WO1993013368A1 - Sistema y dispositivo de refrigeracion por adsorcion - Google Patents

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WO1993013368A1
WO1993013368A1 PCT/ES1991/000096 ES9100096W WO9313368A1 WO 1993013368 A1 WO1993013368 A1 WO 1993013368A1 ES 9100096 W ES9100096 W ES 9100096W WO 9313368 A1 WO9313368 A1 WO 9313368A1
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cooling
cooling agent
heat
adsorption
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Pablo Gomez Martinez
Stanislav Ivanov Hristov
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Tecnicas Empresariales Para La Comercializacion De Productos Ecologicos Y Medioambientales, S.L. (T .E.C.P.E.M.A)
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F25B17/083—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt with two or more boiler-sorbers operating alternately
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/08—Humidity
    • F26B21/083—Humidity by using sorbent or hygroscopic materials, e.g. chemical substances, molecular sieves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a new cooling system based on the principle of adsorption.
  • the patent also refers to a new device that develops and applies the principles of the new system. Therefore, this invention is part of the generic concept of capital goods and more specifically within the technical sector of industrial systems and components.
  • cooling systems are classified into three large groups; compression cooling systems, absorption cooling systems and adsorption cooling systems.
  • Compression cooling systems have the serious drawback that their performance is limited because their design demands a high number of moving parts. This high number of moving parts implies a loss of energy while producing a noise in operation that can be inconvenient. They also have the disadvantage of using substances that are harmful to the environment.
  • LO ⁇ absorption cooling systems have the advantage of being quieter but their performance is also small compression and the substances conventionally used as cooling agents are harmful to health in the event of an accident. Also the high internal pressures in which the cycle develops make the system inconvenient.
  • the adsorption consists of the concentration of gases, vapors, dispersed material liquids or colloids on the surface of a substance. Less developed systems and less used Currently they are adsorption cooling systems.
  • Adsorption cooling systems use at least two working substances or agents, the cooling agent (also called adsorbate) and the adsorbent.
  • the cooling agent also called adsorbate
  • a substance that dissipates the heat that the refrigerant extracts from the place to be cooled plays an important role. This substance is called heat-carrying fluid and can be, for example, air.
  • a fundamental component is the heat exchanger that is part of the adsorber.
  • heat transfer occurs from the cooling agent to the heat-carrying fluid.
  • the known adsorption cooling systems contain two heat exchangers filled with adsorbent material with a different level of adsorbed cooling agent. They have the peculiarity of operating in a discontinuous way because the adsorbent is solid and cannot flow and renew within the heat exchangers.
  • PCT / US90 / 05780 PCT / US90 / 05780
  • PCT / US90 / 05780 PCT / US90 / 05780
  • It refers to absorption or adsorption systems and distributes water vapor in a series of volumes using temperature to make the distribution.
  • the present invention does not resort to temperature for distribution, distinguishes in four phases of the cycle and also applies the principle of heat recovery.
  • adsorption systems over conventional refrigeration systems are numerous; the possible greater efficiency, its small dimensions, the possibility of using natural substances that are not aggressive with the environment and not toxic to man, the low pressures in which the refrigeration cycle 5 develops within a wide range of temperatures and the great power, among others.
  • the current limitations of adsorption cooling systems are the lack of a design of a system and a device that can be developed at an industrial level and that efficiently develops the principles of 0 adsorption systems.
  • the action phase that takes place in a specific exchanger we call the action phase that takes place in a specific exchanger.
  • the set of phases that an exchanger develops we call the exchanger cycle.
  • a stage change occurs when at least one exchanger changes phase.
  • the period of one cycle of the exchanger coincides with the period of the development of all the stadiums, so the cyclic development of the stadiums is also called the cycle, in this case, of the adsorber.
  • FIGURE 1 shows the conventional cycle of known systems.
  • the adsorbent is zeolite and the cooling agent or adsorbate is water vapor.
  • the equilibrium line of pure water and the lines of constant water content in zeolite (isosteras) are shown in an ideal diagram of the logarithm of the pressure and the inverse of the temperature.
  • the phases of the figure enclose a complete refrigeration cycle; the heating-desorption phase (PHASE 1) and the cooling-adsorption phase (PHASE 2).
  • the cycle is closed by two isosteras and two isobars where Pe is the condensation pressure of water and Pe is the evaporation pressure of water.
  • the present invention divides the refrigeration cycle, as shown in FIGURE 2, into four distinct phases:
  • the adsorbent material (41) can be prepared in the same way that the cerametal filters are manufactured to increase the heat conduction and the porosity of the zeolite so that the adsorbate can easily pass through it.
  • the adsorbate is water
  • the device that develops the applied system consists of four exchangers such as that of FIGURE 8, located symmetrically with respect to a central axis (FIGURE 9) with the appropriate valve (22,28,33,34), insulations (43), manifolds ( 49,54,51,52), heat input device (32) and stepper motor (16) (FIGURES 10 and 11).
  • FIGURE 1 shows the refrigeration cycle in conventional adsorption cooling systems in a logarithm diagram of the pressure and inverse of the temperature.
  • FIGURE 2 shows the refrigeration cycle in the refrigeration system of the present invention in a logarithm diagram of the pressure and inverse of the temperature.
  • FIGURE 3 A simplified scheme of the operation of the system with the flows of the cooling agent and the heat carrier is shown in FIGURE 3.
  • FIGURE 4 shows the flow of the cooling agent in the four heat exchangers during the four phases of the cycle in each exchanger.
  • FIGURE 5 A diagram of the complete cycle of the cooling agent during one of the stages of the cycle is shown in FIGURE 5.
  • FIGURE 6 In FIGURE 6 the flow of the heat carrier fluid in the four heat exchangers during the four phases of the cycle is shown.
  • FIGURE 7 shows the flow of the heat carrier fluid within the heat exchangers during the period of one of the stages of the cycle.
  • FIGURE 8 a cross section and a horizontal section of one of the four heat exchangers are shown.
  • FIGURE 9 A cross section of the adsorber with the valve is shown in FIGURE 9.
  • FIGURE 10 In FIGURE 10 different views of the adsorber valve are shown.
  • FIGURE 11 shows the distribution of the valves at a certain moment of operation.
  • FIGURE 12 The first way to increase the adsorber power is shown in FIGURE 12.
  • FIGURE 13 the second way of increasing the adsorber power is shown.
  • FIGURE 14 shows the third way to increase the power of the adsorber.
  • the refrigeration system referred to in this patent has the same components as a conventional refrigeration system.
  • a scheme of it is detailed in FIGURE 3. It is composed of a condenser (2), a receiver (4), an evaporator (9), an adsorber (12) and a suction fan (17).
  • the refrigerant fluid circuit (5) passes through the condenser (2) and transfers heat through the heat exchange zone (3) to the heat carrier fluid (1).
  • the cooling agent (5) condenses and is collected in the receiver (4).
  • the cooling agent (5) passes to the evaporator (9) where the cooling agent extracts heat from the medium through the heat exchange zone (8). Then it passes through the distribution system of the cooling agent (7) to be adsorbed and desorbed into the heat exchangers, giving heat in the heat exchange zone (11) to the heat carrier (14). After flowing through the adsorber (12), it returns to the condenser (2), closing its cycle.
  • the heat carrier fluid (14) passes through the heat carrier distributor system (15) to be heated through the heat exchange zone (11).
  • the heat carrier (14) is kept in motion by the aspiration of the aspiration fan (17).
  • the heat carrier (14) is fed through a connection (13) with the heat released in the condensation through the flow that has recovered that heat (1).
  • FIGURES 4 and 5 The more detailed refrigerant circuit is shown in FIGURES 4 and 5.
  • a complete cycle is detailed in FIGURE 4 for each of the four exchangers that are inside the adsorber. It also details the time at which each exchanger adsorbs steam or desorbs it. It is found that in each of the four stages of the cycle, there is an adsorbing exchanger and another desorbing, producing the possibility of pseudo-continuous cooling.
  • FIGURE 5 schematizes the flow of the refrigerant for any one of the stages of the cycle.
  • the heat exchangers (27) are represented, each of them in one phase of the cycle; heating (23), desorption (24), cooling
  • the cooling agent (30) is water, then it passes into a circulation chamber (31) through a throttle (19) below the water level in the chamber.
  • the continuous flow of water produces a circulation (6) that stops the top of the evaporator (9).
  • the evaporator (9) there is water with a certain concentration of salt (20). This concentration is maintained since the evaporated water (21) is salt-free water.
  • the evaporator (9) also maintains a connection with the circulation chamber (31) at its base. If the cooling agent is not water, the cooling agent is incorporated into the evaporator (9) in a conventional manner.
  • FIGURES 6 and 7 The heat carrier flow within the adsorber is depicted in FIGURES 6 and 7.
  • FIGURE 6 the flow of the heat carrier between the four heat exchangers over a cycle is shown in a diagram. I know It proves that at each stage of the cycle the exchanger that is in the cooling phase gives part of its heat to the exchanger that is in the heating phase through the heat carrier flow. 5
  • FIGURE 5 shows a three-dimensional perspective of the heat carrier fluid flow between heat exchangers during a given stage.
  • the heat-carrying fluid during this phase enters the exchanger that is in the adsorption phase, passes to the exchanger that is in the cooling phase and then passes through the exchanger that is heating, thus producing a heat transfer from the exchangers that need to be cooled to the exchangers that need to be heated getting a heat recovery that increases the system performance.
  • the four exchangers can be considered as an elementary refrigeration unit.
  • To increase the power of the system it is possible to connect as many elementary units as desired. This connection can be made in three ways;
  • the first form is represented in FIGURE 12 and is by means of a phase synchronization between the elementary units, that is, if there are n elementary groups, in a given stage n exchangers work in adsorption, n work in desorption, n work in heating and n They work in cooling.
  • each circle represents a heat exchanger.
  • the step to the next phase is simultaneous for all exchangers.
  • the second way to increase the power (FIGURE 13) is through a phase shift in time between the n elementary groups so that the time of each phase is different.
  • the step to the next stage is done by changing phase only to an elementary group, rotating in an exchanger the area of the phases of FIGURE 13.
  • This second form admits the possibility of designing the adsorber with the suitable number of exchangers, not necessarily multiples of four, to optimize cycle performance.
  • FIGURE 14 shows a combination of three exchangers at the same time of the phase with other groups of three at different times and different phases.
  • the device that develops this cooling system consists essentially of an adsorber (12), an evaporator
  • the adsorber (12) are the four heat exchangers that develop the four phases; heating, desorption, cooling and adsorption.
  • FIGURE 8 A cross section and a longitudinal section of a heat exchanger are detailed in FIGURE 8.
  • the heat exchangers have a structure of a central cylinder (35), through which the heat carrier flows, coupled longitudinally within a cylindrical ring, shorter and wider than the first cylinder, which contains the adsorbent material (41).
  • the cooling agent flows through this cylindrical ring where it is adsorbed and desorbed by the adsorbent material (41).
  • the heat carrier cylinder and the agent cylindrical ring refrigerants are in contact only by the central walls of the structure (37).
  • the heating device (32) heats the adsorbent material during the desorption process and is located by coating the outer walls of the cylindrical ring.
  • the cylinder of the heat carrier and the cylindrical ring of the cooling agent have two valves each, one inlet and one outlet, for the control of the flow of the fluid (22,28,33,34). These valves communicate with the respective manifolds that interconnect the rest of the heat exchangers of the adsorber.
  • Both the cylinder of the heat carrier and the cylindrical ring of the cooling agent have a series of interior strokes (36,38,39).
  • FIGURE 9 A cross section of the adsorber is detailed in FIGURE 9.
  • the arrangement of the four heat exchangers is symmetrical with respect to a central axis and the longitudinal axes of the heat exchangers are parallel to said axis.
  • Above and below the heat exchangers are arranged two circles (33,34) covering the bases of the four exchangers. Both circles (33,34) are rigidly joined by a central axis (46).
  • the circles have openings (42.55) and tubular connections (47.48) that serve as distributors for the heat-carrying fluid.
  • the circles (33,34) with the openings and the tubular connections are called heat carrier distributors. Both distributors rotate periodically using a "stepper" motor (16).
  • FIGURES 10 and 11 show the different views of the distributors.
  • the upper heat carrier distributor (34) has an opening (42) that gives the heat carrier ejection manifold (49) always in the heat exchanger in the heating phase. It also has a tubular connection (48) that connects the exchanger in the adsorption phase with the one in the cooling phase.
  • the lower distributor (34) has an opening (55) in the exchanger in the adsorption phase and a tubular connection (47) between the exchanger in cooling and the exchanger in heating.
  • the heat carrier fluid flows thanks to a suction fan (17) located after the heat carrier ejection manifold (49).
  • the heat carrier distributors have protrusions in the form of rings attached to their inner faces to facilitate synchronization between the heat carrier fluid distributors and the cooling agent distributors. This is detailed in FIGURE 8 (40).
  • thermal insulation Between the upper distributor (34) and the cylindrical ring containing the adsorbent material (41) is the thermal insulation (43).
  • This insulation isolates the entire refrigerant agent circuit within the adsorber. That is to say; coolant manifolds (51, 52) and adsorbent cylindrical rings (41) in heat exchangers.
  • the type of heating adopted will indicate whether the heating device (32) must be inside or outside the insulation (43). If a conventional heating device is adopted, the insulation should cover it. If you are working with water as a cooling agent and microwave heating is adopted, the insulation must be ceramic and the device can be placed outside the insulation. This is the case of FIGURE 9. The other case is that of FIGURE 8 where the insulation has not been represented and is covering the heat input device.
  • valves of the refrigerant system are located outside the central axis of the cylindrical rings and its opening communicates with the intake manifolds (52) and ejection (51) of the cooling agent.
  • the valves are opened and closed by means of two rings (22,28) that wrap the four heat exchangers inside the coolant manifold (51,52) and views are shown in FIGURES 10 and 11. These rings act as distributors of the cooling agent.
  • These distributors Annular (22,28) have an opening (56,57) that rotates synchronously with the heat carrier distributors.
  • This synchronization is achieved by a magnetic coupling (40) of the distributors of the refrigerant (22,28) with the distributors of the heat carrier (33,34) since the insulation (32) prevents a direct connection between both valve systems .
  • the annular distributor (28) of the ejector manifold (51) always has its opening (56) on the exchanger in the phase of 0 desorption.
  • the annular distributor (22) of the intake manifold (51) has its opening (57) always located in the exchanger in the adsorption phase.
  • FIGURE 10 shows views of all distributors.
  • FIGURE 11 shows the upper and lower views of the upper and lower distributors in a given stage of the cycle corresponding to the phases of the exchangers represented.
  • FIGURE 12 details the new opening shape (58) for the upper distributor (34) of the heat carrier as well as the shape of the tubular connection (59).
  • the distributors of the cooling agent remain annular and centered on the shaft but the shape of their openings and the number of annular distributors will vary with the type of combination chosen.
  • Figures 12, 13 and 14 show the direction of rotation of the distributors.
  • the evaporator (9) may have a modification compared to conventional evaporators to improve its performance.
  • FIGURE 5 shows how it can be done.
  • An amount of salt (ClNa, Cl 2 Ca or others) is incorporated in the evaporator (9) to lower the evaporation temperature of the water.
  • the tube at its end end has a throttling diaphragm (19) in order to prevent the water from freezing. This tube will give a previous cavity to the evaporator that we call the circulation chamber (31).
  • the circulation chamber (31) is communicated with the evaporator (9) and from this water flows with salt.
  • the throttling diaphrarm flows below the level of salt water (20).
  • a tube would connect the condenser (2) with the intake manifold (54) of the heat carrier to collect and take advantage of the heat released in the condensation increasing the system performance.
  • FIGURE 9 Another possible application is to use the adsorber of FIGURE 9 as a dryer. Due to the adsorbent power of the zeolite, if the refrigerant is water, the mouth of the water vapor intake manifold (45) must be connected with the chamber to be dried and the mouth of the ejector manifold (44) must be placed outside.

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Abstract

La presente invención establece un nuevo sistema de refrigeración por adsorción mediante la descomposición del ciclo de refrigeración en cuatro fases distintas; calentamiento, desorción, enfriamiento y adsorción que se ejecutan en al menos cuatro intercambiadores distintos haciendo que en cada estadio al menos uno de ellos se encuentre en cada una de las fases. De esta manera es posible establecer un flujo del portador de calor desde el intercambiador en enfriamiento al intercambiador en calentamiento generando una recuperación del calor que incrementa la potencia del sistema. Asímismo la presente invención consta de un dispositivo adecuado para la aplicación inmediata del sistema. Entre otras aplicaciones se mencionan bombas de calor y una máquina de secado.

Description

DESCRIPCION
SISTEMA Y DISPOSITIVO DE REFRIGERACIÓN POR ADSORCIÓN.
Sector técnico de la invención
La invención se refiere a un nuevo sistema de refrigeración basado en el principio de la adsorción. Asimismo la patente se refiere a un nuevo dispositivo que desarrolla y aplica los principios del nuevo sistema. Por consiguiente esta invención se enmarca dentro del concepto genérico de los bienes de equipo y más especificamente dentro del sector técnico de los sistemas y componentes industriales.
Es conocido que muchos de los sistemas de refrigeración actuales pueden funcionar reverεi- 1emente, esto es, operando como bomba de calor. Esta . vención hace referencia principalmente a los sistemas de afrigeración. Sin embargo, todo lo expuesto es igualment. aplicable para bombas de calor teniendo en cuenta las salvedades comentadas en el lugar adecuado. Asimismo una de las aplicaciones del sistema afecta a los dispositivos de secado.
Antecedentes de la invención
Atendiendo al principio de funcionamiento, los sistemas de refrigeración se clasifican en tres grandes grupos; sistemas de refrigeración por compresión, sistemas de refrigeración por absorción y sistemas de refrigeración por adsorción.
Los sistemas de refrigeración por compresión tienen el grave inconveniente de que su rendimiento está limitado por que su diseño exige un alto número de piezas móviles. Este alto número de piezas en movimiento implican una pérdida de energia al mismo tiempo que producen un ruido en operación que puede ser un inconveniente. Tienen además el inconveniente de utilizar sustancias que son nocivas para el medio ambiente. LOΞ sistemas de refrigeración por absorción tienen la ventaja de ser más silenciosos pero su rendimiento es también pequeño los de compresión y las sustancias utilizadas convencionalmente como agentes refrigerantes son nocivas para 5 la salud en caso de accidente. Asimismo las altas presiones internas en las que el ciclo se desarrolla hacen inconveniente el sistema.
A diferencia de la absorción en la que las moléculas de un fluido penetran en el interior de un cuerpo, la adsorción consiste en la concentración de gases, vapores, líquidos materiales dispersos o coloides sobre la superficie de una sustancia.Los sistemas menos desarrollados ymenos utilizados actualmente son los sistemas de refrigeración por adsorción.
Los sistemas de refrigeración por adsorción utilizan al menos dos sustancias o agentes de trabajo, el agente refrigerante ( también denominada adsorbato) y el adsorbente. Además, juega un papel importante una sustancia que disipa el calor que el refrigerante extrae del lugar a refrigerar. Esta sustancia se denomina fluido portador del calor y puede ser, por ejemplo, el aire.
En los sistemas de refrigeración por adsorción convencionales un componente fundamental es el intercambiador de calor que forma parte del adsorbedor. En los intercambiadores de calor se produce el transvase de calor desde el agente refrigerante al fluido portador de calor.
Los sistemas de refrigeración por adsorción conocidos contienen dos intercambiadores de calor rellenos de material adsorbente con un diferente nivel de agente refrigerante adsorbido. Tienen la particularidad de operar de un modo discontinuo debido a que el adsorbente es sólido y no puede fluir y renovarse dentro de los intercambiadores de calor.
Hay muchos sistemas basados en el principio de adsorción y aquellos que usan zeolita como adsorbente y agua como adsorbato son los más avanzados hasta el momento. Esto es debido al hecho de que las zeolitas son capaces de saturarse de adsorbato hasta cerca del 100% a una temperatura determinada y a baja presión.
Las posibilidades térmicas de las zeolitas sintéticas se tratan en la revista alemana "Klimakalte-Heizung" (Na1/1985) por especialistas de la Universidad de Munich. Sin embargo, actualmente, las posibilidades de producción industrial de sistemas de refrigeración se centran en zeolitas naturales.
Por ejemplo y como documento relevante para la comprensión del estado de la técnica tenemos la patente de invención francesa solicitada por JEUMONT-SCHNEIDER con número de solicitud 547.827. En ella se indica el modo de colocación del adsorbente en un dispositivo captador de energía de un aparato de adsorción-desorción.
Otros documentos que pudieran ser relevantes son las patentes de ZEO-TECH GMBH, E89120151 y E89120078. La primera se refiere exclusivamente a un recipiente para un aparato de adsorción mientras que la segunda es particularmente interesante puesto que se refiere a un sistema de refrigeración por adsorción. Es particularmente relevante puesto que siendo un sistema de refrigeración no posee las características de recuperación de calor ni distribución paramétrica que posee este sistema.
Otras publicaciones relacionadas son las solicitudes de "International Thermal packaging" (PCT/US90/05780 y PCT/US90/05780) . Se refiere a sistemas de absorción o adsorción y distribuye vapor de agua en una serie de volúmenes recurriendo a la temperatura para realizar la distribución. La presente invención no recurre a la temperatura para la distribución, distingue en cuatro las fases del ciclo y además aplica el principio de recuperación de calor.
Las ventajas de los sistemas de adsorción frente a los sistemas convencionales de refrigeración son numerosas; la posible mayor eficiencia, sus pequeñas dimensiones, la posibilidad de usar sustancias naturales no agresivas con el medio ambiente y no tóxicas para el hombre, las bajas presiones en las que se desarrolla el ciclo de refrigeración 5 dentro de un amplio rango de temperaturas y la gran potencia, entre otras. Las limitaciones actuales de los sistemas de refrigeración por adsorción son la falta de un diseño de un sistema y un dispositivo que pueda desarrollarse a nivel industrial y que desarrolle eficientemente los principios de 0 los sistemas de adsorción.
Explicación de la invención
Con la presente invención se muestra como aplicar eficientemente los principios de los sistemas de refrigeración por adsorción en la industria. Los números entre paréntesis hacen referencia al objeto detallado en una o varias de las figuras del apartado de dibujos.
En la explicación de la invención llamamos fase a la acción que se desarrolla en un intercambiador determinado. Al conjunto de las fases que desarrolla un intercambiador lo llamamos ciclo del intercambiador. Llamamos estadio al periodo durante el cual se desarrollan unas fases en el conjunto de interca biadores. Un cambio de estadio se produce cuando al menos un intercambiador cambia de fase. El periodo de un ciclo del intercambiador coincide con el periodo del desarrollo de todos los estadios, por ello al desarrollo cíclico de los estadios lo denominamos asimismo ciclo, en este caso, del adsorbedor.
En los sistemas de refrigeración por adsorción conocidos, el ciclo de refrigeración del intercambiador de calor está dividido en dos fases que se ejecutan en cada uno de los dos intercambiadores de calor que posee el adsorbedor. La FIGURA 1 muestra el ciclo convencional de los sistemas conocidos. El adsorbente es la zeolita y el agente refrigerante o adsorbato es el vapor de agua. La línea de equilibrio de agua pura y las lineas de contenido constante de agua en zeolita (isósteras) se muestran en un diagrama ideal de logaritmo de la presión y la inversa de la temperatura. Las fases de la figura encierran un ciclo de refrigeración completo; la fase de calentamiento-desorción (FASE 1) y la de enfria iento- adsorción (FASE 2) . El ciclo está cerrado por dos isósteras y dos isóbaras donde Pe es la presión de condensación del agua y Pe es la presión de evaporación del agua.
La presente invención divide el ciclo de refrigeración, tal como se muestra en la FIGURA 2, en cuatro fases diferenciadas:
- Preparación para la desorción o calentamiento; del punto A al punto B en la FIGURA 2.
- Desorción; del punto B al punto C en la FIGURA 2. - Preparación para la adsorción o enfriamiento; del punto C al punto D en la FIGURA 2.
- Adsorción; del punto D al punto A en la FIGURA 2.
Estas cuatro fases se realizan sincronizadamente en cuatro intercambiadores de calor. Los cuatro intercambiadores de calor son estructuralmente idénticos. En un estadio determinado, cada uno de los cuatro intercambiadores de calor se encuentra en una fase del ciclo distinta del resto de los intercambiadores. Su paso a la siguiente fase se realiza de forma simultánea con el resto de los intercambiadores. Así existirá siempre un intercambiador en cada una de las fases mencionadas tal como se indica en las FIGURAS 4 y 5.
Mediante una adecuada distribución del fluido portador de calor pasando por uno u otro intercambiador, tal como indican las FIGURAS 6 y 7, se consigue recuperar el calor sobrante en otros intercambiadores de calor y por lo tanto aumentar la eficiencia del sistema.
Esta distribución de flujos permite una refrigeración casi continua o pseudo-continua ya que la evaporación es constante. A esta disposición y sincronización de los ciclos de refrigeración se le denomina operación pseudocontinua de parámetros del ciclo distribuidos. El material adsorbente (41) puede prepararse de la misma forma que se fabrican los filtros de cerametal para incrementar la conducción de calor y la porosidad de la zeolita con el fin de que el adsorbato pueda pasar f cilmente 5 a través de ella.
Si el adsorbato es agua, es posible realizar una modificación en el evaporador para aumentar su rendimiento. Esta modificación es hacer fluir el agua a través de una cámara previa (31) al evaporador para que el agua penetre por la parte superior del evaporador y salga de él por la inferior de vuelta a la cámara, consiguiendo una circulación (6) del agua dentro del evaporador.
Para aumentar la potencia del adsorbedor, es posible añadir distintos grupos de intercambiadores de calor y conexionarlos entre si de forma sincronizada o bien con un desfase determinado tal como se indica en las FIGURAS 12,13 y 14.
El dispositivo que desarrolla el sistema aplicado consta de cuatro intercambiadores como el de la FIGURA 8, situados simétricamente respecto de un eje central (FIGURA 9) con la valvulería adecuada (22,28,33,34) , aislamientos (43), colectores (49,54,51,52) , dispositivo aportador de calor (32) y motor "paso a paso" (16) (FIGURAS 10 y 11) .
Breve descripción de los dibujos
FIGURA 1 .- En la FIGURA 1 se representa el ciclo de refrigeración en sistemas de refrigeración por adsorción convencionales en un diagrama de logaritmo de la presión e inversa de la temperatura.
FIGURA 2 .- En la FIGURA 2 se representa el ciclo de refrigeración en el sistema de refrigeración de la presente invención en un diagrama de logaritmo de la presión e inversa de la temperatura. FIGURA 3 .- En la FIGURA 3 se muestra un esquema simplificado del funcionamiento del sistema con los flujos del agente refrigerante y del portador de calor.
FIGURA 4 .- En la FIGURA 4 se muestra el flujo del agente refrigerante en los cuatro intercambiadores de calor durante las cuatro fases del ciclo en cada intercambiador.
FIGURA 5 .- En la FIGURA 5 se muestra un esquema del ciclo completo del agente refrigerante durante uno de los estadios del ciclo.
FIGURA 6 .- En la FIGURA 6 se muestra el flujo del fluido portador de calor en los cuatro intercambiadores de calor durante las cuatro fases del ciclo.
FIGURA 7 .- En LA FIGURA 7 se muestra el flujo del fluido portador de calor dentro de los intercambiadores de calor durante el periodo de uno de los estadios del ciclo.
FIGURA 8 .- En la FIGURA 8 se muestra un corte transversal y otro horizontal de uno de los cuatro intercambiadores de calor.
FIGURA 9 .- En la FIGURA 9 se muestra un corte transversal del adsorbedor con la valvulería.
FIGURA 10 .- En la FIGURA 10 se muestran distintas vistas de la valvulería del adsorbedor.
FIGURA 11 .- En la FIGURA 11 se muestra la distribución de la valvulería en un determinado momento del funcionamiento.
FIGURA 12 .- En la FIGURA 12 se muestra el primer modo de incrementar la potencia del adsorbedor.
FIGURA 13 .- En la FIGURA 13 se muestra el segundo modo de incrementar la potencia del adsorbedor. FIGURA 14 .- En la FIGURA 14 se muestra el tercer modo de incrementar la potencia del adsorbedor.
Explicación detallada de la aplicación de la invención 5
A.- SISTEMA
El sistema de refrigeración a que se refiere la presente patente tiene los mismos componentes que un sistema de 0 refrigeración convencional. Un esquema de él se detalla en la FIGURA 3. Se compone de un condensador (2), un receptor (4) , un evaporador (9) , un adsorbedor (12) y un ventilador de aspiración (17) .
El circuito del fluido refrigerante (5) pasa por el condensador (2) y cede calor a través de la zona de intercambio de calor (3) al fluido portador de calor (1) . El agente refrigerante (5) se condensa y es recogido en el receptor (4) . El agente refrigerante (5) pasa al evaporador (9) donde donde el agente refrigerante extrae calor del medio a través de la zona de intercambio de calor (8) . Después atraviesa el sistema distribuidor del agente refrigerante (7) para ser adsorbido y desorbido dentro de los intercambiadores de calor, cediendo calor en la zona de intercambio de calor (11) al portador de calor (14) . Después de fluir por el adsorbedor (12) , vuelve al condensador (2) , cerrándose su ciclo.
El fluido portador de calor (14) atraviesa el sistema distribuidor del portador de calor (15) para calentarse a través de la zona de intercambio de calor (11) . El portador de calor (14) se mantiene en movimiento por la aspiración del ventilador de aspiración (17) . Trabajando como bomba de calor, el portador de calor (14) es alimentado a través de una conexión (13) con el calor desprendido en la condensación a través del flujo que ha recuperado ese calor (1) .
El circuito del refrigerante, más detallado se muestra en las FIGURAS 4 y 5. En la FIGURA 4 se detalla un ciclo completo para cada uno de los cuatro intercambiadores que se encuentran dentro del adsorbedor. Asimismo se detalla cual es el momento en que cada intercambiador adsorbe vapor o lo desorbe. Se comprueba que en cada uno de los cuatro estadios del ciclo, existe un intercambiador adsorbiendo y otro desorbiendo, produciendo la posibilidad de una refrigeración pseudo-continua.
La FIGURA 5 esquematiza el flujo del refrigerante para uno cualquiera de los estadios del ciclo. Se representan los intercambiadores de calor (27) , cada uno de ellos en una fase del ciclo; calentamiento (23), desorción (24), enfriamiento
(25) y adsorción (26) . El vapor sale del intercambiador que está en fase de desorción (24) . fluye a través del distribuidor superior (28) del agente refrigeante por un tubo
(29) hasta el condensador (2) y el agente refrigerante condensado (30) se recoge en el receptor (4) .
Si el agente refrigerante (30) es agua, entonces pasa a una cámara de circulación (31) a través de un estrangulamiento (19) por debajo del nivel del agua en la cámara. El flujo continuo de agua, produce una circulación (6)que da a parar a la parte superior del evaporador (9) . En el evaporador (9) existe agua con una determinada concentración de sal(20). Esta concentración se mantiene ya que el agua evaporada (21) es agua sin sal. El evaporador (9) mantiene además una conexión con la cámara de circulación (31) en su base. Si el agente refrigerante no es agua, el agente refrigerante se incorpora al evaporador (9) de un modo convencional.
Se produce la evaporación y el vapor fluye a través del distribuidor inferior (22) del agente refrigerante hasta el intercambiador en fase de adsorción (26) . Finaliza así el circuito del refrigerante durante un estadio.
El flujo del portador de calor dentro del adsorbedor se representa en las FIGURAS 6 y 7. En la FIGURA 6 se muestra en un diagrama el flujo del portador de calor entre los cuatro intercambiadores de calor a lo largo de un ciclo. Se co prueba que en cada estadio del ciclo el intercambiador que se encuentra en fase de enfriamiento cede parte de su calor al intercambiador que se encuentra en fase de calentamiento a través del flujo portador de calor. 5
La FIGURA 5 muestra una perspectiva tridimensional del flujo del fluido portador de calor entre los intercambiadores de calor durante un estadio determinado.
El fluido portador de calor durante esta fase entra por el intercambiador que está en fase de adsorción, pasa al intercambiador que está en fase de enfriamiento y después pasa por el intercambiador que está calentándose produciéndose así un transvase de calor desde los intercambiadores que necesitan enfriarse a los intercambiadores que necesitan calentarse consiguiendo una recuperación de calor que incrementa el rendimiento del sistema.
Operando como bomba de calor, el flujo del fluido portador de calor (14) pasaría previamente por el condensador (2) antes de recorrer el adsorbedor produciéndose asimismo la recuperación del calor.
Los cuatro intercambiadores pueden considerarse como una unidad elemental de refrigeración. Para incrementar la potencia del sistema es posible conectar entre sí tantas unidades elementales como se desee. Esta conexión puede realizarse de tres formas;
La primera forma se representa en la FIGURA 12 y es mediante una sincronización de fases entre las unidades elementales, es decir que si existen n grupos elementales, en un estadio determinado n intercambiadores trabajan en adsorción, n trabajan en desorción, n trabajan en calentamiento y n trabajan en enfriamiento. En la FIGURA 12 cada circulo representa un intercambiador de calor. El paso a la siguiente fase es simultáneo para todos los intercambiadores. La segunda forma de incrementar la potencia (FIGURA 13) es mediante un desplazamiento de fase en tiempo entre los n grupos elementales de forma que el tiempo de cada fase sea distinto. El paso al estadio siguiente se realiza haciendo cambiar de fase solo a un grupo elemental, haciendo rotar en un intercambiador el área de las fases de la FIGURA 13. Esta segunda forma admite la posibilidad de diseñar el adsorbedor con el número de intercambiadores idóneo, no necesariamente múltiplos de cuatro, para optimizar el rendimiento del ciclo.
La tercera forma de incrementar la potencia es mediante una combinación de las dos formas previamente descritas. La FIGURA 14 muestra una combinación de tres intercambiadores en el mismo momento de la fase con otros grupos de tres en distintos momentos y distintas fases.
B.-DISPOSITIVO
El dispositivo que desarrolla este sistema de refrigeración consta fundamentalmente de un adsorbedor (12) , un evaporador
(9) ,un condensador convencional (2) y un ventilador de aspiración (17) asi como los tubos, canales y valvulería necesarios para su conexión tal como se ha esquematizado en la FIGURA 3.
En el adsorbedor (12) se hallan los cuatro intercambiadores de calor que desarrollan las cuatro fases; calentamiento, desorción, enfriamiento y adsorción.
En la FIGURA 8 se detalla un corte transversal y otro longitudinal de un intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor tienen una estructura de un cilindro central (35) , por donde fluye el portador de calor, acoplado longitudinalmente dentro de un anillo cilindrico, más corto y más ancho que el primer cilindro, que contiene el material adsorbente (41) . El agente refrigerante fluye a través de este anillo cilindrico donde es adsorbido y desorbido por el material adsorbente (41) . El cilindro del portador de calor y el anillo cilindrico del agente refrigerante están en contacto únicamente por las paredes centrales de la estrucura (37) . El dispositivo calentador(32) calienta el material adsorbente durante el proceso de la desorción y se sitúa recubriendo las paredes externas del 5 anillo cilindrico.
El cilindro del portador del calor y el anillo cilindrico del agente refrigerante poseen dos válvulas cada uno, una de entrada y otra de salida, para el control del flujo del 0 fluido (22,28,33,34). Estas válvulas comunican con los respectivos colectores que intercomunican el resto de intercambiadores de calor del adsorbedor.
Tanto el cilindro del portador de calor como el anillo cilindrico del agente refrigerante poseen una serie de acostillamientos (36,38,39) interiores.
Un corte transversal del adsorbedor se detalla en la FIGURA 9. La disposición de los cuatro intercambiadores de calor es simétrica respecto a un eje central y los ejes longitudinales de los intercambiadores de calor son paralelos a dicho eje. Por encima y por debajo de los intercambiadores de calor se disponen dos círculos (33,34) tapando las bases de los cuatro intercambiadores. Ambos círculos (33,34) están unidos rígidamente por un eje central (46) . Los círculos poseen unas aperturas (42,55) y conexiones tubulares (47,48) que hacen las veces de distribuidores para el fluido portador de calor. A los círculos (33,34) con las aperturas y las conexiones tubulares se les denomina distribuidores del portador de calor. Ambos distribuidores rotan periódicamente mediante un motor "paso a paso" (16) .
Las FIGURAS 10 y 11 muestran los distintas vistas de los distribuidores. El distribuidor superior del portador de calor (34) presenta una apertura (42) que da al colector de expulsión del portador de calor (49) siempre en el intercambiador en fase de calentamiento. Presenta asimismo una conexión tubular (48) que conecta el intercambiador en fase de adsorción con el que está en fase de enfriamiento. El distribuidor inferior (34) tiene una apertura (55) en el intercambiador en la fase de adsorción y una conexión tubular (47) entre el intercambiador en enfriamiento y el intercambiador en calentamiento. El fluido portador de calor fluye gracias a un ventilador de aspiración (17) situado después del colector de expulsión del portador de calor (49) .
Los distribuidores del portador de calor presentan unos salientes en forma de anillos adosados a sus caras interiores para facilitar la sincronización entre los distribuidores del fluido portador de calor y los distribuidores del agente refrigerante. Esto se detalla en la FIGURA 8 (40) .
Entre el distribuidor superior (34) y el anillo cilindrico que contiene el material adsorbente (41) se halla el aislamiento térmico (43) . Este aislamiento aisla todo el circuito del agente refrigerante dentro del adsorbedor. Es decir; colectores del agente refrigerante (51, 52) y anillos cilindricos de adsorbente (41) en los intercambiadores de calor. El tipo de calentamiento adoptado nos indicará si el dispositivo calefactor (32) debe encontrarse dentro o fuera del aislamiento (43) . Si se adopta un dispositivo calentador convencional, el aislamiento debe recubrirlo. Si se está trabajando con agua como agente refrigerante y se adopta un calentamiento por microondas, el aislamiento debe ser cerámico y el dispositivo puede situarse fuera del aislamiento. Este es el caso de la FIGURA 9. El otro caso es el de la FIGURA 8 donde el aislamiento no se ha representado y está recubriendo el dispositivo aportador de calor.
Las válvulas del sistema refrigerante están situadas en la parte exterior respecto al eje central de los anillos cilindricos y su apertura comunica con los colectores de admisión (52) y expulsión (51) del agente refrigerante. Las válvulas se abren y cierran por medio de dos anillos (22,28) que envuelven a los cuatro intercambiadores de calor, dentro del colector del agente refrigerante(51,52) y se representan unas vistas en las FIGURAS 10 y 11. Estos anillos actúan de distribuidores del agente refrigerante. Estos distribuidores anulares (22,28) presentan una apertura (56,57) que va rotando sincronizadámente con los distribuidores del portador de calor. Esta sincronización se consigue mediante un acoplamiento magnético (40) de los distribuidores del 5 refrigerante (22,28) con los distribuidores del portador de calor (33,34) ya que el aislamiento (32) impide una conexión directa entre ambos sistemas de válvulas. El distribuidor anular (28) del colector de expulsión (51) tiene siempre situada su apertura (56) sobre el intercambiador en fase de 0 desorción. El distribuidor anular (22) del colector de admisión (51) tiene su apertura (57) situada siempre en el intercambiador en fase de adsorción.
La FIGURA 10 muestra unas vistas de todos los distribuidores. Una vista de perfil y otra superior del distribuidor superior del portador de calor (34) , una vista de perfil y otra inferior del distribuidor inferior del portador de calor (33) , una vista de perfil y otra superior del distribuidor superior (28) del agente refrigerante y una vista de perfil y otra inferor del distribuidor inferior (22) del agente refrigerante.
La FIGURA 11 muestra las vistas superior e inferior de los distribuidores superiores e inferiores en un determinado estadio del ciclo correspondiendo con las fases de los intercambiadores representados.
Para incrementar la potencia del adsorbedor tal como se ha comentado anteriormente en la descripción del sistema, todo el funcionamiento de la máquina es similar al descrito salvo en la forma y número de los distribuidores. Los distribuidores del portador de calor son circulares pero sus aperturas y conexiones tubulares deben dimensionarse de forma que incluyan el portador de calor de todos los intercambiadores involucrados. En la FIGURA 12 se detalla la nueva forma de la apertura (58) para el distribuidor superior (34) del portador de calor así como la forma de la conexión tubular (59) . Los distribuidores del agente refrigerante siguen siendo anulares y centrados en el eje pero la forma de sus aperturas y el número de distribuidores anulares variarán con el tipo de combinación escogido. En las FIGURAS 12,13 y 14 se muestra el sentido del giro de los distribuidores.
Cuando el agente refrigerante sea agua, el evaporador (9) puede presentar una modificación frente a los evaporadores convencionales para mejorar su rendimiento. En la FIGURA 5 se muestra como se puede realizar. En el evaporador (9) se incorpora una cantidad de sal (ClNa, Cl2Ca u otras) para bajar la temperatura de evaporación del agua . Cuando llega el agua condensada del condensador (2) , el tubo en su extremo final presenta un diafragma de estrangulamiento (19) con el fin de evitar que el agua se congele. Este tubo va a dar a una cavidad previa al evaporador que llamamos cámara de circulación (31) . La cámara de circulación (31) está comunicada con el evaporador (9) y de este fluye agua con sal. El diafrarma de estrangulamiento desemboca por debajo del nivel de agua con sal (20) . El agua sube por la cámara y entra al evaporador por la parte superior (6) . El agua sin sal se evapora y así se mantiene la concentración salina. La parte inferior del evaporador (9) está conectada con la cámara de circulación y el agua con sal (20) fluye manteniéndose un circuito que aumenta la eficiencia del evaporador(9) .
Operando como bomba de calor, un tubo conectaría el condensador (2) con el colector de admisión (54) del portador de calor para recoger y aprovechar el calor desprendido en la condensación aumentando el rendimiento del sistema.
Otra posible aplicación es utilizar el adsorbedor de la FIGURA 9 como secador. Debido al poder adsorbente de la zeolita, si el refrigerante es agua, la boca del colector de admisión del vapor de agua (45) debe conectarse con la cámara a secar y la boca del colector de expulsión (44) debe colocarse en el exterior.

Claims

REIVINDICACIONES
1_ - Sistema de refrigeración por adsorción caracterizado por la existencia en el adsorbedor de intercambiadores que 5 ejecutan el ciclo de refrigeración en cuatro fases diferenciadas; calentamiento, desorción, enfriamiento, adsorción.
2. Sistema según reivindicación 1 caracterizado por que 0 existe un intercambio térmico a través del fluido portador de calor, cediéndose calor desde los intercambiadores en fase de enfriamento a los intercambiadores en fase de calentamiento.
3. Sistema según reivindicación 2 caracterizado por que los intercambiadores realizan el ciclo de forma sincronizada de forma que el número de intercambiadores en cada una de las fases durante cada estadio del ciclo es el mismo y el paso de todos los intercambiadores a la siguiente fase es simultáneo coincidiendo estadio y duración de una fase.
4.- Sistema según reivindicación 2 caracterizado por que los intercambiadores realizan el ciclo sincronizadamente de forma que durante cada estadio existe al menos un intercambiador en cada fase siendo el tiempo de cada fase variable y el paso al siguiente estadio se realiza por un cambio de fase de algunos intercambiadores no siendo necesario que todos los intercambiadores cambien de fase para el cambio de estadio.
5. Sistema, según las reivindicaciones 1,2 y 3, caracterizado por su utilización como bomba de calor por adsorción.
6. Sistema, según las reivindicaciones 1,2 y 4, caracterizado por su utilización como bomba de calor de adsorción.
7. Dispositivo que aplica el sistema según reivindicaciones 3, 4, 5 y 6 caracterizado por que los intercambiadores del ¿dsorbedor constan de un cilindro central, por donde fluye el portador de calor, encajado dentro de un anillo cilíndrico, que contiene el adsorbente y por donde fluye el agente refrigerante.
8. Dispositivo según reivindicación 7 caracterizado por que el anillo cilindrico del agente refrigerante posee dos aperturas, una superior y otra inferior que conecta con dos colectores, uno de salida y otro de entrada que intercomunican a todos los anillos cilíndicos de los intercambiadores del adsorbedor.
9. Dispositivo según reivindicación 7 caracterizado por que el cilindro del fluido portador de calor posee dos aperturas, una superior y otra inferior que conecta con dos colectores, uno de salida y otro de entrada que intercomunican a todos los cilindros de los intercambiadores del adsorbedor.
10. Dispositivo según reivindicación 7 caracterizado por una disposición simétrica de los intercambiadores en el adsorbedor respecto de un eje central siendo el eje longitudinal de los intercambiadores paralelo a dicho eje central.
11. Dispositivo según reivindicaciones 8,9 y 10 caracterizado por un sistema de vávulas para el fluido portador del calor que comprende un circulo superior y otro inferior, centrados en el eje del adsorbedor, cerrando las bases de los cilindros del portador de calor con aperturas y conexiones tubulares que permiten un adecuado circuito del portador de calor por los intercambiadores.
12. Dispositivo según reivindicaciones 8,9 y 10 caracterizado por un sistema de válvulas para el agente refrigerante que comprende unos anillos circulares situados por encima y por debajo de las aperturas de los anillos cilindricos centrados en el eje del adsorbedor, con una apertura que va girando permitiendo la adecuada distribución del agente refrigerante estando situado el centro de los anillos en el eje de simetría. 13. Dispositivo según reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por que el circuito del refrigerante en el interior del adsorbedor está envuelto en un aislante térmico.
5 14. Dispositivo según reivindicación 13 caracterizado por que existe un acoplamiento magnético entre los sistemas de válvulas del agente refrigerante y del portador de calor.
15. Dispositivo según reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por que el sistema de v lvulas se mueve con un motor "paso a paso".
16. Dispositivo según reivindicación 7 caracterizado por que el anillo cilindrico del agente refrigerante tiene adosado a su cara externa un dispositivo aportador de energía térmica.
17. Dispositivo según reivindicación 16 caracterizado por que el dispositivo aportador de energía térmica es del tipo de microondas cuando el agente refrigerante sea agua o vapor de agua.
18. Dispositivo según reivindicaciones 17 caracterizado por que el aislamiento es de tipo cerámico y el dispositivo aportador de energía térmica se halla fuera de este aislamiento.
19. Dispositivo según reivindicación 7 caracterizado por que el tratamiento previo del adsorbente es semejante tratamiento de preparación de los filtros de cerametal.
20. Dispositivo según reivindicaciones 3,4,5 y 6 caracterizado por que si el agente refrigerante es agua, en el evaporador el tubo que llega del condensador tiene su salida en una cámara previa por debajo de una disolución de sal en agua.
21. Dispositivo según reivindicación 20 caracterizado por que la cámara previa está conectada con el evaporador por la parte superior, por donde llega el agua al evaporador, y por la parte inferior , por donde el evaporador mantiene el flujo de disolución.
22. Dispositivo según reivindicaciones 11, 12, 15 y 16 caracterizado por que siendo el agente refrigerante agua, se utilice en circuito abierto como dispositivo de secado, acoplando la boca del colector de admisión del agente refrigerante a la cámara a secar y la boca de expulsión del agente refrigerante hacia el exterior.
RET.VINDICACIONES MODIFICADAS
[recibidas por la oficina internacional el 5 de febrero de 1993 (05.02.93); reivindicaciones 1-3,5,7,9 y 10 anilladas; reivindicación 4 remplazada por reivindicaciones 1,2 y 3; reivindicaciones 6,8,11,12,14,16,19 y 20 modificadas; las otras reivindicaciones no cambian (3 páginas)]
1.- Sistema de refrigeración por adsorción caracterizado por 5 que el número de intercambiadores en fase de calentamiento y enfriamiento es mayor que el número de intercambiadores en fase de adsorción y desorción siendo el paso al siguiente estadio por cambio de fase en algunos intercambiadores, no siendo necesario que todos los intercambiadores cambien de 10 fase para el cambio de estadio.
2.- Sistema de refrigeración por adsorción según reivindicación 1 caracterizado por la existencia de una compresión térmica entre dos isosteras en las fases de 15 calentamiento y enfriamiento.
3.- Sistema de refrigeración por adsorción según reivindicación 1 caracterizado por que el número de intercambiadores en fase de calentamiento y enfriamiento está 20 en proporción directa al ratio de compresión entre la presión de condensación y la de evaporación.
6.- Sistema, según las reivindicaciones 1,2 y 3 caracterizado por su utilización como bomba de calor por adsorción.
25
8.- Dispositivo de refrigeración por adsorción para aplicar el sistema según reivindicaciones 1,2 y 3 caracterizado por que los anillos cilindricos del agente refrigerante en los intercambiadores están intercomunicados por dos colectores,
30 uno de entrada y otro de salida situados por encima y por debajo de las bases cilindricas de dichos anillos cilindricos. 11. Dispositivo de refrigeración por adsorción que aplica el sistema según reivindicaciones 1,2 y 3 caracterizado por un sistema de vávulas para el fluido portador del calor que
5 comprende: a) un círculo superior y otro inferior, centrados en el eje del adsorbedor, cerrando las bases de los cilindros del portador de calor b) aperturas en los círculos y conexiones tubulares de una 10 parte de cada círculo a otra del mismo círculo que permiten un adecuado circuito del portador de calor pasando por los intercambiadores a través de un colector.
12. Dispositivo de refrigeración por adsorción que aplica el 15 sistema según reivindicaciones 1,2 y 3 caracterizado por un sistema de válvulas para el agente refrigerante que comprende: a) dos anillos circulares situados por encima y por debajo de las aperturas de los anillos cilindricos centrados en el
20 eje del adsorbedor, y situados en el interior de los colectores del agente refrigerante. b) una apertura, en cada anillo, que va girando permitiendo la adecuada distribución del agente refrigerante por los distintos intercambiadores.
25
13. Dispositivo según reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por que el circuito del agente refrigerante en el interior del adsorbedor está envuelto en un aislante térmico.
30 14. Dispositivo según reivindicación 13 caracterizado por que existe un acoplamiento entre los sistemas de válvulas del agente refrigerante y del portador de calor haciendo que todas las válvulas se muevan sincronizadamente.
35 15. Dispositivo según reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por que el sistema de válvulas se mueve con un motor "paso a paso".
16. Dispositivo según reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por que el anillo cilindrico del agente refrigerante tiene adosado a su cara externa un dispositivo aportador de energía térmica.
5 17. Dispositivo según reivindicación 16 caracterizado por que el dispositivo aportador de energía térmica es del tipo de microondas cuando el agente refrigerante sea agua o vapor de agua.
10 18. Dispositivo según reivindicaciones 17 caracterizado por que el aislamiento es de tipo cerámico y el dispositivo aportador de energía térmica se halla fuera de este aislamiento.
15 19. Dispositivo según reivindicación 8, 11 y 12 caracterizado por que el tratamiento previo del adsorbente es semejante tratamiento de preparación de los filtros de cerametal.
20. Dispositivo según reivindicaciones lr2,3 y 6 20 caracterizado por que si el agente refrigerante es agua, en el evaporador el tubo que llega del condensador tiene su salida en una cámara previa por debajo de una disolución de sal en agua.
2521. Dispositivo según reivindicación 20 caracterizado por que la cámara previa está conectada con el evaporador por la parte superior, por donde llega el agua al evaporador, y por la parte inferior , por donde el evaporador mantiene el flujo de disolución. 0
22. Dispositivo según reivindicaciones 11, 12, 15 y 16 caracterizado por que siendo el agente refrigerante agua, se utilice en circuito abierto como dispositivo de secado, acoplando la boca del colector de admisión del agente 5 refrigerante a la cámara a secar y la boca de expulsión del agente refrigerante hacia el exterior. DECLARACIÓN SEGÚN EL ARTICULO 19
Las reivindicaciones originales 1,2,3 y 5 relacionadas con el sistema y calificadas con categoría X en el informe de búsqueda internacional han sido canceladas. La reivindicación original número 4 relacionada con el sistema ha sido subdividida en tres reclamaciones distintas para clarificar la reivindicación original. Estas reivindicaciones determinan un ciclo reversible de Carnot de alta eficiencia que puede ser aplicablable a diferentes rangos de temperatura. Los dibujos 13 y 14 explican este esquema de trabajo donde el número de intercambiadores en cada una de las fases no es el mismo.
La reivindicación original número 7, relacionada con la estructura de los intercambiadores y con categoría Y in el informe de búsqueda internacional ha sido cancelada. Las reivindicaciones 9 y 10/ también relacionadas al tipo de intercambiadores de calor han sido canceladas. El resto de correcciones relacionadas con el dispositivo determinan el conjunto especifico de uniones e interacciones entre las diferentes partes del dispositivo.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4410545A1 (de) * 1994-03-26 1995-09-28 Linde Ag Verfahren zum Betrieb einer Adsorptionskälteanlage
GR20030100184A (el) * 2003-04-21 2004-12-17 Αλεξανδρος Παπαδοπουλος Ψυκτης προσροφησης για την παραγωγη ψυκτικης ισχυος απο ζεστο νερο χαμηλης θερμοκρασιας

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1790757A (en) * 1931-02-03 Regenerative refrigerating apparatus
US2049793A (en) * 1932-07-26 1936-08-04 James C Armor Refrigerating apparatus
US2087939A (en) * 1933-08-28 1937-07-27 Sarnmark Axel Uno Process for producing cold and continuously operating absorption cold apparatus
US2287172A (en) * 1939-01-10 1942-06-23 Laurence S Harrison Method of and apparatus for refrigeration and air conditioning
FR2465970A1 (fr) * 1979-09-20 1981-03-27 Centre Tech Ind Aerauliq Procede et dispositif de refrigeration en presence d'un systeme a adsorbants solides
US4372376A (en) * 1980-12-09 1983-02-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Heat pump apparatus
US4439994A (en) * 1982-07-06 1984-04-03 Hybrid Energy Systems, Inc. Three phase absorption systems and methods for refrigeration and heat pump cycles
US4459814A (en) * 1981-11-02 1984-07-17 Schaetzle Walter J Thermal energy compression system for heat pumps
US4478057A (en) * 1982-08-09 1984-10-23 Bosch-Siemens Hausgeraete Gmbh Continuously operating an adsorption refrigeration plant, especially for operation by waste heat of combustion engines or the like
DE3509564A1 (de) * 1985-03-16 1986-09-18 Thomas Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Föllinger Apparatur zur durchfuehrung von adsorption, desorption und innerem waermeaustausch
FR2604100A1 (fr) * 1986-09-18 1988-03-25 Simonny Roger Dispositif d'enceinte pour adsorbeurs ou evaporateurs sous vide
US5046319A (en) * 1990-10-16 1991-09-10 California Institute Of Technology Regenerative adsorbent heat pump

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1790757A (en) * 1931-02-03 Regenerative refrigerating apparatus
US2049793A (en) * 1932-07-26 1936-08-04 James C Armor Refrigerating apparatus
US2087939A (en) * 1933-08-28 1937-07-27 Sarnmark Axel Uno Process for producing cold and continuously operating absorption cold apparatus
US2287172A (en) * 1939-01-10 1942-06-23 Laurence S Harrison Method of and apparatus for refrigeration and air conditioning
FR2465970A1 (fr) * 1979-09-20 1981-03-27 Centre Tech Ind Aerauliq Procede et dispositif de refrigeration en presence d'un systeme a adsorbants solides
US4372376A (en) * 1980-12-09 1983-02-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Heat pump apparatus
US4459814A (en) * 1981-11-02 1984-07-17 Schaetzle Walter J Thermal energy compression system for heat pumps
US4439994A (en) * 1982-07-06 1984-04-03 Hybrid Energy Systems, Inc. Three phase absorption systems and methods for refrigeration and heat pump cycles
US4478057A (en) * 1982-08-09 1984-10-23 Bosch-Siemens Hausgeraete Gmbh Continuously operating an adsorption refrigeration plant, especially for operation by waste heat of combustion engines or the like
DE3509564A1 (de) * 1985-03-16 1986-09-18 Thomas Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Föllinger Apparatur zur durchfuehrung von adsorption, desorption und innerem waermeaustausch
FR2604100A1 (fr) * 1986-09-18 1988-03-25 Simonny Roger Dispositif d'enceinte pour adsorbeurs ou evaporateurs sous vide
US5046319A (en) * 1990-10-16 1991-09-10 California Institute Of Technology Regenerative adsorbent heat pump

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