DE102016215591A1

DE102016215591A1 - climate machine

Info

Publication number: DE102016215591A1
Application number: DE102016215591.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Warlo; Lena Schnabel; Gerrit Füldner; Rahel Volmer; Jörg Weise
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-03-08
Also published as: EP3500807A1; WO2018033418A1; EP3500807B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimamaschine 1 mit einer eine Wärmeübertragungsoberfläche 13 ausbildenden Verdampferstruktur 10 und einem eine Arbeitsflüssigkeit 7 beinhaltenden Arbeitsmittelreservoir 5, wobei die Verdampferstruktur 10 eine Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 aufweist sowie ein Verfahren zu deren Betrieb. Dabei ist eine Blasenerzeugungsstruktur 2 vorgesehen, wobei die Blasenerzeugungsstruktur 2 zumindest teilweise von der Arbeitsflüssigkeit 7 überflutet, und/oder mit Arbeitsflüssigkeit 7 benetzbar, im Bereich des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet ist und wobei die Verdampferstruktur 10 derart in einem Spritzbereich der Arbeitsflüssigkeit 7 angeordnet ist, dass die Wärmeübertragungsoberfläche 13 durch von der Blasenerzeugungsstruktur 2 in der Arbeitsflüssigkeit 7 erzeugbaren und/oder einbringbaren und in der Arbeitsflüssigkeit 7 aufsteigenden Gasblasen 8 mitgerissene Arbeitsflüssigkeit 7 mit einem Arbeitsflüssigkeitsfilm 31 benetzt wird.The invention relates to a climate machine 1 having a heat transfer surface 13 forming evaporator structure 10 and a working fluid 7 containing working fluid reservoir 5, wherein the evaporator structure 10 has a cooling liquid passage 11 and a method for their operation. In this case, a bubble generation structure 2 is provided, wherein the bubble generation structure 2 is at least partially flooded by the working liquid 7, and / or wettable with working liquid 7, is arranged in the region of the working medium reservoir 5 and wherein the evaporator structure 10 is arranged in a spraying region of the working liquid 7 the heat transfer surface 13 is wetted with a working fluid film 31 by the working fluid 7 entrained by the bubble generating structure 2 in the working fluid 7 and / or introduced and rising in the working fluid 7.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimamaschine mit einer eine Wärmeübertragungsoberfläche ausbildenden Verdampferstruktur und einem eine Arbeitsflüssigkeit beinhaltenden Arbeitsmittelreservoir, wobei die Verdampferstruktur einen Kühlmitteldurchfluss aufweist sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Klimamaschine. Die Arbeitsflüssigkeit wird auch als Arbeitsmedium oder Kältemittel bezeichnet. The invention relates to a climate machine having an evaporator structure forming a heat transfer surface and a working fluid reservoir containing a working fluid, wherein the evaporator structure has a coolant flow and a method for operating such a climate machine. The working fluid is also referred to as working fluid or refrigerant.

Derartige Klimamaschinen sind entweder als Kältemaschinen oder als Wärmepumpen ausgeführt. Durch an der Verdampferstruktur verdampfende Arbeitsflüssigkeit wird die Verdampferstruktur gekühlt. Die verdampfte Arbeitsflüssigkeit wird zunächst an einem Adsorber adsorbiert. Der beladene Adsorber wird auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, worauf die Arbeitsflüssigkeit wieder desorbiert und an einem Kondensator als Kondensat kondensiert wird. Bei einer Kältemaschine wird die Abkühlung der Verdampferstruktur für eine technische Anwendung genutzt, wogegen bei einer Wärmepumpe die Erwärmung des Kondensators und/oder des Adsorbers für eine technische Anwendung genutzt wird. Die Verdampferstruktur wird deshalb auch als Wärmeübertrager oder Wärmeübertragerstruktur bezeichnet. Der Nutzwärmestrom kann durch einen Kühlmitteldurchfluss der Verdampferstruktur aus der Klimamaschine entnommen werden. Derart ist ein geschlossener Kreislauf des Kühlmittels realisiert. Such air conditioning machines are designed either as refrigerators or as heat pumps. By evaporating at the evaporator structure working fluid, the evaporator structure is cooled. The evaporated working fluid is first adsorbed on an adsorber. The loaded adsorber is brought to a higher temperature level, whereupon the working liquid is desorbed again and condensed on a condenser as condensate. In a refrigeration machine, the cooling of the evaporator structure is used for a technical application, while in a heat pump, the heating of the condenser and / or the adsorber is used for a technical application. The evaporator structure is therefore also referred to as a heat exchanger or heat exchanger structure. The Nutzwärmestrom can be removed by a coolant flow of the evaporator structure from the air conditioning machine. Such a closed circuit of the coolant is realized.

In derartigen Klimamaschinen, die z.B. als Adsorptionskältemaschinen oder -wärmepumpen ausgeführt sein können, wird also das Arbeitsmedium zyklisch verdampft und adsorbiert bzw. desorbiert und kondensiert. Derartige Kältemaschinen können einen Sorber und ein Bauteil, das Kondensator und Verdampferstruktur vereint, aufweisen, wie z.B. in der EP 1 278 028 B1 offenbart. Die Verdampferstruktur wird dann in alternierender Betriebsweise als Verdampfer und Kondensator betrieben. Das heißt zeitlich aufeinanderfolgend alternierend wird die Arbeitsflüssigkeit am Verdampfer verdampft und nach Adsorption und Desorption am Sorber wieder am Verdampfer bei Kondensationstemperatur kondensiert. In such air conditioning machines, which may be embodied, for example, as adsorption refrigeration machines or heat pumps, the working medium is thus cyclically vaporized and adsorbed or desorbed and condensed. Such chillers may include a sorber and a component combining the condenser and the evaporator structure, such as in the EP 1 278 028 B1 disclosed. The evaporator structure is then operated in alternating operation as an evaporator and condenser. In other words, the working fluid is vaporized on the evaporator in a temporally successive manner and, after adsorption and desorption on the sorber, condensed again at the evaporator at the condensation temperature.

In Adsorptionswärmepumpen und Kältemaschinen werden bisher Wärmeübertrager zur Verdampfung/Kondensation eingesetzt, die nach dem Prinzip einer teilgefluteten Poolverdampfung arbeiten, teilweise auch in Verbindung mit kapillaren Strukturen, an deren Oberfläche die Arbeitsflüssigkeit aus dünnen Filmen heraus verdampft. In als Absorptionskältemaschinen ausgeführten Klimamaschinen werden meist berieselte Rohrbündel als Verdampfer- oder Wärmeübertragerstruktur eingesetzt. Dabei wird die Wärmeübertragerstruktur von oben mit Kältemittel berieselt oder besprüht. Auf der Wärmeübertragerstruktur bildet das Kältemittel einen dünnen Film (Rieselfilm), an dessen Oberfläche es verdampft. Bei dieser Betriebsweise einer Klimamaschine werden bei guter Kältemittelverteilung auf der Oberfläche aufgrund der dünnen Filme und aufgrund von sich im Rieselfilm einstellender Konvektion sehr hohe Wärmeübergangskoeffizienten von der Wärmeübertragerstruktur auf die Arbeitsflüssigkeit erreicht. Allerdings wird eine Umwälzpumpe für die Arbeitsflüssigkeit benötigt, da sich nicht verdampftes Kältemittel im Sumpf, das heißt in der sich im Arbeitsmittelreservoir angesammelten Arbeitsflüssigkeit, sammelt und erneut auf die Wärmeübertragerstruktur aufgebracht werden muss. In adsorption heat pumps and chillers so far heat exchangers for evaporation / condensation are used, which operate on the principle of a partially flooded pool evaporation, sometimes in conjunction with capillary structures, at the surface of the working fluid from thin films evaporated out. In climatic machines designed as absorption chillers, sprinkled tube bundles are usually used as the evaporator or heat exchanger structure. The heat exchanger structure is sprayed or sprayed from above with refrigerant. On the heat exchanger structure, the refrigerant forms a thin film (trickle film) on the surface of which it evaporates. In this mode of operation of a climate machine very good heat transfer coefficients are achieved by the heat transfer structure to the working fluid with good distribution of refrigerant on the surface due to the thin films and due to adjusting in the trickle film convection. However, a circulating pump for the working fluid is needed because non-evaporated refrigerant in the sump, that is collected in the accumulated in the working fluid reservoir working fluid, and must be reapplied to the heat exchanger structure.

Ein in Adsorptionskältemaschinen und —wärmepumpen weit verbreiteter Ansatz ist eine teilgeflutete Betriebsweise, wie z.B. in der DE 1 00 33 972 B4 offenbart. Bei dieser Betriebsweise ist die Verdampferstruktur teilweise von der Arbeitsflüssigkeit überflutet, d.h. teilweise im Sumpf eingetaucht (Strukturflutung). Dabei können dünne Filme der Arbeitsflüssigkeit auf der Wärmeübertragungsoberfläche erzeugt werden, welche einen geringen Wärmeleitwiderstand aufweisen. Die Benetzung der Wärmeübertragungsoberfläche mit Arbeitsflüssigkeit erfolgt z.B. in der DE 10 2008 028 854 A1 durch Ausnutzung des Kapillareffekts. Die Wärmeübertragungsoberfläche wird dabei von einem niedrig berippten Rohr ausgebildet und bildet so eine Kapillarstruktur aus. Die Kapillarstruktur erfüllt während der Verdampfung der Arbeitsflüssigkeit eine Doppelfunktion: Zum einen bewirkt sie eine Vergrößerung der Wärme übertragenden Fläche; zum anderen wird durch den Kapillareffekt das Kältemittel entgegen der Gravitationskraft auf die Kapillarstruktur gezogen und dort gleichmäßig verteilt. Aus den so entstehenden in Bereichen sehr dünnen Filmen entlang der sogenannten 3-Phasen-Grenze zwischen Dampf, Flüssigkeit und Metall verdampft die Arbeitsflüssigkeit. A widely used in Adsorptionskältemaschinen and heat pumps approach is a partially flooded mode of operation, such as in the DE 1 00 33 972 B4 disclosed. In this mode of operation, the evaporator structure is partially flooded by the working fluid, ie partially submerged in the sump (structural flooding). In this case, thin films of the working fluid can be generated on the heat transfer surface, which have a low heat resistance. The wetting of the heat transfer surface with working fluid takes place for example in the DE 10 2008 028 854 A1 by exploiting the capillary effect. The heat transfer surface is formed by a low-finned tube and thus forms a capillary structure. The capillary structure fulfills a dual function during the evaporation of the working fluid: on the one hand, it causes an enlargement of the heat-transferring surface; on the other hand, the refrigerant is drawn against the gravitational force on the capillary structure by the capillary effect and evenly distributed there. The working fluid evaporates from the resulting thin films in areas along the so-called 3-phase boundary between vapor, liquid and metal.

Die DE 10 2011 015 153 A1 offenbart eine in situ Speicherung von Arbeitsmittel während der Kondensations-/Desorptionsphase auf waagerechten Wärmeübertragungsoberflächen, wie sie z.B. in Lamellenwärmeübertragern existieren. Während der Verdampfungs-/Adsorptionsphase wird die auf der Struktur vorliegende Arbeitsflüssigkeit wieder verdampft. Das Problem dieses Ansatzes ist, dass Arbeitsflüssigkeit auch an Stellen kondensiert, an denen sie keinen dünnen Film bildet sondern Strukturbereiche komplett füllt, partiell abtropft und so thermisch nicht oder nur mit einem sehr großen thermischen Widerstand aktiviert werden kann. The DE 10 2011 015 153 A1 discloses an in situ storage of working fluid during the condensation / desorption phase on horizontal heat transfer surfaces, such as exist in lamella heat exchangers. During the evaporation / adsorption phase, the working fluid present on the structure is evaporated again. The problem with this approach is that working fluid condenses even at places where it does not form a thin film but completely fills structural areas, partially drips off and can not be activated thermally or only with a very high thermal resistance.

Das Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit erfolgt bei den beschriebenen Klimamaschinen durch stilles Sieden, worunter ein Sieden ohne Blasenbildung verstanden wird. Der Wärmeübergang bei der Verdampfung wird im stillen (konvektiven) Sieden mit Kältemittelfilmen größer 1 mm im Wesentlichen durch den Transport der Wärme durch den Kältemittelfilm limitiert. Je größer die Filmdicke desto größer sind die zu überwindenden Wärmeübergangswiderstände. Bei einem überfluteten Wärmeübertrager, wie er bei einem Behältersieden von Wasser zum Einsatz kommt, sind die thermischen Widerstände sehr groß, da nur die Wasseroberfläche zur Verdampfung beiträgt. Für einen möglichst guten Wärmeübergang werden daher sehr geringe Filmdicken der Arbeitsflüssigkeit auf der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur angestrebt. The evaporation of the working fluid takes place in the described climate machines by still boiling, which is understood boiling without bubbling. The heat transfer in the evaporation is in the silent (convective) boiling with Refrigerant films greater than 1 mm essentially limited by the transport of heat through the refrigerant film. The larger the film thickness, the greater are the heat transfer resistances to be overcome. In a flooded heat exchanger, as used in a tank boiling water, the thermal resistances are very large, since only the water surface contributes to the evaporation. For the best possible heat transfer therefore very low film thicknesses of the working fluid on the heat transfer surface of the evaporator structure are sought.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Verdampfung von Wasser als Reinstoff in einem Temperaturbereich von 0°C bis 30°C statt. Die Drücke sind dementsprechend niedrig im Bereich von 0,006 bar (0°C) bis 0,042 bar bei 30°C. In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird Wasser als Reinstoff zyklisch in einem Temperaturbereich von –10°C bis 0°C von der festen in die gasförmige Phase überführt. Die Dichtedifferenz zwischen der flüssigen und der dampfförmigen Phase ist sehr groß. Bei 10°C beträgt die Dichte der flüssigen Phase 999,7 kg/m³, die der gasförmigen Phase 0,0094 kg/m³. Daraus ergibt sich ein Dichtequotient von etwa 100000. In der apparativen Umsetzung von Verdampfern nach dem Stand der Technik muss insbesondere dem großen Dichtequotient durch Bauformen Rechnung getragen werden, in denen nicht im Strömungssieden sondern in ein freies Volumen verdampft wird, um Druckverluste gering zu halten und die Verblockung des Wärmeübertragers mit aufgrund des hohen Druckverlustes nicht austretenden Dampfpolstern zu vermeiden. Neben den Anforderungen an die Bauraumgestaltung sind für Wasser als Arbeitsflüssigkeit in dem beschriebenen Druck- und Temperaturbereich auf glatten Flächen Wandüberhitzungen von mehr als 20 K, an strukturierten Oberflächen Wandüberhitzungen von wenigstens 7 K erforderlich, um ein kontinuierliches Blasensieden mit hohen Wärmeübertragungskoeffizienten einzustellen. Wandüberhitzungen in der genannten Größenordnung sind in den Anwendungen der Wärmepumpen oder Kältetechnik nicht umsetzbar, da hohe Wandüberhitzungen gleichbedeutend mit erhöhten Kaltwassertemperaturen oder mit reduzierten Siededrücken sind, die sich ungünstig auf des erforderliche Verdichtungsverhältnis oder den Sorptionsdruck und damit auf die Effizienz des Kreisprozesses auswirken. Dazu ist insbesondere für Wasser der Gefrierpunkt eine weitere limitierende Betriebsgröße. In some embodiments of the invention, the evaporation of water as a pure substance takes place in a temperature range from 0 ° C to 30 ° C instead. The pressures are accordingly low in the range of 0.006 bar (0 ° C) to 0.042 bar at 30 ° C. In other embodiments of the invention, water as the pure substance is cyclically transferred in a temperature range of -10 ° C to 0 ° C from the solid to the gaseous phase. The density difference between the liquid and the vapor phase is very large. At 10 ° C the density of the liquid phase is 999.7 kg / m ³ , that of the gaseous phase 0.0094 kg / m ³ . This results in a density quotient of about 100,000. In the apparatus implementation of evaporators according to the prior art, in particular the large density quotient must be taken into account by designs in which not in the flow boiling but in a free volume is evaporated to keep pressure losses low and To avoid the blocking of the heat exchanger with due to the high pressure loss not exiting steam pads. In addition to the requirements for the space design are for water as working fluid in the described pressure and temperature range on smooth surfaces wall overheating of more than 20 K, on structured surfaces wall superheaters of at least 7 K required to set a continuous nucleate boiling with high heat transfer coefficients. Wall overheating in the order of magnitude mentioned in the applications of heat pumps or refrigeration can not be implemented because high wall overheating are synonymous with elevated cold water temperatures or reduced boiling pressures, which adversely affect the required compression ratio or sorption and thus the efficiency of the cycle. For this purpose, the freezing point is a further limiting operating variable, especially for water.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimamaschine und ein Verfahren zu deren Verwendung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik verringert, wobei insbesondere eine Leistungsverbesserung bei zum Stand der Technik vergleichbaren treibenden Temperaturdifferenzen ermöglicht und die Verwendung von Wasser als Arbeitsflüssigkeit ermöglicht werden soll. The object of the present invention is to provide an air conditioning machine and a method for its use, which reduces the disadvantages of the prior art, in particular a performance improvement in the prior art comparable driving temperature differences allows and the use of water as a working fluid to be enabled.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. The object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 13. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Klimamaschine weist eine, eine Wärmeübertragungsoberfläche ausbildende Verdampferstruktur und ein, eine Arbeitsflüssigkeit beinhaltendes Arbeitsmittelreservoir, also einen Arbeitsmittelsumpf, auf. Die Verdampferstruktur weist eine Kühlflüssigkeitsdurchleitung auf. Erfindungsgemäß ist eine Blasenerzeugungsstruktur vorgesehen, wobei die Blasenerzeugungsstruktur zumindest teilweise von der Arbeitsflüssigkeit überflutet, und/oder mit Arbeitsflüssigkeit benetzbar, im Bereich des Arbeitsmittelreservoirs angeordnet ist. Die Verdampferstruktur ist derart in einem Spritzbereich der Arbeitsflüssigkeit, z.B. über dem Arbeitsmittelreservoir, angeordnet, dass die Wärmeübertragungsoberfläche durch, von der Blasenerzeugungsstruktur in der Arbeitsflüssigkeit erzeugbaren und/oder einbringbaren und in der Arbeitsflüssigkeit aufsteigenden Gasblasen, mitgerissene Arbeitsflüssigkeit mit einem Arbeitsflüssigkeitsfilm benetzt wird. Als Spritzbereich wird dabei ein Volumenbereich bezeichnet, der von der mitgerissenen und von den Gasblasen aus dem Arbeitsmittelreservoir herausgeschleuderten Arbeitsflüssigkeit erreicht wird, d.h. in den die Arbeitsflüssigkeit spritzt (Verspritzen der Arbeitsflüssigkeit) und/oder über Bauelemente umgelenkt wird. Unter dem Begriff „Gasblase“ wird für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung eine von der Blasenerzeugungsstruktur im Reservoir der Arbeitsflüssigkeit erzeugte und in der Arbeitsflüssigkeit aufsteigende Dampfblase verstanden. An air conditioning machine according to the invention has an evaporator structure forming a heat transfer surface and a working fluid reservoir, ie a working medium sump, containing a working fluid. The evaporator structure has a cooling liquid passage. According to the invention, a bubble generation structure is provided, wherein the bubble generation structure at least partially flooded by the working liquid, and / or is wettable with working liquid, is arranged in the region of the working medium reservoir. The evaporator structure is thus in a spray area of the working fluid, e.g. above the working fluid reservoir, arranged such that the heat transfer surface is wetted by a working fluid film through working fluid entrained by the bubble generation structure in the working fluid and / or recoverable and rising in the working fluid. A spray area is a volume area which is reached by the entrained working fluid ejected from the gas reservoirs by the gas bubbles, i. in which the working fluid injected (splashing of the working fluid) and / or is deflected via components. For the purposes of the present description, the term "gas bubble" is understood to mean a vapor bubble produced by the bubble generation structure in the reservoir of the working fluid and rising in the working fluid.

Derart wird ein hybrider Verdampfer insbesondere für Niederdruckanwendungen bereitgestellt. Das erfindungsgemäß verwirklichte Wärmeübertragerkonzept dient als Verdampfer insbesondere in Kältemaschinen und Wärmepumpen, kann also z.B. in Sorptionssystemen in Niederdruckanwendungen, aber auch zum Verteilen von Rieselfilmen z.B. in Absorptionsprozessen eingesetzt werden. Auf der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur kann so ein dünner Flüssigkeitsfilm der Arbeitsflüssigkeit ausgebildet werden, der nahezu vollständig zu verdampfen ist und einen geringen Wärmewiderstand zwischen Wärmeübertragungsoberfläche und der angrenzenden Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit bietet. Beim Betrieb der Klimamaschine kann in den Arbeitsflüssigkeitssumpf Wärme eingetragen werden, was lokal zur Bildung der Gasblasen führt. Das dadurch verspritzte Kältemittel, also die Arbeitsflüssigkeit, trifft auf die Verdampferstruktur und bildet dort den gewünschten dünnen Flüssigkeitsfilm. Durch Regelung einer Heizleistung kann die Blasenbildung im Arbeitsflüssigkeitssumpf und damit die Verdampfungsleistung eingestellt werden. Bei niedrigem Druck kann es zu einem starken Spritzen der Arbeitsflüssigkeit kommen. Die Heizleistung kann dabei z.B. durch eine konstante Grundheizung und Regelung durch eine zweite, zusätzliche Wärmequelle und/oder durch eine punktförmige Heizung, z.B. einen elektrischen Widerstand, eingebracht werden. Thus, a hybrid evaporator is provided especially for low pressure applications. The heat exchanger concept realized according to the invention serves as an evaporator, in particular in refrigerators and heat pumps, so it can be used, for example, in sorption systems in low-pressure applications, but also for distributing trickle films, for example in absorption processes. On the heat transfer surface of the evaporator structure, a thin liquid film of the working liquid can thus be formed, which is almost completely vaporized and offers a low thermal resistance between the heat transfer surface and the adjacent surface of the working fluid. During operation of the climate machine, heat can be introduced into the working liquid sump, which locally leads to the formation of the gas bubbles. The thus spilled refrigerant, ie the working fluid, hits the evaporator structure and forms there the desired thin liquid film. By controlling a heat output, the formation of bubbles in the working fluid sump and thus the evaporation performance can be adjusted. At low pressure, a strong splash of the working fluid can occur. The heating power can be introduced, for example, by a constant basic heating and control by a second, additional heat source and / or by a point-shaped heating, for example an electrical resistance.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann somit die Verdampferstruktur derart konstruktiv von der Blasenerzeugungsstruktur getrennt sein, dass die zur Erzeugung der Gasblasen von der Blasenerzeugungsstruktur in das Arbeitsmittelreservoir eingebrachte Energie zumindest im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in der Kühlflüssigkeitsdurchleitung der Verdampferstruktur ist und/oder gesteuert werden kann. Thus, in some embodiments of the invention, the evaporator structure may be structurally separate from the bubble generation structure such that the energy introduced into the working agent reservoir to generate the gas bubbles from the bubble generation structure is at least substantially independent of and / or controlled by the temperature of the cooling liquid in the cooling liquid passage of the evaporator structure can be.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält die Verdampferstruktur der erfindungsgemäßen Klimamaschine somit mindestens zwei Strukturbereiche, wobei der eine Strukturbereich sich als Blasenerzeugungsstruktur geflutet oder zumindest teilgeflutet in dem Arbeitsmittelreservoir befindet und derartig ausgestaltet ist, dass auf dessen Strukturaußenseite Blasensieden initiiert werden kann. Bedingt durch den großen Dichtequotient zwischen Flüssigkeit und Dampf erreichen als Dampfblasen erzeugte Gasblasen ein großes Volumen, das bei Ablösung und Aufsteigen der Gasblasen zu einem starken Mitreißen der Arbeitsflüssigkeit führt. Durch das Blasensieden spritzt die Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelreservoir heraus und trifft, im als Verdampferstruktur ausgeführten zweiten Strukturbereich auf dessen Wärmeübertragungsoberfläche, die als Außenseite eines Wärmeübertragers ausgeführt ist, der durch seine geometrische Beschaffenheit derart gestaltet ist, dass die Arbeitsflüssigkeit flächig verteilt wird und aus so entstandenen dünnen Filmen heraus verdampfen kann. In some embodiments of the invention, the evaporator structure of the climate machine according to the invention thus contains at least two structural areas, wherein the one structural area is flooded as a bubble generation structure or at least partially flooded in the working fluid reservoir and configured such that nucleate boiling can be initiated on its structural exterior. Due to the large density quotient between liquid and vapor, gas bubbles generated as vapor bubbles reach a large volume, which leads to a strong entrainment of the working fluid upon detachment and rising of the gas bubbles. Due to the nucleate boiling, the working fluid is ejected from the working fluid reservoir and, in the second structural region designed as an evaporator structure, impinges on its heat transfer surface, which is designed as the outside of a heat exchanger, which is designed by its geometrical nature such that the working fluid is distributed over a wide area and resulting from it can evaporate out of thin films.

Die derart zu benetzende Verdampferstruktur kann über der Blasenerzeugungsstruktur oder auch seitlich davon angeordnet sein. Sie kann im Arbeitsmittelsumpf vollständig oder teilweise eingetaucht sein. Bei teilweisem Eintauchen kann zumindest bei Vorhandensein von kapillar aktiven Verteilstrukturen auf der Oberfläche der Verdampferstruktur ein zusätzliches Aufsaugen der Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelsumpf bewirkt werden. Es wird keine Pumpe innerhalb des Vakuumsystems, d.h. des Systems in dem die Arbeitsflüssigkeit verdampft wird, benötigt. Dadurch müssen keine mechanisch beweglichen Bauteile vorhanden sein, so dass sich eine lange Lebensdauer ergeben kann. Ferner wird eine einfache Regelung der Klimamaschine über die Energiezufuhr der Blasenerzeugungsstruktur ermöglicht.Es wird eine steuerbare Benetzung von der Wärmeübertragungsoberfläche mit dünnen Arbeitsflüssigkeitsfilmen ermöglicht, so dass hohe Wärmeübergangskoeffizienten erreichbar sind. Hierfür ist keine Pumpe und auch keine kapillar Kältemittel verteilende Struktur erforderlich. Damit wird insbesondere für Wasser als Arbeitsflüssigkeit und andere Niederdruckarbeitsmittel, wie z.B. Methanol, ein Verdampfer mit hoher Leistungsdichte bei kleinen treibenden Temperaturdifferenzen bereitgestellt. Die Ergebnisse, die sich mit der erfindungsgemäßen Klimamaschine mit der Verdampfung aus dünnen verrieselten, d.h. aus der verspritzten Arbeitsflüssigkeit erzeugten, Wasserfilmen erzielen lassen, erreichen im Vergleich zu kapillar erzeugten Wasserfilmen um wenigstens 15% höhere Leistungen bei vergleichbaren treibenden Temperaturdifferenzen. Gleichzeitig sind insbesondere in Adsorptionsgeräten bewegte Teile unerwünscht, da dies sich nachteilig auf die Vakuumstabilität und den Energieaufwand auswirkt, durch Verschleiß zusätzlichen Wartungsaufwand und Stillstandszeiten bewirkt und als technischer Vorteil der Absorption gegenüber nicht aufgegeben werden soll. Beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Klimamaschine werden mit einem geringen Anteil, der zum Betrieb nötigen und/oder einem Kühlmittel entzogenen Energie Gasblasen erzeugt, deren Aufgabe es ist, Kältemittel, d.h. Arbeitsflüssigkeit, auf der bzw. den Verdampferstrukturen zu verteilen. Die gezielte Erzeugung von Gasblasen in der Arbeitsflüssigkeit kann durch Auslegung von Strukturen oder auch durch nur phasenweise Energiezufuhr erfolgen. The evaporator structure to be wetted in this way can be arranged above the bubble generation structure or else laterally therefrom. It may be completely or partially submerged in the sump. In the case of partial immersion, at least in the presence of capillary-active distribution structures on the surface of the evaporator structure, an additional absorption of the working fluid from the working medium sump can be effected. There will be no pump within the vacuum system, i. of the system in which the working fluid is evaporated, needed. As a result, no mechanically movable components must be present so that a long service life can result. Furthermore, a simple control of the air conditioning machine via the energy supply of the bubble generation structure is made possible. A controllable wetting of the heat transfer surface with thin working fluid films is made possible so that high heat transfer coefficients can be achieved. For this purpose, no pump and no capillary refrigerant distributing structure is required. Thus, especially for water as the working fluid and other low pressure working means such as e.g. Methanol, a vaporizer with high power density provided at low driving temperature differences. The results, with the evaporation of the air conditioner according to the invention from the thin trickled, i. can be achieved from the sprayed working fluid produced, water films reach compared to capillary water films produced by at least 15% higher performance at comparable driving temperature differences. At the same moving parts are particularly undesirable in adsorption equipment, as this adversely affects the vacuum stability and energy consumption caused by wear additional maintenance and downtime and should not be abandoned as a technical advantage of the absorption. During operation of a climate machine according to the invention, gas bubbles are produced with a small proportion of the energy required for operation and / or withdrawn from the coolant, the function of which is to produce refrigerants, i. Working fluid to distribute on the or the evaporator structures. The targeted production of gas bubbles in the working fluid can be done by design of structures or by only phased energy supply.

Vorteilhaft weist die Blasenerzeugungsstruktur ein Fluidführungsrohr zur Erzeugung der Gasblasen durch Blasensieden auf. Durch das Fluidführungsrohr kann eine Kühlflüssigkeit geführt sein, der zum Erzeugen der Gasblasen Wärme entzogen wird. Es kann sich dabei um die gleiche Kühlflüssigkeit handeln, die durch die Kühlflüssigkeitsdurchleitung der Verdampferstruktur geleitet wird. Derart erfolgt sowohl beim Blasenerzeugen als auch beim Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit ein Wärmeentzug aus der Kühlflüssigkeit. Advantageously, the bubble generation structure comprises a fluid guide tube for generating the gas bubbles by nucleate boiling. Through the fluid guide tube, a cooling liquid can be guided, which is withdrawn to generate the gas bubbles heat. It may be the same coolant that is passed through the cooling liquid passage of the evaporator structure. In this way, heat extraction from the cooling liquid takes place both during bubble generation and during evaporation of the working liquid.

Die hydraulische Verschaltung der beiden fluidführenden Strukturen, also der Kühlflüssigkeitsdurchleitung der Verdampferstruktur und dem Fluidführungsrohr der Blasenerzeugungsstruktur, kann entweder in serieller oder paralleler Ausführung erfolgen. Vorteilhaft sind das Fluidführungsrohr und die Kühlflüssigkeitsdurchleitung in einem Kühlflüssigkeitskreislauf seriell hintereinander angeordnet. Dabei wird das Fluidführungsrohr zuerst von der Kühlflüssigkeit durchströmt, so dass dort eine höhere Kühlflüssigkeitstemperatur als in der Kühlflüssigkeitsdurchleitung herrscht. Die Energie zur Ausbildung der Gasblasen, also zur Blasenbildung, wird derart thermisch durch den Vorlauf des von der Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühlflüssigkeitskreislaufes, z.B. eines Kaltwasserkreises, dem Arbeitsmittelreservoir zugeführt. Die thermische Energie zur Erzeugung der Gasblasen wird dabei also direkt über den Kühlflüssigkeitskreislauf eingebracht, indem dieser seriell durchfahren wird, d.h. in der Blasenerzeugungsstruktur liegt dann die größte Temperaturdifferenz zwischen Kühlflüssigkeit und Arbeitsflüssigkeit an. In dieser Ausführungsform kann als Blasenbildungstruktur ein Warmeübertrager genutzt werden, der derart gestaltet ist, dass sein Kaltwassereintrittsbereich blasenbildende Überhitzungen ermöglicht. The hydraulic connection of the two fluid-carrying structures, that is to say the coolant fluid passage of the evaporator structure and the fluid guide tube of the bubble generation structure, can take place either in serial or parallel execution. Advantageously, the fluid guide tube and the cooling liquid passage are arranged serially behind one another in a coolant circuit. In this case, the fluid guide tube is first flowed through by the cooling liquid, so that there is a higher coolant temperature than in the cooling liquid passage. The energy for the formation of the gas bubbles, so the formation of bubbles, is so thermally by the flow of the coolant formed by the cooling liquid circuit, eg a cold water circuit, the Supplied working fluid reservoir. The thermal energy for generating the gas bubbles is thus introduced directly via the cooling liquid circuit, by passing it through in series, ie the largest temperature difference between the cooling liquid and the working liquid then lies in the bubble generation structure. In this embodiment, a heat exchanger which is designed such that its cold water inlet region allows bubble-forming overheating can be used as the bubble-forming structure.

Die Blasenerzeugungsstruktur kann elektrische Heizmittel und/oder ein Heatpipe und/oder mechanische Mittel zur Erzeugung der Gasblasen aufweisen. Die Energie zur Blasenbildung kann dann zusätzlich oder alternativ zur thermischen Zuführung durch den Vorlauf des z.B. Kaltwasserkreises oder andere Wärme transportierende Fluidkreise, durch elektrische Heizelemente, wie elektrische Widerstände oder Einleiten von Mikrowellen und/oder Heatpipes und/oder durch mechanische Verfahren wie z.B. Rütteln und/oder Einleiten von Ultraschall zugeführt werden. Ist bei der Energiezufuhr durch andere Fluidkreise oder die letztgenannten Möglichkeiten davon auszugehen, dass die Wandüberhitzung, also die Temperatur der Außenwand der Blasenerzeugungsstruktur, die mit der Arbeitsflüssigkeit in Kontakt steht, die der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur, durch die der Kühlflüssigkeitskreislauf, z.B. ein Kaltwasserkreislauf, geführt ist, wesentlich überschreitet, so ist die Blasenerzeugungsstruktur thermisch gut von der Verdampferstruktur zu isolieren. The bubble generation structure may include electrical heating means and / or a heat pipe and / or mechanical means for generating the gas bubbles. The energy for blistering may then be additionally or alternatively applied to the thermal feed by the forerun of e.g. Cold water circuit or other heat-transporting fluid circuits, by electrical heating elements, such as electrical resistors or introduction of microwaves and / or heat pipes and / or by mechanical methods, such as. Shaking and / or introduction of ultrasound are supplied. If the supply of energy by other fluid circuits or the latter possibilities is to be assumed that the wall overheating, that is the temperature of the outer wall of the bubble generation structure in contact with the working fluid, is the heat transfer surface of the evaporator structure through which the cooling fluid circuit, e.g. When a cold water circuit is passed substantially exceeds that, the bubble generation structure must be thermally well insulated from the evaporator structure.

Die Blasenerzeugungsstruktur kann vorteilhaft eine Rohrumlenkung und/oder Oberflächenstrukturen zur Vergrößerung eines Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit und/oder zur Verbesserung einer Blasenablösung der Gasblasen aufweisen. Zur Unterstützung der Gasblasenbildung und zur Unterstützung der Gasblasenablösung dienende Oberflächenstrukturen können Spalte und/oder Kavitäten ausbilden. Weiter kann das Fluidführungsrohr eine inhomogene Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere partielle Oberflächenisolierungen und/oder abwechselnd hydrophile und hydrophobe Bereiche aufweisen. Die sich an der Blasenerzeugungsstruktur ausbildenden Gasblasen können zu einer beachtlichen Größe, z.B. mehrere Zentimeter, heranwachsen. Dadurch kann je nach Bauraum beim Blasenabriss ein starkes Spritzen und eine ausgeprägte Konvektion verursacht werden. Die Blasenentstehung kann lokal häufig Spalten am Strukturrand der Blasenerzeugungsstruktur mit weniger als 1 mm Spaltbreite oder auch gut wärmeleitenden Mikrostrukturen, z.B. Fasern und/oder Rillen, zugeordnet werden. Derartige Oberflächenstrukturen dienen zur Verbesserung der Blasenablösung und/oder Blasenbildung. The bubble generation structure may advantageously have a tube deflection and / or surface structures for increasing a heat transfer to the working fluid and / or for improving a bubble separation of the gas bubbles. Surface structures serving to promote gas bubble formation and support gas bubble detachment may form fissures and / or cavities. Furthermore, the fluid guide tube may have an inhomogeneous surface texture, in particular partial surface insulation and / or alternately hydrophilic and hydrophobic regions. The gas bubbles forming on the bubble generation structure can be made to a considerable size, e.g. several centimeters, grow up. As a result, depending on the space in which the bubbles break, a strong injection and pronounced convection can be caused. Blistering may locally often cause cracks at the structural edge of the bubble generation structure with less than 1 mm gap width, or even highly thermally conductive microstructures, e.g. Fibers and / or grooves are assigned. Such surface structures serve to improve the bubble separation and / or blistering.

Das Verspritzen der Arbeitsflüssigkeit kann beispielsweise durch eine gezielte geometrische Anordnung von fluidführenden Rohren bzw. Kanälen der Blasenerzeugungsstruktur und/oder durch aufgebrachte oder in die wärmeübertragende Oberfläche der Blasenerzeugungsstruktur eingearbeitete Strukturen, wie z. B. Pins, Stifte, Rillen, Gewebe, perforierte Folien, Fasern, Schwämme, etc. verstärkt werden. Bei bestimmten Abständen, z.B. Spalte von kleiner 3 mm, zwischen den fluidführenden Rohren/Kanälen wird das Arbeitsmittel an Stellen wie z.B. Rohrumlenkungen lokal überhitzt, so dass es dort schneller zur Dampfblasenbildung kommt und Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelreservoir herausspritzt. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Erzeugung von Dampfblasen ist die Einbringung von schlecht wärmeleitenden Materialien an die Grenzfläche zwischen Arbeitsflüssigkeit und äußerer Oberfläche der Blasenerzeugungsstruktur, z.B. einer fluiddurchströmten Struktur. Durch eine derartige Anordnung werden große Temperaturunterschiede auf der Oberfläche der Blasenerzeugungsstruktur erzeugt, was die Blasenbildung und Blasenablösung unterstützt. The spraying of the working fluid, for example, by a targeted geometric arrangement of fluid-carrying tubes or channels of the bubble generation structure and / or by applied or incorporated into the heat transfer surface of the bubble generation structure structures such. As pins, pins, grooves, fabrics, perforated films, fibers, sponges, etc. are reinforced. At certain distances, e.g. Column of less than 3 mm, between the fluid-carrying pipes / channels, the working fluid in places such. Overheated pipe deflections locally, so that there is faster to vapor bubble formation and ejects working fluid from the working fluid reservoir. Another way to improve the production of vapor bubbles is the introduction of poorly heat-conductive materials to the interface between the working fluid and the outer surface of the bubble generation structure, e.g. a fluid-flow structure. Such an arrangement produces large temperature differences on the surface of the bubble generation structure, promoting bubble formation and bubble separation.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Blasenerzeugungsstruktur Mittel zum Einbringen einer die Gasblasen beinhaltenden Zweiphasenströmung der Arbeitsflüssigkeit in das Arbeitsmittelreservoir auf. Die zum Verspritzen der Arbeitsflüssigkeit erforderlichen Gasblasen können auch durch das Einbringen einer Zweiphasenströmung, die z.B. aus der Druckdifferenz in der Arbeitsflüssigkeit zwischen einem Kondensator und der Verdampferstruktur mittels eines Drosselorgans erzeugt wird, generiert werden. Das die Zweiphasenströmung ausbildende zweiphasige Gemisch wird in den Kältemittelpool, also das Arbeitsmittelreservoir, von unten eingeströmt. Die dann in der Arbeitsflüssigkeit aufsteigenden Gasblasen generieren das Mitreißen des flüssigen Kältemittels, d.h. der Arbeitsflüssigkeit. In a further embodiment, the bubble generation structure comprises means for introducing a two-phase flow of the working fluid containing the gas bubbles into the working fluid reservoir. The gas bubbles required for spraying the working fluid can also be obtained by introducing a two-phase flow, e.g. is generated from the pressure difference in the working fluid between a condenser and the evaporator structure by means of a throttle body generated. The two-phase mixture forming the two-phase flow is flowed into the refrigerant pool, ie the working medium reservoir, from below. The gas bubbles then rising in the working fluid generate the entrainment of the liquid refrigerant, i. the working fluid.

Vorteilhaft weist die Verdampferstruktur an der Kühlflüssigkeitsdurchleitung zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsoberflächen angeordnete Lamellen (Kühlrippen oder -lamellen) auf und/oder die Kühlflüssigkeitsdurchleitung ist dazu zumindest teilweise plattenförmig ausgebildet und/oder die Kühlflüssigkeitsdurchleitung ist dazu zumindest teilweise als parallel zueinander verlaufende Rohre ausgebildet. Die Wärmeübertrager- d.h. die Verdampferstruktur, auf die durch die entstehenden Gasblasen Kältemittel, d.h. Arbeitsflüssigkeit, verspritzt wird, ist derart angeordnet, dass sie für das verspritzte Kältemittel gut zugänglich ist. Dies kann beispielsweise in Form von vertikal oder seitlich über dem Arbeitsmittelreservoir ausgerichteten Lamellen, durchströmten Platten oder fluchtend übereinander angeordneten Rohren verwirklicht sein. Zur Vermeidung von spritzender Arbeitsflüssigkeit außerhalb des Raumbereiches der Verdampferstruktur, die z.B. zu einem für den Prozess ungünstigen Übertrag von Arbeitsflüssigkeit in andere Bauteile führen könnte, kann bei einer in mehreren übereinander angeordneten Strukturreihen ausgebildeten Verdampferstruktur in der obersten Strukturreihe eine versetzte Anordnung der Struktur ausgebildet sein. Es kann dabei auch eine terrassenförmige Anordnung der Strukturreihen vorgesehen sein, so dass abfließendes Kältemittel gesammelt und gleichmäßig weiterverteilt wird. Advantageously, the evaporator structure on the cooling liquid passage to increase the heat transfer surfaces arranged fins (cooling fins or fins) and / or the cooling liquid passage is at least partially plate-shaped and / or the cooling liquid passage is at least partially designed as parallel to each other extending tubes. The Wärmeübertrager- ie the evaporator structure to which by the resulting gas bubbles refrigerant, ie working fluid, is sprayed, is arranged such that it is easily accessible for the sprayed refrigerant. This can be realized for example in the form of vertically or laterally aligned over the working fluid reservoir fins, flow-through plates or aligned superimposed tubes. To avoid splashing working fluid outside of the Space region of the evaporator structure, which could lead, for example, to an unfavorable for the process transfer of working fluid into other components, can be formed in a plurality of stacked structure rows formed evaporator structure in the top row of structures an offset arrangement of the structure. It can also be provided a terraced arrangement of the rows of structures, so that draining refrigerant is collected and distributed evenly.

Wenn auf der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur eine Oberflächenstrukturierung und/oder eine hydrophile Beschichtung und/oder eine poröse Schicht aufgebracht ist, kann eine Verbesserung der Verteilung der Arbeitsflüssigkeit erreicht werden. Die zu benetzende Wärmeübertragungsoberfläche zeichnet sich derart durch ein sehr gutes Benetzungsverhalten aus. Dies kann entweder durch eine durch mechanische Strukturierung ausgeformte Oberflächenstrukturierung in Form von z.B. Rillen, Pins, etc. gezielt erzeugten Rauhigkeiten, poröse Schichten mit einer Strukturhöhe von weniger als 1 mm und/oder durch eine hydrophile bzw. kontaktwinkelreduzierende Oberflächenbeschichtung und/oder chemische Vorbehandlung der Wärmeübertragungsoberfläche geschehen. Die Wärmeübertragungsoberfläche, auf der der dünne Film der Arbeitsflüssigkeit, z.B. ein Wasserfilm, verdampft, kann auch Eigenschaften aufweisen, die zu einer gleichmäßigen Verteilung der Arbeitsflüssigkeit einerseits, aber auch Erhöhung der Verweilzeit und Vermischung der Arbeitsflüssigkeit andererseits beiträgt. Dies können z.B. fischgrätenartige Wellenstrukturen und/oder auch Strukturvorgaben sein, die mit der Gestaltung von eingeprägten Rillen oder aufgebrachten porösen Strukturen, z.B. Fasern, Gewebe, Schwämme, bestimmt werden können. If a surface structuring and / or a hydrophilic coating and / or a porous layer is applied to the heat transfer surface of the evaporator structure, an improvement in the distribution of the working fluid can be achieved. The heat transfer surface to be wetted is characterized by a very good wetting behavior. This can be achieved either by surface structuring, formed by mechanical structuring in the form of e.g. Grooves, pins, etc. selectively generated roughness, porous layers having a structural height of less than 1 mm and / or done by a hydrophilic or contact angle reducing surface coating and / or chemical pretreatment of the heat transfer surface. The heat transfer surface on which the thin film of working fluid, e.g. a film of water that evaporates, may also have properties that contribute to a uniform distribution of the working fluid on the one hand, but also increase the residence time and mixing of the working fluid on the other hand. This can e.g. herringbone wave structures and / or structural constraints associated with the formation of embossed grooves or applied porous structures, e.g. Fibers, tissues, sponges, can be determined.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Arbeitsflüssigkeit einen Dichtequotient zwischen etwa 4000 und etwa 60000 aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Arbeitsflüssigkeit einen Dichtequotient zwischen etwa 15000 und etwa 60000 oder zwischen etwa 7000 und etwa 25000 oder zwischen etwa 4000 und etwa 14000 aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Arbeitsflüssigkeit einen Dichtequotient von mehr als etwa 4000 oder mehr als etwa 7000 oder mehr als etwa 12000 aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Arbeitsflüssigkeit einen Dichtequotient von weniger als etwa 55000 oder weniger als etwa 25000 oder weniger als etwa 14000 aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Arbeitsflüssigkeit Wasser und/oder Methanol und/oder Ethanol enthalten oder daraus bestehen. Optional kann z.B. ein Additiv zur Oberflächenspannungsreduktion beigesetzt sein. Insbesondere Wasser als Arbeitsflüssigkeit ist sehr umweltfreundlich, so dass auf schädliche Substanzen wie FCKW oder Ammoniak verzichtet werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Klimamaschine kann mit einer Wandüberhitzung an der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur von lediglich 3 bis 5 Kelvin eine gute Leistungsdichte erreicht werden. In some embodiments of the invention, the working fluid may have a density ratio between about 4000 and about 60,000. In other embodiments of the invention, the working fluid may have a density ratio between about 15,000 and about 60,000, or between about 7,000 and about 25,000, or between about 4,000 and about 14,000. In some embodiments of the invention, the working fluid may have a density quotient greater than about 4,000 or greater than about 7,000 or greater than about 12,000. In some embodiments of the invention, the working fluid may have a density quotient of less than about 55,000 or less than about 25,000 or less than about 14,000. In some embodiments of the invention, the working fluid may include or consist of water and / or methanol and / or ethanol. Optionally, e.g. an additive for surface tension reduction be buried. In particular, water as a working fluid is very environmentally friendly, so that can be dispensed with harmful substances such as CFC or ammonia. In the air conditioning machine according to the invention can be achieved with a wall overheating on the heat transfer surface of the evaporator structure of only 3 to 5 Kelvin good power density.

In der Arbeitsflüssigkeit können poröse Partikel eingebracht sein. Derartige im flüssigen Kältemittel eingebettete Partikel sind insbesondere inert, hochporös und gut wärmeleitend. Durch Konvektion im Arbeitsmittelreservoir werden diese Partikel immer wieder an die Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit geschleudert und können dort aufgrund ihrer sehr großen Kontaktfläche zum Dampfraum über dem Arbeitsmittelreservoir schnell Kältemittel verdampfen. Die dafür erforderliche Wärme wird zunächst dem Partikel entzogen, der sie nach Eintreten in die Flüssigkeit der Arbeitsflüssigkeit und damit z.B. einem Kaltwasserkreis entzieht.Die dem Kältemittel beigemischten Partikel werden aufgrund der Blasenbildung stark bewegt. Sind diese Partikel inert, hochporös und gut wärmeleitend, so können sie im Dampfraum schnell das in ihnen gespeicherte Kältemittel freisetzen. Die dabei dem Partikel entzogene Wärme wird diesem wieder zugeführt, sobald der Partikel in den Arbeitsflüssigkeitssumpf wieder eintaucht und kann somit über den Arbeitsflüssigkeitssumpf dem Kreislauf der Kühlflüssigkeit, z.B. einem Kaltwasserkreis, entzogen werden. In dieser Ausführung kann die Verdampferstruktur auch in den Boden oder die Seiten des Arbeitsmittelreservoirs integriert sein. Eine partiell eingebrachte Blasenerzeugungsstruktur ist thermisch gut zu isolieren. In the working fluid porous particles can be introduced. Such embedded in the liquid refrigerant particles are particularly inert, highly porous and good thermal conductivity. By convection in the working fluid reservoir, these particles are repeatedly thrown to the surface of the working fluid and can quickly evaporate there refrigerant due to their very large contact area to the vapor space above the working fluid reservoir. The heat required for this purpose is first removed from the particle which, after entering the liquid of the working liquid and thus e.g. deprived of a cold water circuit. The particles mixed with the refrigerant are strongly moved due to the formation of bubbles. If these particles are inert, highly porous and have good thermal conductivity, they can quickly release the stored refrigerant in the vapor space. The heat removed from the particle is returned to it as soon as the particle is submerged in the working fluid sump and can thus be transferred via the working fluid sump to the circulation of the cooling fluid, e.g. a cold water circuit, be withdrawn. In this embodiment, the evaporator structure may also be integrated in the bottom or sides of the working fluid reservoir. A partially introduced bubble generation structure is thermally easy to isolate.

Im Arbeitsmittelreservoir können Gewebestrukturen und/oder Drahtstrukturen angeordnet sein. Bei teilweisem Eintauchen der Verdampferstruktur in das Arbeitsmittelreservoir kann zumindest bei Vorhandensein von kapillar aktiven Verteilstrukturen auf der Oberfläche der Verdampferstruktur ein zusätzliches Aufsaugen der Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsmittelsumpf bewirkt werden. Bei diesem Ansatz können offenporige Gewebe- oder Drahtstrukturen zur Verteilung der Arbeitsflüssigkeit verwendet werden. Die Kühlflüssigkeit, z.B. Kaltwasser, führende Struktur kann auch direkt in die Gewebestruktur eingearbeitet sein. Fabric structures and / or wire structures can be arranged in the working medium reservoir. In the case of partial immersion of the evaporator structure in the working fluid reservoir, at least in the presence of capillary-active distribution structures on the surface of the evaporator structure, an additional absorption of the working fluid from the working fluid sump can be effected. In this approach, open cell fabric or wire structures can be used to distribute the working fluid. The cooling liquid, e.g. Cold water, leading structure can also be incorporated directly into the fabric structure.

Vorteilhaft können im Spritzbereich Mittel zum Erweitern und/oder Umlenken des Spritzbereiches, insbesondere eine Verteilerstruktur zum Auffangen von von den Gasblasen mitgerissener Arbeitsflüssigkeit und zum Verteilen der Arbeitsflüssigkeit auf und/oder über die Verdampferstruktur, d.h. deren Wärmeübertragungsoberfläche, und/oder eine Arbeitsmittelförderröhre, die mit einem offenen Ende in das Arbeitsmittelreservoir eintaucht, vorgesehen sein. Die Verteilerstruktur bildet einen Teil der Verdampferstruktur aus. Advantageously, in the injection area, means for expanding and / or diverting the spray area, in particular a distribution structure for collecting working fluid entrained by the gas bubbles and for distributing the working fluid on and / or via the evaporator structure, i. their heat transfer surface, and / or a working fluid delivery tube, which dips into the working fluid reservoir with an open end, may be provided. The distributor structure forms part of the evaporator structure.

Wenn eine z.B. trichterförmige Arbeitsmittelförderröhre vorgesehen ist, wobei die Arbeitsmittelförderröhre mit einem offenen Ende, im Falle der Trichterform dem weiten Trichterbefüllungsende, in das Arbeitsmittelreservoir eintaucht, können aufsteigende Gasblasen Arbeitsflüssigkeit, d.h. Kältemittel, durch die Arbeitsmittelförderröhre gegen die Schwerkraft nach oben pumpen, so dass der Spritzbereich nach oben z.B. über die Verdampferstruktur hinaus vergrößert werden kann. Z.B. derart kann flüssiges Kältemittel von oben auf der Wärmeübertragungsoberfläche verteilt werden. Durch eine Querschnittsverengung der Arbeitsmittelförderröhre oder andere Fluidführungsstrukturen kann das flüssige Kältemittel auf ein Niveau oberhalb des Wärmeübertragers gefördert und von dort aus schwerkraftgetrieben auf die Verdampferstruktur verteilt werden. Derart wird eine Pumpe realisiert, die das flüssige Kältemittel gezielt in die höher gelegene Verdampferstruktur befördert. Die hierfür erforderliche mechanische Energie wird aus der thermisch getriebenen Blasenbildung und der dadurch bedingten Volumenvergrößerung des Kältemittels gezogen. Die Effizienz des Verdampfungsprozesses wird hierdurch praktisch nicht reduziert, da die benötigte mechanische Energie zum Pumpen einer zu verdampfenden Kältemittelmenge nur einen vernachlässigbaren Bruchteil der umgesetzten Wärmemenge beträgt. Zum Beispiel wird für 1 Gramm Wasser, das um 0,1 Meter angehoben wird 0,001 Joule mechanische Energie im Vergleich zu 2400 Joule/Gramm Verdampfungsenthalpie benötigt. Es kann auch eine Kombination einer Benetzung der Verdampferstruktur von unten und oben vorgenommen werden. Bei der Benetzung von oben wird die Antriebskraft der aufsteigenden Gasblasen genutzt, um die Verdampferstruktur von oben mit Arbeitsflüssigkeit zu berieseln. Dies kann z.B. durch ein Verteilnetz als Verteilerstruktur geschehen, das gezielt über der Verdampferstruktur, bzw. deren Teile die die Wärmeübertragungsoberfläche ausbilden, endet und von oben beaufschlagt wird. Die Verteilerstruktur sollte dazu ausreichend porös sein, um den in den Gasblasen vorhandenen Dampf der Arbeitsflüssigkeit zum Adsorber ohne Flüssigkeitsmitreißen strömen zu lassen. Mit der Auftriebskraft der Gasblasen können auch Elemente, z.B. Ventile, Klappen, Strömungsträger, bewegt werden. If, for example, a funnel-shaped working medium conveying tube is provided, with the working medium conveying tube with an open end, in the case of the funnel shape the far hopper filling end immersed in the working fluid reservoir, ascending gas bubbles working fluid, ie refrigerant pump through the working medium delivery tube against gravity upwards, so that the Spray area can be increased upwards, for example, beyond the evaporator structure addition. For example, liquid refrigerant may be distributed from above on the heat transfer surface. By a cross-sectional constriction of Arbeitsmittelförderröhre or other fluid management structures, the liquid refrigerant can be conveyed to a level above the heat exchanger and distributed from there by gravity driven on the evaporator structure. In this way, a pump is realized which conveys the liquid refrigerant in a targeted manner into the higher evaporator structure. The mechanical energy required for this purpose is drawn from the thermally driven bubble formation and the consequent increase in the volume of the refrigerant. The efficiency of the evaporation process is thereby practically not reduced, since the required mechanical energy for pumping a quantity of refrigerant to be evaporated is only a negligible fraction of the amount of heat converted. For example, for 1 gram of water raised by 0.1 meter, 0.001 joule of mechanical energy is needed compared to 2400 joules / gram of enthalpy of vaporization. It can also be made a combination of wetting the evaporator structure from below and above. When wetting from above, the driving force of the rising gas bubbles is used to sprinkle the evaporator structure from above with working fluid. This can be done, for example, by a distribution network as a distributor structure, which ends in a targeted manner above the evaporator structure or its parts which form the heat transfer surface and is charged from above. The manifold structure should be sufficiently porous to allow the working fluid vapor present in the gas bubbles to flow to the adsorber without entrainment with liquid. With the buoyancy of the gas bubbles and elements, such as valves, flaps, flow carrier, can be moved.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Klimamaschine weist folgende Verfahrensschritte auf:

– Erzeugen und/oder Einbringen von Gasblasen in die Arbeitsflüssigkeit mittels der Blasenerzeugungsstruktur im Arbeitsmittelreservoir,
– Benetzen der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur mit von in der Arbeitsflüssigkeit aufsteigenden Gasblasen mitgerissener und in den Spritzbereich spritzender Arbeitsflüssigkeit, und
– Kühlen einer die Kühlflüssigkeitsdurchleitung durchströmenden Kühlflüssigkeit durch Verdampfen der die Wärmeübertragungsoberfläche benetzenden Arbeitsflüssigkeit.

The method according to the invention for operating a climate machine according to the invention has the following method steps:

Generating and / or introducing gas bubbles into the working fluid by means of the bubble generation structure in the working fluid reservoir,
- Wetting the heat transfer surface of the evaporator structure with entrained by rising in the working fluid gas bubbles and splashing in the spray area working fluid, and
- Cooling of the cooling liquid passage through the cooling liquid by evaporation of the heat transfer surface wetting working fluid.

Derart kann ein effizienter Kreisprozess einer Kältemaschine oder einer Wärmepumpe verwirklicht werden. Such an efficient cycle of a chiller or a heat pump can be realized.

Wenn in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die desorbierte Arbeitsflüssigkeit an der Verdampferstruktur kondensiert wird, kann auf ein zusätzliches, einen Kondensator ausbildendes, Modul verzichtet werden. Der Betrieb der Verdampferstruktur einer erfindungsgemäßen Klimamschine ist sowohl als reiner Verdampfer als auch als kombinierter Verdampfer/Kondensator in einem Bauteil möglich. Bei letzterer Betriebsweise kondensiert die Arbeitsflüssigkeit an den aktiv fluiddurchströmten Strukturen, d.h. der Kühlflüssigkeitsdurchleitung, der Verdampferstruktur, wobei überschüssiges Kondensat von der nicht gefluteten Verdampferstruktur abtropfen kann und sich im Arbeitsmittelreservoir sammelt, in welchem sich die zweite Struktur, d.h. die Blasenerzeugungsstruktur, befindet. Ein Vorteil dieser Bauweise ist, dass auch mit steigender Kältemittelverflüssigung eine konstante Kondensationsfläche zur Verfügung steht und sämtliche Arbeitsflüssigkeit, auch wenn sie an ungewünschten Stellen kondensiert, wieder aktiviert, respektive verdampft werden kann, da sich das Arbeitsmittelreservoir vorzugsweise am Boden eines Bauteils befindet, das die Arbeitsflüssigkeit und deren Dampf räumlich umfasst. If, in a subsequent process step, the desorbed working fluid is condensed on the evaporator structure, an additional module forming a condenser can be dispensed with. The operation of the evaporator structure of a climate control according to the invention is possible both as a pure evaporator and as a combined evaporator / condenser in one component. In the latter mode of operation, the working fluid condenses on the active fluid flow structures, i. the cooling liquid passage, the evaporator structure, wherein excess condensate can drip from the non-flooded evaporator structure and collects in the working fluid reservoir in which the second structure, i. the bubble generation structure is located. An advantage of this design is that even with increasing refrigerant liquefaction a constant condensation surface is available and all working fluid, even if it condenses at undesirable points again activated or can be evaporated, since the working fluid reservoir is preferably located at the bottom of a component that the Working fluid and its vapor spatially includes.

Zum Erzeugen der Gasblasen kann vorteilhaft weniger als 5 Prozent der Wärmeenergiemenge verwendet werden, die beim Kühlen der die Kühlflüssigkeitsdurchleitung durchströmenden Kühlflüssigkeit, also einem Kühlflüssigkeitskreislauf z.B. einem Kaltwasserkreislauf, der Kühlflüssigkeit entzogen wird. Die Blasenerzeugungsstruktur, mittels der das Blasensieden erzeugt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass lokal sehr begrenzt eine hohe Wärmestromdichte in Form von Wandüberhitzungen von mehr als 10 Kelvin aufgebracht werden kann. Der so erzeugte Wärme- und/oder Energiestrom von der Blasenerzeugungsstruktur in die Arbeitsflüssigkeit kann durch thermische oder elektrische Energie oder durch Maßnahmen wie Rütteln, Ultraschall, Mikrowellen erzeugt werden. Die Energiezufuhr ist derart gestaltet, dass der Wärmeeintrag in das flüssige Kältemittel gering bleibt und sich auf die Erzeugung der Blasen beschränkt. Für die Blasenerzeugung soll dabei deutlich weniger als 5 %‚ eher weniger als 1% der Wärmeenergie, die dem z.B. Kaltwasserkreislauf als Energie entzogen wird, genutzt werden. Advantageously, less than 5 percent of the amount of heat energy used in cooling the cooling liquid flowing through the cooling liquid passage, that is to say a cooling fluid circuit, can be used to generate the gas bubbles. a cold water circuit, the cooling liquid is withdrawn. The bubble generation structure, by means of which nucleate boiling is generated, is characterized by the fact that locally a very limited high heat flow density in the form of wall overheating of more than 10 Kelvin can be applied. The heat and / or energy flow thus generated from the bubble generation structure to the working fluid may be generated by thermal or electrical energy or by measures such as shaking, ultrasound, microwaves. The energy supply is designed such that the heat input into the liquid refrigerant remains low and is limited to the generation of the bubbles. For bubble generation, significantly less than 5%, rather less than 1%, of the thermal energy corresponding to e.g. Cold water cycle is withdrawn as energy used.

Neben der Energiezufuhr in die Blasenbildungsstruktur über den Kühlflüssigkeitskreislauf kann alternativ oder zusätzlich auf anderen Temperaturniveaus, also auf zum Temperaturniveau des Kühlflüssigkeitskreislaufs unterschiedlichen Temperaturniveaus, verfügbare Wärme zur Gasblasenbildung zugeführt werden. Bei Verwendung einer elektrisch versorgten Wärmequelle oder auch den anderen genannten Möglichkeiten der Ausführungsformen der Blasenbildungsstruktur kann ebenfalls ein deutlich höheres Temperaturniveau und damit eine höhere Wandüberhitzung erzeugt werden, als der Wandüberhitzung auf der für die Kältemittelverdampfung vorgesehenen, mit einem dünnen Film der Arbeitsflüssigkeit benetzten Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur. Diese Wärmezufuhr auf höherem Temperaturniveau verursacht nur einen sehr geringen Wärmeeintrag. Dabei ist eine gute thermische Abgrenzung der Bereiche hoher Wandüberhitzung gegen die anderen Verdampfungsbereiche, also insbesondere die Verdampfungsstruktur, vorgesehen. In addition to the supply of energy into the bubble formation structure via the cooling liquid circuit may alternatively or additionally to other Temperature levels, ie on the temperature level of the coolant circuit different temperature levels, available heat for gas bubble formation are supplied. When using an electrically supplied heat source or the other mentioned possibilities of the embodiments of the bubble formation structure also a significantly higher temperature level and thus a higher wall overheating can be generated, as the wall overheating on the provided for the refrigerant evaporation, with a thin film of the working liquid wetted heat transfer surface of the evaporator structure , This heat supply at a higher temperature level causes only a very small heat input. In this case, a good thermal delimitation of the areas of high wall overheating against the other evaporation areas, ie in particular the evaporation structure, is provided.

Vorteilhaft wird die zum Erzeugen der Gasblasen verwendete Energie mittels eines Leistungsregelungsmoduls der Blasenerzeugungsstruktur diskontinuierlich zugeführt. Bei der diskontinuierlichen Zuführung wird die für die Erzeugung der Blasen erforderliche Energie phasenweise, pulsierend und/oder entsprechend von Prozessanforderungen mit geregelter Leistung zugeführt. Advantageously, the energy used to generate the gas bubbles is supplied discontinuously to the bubble generation structure by means of a power control module. In the batch feed, the energy required to generate the bubbles is supplied in a phased, pulsatile and / or correspondingly regulated manner to process requirements.

Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Particular embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine, bei der die Blasenerzeugungsstruktur ein Fluidführungsrohr aufweist. 1 An embodiment of a climate machine according to the invention, wherein the bubble generation structure comprises a fluid guide tube.

2a und 2b zeigen jeweils eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine, bei der die Blasenerzeugungsstruktur elektrische Heizmittel aufweist. 2a and 2 B each show an embodiment of a climate machine according to the invention, in which the bubble generation structure comprises electrical heating means.

3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine, bei der die Blasenerzeugungsstruktur Mittel zum Einbringen einer Zweiphasenströmung der Arbeitsflüssigkeit in das Arbeitsmittelreservoir aufweist. 3 an embodiment of a climate machine according to the invention, wherein the bubble generation structure comprises means for introducing a two-phase flow of the working fluid into the working fluid reservoir.

4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine, bei der im Spritzbereich eine Verteilerstruktur zum Auffangen von den Gasblasen mitgerissener Arbeitsflüssigkeit und zum Verteilen der Arbeitsflüssigkeit auf die Verdampferstruktur vorgesehen ist sowie eine Arbeitsmittelförderröhre vorgesehen ist. 4 an embodiment of a climate machine according to the invention, in which a distributor structure for collecting the gas bubbles entrained working fluid and for distributing the working fluid is provided on the evaporator structure in the spray area and a working medium conveying tube is provided.

In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine 1 dargestellt, bei der die Blasenerzeugungsstruktur 2 ein Fluidführungsrohr 3 aufweist. Dazu ist die im Bereich des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnete Blasenerzeugungsstruktur 2 teilweise von in dem Arbeitsmittelreservoir 5 gesammelter Arbeitsflüssigkeit 7 überflutet. In dem von der Blasenerzeugungsstruktur 2 ausgebildeten Strukturbereich werden gezielt stark spritzende Gasblasen 8 in der Arbeitsflüssigkeit 7 erzeugt. Von in der Arbeitsflüssigkeit 7 aufsteigenden Gasblasen 8 mitgerissene Arbeitsflüssigkeit 7 spritzt über die Oberfläche 9 der Arbeitsflüssigkeit 7 im Arbeitsmittelreservoir 5 hinaus in einen Spritzbereich der Arbeitsflüssigkeit 7. Das Fluidführungsrohr 3 wird von einem Kältemittel durchflossen, dessen Temperatur ausreicht, um ausreichend Wärmeenergie in die Arbeitsflüssigkeit 7 einzuleiten um die Gasblasen 8 durch Blasensieden zu erzeugen. In 1 is an embodiment of a climate machine according to the invention 1 shown in which the bubble generation structure 2 a fluid guide tube 3 having. This is in the area of the working fluid reservoir 5 arranged bubble generation structure 2 partly from in the working fluid reservoir 5 collected working fluid 7 flooded. In the one of the bubble generation structure 2 trained structural area are targeted strongly spurting gas bubbles 8th in the working fluid 7 generated. From in the working fluid 7 rising gas bubbles 8th entrained working fluid 7 splashes over the surface 9 the working fluid 7 in the working fluid reservoir 5 out into a spray area of the working fluid 7 , The fluid guide tube 3 is traversed by a refrigerant whose temperature is sufficient to provide sufficient heat energy in the working fluid 7 to initiate the gas bubbles 8th to produce by nucleate boiling.

Über dem Arbeitsmittelreservoir 5 und der darin teilgeflutet angeordneten Blasenerzeugungsstruktur 2 ist in dem Spritzbereich eine Verdampferstruktur 10 angeordnet. Die Verdampferstruktur 10 wird von einem, eine Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 ausbildenden Rohr ausgebildet. Die Verdampferstruktur 10 weist eine von einem porösen Material (poröse Schicht) ausgebildete Wärmeübertragungsoberfläche 13 auf, die von der mitgerissenen Arbeitsflüssigkeit 7 mit einem Arbeitsflüssigkeitsfilm benetzt wird. Letzteres ist durch die auf die Verdampferstruktur 10 auftreffenden Gasblasen 8 symbolisch dargestellt. Die Verdampferstruktur 10 ermöglicht als Wärmeübertrager eine flächige Benetzung mit dünnen Arbeitsflüssigkeitsfilmen. Die Arbeitsflüssigkeit 7 des Arbeitsflüssigkeitsfilms verdampft, wodurch die Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 und die diese durchströmende Kühlflüssigkeit abgekühlt wird. In der für Adsorptionskältemaschinen und —wärmepumpen bestimmten dargestellten Ausführungsvariante sind die beiden fluiddurchströmten Strukturen, nämlich die Verdampferstruktur 10 und die Blasenerzeugungsstruktur 2, räumlich übereinander angeordnet und können im zyklischen Wechsel als Verdampfer und Kondensator agieren. Above the working fluid reservoir 5 and the partially-filled bubble generating structure 2 is an evaporator structure in the spray area 10 arranged. The evaporator structure 10 is from one, a coolant passage 11 formed forming tube. The evaporator structure 10 has a heat transfer surface formed by a porous material (porous layer) 13 on, by the entrained working fluid 7 is wetted with a working fluid film. The latter is due to the evaporator structure 10 impinging gas bubbles 8th symbolically represented. The evaporator structure 10 allows as a heat exchanger a surface wetting with thin working fluid films. The working fluid 7 of the working fluid film evaporates, whereby the cooling liquid passage 11 and the coolant flowing through this is cooled. In the illustrated embodiment variant for adsorption refrigeration machines and heat pumps, the two fluid-flow structures, namely the evaporator structure, are shown 10 and the bubble generation structure 2 , arranged spatially one above the other and can act cyclically as an evaporator and condenser.

Die in dieser Ausführungsform auf Rohrgeometrien basierende teilgeflutete Blasenerzeugungsstruktur 2 überträgt Wärme aus der sie durchfließenden Kühlflüssigkeit auf die Arbeitsflüssigkeit 7 und kann somit auch als ein unterer Wärmeübertrager bezeichnet werden. Die hydraulische Verschaltung der beiden Wärmeübertrager kann seriell oder parallel erfolgen. In den Figuren sind lediglich die Anschlüsse der Kühlflüssigkeitsdurchleitung 10 und des ebenfalls Kühlflüssigkeit durchleitenden Fluidführungsrohres 3 angedeutet. The partially flooded bubble generation structure based on tube geometries in this embodiment 2 transfers heat from the coolant flowing through it to the working fluid 7 and thus may also be referred to as a lower heat exchanger. The hydraulic connection of the two heat exchangers can be serial or parallel. In the figures, only the connections of the cooling liquid passage are 10 and also cooling fluid passing fluid guide tube 3 indicated.

Die Blasenerzeugungsstruktur 10 kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlichen Spaltabständen der Rillen 15 aufgebaut sein. Zwischen engeren Spaltabständen kann sich eine größere Überhitzung ausbilden, wodurch die Erzeugung der Gasblasen 8 auf bestimmte Teile der Längserstreckung des Fluidführungsrohres 3 lokalisiert werden kann. Die Spaltabstände der Rillen 15 liegen dabei vorteilhaft in einem Bereich von weniger als 1 mm. Die Rillen 15 bilden also Oberflächenstrukturen zur Vergrößerung des Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit aus. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vergrößerung des Wärmeübertrages auf die Arbeitsflüssigkeit auch durch dicht nebeneinander angeordnete Rund- oder Flachrohre sowie Umlenkungen erzielt werden, so dass lokal ein größerer Wärmeeintrag erfolgt. Weiter kann ein Wechsel in der Oberflächenbeschaffenheit, z.B. hydrophil/hydrophob, die Gasblasenablösung unterstützen. Die Teilflutung der Blasenerzeugungsstruktur 2 stellt sicher, dass ein ausreichend großes Arbeitsflüssigkeitsreservoir 5 bereitsteht, aus welchem die Arbeitsflüssigkeit 7 herausspritzt und damit die räumlich höher angeordnete Verdampferstruktur 10 benetzen kann. The bubble generation structure 10 may in some embodiments of the invention with different gap spacing of the grooves 15 be constructed. Between narrower gap distances, a greater overheating can form, causing the Generation of gas bubbles 8th to certain parts of the longitudinal extent of the fluid guide tube 3 can be located. The gap distances of the grooves 15 are advantageously in a range of less than 1 mm. The grooves 15 So form surface structures to increase the heat transfer to the working fluid. In other embodiments of the invention, the increase in the heat transfer to the working fluid can also be achieved by closely juxtaposed round or flat tubes and deflections, so locally there is a greater heat input. Furthermore, a change in the surface condition, eg hydrophilic / hydrophobic, can support the gas bubble detachment. The partial flooding of the bubble generation structure 2 Ensures that a sufficiently large working fluid reservoir 5 is ready, from which the working fluid 7 squirts out and thus the spatially higher arranged evaporator structure 10 can wet.

Alternativ zur dargestellten Ausführungsform der als oberer Wärmeübertrager ausgebildeten Verdampferstruktur 10 mit einem kühlflüssigkeitsdurchströmten Rohr/Kanal, auf dessen Außenfläche eine poröse Struktur aufgebracht ist, kann auch durch eine Oberflächenbehandlung der Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur ein gutes Benetzungsverhalten erreicht werden. Poröse Strukturen haben den Vorteil, dass sie die Verweilzeit der Arbeitsflüssigkeit verlängern, müssen aber thermisch gut an das Wärme abgebende Rohr, d.h. die Kühlflüssigkeitsdurchleitung, angebunden sein und sollten nur eine geringe Dicke von weniger als 5 mm aufweisen. Beispiele für poröse Strukturen sind metallische Fasern, Schwämme und/oder Schäume. Die Vorteile dieser porösen Strukturen sind hohe spezifische Oberflächen, die eine gute Aufnahme der spritzenden Arbeitsflüssigkeit erlauben, die gute Arbeitsflüssigkeitsverteilung aufgrund von Kapillarwirkung und die erhöhte Wärmeleitfähigkeit durch die metallische poröse Struktur im Vergleich zur Wärmeleitfähigkeit von reinem Wasser. Alternatively to the illustrated embodiment of the formed as an upper heat exchanger evaporator structure 10 with a cooling liquid flowed through pipe / channel, on the outer surface of a porous structure is applied, a good wetting behavior can also be achieved by a surface treatment of the heat transfer surface of the evaporator structure. Porous structures have the advantage that they extend the residence time of the working fluid, but must be thermally well connected to the heat-emitting tube, ie the coolant passage, and should have only a small thickness of less than 5 mm. Examples of porous structures are metallic fibers, sponges and / or foams. The advantages of these porous structures are high specific surface areas, which allow a good absorption of the splashing working fluid, the good working fluid distribution due to capillary action and the increased thermal conductivity through the metallic porous structure compared to the thermal conductivity of pure water.

Die Blasenerzeugungsstruktur 2 ist in der dargestellten Ausführungsform in den Arbeitsflüssigkeitssumpf, d.h. dem Arbeitsmittelreservoir 5, eingearbeitet, kann aber z.B. auch durch Kapillarstrukturen von einem Arbeitsflüssigkeitspool aus mit Arbeitsflüssigkeit 7 versorgt werden. Bei alternierender Nutzung der Verdampferstruktur 10 als Verdampfer und Kondensator kann der Arbeitsflüssigkeitssumpf als Kondensatsammelbereich dienen. Bei paralleler Verwendung erfolgt die Kondensatzufuhr über ein Drosselorgan aus dem Kondensator. Die hier vorhandene Druckdifferenz, die etwa 10 bis 50 mbar umfasst, kann ebenfalls in die Erzeugung spritzender Gasblasen 8 durch gezieltes Einbringen der Zweiphasenströmung eingebracht werden. Die Anordnung des Arbeitsmittelreservoirs 5 und der Blasenerzeugungsstruktur 2 des erfindungsgemäßen Wärmeübertragerkonzepts erfolgt vorzugsweise am Boden eines Sorptionsmoduls 17, d.h. unterhalb einer Verdampferstruktur. Dies hat den Vorteil, dass sich sämtliche während der Kondensation abtropfende Arbeitsflüssigkeit 7 im Arbeitsflüssigkeitssumpf am Boden sammelt und dort wieder verdampft werden kann. Arbeitsflüssigkeit 7 kann folglich nicht verloren gehen, d. h. an Stellen gelangen, an denen sie nur noch schwer aktiviert/verdampft werden kann. The bubble generation structure 2 is in the illustrated embodiment in the working fluid sump, ie the working fluid reservoir 5 , incorporated, but can also eg by capillary structures of a working fluid pool with working fluid 7 be supplied. With alternating use of the evaporator structure 10 as an evaporator and condenser, the working fluid sump can serve as a condensate collecting area. When used in parallel, the condensate supply via a throttle body from the condenser. The existing pressure difference, which comprises about 10 to 50 mbar, can also in the production of spurting gas bubbles 8th be introduced by targeted introduction of the two-phase flow. The arrangement of the working fluid reservoir 5 and the bubble generation structure 2 The inventive heat exchanger concept preferably takes place at the bottom of a sorption module 17 ie below an evaporator structure. This has the advantage that all dripping during the condensation working fluid 7 collects in the working fluid sump on the ground and can be evaporated there again. working fluid 7 Consequently, it can not be lost, ie reach places where it is difficult to activate / vaporize.

In den 2a und 2b ist jeweils eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine 1 dargestellt, bei der die Blasenerzeugungsstruktur 2 z.B. elektrische Heizmittel (Stifte) zur Wärmezufuhr in die Arbeitsflüssigkeit 7 aufweisen. Diese z.B. von elektrischen Widerständen ausgebildeten Heizmittel stellen Siedestrukturen 20 dar und sind am Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet, so dass dort Siedebereiche ausgebildet sind. Die Figuren zeigen zwei sich unterscheidende Anordnungen der Siedebereiche und Verdampferstrukturen 10. In 2a ist die Verdampferstruktur 10 flächig über dem Arbeitsmittelreservoir 5 angeordnet. Die Heizmittel sind dabei flächig verteilt über den Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet. Die Verdampferstruktur 10 weist gleichmäßig entlang deren Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 verteilte Kühllamellen 22 auf. In 2b sind die Heizmittel der Blasenerzeugungsstruktur 2 nur in den Bereichen mit freien Kanalquerschnitten der Verdampferstruktur 10 am Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet. Sie bilden also lokal angeordnete Siedestrukturen aus. Die Verdampferstruktur 10 weist mehrere Teilverdampfer mit jeweils einer Kühllamellen 22 umfassenden Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 auf. Als freie Kanalquerschnitte werden die Bereiche zwischen den Teilverdampfern bezeichnet. Die Heizmittel können auch im Arbeitsmittelreservoir verteilt oder in Form eines Wärmeübertragers eingebracht sein. Die Beheizung erfolgt von der Unterseite bzw. dem Boden des Arbeitsmittelreservoirs 5. Neben der flächigen thermischen Wärmezufuhr könnten in den einzelnen Stiften z. B. kleine elektrische Heizelemente und/oder Heatpipes integriert sein. Wird die erforderliche Energie zur Gasblasenbildung nicht durch einen Kaltwasserkreis zugeführt, so sollten die Blasenerzeugungsstrukturen 2 thermisch isoliert werden. In the 2a and 2 B is in each case an embodiment of a climate machine according to the invention 1 shown in which the bubble generation structure 2 For example, electrical heating means (pins) for supplying heat into the working fluid 7 exhibit. These trained for example of electrical resistors heating means make boiling structures 20 and are at the bottom of the working fluid reservoir 5 arranged so that boiling areas are formed there. The figures show two differing arrangements of the boiling ranges and evaporator structures 10 , In 2a is the evaporator structure 10 flat above the working fluid reservoir 5 arranged. The heating means are distributed over the surface of the working fluid reservoir 5 arranged. The evaporator structure 10 points evenly along their coolant passage 11 distributed cooling fins 22 on. In 2 B are the heating means of the bubble generation structure 2 only in the areas with free channel cross sections of the evaporator structure 10 at the bottom of the working fluid reservoir 5 arranged. So they form locally arranged boiling structures. The evaporator structure 10 has several partial evaporator, each with a cooling fins 22 comprehensive coolant transfer 11 on. Free channel cross sections are the areas between the partial evaporators. The heating means can also be distributed in the working fluid reservoir or introduced in the form of a heat exchanger. The heating takes place from the bottom or the bottom of the working fluid reservoir 5 , In addition to the surface thermal heat supply z in the individual pins. B. be integrated small electrical heating elements and / or heat pipes. If the required energy for gas bubble formation is not supplied by a cold water circuit, then the bubble generation structures should 2 be thermally isolated.

Auch in dieser Ausführungsform ist der zu benetzende Wärmeübertrager, also die Verdampferstruktur 10, gut zugänglich oberhalb oder seitlich von der Blasenerzeugungsstruktur 2 angeordnet. Die Verdampferstruktur 10 zeichnet sich durch ein sehr gutes Benetzungsverhalten aus. Dies kann z.B. durch mechanische Bearbeitung in Form von Rillen, Pins, gezielt erzeugten Rauhigkeiten und/oder durch eine hydrophile bzw. kontaktwinkelreduzierende Oberflächenbeschichtung und/oder chemische Vorbehandlung erreicht sein. Also in this embodiment is the heat exchanger to be wetted, so the evaporator structure 10 , readily accessible above or to the side of the bubble generation structure 2 arranged. The evaporator structure 10 is characterized by a very good wetting behavior. This can be achieved, for example, by mechanical processing in the form of grooves, pins, selectively generated roughness and / or by a hydrophilic or contact angle-reducing surface coating and / or chemical pretreatment.

In 3 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine 1 dargestellt, bei der die Blasenerzeugungsstruktur 2 Mittel zum Einbringen einer Zweiphasenströmung 30 der Arbeitsflüssigkeit 7 in das Arbeitsmittelreservoir 5 aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden das Blasensieden und das damit einhergehende Spritzen der Arbeitsflüssigkeit 7 nicht durch eine ganz oder teilgeflutete Struktur 35 zum Aufheizen der Arbeitsflüssigkeit 7 initiiert, sondern z.B. durch Zuführung des Kondensatrückflusses aus einem Kondensator. Die aufsteigenden Dampf- bzw. Gasblasen 8 sorgen für ein Spritzen der Arbeitsflüssigkeit 7 und eine Benetzung der nicht gefluteten, kühlflüssigkeitführenden Verdampferstruktur 10 bzw. deren Wärmeübertragungsoberfläche mit einem Film 31 aus Arbeitsflüssigkeit. Die Mittel zum Einbringen einer Zweiphasenströmung 30 der Arbeitsflüssigkeit sind als ein mit Perforationen versehenes Rohr ausgebildet. Die Struktur 35, z.B. ein Kühlflüssigkeit führendes Rohr, ist in der dargestellten Ausführungsform geflutet im Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet. Dieses Rohr kann zur Vorheizung des Arbeitsmittels 7 im Arbeitsmittelreservoirs 5 genutzt werden. In 3 is an embodiment of a climate machine according to the invention 1 shown in which the bubble generation structure 2 Means for introducing a two-phase flow 30 the working fluid 7 in the working fluid reservoir 5 having. In this embodiment, nucleate boiling and concomitant spraying of the working fluid 7 not by a completely or partially flooded structure 35 for heating the working fluid 7 initiated, but for example by supplying the condensate backflow from a condenser. The ascending steam or gas bubbles 8th provide a splash of working fluid 7 and wetting the non-flooded, cooling liquid-carrying evaporator structure 10 or their heat transfer surface with a film 31 from working fluid. The means for introducing a two-phase flow 30 the working fluid are formed as a perforated tube. The structure 35 , For example, a coolant leading pipe is flooded in the illustrated embodiment in the working fluid reservoir 5 arranged. This tube can be used to preheat the working fluid 7 in the working fluid reservoir 5 be used.

In 4 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klimamaschine 1 dargestellt, bei der im Spritzbereich eine Verteilerstruktur 40 zum Auffangen von den Gasblasen 8 mitgerissener Arbeitsflüssigkeit 7 und zum Verteilen der Arbeitsflüssigkeit auf die Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur 10 vorgesehen ist sowie eine Arbeitsmittelförderröhre 42 vorgesehen ist. Die von den Gasblasen 8 mitgerissene Arbeitsflüssigkeit 7 benetzt dabei nicht direkt, wie bei den Ausführungsformen der 1 bis 3, oder nur zum Teil direkt die Wärmeübertrageroberfläche der Verdampferstruktur 10, sondern es wird über ein Verteilsystem 44 der Verteilerstruktur 40 kanalisiert die Benetzung erzeugt. Die Verdampferstruktur 10 weist zwei Teilverdampfer auf, die jeweils von einer Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 mit parallel zueinander verlaufenden, Wärmeübertrageroberflächen ausbildenden Lamellen 22 ausgebildet sind. Die Wärmeübertragungsoberfläche der Verdampferstruktur 10 kann auch z.B. lediglich von der Oberfläche der Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 ausgebildet sein. Die Verteilerstruktur 40 weist eine als Spritzschutz 45 für die Arbeitsflüssigkeit ausgeführte Verteilerkappe und das z.B. als ein Gewebe und/oder eine Drahtstruktur zur Arbeitsflüssigkeitsverteilung ausgebildete Verteilsystem 44 auf. In 4 is an embodiment of a climate machine according to the invention 1 represented, in the spray area a distribution structure 40 to catch the gas bubbles 8th entrained working fluid 7 and distributing the working fluid to the heat transfer surface of the evaporator structure 10 is provided and a working medium delivery tube 42 is provided. The gas bubbles 8th entrained working fluid 7 does not wet directly, as in the embodiments of 1 to 3 , or only partially directly the heat exchanger surface of the evaporator structure 10 but it is about a distribution system 44 the distribution structure 40 channeled wetting produced. The evaporator structure 10 has two partial evaporators, each of a cooling liquid passage 11 with mutually parallel, heat exchanger surfaces forming lamellae 22 are formed. The heat transfer surface of the evaporator structure 10 can also eg only from the surface of the cooling liquid passage 11 be educated. The distribution structure 40 has one as a splash guard 45 distributor cap designed for the working fluid and the distribution system formed eg as a fabric and / or a wire structure for working fluid distribution 44 on.

Die trichterförmig ausgebildete Arbeitsmittelförderröhre 42 (Trichterform) dient zum Ausnutzen der Auftriebskraft der Gasblasen 8, um die Verdampferstruktur 10 von oben mit Arbeitsflüssigkeit 7 zu bespritzen bzw. zu berieseln. Das weite, offene Einfüllende 47 der Trichterform ist dazu in die Arbeitsflüssigkeit 7 im Arbeitsmittelreservoir über einem die Blasenerzeugungsstruktur 2 ausbildenden Heizmittel eingetaucht. Durch das Heizmittel erfolgt der Wärmeeintrag in die Arbeitsflüssigkeit 7 zur Gasblasenerzeugung. Die über dem Heizmittel in der Arbeitsflüssigkeit 7 aufsteigenden Gasblasen 8 werden von der Trichterform eingefangen und führen zu einem Herausspritzen von Arbeitsflüssigkeit 7 aus dem schmalen offenen Ende 48 der Trichterform. Die derart in den Spritzbereich herausspritzende Arbeitsflüssigkeit wird von der Verteilerkappe nach unten umgelenkt. Dies führt derart zu einer entsprechenden Erweiterung des Spritzbereiches auf den Bereich des Verteilsystems 44 und der Verdampferstruktur 10. The funnel-shaped Arbeitsmittelförderröhre 42 (Funnel shape) is used to exploit the buoyancy of the gas bubbles 8th to the evaporator structure 10 from above with working fluid 7 to splash or sprinkle. The wide, open filler 47 the funnel shape is to the working fluid 7 in the working fluid reservoir above the bubble generation structure 2 immersed heating medium immersed. By the heating means, the heat is introduced into the working fluid 7 for gas bubble generation. The above the heating medium in the working fluid 7 rising gas bubbles 8th are trapped by the funnel shape and cause splashing out of working fluid 7 from the narrow open end 48 the funnel shape. The working fluid ejected into the spray area in this way is deflected downwards by the distributor cap. This leads to a corresponding extension of the spray area to the area of the distribution system 44 and the evaporator structure 10 ,

Die Erfindung betrifft eine Klimamaschine 1 mit einer eine Wärmeübertragungsoberfläche 13 ausbildenden Verdampferstruktur 10 und einem eine Arbeitsflüssigkeit 7 beinhaltenden Arbeitsmittelreservoir 5, wobei die Verdampferstruktur 10 eine Kühlflüssigkeitsdurchleitung 11 aufweist sowie ein Verfahren zu deren Betrieb. The invention relates to a climate machine 1 with a heat transfer surface 13 forming evaporator structure 10 and a working fluid 7 containing working fluid reservoir 5 , wherein the evaporator structure 10 a coolant passage 11 and a method for its operation.

Dabei ist eine Blasenerzeugungsstruktur 2 vorgesehen, wobei die Blasenerzeugungsstruktur 2 zumindest teilweise von der Arbeitsflüssigkeit 7 überflutet, und/oder mit Arbeitsflüssigkeit 7 benetzbar, im Bereich des Arbeitsmittelreservoirs 5 angeordnet ist und wobei die Verdampferstruktur 10 derart in einem Spritzbereich der Arbeitsflüssigkeit 7 angeordnet ist, dass die Wärmeübertragungsoberfläche 13 durch von der Blasenerzeugungsstruktur 2 in der Arbeitsflüssigkeit 7 erzeugbaren und/oder einbringbaren und in der Arbeitsflüssigkeit 7 aufsteigenden Gasblasen 8 mitgerissene Arbeitsflüssigkeit 7 mit einem Arbeitsflüssigkeitsfilm 31 benetzt wird. There is a bubble generation structure 2 provided, wherein the bubble generation structure 2 at least partially from the working fluid 7 flooded, and / or with working fluid 7 wettable, in the area of the working medium reservoir 5 is arranged and wherein the evaporator structure 10 such in a spray area of the working fluid 7 is arranged that the heat transfer surface 13 through from the bubble generation structure 2 in the working fluid 7 producible and / or disposable and in the working fluid 7 rising gas bubbles 8th entrained working fluid 7 with a working fluid film 31 is wetted.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste“ und „zweite“ Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments. The above description is therefore not to be considered as limiting, but as illustrative. The following claims are to be understood as meaning that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. As long as the claims and the above description define "first" and "second" embodiments, this designation serves to distinguish two similar embodiments without prioritizing them.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1278028 B1 [0003]
DE 10033972 B4 [0005]
DE 102008028854 A1 [0005]
DE 102011015153 A1 [0006]

Claims

Air conditioning machine ( 1 ) with a heat transfer surface ( 13 ) forming evaporator structure ( 10 ) and a working fluid ( 7 ) containing working fluid reservoir ( 5 ), wherein the evaporator structure ( 10 ) a coolant passage ( 11 ), characterized in that a bubble generation structure ( 2 ), wherein the bubble generation structure ( 2 ) at least partially from the working fluid ( 7 ) flooded and / or with working fluid ( 7 ) wettable in the area of the working medium reservoir ( 5 ) and wherein the evaporator structure ( 10 ) in a spray area of the working fluid ( 7 ) is arranged such that the heat transfer surface ( 13 ) by the bubble generation structure ( 2 ) in the working fluid ( 7 ) can be generated and / or introduced and in the working fluid ( 7 ) ascending gas bubbles ( 8th ) entrained working fluid ( 7 ) with a working fluid film ( 31 ) is wettable.

Air conditioning machine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the bubble generation structure ( 2 ) a fluid guide tube ( 3 ) for generating the gas bubbles ( 8th ) by nucleate boiling.

Air conditioning machine ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the fluid guide tube ( 3 ) and the coolant passage ( 11 ) are arranged serially behind one another in a coolant circuit.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bubble generation structure ( 2 ) at least one electric heating means and / or a heat pipe and / or means for the mechanical production of the gas bubbles ( 8th ) having.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bubble generation structure ( 2 ) a pipe deflection and / or surface structures ( 15 ) to increase a heat transfer to the working fluid ( 7 ) and / or to improve a bubble separation of the gas bubbles ( 8th ) and / or that the fluid guide tube ( 3 ) has an inhomogeneous surface texture, in particular partial surface insulation and / or alternately hydrophilic and hydrophobic areas.

Air conditioning machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bubble generation structure ( 2 ) Means for introducing a gas bubbles ( 8th ) containing two-phase flow ( 30 ) of the working fluid ( 7 ) into the working fluid reservoir ( 5 ) having.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaporator structure ( 10 ) to the coolant passage ( 11 ) arranged lamellae ( 22 ) and / or ribs and / or that the cooling liquid passage ( 11 ) is at least partially plate-shaped and / or that the cooling liquid passage ( 11 ) is at least partially formed as parallel to each other extending tubes.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the heat transfer surface ( 13 ) of the evaporator structure ( 10 ) a surface structuring and / or a hydrophilic coating and / or a porous layer is applied.

Air conditioning machine ( 1 ) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the working fluid has a density quotient between about 4000 and about 60,000 or that the working fluid has a density quotient greater than about 4000 or greater than about 7000 or greater than about 12000, or the working fluid has a density quotient of less than about 55,000 or less than about 25,000 or less than about 14,000.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the working fluid ( 7 ) Contains water and / or ethanol and / or methanol or consists thereof.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the working fluid ( 7 ) porous particles are introduced and / or that in the working fluid reservoir ( 5 ) Tissue structures and / or wire structures are arranged.

Air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the injection area means for expanding and / or deflecting the injection area, in particular a distribution structure ( 40 ) for catching the gas bubbles ( 8th ) entrained working fluid ( 7 ) and for distributing the working fluid ( 7 ) and / or via the evaporator structure ( 10 ) and / or a working medium delivery tube ( 42 ) with an open end in the working fluid reservoir ( 5 ) are immersed, are provided.

Method for operating an air conditioning machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, with the method steps - generating and / or introducing gas bubbles ( 8th ) into the working fluid ( 7 ) by means of the bubble generation structure ( 2 ) in the working fluid reservoir ( 5 ), - wetting the heat transfer surface ( 13 ) of the evaporator structure ( 10 ) with in from the working fluid ( 7 ) ascending gas bubbles ( 8th ) entrained and splashing into the spray area working fluid ( 7 ), and - cooling the coolant passage ( 11 ) flowing through the cooling liquid by evaporation of the heat transfer surface ( 13 ) wetting working fluid ( 7 ).

A method according to claim 13, characterized in that in a subsequent process step, the desorbed working fluid to the evaporator structure ( 10 ) is condensed.

Method according to one of claims 13 or 14, characterized in that for generating the gas bubbles ( 8th ) less than 5 percent of the amount of heat energy that is used to cool the coolant ( 11 ) flowing through the cooling liquid is removed from the cooling liquid.

Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that for generating the gas bubbles ( 8th ) by means of a power control module of the bubble generation structure ( 2 ) is fed discontinuously and / or controlled and / or regulated as a function of the power requirement of the adsorber.

Method according to one of claims 13 to 16, characterized in that the wetting of the heat transfer surface ( 13 ) of the evaporator structure ( 10 ) is additionally effected by absorbing the working fluid from the working fluid sump by means of capillary active distribution structures.