DE8525680U1

DE8525680U1 - Diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung mit Feststoffabsorber

Info

Publication number: DE8525680U1
Application number: DE8525680U
Authority: DE
Original assignee: Schiedel GmbH and Co
Current assignee: Schiedel GmbH and Co
Priority date: 1985-09-09
Filing date: 1985-09-09
Publication date: 1988-02-04

Description

S 963 M+a

Diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung mit Feststoffabsorber

Die Erfindung bezieht sich auf eine diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung mit Feststoffabsorber. Die Grundbausteine einer derartigen Vorrichtung sind ein Speicher mit einem Feststoff als Sorptionsmittel sowie ein Verdampfer und ein Kondensator jeweils für das Arbeitsmittel. Das Arbeitsmittel wird dabei zwischen den genannten drei Komponenten in einem druckfesten Kanalsystem geführt.

In neuerer Zeit hat man regelmäßig in diesem druckfesten Kanalsystem eine Ventil- und/oder Pumpeinrichtung zur Steuerung des diskontinuierlichen Betriebs des Arbeitsmittels eingebaut. Unabhängig davon, ob dieses druckfeste Kanalsystem mit Unterdruck oder überdruck gegenüber der Atmosphäre betrieben wird, sind derartige Ventil- und/oder Pumpeinrichtungen kostenaufwendig 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-A2-00 26 257 (vgl. 382a, 390a, 388, 341, 386a in Fig. 3). Eine grundsätzliche Übersicht neuesten Datums über diese Technik vermittelt der Artikel "Zeolith-Wasser: Neues Stoffpaar für Wärmepumpen und Wärmespeicher", Zeitschrift CGI 2/1984 (gemäß anliegender Kopie ohne Seitenangabe) ₄ Eine grundsätz-

it MII ti ■ ■ · ■ &igr;

t f I t I t ·

Ii &igr; &diams;· i I M &igr; ·

i I it ti

liehe thermodynamische Funktionsbeschreibung gibt ferner der Artikel "Thermochemical Heat Storage and Heat Transformation with Zeolites as Absorbants" in Prod. IEA Conf. on New Energy Conservation Technologies and Their Commercialization, Berlin G-10 April 1981, Ed. J.P. Millhone & E.H. Willis, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - New York 1981, Vol. 1, S. 796 (gemäß anliegender Kopie).

Man hat bei dieser Art bekannter Vorrichtungen auch schon den Verdampfer und den Kondensator zu einer Verdampfer-Kondensator-Baueinheit zusammengefaßt (US-PS 4 250 720, Bezugszeichen 14), dabei jedoch weiterhin eine entsprechende Ventileinrichtung (Bezugszeichen 18, 19) in der strömungsmäßigen Verbindung zum SDeicher (Bezugszeichen 16) verwendet.

Ausgehend von der thermodynamisehen 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 DS-PS 5 287 aus 1873, US-PS 992 560 aus 1911 und DE-PS 738 333 aus 1943 - im letzteren Fall Wasser als flüssige Sorptionsmittel mit Ammoniak als Arbeitsmittel, sonst Feststoff als Sorptionsmittel).

Diese technische Entwicklung endete praktisch in den Vierzigerjahren und Anfangs de;: Fünfzigerjähre mit Sorptions-Speichervorrichtungen mit Feststoffabf.orber mit den Merkmalen der Oberbegriffe von Anspruch 1 und 2, die sich jeweils für sich aus der DE-PS 522 887 aus 1931, der DE-PS 722 164 aus 1942, der DE-PS 814 157 aus 1951 sowie der FR-PS 1 018 022 aus 1952 herleiten lassen. Alle diese vöfbekannten ^ättungsgemäßen Vorrichtungen besitzen einen Verdampfer /Kondensator¹.

Il IMI Ii

III Il

Il 111 I

Il I >

leiden grundsätzlich darunter, daß sich das Sorptionsmittel 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 Vorrichtungen nur als Abwärme verwendete Wärme längerdauernd speichern kann. Verdampfer/Kcndsnsstorsn sind darüber hinaus an sich grundsätzlich nachteilig, weil in der Verdampfungsphase die spezifische Wärme des Verdampfer/Kondensators mitsamt dem enthaltenen Arbeitsmittel in einem ersten Schritt von der Kondensationstemperatur auf die Kühltemperatur gebracht werden muß. Dadurch geht dcaiti Kälteverbraucher Kältekapazität ve:loren. Desgleichen muß in der Desorptionsphase der Verdampfer/Kondensator mit dem in ihm verbliebenen restlichen Arbeitsmittel auf die Kondensationstemperatur erwärmt werden, so daß diese Wärmekapazität einem etwaigen Wärmeverbraucher verlorengeht. Der letztere Aspekt ist bei den gattungsgemäßen Vorrichtungen allerdings sekundär, da entstehende Wärme nur als Abwärme vernichtet wurde. Jedenfalls ist grundsätzlich der Wirkungsgrad von Verdampfer/Kondensatoren kleiner als der gesonderter Verdampfer und Kondensatoren. 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 kondensiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit den genannten Ventileinrichtungen verbundenen Probleme zu

« * IHt ■ * « • J Ij * *

it i · &eacgr; i * 4 ««**· ( (

vermeiden und trotzdem Wärme oder Kalte oder beide längerdaüernd zu speichern.

Ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 oder von Anspruch 2 wird diese Aufgabe nach der Erfindung alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 gelöst. Während nach Anspruch 1 dabei ein Verdampfer/Kondensator verwendet wird, verwendet Anspruch 2 gesonderte Verdampfer und Kondensatoren.

überraschenderweise läßt sich nach der Erfindung die zugrundeliegende Aufgabe unter Anknüpfung a_%n die erwähnte alte und dann aufgegebene Technik sogar mit sehr gutem Wirkungsgrad lösen. Die Speichermöglichkeiten ergeben sich aus der konsequenten Vermeidung von Wärmeabfluß aus den einzelnen Komponenten einschließlich der strömungsmäßigen Verbindung derselben. Die Betriebssteuerung des diskontinuierlichen Betriebes wird dabei nicht mehr durch das Arbeitsmittel steuernde Ventil- und/oder Pumpeinrichtungen vorgenommen, sondern durch Ventileinrichtungen äußerer Wärmetauschf luide. Die für deren Steuerung erforderlichen Ventileinrichtungen sind kostengünstig und, schon wegen ihrer Betriebsweise etwa bei atmosphärischen Bedingungen, störungsunempfindlich. Kostenintensive, störungsanfällige und Leckagequellen bildende Vakuumventile oder Umwälzeinrichtungen für das Arbeitsmittel können eingespart werden. Für die Steuerung der Wärmetauschfluide kann man in Großserie hergestellte Ventilmittel verwenden. Es ist schließlich nicht mehr erförderlich, 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-Speichervojrrichtungen ferner der

i tr tie ft se e a. tea

Wä«netaüsch des Speichers einerseits sowie des Verdampfer/ Kondensators andererseits über eine äußere Gehäüseverrippung an ein äußeres gasförmiges Medium erfolgt/ ermöglicht es die Ausbildung druckfester Kanalsysteme im Speicher und im ; Verdampfer-Kondensator gemäß Anspruch 1 oder in gesonderten

[ Verdampfer- und Kondensator^Baueinheiten gemäß Anspruch 2,

auch flüssige Wärmetauschmedien einzusetzen und über diese mit gutem Wirkungsgrad Wärme- und/oder Kälteverbraucher zu versorgen.

Bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 werden die an sich bestehenden Wirkungsgradverluste von Verdampfer/Kondensatoren im Vergleich mit gesonderten Verdampfern und Kondensatoren, die je nach Prozeßführung zwischen etwa 7 bis 10 % betragen, bei weitem durch die Vorteile wettgemacht. So kann die Vorrichtung 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 (Anspruch 3), 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 niedri gen konsumtiven Wärmekapazität.

Bei Verwendung gesonderter Verdampfer und Kondensatoren »«.gemäß Anspruch 2 können die jeweiligen Baueinheiten flexibel angeordnet und an die Wärmetauschfluide angepaßt ausgebildet werden. Im Vergleich zu Anspruch 1 ist dabei allerdings der Einsatz an Masse, welche konsumtive Wärmekapazitäten bildet, und auch an Verlustquellen darstellende externen Strömungsver bindungen größer, so daß entgegen der allgemeinen Tendenz

.1 Il M · t »t mi t t t II* i· · · «« · · · .

Jl', ! · it» t

(I Ii i> it . . · · ·

bei Systemen mit Ventilsteuerung des Arbeitsmittels im Rahmen der Erfindung meist die Verwendung Von Verdampfer/Kondensatoren gemäß Anspruch 1 vorzuziehen ist.

Da der als Sorptionsmittel dienende Feststoff auch im Rahmen der Erfindung weiterhin ausschließlich mit dem Arbeitsmittel beaufschlagt wird/ muß die äußere Umhüllung des Feststoffes auch •■/eiterhin druckfest sein. Es ist jedoch nicht mehr erforderlich, hierzu das Gehäuse des Speichers selbst für sich druckfest auszubilden, da ein Großteil der Stützkraft gegen den äußeren Atmosphärendruck gemäß Anspruch 3 vom Feststoffabsorber selbst aufgenommen werden kann. Da das Druckgefälle ständig 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-Wärmetauscheinrichtung wie bei den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen als Gasheizung (FR-PS 1 018 022), als Dampfheizung (DE-PS 522 887) oder als Heizung unter Verwendung elektrischen Stroms (DE-PS 814 157), oder in anderer bekannter Weise, ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 wird jedoch ein Aufheizfluid benutzt, welches durch ein im Feststoff eingebettetes druckfestes Kanalsystem geführt wird. Anspruch 5 sieht vor, dabei diese Aufheiz-Wäraietauscheinrichtung unabhängig von der ersten Wärmetauscheinrichtung vorzusehen _r mittels derer Wärme aus dem Feststoffabsorber abtransportiert wird. Man kann aber auch gemäß den Ansprüchen 6 und 7 beide Warmetauscheinrichtungen mehr oder minder stark koppeln. Anspruch 7 sieht dabei den Grenzfall vor, daß sogar beide Warmetauscheinrichtungen identisch sind und dabei lediglich im Gegentakt in unterschiedlicher Funktion beaufschlagt werden, wiederum im Grenzfall eventuell gar von demselben Kärmetauschfluid in verschiedenem Aufhei&zgr;zustand. Anspruch 7

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 3 geeignet ist, werden bevorzugt solche der Bauart des DE-PS 33 24 745 oder dessen Zusatzpatents j-DE-PS 34 24 116 der Anmelderin verwendet. Ij

Bevorzugt wird eine modulare Bauweise gemäß Anspruch 8 ,_: verwendet- Dies ermöglicht grundsätzlich eine leistungsangepaßte Bauweise aus vorgefertigten relativ kleinen sowohl wirkungs-· ;

gradmäßig als auch leistungsmäßig optimierten Modulen. Dies gilt nicht nur für die Neuerrichtung erfindüngsgemäßer Sorptions-Speichervorrichtungen, sondern auch für deren Leistungssteuerung mit wahlweiser Schaltung nach Anspruch 9.

Der modulare Aufbau ist auch möglich, wenn gemäß Anspruch 10 alle Module in einer einzigen ersten Baueinheit zusammengefaßt sind. Man kann jedoch gemäß Anspruch 11 auch die \ erste Baueinheit in Untereinheiten aufteilen. '*

Ein anderer Anwendungsfall einer modularen Aufteilung der ersten Baueinheit besteht darin, gemäß Anspruch 12 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 Ünter-Sorptions-Speichervorrichtungen der gatt r,gemäßen Bauart ist bereits aus der DE-PS 522 887 an sich

ir r t 11 ti &igr;&igr; t

Il J «II

&igr; 111 ill * &igr; &igr;

Il «II III! Il I

überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Sorptions-Speichervorrichtungen gemäß der Erfindung, soweit sie eine Gasheizeinrichtung verwenden, sogar als Fahrzeug-Klimaeinrichtungen gemäß Anspruch 13 ausgebildet sein können; bisher hat man Sorptions-Speichervorrichtungen als Fahrzeug-Klimageräte für ungeeignet gehalten. Die erfindungsgemäße Sorptions-Speirhervorrichtung läßt sich jedoch gerade für den Fahrzeugbetrieb leichtgewichtig ohne störungsanfällige Vakuumventile mit flexibler Einbaubarkeit im Fahrzeug und hinreichend hohem Wirkungsgrad sogar unter Verwendung der Abwärme von Abgasen ausbilden. Unter weiterer Berücksichtigung der Verzichtsmöglichkeit auf Umwälzeinrichtungen für das Arbeitsmittel ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit auch unter den Erschütterungsbedingungen eines Fahrzeugbetriebes. Ebenso kann man aber auch einen Aufbau nach Art der bekannten eigenen Kraftstoff-Verbrennungseinrichtungen wählen.

Um den an sich etwas geringeren Wirkungsgrad eines kombinierten Verdampfer/Kondensators maximal zu nutzen, ist es gemäß Anspruch 14 empfehlenswert, im Verdampfer/Kondensator für das wärmeabführende und für das wärmezuführende Wärmetauschfluid gesonderte Kanalsysteme der zweiten Wärmetauscheinrichtung vorzusehen.

Zur Ausbildung der externen jeweiligen Strömurgsverbindung gibt es grundsätzlich zwei alternative Grenzfälle. Der eine Grenzfall besteht darin, gemäß Anspruch 15 die Strömungsverbindung kurz und aus einem schlecht wärmeleitenden Material auszubilden. Der andere Grenzfall nach Anspruch 1 7 besteht darin, die Strömungsverbindung lang und aus einem dünnwandigen metallischen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit zu ^gestalten. Die Ansprüche 16 und 18 geben für diese beiden Grenzfälle jeweils eine bevorzugte Materialwahl an. |

• It* ItII Hi *

* it ti**

Als Wärme vom Feststoffabsorber abführendes Wärmetauschf luid kann auch ein solches verwendet werden, welches während der Wärmeabführung einen Phasenübergang flüssig-gasförmig durchmacht. Am Ende der Abkühlphase befindet sich dieses Wärmetauschfluid also in flüssiger Phase innerhalb der ersten Baueinheit. 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 Wärmetauschfluid erfaßt, welches zuvor Wärme abgeführt hat. Hierzu sieht Anspruch 19 eine vor Beginn der Desorptionsphase wirksam werdende Abpumpmöglichkeit für das in flüssiger Phase befindliche Wärmetauschfluid vor, welches in der ersten Wärmetauscheinrichtunq von der Wärmeabfuhr zurückgeblieben ist. Dieser Abpumpvorgang wird erleichtert, wenn gemäß Anspruch 20-an der Ausgangsleitung der ersten Wärmetauscheinrichtung ein Belüftungsventil vorgesehen ist.'

Alternativ zu einem die beschriebene Phasenumwandlung durchmachenden wärmeabführenden Wärmetauschfluid kann man gemäß Anspruch 21 auch ein solches Wärmetauschfluid vorsehen, das ständig flüssig ist und somit auch in der Desorptionsphase die erste Wärmetauscheinrichtung füllt. Dies ist zwar bezüglich des Wirkungsgrades im geschilderten Sinne ungünstiger, vereinfacht jedoch den insgesamt erforderlichen Aufwand, insbesondere hinsichtlich Pumpmitteln, etwaigen Belüftungsmitteln und äußeren Schaltventilen.

Die bekannten gattungsgemäßen Sorptions-Speichervorrichtungen sind ausschließlich zur Kälteerzeugung ausgelegt, wobei entstehende Wärme über äußere Gehauseverrippungen oder auch an eine Kühlschlange (DE-PS 522 887) abgegeben Wird. Die

ti t * * * t · I I I I M

it ti» &igr; I M II*

Ansprüche 22 und 23 sehen stattdessen vor, bei den Ausbildungsformen gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 2 die erfindungsgemäße 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':asserboiler in Frage.

Vorzugsweise ist das Kanal system des wärir>'»abf ührenden Wärmetauschfluids der ersten Wärmetauscheinrichtung mit einem Vorratsgefäß für das im flüssigen Zustand befindliche Wärmetauschf luid strömungsmäßig verbunden. Soweit dabei dieses Wärmetauschfluid eine Phasenumwandlung durchmacht, ist dieses Vorratsgefäß zur Zwischenspeicherung des Wärmetauschfluids verwendbar. Das schafft die Möglichkeit, gemäß Anspruch 26 das Vorratsgefäß zugleich als Wärmeverbraucher in Gestalt eines Brauchwasserboilers auszubilden. Dieses Vorratsgefäß kann insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Aufnahme von nach Anspruch 19 abgepumptem Wärmetauschfluid verwendet werden. In anderen Fällen, z.B. dem eines ständig flüssigen Wärmetauschfluids nach Anspruch 21, kann das Vorratsgefäß als Ausdehnungsgefäß ausgebildet sein. Zugleich kann das Vorratsgefäß in allen Fällen als Meßgefäß ausgebildet sein.

Oft ist es erwünscht, daß die Temperatur des Feststoffabsorbers unter die Arbeitstemperatur des Wärmeverbrauchers, z.B. des Brauchwasserspeichers, abzusenken. In diesem Falle sieht Anspruch 27 eine Möglichkeit vor, die Wärmeaufnahme im Vorratsgefäß zu begrenzen und während der weiter¹ fortschreitenden Absorptionsphase im Feststo££absörber das wärnteabführende Wätmetaüschfluid auf eine Bypassleitung umzuleiten/ über die an einem anderen Wärmeverbraucher Weiter" hin Wärme abgegeben wird. Dieser ändere Wärmeverbraucher kann

f« 4414 ti MI» I * t

4 4* lit I I

»· 444 (ItI 111 I

4 4 4 4 »411

4 4 4 1 » 4 4 I

I I I I I··· ··«

! i»tf i · ·»&igr; · · ;

I t it* « &igr; » 4

ein Nützverbraucher/ aber auch ein Abwärmeverbrauöher Sein, Z₄B. ein Lufterhitzer*

In der Praxis wird sich allmählich die Zusammensetzung des in der Gasphase befindlichen Arbeitsmittels durch Vermengung mit zusätzlichen gas- oder dampfförmigen Bestandteilen verschlechtern, sei es aufgrund Eindringens äußerer Luftanteile, sei es durch Entgasungsvorgänge der Kanalsysteme. Zur Regenerierung kann eine Gaspumpeinrichtung gemäß Anspruch 28 vorgesehen sein, die in zweckmäßigen Serviceintervallen in Betrieb genommen wird. Man kann dabei Gasabpumpeinrichtungen einfachster Bauart, beispielsweise eine Wasserstrahlpumpe, verwenden. Dies gilt ,Insbesondere, wenn als Arbeitsmittel Wasser Anwendung findet, weil bei einer Wasserstrahlpumpe praktisch nur Wasserdampf als Partialdruck verbleibt.

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 erfolgende bewußte Hochheizung des Verdampfer/Kondensators bei der Ausführungsform nach Anspruch 1 oder der beiden Komponenten Verdampfer und Kondensator bei der Ausführungsform nach Anspruch 2. Für diesen Fall sieht Anspruch 2 9 als Überdrucksicherung eine Gasüberdruckventileinrichtung vor. Diese kann in dem letztgenannter Fall der nur für Servicezwecke erfolgenden Aufheizung auch zu zwangsweisem Ausblasen von Verunreinigungen nutzbar gemacht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

·· &iacgr;«·< nn

- 12 -

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Aus führungs form" einer Sorptiohs-Speichervorrichtung 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 Ausführungsform in der ersten Baueinheit abgewandelt ist;

i 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; |

1 Fig. 5 im Rahmen einer fünften Ausführungsform eine Zuordnungs- | möglichkeit von ersten Baueinheiten zu zweiten Baueinheiten mit Ausbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für einen phasenversetzten quasikontinuierlichen Betrieb der Sorptions-Speichervorrichtung;

Fig. 6 im Rahmen eines sechsten Ausführungsbeispiels eine Variante der zweiten Ausführungsform mit zusätzlichen 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 funktionellen Zuordnungen der einzelnen Baueinheiten und Elemente beschrieben. Funktionsbedingt durch die möglichst kompakte Zu-

- 13 -

Ordnung der im geschlossenen Kreislauf des Arbeitsmittels genden Baueinheiten stellen sie zugleich auch Arbeitsgerätschäften mit bestimmter Raümform dar. Hierzu kommt eine gemeinsame Befestigung auf einer Bodenplatte/ in einem Traggestell, an einer Konsole o.dgl. in Frage, so daß die Sorptions^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 Silicagel. 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 Gehäuses 4 ist in dem als Sorptionsmittel dienenden Feststoff 8 ein druckfestes Kanalsystem 10 einer ersten Wärmetauscheinrichtung 12 eingebettet. Das Kanalsystem 10 führt ein Wärmetauschfluid, 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 hineinführenden Eingang 16 für das wärmeabführende Wärmetauschfluid angeschlossen.

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

Die Wärmedämmungen 6 und 22 bestehen entweder aus einem sehr gut wärmedämmenden Material, z.B. Mineralfasermatte einschließlich Glasfasermatte, Schaumkunststoff wie Polyurethanschaum oder Polystyrolschauitjr oder gar einer Vakuumisolation.

~ 14 -

* I 111 1 t III · t ·

14 1 · * i * ·

t 4 4* Il * · · &diams; < * »

Innerhalb der zweiten Baueinheit 18 ist eine zweite Warmetauscheinrichtung 24 angeordnet, die dazu dient/ über ein in ihr geführtes WärmetaüschfIüid in der Kondensationsphase Wärme abzuführen bzw. in der Verdampfungsphase Wärme zuzuführen.

Der Innenraum des druckfesten Gehäuses 20 der zweiten Brtüöinhöic 18 iäfc Tiiit dem Innenraum des gasdichten Gehäuses uer 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 2 6 im geschlossenen System geführt ist. Die externe Strömungsverbindung ist als Wär«t₍ewiderstand ausgebildet.

Innerhalb des Gehausses 4 der ersten Baueinheit 2 kann

*■ mindestens eine kompakte Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheit 130 gebildet sein, welche das Gehäuse 4 gegen den äußeren Atmosphärendruck abstützt. Dann kann das Gehäuse 4 im Grenzfall 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 elektrische Aufheizeinrichtung 28 vorgesehen, bei der die zwei Pole eines Heiz-Gleichstromes aus der ersten Baueinheit 2 herausgeführt sind und ein Heizdraht den Feststoff 8 durchzieht. An die Stelle des Heizdrahtes kann auch jede andere Ausbildung, z.B. mit Heizstäben, treten. Bei der Ausführungsform gem. Fig. 2 und 6 ist stattdessen ein im Feststoff eingebettetes druckfestes Kanalsystem 3 0 einer von einem Aufheizfluid beaufschlagten Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung 32

vorgesehen. In Fig. 2 und 6 ist dabei eine Ausbildung gezeigt, bei der die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung 32 von 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 gemeinsame Verrippung 34 besitzen.

Fig. 4, 5 und 7 zeigen dann den anderen Grenzfall, bei dem die erste Wärmetauscheinrichtung 12 sowie die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung 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 nachfolgend noch beschriebenen bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen 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 Verdampfer/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 Arbeitsmitteldampf führende Leitungsabschnitte 40 und 42 sowie einen Arbeitsmittelkondensat führenden Abschnitt 44 aufgeteilt. Dabei verbindet der Abschnitt 40 .·.-■ erste Baueinheit 2 mit der Baueinheit 38, der Abschnitt 42 die erste Baueinheit mit der Baueinheit 36 Und del? Abschnitt 44 die Baüäiniheiten 36 und 38 Untereinaridef * Dabei entsteht ein geschlossener Ärbeitsmittel-

M I I I !■ Ii I III i '

I I I I · I « I
I . i · »
I · I * ·

i 4 I I » > I < *

kreislauf zwischen den druckfesten Gehäusen 46 und 48 der Baueinheiten 36 und 38 sowie dem Gehäuse 4 der ersten Baueinheit. Auch die Baueinheiten 36 und 38 weisen äußere Wärmedämmungen 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 Wärmewiderstand ausgebildet.

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

Die einzelnen Ausführungsformen zeigen sonst folgende I Besonderheiten:

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der Ausgang der ersten Baueinheit 2 über eine Fluidleitung 54 mit dem Innenraum 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 Steuerung des wärmeabführende&eegr; Warmetauschfluids mit dem Eingang 16 verbunden ist. In die Fluidleitung 6 6 ist ein Wärmever- f< braucher 6 9 eingeschaltet, dem eine Umwälzpumpe 70 für das von der ersten Baueinheit 2 wärmeabführende Warmetauschfluid vorgeschaltet ist.

Vor dem Eingang des Ventils 68 ist die Fluidleitung 66 über ein Absperrventil 72 und eine Säugpumpe 74 sowie eine

f· si ·&igr; «·

- 17 -

weiterführende Fluidleitung 76 mit dem Vorratsraum des Vorratsbehälter 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 Wärmetauscheinrxchtung 24 der zweiten Baueinheit 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 Baueinheit 18 aufweist.

Der Ausgang 82 führt über eine Fluidleitung 84 zum Eingang 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 eine? Dreiwegehahn 94 mit dem Eingang 80 verbunden. Ebenso ist hinter dem Ausgang 82 in die Fluidleitung 84 ein weiterer Dreiwegehahn 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 weiterführande 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 Dreiwegehahtt 108 verbunden, dessen beide andere Anschlüsse in die Fluidleitung 66 zwischen dem Eingang des Ventils 6 8 Und dem Ausgang des Wärmeverbrauchers 69 eingeschaltet sind.

IiJ 4·· < · 11 I

t t · I · ( IH 1*4 4 » I f

it tit iiit*·* f* * · i *

til · · I ItI

Schließlich ist die Strömungsverbindung 2 6 mit einer Wasserstrahlpumpe 110 über eine Abzweigungsleitung 112 verbunden, deren Wasserleitung 114 über ein Absperrventil 116 gesteuert, ist.

Die diskontinuierlichen Betriebsphasen der beschriebenen Sorptions-Speichervorrichtung sind folgende:

In der Desorptionsphase wird der Feststoff 3 über das Heizmittel - hier die elektrische Aufheizeinrichtung 28 aufgeheizt. Dabei wird im Feststoff 8 ab- oder adsorbiertes Arbeitsmittel ausgetrieben und über die Strömur.gsverbindung 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 Vorratsbehälter 56 wird dasselbe Wärmetauschfluid über die Fluidleitung 66 durch die Umwälzpumpe 70 weiter zu dem Wärmeverbraucher 6 9 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 Betriebstemperatur erreicht hat, werden die Dreiwegehähne iOO und 104 umgestellt, so daß dann die Zirkulation über die dann als Bypassleitung dienende Fluidleitung 102 unter Umgehung des Vorratsbehälter 56 unmittelbar zwischen der Fluidleitung und der Fluidleitung 66 erfolgt.

In der Absorptionsphase ist das ,Heizmittel des Feststoffs abgestellt. Dann erfolgt unter entsprechender Umstellung des Ventils 68 sowie der Dreiwegehähne 104 und 108 ein Kreislauf des wärmeabführenden Wärmetauschfluids aus dem druckfeöten Kanalsystem 10 der ersten WärmetaüscheinriChtUng 12 durch den Ausgang 14 und die Leitung 54 in den Vorratsbehälter" 56 UHd von diesem über die Leitung 66 Und das Ventil 68 2Um Eingang 16 der etfäten Baueinheit 2 zurück.

> I 4 4 1· 4 4 111

19 -

«&Igr; «&Igr; ·> · I « I · t 4 &idigr;

&iacgr; : ^if; &iacgr; : "&igr; \ : &igr;

Mit dem Abkühlen des Festötoffs 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 geöffnet. Mittels der Umwälzpumpe 92 wird das nunmehr der zweiten 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 78a und 78b der zweiten Wärmetauscheinrichtung 24 auf, um das der zweiten Baueinheit wärmezuführende 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. Stattdessen ist der Dreiwegehahn 108 mit dem Einlaß 118 des Kanalsystems 7 8b über die Fluidleitung 120 verbunden sowie der Auslaß 122 des Kanalsystems 78b über die Fluidleitung 124 mit dem Dreiwegehahn 100. Die Fluidleitung 120 ersetzt dab-^i die Fluidleitung 106 der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Die Betriebsweise ist der gemäß Fig. 1 weitgehend analog. Das gilt insbesondere auch für die Ventil- und Dreiwegehahn-

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

lit i i * * * * «iilll

betätigungen/ soweit noöh vorhanden, in der Desorptiönsphase*

In der Absorptionsphase wird der Kühlkreislauf allein durch Betätigung der Pumpe 92 sowie der einstellbaren Drossel 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 Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten 130a, 130b,... gemeinsam innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und über wahlweise einschaltbare Einlaßventile 68a, 68b, ... und ihnen zugeordnete Auslaßventile 132a, 132b, ... nach Wahl in den über die Leitungen 66 und 54 erfolgenden Kreislauf des von der ersten Baueinheit wärmeabführenden Wärmetauschfluids eingeschaltet. Jede Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheit 13 0a, 13Ob, ... enthält eine eigene Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung, die hier in Abwandlung von Fig. 2 wiederum wie nach Fig. 1 als elektrische Aufheizeinrichtung 28 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt, daß man statt einer Anordnung von einzelnen Feststoff-Wärmetauscher -Funktionseinheiten 130a, 130b,... gemäß Fig. 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 4 auch den einzelnen Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten 130a, 130b,... eigene Gehäuse 4a, 4b,... und eigene Wärmedämmungen 6a, 6b,... zuordnen kann, so daß jede Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheit 130a, 130b, ... initsanVt zugeordnetem Gehäuse und zugeordneter Wärmedämmung eine"eigene Baueinheit 2a, 2b, ... bildet.

Den verschiedenen Baueinheiten 2a, 2b,... ist eine einzige zweite Baueinheit 18 der-Bauweise gemäß Fig. 1 zugeordnet, wobei natürlich hier wiederum auch die Bauweise gemäß Fig. 2 vorgesehen sein kann.

t t ti te *· i ti t t t t

■ I Ii ti * i · * i i i

- 21 -

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

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

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

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 Weiterbildungsmöglichkeit der ersten Baueinheit 2 eine für Fahrzeug-Klimaanlagen geeignete Bauform und Verknüpfung gezeigt.

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

Die kombinierte Wärmetauscheinrichtung einerseits für das von der ersten Baueinheit wärmeabführende Wärmetausch-

&Idigr; ti · &ogr; &igr;&igr;>&idigr;
• &igr; i « · «
** · &igr; ·· &igr; &igr; ·

^ 22 -

fluid sowie andererseits für das Aüfheiamittöl (mit der
Benennung 12/32) ist hier durch EinläßStutzen 140 und Äüsläßstutzen 142 alternativ an Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges oder ejner selbständigen Brennstoff verbrennenden Einrichtung des Fahrzeugs angeschlossen_t Eine
solche Betriebsweise alterniert mit einer Betriebsweise, bei der Kühlluft über nicht gsssigts Uir.steusrungsvsntils zugeleitet wird.

Die Ventilsteuereinrichtung 134 verkörpert folgende funktionelle Verknüpfung:

Der Ausgang 144 des Kälteverbrauchers 86 führt über eine Fluidleitung 146 zum Dreiwegehahn 134b. Dabei ist in
die Fluidleitung 146 die Umwälzpumpe 136 eingeschaltet. Von dem Dreiwegehahn 134b führt eine Fluidleitung 148 zum Eingang 80a der zweiten Baueinheit 18a. Deren Ausgang 82a führt über eine Fluidleitung 150 zum Dreiwegehahn 134a, der seinerseits 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 134d verbunden, der seinerseits über eine Fluidleitung 160 mit dem Eingang 80b der zweiten Baueinheit 18b strömungsmäßig verbunden ist. Deren Ausgang 82b führt über eine Fluidleitung 162 zum Dreiwegehahn 134c, der über eine weitere Fluidleitung 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 134c führt über eine Fluidleitung 168 zu einer Abzweigung der Fluidleitung 152. Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134a führt über eine weitere Fluidleitung 170 zu einer Abzweigung der Fluidleitung 164. Der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134b führt über noch eine Fluidleitung 172 zu einer Abzweigung der Fluidleitung 158. Schließlich führt der freie Anschluß des Dreiwegehahns 134d über eine Fluidleitung 174 zu einer Abzweigung der Fluidleitung 146.

Der quasikontinuierliche Betrieb wird dadurch möglich, daß die Dreiwegehähne 134a und 134b einerseits sowie 134c und 134d 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 Vorratsgefäß 56 eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits als Speicher für Wärmetauschfluid und andererseits als Warmwasserboiler, 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 "ber den Einlaß 60 und den Auslaß 6 2 in den Erauchwasserkr· -auf einbezogen.

Die innerhalb des Boilers angeordnete Wärmetallscheinrlchtung 58 ist hieii nicht/ wie in Fxg, 2, mit Einlaß 6Cl und

ti HII · Uli ti II

11· 111 * (,.I

Il 111 elK .«til

&Iacgr;&igr;' in nil mi Ii n

- 24 -

Auslaß 62, sondern mit den Dreiwegehähnen 100 und 104 verbunden.

Das freie Ende des Dreiwegehahns 104 ist über eine Fluidleitung 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 Auslaß 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 5(5 strömungsmäßig verbunden.

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

Während der weiterführende Anschluß dieses Dreiwegehahns 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 78b führt. In die Fluidleitung 184 ist ein Absperrventil 186 eingeschaltet.

I f I I I I &Idigr;

.•&Mgr; >

I t i

Iflijlfll·!

111111111.1(11·. |i

Claims

Ansprüche

1 . Diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung

- mit einem eine erste Baueinheit (2) bildenden Speicher, der ein gasdichtes Gehäuse (4) aufweist und einen Feststoff (8) als Sorptionsmittel enthält, das durch ein Heizmittel aufheizbar ist und mit einem Wärme abführenden Wärmetauschfluid über eine erste Wärmetauscheinrichtung (12) wärmeleitend verbunden ist,

- mit einem eine zweite Baueinheit (18) bildenden und ein druckfestes Gehäuse (20) aufweisenden Verdampfer/Kondensator/ der über eine zweite Wärmetauscheinrichtung (24) mit einem Wärmetauschfluid wärmeleitend verbunden ist, das in der Kondensationsphase Wärme abführt bzw. in der Verdampfungsphase Wärme zuführt, und

It litt It i t i t &ldquor;t t * # .*<

POSTSCHECKKONTO! MÖNCHEN 501 7s|' 8l}9··· BANKKONTO!, [JBUTSCH^ I}ANJ< A,G, MÖNCHEN, LEOPÖLDSTRi 711 KONTO'NR, 60/35 704

|P ■

1 it·

- mit einer externen ständigen druckfesten Strömungsverbindung

(26) für das im geschlossenen System geführte Arbeitsmittel zwischen beiden Baueinheiten,
dadtirch gekennzeichnet/

- daß die erste Baueinheit (2) wärmegedämmt ausgebildet ist und die erste Wärmetauscheinrichtung (12) ein druckfestes Kanalsystem (10) bildet, das im Feststoff (8) eingebettet ist,

- daß die zweite Baueinheit (18) wärmegedämmt ausgebildet ist und die zweite viarmetauscheinrichtung (24) ein drückfestes Kanalsystem (78) bildet, das von der Wärmedämmung (22) umgeben ist,

- daß die Strömungsverbindung (26) als Wärmewiderstand ausgebildet ist und

- daß Ventile (68) für die Steuerung der Wärmetauschfluide vorgesehen sind.
2. Diskontinuierlich arbeitende Sorptions-Speichervorrichtung

- mit einem eine erste Baueinheit (2) bildenden Speicher, der ein gasdichtes Gehäuse (4) aufweist und einen Feststoff (8) als Sorptionsmittel enthält, das durch ein Heizmittel aufheizbar ist und mit einem Wärme abführenden Wärmetauschfluid über eine erste Wärmetauscheinrichtung (12) wärmeleitend verbunden ist,

- mit je einem als gesonderte Baueinheit vorgesehenen und ein druckfestes Gehäuse aufweisenden Verdampfer (36) und Kondensator (38), die jeweils über eine eigene Wärmetauscheinrichtung (24a, b) mit einem Wärmetauschf luid wärmeleitend verbunden sind, das in der Kondensationsphase Wärme abführt bzw. in der Verdampfungsphase Wärme zuführt, und

- mit jeweils einer externen ständigen druckfesten Strömungs-* verbindung (40,4 2) für das im geschlossenen System geführte

H ti* 11441*« *« ** *

I I Il · · «111! t · I I · · # i I I Il · · . I I I I

Ii ' t · i * 4 * i (I III I

. . Il I I I I I

Arbeitsmittel zwischen den Baueinheiten (2/36,38), dadurch gekennzeichnet/

- daß die erste Baueinheit (2) wärmegedämmt ausgebildet ist Und die erste Wärmetäüscheinrichtung (12) ein druckfestes Kanalsystem (10) bildet/ das im Feststoff (8) eingebettet ist/

- daß der Verdampfer (36) und der Kondensator (38) wärmegedämmt eusoehi Idet sind und ihre eigene warmefcauscheinirichtung (24a,b) jeweils ein druckfestes Kanalsystem (78a,b) bildet, das von der Wärmedämmung (50,52) umgeben ist,

- daß die Strömungsverbindungen (40;42) zwischen den Baueinheiten (2,38;2,36) jeweils als Wärmewiderstände ausgebildet sind und

- daß Ventile (6^P) für die Steuerung der Wärmetauschfluide vorgesehen sind.
3. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der ersten Baueinheit (2) von einer Feststoff-Wärmetauscher-Punktionseinheit (130) abgestützt ist.
4. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein im Feststoff (8) eingebettetes druckfestes Kanalsystem (30) und einer von einen Aufheizfluid beaufschlagten Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32).
5. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32) von der ersten Wärmetauscheinrichtüng (12) gesondert vorgesehen ist.
6. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmetauscheinrichtung (12) zu-

4 -

gleich als die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32) vorgesehen ist,
7, Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch A₁ dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmetauscheinrichtung (12) und die Aufheiz-Wärmetauscheinrichtung (32) gesonderte" Kanalsysteme, jedoch eine gemeinsame Verrippung (34) aufweisen.
8. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten (130) parallelgeschaltet und mit demselben Verdampfer/Kondensator strömungsmäßig verbunden sind.
9. Sorptions-Speichervorrichtung nach Ansprüche ■, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten (130) wahlweise einschaltbar sind.
10. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten (130) ein gemeinsames Gehäuse (4) und eine gemeinsame Wärmedämmung (6) aufweisen.
11. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche &dgr; bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Feststoff-Wärmetauscher-Funktionseinheiten (130) jeweils gesonderte Gehäuse (4a,b,c) und gesonderte Wärmedämmungen (6a,b,c) aufweisen.

• · * · · i &agr; 4 n

" 5 —
12» Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Unter-Söfptiöhs-Speicheifvörrichtüngen in einem phäsenveirsetzen Takt für eine quasikontinuierliche Betriebsweise gekoppelt sind,
13. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 12 mit &igr; einer Gasheizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die

; Sorpticns-Spcichervorrichtung als Fahrzeug-Klimaeir.richtung ausge-

i gebildet und die Gasheizeinrichtung von Kraftstoff-Verbrennungs-

I gasen des Fahrzeugmotors oder einer eigenen Verbrennungsein-

I richtung beaufschlagbar ist.

j
14. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche

] 1 und 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wär-

I metauscheinrichtung (24) gesonderte Kanalsysteme (78a,b) für

I das Wärme abführende und für das Wärme zuführende Wärmetausch-

I fluid aufweist.

I
15. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche

L' 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die (jeweilige) Strö-

I mungsverbindung (26) kurz und aus einem schlecht wärmeleiten-

% den Material ausgebildet ist.

I
16. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einem Glas- oder Keramik-Werkstoff besteht.

I
17. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche

I 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die (jeweilige) Strö-

j mungsverbindung (26) lang und aus einem dünnwandigen metalli-

I sehen Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ausgebildet

I ist.

(••»ti

• · I

• &igr;

• ti

Mti «■

&Igr; 18w Sörpfeiöns-Speichervörrichtüng nach Anspruch 15 , da-

durch gekennzeichnet, daß das Material Ghröm-Nickei-Süähl ist,

19« Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche j 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärme abführendes

«&igr; Wärmetauschfluid ein Fluid mit Phasenumwandlung flüssig - gasförmig, vorzugsweise Wasser, verwendet ist und daß eine Pumpeinrichtun*"¹ ^74^ zuiu Ab^uru^^n von ^*"^ (iocinam WMrrnstisuschf iuid vor Beginn der Desorptionsphase vorgesehen ist.

20. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ausgangsleitung (54) der ersten Wärmetauscheinrichtung (12) ein Belüftungsventil (64) vorgesehen ist,

21 . Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärme abführendes WärmetauschfIuid ein ständig flüssiges Fluid verwendet wird, das ständig die erste Wärmetauscheinrichtung (12) füllt.

22. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche

1 und 3 bis 13 und 15 bis 21 , wobei insbesondere die Zuleitung des in der Verdampfungsphase der zweiten Wärmetauscheinrichtung (24) Wärme zuführenden Wärmetauschfluids mit einem Kälteverbraucher (86) strömungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das druckfeste Kanalsystem (10) des Wärme abführenden Wärmetauschfluids der ersten Wärmetauscheinrichtung (12) mit einem Wärmeverbraucher (69) strömungsmäßig verbunden ist.

23. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem dar Ansprüche

2 bis 21 , wobei insbesondere die Zuleitung des in der Ver-

j dampfungsphase dem Verdampfer Wärme zuführenden Wärmetausch-

fluids mit einem Kälteverbraucher (86) strömungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (78b) des vom Kondensator Wärme abführenden Wärmetauschfluids mit einem Wärmeverbraucher (69) strömungsmäßig verbunden ist.

24. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeverbraucher (69) eine Warmwasserheizung ist.

25. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (10) des Wärme abführenden Wärmetauschfluids der ersten Wärmetauscheinrichtung (12) mit einem Vorratsgefäß (56) für das in flüssigem Zustand befindliche Wärmetauschfluid strömungsmäßig verbunden ist.

26. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß (56) als Brauchwasser-Boiler (176) ausgebildet ist.

27. Sorptions-Speichervorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch eine zuschaltbare, das Vorratsgefäß (56) überbrückende Bypassleitung (102) für das von der ersten Wärmetauscheinrichtung Wärme abführende Wärmetauschfluid.

28. Sorptions-Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch eine an das geschlossene Kanalsystem des Arbeitsmittels angeschlossene Gasabpumpeinrichtung, vorzugsweise eine Wasserstrahlpui■,.-> ■ (110).

29 * Sorptiöns^SpeicheiiVoerichtung nach einem der Ansprüche

• I IHl (I Il &igr; I Il Il Il

4 t * «it I II*«

• &igr; > &igr; I I I I I III Il I < I . * I I I I I * I I »· · I «til««)

Ill · I · I

bis 28 , gekennzeichnet durch eine an das geschlossene Kanalsystem des Arbeitsmittels angeschlossene Gasüberdruckventileinrichtung ( 190) .

If 1(11 Il ill ill ItI

I I IM I I I I

Il III I I I I III