KR20090016566A - 하이브리드 물질과 동작하는 화학적 열 펌프 - Google Patents

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Abstract

화학적 열 펌프는 활성 물질을 포함하는 반응 부분(1) 및 응축된 상태로 존재하며 활성 물질에 의해 흡수될 수 있는 휘발성 액체의 일부를 포함하는 증발기/응축기 부분(3)을 포함한다. 채널(4)은 반응기 부분 및 증발기/응축기 부분을 상호 연결시킨다. 적어도 반응기 부분에서, 매트릭스(13)는 활성 물질이 제공되어, 그의 고체 상태 및 그의 액체 상태 또는 그의 용액 상 둘 다에서 활성 물질이 유지되거나 매트릭스에 의해 전달되거나 매트릭스에 결합된다. 매트릭스는 유리하게 알루미늄 산화물과 같은 비활성 재료이며, 비활성 액체에 대해 삼투 가능하며, 활성 물질이 위치된 구멍을 갖는다. 특히, 표면 또는 표면들을 갖는 재료가 사용될 수 있는데, 여기서 활성 물질은 그의 액체 상태에서 결합될 수 있다. 예를 들어, 매트릭스는 파우더 또는 압축된 섬유 재료와 같은 별도의 입자를 포함하는 재료일 수 있다.
Figure P1020087029252
화학적 열 펌프, 응축기/증발기, 가스 솔베이트, 매트릭스, 활성 물질, 채널

Description

하이브리드 물질과 동작하는 화학적 열 펌프{CHEMICAL HEAT PUMP WORKING WITH A HYBRID SUBSTANCE}
관련 출원
본원은 2006년 5월 29일자로 출원된 스웨덴 특허 출원 제0601222-3호를 우선권으로 주장하며, 이것의 전체 기술은 참조의 방법으로 본원에 통합된다.
본 발명은 하이브리드 원리에 따라 동작하는 화학적 열 펌프에 관한 것이다.
화학적 열 펌프의 기능의 원리는 널리 공지되었고, 예컨대, 미국 특허 5,440,889호, 5,056,591호, 4,993,239호, 4,754,805호 및 공개 국제 특허 출원 WO 94/21973호, WO 00/31206호, WO 00/37864호 및 WO 2005/054757호에서 보여진다. 화학적 열 펌프에서, 열 펌프의 그 프로세스를 수행하며, 대부분 물에서 항상 이극성 액체인, 휘발성 매질(volatile medium), 흡수제(absorbent)와 함께 동작하는 활성 물질이(active substance) 제공된다. 동작 활성 물질, 종래 기술에 따르면, 고체 물질, 액체 물질 또는 "하이브리드 물질"이 사용될 수 있다. "고체" 활성 물질은 물질이 전체 프로세스 및 모든 사이클 동안 항상 고체 상태인 것을 의미하는데, 즉, 그 안에 흡수된 휘발성 매질이 있는 것 그 안에 휘발성 매질없는 것 둘 다를 의미한다. "액체" 활성 상태는 물질이 전체 프로세스 및 모든 사이클 동안 항상 액 체인 것을 의미하는데, 즉, 그 안에 흡수된 휘발성 물질이 있는 것 그리고 없는 것 둘 다를 의미한다. "하이브리드" 물질은 활성 물질이 열 펌프에서 프로세스 동안 고체 상태 및 액체 상태 사이에서 바뀌는 것을 의미한다.
고체 활성 물질에 대한 이점은 열 펌프가 통합되는 시스템에서 냉각 온도가 전체 배출 프로세스 동알 일정하게 유지되며 상대적으로 큰 저장 용량(storing capacity)이 획득될 수 있다는 것이다. 냉각 에너지로서 취해진, 흡수제로서 물을 사용하여 고체 물질을 위한 전형적인 축전 용량은 약 0.3kWh/1 물질이다. 고체 물질의 사용에 관한 다른 이점은 어떠한 이동 구성 요소도 시스템에서 필요로 되지 않는다는 것이다. 열은 물질에 균등 접촉(homogeneous contact)하여 라멜라 열 교환기(lamellar heat exchanger) 또는 플레이트 열 교환기를 통해 물질로 공급되거나 물질로부터 나온다. 그러므로 언급된 특허 출원 WO 00/31206호에서 설명된 화학적 열 펌프에서, 어떠한 이동 구성 요소도 프로세스 측에 제공되지 않는다. 고체 물질에 관한 단점은 고체 물질의 일반적으로 낮은 열 전도성으로 인한 제한된 전력이다. 동일한 특허 명세서에서, 그중에서도 특히, 고체 물질의 양호하지 않은 열 전도성 및 이로부터 야기된 저전력/효율성에 관련된 문제를 해결하는 방법이 설명된다. 방법은 고체 물질이 열 교환기 주변 또는 열 교환기 내에 쉽게 채워질 수 있는 농도의 현탄액을 형성하도록 솔베이트에서 막히는 것을 포함한다. 현탄액에서 솔베이트의 양은 나중에 열 펌프의 배출된 상태에 존재할 솔베이트의 농도를 초과해야만 한다. 그러므로 물질이 배출될 때, 이는 열 펌프의 동작에서 솔베이트의 일반적인 흡수에서 용해되지 않는 최종 소결 형태, 소위 매트릭스를 획득한다.
액체 물질에 대한 고전력 이점은 물질이 충전 및 배출 프로세스 둘 다에서 열 교환기를 통해 뿌려질 수 있기 때문에(spray), 효율적으로 냉각 및 가열될 수 있다는 것이다. 고체 물질에 관한 단점은 냉각 열용량(cooling capacity)이 흡수제의 희석 기능으로서 감소한다는 것이다. 실제로, 물질이 사용되는 동작 간격을 상당히 제한하고, 이는 그 후에 리터 물질당 냉각 에너지로서 상술된 바와 같이 취해지는 저장 용량을 감소시킨다. 화학적 열 펌프에서 사용하기 위한 대부분의 액체 물질은 바람직하게 물에서 매우 습기를 흡수하는 무기질염 용액이며, 유사하게 물은 흡수제로 사용된다. 이는 용해된 물질이 크리스탈화하도록 허용될 수 없다는 사실로 인해 다른 제한을 준다. 크리스탈화는 스프레이 노즐 및 펌프에서 문제점을 가져온다.
소위 하이브리드 물질을 사용함으로써, 고체 및 액체 시스템에 관련된 여러 이점이 조합될 수 있으며, 위에서 언급된 국제 특허 출원 WO 00/37864호에서 보여진다. 이러한 특허 출원에서 개시된 화학적 열 펌프는 하이브리드 원리라 칭해질 수 있는 특정 절차를 따라 하이브리드 방법 또는 하이브리드 프로세스를 동작시킨다. 이 프로세스에서, 물질은 프로세스 동안 고체 및 액체 상태 둘 다로 존재하며, 고체 상(phase)은 고체 시스템에서만큼 큰 에너지 밀도를 갖는 에너지를 저장하는데 사용되는 반면, 기판으로 및 기판으로부터 열 교환이 공통적인 액체 시스템에서만큼 큰 효율성을 갖는 기판의 액체 상으로만 만들어진다. 액체 상만이 주변으로 열 교환을 위해 사용된다. 그의 조건은 고체 상 및 액체 상이 프로세스 동안 분리된 상태로 유지될 수 있는 것이다. 분리는 네트(net) 또는 필터와 같은 적절한 유 형의 분리 수단을 사용하거나 일부 다른 방법으로 필터링함으로써 획득될 수 있다. 종종 소위 "용액"이라 칭해지는 액체 상은 열 교환기에 걸쳐 펌프되어 뿌려진다. 액체만을 사용하는 시스템, 즉, 항상 액체인 물질을 갖는 시스템의 경우와 같이, 하이브리드 시스템의 펌프, 밸브 및 스프레이 노즐은 순환 경로에서 크리스탈에 의해 차단되지 않는다.
그러므로 일반적으로 고체 시스템은 임의의 펌프, 밸브 및 스프레이 노즐을 필요로하지 않기 때문에 이러한 점에서 명백한 이점을 갖는다.
도1에서, 화학적 열 펌프는 일반적으로 개략적으로 도시되며, 열 펌프는 냉각 및 가열하며, 언급된 국제 특허 출원 WO 00/37864호에서 설명된 하이브리드 프로세스에 따라 동작하도록 디자인된다. 열 펌프는 제1 컨테이너(1) 또는 솔베이트를 발열성으로 흡수하거나 흡열성으로 흡수할 수 있는 다소 용해된 물질을 포함하는 어큐뮬레이터(2)를 포함한다. 제1 컨테이너(1)는 파이프(4)를 통해 또한 응축기/증발기라 칭해지는 제2 컨테이너(3)에 연결된다. 제3 용기(3)는 제1 컨테이너(1)에서 물질(2)의 흡열성 탈착(desorption) 동안 액체 솔베이트(5)를 형성하기 위해 가스 솔베이트(6)를 응축하는 응축기의 역할을 하며, 제1 컨테이너(1)에서 물질(2)의 솔베이트의 발열성 흡수 동안 가스 솔베이트(6)를 형성하기 위해 액체 솔베이트(5)의 증발기의 역할을 한다. 어큐뮬레이터(1)에서 물질(2)은 그 안에 위치된 제1 열 교환기(7)와 열 전도성 접촉을 하여, 그 후에 액체 흐름(8)을 통해 주변으로부터 열이 제공되거나 주변으로 열을 전달할 수 있다. 증발기/응축기 파트(3)에서 액체(5)는 유사하게 그 안에 위치된 제2 열 교환기(9)와 열 전도성 접촉하여, 열이 열 흐름(10)을 통해 각각 주변으로부터 제공되거나 주변으로 전달될 수 있다. 펌프가 하이브리드 원리에 따라 동작하기 위해서, 고체 상태의 물질(2)을 갖는 제1 열 교환기(7)는 파인-메쉬된 네트(fine-meshed net) 또는 필터(11)에 둘러싸인다. 물질의 액체상인 용액은 어큐뮬레이터(1)의 하부에 존재하며, 제1 열 교환기(7) 아래에 위치된 자유 공간(12)에서 집합된다. 이러한 공간으로부터 용액은 도관(13) 및 펌프(14)를 통해 제1 열 교환기(7)를 통해 뿌려질 수 있다.
요약하면, 다음과 같다:
- 고체 물질과 동작하는 시스템에서, 냉각 온도는 반응이 물질의 두 개의 상 상태 사이에서 발생하기 때문에 획득된다. 이러한 두 개의 상 상태 둘 다는 고체이며, 하나의 상태로부터 다른 상태로 변환에서, 흡수제의 일정한 반응 압력을 유지한다. 반응 압력은 모든 물질이 제1 상태로부터 제2 상태로 변형될 때까지 일정하게 유지된다. 시스템의 단점은 매우 낮은 열 전도성 및 이로 인한 저전력이다. 그의 이점은 어떤 이동 부분 없이 동작하는 것이며, 높은 저장 열용량 및 일정한 반응 압력을 갖는 것이다.
- 하이브리드 물질로 동작하는 시스템에서, 제1 상은, 흡수제가 물질에 의해 흡수될 때, 즉, 배출 프로세스에 있을 때, 고체인 반면, 제2 상은 액체이고, 그 후에 상술된 것과 동일한 방법으로, 흡수제의 일정한 반응 압력이 유지된다. 물질은 일정한 냉각 온도를 획득함에 따라 동시에 고체 상태로부터 액체 상태로 연속적으로 계속 변할 것이다. 프로세스는 모든 물질이 그의 고체 상태로부터 그의 액체 상태로 바뀔 때까지 일정한 반응 압력을 유지한다. 동일한 방법으로, 반응 압력은 물 질이 액체상태로부터 고체 상태로 바뀔 때 충전 프로세스에서 일정하다. 저장 용량 및 반응 압력은 고체 물질의 저장 용량 및 액체 압력과 동일하다. 고전력을 획득하기 위해서 하이브리드 물질과 동작하는 시스템에서 사용되는 방법은 액체 물질과 동작하는 시스템에서와 동일한 방법으로 용액과 동작하는 것이다. 용액이 반응기에서 별도의 유닛을 형성하는 열 교환기에 걸쳐 뿌려지는(sprinkle) 스프레이 시스템으로 별도 크리스탈을 위한 시스템을 통해 물질 컨테이너로부터 액체가 펌프된다.
본 발명의 목적은 하이브리드 원리에 따라 동작하는 효율적인 화학적 열 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고체 시스템의 이점이 하이브리드 시스템의 이점과 결합되는 화학적 열 펌프를 제공하는 것이다.
상술된 바와 같이, 고체 물질과 동작하는 화학적 열 펌프는 매우 낮은 열 전도성, 및 이로 인한 저전력 및 저효율성에 관련된 단점을 가지며, 어떤 움직이는 부분없이 동작하는 능력, 높은 저장 용량 및 일정한 반응 압력을 갖는 이점이 있다. 하이브리드 물질과 동작하는 화학적 열 펌프는 높은 열 전도성으로 인해 높은 전력 또는 효율성의 이점을 가지며, 부가적으로 이들이 어떤 움직이는 부분 없이 동작할 수 있으며, 높은 저장 용량 및 일정한 반응 압력을 갖는다.
하이브리드 물질과 동작하는 화학적 열 펌프에서, 반응 물질의 액체가 활성 물질 및 어큐뮬레이터의 열 교환기 사이에서 열 전도를 증가시키는데 사용되는데, 이는 예컨대, 활성 물질이 화학적 열 펌프에서 총 프로세스 동안 어떤 변위로 제시되지 않는 사실로 인해 성취될 수 있으며, 즉, 활성 물질이 항상 고정적이거나 정해진 방법으로 위치된다면, 소위 "고체" 하이브리드 물질을 갖는 화학적 열 펌프가 성취될 수 있다. 이를 성취하기 위해서, 활성 물질의 용액은 일반적으로 어큐뮬레이터에서 열 교환기와 양호한 열 전도성 접촉을 해야만 하는, 여기서 매트릭스 또는 캐리어라 칭해지는 비활성 물질로 흡수되고/되거나 결합될 수 있고, 서로 가까이 통합되는 하나 이상의 바디로 배열될 수 있다. 이러한 물질은 활성 물질에 의해 비활성 매질의 흡수 및 해제에서 공동 동작하지 않는 비활성 수단이다. 그러므로 매트릭스의 기능은 그의 위치에서 활성 물질의 용액을 유지하는 것이며, 이로써 활성 물질이 충전 프로세스에서 그의 액체 상태로부터 그의 고체 상태로 변할 때와 배출 프로세스에서 그의 고체 상태로부터 그의 액체 상태로 변할 때 열 교환기 및 활성 물질 사이의 열 전도성을 증가시킨다. 이로써, 용액이 고체 물질보다 더 높은 열 전도성 용량을 종종 갖는다는 사실이 이용된다. 매트릭스는 열 펌프에서 프로세스에 비활성인 물질로부터 형성되며, 일반적으로 활성 물질의 용액 상을 그 자신에 결합시키며 동시에 활성 물질이 휘발성 매질과 상호 작용하도록 하는 능력이 있을 수 있다. 특히, 매트릭스가 형성되는 바디 또는 바디들은 효율적으로 흡수할 수 있고/있거나 모세관 방법으로 활성 물질의 용액 상에 결합할 수 있어야만 한다. 매트릭스는 예컨대, 결정 크기를 바꾸며, 형태를 바꾼 입자, 예를 들어 지름 및 섬유 길이를 바꾼 섬유, 및/또는 예컨대 균일해야만 하는 것이 아니라 형성된 매트릭스 바디 내에서 바뀔 수 있는 적합한 다공을 갖는 소결 덩어리를 포함하는 파우더와 같은 다소 별도의 입자를 포함할 수 있다. 입자의 크기 및 형태, 즉, 특정한 경우에서, 입자 크기, 지름 및 다공, 및 고체 매트릭스의 경우에 다공 및 매트릭스 바디에서 재료의 선택은 개별적인 경우에, 저장 용량, 전력 및 완료된 어큐뮬레이터의 효율성에 영향을 미친다. 매트릭스가 열 교환기의 표면에 층으로써 적용되는 경우에, 또한 층의 두께가 어큐뮬레이터의 전력 또는 효율성에 영향을 미칠 수 있다.
액체가 열 전달 매질을 형성하기 위해 액체를 매트릭스 안으로 흡수하기 위한 매트릭스의 능력 및 또한 매트릭스를 통해 가스 이송을 허용하는 매트릭스의 능력은 화학적 열 펌프에서 응축기/증발기에 동일하게 적용할 수 있다. 화학적 열 펌프를 충전할 때, 가스는 열 교환기의 표면에서 응축될 매트릭스를 통해 이송되고, 그 후에 매트릭스에 의해 흡수되어, 더 많은 가스가 냉각되고, 응축되며 흡수될 수 있도록 흡수된 액체는 매트릭스의 열 전도성을 증가시킨다. 화학적 열 펌프를 배출할 때, 매트릭스는 수증기를 해제하고, 이는 그의 양호한 열 전도성으로 인해 열 교환기의 표면으로부터 액체로 증발 존으로 증발을 위해 열을 이송하는 흡수된 휘발성 액체를 냉각시킨다.
그러므로 열 펌프에서 프로세스들은 고전력 또는 효율성의 결과를 가져오도록 하는 섬유 또는 파우더의 윅(wick) 또는 바디로 흡수된 활성 물질과 함께 수행될 수 있다. 파우더 또는 효율성은 바디 또는 윅에서 열 전도성과 함께 거의 동작하지 않지만, 액체 상에서 반응에 따르는데, 즉, 그중에서도 특히 그의 정교하게 분리된 상태에서 활성 물질이 정교하게 분리된 고체 재료보다 양호하게 열을 전도하는 용액으로 바뀐다.
물질을 흡수하거나 빨아들일 수 있는 매트릭스는 여러 다른 재료들 사이에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 성공적인 테스트가 매트릭스 및 여러 부분에 모래 및 유리 파우더를 포함하는 매트릭스로서 실리콘 산화물의 구조를 사용하여 수행되고 있다. 열 펌프는 매트릭스의 구조가 휘발성 매질의 증기 상의 이송을 허용하도록 충분히 삼투할 수 있는 것과 동시에 열이 액체 상으로 전도되는 사실에 의해 동작한다. 또한, 더 단단한 구조를 형성하도록 파우더 또는 섬유를 소결시킴으로써 매트리스를 생성할 수 있다.
본 발명의 부가적인 목적 및 이점은 이어지는 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로 설명으로부터 명백할 수 있거나, 본 발명의 실행에 의해 알게 될 수 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 청구항에서 특히 지적되는 방법, 프로세스, 수단 및 조합물에 의해 실현되며 획득될 수 있다.
본 발명의 새로운 특징이 첨부된 청구항에서 특히 설명되는 동안, 구성 및 내용에 대한 본 발명의 완전한 이해 및, 본 발명의 상기 특징 및 다른 특징의 완전한 이해가 가능할 수 있으며, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 나타내진 비-제한적인 실시예의 다음 상세한 설명의 연구로부터 더 명백해질 것이다.
도1은 하이브리드 원리에 따라 동작하는 종래 기술에 따른 화학적 열 펌프의 개략도,
도2a는 도1과 유사하지만, 활성 물질이 캐리어에서 흡수되는 화학적 열 펌프의 개략도,
도2b는 도2a와 유사하지만, 화학적 열 펌프의 대안적인 실시예의 개략도,
도3은 활성 물질로서 LiCl을 사용하는 도2에 다른 화학적 열 펌프에서 충전 프로세스의 그래프,
도4는 도3과 유사하지만 배출 프로세스의 그래프,
도5는 도2에 도시된 화학적 열 펌프를 위한 어큐뮬레이터 탱크의 개략도,
도6은 도2의 화학적 열 펌프와 유사하지만 상이한 구성을 갖는 개략도,
도7 및 도8은 도2에 도시된 화학적 열 펌프를 위한 대안적인 어큐뮬레이터 탱크의 개략도,
도9a는 도2a의 화학적 열 펌프와 유사한 기능을 갖지만 상이한 구조 및 외부 열 교환기 표면을 갖는 유닛 파이프 또는 유닛 셀의 개략도,
도9b는 도9b와 유사하지만 도2b의 화학적 열 펌프와 유사한 기능을 갖는 유닛 파이프의 개략도,
도10a는 도9a 또는 도9b의 여러 유닛을 포함하는 화학적 열 펌프의 개략도,
도10b는 공기 흐름에서 열 교환을 위해 도9a 또는 도9b의 유닛 파이프의 위치를 도시하는 개략도,
도11a, 도11b 및 도11c는 열 교환기 표면에 위치된 매트릭스 재료의 상세한 횡단면도,
도11d는 플린지가 돌출된 열 교환기 표면에 위치된 매트릭스 재료의 상세한 횡단면도, 및
도12a 및 도12b는 공기 및 액체 매질 각각과 함께 열을 교환하는 화학적 열 펌프를 도시하는 도면.
도2a에서, 냉기/냉각 또는 열의 생성을 위한 수정된 화학적 열 펌프는 활성 물질을 유지하고/하거나 전달하는 매트릭스 및 하이브리드 프로세스를 사용하는 것으로 개략적으로 도시된다.
수정된 화학적 열 펌프는 종래 방법으로, 본원에서 또한 단지 "물질이라고" 칭해지는 활성 물질(2)을 포함하는 제1 컨테이너(1)를 포함하는데, 이는 또한 어큐뮬레이터나 반응기라 칭해진다. 물질은 또한 흡수제라 칭해지는 솔베이트, 항상 물을 발열성으로 흡수하고 흡열성으로 배출할 수 있다. 물질(2)은 여기서 유지되거나 전달되거나, 매트릭스 또는 캐리어(13)로 흡수되는 것으로 도시되는데, 상기 매트릭스 또는 캐리어(13)는 일반적으로, 구멍을 여는 적어도 하나의 다공성 바디를 형성하거나, 상기 바디이고, 적절한 비활성 물질로 만들어진다. 매트릭스는 전형적인 경우에, 예컨대 알루미늄 산화물의 정교하게 분리된 파우더로 구성되어, 적절한 두께를 갖는 층, 예컨대, 5-10mm의 두께를 갖는 같이 상대적으로 얇은 층에 적용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 컨테이너(2)에서 매트릭스는 특히, 제1 컨테이너의 수직 내부 표면에서만 도시되는 바와 같이, 제1 열 교환기(7)에 위치된 이러한 컨테이너의 내부 표면에서만 적용된다. 제1 컨테이너(1)는 그의 단부에서 용기(1,2)의 최상부측에 연결되는, 파이프 형태의 고정되거나 정해진 가스 연결부(4)를 통해, 또한 소위 응축기/증발기라 칭해지는 다른 컨테이너(3)에 연결된다. 제2 컨테이너는 제1 컨테이너에서 물질(2)의 흡열성 탈착에서 액체 솔베이트(5)를 형성하도록 가스 솔베이트(6)를 응축하는 응축기의 역할을 하며, 제1 컨테이너의 물질 에서 솔베이트의 발열성 흡수에서 가스 솔베이트(6)를 형성하도록 액체 솔베이트(5)의 증발기의 역할을 한다. 제2 컨테이너(3)는 여기에서 제2 열 교환기(9)와 접촉하며 모세관 방법으로 흡수되는 물질(14)로 커버되는 그의 내부 표면의 반을 가지며, 동일한 내부 표면의 반은 자유로운 것으로 도시된다. 도면에 따른 실시예에서, 제2 컨테이너(3)의 내부 수직 표면의 반은 모세관 흡수 기능을 갖는 물질로 커버되는 반면, 그의 내부 표면의 반은 자유롭다. 가스 솔베이트(6)의 응축은 제2 콘테이너(3)에서 열 교환기(9)의 자유 표면에서 발생하며, 증발은 제2 컨테이너의 내부 표면 상에서 모세관 흡수하는 재료(14)로부터 발생한다.
소위 시스템이라 칭해지는 화학적 열 펌프, 즉, 서로 유체 연통하는 제1 및 제2 컨테이너(1,3) 및 가스 도관(4)에서 내부 공간의 여러 구성 요소는 전체적으로 기밀(gas tight)이며, 항상 수증기인, 소위 휘발성 매질 또는 흡수제라 칭해지는, 화학적 프로세스에 참여하는 가스(6)와 다른 모든 가스로부터 비워진다. 어큐뮬레이터(1)에서 활성 물질(2)은 이러한 실시예에서 어큐뮬레이터(1)를 둘러싸는 수직 내부 표면에 위치되어, 또한 어큐뮬레이터를 둘러쌀 수 있으며, 제1 액체 흐름(8)을 통해 주변으로부터 열이 공급되거나 주변으로 열을 전달할 수 있는 제1 열 교환기(7)의 표면과 직접 열 전도성 접촉을 한다. 증발기/응축기 부분(3)에서 용액(5)은 유사한 방법으로 이러한 실시예에서 증발기/응축기 부분의 수직 내부 표면에 위치되며, 이로 인해 또한 증발기/응축기 파트를 둘러쌀 수 있고, 열이 제2 액체 흐름(11)을 통해 주변으로부터 공급되거나 주변으로 이송될 수 있는 제2 열 교환기(9)의 표면에 직접적인 열 전도성 접촉을 한다.
화학적인 열 펌프에서 활성 물질(2)이 선택되어, 열 펌프가 의도되는 온도에서 열 펌프의 배출 및 충전 프로세스에서 고체 및 액체 상태 사이에서 변하도록 동작할 수 있다. 그러므로 어큐뮬레이터(1)에서 반응은 활성 물질의 두 개의 상, 고체 상 상태 및 액체 상 상태 사이에서 발생한다. 흡수제가 물질에 의해 흡수될 때 배출 프로세스에서, 제1 상은 고체인 반면 제2 상은 액체이며, 일정한 반응 압력은 흡수제를 위해 유지된다. 그래서 물질은 일정한 냉각 온도가 획득됨과 동시에 고체 상태로부터 액체 상태로 계속 바뀔 것이다. 프로세스는 실질적으로 모든 활성 물질이 그의 고체 상태로부터 그의 액체 상태로 바뀔 때까지 일정한 반응 압력을 유지한다. 대응하는 방법에서, 충전 프로세스에서 반응 압력이 일정한 반면 물질이 그의 액체 상태로부터 그의 고체 상태로 바뀐다.
상술된 특허 출원 WO 00/37864호를 참조하면 통상적인 하이브리드 물질은 솔베이트의 물질에서 희망하는 농도로 희석되는데 유리하게 사용되고, 그 후에 내부 파우더, 즉, 화학적 열 펌프의 동작 동안 충전된 임의의 실질적인 정도가 아닌 재료의 파우더를 구성하는 매트릭스로 흡수될 수 있다. 그러므로 재료는 열 펌프에서 충전 조건 동안 고체 상태를 가져야만 하며, 열 펌프의 동작 동안 그의 집합 상태를 바꾸는 임의의 물질 또는 매질과 화학적으로 상호작용하지 않아야만 하는데, 즉, 화학적으로 영향을 미치거나 영향을 받지 않아야만 한다. 수행되는 테스트에서, 이러한 파우더는 예컨대, 알루미늄 산화물 및 활성 물질(LiCl)이다. 다른 가능한 활성 물질은 SrBr2, 등일 수 있으며, 또한 상술된 국제 특허 출원 WO 00/37864를 참조하자. 여기서 파우더 결정의 크기는 중요할 수 있고, 또한 모세관 방법으로 흡수 및 빨아들이는 그의 캐퍼빌리티가 중요하다. 매트릭스의 적절한 바디를 형성하기 위해서, 이러한 파우더는 우선 적합한 두께, 예컨대, 5mm 내지 10mm의 두께를 갖는 층으로서 열 교환기의 하나 이상의 표면에 적용될 수 있다. 대부분의 경우에, 도시되지 않은 어떤 종류의 네트-구조가 열 교환기에 적용되어 파우더로부터 바디를 형성하기 위해 개별적인 층을 유지해야만 한다. 예를 들어, 테스트는 파이프의 내부 및 컨테이너의 최하부로 파이프의 외부에 적용된 10mm의 두께를 갖는 층을 사용하여 수행되고 있다. 용액, 즉, 휘발성 매질에 의해 희석된 활성 물질인, 소위 솔베이트라 불리는 것은 그의 액체 상태에서 층의 파우더로 흡수되며, 모든 나머지 용액이 층의 파우더에서 모세관 방법으로 결합될 때까지 이를 소모하도록 허용된다. 그 후에, 반응기는 고체 물질이 사용되는 반응기와 동일한 방법으로 사용될 수 있으며, 예컨대, 상술된 국제 특허 출원 WO 00/31206호를 참조하자.
여기서 유지되는 물질과 함께 매트릭스는 이러한 경우에 고체 마디가 아니라 열 펌프의 배출된 상태에서 젖은 모래와 비슷한 유리된 덩어리(loose mass)이다. 그러나 열 펌프의 충전된 상태에서, 매트릭스가 단단하다. 활성 물질의 용액은 그의 고체 상태에서 물질보다 상당히 양호한 열 전도성 캐퍼빌리티를 갖는다. 그래서 제1 열 교환기(7)로부터 열은 활성 물질로 효율적으로 이송되거나 활성 물질로부터 멀리 효율적으로 이송될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 산화물로 구성된 매트릭스는 3몰 LiCl 용액으로 충전된다면, 시스템의 매우 신속하고 효율적인 충전이 약 1몰 용액 아래로 수행된다. 그 후에 파우더는 활성 물질이 임의의 용액을 더 이상 포함하지 않기 때문에 감소하는데, 즉, 액체 상 또는 용액 상에서 어떤 부분에 존재하지 않는다. 그러나 0 몰의 농도 아래로 프로세스를 구동하는 문제가 없다. 배출 프로세스에서, 프로세스는 용액이 저지되는(retarded) 2.7 및 2.8 몰인 상태에 이르도록 양호하게 동작한다. 이는 3 몰의 농도에 도달될 때 매트릭스는 가스로 더 이상 임의의 삼투성을 갖지 않기 때문이다. 이러한 조건에서, 매트릭스는 채워지며, 즉, 매트릭스는 실질적으로 가능한 만큼의 용액을 흡수한다.
매트릭스로 흡수되는 용액을 사용하는 하이브리드 시스템의 기능 및 전력은 전형적으로 고체 시스템보다 상당히 양호하다. 그러나 더 큰 열 교환기 표면이 하이브리드 물질 및 자유로운 용액만을 사용하여 시스템에서 필요로되는 것보다 필요로 된다. 테스트는 2배 및 3배 더 넓은 열 교환기 영역이 "결합"된 용액 상을 사용하여 하이브리드 시스템에서, 자유로운 용액만을 사용하는 하이브리드 시스템에서와 같은 전력에 도달하는데 필요로 된다. 그러나 그 후에, 열 교환기의 표면의 증가된 효율적인 영역을 갖는 이러한 시스템에서 표면의 전력 밀도는 열 교환기가 필수적으로 직접 동작하는 것이 아니라 유리하게 넓어질 수 있도록 매우 작다. 직접적으로 동작하는 열 교환기 또는 열 교환기 및 활성 물질/용액 사이에서 직접적으로 동작하는 열 교환이라는 용어는 물질/용액이 열 교환기의 매끄럽고 단순한 벽의 외부 표면에 손재하지만 열 교환기에서 열 전달/냉각 매질 또는 흐름이 동일한 벽의 내부 표면에서 흐른다는 것, 즉, 물질/용액이 실질적으로 열 교환기의 상대적으로 얇고 편평한 벽만을 통해서, 열 교환기 매질과 실질적으로 직접 접촉한다는 것을 의미한다. 열 교환기 또는 넓어진 표면을 갖는 열 교환이라는 용어는 예를 들어 주름지고/지거나 플린지(flange)와 같은 어떤 적합한 종류의 돌출부가 제공됨으로써 넓어진 효율적인 열 교환 영역을 제공하는 열 교환기의 표면에 물질/흐름이 존재한다는 것을 의미한다. 매트릭스로 흡수된 용액을 사용하는 하이브리드 시스템에 대해서, 매트릭스는 또한 열 교환기의 이러한 표면에 위치된다.
실험 스케일에서 수행되고 그 후에 완전한 스케일로 재계산되는 테스트가 도3 및 도4의 그래프로부터 나타내지는 충전 및 배출 각각에 대한 데이터를 제공한다. 이러한 테스트는 지름 100mm 및 높이 130mm의 1리터의 원형 원통형 용기의 형태를 갖는 어큐뮬레이터(1)를 사용하여 수행되며, 여기서 그 안에 물질이 포함된 비활성 재료의 10mm의 두께를 갖는 층(13)이 용기의 원통형 내부 표면에 위치되는데, 즉, 그의 봉인 표면(envelop surface)의 내부 측에 위치된다. 매트릭스 재료 및 물질은 이러한 실시예에서, 파인-메쉬된 네트 또는 면으로 된 옷감(16)과 같은 더욱 파인 메시된 구조를 커버하는 외부를 갖는 네트(15)를 포함하는 네트 구조에 의해 그들의 위치에서 유지되며, 도5를 참조하자. 비활성 캐리어 및 물질을 포함하는 층의 구조 또는 기능의 어떤 변화는 테스트가 수행되는 동안 발견되지 않는다.
매트릭스의 일반적인 구조가 도11a에 개략적으로 도시된다. 다공성 매트릭스 재료의 층 또는 바디(13)는 열 교환기 벽(23)의 한 측에 적용되며 구멍(24)을 갖는다. 구멍은 일반적으로 이들이 가스 솔베이트의 이송 및 흡수를 허용하는 횡단면을 갖는다. 매트릭스는 열 펌프 동작의 일부 단계에 존재할 수 있는 나머지 채널(25)에서 가스 솔베이트와 상호 작용할 수 있는 구멍의 벽에 있는 활성 물질(2)을 전달할 수 있다. 구멍은 또한 용액 또는 응축물과 함께 26에서 도시되는 바와 같이 각 각 완전히 채워질 수 있다. 매트릭스 재료는 그의 표면에서 활성 물질/용액/응축물을 결합할 수 있고, 이로써 물이 시스템의 흐름으로 사용된다면, 적절히 친수성이거나 적어도 친수성 표면을 가질 수 있도록 선택된다. 그러나 이러한 매트릭스를 갖는 화학적 열 펌프가 열 펌프의 동작의 일부 사이클 동안에만 만족스럽게 종종 동작할지라도, 열 교환기 벽에 적용되기 전에, 활성 물질과 매트릭스를 함께 혼합하거나 섞음음으로써, 활성 물질이 매트릭스에 도입된다면, 친수성 표면이 없거나 일반적으로 그의 용액 상에서 활성 물질에 의해 젖게 되거나, 그의 용액 상에서 활성 물질이 상당히 결합되지 않는 표면이 없는 재료가 사용될 수 있다. 구멍의 크기는 예컨대 이들이 응축기/증발기에 위치된 매트릭스에 특히 적절할 수 있는 흡수이도록 액체 상을 위해 모세관 흡수하도록 선택될 수 있다. 구멍(24)의 전형적인 횡단면 치수는 10-60㎛의 범위일 수 있다. 구멍들은 휘발성 매질과 활성 물질의 모든 부분이 더 어렵게 상호 작용하도록 하기 때문에, 매우 좁은 구멍을 갖는 것이 단점일 수 있다. 구멍의 부피는 예를 들어 매트릭스 바디의 벌크 부피의 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 40%, 심지어 적어도 50%일 수 있다. 매트릭스는 상술된 바와 같이 대안적으로 바디에 연결된 소결되거나 동일한 재료일 수 있고, 즉, 실질적으로 고체를 형성할 수 있다. 매트릭스는 또한 도11b를 참조하면 다소 구형의 입자와 같은 여러 형태의 입자로부터 형성될 수 있고, 도11c를 참조하면 신장형 입자, 예컨대, 예컨대, 1:2 내지 1:10 범위의 길이/두께 비를 갖는 상대적으로 짧을 수 있는 섬유 조각으로부터 형성될 수 있다. 열 교환기 벽(23)은 도11d에 도시된 바와 같이 플린지(27)에 제공될 수 있다.
매트릭스 재료의 예1
매트릭스 재료와 같이 적합한 재료는 Al2O3의 파우더로부터 만들어진다. 파우더 결정의 밀도는 2.8kg/cm3이고, 이들의 지름은 2-4㎛이다. 파우더는 상기 설명에 따라 활성 물질의 용액이 포함된 층에 적용되며, 층에서 건조 매트릭스 재료는 0.45의 완성된 매트릭스 재료의 평균 충전율 또는 평균 충전 정도를 제공하는 약 0.46kg/cm3의 벌크 밀도를 갖는데, 즉, 부피의 거의 반이 파우더 결정에 의해 취해진다. 만들어진 층에서 파우더 결정들 사이의 채널은 60㎛ 정도의 지름을 갖는다.
매트릭스 재료의 예2
매트릭스 재료와 같이 적합한 재료는 Portland 시멘트의 1 (중량) 부분 및 예1에서와 같이 Al2O3의 파우더의 5 (중량) 부분을 몰딩함으로써 만들어진다. 이러한 재료는 "소결된" 것으로 거의 간주될 수 있다.
매트릭스 재료의 예3
매트릭스 재료와 같이 적합한 섬유 재료는 54% SiO2 및 47% Al2O3로 구성되고 약 1700℃의 용융 지점을 갖는 섬유로 만들어진다. 섬유의 밀도는 2.56kg/cm3이며 지름은 2-4㎛이다. 섬유는 이들의 패킹 밀도를 증가시키기 위해서 젖은 상태에서 압축된다. 압축된 재료를 건조시킨 이후에 벌크 밀도는 완성된 매트릭스 재료의 0.17의 평균 충전율을 제공하는 약 0.46kg/cm3이다. 압축된 재료에서 섬유 사이의 채널은 약 5 내지 10㎛의 지름을 갖는다.
상술된 실시예에서, 매트릭스 층(13)은 열 교환기의 실질적으로 매끄러운 내부 표면을 위해서, 가장 간단한 방법으로 적용된다. 여기에 적용되는 여러 형태의 열 구조 및 매트릭스 층은 상술된 특허 출원 WO 00/31206호와 달리 고려될 수 있다. 이후에 매트릭스 및 열 교환기의 이러한 부가적인 여러 고려할 수 있는 구성의 예가 제공되는데, 상술된 바와 같은 매트릭스 기술이 사용되는 설명에 적합할 수 있다. 그러므로 보통의 고정 설치에서, 매트릭스 층은 예컨대, 열 교환기 매질 또는 열 전달 매질이 순환하는 여러 파이프 중 하나의 외부 측에 적용될 수 있다. 예를 들어, 테스트는 10mm 두께의 매트릭스 층이 적용되는, 22mm 지름의 파이프에 대해 수행되고 있다.
이러한 여러 열 교환기 파이프가 평행하게 연결되어 용기에 배치된다면, 파워풀한 반응기(1)가 획득될 수 있다. 도6은 테스트 설치에서 그의 외부 측 상에서 열적으로 격리된 어큐뮬레이터 용기(1)에서 수평으로 장착된 열 교환기 파이프(7')를 도시한다. 명백하게 이러한 여러 파이프가 도면에 도시되지 않았을지라도 평행하게 연결되고 배열될 수 있다. 파이프(7')는 양호한 열 전도성 재료, 예컨대 구리와 같은 적합한 금속으로 만들어진 용기 내부에 있다. 태양 집열판(18)과 같은 가열 유닛에 결합된 펌프(17)를 포함하는 적합한 도간을 통과한다. 층(13)은 그 안에 유지된 물질과 함께 구리 파이프(7')의 외측에 적용된다. 반응기(1)로부터 가스 경로(4)는 밸브(19)를 포함하고, 밸브(20)를 통해 진공원에 연결되며, 증발기/응축기(3)의 최상부(3')에 연결되며, 이들의 최하부는 응축된 흡수제를 수용하는 응축 기 탱크(3'')이다. 증발기/응축기용 열 교환기(9)는 본원에서 증발기/응축기의 상부에 배열된 단순한 냉각 루프로서 도시되며, 냉각 매질 냉각기(22)에 결합된 펌프(21)를 포함하는 적합한 파이프 도관을 통과한다.
어큐뮬레이터 탱크에서, 이러한 파이프는 도6에서와 같이 눕히는 방식 및 세우는 방식, 즉 수직으로 배열될 수 있다. 이들이 탱크에서 서도록 놓여지면, 이들은 도7에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.
또한 도8을 참조하면 그의 최하부에 배열되며 탱크에서 서로 위에 위치된 열 캐리어(26)를 갖는 하부 플레이트(25)의 플루어(floor)를 형성할 수 있다. 채널은 플레이트 위 및 사이의 공간을 탱크의 최상부에 연결시키는데, 상기 탱크는 가스 채널(3)로 적절한 연결부(도시되지 않음)가 위치된다. 그러므로 수직 내부 측 표면에서 공간(27)은 이러한 채널을 형성할 수 있다. 이러한 채널(28)은 또한 수직으로 배열되어 플레이트를 통과할 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 중심에 위치될 수 있다. 그래서 플레이트(25)는 대응하는 통과-구멍(through-hole), 예를 들어 중심에 배열된 홀을 가져야만 한다.
다른 실시예에서, 반응기(1) 및 응축기(3)가 동일한 폐쇄형 파이프 내에 위치되는 유닛 파이프(29)가 제공된다. 그래서 반응기 부분(1)은 도9a를 참조하면, 벽의 내부 표면의 최하부를 중심으로 위치된 그의 매트릭스(2)를 갖는다. 응축기/증발기 부분(3)을 형성하는 파이프의 최상부는 내부 파이프(32)에서 가스 채널(31)이 파이프의 최상부(33)를 통과하는 격판(diaphragm)(30)에 의해 분리되는데, 상기 파이프의 최상부(33)는 증기가 유닛 파이프에서 상부 벽 표면 및 가스 채널 사이의 공간(34)에서 응축되어 수집되며, 이러한 공간으로부터 증발할 수 있다. 이러한 유닛 파이프는 유리 또는 에나멜 스틸로 완전히 밀폐되어 제조될 수 있다.
유닛 파이프(29)의 최하부, 반응기는 도10a 및 도10b를 참조하면, 태양 집열판 및 외부에 배치된 냉각기로 순환하고 이들로 순환하는 열 전달 매질에 배치될 수 있거나, 후자에 배치되는 반면, 파이프의 최상부는 예컨대, 개인집, 아파트, 사무실, 외부에 배치된 냉각기를 냉각시키는 공기 조절(AC) 시스템에서 라디에이터로 흐르는 열 전달 매질에 배치되거나, 후자에 배치된다. 도10b에 도시된 바와 같이, 유닛 파이프의 배터리(35)는 하부 공기 채널(37)에서 그의 최하부 및 상위 공기 채널(36)에 위치된 파이프의 최상부에 배치된다. 충전 프로세스에서, 외부 공기는 상위 공기 채널에서 통과하며, 유닛 파이프(29)의 최상부, 응축기/증발기 부분(3)을 냉각시켜 그 안의 수증기를 응축시키고, 하부 공기 채널에서, 예컨대 태양 채널(도시되지 않음)로부터 가열된 공기가 수증기를 해제시키는 유닛 파이프의 최하부를 가열시키도록 흐른다. 배출 프로세스에서, 외부 공기는 하부 공기 채널(27)을 통과하고, 유닛 파이프(29)의 하부, 반응기 부분(1)을 냉각시키며, 상위 공기 채널(36)에서 통과하는 공기는 예컨대, 공기 조절을 위해 개인집 또는 아파트의 방에 이송을 위해 유닛 파이프의 최상부와 접촉함으로써 냉각된다.
유닛 파이프(29)는 또한 도9b를 참조하면, 그의 응축기/증발기 부분(3)에 배치된 매트릭스 물질(14)을 가질 수 있으며, 공간(34) 내에서 파이프의 내부 표면의 최상부에 배치되어, 채널(38)은 응축물 및 증기가 매트릭스의 모든 부분을 통과하도록 매트릭스의 내부 표면 및 파이프(32)의 외부 표면 사이에 형성된다.
도12a에 도시되며 공기에 의해 열 전도되는 것에 기초하는 열 펌프 설치에서, 화학적 열 펌프(40)는 태양 집열판(18)과 같은 열원, 외부 공기의 흡입구와 같은 냉각 매질 냉각지(22), 및 공기 조절 시스템(41)에 연결된 파이프 도관을 통과한다. 버터플라이 밸브(42,43)는 적절한 방법으로, 도10b와 비교하면, 반응기 및 응측기/증발기 부분을 각각 냉각/가열하는 열 펌프에서 하부 공기 채널 및 상부 채널(36) 둘 다로 공기를 전달하기 위해서 여러 위치에 설정된다. 공기 대신, 어떤 열 전달 액체 매질이 도12b에 도시된 설치에서와 같이 사용될 수 있다. 본원에서 이중 파이프 도관은 유닛(18,22,41)을 열 펌프(40)에 연결시킨다. 세 방향 이중 밸브(44,45)는 적절한 방법으로 열 전달 매질의 흐름을 제어한다.
또한, 도12b에서 설치를 참조하면, 모든 흐름, 즉, 전형적으로 모든 물은 응축기에서 모세관 방법으로 흡수될 수 있고, 이로써 화학적 열 펌프에서 자유로운 액체로서 완전히 제거될 수 있다. 여기서 최상부 내부 표면을 제외하고 증발기/응축기(3)의 모든 내부 표면은 모세관 흡수하는 매트릭스 재료가 제공되고 있다. 그래서 열 교환 매질은 또한 이러한 컨테이너 최하부에서 흐를 수 있어야만 한다.
다른 가능성은 태양 집열판과 상술된 유닛 파이프를 통합하는 것이며, 유리로 제조되는 경우에, 냉기/냉각 및 열에 더 강한 프로세스 유닛이 된다. 또한, 충전되고 배출되며 냉기/냉각 또는 열을 발생시키는 공기 채널에서 이러한 유닛 셀을 사용할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 본원에서 도해되고 설명되지만, 여러 부가적인 이점, 수정 및 변화가 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 당 업자에게 쉽게 발생할 여러 다른 실시예가 고려될 수 있다. 그러므로 본 발명은 특정한 세부 사항, 대표적인 장치에 국한되는 것이 아니라, 본원에서 도시되고 설명된 예들이 설명된다. 따라서, 여러 수정이 첨부된 청구항 및 이들의 등가물에 의해 한정된 바와 같이 일반적인 발명 개념의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 그러므로 첨부된 청구항은 이러한 모든 수정을 커버하도록 의도되며, 본 발명의 진실된 정신 및 범위 내에 존재하는 것으로 바뀐다는 것이 이해된다. 여러 다른 실시예는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 고려될 수 있다.

Claims (15)

  1. 제1 온도에서 물질에 의해 흡수될 수 있고, 제2 높은 온도에서 물질에 의해 흡수된 물질이 제거될 수 있는 휘발성 액체 및 활성 물질을 포함하는 화학적 열 펌프로서,
    활성 물질은, 제1 온도에서 휘발성 액체 및 그의 증기 상을 흡수할 때 활성 물질이 액체 상태 또는 용액 상으로 바뀌는 고체 상태를 가지며, 제2 온도에서 휘발성 액체를 해제할 때 활성 물질이 특히 그의 증기 상에서 고체 상태로 직접 부분적으로 바뀌는 액체 상태이거나 용액 상에 존재하며,
    - 활성 물질을 포함하며 제1 열 교환기를 포함하는 반응기 부분,
    - 응축된 상태에서 존재하는 휘발성 액체의 일부를 포함하며, 제2 열 교환기를 포함하는 증발기/응축기 부분, 및
    - 응축기 부분 및 증발기/응축기 부분에 서로 연결된 휘발성 액체의 증기 상을 위한 채널을 포함하는, 화학적 열 펌프에 있어서,
    반응기 부분은 활성 물질을 위한 매트릭스를 포함하여, 활성 물질이 그의 고체 상태 및 그의 액체 상태 둘 다에서 유지되고/되거나 매트릭스에 결합되는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    매트릭스는 비활성 재료이며, 특히 적어도 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    매트릭스는 휘발성 액체로 삼투 가능한 구멍을 포함하는 재료로 만들어지며, 활성 물질이 적용되는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    매트릭스는 그의 액체 상태에서 활성 물질이 결합될 수 있는 표면, 특히, 그의 액체 상태에서 활성 물질 및/또는 그의 액체 상태에서 휘발성 액체에 의해 젖는 표면을 갖는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  5. 제 1항에 있어서,
    매트릭스는 별도의 입자를 포함하는 재료로 만들어지며, 특히, 파우더 또는 압축된 섬유 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  6. 제 1항에 있어서,
    매트릭스는 열 교환기의 표면에 적용된 재료 층의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  7. 제 1항에 있어서,
    활성 물질이 모두 유지되는 매트릭스는 제한 구조에서 둘러싸이며, 특히 적어도 섬유 재료의 네트 또는 천을 포함하는 네트 장치에 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  8. 제1 온도에서 물질에 의해 흡수될 수 있고, 제2 높은 온도에서 물질에 의해 흡수된 물질이 제거될 수 있는 휘발성 액체 및 활성 물질을 포함하는 화학적 열 펌프로서,
    활성 물질은, 제1 온도에서 휘발성 액체 및 그의 증기 상을 흡수할 때 활성 물질이 액체 상태 또는 용액 상으로 바뀌는 고체 상태를 가지며, 제2 온도에서 휘발성 액체를 해제할 때 활성 물질이 특히 그의 증기 상에서 고체 상태로 직접 부분적으로 바뀌는 액체 상태이거나 용액 상에 존재하며,
    - 활성 물질을 포함하며 제1 열 교환기를 포함하는 반응기 부분,
    - 응축된 상태에서 존재하는 휘발성 액체의 일부를 포함하며, 제2 열 교환기를 포함하는 증발기/응축기 부분, 및
    - 응축기 부분 및 증발기/응축기 부분에 서로 연결된 휘발성 액체의 증기 상을 위한 채널을 포함하는, 화학적 열 펌프에 있어서,
    제2 열 교환기의 표면의 적어도 한 부분에서 증발기/응축기가 휘발성 액체에 삼투할 수 있는 다공성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프.
  9. 활성 매질이 고체 상태 및 액체 상태 사이에서 바뀔 수 있고/있거나 액체 상 태 및 가스 상태 사이에서 바뀔 수 있는, 활성 매질 및 순환 열 전도성 매질 사이의 별도의 벽을 포함하는 열 교환기 또는 열 교환기 구조에 있어서,
    활성 매질을 향하는 별도의 벽의 표면의 적어도 일부는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료가 제공되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 또는 열 교환기 구조.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    휘발성 액체 또는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료는 특히 각각 적어도 알루미늄 산화물을 포함하는 비활성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프 또는 열 교환기 또는 열 교환기 구조.
  11. 제 8항 또는 9항에 있어서,
    휘발성 액체 또는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료는 휘발성 액체에 삼투할 수 있는 구멍을 포함하는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프 또는 열 교환기 또는 열 교환기 구조.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    휘발성 액체 또는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료는 휘발성 액체 및 그의 액체 상태에서 활성 매질이 각각 결합될 수 있는 표면을 갖는, 특히 그의 액체 상태에서 활성 매질의 휘발성 액체에 의해 젖는 표면을 각각 갖는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프 또는 열 교환기 또는 열 교환기 구조.
  13. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    휘발성 액체 또는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료는 별도의 입자, 특히 파우더 또는 압축된 섬유 재료를 포함하는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프 또는 열 교환기 또는 열 교환기 구조.
  14. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    휘발성 액체 또는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료는 제2 열 교환기의 표면 또는 별도의 벽 각각에 적용된 재료 층의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프 또는 열 교환기 또는 열 교환기 구조.
  15. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    휘발성 액체 또는 그의 액체 및/또는 가스 상태에서 활성 매질에 삼투할 수 있는 다공성 재료는 유지 구조, 특히 섬유 재료의 적어도 네트 및/또는 천을 포함하는 네트 장치에서 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 화학적 열 펌프 또는 열 교환 기 또는 열 교환기 구조.
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