(32)，所述纤维束或者支承结构涂覆有吸附剂(6)。

21.用于车辆的吸附器(2)、特别是根据上述权利要求之一所述的吸附器，所述吸附器具有壳体(4)和换热器(6)，在该壳体中设置有吸附剂(16)，该换热器设置在壳体(4)之内，该换热器具有壁(8)并且该换热器具有外表面(20)，该外表面与吸附剂(16)接触，其中，所述换热器(6)具有用于吸着物(18)的支承结构(32)，该支承结构构造为与换热器(6)成一体的并且具有从壁(8)出发并且向外增大的多孔性。

22.用于车辆的吸附器(2)、特别是根据上述权利要求之一所述的吸附器，所述吸附器具有壳体(4)和换热器(6)，在该壳体中设置有吸附剂(16)，该换热器设置在壳体(4)之内，该换热器具有壁(8)并且该换热器具有外表面(20)，该外表面与吸附剂(16)接触，其中，所述吸附剂(16)与纤维束(28)一起压合并且吸附剂(16)与纤维束(28)作为组合成型件(38)与换热器(6)压合，并且一定数量的通道(38)引入到组合成型件(38)中，用以在运行中输入和导出吸着物(18)。

23.用于制造根据上述权利要求之一所述的吸附器(2)的方法，其中，

借助于快速原型法制造壳体(4)、换热器(6)或者整个吸附器(2)并且将它们制造为快速原型件，或者

其中，由半成品、特别是挤压型材出发制造换热器(6)，或者

其中，借助于模铸方法或者压铸方法制造换热器(6)或者壳体(4)或者整个吸附器(2)。

24.根据上述方法权利要求所述的方法，其特征在于，借助于模铸方法或者压铸方法制造所述换热器(6)，其中同时也构造多孔的支承结构(32)，该多孔的支承结构设置在壁(8)上并且连接到壁(8)上。

25.用于制造根据权利要求1至22之一所述的吸附器(2)的方法、特别是根据上述两个方法权利要求之一所述的方法，其特征在于，将由吸附剂(16)制成的直接涂层(26)施加到换热器(6)上，

方式为，在浸浴中或者通过喷注以吸附剂(16)涂覆换热器(6)，或者

方式为，通过吸附剂(16)在外表面(20)上的结晶来涂覆换热器(6)。

26.根据上述方法权利要求23至25之一所述的方法，其特征在于，由吸附剂(16)并且由支承结构(32)、特别是纤维束(28)制造作为组合成型件(36)的成型件，方式为，以粉末形式提供吸附剂(16)并且将支承结构(32)与吸附剂(16)一起压合。

27.根据上述方法权利要求所述的方法，其特征在于，所述支承结构(32)构造为由一定数量的纤维(30)制成的纤维束(28)，首先将这些纤维放入到吸附剂(16)中并且接着与所述吸附剂一起压合。

28.根据方法权利要求23至25之一所述的方法，其特征在于，特别是通过结晶将直接涂层(26)施加到换热器(6)上，接着设置附加的吸附剂(16)并且接着将所述附加的吸附剂(16)与直接涂层(26)以材料锁合的方式连接，方式为，使直接涂层(26)和附加的吸附剂(16)经历结晶或者浸入到浸浴中或者施加、特别是喷注另外的吸附剂(16)。

29.用于制造根据权利要求1至22之一所述的吸附器(2)的方法、特别是根据方法权利要求23至28之一所述的方法，其特征在于，特别是接着将附加的吸附剂(16)以散装物形式或者作为成型件或者作为组合成型件(36)设置到换热器(6)上并且接着将附加的吸附剂(16)与换热器(6)以材料锁合的方式连接，方式为，使换热器(6)和附加的吸附剂(16)经历结晶或者浸入到浸浴中或者喷注或施加另外的吸附剂(16)。

30.具有吸附设备的车辆，所述吸附设备具有根据权利要求1至22之一所述的吸附器(2)。