DE3532093C1 - Diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung mit Feststoffabsorber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung mit Feststoffab­ sorber. Die Grundbausteine einer derartigen Vorrichtung sind ein Speicher mit einem Feststoff als Sorptionsmittel sowie ein Verdampfer und ein Kondensator jeweils für das Arbeits­ mittel. Das Arbeitsmittel (auch Kältemittel genannt) wird dabei zwischen den genannten drei Komponenten in einem druck­ festen Kanalsystem geführt.

In neuerer Zeit hat man regelmäßig in diesem druckfe­ sten Kanalsystem eine Ventil- und/oder Pumpeinrichtung zu Steue­ rung des diskontinuierlichen Betriebs des Arbeitsmittels einge­ baut. Unabhängig davon, ob dieses druckfeste Kanalsystem mit Unterdruck oder Überdruck gegenüber der Atmosphäre betrieben wird, sind derartige Ventil- und/oder Pumpeinrichtungen kosten­ aufwendig und oft störanfällig und stellen eine mögliche Leckagequelle dar. Ein exemplarisches Beispiel für diese Art der Technik zeigt beispielsweise die DE-OS 32 07 656 (vgl. Bezugszeichen 13, 18, 19, 42 in Fig. 2) oder die E-A2-0 026 257 (vgl. 382 a, 390 a, 388, 341, 386 a in Fig. 3). Eine grundsätzliche Übersicht neuesten Datums über diese Technik vermittelt der Artikel "Zeolith-Wasser: Neues Stoff­ paar für Wärmepumpen und Wärmespeicher", Zeitschrift CCI 2/1984, S. 45/46. Eine grundsätz­ liche thermodynamische Funktionsbeschreibung gibt ferner der Artikel "Thermochemical Heat Storage and Heat Transformation with Zeolites as Absorbents" in Proc. IEA Conf. on New Energy Conservation Technologies and Their Commercialization, Berlin 6-10 April 1981, Ed. J.P. Millhone & E.H. Willis, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - New York 1981, Vol. 1, S. 796.

Man hat bei dieser Art bekannter Vorrichtungen auch schon den Verdampfer und den Kondensator zu einer Verdampfer- Kondensator-Baueinheit zusammengefaßt (US-PS 42 50 720, Be­ zugszeichen 14), dabei jedoch weiterhin eine entsprechende Ventileinrichtung (Bezugszeichen 18, 19) in der strömungs­ mäßigen Verbindung zum Speicher (Bezugszeichen 16) verwendet. Eine Steuerung der Betriebsphasen kann hierbei zwar bei offener Ventileinrichtung bereits durch Zu- oder Abschaltung einer am Absorber/Desorber-Behälter angebrachten Heizquelle vorgenommen werden. Es kommt dabei jedoch zu einem zwangs­ läufigen Rückstrom des Arbeitsmitteldampfes, wenn man nicht die Ventileinrichtung im primären System zwischenzeitlich schließt. Eine exakte Steuerung der Betriebsphase ist daher nur mittels dieser im primären Kreislauf liegenden Ventil­ einrichtung möglich.

Ausgehend von der thermodynamischen Grundfunktion der genannten Komponenten hat man in der Frühgeschichte des Baus von Sorptions-Speichervorrichtungen auch bereits ständige Strömungsverbindungen zwischen dem Speicher einerseits sowie einem Verdampfer/Kondensator andererseits vorgesehen (in zeitlicher Reihenfolge beispielsweise US-Reissue-Patent 5 287 aus 1873, US-PS 9 92 560 aus 1911 und DE-PS 7 38 333 aus 1943 - im letzteren Fall Wasser als flüssige Sorptions­ mittel mit Ammoniak als Arbeitsmittel, sonst Feststoff als Sorptionsmittel).

Diese technische Entwicklung endete praktisch in den vierziger Jahren und anfangs der fünfziger Jahre mit Sorptions- Speichervorrichtungen mit Feststoffabsorber gemäß z. B. der DE-PS 5 22 887 aus 1931, der DE-PS 7 22 164 aus 1942, der DE-PS 8 14 157 aus 1951 sowie der FR-PS 10 18 022 aus 1952. Alle diese vorbekannten Vorrichtungen besitzen einen Verdampfer/Kon­ densator. Sie leiden grundsätzlich darunter, daß sich das Sorp­ tionsmittel sofort wieder mit Arbeitsmittel belädt, sobald die Wärmezufuhr in der Desorptionsphase abgebrochen wird. Eine Folge davon ist, daß man weder die nach der Zweckbestimmung zu erzeugende Kälte noch die bei den vorbekannten Vorrich­ tungen nur als Abwärme verwendete Wärme längerdauernd spei­ chern kann. Verdampfer/Kondensatoren sind darüber hinaus an sich grundsätzlich nachteilig, weil in der Verdampfungs­ phase die spezifische Wärme des Verdampfer/Kondensators mitsamt dem enthaltenen Arbeitsmittel in einem ersten Schritt von der Kondensationstemperatur auf die Kühltemperatur ge­ bracht werden muß. Dadurch geht dem Kälteverbraucher Kälte­ kapazität verloren. Desgleichen muß in der Desorptionsphase der Verdampfer/Kondensator mit dem in ihm verbliebenen rest­ lichen Arbeitsmittel auf die Kondensationstemperatur erwärmt werden, so daß diese Wärmekapazität einem etwaigen Wärmever­ braucher verlorengeht. Der letztere Aspekt ist bei den gat­ tungsgemäßen Vorrichtungen allerdings sekundär, da entste­ hende Wärme nur als Abwärme vernichtet wurde. Jedenfalls ist grundsätzlich der Wirkungsgrad von Verdampfer/Kondensa­ toren kleiner als der gesonderter Verdampfer und Kondensa­ toren. Nachdem aus diesen Gründen die genannte alte Technik der kontinuierlichen Strömungsverbindung des Speichers mit dem Kondensator und dem Verdampfer sozusagen totgelaufen war, ist man dann zu der vorher erwähnten Ventilsteuerung übergegangen, mit der es sich verhindern läßt, daß in der Absorptionsphase Arbeitsmittel im Kondensator verdampft bzw. in der Desorptionsphase Arbeitsmittel im Verdampfer konden­ siert.

Die Erfindung geht von einer bekannten diskontinuier­ lich arbeitenden Sorptions-Speichervorrichtung mit Feststoff­ absorber gemäß der DE-OS 32 12 608 aus. Bei dieser bekann­ ten Vorrichtung werden die Betriebsphasen jedoch auch durch Steuerungsorgane, wie Steuerventile und Pumpen, im primären System des Arbeitsmittels gesteuert, so daß alle hiermit prinzipiell verbundenen Probleme der weiter oben geschilder­ ten Art verbleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit den genannten Ventileinrichtungen im primären System verbundenen Probleme zu vermeiden und trotzdem Wärme oder Kälte oder beide längerdauernd speichern sowie die Betriebsphasen exakt steuern zu können.

Ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs von An­ spruch 1 wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Überraschenderweise läßt sich nach der Erfindung die zugrundeliegende Aufgabe unter Anknüpfung an die erwähnte alte und dann aufgegebene Technik sogar mit sehr gutem Wir­ kungsgrad lösen. Die Speichermöglichkeiten ergeben sich aus der konsequenten Vermeidung von Wärmeabfluß aus den einzel­ nen Komponenten einschließlich der strömungsmäßigen Verbin­ dung derselben. Die Betriebssteuerung des diskontinuierlichen Betriebs wird dabei nicht mehr durch das Arbeitsmittel im primären System steuernde Steuerorgane (Ventil- und/oder Pumpeinrichtungen) vorgenommen, sondern nur durch Steueror­ gane sekundärer Wärmetauschfluide im sekundären System. Sol­ che Steuerorgane im sekundären System sind kostengünstig und, schon wegen ihrer Betriebsweise etwa bei atmosphärischen Bedingungen, störungsunempfindlicher. Kostenintensive, störungsanfällige und Leckagequellen bildende Vakuumventile oder Umwälzeinrichtungen für das Arbeitsmittel können einge­ spart werden. Für die Steuerung der Wärmetauschfluide kann man in Großserie hergestellte Ventilmittel verwenden. Es ist schließlich nicht mehr erforderlich, daß der Feststoff des Speichers von einem druckfesten Gehäuse umgeben ist, da die Druckfestigkeit lediglich innerhalb des Kanalsystems der ersten Wärmetauscheinrichtung benötigt wird. Während bei den gattungsgemäßen Sorptions-Speichervorrichtungen ferner der Wärmetausch des Speichers einerseits sowie des Verdampfer/Kondensators andererseits über eine äußere Ge­ häuseverrippung an ein äußeres gasförmiges Medium erfolgt, ermöglicht es die Ausbildung druckfester Kanalsysteme im Speicher und in einem Verdampfer/Kondensator oder in ge­ sonderten Verdampfern und Kondensatoren, auch flüssige Wär­ metauschmedien einzusetzen und über diese mit gutem Wir­ kungsgrad Wärme- und/oder Kälteverbraucher zu versorgen.

Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, den Speicher in einer ersten Baueinheit anzuordnen und entweder mit einem Verdampfer/Kondensator, der in einer zweiten Baueinheit an­ geordnet ist (Anspruch 2) oder mit gesonderten Verdampfern und Kondensatoren zusammenwirken zu lassen, die (gemäß An­ spruch 3) in einer zweiten und in einer gesonderten dritten Baueinheit angeordnet sind.

Bei Verwendung eines Verdampfer/Kondensators werden die an sich bestehenden thermodynamischen Wirkungsgradver­ luste von Verdampfer/Kondensatoren im Vergleich mit geson­ derten Verdampfern und Kondensatoren, die je nach Prozeß­ führung zwischen etwa 7 bis 10% betragen, bei weitem durch die technischen Vorteile wettgemacht. So kann die Vorrich­ tung kompakt mit kürzesten externen Strömungsverbindungen, ja einer einzigen Verbindungsleitung, gestaltet werden. Der gute Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, daß der Verdampfer/ Kondensator gegen die Umgebung völlig wärmeisoliert, etwa gar mit Vakuumisolation gebaut und mit der einen (großen) Wärmewiderstand bildenden Verbindungsleitung zur ersten Baueinheit versehen ist. Des weiteren führt der minimale Werkstoffeinsatz der zweiten Baueinheit, die neben der ersten Baueinheit allein vorhanden sein kann, zu einer nie­ drigen konsumtiven Wärmekapazität.

Bei Verwendung gesonderter Verdampfer und Kondensatoren können die jeweiligen Baueinheiten flexibel angeordnet und an die Wärmetauschfluide angepaßt ausgebildet werden. Im Vergleich zur Verwendung eines Verdampfer/Kondensators ist dabei allerdings der Einsatz an Masse, welche konsumtive Wärmekapazitäten bildet, und auch an Verlustquellen darstel­ lende externe Strömungsverbindugnen größer, so daß entge­ gen der allgemeinen Tendenz bei Systemen mit Ventilsteuerung des Arbeitsmittels im Rahmen der Erfindung meist die Verwen­ dung von Verdampfer/Kondensatoren vorzuziehen ist.

Da der als Sorptionsmittel dienende Feststoff auch im Rahmen der Erfindung weiterhin ausschließlich mit dem Arbeitsmittel beauf­ schlagt wird, muß die äußere Umhüllung des Feststoffes auch weiterhin druckfest sein. Es ist jedoch nicht mehr erforder­ lich, hierzu das Gehäuse des Speichers selbst für sich druck­ fest auszubilden, da ein Großteil der Stützkraft gegen den äußeren Atmosphärendruck gemäß Anspruch 4 vom Feststoffabsor­ ber selbst aufgenommen werden kann. Da das Druckgefälle stän­ dig von außen nach innen besteht, ermöglicht diese Bauweise die Verwendung lediglich gasdichter Gehäusewände, die innen am Feststoff aufliegen. Diese Gehäusewände können dabei im Grenzfall folienhaft dünn ausgebildet sein.

Im Rahmen der Erfindung kann die Aufheiz-Wärmetausch­ einrichtung wie bei bekannten vergleichbaren Vorrichtungen als Gasheizung (FR-PS 10 18 022), als Dampfheizung (DE-PS 5 22 887) oder als Heizung unter Verwendung elektrischen Stroms (DE-PS 8 14 157), oder in anderer bekannter Weise, ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 5 wird jedoch ein Aufheizfluid benutzt, welches durch ein im Feststoff eingebettetes druckfestes Kanalsystem geführt wird. Anspruch 6 sieht vor, dabei diese Aufheiz-Wärmetauscheinrich­ tung unabhängig von der ersten Wärmetauscheinrichtung vorzu­ sehen, mittels derer Wärme aus dem Feststoffabsorber abtrans­ portiert wird. Man kann aber auch gemäß den Ansprüchen 7 und 8 beide Wärmetauscheinrichtungen mehr oder minder stark kop­ peln. Anspruch 8 sieht dabei den Grenzfall vor, daß sogar beide Wärmetauscheinrichtungen identisch sind und dabei ledig­ lich im Gegentakt in unterschiedlicher Funktion beaufschlagt werden, wiederum im Grenzfall eventuell gar von demselben Wärmetauschfluid in verschiedenem Aufheizzustand. Anspruch 8 beschreibt eine Möglichkeit, die Kanalsysteme noch gesondert zu halten, jedoch ihre Verrippung zu vereinheitlichen.

Als Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten mit eigenen druckfesten Kanalsystemen und gegebenenfalls einer Festigkeit, welche auch zur Aufnahme äußeren Atmosphärendrucks im Sinne von Anspruch 4 geeignet ist, werden zweckmäßig sol­ che der Bauart des DE-Patents 33 24 745 oder dessen deutschen Zusatzpatents 34 24 116 verwendet.

Bevorzugt wird eine modulare Bauweise gemäß Anspruch 9 verwendet. Dies ermöglicht grundsätzlich eine leistungsangepaß­ te Bauweise aus vorgefertigten relativ kleinen sowohl wirkungs­ gradmäßig als auch leistungsmäßig optimierten Modulen. Dies gilt nicht nur für die Neuerrichtung erfindungsgemäßer Sorp­ tions-Speichervorrichtungen, sondern auch für deren Leistungs­ steuerung mit wahlweiser Schaltung nach Anspruch 10. Mehrere kleinere Sorptionsspeicher parallel zu schalten, ist aus der DE-OS 32 12 608, insbes. S. 13, Abs. 3, an sich bekannt.

Der modulare Aufbau ist auch möglich, wenn gemäß An­ spruch 11 alle Module in einer einzigen ersten Baueinheit zu­ sammengefaßt sind. Man kann jedoch gemäß Anspruch 12 auch die erste Baueinheit in Untereinheiten aufteilen.

Ein anderer Anwendungsfall einer modularen Aufteilung der ersten Baueinheit besteht darin, gemäß Anspruch 13 den an sich diskontinuierlichen Betrieb der erfindungsgemäßen Sorptions- Speichervorrichtung im Ergebnis quasi-kontinuierlich zu machen, indem man einen phasenversetzten Takt von mindestens zwei Unter-Sorptions-Speichervorrichtungen gemäß der Erfindung vorsieht. Ein Gegentaktbetrieb mit zwei Unter-Sorptions- Speichervorrichtungen der gattungsgemäßen Bauart ist bereits aus der DE-PS 5 22 887 an sich bekannt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Sorptions- Speichervorrichtungen gemäß der Erfindung, soweit sie eine Gasheizeinrichtung verwenden, sogar als Fahrzeug-Klimaeinrich­ tungen gemäß Anspruch 14 ausgebildet sein können; bisher hat man Sorptions-Speichervorrichtungen als Fahrzeug-Klimageräte für ungeeignet gehalten. Die erfindungsgemäße Sorptions-Spei­ chervorrichtung läßt sich jedoch gerade für den Fahrzeugbe­ trieb leichtgewichtig ohne störungsanfällige Vakuumventile mit flexibler Einbaubarkeit im Fahrzeug und hinreichend hohem Wir­ kungsgrad sogar unter Verwendung der Abwärme von Abgasen aus­ bilden. Unter weiterer Berücksichtigung der Verzichtsmöglich­ keit auf Umwälzeinrichtungen für das Arbeitsmittel ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit auch unter den Erschütterungsbe­ dingungen eines Fahrzeugbetriebes. Ebenso kann man aber auch einen Aufbau nach Art der bekannten eigenen Kraftstoff-Ver­ brennungseinrichtungen wählen.

Um den an sich etwas geringeren Wirkungsgrad eines kom­ binierten Verdampfer/Kondenstors maximal zu nutzen, ist es gemäß Anspruch 15 empfehlenswert, im Verdampfer/Kondensator für das wärmeabführende und für das wärmezuführende Wärme­ tauschfluid gesonderte Kanalsysteme der zweiten Wärmetausch­ einrichtung vorzusehen.

Zur Ausbildung der externen jeweiligen Strömungsverbin­ dung gibt es grundsätzlich zwei alternative Grenzfälle. Der eine Grenzfall besteht darin, gemäß Anspruch 16 die Strömungs­ verbindung kurz und aus einem schlecht wärmeleitenden Material auszubilden. Der andere Grenzfall nach Anspruch 18 besteht darin, die Strömungsverbindung lang und aus einem dünnwandigen metallischen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit zu gestalten. Die Ansprüche 17 und 19 geben für diese beiden Grenz­ fälle jeweils eine bevorzugte Materialwahl an.

Als Wärme vom Feststoffabsorber abführendes Wärmetausch­ fluid kann auch ein solches verwendet werden, welches während der Wärmeabführung einen Phasenübergang flüssig-gasförmig durch­ macht. Am Ende der Abkühlphase befindet sich dieses Wärme­ tauschfluid also in flüssiger Phase innerhalb der ersten Bau­ einheit. Wenn in der Desorptionsphase der Feststoffabsorber von einem gesonderten Wärmetauschmittel aufgeheizt wird, ist es empfehlenswert, daß diese Aufheizung nicht auch in der ersten Wärmetauscheinrichtung zurückgebliebenes flüssiges Wärmetausch­ fluid erfaßt, welches zuvor Wärme abgeführt hat. Hierzu sieht Anspruch 20 eine vor Beginn der Desorptionsphase wirksam wer­ dende Abpumpmöglichkeit für das in flüssiger Phase befindliche Wärmetauschfluid vor, welches in der ersten Wärmetauscheinrich­ tung von der Wärmeabfuhr zurückgeblieben ist. Ein sekundärer Wärmeträgerkreislauf ohne Pumpsystem ist an sich aus der DE-OS 32 12 608, insbes. S. 7, Abs. 2, bekannt. Der Abpump­ vorgang wird erleichtert, wenn gemäß Anspruch 21 an der Aus­ gangsleitung der ersten Wärmetauscheinrichtung ein Belüftungs­ ventil vorgesehen ist.

Alternativ zu einem die beschriebene Phasenumwandlung durchmachenden wärmeabführenden Wärmetauschfluid kann man ge­ mäß Anspruch 22 auch ein solches Wärmetauschfluid vorsehen, das ständig flüssig ist und somit auch in der Desorptionsphase die erste Wärmetauscheinrichtung füllt. Ähnliches ist aus der DE-OS 32 12 608 speziell bezüglich der Wasserfüllung einer Warmwasserheizung an sich bekannt (vgl. insbes. S. 7, Abs. 2); dieser Gedanke läßt sich jedoch verallgemeinern, z. B. auf eine permanente Füllung mit Wärmeträgeröl. Dies ist zwar be­ züglich des Wirkungsgrades im geschilderten Sinne ungünstiger, vereinfacht jedoch den insgesamt erforderlichen Aufwand, ins­ besondere hinsichtlich Pumpmitteln, etwaigen Belüftungsmitteln und äußeren Schaltventilen.

Die bekannten gattungsgemäßen Sorptions-Speichervorrich­ tungen sind ausschließlich zur Kälteerzeugung ausgelegt, wo­ bei entstehende Wärme über äußere Gehäuseverrippungen oder auch an eine Kühlschlange (DE-PS 5 22 887) abgegeben wird. Die Ansprüche 23 bis 25 sehen statt dessen vor, die erfindungsge­ mäße Sorptions-Speichervorrichtung außer zur Kälteerzeugung auch noch zur Wärmeerzeugung nutzbar zu machen. Durch die fakultative Bezugnahme auf die Kälteerzeugung ergibt sich sogar die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung alleine zur Wärmeerzeugung zu nutzen. Als Wärmeverbraucher kommt vorzugsweise eine Warmwasserheizung oder ein Brauch­ wasserboiler in Frage.

Vorzugsweise ist das Kanalsystem des wärmeabführenden Wärmetauschfluids der ersten Wärmetauscheinrichtung mit einem Vorratsgefäß für das im flüssigen Zustand befindliche Wärme­ tauschfluid strömungsmäßig verbunden. Soweit dabei dieses Wärmetauschfluid eine Phasenumwandlung durchmacht, ist die­ ses Vorratsgefäß zur Zwischenspeicherung des Wärmetausch­ fluids verwendbar. Das schafft die Möglichkeit, gemäß An­ spruch 26 das Vorratsgefäß zugleich als Wärmeverbraucher in Gestalt eines Brauchwasserboilers auszubilden. Einen Brauchwasserboiler als Wärmeverbraucher einer Warmwasser­ heizung vorzusehen, ist an sich auch schon aus der gattungs­ bildenden DE-OS 32 12 608 bekannt. Dieses Vorratsgefäß kann insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Aufnahme von nach Anspruch 20 abgepumptem Wärmetauschfluid verwendet werden. In anderen Fällen, z. B. dem eines ständig flüssigen Wärmetauschfluids nach Anspruch 22, kann das Vorratsgefäß als Ausdehnungsgefäß ausgebildet sein. Zugleich kann das Vorrats­ gefäß in allen Fällen als Meßgefäß ausgebildet sein.

Oft ist es erwünscht, daß die Temperatur des Feststoff­ absorbers unter die Arbeitstemperatur des Wärmeverbrauchers, z. B. des Brauchwasserspeichers, abzusenken. In diesem Falle sieht Anspruch 28 eine Möglichkeit vor, die Wärmeaufnahme im Vorratsgefäß zu begrenzen und während der weiter fortschreitenden Absorptionsphase im Feststoffabsorber das wärmeabführende Wärmetauschfluid auf eine Bypassleitung umzuleiten, über die an einem anderen Wärmeverbraucher weiter­ hin Wärme abgegeben wird. Dieser andere Wärmeverbraucher kann ein Nutzverbraucher, aber auch ein Abwärmeverbraucher sein, z. B. ein Lufterhitzer.

In der Praxis wird sich allmählich die Zusammensetzung des in der Gasphase befindlichen Arbeitsmittels durch Ver­ mengung mit zusätzlichen gas- oder dampfförmigen Bestand­ teilen verschlechtern, sei es aufgrund Eindringens äußerer Luftanteile, sei es durch Entgasungsvorgänge der Kanalsysteme. Zur Regenerierung kann eine Gaspumpeinrichtung gemäß An­ spruch 29 vorgesehen sein, die in zweckmäßigen Serviceinter­ vallen in Betrieb genommen wird. Man kann dabei Gasabpump­ einrichtungen einfachster Bauart, beispielsweise eine Wasser­ strahlpumpe, verwenden. Dies gilt insbesondere, wenn als Ar­ beitsmittel Wasser Anwendung findet, weil bei einer Wasser­ strahlpumpe praktisch nur Wasserdampf als Partialdruck ver­ bleibt.

Die erfindungsgemäß Anwendung findenden Baueinheiten können auch in ihren das Arbeitsmittel führenden Kanalsystemen auf Überdruckbetrieb ausgelegt sein. Dieser Überdruckbetrieb kann regelmäßig in einer Betriebsphase auftreten oder auch nur gezielt für Servicezwecke durch relativ zu den normalen Betriebstemperaturen in bestimmten Serviceintervallen erfolgen­ de bewußte Hochheizung eines Verdampfer/Kondensators oder der beiden Komponenten Verdampfer und Kondensator. Für die­ sen Fall sieht Anspruch 30 als Überdrucksicherung eine Gas­ überdruckventileinrichtung vor. Diese kann in dem letztge­ nannten Fall der nur für Servicezwecke erfolgenden Aufhei­ zung auch zu zwangsweisem Ausblasen von Verunreinigungen nutzbar gemacht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Sorptions-Speicher­ vorrichtung mit Feststoffabsorber und einem Verdampfer/ Kondensator mit einer ersten Ausführungsform der zweiten Wärmetauscheinrichtung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die erste Ausführungsform durch eine andere Gestaltung der zweiten Wärmetauscheinrichtung abgewandelt ist;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform, bei der die zweite Aus­ führungsform in der ersten Baueinheit abgewandelt ist;

Fig. 4 im Rahmen einer vierten Ausführungsform eine Variante der Ausbildung der ersten Baueinheit in Verbindung mit einem Verdampfer/Kondensator gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel;

Fig. 5 im Rahmen einer fünften Ausführungsform eine Zuordnungs­ möglichkeit von ersten Baueinheiten zu zweiten Bauein­ heiten mit Ausbildung gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel für einen phasenversetzten quasikontinuier­ lichen Betrieb der Sorptions-Speichervorrichtung;

Fig. 6 im Rahmen eines sechsten Ausführungsbeispiels eine Variante der zweiten Ausführungsform mit zusätz­ lichen Bauelementen im Kreislauf der Wärmetausch­ fluide; und

Fig. 7 eine alternative siebte Ausführungsform, bei der ein Verdampfer/Kondensator durch einen einzelnen Verdampfer oder einen einzelnen Kondensator ersetzt ist.

Die Sorptions-Speichervorrichtungen sind anhand von funk­ tionellen Zuordnungen der einzelnen Baueinheiten und Elemente beschrieben. Funktionsbedingt durch die möglichst kompakte Zu­ ordnung der im geschlossenen Kreislauf des Arbeitsmittels lie­ genden Baueinheiten stellen sie zugleich auch Arbeitsgerät­ schaften mit bestimmter Raumform dar. Hierzu kommt eine ge­ meinsame Befestigung auf einer Bodenplatte, in einem Trag­ gestell, an einer Konsole o. dgl. in Frage, so daß die Sorp­ tions-Speichervorrichtung als einheitliches Gerät in einem gegebenen Kühl- und/oder Heizfunktionszusammenhang eingesetzt werden kann.

Bei allen Ausführungsformen findet ein Absorberfeststoff bekannter Art Anwendung. Bevorzugt sind Zeolith- oder Silica­ gel. In beiden Fällen kommen als bevorzugte Arbeitsmittel Wasser oder Ammoniak in Frage.

Der Feststoff ist in einer ersten Baueinheit 2 enthalten. Diese weist ein gasdichtes Gehäuse 4 auf, welches außen von einer Wärmedämmung 6 umgeben ist. Innerhalb des Ge­ häuses 4 ist in dem als Sorptionsmittel dienenden Feststoff 8 ein druckfestes Kanalsystem 10 einer ersten Wärmetauschein­ richtung 12 eingebettet. Das Kanalsystem 10 führt ein Wärme­ tauschfluid, welches von dem Feststoff 8 Wärme abführt. Das eine Ende des Kanalsystems 10 ist dabei an den aus der ersten Baueinheit 2 herausführenden Ausgang 14 und das andere Ende des Kanalsystems 10 an den in die erste Baueinheit 2 hinein­ führenden Eingang 16 für das wärmeabführende Wärmetauschfluid angeschlossen.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 ist ein Ver­ dampfer/Kondensator als zweite Baueinheit 18 mit einem druck­ festen Gehäuse 20 und einer äußeren Wärmedämmung 22 vorgesehen.

Die Wärmedämmungen 6 und 22 bestehen entweder aus einem sehr gut wärmedämmenden Material, z. B. Mineralfasermatte ein­ schließlich Glasfasermatte, Schaumkunststoff wie Polyurethan­ schaum oder Polystyrolschaum, oder gar einer Vakuumisolation.

Innerhalb der zweiten Baueinheit 18 ist eine zweite Wärmetauscheinrichtung 24 angeordnet, die dazu dient, über ein in ihr geführtes Wärmetauschfluid in der Kondensations­ phase Wärme abzuführen bzw. in der Verdampfungsphase Wärme zu­ zuführen.

Der Innenraum des druckfesten Gehäuses 20 der zweiten Baueinheit 18 ist mit dem Innenraum des gasdichten Gehäuses 4 der ersten Baueinheit 2 über eine ständige externe druckfeste Strömungsverbindung 26 kommunizierend verbunden, derart, daß das Arbeitsmittel zwischen den Innenräumen der beiden Gehäuse 4 und 20 über die externe Strömungsverbindung 26 im geschlos­ senen System geführt ist. Die externe Strömungsverbindung 26 ist als Wärmewiderstand ausgebildet.

Innerhalb des Gehäuses 4 der ersten Baueinheit 2 kann mindestens eine kompakte Feststoff-Wärmetauscher-Funktionsein­ heit 130 gebildet sein, welche das Gehäuse 4 gegen den äußeren Atmosphärendruck abstützt. Dann kann das Gehäuse 4 im Grenz­ fall folienartig dünn ausgebildet sein. In anderen Fällen kann das Gehäuse 4 selbst auch druckfest ausgebildet sein, insbesondere dann, wenn ein Betrieb des Arbeitsmittels unter Überdruck vorgesehen ist.

Der Feststoff 8 der ersten Baueinheit ist mittels eines Heizmittels aufheizbar. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 eine elek­ trische Aufheizeinrichtung 28 vorgesehen, bei der die zwei Pole eines Heiz-Gleichstromes aus der ersten Baueinheit 2 herausgeführt sind und ein Heizdraht den Feststoff 8 durch­ zieht. An die Stelle des Heizdrahtes kann auch jede andere Ausbildung, z. B. mit Heizstäben, treten. Bei der Ausführungs­ form gem. Fig. 2 und 6 ist statt dessen ein im Feststoff ein­ gebettetes druckfestes Kanalsystem 30 einer von einem Auf­ heizfluid beaufschlagten Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung 32 vorgesehen. In Fig. 2 und 6 ist dabei eine Ausbildung gezeigt, bei der die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung 32 vor der ersten Wärmetauscheinrichtung 12 gesondert ausgebildet ist. Es ist dabei auch noch eine Variante angedeutet, bei der die beiden letztgenannten Wärmetauscheinrichtungen 12 und 32 eine gemein­ same Verrippung 34 besitzen.

Fig. 4, 5 und 7 zeigen dann den anderen Grenzfall, bei dem die erste Wärmetauscheinrichtung 12 sowie die Aufheiz-Wärmetausch­ einrichtung 32 identisch sind und für die verschiedenen Zwecke mit demselben Wärmetauschfluid in verschiedenem Aufheizzustand beaufschlagt werden.

Es versteht sich, daß diese Varianten ebenso wie die nach­ folgend noch beschriebenen bei den verschiedenen Ausführungs­ beispielen je nach Wahl beliebig ausgetauscht werden können.

Während bei der Ausführungsform der Fig. 4 und 7 daran gedacht ist, daß das Aufheizfluid insbesondere flüssig ist, zeigt Fig. 5 eine Variante, bei der das Aufheizfluid gasförmig ist, wobei wiederum Identität der ersten Wärmetauscheinrichtung 12 sowie der Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung 32 besteht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist die einen Ver­ dampfer/Kondensator bildende zweite Baueinheit 18 ersetzt durch eine den Verdampfer bildende Baueinheit 36 und eine weitere Baueinheit 38, welche den Kondensator bildet. Ebenso ist die - einzige - Strömungsverbindung 26 in jeweils Arbeits­ mitteldampf führende Leitungsabschnitte 40 und 42 sowie einen Arbeitsmittelkondensat führenden Abschnitt 44 aufgeteilt. Da­ bei verbindet der Abschnitt 40 die erste Baueinheit 2 mit der Baueinheit 38, der Abschnitt 42 die erste Baueinheit mit der Baueinheit 36 und der Abschnitt 44 die Baueinheit 36 und 38 untereinander. Dabei entsteht ein geschlossener Arbeitsmittel­ kreislauf zwischen den druckfesten Gehäusen 46 und 48 der Baueinheiten 36 und 38 sowie dem Gehäuse 4 der ersten Bauein­ heit. Auch die Baueinheiten 36 und 38 weisen äußere Wärmedäm­ mungen 50 bzw. 52 nach Art der Wärmedämmung 22 der zweiten Baueinheit 18 der früher beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 auf. Alle Abschnitte 40, 42 und 44 sind nach Art der Strömungsverbindung 26 der Fig. 1 bis 6 jeweils als Wärme­ widerstand ausgebildet.

Die Ausführungsform der Fig. 6 zeigt dabei eine Anord­ nung, die sinngemäß auch auf die anderen Ausführungsformen übertragbar ist und bei der die Strömungsverbindung 26 beson­ ders kurz ist. Im nicht dargestellten Grenzfall können dabei die Wärmedämmungen 22 und 6 unmittelbar aneinander angrenzen.

Die einzelnen Ausführungsformen zeigen sonst folgende Besonderheiten:

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der Ausgang 14 der ersten Baueinheit 2 über eine Fluidleitung 54 mit dem Innen­ raum eines Vorratsbehälters 56 verbunden. Der Vorratsbehälter 56 ist als Brauchwasserboiler ausgebildet und besitzt hierzu eine Wärmetauscheinrichtung 58 , durch die an den Anschlüssen 60 und 62 Brauchwasser zu- und abgeführt werden kann. An der Leitung 54 ist ein Belüftungsventil 64 angeschlossen. Die Fluidleitung 54 ist hinter dem Vorratsbehälter 56 fortgesetzt in einer Fluidleitung 66, die über ein Ventil 68 für die Steue­ rung des wärmeabführenden Wärmetauschfluids mit dem Eingang 16 verbunden ist. In die Fluidleitung 66 ist ein Wärmever­ braucher 69 eingeschaltet, dem eine Umwälzpumpe 70 für das von der ersten Baueinheit 2 wärmeabführende Wärmetauschfluid vorgeschaltet ist.

Vor dem Eingang des Ventils 68 ist die Fluidleitung 66 über ein Absperrventil 72 und eine Saugpumpe 74 sowie eine weiterführende Fluidleitung 76 mit dem Vorratsraum des Vor­ ratsbehälter 56 verbunden. Mittels der Saugpumpe 74 kann ein solches von der ersten Baueinheit 2 Wärme abführendes Wärme­ tauschfluid, welches eine Phasenumwandlung durchmacht, aus dem Kanalsystem 10 in flüssiger Phase in den Vorratsbehälter 56 vor Beginn der Desorptionsphase abgepumpt werden.

Die zweite Wärmetauscheinrichtung 24 der zweiten Bau­ einheit 18 weist ein einziges druckfestes Kanalsystem 78 auf, welches den vom Gehäuse 20 umgebenen Raum durchzieht sowie einen Eingang 80 und einen Ausgang 82 der zweiten Bau­ einheit 18 aufweist.

Der Ausgang 82 führt über eine Fluidleitung 84 zum Ein­ gang eines Kälteverbrauchers 86, dessen Ausgang über eine Fluidleitung 88 mit dem Eingang 80 der zweiten Baueinheit 18 strömungsmäßig verbunden ist. In der Fluidleitung 84 ist eine Drossel 90 eingeschaltet. In der Fluidleitung 88 ist eine Umwälzpumpe 92 eingeschaltet. Diese ist über einen Dreiwege­ hahn 94 mit dem Eingang 80 verbunden. Ebenso ist hinter dem Ausgang 82 in die Fluidleitung 84 ein weiterer Dreiwegehahn 96 eingeschaltet.

Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 96 führt über eine Fluidleitung 98 zu einem Dreiwegehahn 100 und über diesen in den Vorratsbehälter 56. Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 100 führt über eine weiterführende Fluidleitung 102 zu noch einem Dreiwegehahn 104, welcher in die Fluidleitung 66 zwischen der Umwälzpumpe 70 und dem Vorratsbehälter 56 eingeschaltet ist.

Ferner ist der freie Anschluß des Dreiwegehahns 94 über eine Fluidleitung 106 mit noch einem Dreiwegehahn 108 ver­ bunden, dessen beide andere Anschlüsse in die Fluidleitung 66 zwischen dem Eingang des Ventils 68 und dem Ausgang des Wärme­ verbrauchers 69 eingeschaltet sind.

Schließlich ist die Strömungsverbindung 26 mit einer Wasserstrahlpumpe 110 über eine Abzweigungsleitung 112 ver­ bunden, deren Wasserleitung 114 über ein Absperrventil 116 gesteuert ist.

Die diskontinuierlichen Betriebsphasen der beschrie­ benen Sorptions-Speichervorrichtung sind folgende:

In der Desorptionsphase wird der Feststoff 8 über das Heizmittel - hier die elektrische Aufheizeinrichtung 28 - aufgeheizt. Dabei wird im Feststoff 8 ab- oder adsorbiertes Arbeitsmittel ausgetrieben und über die Strömungsverbindung 26 in die zweite Baueinheit 18 überführt und dort kondensiert. Dabei ist der Ausgang 82 über die Fluidleitung 98 mit dem Vorratsbehälter 56 strömungsmäßig verbunden. Aus dem Vorrats­ behälter 56 wird dasselbe Wärmetauschfluid über die Fluid­ leitung 66 durch die Umwälzpumpe 70 weiter zu dem Wärmever­ braucher 69 und von diesem über die Leitung 106 sowie den Dreiwegehahn 94 in die zweite Wärmetauscheinrichtung 24 der zweiten Baueinheit 18 zurückgeführt.

Wenn der Vorratsbehälter 56 die gewünschte Betriebs­ temperatur erreicht hat, werden die Dreiwegehähne 100 und 104 umgestellt, so daß dann die Zirkulation über die dann als Bypassleitung dienende Fluidleitung 102 unter Umgehung des Vorratsbehälters 56 unmittelbar zwischen der Fluidleitung 98 und der Fluidleitung 66 erfolgt.

In der Absorptionsphase ist das Heizmittel des Fest­ stoffs abgestellt. Dann erfolgt unter entsprechender Umstel­ lung des Ventils 68 sowie der Dreiwegehähne 104 und 108 ein Kreislauf des wärmeabführenden Wärmetauschfluids aus dem druck­ festen Kanalsystem 10 der ersten Wärmetauscheinrichtung 12 durch den Ausgang 14 und die Leitung 54 in den Vorratsbehälter 56 und von diesem über die Leitung 66 und das Ventil 68 zum Eingang 16 der ersten Baueinheit 2 zurück.

Mit dem Abkühlen des Feststoffs 8 beginnt auch die Absorption des Arbeitsmittels, das im Verdampfer/Kondensator der zweiten Baueinheit 18 kondensiert war. Bei Erreichen der durch den Kälteverbraucher bestimmten Verdampfungstemperatur in der zweiten Baueinheit 18 werden die Dreiwegehähne 94 und 96 umgestellt und die einstellbar ausgebildete Drossel 90 ge­ öffnet. Mittels der Umwälzpumpe 92 wird das nunmehr der zwei­ ten Baueinheit 18 wärmezuführende Wärmetauschfluid durch das Kanalsystem 78 der zweiten Baueinheit 18 gepumpt und strömt über die Leitung 84 dem Kälteverbraucher 86 zu und von diesem über die Leitung 88 zur Umwälzpumpe 92 zurück. Dabei kühlt sich das Wärmetauschfluid zwischen Eingang 80 und Ausgang 82 der zweiten Baueinheit 18 ab.

Bei den Ausführungsformen gem. Fig. 2, 3 und 6 weist die zweite Wärmetauscheinrichtung 24 der zweiten Baueinheit 18 gesonderte druckfeste Kanalsysteme 78 a und 78 b der zweiten Wärmetausch­ einrichtung 24 auf, um das der zweiten Baueinheit wärmezufüh­ rende Wärmetauschfluid und das von dieser zweiten Baueinheit wärmeabführende Wärmetauschfluid in gesonderten Kreisläufen zu führen. Dadurch entfallen die Fluidleitung 98 sowie die beiden Dreiwegehähne 94 und 96 der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Statt dessen ist der Dreiwegehahn 108 mit dem Einlaß 118 des Kanalsystems 78 b über die Fluidleitung 120 verbunden sowie der Auslaß 122 des Kanalsystems 78 b über die Fluidleitung 124 mit dem Dreiwegehahn 100. Die Fluidleitung 120 ersetzt dabei die Fluidleitung 106 der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Der Ausgang der Umwälzpumpe 92 ist nunmehr mit dem Ein­ laß 126 und die Fluidleitung 84 mit dem Auslaß 128 des Kanal­ systems 78 a verbunden.

Die Betriebsweise ist der gemäß Fig. 1 weitgehend analog. Das gilt insbesondere auch für die Ventil- und Dreiwegehahn­ betätigungen, soweit noch vorhanden, in der Desorptionsphase.

In der Absorptionsphase wird der Kühlkreislauf allein durch Betätigung der Pumpe 92 sowie der einstellbaren Dros­ sel 90 gesteuert.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist bis auf folgenden Unterschied der der Fig. 2 nachgebildet:

In der ersten Baueinheit 2 sind nämlich mehrere Fest­ stoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten 130 a, 130 b . . . gemein­ sam innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und über wahlweise einschaltbare Einlaßventile 68 a, 68 b . . . und ihnen zugeord­ nete Auslaßventile 132 a, 132 b . . . nach Wahl in den über die Leitungen 66 und 54 erfolgenden Kreislauf des von der ersten Baueinheit wärmeabführenden Wärmetauschfluids eingeschaltet. Jede Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheit 130 a, 130 b . . . enthält eine eigene Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung, die hier in Abwandlung von Fig. 2 wiederum wie nach Fig. 1 als elek­ trische Aufheizeinrichtung 28 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt, daß man statt einer Anordnung von ein­ zelnen Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten 130 a, 130 b . . . gemäß Fig. 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 4 auch den einzelnen Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten 130 a, 130 b . . . eigene Gehäuse 4 a, 4 b . . . und eigene Wärmedämmungen 6 a, 6 b . . . zu­ ordnen kann, so daß jede Feststoff-Wärmetauscher-Funktions­ einheit 130 a, 130 b . . . mitsamt zugeordnetem Gehäuse und zuge­ ordneter Wärmedämmung eine eigene Baueinheit 2 a, 2 b . . . bildet.

Den verschiedenen Baueinheiten 2 a, 2 b . . . ist eine ein­ zige zweite Baueinheit 18 der Bauweise gemäß Fig. 1 zugeord­ net, wobei natürlich hier wiederum auch die Bauweise gemäß Fig. 2 vorgesehen sein kann.

Die Gehäuse 4 a, 4 b . . . der einzelnen Baueinheiten 2 a, 2 b . . . kommunizieren mit ihren Innenräumen durch ständige externe Leitungen 26 mit dem Innenraum der zweiten Baueinheit 2.

Die Ventile 68 a, 68 b . . . sowie die Auslaßventile 132 a, 132 b, 132 c sowie die weitere Kreislaufführung und Steuerung entsprechen denen der Fig. 3.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind, ohne Beschrän­ kung der Allgemeinheit, die zweiten Baueinheiten 18 doppelt als Baueinheiten 18 a und 18 b vorgesehen. Diese sind jeweils über eine Strömungsverbindung 26 a bzw. 26 b nach Art der der Fig. 1 mit einer jeweils einzeln zugeordneten eigenen ersten Baueinheit 2 a bzw. 2 b mit dem Arbeitsmittel ständig kommunizierend ver­ bunden.

Die betriebsmäßige Verknüpfung kann der der Fig. 1, jedoch in doppelter Ausführung, entsprechen, wobei dabei eine Betriebsweise im Gegentakt, also phasenversetzt, erfolgt.

Im Falle der Fig. 5 ist als weitere Weiterbildungsmög­ lichkeit der ersten Baueinheit 2 eine für Fahrzeug-Klimaan­ lagen geeignete Bauform und Verknüpfung gezeigt.

Verknüpfungsmäßig sind ein Wärmeverbraucher 69 und ein Kälteverbraucher 86 über eine im Gegentakt betriebene Steuer­ ventileinrichtung 134 an die beiden zweiten Baueinheiten 18 a und 18 b bzw. deren zweite Wärmetauscheinrichtungen kommuni­ zierend angeschlossen. Je eine Umwälzpumpe 136 und 138 dient für den Betrieb des Kälte- bzw. des Heizkreislaufs des zuge­ hörigen Verbrauchers.

Die kombinierte Wärmetauscheinrichtung einerseits für das von der ersten Baueinheit wärmeabführende Wärmetausch­ fluid sowie andererseits für das Aufheizmittel (mit der Benennung 12/32) ist hier durch Einlaßstutzen 140 und Aus­ laßstutzen 142 alternativ an Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges oder einer selbständigen Brennstoff ver­ brennenden Einrichtung des Fahrzeugs angeschlossen. Eine solche Betriebsweise alterniert mit einer Betriebsweise, bei der Kühlluft über nicht gezeigte Umsteuerungsventile zuge­ leitet wird.

Die Ventilsteuereinrichtung 134 verkörpert folgende funktionelle Verknüpfung:

Der Ausgang 144 des Kälteverbrauchers 86 führt über eine Fluidleitung 146 zum Dreiwegehahn 134 b. Dabei ist in die Fluidleitung 146 die Umwälzpumpe 136 eingeschaltet. Von dem Dreiwegehahn 134 b führt eine Fluidleitung 148 zum Ein­ gang 80 a der zweiten Baueinheit 18 a. Deren Ausgang 82 a führt über eine Fluidleitung 150 zum Dreiwegehahn 134 a, der seiner­ seits über eine Fluidleitung 152 an den Eingang 154 des Kälteverbrauchers 86 strömungsmäßig angeschlossen ist.

Entsprechend ist der Ausgang 156 des Wärmeverbrauchers 69 über eine Fluidleitung 158 mit dem Dreiwegehahn 134 d ver­ bunden, der seinerseits über eine Fluidleitung 160 mit dem Eingang 80 b der zweiten Baueinheit 18 b strömungsmäßig ver­ bunden ist. Deren Ausgang 82 b führt über eine Fluidleitung 162 zum Dreiwegehahn 134 c, der über eine weitere Fluidlei­ tung 164, in welche die Umwälzpumpe 138 eingeschaltet ist, zum Eingang 166 des Wärmeverbrauchers 69 führt.

Zum Zwecke des Phasenwechsels sind zwischen diesen beiden beschriebenen Kreisläufen folgende Verknüpfungen vor­ gesehen:

Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134 c führt über eine Fluidleitung 168 zu einer Abzweigung der Fluidleitung 152. Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134 a führt über eine weitere Fluidleitung 170 zu einer Abzweigung der Fluid­ leitung 164. Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134 b führt über noch eine Fluidleitung 172 zu einer Abzweigung der Fluidleitung 158. Schließlich führt der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134 d über eine Fluidleitung 174 zu einer Ab­ zweigung der Fluidleitung 146.

Der quasikontinuierliche Betrieb wird dadurch möglich, daß die Dreiwegehähne 134 a und 134 b einerseits sowie 134 c und 134 d andererseits jeweils im Gegentakt umgeschaltet werden.

Fig. 6 zeigt eine Variante von Fig. 2 mit folgender Besonderheit:

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 das Vor­ ratsgefäß 56 eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits als Speicher für Wärmetauschfluid und andererseits als Warmwasser­ boiler, sind diese beiden Funktionen bei der Ausführungsform nach Fig. 6 in zwei gesonderte Bauelemente aufgeteilt, nämlich in das hier als Druckausgleichsgefäß dienende Vorratsgefäß 56 sowie einen selbständigen handelsüblichen Warmwasserboiler 176. Dieser ist hier ein normaler Wärmeverbraucher.

Wie bei handelsüblichen Warmwasserboilern üblich, ist dabei der Innenraum des Boilers über den Einlaß 60 und den Auslaß 62 in den Brauchwasserkreislauf einbezogen.

Die innerhalb des Boilers angeordnete Wärmetauschein­ richtung 58 ist hier nicht, wie in Fig. 2, mit Einlaß 60 und Auslaß 62, sondern mit den Dreiwegehähnen 100 und 104 verbunden.

Das freie Ende des Dreiwegehahns 104 ist über eine Fluid­ leitung 178 mit dem Vorratsgefäß 56 verbunden. Ein Dreiwegehahn 180 ist in die Fluidleitung 178 eingeschaltet und sein freier Anschluß führt zum Einlaß des Wärmeverbrauchers 69, dessen Aus­ laß in die Leitung 178 zurückführt. Je nach der Schaltung des Dreiwegehahnes 180 ist dabei der Dreiwegehahn 104 direkt oder über den Wärmeverbraucher 69 mit dem Vorratsgefäß 56 strömungs­ mäßig verbunden.

Der Auslaß des Vorratsgefäßes 56 führt über eine Fluid­ leitung 182, in welcher die Umwälzpumpe 70 eingeschaltet ist, zum Dreiwegehahn 108.

Während der weiterführende Anschluß dieses Dreiwege­ hahns 108 wie in Fig. 2 zu dem Ventil 68 führt, ist der freie Anschluß an eine weitere Fluidleitung 184 angeschlossen, die bis zum Einlaß 118 des druckfesten Kanalsystems 78 b führt. In die Fluidleitung 184 ist ein Absperrventil 186 eingeschaltet.

Claims (32)

1. Diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrich­ tung

• - mit einem wärmegedämmten Speicher, der ein gasdichtes Ge­ häuse (4) aufweist und einen Feststoff (8) als Sorptions­ mittel enthält, das durch ein Heizmittel aufheizbar ist und in dem ein druckfestes Kanalsystem (10) eingebettet ist,
• - mit einem wärmegedämmten Verdampfer, in dem ein druckfestes Kanalsystem (78; 78 b) angeordnet ist, und
• - mit einem Kondensator, in dem ein druckfestes Kanalsystem (78; 78 a) angeordnet ist,

wobei die druckfesten Kanalsysteme (78; 78 a, 78 b) Wärmetausch­ einrichtungen in einem sekundären Wärmetauschfluidsystem mit Steuerungsorganen (68; 70, 72, 74; 90, 92, 94, 96; 100, 104, 108; 68 a-68 d, 132 a-132 d; 180, 186; 134 a-134 d, 136, 138) bilden,

• - und mit einer offenen druckfesten Strömungsverbindung (26; 40, 42) für das im geschlossenen primären System geführte Arbeitsmittel zwischen Verdampfer und Speicher einerseits sowie Kondensator und Speicher andererseits,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator wärmegedämmt (Wärmedämmung 22 bzw. 50) aus­ gebildet ist, daß die Strömungsverbindung (26; 40, 42) als Wärmewiderstand aus­ gebildet ist und daß das primäre System ausschließlich durch die Steuerungsorga­ ne (68; 70, 72, 74; 90, 92, 94, 96; 100, 104, 108; 68 a-68 d; 132 a-132 d; 180, 186; 134 a-134 d, 136, 138) des sekundären Systems gesteuert wird.

2. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in einer ersten Baueinheit (2) und ein Verdampfer/Kondensator in einer zweiten Baueinheit (18) angeordnet sind.

3. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in einer ersten Baueinheit (2) sowie ein Verdampfer (36) und ein Kondensator (38) in einer zweiten und in einer dritten Baueinheit (Fig. 7) angeordnet sind.

4. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der ersten Baueinheit (2) von einer Feststoff-Wärmetauscher-Funktionsein­ heit (130) abgestützt ist.

5. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein im Feststoff (8) eingebette­ tes druckfestes Kanalsystem (30) und eine von einem Aufheiz­ fluid beaufschlagte Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32).

6. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32) von der ersten Wärmetauscheinrichtung (12) gesondert vorgesehen ist.

7. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmetauscheinrichtung (12) zu­ gleich als die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32) vorgesehen ist.

8. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmetauscheinrichtung (12) und die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32) gesonderte Kanalsysteme, jedoch eine gemeinsame Verrippung (34) aufweisen.

9. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Feststoff-Wärmetau­ scher-Funktionseinheiten (130 a, b . . .) parallelgeschaltet und mit dem­ selben Verdampfer/Kondensator strömungsmäßig verbunden sind.

10. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Feststoff-Wärmetauscher- Funktionseinheiten (130 a, b . . .) wahlweise einschaltbar sind.

11. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Feststoff-Wärmetau­ scher-Funktionseinheiten (130 a, b . . .) ein gemeinsames Gehäuse (4) und eine gemeinsame Wärmedämmung (6) aufweisen.

12. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Feststoff- Wärmetauscher-Funktionseinheiten (130 a, b . . .) jeweils gesonderte Ge­ häuse (4 a, b, c) und gesonderte Wärmedämmungen (6 a, b, c) aufweisen.

13. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Unter- Sorptions-Speichervorrichtungen in einem phasenversetzten Takt für eine quasikontinuierliche Betriebsweise gekoppelt sind.

14. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 13 mit einer Gasheizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptions-Speichervorrichtung als Fahrzeug-Klimaeinrichtung ausge­ bildet und die Gasheizeinrichtung von Kraftstoff-Verbrennungs­ gasen des Fahrzeugmotors oder einer eigenen Verbrennungsein­ richtung beaufschlagbar ist.

15. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wär­ metauscheinrichtung (24) gesonderte Kanalsysteme (78 a, b) für das Wärme abführende und für das Wärme zuführende Wärmetausch­ fluid aufweist.

16. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die (jeweilige) Strö­ mungsverbindung (26) kurz und aus einem schlecht wärmeleiten­ den Material ausgebildet ist.

17. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 16, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material aus einem Glas- oder Keramik-Werkstoff besteht.

18. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die (jeweilige) Strö­ mungsverbindung (26) lang und aus einem dünnwandigen metalli­ schen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist.

19. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 16, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material Chrom-Nickel-Stahl ist.

20. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärme abführendes Wärmetauschfluid ein Fluid mit Phasenumwandlung flüssig - gas­ förmig, vorzugsweise Wasser, verwendet ist und daß eine Pump­ einrichtung (74) zum Abpumpen von flüssigem Wärmetauschfluid vor Beginn der Desorptionsphase vorgesehen ist.

21. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 20, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Ausgangsleitung (54) der ersten Wärmetauscheinrichtung (12) ein Belüftungsventil (64) vorgesehen ist.

22. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärme abführendes Wärmetauschfluid ein ständig flüssiges Fluid verwendet wird, das ständig die erste Wärmetauscheinrichtung (12) füllt.

23. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 14 und 16 bis 22, wobei insbesondere die Zulei­ tung des in der Verdampfungsphase der zweiten Wärmetauschein­ richtung (24) Wärme zuführenden Wärmetauschfluids mit einem Kälteverbraucher (86) strömungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das druckfeste Kanalsystem (10) des Wärme abführenden Wärmetauchfluids der ersten Wärmetauscheinrich­ tung (12) mit einem Wärmeverbraucher (69) strömungsmäßig ver­ bunden ist.

24. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 22, wobei insbesondere die Zuleitung des in der Ver­ dampfungsphase dem Verdampfer Wärme zuführenden Wärmetausch­ fluids mit einem Kälteverbraucher (86) strömungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (78 b) des vom Kondensator Wärme abführenden Wärmetauschfluids mit einem Wärmeverbraucher (69) strömungsmäßig verbunden ist.

25. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeverbraucher (69) eine Warmwasserheizung ist.

26. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (10) des Wärme abführenden Wärmetauschfluids der ersten Wärmetauschein­ richtung (12) mit einem Vorratsgefäß (56) für das in flüssigem Zustand befindliche Wärmetauschfluid strömungsmäßig verbunden ist.

27. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 26, da­ durch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß (56) als Brauch­ wasser-Boiler (176) ausgebildet ist.

28. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch eine zuschaltbare, das Vorratsgefäß (56) überbrückende Bypassleitung (102) für das von der ersten Wärme­ tauscheinrichtung Wärme abführende Wärmetauschfluid.

29. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch eine an das geschlossene Kanal­ system des Arbeitsmittels angeschlossene Gasabpumpeinrichtung, vorzugsweise eine Wasserstrahlpumpe (110).

30. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch eine an das geschlossene Kanal­ system des Arbeitsmittels angeschlossene Gasüberdruckventil­ einrichtung (190).