WO2008034152A2 - Kühlgerät - Google Patents

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WO2008034152A2
WO2008034152A2 PCT/AT2007/000422 AT2007000422W WO2008034152A2 WO 2008034152 A2 WO2008034152 A2 WO 2008034152A2 AT 2007000422 W AT2007000422 W AT 2007000422W WO 2008034152 A2 WO2008034152 A2 WO 2008034152A2
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cooling
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Hans-Peter Bierbaumer
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Hans-Peter Bierbaumer
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B33/00—Boilers; Analysers; Rectifiers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Definitions

  • the invention relates to a refrigerator with a refrigerant circuit comprising at least one adsorber or at least one absorber with at least one generator, at least one condenser and at least one evaporator, wherein the generator or the adsorber has a circuit for a heat transfer fluid, wherein this circuit is associated with a heat source.
  • Air conditioners today mainly work according to the absorption or the adsorption principle.
  • Absorption chillers are the most widely used worldwide.
  • the thermal compression of the refrigerant is carried out by a liquid coolant and a liquid solvent and a drive heat, which replaces the electrical energy of a mechanical compressor.
  • a water / lithium bromide solution is used, with water as the refrigerant.
  • the cooling effect is based on the evaporation of the refrigerant water in the evaporator at very low pressure.
  • the vaporized refrigerant is absorbed in the absorber, thereby diluting the water / lithium bromide solution.
  • the process is cooled.
  • solution is constantly pumped into the generator, wherein a regeneration of the solution by the supply of drive heat, eg Wa ⁇ nwasser is achieved.
  • the refrigerant condenses through the use of cooling water and flows back into the evaporator via an expansion valve.
  • Adsorption chillers use a solid sorbent instead of a liquid solution.
  • water is used as refrigerant and gel as adsorber.
  • the machines include two adsorber chambers, an evaporator and a condenser.
  • the adsorber in the second chamber adsorbs the water vapor coming from the evaporator while the adsorber is being regenerated in the first chamber via hot water supplied by an external heat source.
  • the chamber To allow continuous adsorption, the chamber must be cooled.
  • the water in the evaporator is converted by heating via an external water cycle in the gaseous state.
  • the actually usable cooling is generated. If the cooling capacity falls to a certain value due to the load on the adsorber, the function in the chambers is switched over.
  • the necessary drive heat is usually generated by district heating, waste heat, heat from power heat couplings or fossil firing.
  • systems already exist in which solar energy is used to generate the drive heat as e.g. in the above-mentioned guide or also in DE 202 17 040 U, DE 28 51 867 A, DE 28 16 317 A or DE 10 2004 039 327 A is described.
  • Object of the present invention is to provide an air conditioner in which these disadvantages are avoided.
  • This object of the invention is achieved in that a combustion device for a Browngas or a Thermogenera- gate for the conversion of a Brown gas in water and heat is used as the heat source in the cooling device according to the invention.
  • Browngas is a special hydrogen-oxygen gas mixture, named after its discoverer YuIl Brown, which can be produced by electrolysis of water. According to Brown's theory, this consists of a mixture of monoatomic hydrogen and oxygen. As a result, they are at a higher energy level than the diatomic species, so that during combustion, it is not necessary to expend some of the energy first to destroy the bonds of the diatomic species.
  • the gas mixture thus has a higher energy content than a conventional water fabric-oxygen gas mixture. As a result, it burns with a hotter flame.
  • the cooling device according to the invention also offers the possibility of integrating this efficiently in a total energy concept of a building in which, for example, the brown gas is also used for heating purposes, for example for hot water production.
  • the combustion device is flow-connected to a gas generator for generating the Brown gas, whereby the continuity of the system can be increased and, in particular, no additional buffers are required.
  • the gas generator may have a reaction space in which electrodes are arranged, wherein the reaction space is rotationally symmetrical with respect to an axis and inner boundary surfaces of the reaction space in the region of a jacket of the reaction space are at least partially formed by the inner electrode surfaces of the electrodes of the generator. It can thus be more efficient with respect to conventional brown gas generators, e.g. as described in US Pat. No. 6,443,725 B or US Pat. No. 4,011,777 A, in which the simultaneous formation of an electric field and a rotational movement on the water is made possible by the rotational formation of the reaction space of the gas generator and consequently the formation of Browngas favors or their education rate is increased.
  • At least one tangential to the shell of the reactor can be used.
  • a rotor is formed with a rotation axis which is coaxial with the axis of the reaction space, as a result of a force acting on the bubbles of the forming Browngases in the direction of the axis of the reaction space force can be exercised.
  • a rotation with an amount of angular velocity is formed from a range of 10 s "1 to 25 s " 1 .
  • the bottom plate and / or cover plate can be arranged coaxially aligned to the axis of the reaction space discharge opening, whereby the forming in the region of the axis of the reaction chamber Browngas can be sucked easier.
  • the outflow opening can be formed by a parallel to the direction of the axis of the reaction chamber adjustable suction lance, so that an undesirable aspiration of working fluid can be minimized with the Browngas formed in the reaction chamber, if the depth of insertion of the suction lance is adjusted accordingly and so the outflow as close as possible to the place development of brown gas.
  • phase separation device can be arranged in the suction lance for further reduction of possibly entrained water with the brown gas.
  • a throttle valve or a valve can be arranged and the reaction space can be formed as a pressure vessel, whereby an improved adjustment of the pressure in the reaction chamber is achieved and thus the formation rate of the Brown gas can be favored.
  • the gas generator may be provided with a sound source. It is advantageous if the sound source sound with a frequency in the range of 25 kHz to 55 kHz or 38.5 to 41.5 kHz, in particular 40.5 IcHz is formed because the formation rate of the Brown gas can also be increased by the application of water to the sound.
  • this sound source is aligned coaxially with respect to the axis of the reaction space or, according to a further embodiment variant, at least a portion of the inner boundary surface of the reaction space is formed as a reflector concentrating the sound, thus concentrating the sound in the area of the axis or the sound pressure in the area the axis can be increased, ie at that place where the Browngas is preferably formed.
  • the gas generator is equipped with an infrared source, as this can accelerate the formation of Brown gas, by this infrared source a certain amount of the required energy for Browngasher too can be provided.
  • the gas generator is formed with a magnet or can according to a further embodiment, a magnetic field direction of the magnet in the region of the axis of the reaction space with respect to a direction of angular velocity of the rotor be formed in anti-parallel, whereby the deposition is suppressed by molecular hydrogen or molecular oxygen at the two electrodes in favor of the formation of Browngas.
  • a pressure vessel for the water to be formed as the working medium in or on the gas generator, as a result of which, as already mentioned, the formation rate of the brown gas is favored again.
  • the gas generator is connected to a desalination direction, so that the water required for the electrolysis can be generated from seawater.
  • this also has the advantage that so that the air conditioner can be made mobile, for example, on ships or the like., Can be used.
  • the combustion device may be formed with a collecting device for the combustion gases, ie essentially water vapor, it being advantageous if this collecting device comprises a condenser, at which the water vapor is liquified to water, so that in turn the water to the gas generator or the pressure vessel for the water can be recycled and thus the cycle is available again.
  • This has the advantage, in particular, if the water for electrolysis is produced from seawater, since it allows the water desalination device to be operated for a relatively long period of time because of less stress, for example the membranes of reverse osmosis plants.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a cooling device according to the invention, which operates on the principle of absorption;
  • Fig. 2 shows the structure of a gas generator
  • FIG 3 shows an embodiment variant of the gas generator with a sound source arranged in the reaction space
  • Fig. 4 shows another embodiment of the gas generator.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a cooling device 1 according to the invention, which operates on the principle of Adsorptionskarltemaschinen.
  • this cooling device comprises a generator 2 or expeller, an absorber 3, an evaporator 4, a condenser 5, a combustion device 6 for a hydrogen-oxygen mixture in the form of brown gas, and a gas generator 7.
  • the combustion device 6 is connected via a circuit 8 for a heat transfer fluid to the generator 2, whereby the necessary drive heat is transmitted to the generator 2.
  • a heat transfer fluid for example, water can be used, as well as other fluids that can absorb the heat of combustion, which arises in the combustion device 6, record and transmit to the generator 2, possible.
  • the generator 2 is a pump 9, which has a low demand for electrical energy that can be supplied, for example, from a battery or the like., In this case, the supply of electricity from solar energy optionally with the interposition of batteries for the operation of the Pump 9 is possible.
  • the generator 2 is connected via a valve 10 to the absorber 3.
  • Absorber 3 contains the absorption medium, for example the water / lithium bromide solution. The water serves as a refrigerant.
  • the absorber 3 is in turn connected to the evaporator 4.
  • the refrigerant such as water
  • the evaporator 4 is connected via a valve 11 to the condenser 5, via which the return of condensed refrigerant in the evaporator 4 is made possible and thus a refrigerant circuit is closed.
  • cold water is supplied to the evaporator 4.
  • cooling water as indicated in FIG.
  • absorption layers exist with expansion machines in the absorption cycle, which are operated, for example, with ammonia or an ammonia solution, as described e.g. from DE 202 17 040 U is known.
  • the invention also includes refrigerators 1 according to the adsorption principle, wherein, as mentioned above, in this case an adsorber, for example silica gel, is used.
  • an adsorber for example silica gel
  • this combustion device 6 can be a combustion lance, at the open end of which a flame burns.
  • this combustion lances are known per se, for example, the design of this combustion device. 6 with correspondingly automatic ignition mechanisms, for example a piezo ignition, so that the ignition of the gas mixture takes place automatically when required and therefore the flame in the combustion device 6 does not have to burn constantly.
  • thermogenerator in which the conversion of the brown gas into water and heat takes place.
  • the interior of the thermogenerator is filled with an open-pore sintered material or a sintered metal.
  • the Browngas undergoes a catalytically induced recombination or a conversion into water on the very large surface of the inner pores of the sintered material.
  • heat is released, which is then fed to the generator 2 or the adsorber. It is advantageous that the recombination of the brown gas to water in the sintered material is comparatively slow and without flame formation going on.
  • the circuit 8, which connects the combustion device 6 to the generator 2 can in the simplest case be formed in the region of the combustion device 6 by a corresponding tubular helix, for example made of copper, in order to ensure a high degree of transfer of the heat generated by the combustion into the heat transfer medium to reach.
  • Fig. 2 shows the structure of an embodiment of the gas generator 7 shown schematically.
  • the interior of the gas generator 7 is formed by a rotationally symmetrical with respect to an axis 12 shaped reaction chamber 13.
  • the reaction space 13 is formed cylindrical and the boundary surfaces 14 are accordingly formed by a jacket 15 and a circular disk-shaped base plate 16 or a likewise circular disk-shaped cover plate 17.
  • a working medium formed at least essentially by water is supplied to the reaction space 13 through a line 18 in the base plate 16, wherein an inlet connection 19 of the line 18 or an inflow opening into the reaction space 13 is aligned tangentially with respect to the axis 12.
  • two electrodes 22 or cathode 23 are arranged as electrodes 24, inner electrode surfaces 25 and 26 forming the boundary surface 14 in the region of the jacket 15 of the reaction space 13, at least in some regions.
  • the boundary surface 14 in the region of the jacket 15 is continuous in the inner Elektrodenoberf ⁇ umbleen 25 and 26 and thus form these surfaces together a cylinder jacket surface.
  • the working medium is set in rotation by a rotor 27.
  • the rotor 27 is arranged in the region of the bottom plate 16 with a rotation axis 28, which is aligned coaxially with respect to the axis 12 of the rotation space 13.
  • the rotational movement of the rotor 27 takes place at an angular speed whose vectorial direction 29 is aligned parallel to the axis 12 of the reaction space 13 in the direction of the cover plate 17.
  • the movement of the working medium flowing in tangentially from the inlet connection 19 and the movement of the working medium in the reaction chamber 13 in the same direction thus take place in the same direction, which avoids swirling in the region of the inlet connection 19 of the working medium is coming.
  • the rotor 27 or a motor driving it is designed so that the rotation takes place with an amount of the angular velocity from a range of 10 sec "1 to 25 sec " 1 .
  • the rotor 27 can be fed either from the power grid or with electricity from solar energy, as all pumps 9 of the cooling device.
  • an electric field 30 is generated by applying an electrical voltage to the electrodes 24 between the anode 22 and the cathode 23, then there is a corresponding movement of the ions present in the working medium and subsequently at the anode 22 for the formation of molecular Oxygen and at the cathode 23 for the formation of molecular hydrogen.
  • This deposition of oxygen or hydrogen takes place in the usual electrolytic splitting of water at the electrode surfaces 25 and 26, respectively. From the formation of brown gas, it is known that this is formed in the middle between the two electrodes 24 and thus accumulates in the form of bubbles 31 in the region of the axis 12 of the reaction space 13.
  • the bubbles 31 of the formed brown gas are concentrated in the region of the axis 12 of the reaction space 13 and, on the other hand, rise due to the buoyancy in the reaction space 13 in the direction of the outflow opening 21 and can thus be deflected by the Line 20 are sucked out.
  • a force is exerted on the bubbles 31 of the resulting brown gas, thereby further concentrating them in the region of the axis 12 of the reaction space 13 and thereby forming the resulting Brown gas can be sucked out of the reaction space 13 through the outflow opening 21 or the line 20.
  • the electrodes 24 may also be embedded on the inside of the jacket 15 of the reaction space 13, so that the inner electrode surfaces 25 and 26 form a cylindrical surface with the inner boundary surface 14 of the reaction space 13.
  • the bottom plate 16, the cover plate 17 and the jacket 15, which limit the reaction space 13, may be made of an electrically non-conductive material, preferably a plastic.
  • the outflow opening 21 may be formed in the front end region of a suction lance 32, as shown in FIG. 3.
  • This suction lance 32 may be arranged to be adjustable in the direction parallel to the axis 12 of the reaction chamber 13 and can thus be inserted into the reaction space 13 different far.
  • By suitable adjustment of the suction lance 32 can be achieved that with the bubbles 31 of the Brown gas only a very small proportion of the working medium water is sucked with.
  • the working medium is introduced through the inlet connection 19, as has already been stated, into the reaction space 13 and is set in rotary motion by the rotor 27 in accordance with the angular velocity.
  • the brown gas is formed in the bubbles 31, which are sucked out of the region of the axis 12 of the reaction space 13 with the aid of the suction lance 32.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the gas generator 7 with at least one sound source 33 arranged in the reaction space 13.
  • the sound source 33 is arranged coaxially with respect to the axis 12 of the reaction space 13 in the region of the bottom plate 16. According to this embodiment, it is also provided that the sound source 33 is attached to the rotor 27. With this sound source 33, ultrasound is irradiated with a frequency from a range of 25 kHz to 55 kHz, preferably from 38, 5 kHz to 41.5 kHz in the reaction chamber 13 and thus applied to the water. In particular, a frequency of 40, 5 kHz proves to be favorable.
  • the inner boundary surfaces 14 of the reaction space 13 are formed by a surface also curved in the direction parallel to the axis 12 or according to this embodiment by a spherical surface.
  • the sound-concentrating reflector 34 in conjunction with the sound source 33 arranged in the region of the axis 12, achieves a sound-concentrating effect, with an increase or concentration the sound pressure over the length of the axis 12 in the region of the reaction chamber 13 comes. Since the reflector 34 is not parabolically shaped, the sound concentration is not in a single point or focal point but over an extended length range of the axis 12 in the reaction space 13. However, this length range of the axis 12 is also the area by the formation of the Brown gases in the bubbles 31 can be observed. It turns out that by applying the working medium or the area of formation of the bubbles 31 of the Brown gas in the vicinity of the axis 12 with ultrasound a significant increase in the formation of the Brown gas can be achieved.
  • the gas generator 7 it is possible to provide it with at least one infrared source 35 and at least one magnet 36, as shown in Fig. 4.
  • the infrared source 35 can be recessed into the boundary surface 14 in the area of the cover plate 17 and radiates infrared radiation into the region of the reaction space 13. It turns out that by applying the working medium with infrared radiation also a positive influence on the formation of the Brown gas in the bubbles 31 is effected and thus the formation of the Brown gas can be accelerated.
  • the point at which the infrared source 35 is arranged in the reaction space 13 is not decisive for their effect. Essential is the admission of the working medium with the infrared radiation as such.
  • the magnet 36 is likewise arranged in the region of the cover plate 17, the latter being oriented such that the magnetic induction 37 is aligned in the area of the axis 12 of the reaction space 13 in anti-parallel with respect to the angular velocity of the rotor 27 (FIG. 3) or with respect to its direction 29 is.
  • the antiparallel magnetic induction 37 aligned with respect to the angular velocity now causes an additional force pointing approximately in the direction of the axis 12 of the reaction space 13.
  • the ions in the working medium are forced onto spiral-shaped paths which continue to follow the axis 12 of the reaction space 13. approach.
  • the force of the magnet or magnets 36 thus prevents the ions of the working medium from reaching the anode 22 or the cathode 23, where they lead to the formation of molecular oxygen or molecular hydrogen, and on the other hand causes the ions be concentrated in the area around the axis 12 and there the formation of the Brown gas is intensified in the bladder 31.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a gas generator 7.
  • the inner boundary surface 14 of the reaction space 13 as well as the electrode surfaces 25 and 26 together form an inner side of a spherical surface, which act on the sound generated by the sound source 33 concentrating. That the boundary surface 14 and the electrode surfaces 25 and 26 together form the reflector 34 for the concentration of sound energy in the region of the axis 12 of the reaction chamber 13.
  • the inlet port 19 is aligned tangentially to the boundary surface 14 and perpendicular to the axis 12 of the reaction chamber 13, water flows in the reaction space 13 a.
  • the outflow opening 21 of the suction lance 32 is formed by a suction funnel 38 in this embodiment of the gas generator 7. Subsequent to this suction funnel 38, the suction lance 32 is also equipped with a phase separator 39. Through this phase Sentrenneinrichtimg 39 is achieved that the liquid working fluid is separated from the rising with the bubbles 31 Browngas and is thus retained in the reaction chamber 13. In the subsequent to the suction lance 32 line 20, a throttle valve or a valve 40 is further provided. As a result, the reaction space 13 at the same time also forms a pressure vessel.
  • a magnet 41 is arranged both in the region of the cover plate 17 and in the region of the base plate 16, whereby the magnetic field or the magnetic induction 37 is homogenized in the region of the axis 12 of the reaction space 13 History has.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Kühlgerät (1) mit einem Kältemittelkreislauf umfassend zumindest einen Adsorber oder zumindest einen Absorber(3) mit zumindest einem Generator (2), zumindest einen Kondensator (5) sowie zumindest einen Verdampfer (4), wobei der Generator (2) oder der Adsorber einen Kreislauf (8) für ein Wärmeträgerfluid aufweist, wobei diesem Kreislauf (8) eine Wärmequelle zugeordnet ist. Die Wärmequelle ist durch eine Verbrennungseinrichtung (6) für ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in Form von Brown-Gas oder einen Thermogenerator zur Umwandlung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in Form von Brown-Gas in Wärme gebildet.

Description

Külilgerät
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem Kältemittelkreislauf umfassend zumindest einen Adsorber oder zumindest einen Absorber mit zumindest einem Generator, zumindest einen Kondensator sowie zumindest einen Verdampfer, wobei der Generator oder der Adsorber einen Kreislauf für ein Wärmeträgerfluid aufweist, wobei diesem Kreislauf eine Wärmequelle zugeordnet ist.
Klimageräte arbeiten heute hauptsächlich nach dem Absorptions- oder dem Adsorptionsprin- zip. Absorptionskältemaschinen sind weltweit am häufigsten verbreitet. Die thermische Verdichtung des Kältemittels erfolgt durch ein flüssiges Kühlmittel und ein flüssiges Lösungsmittel sowie einer Antriebswärme, die die elektrische Energie eines mechanischen Kompressors ersetzt. Für Kaltwasser über 0 0C wird zumeist eine Wasser-/Lithiumbromid-Lösung eingesetzt, wobei Wasser als Kältemittel dient. Die Kühlwirkung basiert auf der Verdampfung des Kältemittels Wasser im Verdampfer bei sehr geringem Druck. Das verdampfte Kältemittel wird im Absorber absorbiert und dabei wird die Wasser-/Lithiumbromid-Lösung verdünnt. Damit der Absorptionsvorgang effizient abläuft, wird der Prozess gekühlt. Dazu wird ständig Lösung in den Generator gepumpt, wobei eine Regeneration der Lösung durch die Zufuhr von Antriebswärme, z.B. Waπnwasser, erreicht wird. Das Kältemittel kondensiert durch den Ein- satz von Kühlwasser und fließt über ein Expansionsventil zurück in den Verdampfer.
Adsorptionskältemaschinen verwenden anstelle einer flüssigen Lösung ein festes Sorptionsmittel. Üblicherweise wird Wasser als Kältemittel und Gel als Adsorber verwendet. Die Maschinen umfassen zwei Adsorberkammern, einen Verdampfer und einen Kondensator. Der Adsorber in der zweiten Kammer adsorbiert den vom Verdampfer kommenden Wasserdampf, während der Adsorber in der ersten Kammer regeneriert wird, und zwar über Warmwasser, das von einer externen Wärmequelle gespeist wird. Um eine kontinuierliche Adsorption zu ermöglichen, muss die Kammer gekühlt werden. Das Wasser im Verdampfer wird durch Erwärmung über einen externen Wasserkreislauf in den gasförmigen Zustand überführt. Hier wird die eigentlich nutzbare Kühlung erzeugt. Sinkt aufgrund der Belastung des Adsor- bers die Kühlleistung auf einem bestimmten Wert, wird die Funktion in den Kammern umgeschaltet. Diese Prinzipien sind u.a. „Klimasol, Leitfaden zum Thema solares Kühlen" herausgegeben vom oberösterreichischen Energiesparverband entnehmbar.
Die notwendige Antriebswärme, also beispielsweise das Warmwasser, wird üblicherweise über Fernwärme, Abwärme, Wärme aus Kraft- Wärmekopplungen oder über fossile Feuerungen erzeugt. Daneben existieren bereits Anlagen, in denen solare Energie zur Erzeugung der Antriebswärme verwendet wird, wie dies z.B. im oben bezeichneten Leitfaden oder aber auch in der DE 202 17 040 U, der DE 28 51 867 A, der DE 28 16 317 A oder der DE 10 2004 039 327 A beschrieben ist.
Die Verwendung von elektrischem Strom als Antriebsenergie hat den Nachteil, dass in Spitzenzeiten der Strombedarf überproportional ansteigt, das insbesondere in Ländern zu Problemen führen kann, in denen der Strom zu einem großen Anteil aus Wasserenergie erzeugt wird, da gerade in den Zeiten von hoher Sonneneinstrahlung die Wasserpegel niedrig sind. Die Verwendung von fossilen Energieträgern birgt wiederum den Nachteil in sich, dass damit die Umweltbelastung durch die Verbrennungsgase CO2, etc. deutlich steigt. Schließlich hat die Verwendung von solarer Energie den Nachteil, dass damit der Betrieb der Anlagen in Nachtstunden nicht bzw. nur eingeschränkt möglich ist.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es ein Klimagerät zu schaffen, bei welchem diese Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass als Wärmequelle bei dem erfindungsgemäßen Kühlgerät eine Verbrennungseinrichtung für ein Browngas oder ein Thermogenera- tor für die Umwandlung eines Browngases in Wasser und Wärme verwendet wird.
Browngas ist ein spezielles Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemisch, benannt nach seinem Entdecker YuIl Brown, welches durch Elektrolyse von Wasser erzeugt werden kann. Entsprechend der Theorie nach Brown besteht dieses aus einer Mischung aus monoatomarem Was- serstoff und Sauerstoff. Dadurch befinden sich diese im Vergleich zu den diatomaren Spezien in einem höheren Energielevel, sodass also während der Verbrennung nicht zuerst ein Teil der Energie aufgewendet werden muss, um die Bindungen der diatomaren Spezien zu zerstören. Das Gasgemisch weist also einen höhern Energiegehalt auf als ein herkömmliches Wasser- stoff-Sauerstoff-Gasgemisch. Infolge davon verbrennt es mit heißerer Flamme.
Durch die Verwendung eines Browngasbrenners ist es also möglich, elektrische Energie, welche zur Elektrolyse aufgewendet werden muss, mit sehr hohem Wirkungsgrad, d.h. ohne große Verlustleistung, umzuwandeln in Wärmeenergie über einen Umweg Browngas. Aufgrund der sehr heißen Flamme ist es möglich, diese Verbrennungseinrichtung nur während kurzer Zeiten für die Erzeugung von Antriebswärme für das Kühlgerät zu betreiben. Darüber hinaus entsteht bei der Verbrennung von Browngas lediglich Wasser, welches für die Umwelt unbedenklich ist. Weiters ist es gegebenenfalls damit auch möglich, mit entsprechenden Spei- chermedien das Browngas für den jeweiligen Anwendungszeitpunkt vorrätig zu halten. Aufgrund der sehr heißen Flamme des Browngases bietet das erfindungsgemäße Kühlgerät zudem die Möglichkeit dieses effizient in einem Gesamtenergiekonzept eines Gebäudes einzubinden, in dem beispielsweise das Browngas auch für Heizzwecke, beispielsweise zur Warmwassererzeugung, verwendet wird.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Verbrennungseinrichtung mit einem Gasgenerator zur Erzeugung des Browngases strömungsverbunden ist, wodurch die Kontinuität der Anlage gesteigert werden kann und insbesondere auch keine zusätzlichen Zwischenspeicher erforderlich sind.
Der Gasgenerator kann einen Reaktionsraum aufweisen, in dem Elektroden angeordnet sind, wobei der Reaktionsraum bezüglich einer Achse rotationssymmetrisch geformt ist und innere Begrenzungsflächen des Reaktionsraums im Bereich eines Mantels des Reaktionsraums zumindest bereichsweise durch die inneren Elektrodenoberflächen der Elektroden des Genera- tors gebildet sind. Es kann damit einer größerer Wirkungsgrad im Hinblick auf herkömmliche Browngasgeneratoren, z.B. wie sie in der US 6,443,725 B oder der US 4,011,777 A beschrieben sind, erzielt werden, in dem durch die rotationsförmige Ausbildung des Reaktionsraums des Gasgenerators die gleichzeitige Einwirkung eines elektrischen Feldes und einer Rotationsbewegung auf das Wasser ermöglicht wird und so in der Folge die Bildung von Browngas begünstigt bzw. deren Bildungsrate erhöht wird.
Um die Rotation des Wassers im Gasgenerator zu unterstützen bzw. der Ausbildung dieses Strömungsprofils zu beschleunigen, kann zumindest ein tangential zum Mantel des Reak- tionsraums ausgerichteter Einlaufstutzen für das Wasser in dem Mantel angeordnet sein.
Es ist weiters möglich, dass im Gasgenerator ein Rotor mit einer Rotationsachse ausgebildet ist, die koaxial zur Achse des Reaktionsraums ausgebildet ist, da dadurch eine auf die Blasen des sich bildenden Browngases in Richtung auf die Achse des Reaktionsraums konzentrierend wirkende Kraft ausgeübt werden kann. Insbesondere ist dabei von Vorteil, wenn eine Rotation mit einem Betrag der Winkelgeschwindigkeit aus einem Bereich von 10 s"1 bis 25 s"1 ausgebildet wird.
In einer dem Reaktionsraum abschließenden Bodenplatte und/oder Deckplatte kann eine zur Achse des Reaktionsraumes koaxial ausgerichtete Ausströmöffnung angeordnet sein, wodurch sich das im Bereich der Achse des Reaktionsraums bildende Browngas einfacher abgesaugt werden kann.
Die Ausströmöffnung kann durch eine parallel zur Richtung der Achse des Reaktionsraums verstellbare Absauglanze gebildet sein, sodass ein unerwünschtes Absaugen von Arbeitsmedium mit dem im Reaktionsraum gebildeten Browngas minimiert werden kann, wenn die Einschiebtiefe der Absauglanze entsprechend eingestellt wird und so die Ausströmöffnung möglichst nahe an den Ort des Entstehens des Browngases herangeführt wird.
Ebenfalls zur Unterstützung der Absaugung ist es möglich, die Ausströmöffnung durch einen Absaugtrichter zu bilden.
Weiters kann zur weiteren Reduzierung von eventuell mitgerissenem Wasser mit dem Brown- gas in der Absauglanze eine Phasentrenneinrichtung angeordnet sein.
In einer an die Ausströmöffnung anschließenden Leitung kann ein Drosselventil bzw. ein Ventil angeordnet werden und der Reaktionsraum so als Druckgefäß ausgebildet werden, wodurch eine verbesserte Einstellmöglichkeit des Druckes im Reaktionsraum erreicht wird und damit die Bildungsrate des Browngases begünstigt werden kann.
Der Gasgenerator kann mit einer Schallquelle versehen sein. Von Vorteil ist es dabei, wenn die Schallquelle Schall mit einer Frequenz aus einem Bereich von 25 kHz bis 55 kHz bzw. 38,5 bis 41,5 kHz, insbesondere 40,5 IcHz ausgebildet ist, da durch die Beaufschlagung des Wassers mit Schall die Bildungsrate des Browngases ebenfalls erhöht werden kann.
Diese Schallquelle ist in einer Ausführungsvariante bezüglich der Achse des Reaktionsraums koaxial ausgerichtet bzw. gemäß einer weiteren Ausfuhrungsvariante wird zumindest ein Teilbereich der inneren Begrenzungsfläche des Reaktionsraums als ein den Schall konzentrierender Reflektor gebildet, womit der Schall im Bereich der Achse konzentriert bzw. der Schalldruck im Bereich der Achse erhöht werden kann, also an jenem Ort, an dem bevorzugt das Browngas gebildet wird.
Weiters ist es möglich, dass der Gasgenerator mit einer Infrarotquelle ausgestattet ist, da damit die Bildung des Browngases beschleunigt werden kann, indem durch diese Infrarotquelle ein bestimmter Anteil an der benötigten Energie zur Browngasherstellung zur Verfügung gestellt werden kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gasgenerator mit einem Magneten ausgebildet ist bzw. kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante eine Magnetfeldrichtung des Magneten im Bereich der Achse des Reaktionsraums bezüglich einer Richtung einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors antiparallel ausgebildet sein, wo- durch die Abscheidung von molekularem Wasserstoff bzw. molekularem Sauerstoff an den beiden Elektroden zugunsten der Bildung von Browngas unterdrückt wird. Durch die Drehbewegung des Arbeitsmediums im Magnetfeld des Magneten mit einer antiparallelen Einstellung der Magnetfeldrichtung bezüglich der Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung des Wassers wird erreicht, dass auf Ionen in dem Arbeitsmedium durch das Magnetfeld eine re- sultierende Kraftwirkung ausgewirkt wird, die die Ionen auf eine spiralförmige, in Richtung auf die Achse des Reaktionsraums verlaufende Bewegungsbahn zwingt. Es wird damit verhindert, dass sich die Ionen den Elektroden nähern und sich dort abscheiden.
Weiters ist es möglich, dass im bzw. am Gasgenerator ein Druckgefäß für das Wasser als Ar- beitsmedium ausgebildet ist, wodurch, wie bereits erwähnt, wiederum die Bildungsrate des Browngases begünstigt wird.
Um das erfmdungsgemäße Kühlgerät auch in maritimen Bereichen problemlos verwenden zu können, ist es von Vorteil, wenn der Gasgenerator mit einer Wasserentsalzungsrichtung verbunden ist, sodass das benötigte Wasser für die Elektrolyse aus Meerwasser erzeugt werden kann. Insbesondere hat dieser auch den Vorteil, dass damit das Klimagerät mobil ausgebildet werden kann, beispielsweise auch auf Schiffen oder dgl., Verwendung finden kann.
Die Verbrennungseinrichtung kann mit einer Sammeleinrichtung für die Verbrennungsgase, also im Wesentlichen Wasserdampf, ausgebildet sein, wobei es von Vorteil ist, wenn diese Sammeleinrichtung einen Kondensator umfasst, an dem der Wasserdampf zu Wasser verflüssigt wird, sodass also das Wasser wiederum dem Gasgenerator oder dem Druckgefäß für das Wasser rückgeführt werden kann und somit dem Kreislauf wieder zur Verfügung steht. Diese hat insbesondere den Vorteil, wenn das Wasser für die Elektrolyse aus Meerwasser erzeugt wird, da damit die Wasserentsalzungseinrichtung über einen längeren Zeitraum wegen geringerer Belastung, beispielsweise der Membranen von Umkehrosmoseanlagen, betrieben werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen dabei jeweils in schematisch stark vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kühlgerätes, welches nach dem Absorptionsprinzip arbeitet;
Fig. 2 den Aufbau eines Gasgenerators;
Fig. 3 eine Ausführungsvariante des Gasgenerators mit im Reaktionsraum angeordneter Schallquelle;
Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante des Gasgenerators.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei- che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kühlgerätes 1, welches nach dem Prinzip von Adsorptionskältemaschinen arbeitet. Dieses Kühlgerät umfasst bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung einen Generator 2 bzw. Austreiber, einen Absorber 3, einen Verdampfer 4, einen Kondensator 5, eine Verbrennungseinrichtung 6 für ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in Form von Browngas, sowie einen Gasgenerator 7.
Die Verbrennungseinrichtung 6 ist über einen Kreislauf 8 für ein Wärmeträgerfluid mit dem Generator 2 verbunden, wodurch in den Generator 2 die notwendige Antriebswärme übertragen wird. Als Wärmeträgerfluid kann beispielsweise Wasser verwendet werden, ebenso sind andere Fluide, die die Verbrennungswärme, welche in der Verbrennungseinrichtung 6 entsteht, aufnehmen und in den Generator 2 übertragen können, möglich.
Der Generator 2 ist über eine Pumpe 9, welche einen geringen Bedarf an elektrischer Energie aufweist, die beispielsweise von einem Akkumulator oder dgl. gespeist werden kann, wobei in diesem Fall auch die Einspeisung von Strom aus solarer Energie gegebenenfalls unter Zwischenanordnung von Akkumulatoren zum Betrieb der Pumpe 9 möglich ist. Andererseits ist der Generator 2 über ein Ventil 10 mit dem Absorber 3 verbunden. Im Absorber 3 liegt das Absorptionsmedium, beispielsweise die Wasser-/Lithiumbromid-LÖsung vor. Das Wasser dient dabei als Kältemittel.
Der Absorber 3 ist wiederum mit dem Verdampfer 4 verbunden. Durch Verdampfung des Kältemittels, beispielsweise Wasser, im Verdampfer 4, bei vorzugsweise sehr geringen
Druck, kann damit das verdampfte Wasser in den Absorber 3 eingeleitet werden und verdünnt dort die Wasser/Lithiumbromid-Lösung. Schließlich ist der Verdampfer 4 über ein Ventil 11 mit dem Kondensator 5 verbunden, über den die Rückführung von kondensiertem Kältemittel in dem Verdampfer 4 ermöglicht wird und damit ein Kältemittelkreislauf geschlossen wird. Um den Prozess entsprechend effizient auszubilden, wird dem Verdampfer 4 Kaltwasser zugeführt. Des Weiteren werden dem Ab- sorber 3 und dem Kondensator 5 Kühlwasser, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, über einen entsprechenden Wärmetauscher zugeführt, sodass darin ein Mitteltemperaturniveau aufrechterhalten wird, bei dem sowohl die vom Kaltwasserkreislauf abgegebene Wärme als auch die Betriebswärme abgeführt werden. Daneben existieren, wie an sich bekannt, bei geschlossenem absorptionsgestützten Klimaanlagen ein Hochtemperaturniveau, bei dem die Prozesstem- peratur bereitgestellt wird im Generator 2, sowie einem Niedrigtemperaturniveau, bei dem der Kühlprozess betrieben wird im Verdampfer 4.
Dieser prinzipielle Aufbau einer Absorptionskühleinrichtung ist mit Ausnahme der Erzeugung der Antriebswärme über die Verbrennungseinrichtung 6 in Verbindung mit dem Gasge- nerator 7 an sich bekannt, sodass sich weitere Erörterungen an dieser Stelle erübrigen und sei der auf dem technischen Gebiet der Kältemaschinen und Kühlgeräte tätige Fachmann an die einschlägige Literatur verwiesen, beispielsweise auf den oben erwähnten „Leitfaden zum Thema solares Kühlen".
Daneben sei erwähnt, dass auch andere Absorptionslagen mit Expansionsmaschinen im Absorptionskreislauf existieren, die beispielsweise mit Ammoniak bzw. einer Ammoniaklösung betrieben werden, wie dies z.B. aus der DE 202 17 040 U bekannt ist.
Weiters umfasst die Erfindung auch Kühlgeräte 1 nach dem Adsorptionsprinzip, wobei, wie eingangs erwähnt, hierbei ein Adsorber, beispielsweise Silikagel, verwendet wird. Auch dieses Prinzip ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Erörterungen an dieser Stelle erübrigen.
Erfindungswesentlich ist, dass die Antriebswärme durch die Verbrennung von Browngas in der Verbrennungseinrichtung 6 bereitgestellt wird. Diese Verbrennungseinrichtung 6 kann im einfachsten Fall eine Verbrennungslanze sein, an deren offenem Ende eine Flamme brennt. Auch hierzu sind unterschiedlichste Ausführungsvarianten von derartigen Verbrennungslanzen an sich bekannt, beispielsweise auch die Ausgestaltung dieser Verbrennungseinrichtung 6 mit entsprechend automatischen Zündmechanismen, beispielsweise einer Piezzozündung, sodass die Zündung des Gasgemisches automatisch bei Bedarf erfolgt und daher die Flamme in der Verbrennungseinrichtung 6 nicht ständig brennen muss.
Anstelle der Verbrennungseinrichtung 6 ist es möglich, einen Thermogenerator, in dem die Umwandlung des Browngases in Wasser und Wärme erfolgt, einzusetzen. Das Innere des Thermogenerators ist mit einem offenporigen Sinterwerkstoff bzw. ein Sintermetall erfüllt. Das Browngas erfährt an der sehr großen Oberfläche der inneren Poren des Sinterwerkstoffs eine katalytisch induzierte Rekombination bzw. eine Umwandlung in Wasser. Bei dieser Um- Wandlung des Brown-Gases in Wasser wird Wärme frei, die dann dem Generator 2 oder dem Adsorber zugeführt wird. Vorteilhaft ist dabei, dass die Rekombination des Browngases zu Wasser in dem Sinterwerkstoff vergleichsweise langsam und ohne Flammenbildung vor sich geht.
Bei der Verwendung einer offenen Flamme ist es vorteilhaft an geeigneter Stelle, insbesondere der Zuleitung des Browngases in die Verbrennungseinrichtung 6, eine Flammenrückschlag- sicherung vorzusehen.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass selbstverständlich mehrere Absorber 3 bzw. Adsorber, Generatoren 2, Verdampfer 4, sowie Kondensatoren 5 bei Bedarf verwendet werden können, vorzugsweise in Parallelschaltung.
Der Kreislauf 8, der die Verbrennungseinrichtung 6 mit dem Generator 2 verbindet, kann im einfachsten Fall im Bereich der Verbrennungseinrichtung 6 durch eine entsprechende Rohr- wendel gebildet sein, beispielsweise aus Kupfer, um damit einen hohen Übertragungsgrad der durch die Verbrennung gebildeten Wärme in das Wärmeträgermedium zu erreichen.
Andere Ausführungsvarianten von entsprechenden Wärmetauschern zu diesem Zweck sind selbstverständlich möglich.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des Gasgenerators 7 schematisiert dargestellt. Das Innere des Gasgenerators 7 wird durch einen bezüglich einer Achse 12 rotationssymmetrisch geformten Reaktionsraum 13 gebildet. Zur besseren Anschaulichkeit sind von diesem Reaktionsraum 13 nur durch strichlierte Linien angedeutete äußere Begrenzungsflächen 14 dargestellt. Gemäß diesem Ausfuhrungsbeispiel ist der Reaktionsraum 13 zylinderförmig aus- gebildet und die Begrenzungsflächen 14 werden demgemäß durch einen Mantel 15 und eine kreisscheibenformige Bodenplatte 16 bzw. eine ebenfalls kreisscheibenförmige Deckplatte 17 gebildet.
Ein zumindest im Wesentlichen durch Wasser gebildetes Arbeitsmedium wird durch eine Lei- tung 18 in der Bodenplatte 16 dem Reaktionsraum 13 zugeführt, wobei ein Einlaufstutzen 19 der Leitung 18 bzw. eine Einströmöffnung in den Reaktionsraum 13 bezüglich der Achse 12 tangential ausgerichtet ist. Eine in eine weitere Leitung 20 in der Deckplatte 17 übergehende Ausströmöffnung 21 des Reaktionsraums 13 ist bezüglich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 koaxial angeordnet bzw. ausgerichtet. Am Mantel 15 des Reaktionsraums 13 sind zwei als An- ode 22 bzw. Kathode 23 ausgebildete Elektroden 24 angeordnet, wobei innere Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 zumindest bereichs weise die BegrenzungsStäche 14 im Bereich des Mantels 15 des Reaktionsraums 13 bilden. D.h. die Begrenzungsfläche 14 im Bereich des Mantels 15 geht stetig in die inneren Elektrodenoberfϊächen 25 bzw. 26 über und bilden diese Flächen somit gemeinsam eine Zylindermantelfläche. Dadurch wird veπnieden, dass es beim Vorbeiströ- men des Arbeitsmediums an den Rändern der Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 zu Verwirbe- lungen des Arbeitsmediums kommt. Das Arbeitsmedium wird nämlich durch einen Rotor 27 in eine Drehbewegung bzw. in Rotation versetzt. Der Rotor 27 ist im Bereich der Bodenplatte 16 mit einer Rotationsachse 28, die bezüglich der Achse 12 des Rotationsraums 13 koaxial ausgerichtet ist, angeordnet. Die Drehbewegung des Rotors 27 erfolgt mit einer Winkelgeschwindig- keit, deren vektorielle Richtung 29 parallel zur Achse 12 des Reaktionsraums 13 in Richtung auf die Deckplatte 17 ausgerichtet ist. Im Bereich des Mantels 15 erfolgt somit die Bewegung des aus dem Einlaufstutzen 19 tangential einströmenden Arbeitsmediums und die Bewegung des sich in dem Reaktionsraum 13 in Drehbewegung befindlichen Arbeitsmediums in der gleichen Richtung, wodurch veπnieden wird, dass es im Bereich des Einlaufstutzens 19 zu Verwir- belungen des Arbeitsmediums kommt. Der Rotor 27 bzw. ein diesen antreibender Motor ist so ausgebildet, dass die Rotation mit einem Betrag der Winkelgeschwindigkeit aus einem Bereich von 10 sec"1 bis 25 sec"1 erfolgt. Auch der Rotor 27 kann entweder aus dem Stromnetz oder mit Strom aus solarer Energie gespeist werden, wie sämtliche Pumpen 9 des Kühlgerätes 1. Wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektroden 24 zwischen der Anode 22 und der Kathode 23 ein elektrisches Feld 30 erzeugt, so kommt es zu einer entsprechenden Bewegung, der in dem Arbeitsmedium vorhandenen Ionen und in der Folge an der Anode 22 zur Bildung von molekularem Sauerstoff und an der Kathode 23 zur Bildung von molekula- rem Wasserstoff. Diese Abscheidung von Sauerstoff bzw. von Wasserstoff findet bei der gewöhnlichen elektrolytischen Aufspaltung von Wasser an den Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 statt. Von der Bildung von Browngas, ist bekannt, dass dieses in der Mitte zwischen den beiden Elektroden 24 gebildet wird und sich somit in der Form von Blasen 31 im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 ansammelt. Die Blasen 31 des gebildeten Browngases wer- den, bedingt durch die Rotationsbewegung des Arbeitsmediums, im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 konzentriert und steigen andererseits, bedingt durch den Auftrieb im Reaktionsraum 13, in Richtung auf die Ausströmöffnung 21 auf und können somit durch die Leitung 20 abgesaugt werden. Durch die mit Hilfe des Rotors 27 erzeugte Drehbewegung des Arbeitsmediums im Reaktionsraum 13 wird somit erreicht, dass auf die Blasen 31 des entste- henden Browngases eine Kraftwirkung ausgeübt wird, wodurch diese weiter im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 konzentriert werden und dadurch das gebildete Browngas durch die Ausströmöffnung 21 bzw. die Leitung 20 aus dem Reaktionsraum 13 abgesaugt werden kann. Andererseits wird durch die rotationsförmige Strömung des Arbeitsmediums aber auch erreicht, dass die Diffusionsbewegung der Ionen in Richtung auf die Elektroden 24 hin bzw. entsprechend der Richtung des elektrischen Feldes 30 eine ständige Ablenkbewegung erfährt und somit die Abscheidung von molekularem Sauerstoff bzw. von molekularem Wasserstoff an den Elektroden 24 verhindert bzw. unterdrückt wird, wodurch umgekehrt die Bildung des Brown-Gases in den Blasen 31 begünstigt wird.
Die Elektroden 24 können auch an der Innenseite des Mantels 15 des Reaktionsraums 13 eingebettet sein, sodass die inneren Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 mit der inneren Begrenzungsfläche 14 des Reaktionsraums 13 eine zylinderförmige Fläche bilden. Die Bodenplatte 16, die Deckplatte 17 und der Mantel 15, die den Reaktionsraum 13 begrenzen, können aus einem elektrisch nicht leitenden Material, bevorzugt einem Kunststoff, hergestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsvariante dazu kann die Ausströmöffnung 21 im vorderen Endbereich einer Absauglanze 32 ausgebildet sein, wie dies Fig. 3 zeigt. Diese Absauglanze 32 kann in Richtung parallel zur Achse 12 des Reaktionsraums 13 verstellbar angeordnet sein und kann somit in den Reaktionsraum 13 unterschiedlich weit eingeschoben werden. Durch geeignete Einstellung der Absauglanze 32 kann erreicht werden, dass mit den Blasen 31 des Browngases nur ein sehr geringer Anteil des Arbeitsmediums Wasser mit abgesaugt wird. Das Arbeitsmedium wird durch den Einlaufstutzen 19, wie bereits ausgeführt worden ist, in den Reaktionsraum 13 eingebracht und wird durch den Rotor 27 in Drehbewegung entsprechend der Winkelgeschwindigkeit versetzt. Unter der gleichzeitigen Wirkung des elektrischen Feldes 30 und der Drehbewegung, entsprechend der Winkelgeschwindigkeit, kommt es zur Bildung des Browngases in den Blasen 31, die mit Hilfe der Absauglanze 32 aus dem Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 abgesaugt werden.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gasgenerators 7 mit zumindest einer im Reaktionsraum 13 angeordneten Schallquelle 33.
Die Schallquelle 33 ist koaxial bezüglich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 im Bereich der Bodenplatte 16 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem vorgesehen, dass die Schallquelle 33 an dem Rotor 27 angebracht ist. Mit dieser Schallquelle 33 wird Ultraschall mit einer Frequenz aus einem Bereich von 25 kHz bis 55 kHz, vorzugsweise von 38, 5 kHz bis 41,5 kHz in den Reaktionsraum 13 eingestrahlt und damit das Wasser beaufschlagt. Als günstig erweist sich insbesondere eine Frequenz von 40, 5 kHz. Zusätzlich zur Anord- nung der Schallquelle 33 im Reaktionsraum 13 sind die inneren Begrenzungsflächen 14 des Reaktionsraums 13 durch eine auch in Richtung parallel zur Achse 12 gekrümmte Fläche bzw. gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Kugelfläche gebildet. D.h. es ist zumindest ein Teilbereich der inneren Begrenzungsflächen 14 des Reaktionsraums 13 durch einen, den Schall konzentrierenden Reflektor 34 gebildet. Die inneren Elektrodenoberflächen 25 bzw. 26 stellen somit ebenfalls Teilbereiche des Reflektors 34 dar. Durch den kugelförmig ausgebildeten Reflektor 34 wird in Verbindung mit der im Bereich der Achse 12 angeordneten Schallquelle 33 eine den Schall konzentrierende Wirkung erzielt, wobei es zu einer Erhöhung bzw. Konzentration des Schalldrucks über die Länge der Achse 12 im Bereich des Reaktionsraums 13 kommt. Da der Reflektor 34 nicht parabolisch geformt ist, erfolgt die Schall- konzentration nicht in einem einzelnen Punkt bzw. Brennpunkt sondern über einen ausgedehnten Längenbereich der Achse 12 in dem Reaktionsraum 13. Dieser Längenbereich der Achse 12 ist aber auch der Bereich, indem die Bildung des Browngases in den Blasen 31 beobachtet werden kann. Es zeigt sich, dass durch die Beaufschlagung des Arbeitsmediums bzw. des Bereichs der Entstehung der Blasen 31 des Browngases in der Umgebung der Achse 12 mit Ultraschall eine deutliche Verstärkung der Bildung des Browngases erreicht werden kann.
Es ist zwar nicht unbedingt erforderlich die Schallquelle 33 an dem Rotor 27 anzubringen und mit diesem mitzurotieren, dies hat aber andererseits den Vorteil, dass bei einer nicht rotationssymmetrischen Abstrahlungscharakteristik der Schallquelle 33 bezüglich der Achse 12 durch die Drehbewegung mit dem Rotor 27 eine zeitliche Mittelung bzw. Gleichverteilung der räumlichen Verteilung des Schalldruckes über jeweils eine Umdrehung des Rotors 27 hinweg erfolgt.
Nach weiteren Ausführungsbeispielen des Gasgenerators 7 ist es möglich diesen mit zumindest einer Infrarotquelle 35 und zumindest einem Magneten 36 zu versehen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Infrarotquelle 35 kann im Bereich der Deckplatte 17 versenkt in die Begrenzungsfläche 14 angebracht sein und strahlt Infrarotstrahlung in den Bereich des Reaktionsraums 13 ein. Es zeigt sich, dass durch das Beaufschlagen des Arbeitsmediums mit Infrarotstrahlung ebenfalls eine positive Beeinflussung der Bildung des Browngases in den Blasen 31 bewirkt wird und damit die Bildung des Browngases beschleunigt werden kann. Die Stelle, an der die Infrarot- quelle 35 im Reaktionsraum 13 angeordnet ist, ist für deren Wirkung nicht entscheidend. Wesentlich ist die Beaufschlagung des Arbeitsmediums mit der Infrarotstrahlung als solcher.
Der Magnet 36 ist ebenfalls im Bereich der Deckplatte 17 angeordnet, wobei dieser so ausgerichtet ist, dass die magnetische Induktion 37 im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 antiparallel bezüglich der Winkelgeschwindigkeit des Rotors 27 (Fig. 3) bzw. bezüglich deren Richtung 29 ausgerichtet ist. Unter der gemeinsamen Wirkung der durch den Rotor 27 hervorgerufenen Rotation des Arbeitsmediums und dem elektrischen Feld 30 werden Ionen des Arbeitsmediums annähernd in Kreisbahnen geführt. Entsprechend der Kraft, die auf in Magnetfeldern bewegte Ladungen durch das Magnetfeld ausgeübt wird, bewirkt die antiparal- IeI bezüglich der Winkelgeschwindigkeit ausgerichtete magnetische Induktion 37 nun eine zusätzliche Kraft, die annähernd in Richtung auf die Achse 12 des Reaktionsraums 13 weist. Durch diese zusätzliche Kraftwirkung werden die Ionen in dem Arbeitsmedium auf spiralförmige Bahnen gezwungen, die sich immer weiter der Achse 12 des Reaktionsraums 13 an- nähern. Durch die Kraftwirkung des bzw. der Magneten 36 wird somit verhindert, dass die Ionen des Arbeitsmediums an die Anode 22 bzw. an die Kathode 23 gelangen können und dort zur Bildung von molekularem Sauerstoff bzw. molekularem Wasserstoff führen und wird andererseits bewirkt, dass die Ionen im Bereich um die Achse 12 konzentriert werden und dort die Bildung des Browngases in den Blasen 31 intensiviert wird.
Es wurde außerdem gefunden, dass der Wirkungsgrad des Verfahrens zur Erzeugung von Wärme mit Browngas dadurch erhöht wird, dass der Druck des Arbeitsmediums als auch die Schallintensität der Schallquelle 33 zeitlich zwischen einem Mimmalwert und einem. Maxi- malwert auf- und abschwellend, d.h. periodisch, verändert werden, wobei die Veränderung des Drucks antizyklisch zur Veränderung der Schallintensität verläuft. Die zeitliche Veränderung dieses Auf- und Abschwellens der Werte des Druckes und der Schallintensität kann dabei relativ langsam erfolgen, und liegt der Wert der Frequenz dieser Veränderung in einem Bereich zwischen 0,1 Hz und 10 Hz.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasgenerators 7.
Die innere Begrenzungsfläche 14 des Reaktionsraums 13 als auch die Elektrodenoberflächen 25 und 26 bilden gemeinsam eine Innenseite einer Kugeloberfläche, die auf den von der Schallquelle 33 erzeugten Schall konzentrierend wirken. D.h. die Begrenzungsoberfläche 14 und die Elektrodenoberflächen 25 und 26 bilden gemeinsam den Reflektor 34 zur Konzentration der Schallenergie im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13. Durch den Einlaufstutzen 19 der tangential zur Begrenzungsfläche 14 und senkrecht zur Achse 12 des Reaktionsraums 13 ausgerichtet ist, strömt Wasser in den Reaktionsraum 13 ein. Durch die somit vorgegebene Einströmrichtung durch den Einlaufstutzen 19 wird das in dem Reaktionsraum 13 befindliche Wasser bzw. Arbeitsmedium in eine Drehbewegung versetzt, die um die Achse 12 des Reaktionsraums 13 als dessen Drehachse erfolgt. Ein gesonderter Rotor zur Erzeugung der Drehbewegung ist in diesem Fall also nicht vorgegeben, der Impuls des einströmenden Arbeitsmediums ist dazu ausreichend.
Die Ausströmöffnung 21 der Absauglanze 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel des Gasgenerators 7 durch einen Absaugtrichter 38 gebildet. Anschließend an diesen Absaugtrichter 38 ist die Absauglanze 32 auch mit einer Phasentrenneinrichtung 39 ausgestattet. Durch diese Pha- sentrenneinrichtimg 39 wird erreicht, dass das flüssige Arbeitsmedium von dem mit den Blasen 31 aufsteigenden Browngas getrennt wird und so im Reaktionsraum 13 zurückgehalten wird. In der auf die Absauglanze 32 anschließenden Leitung 20 ist weiters ein Drosselventil bzw. ein Ventil 40 vorgesehen. Dadurch bildet der Reaktionsraum 13 gleichzeitig auch ein Druckgefäß.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sowohl im Bereich der Deckplatte 17 als auch im Bereich der Bodenplatte 16 ein Magnet 41 angeordnet ist, wodurch erreicht wird, dass das magnetische Feld bzw. die magnetische Induktion 37 im Bereich der Achse 12 des Reaktionsraums 13 einen homogeneren Verlauf aufweist.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Kühlgerätes 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausfuhrungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Kühlgerätes 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfϊndungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfin- dungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. Bezugszeichen auf Stellung
1 Kühlgerät 36 Magnet
2 Generator 37 Induktion
3 Absorber 38 Absaugtrichter
4 Verdampfer 39 Phasentrenneinrichtung
5 Kondensator 40 Ventil
6 Verbrennungseinrichtung
7 Gasgenerator
8 Kreislauf
9 Pumpe 10 Ventil
11 Ventil
12 Achse
13 Reaktionsraum 14 Begrenzungsfläche
15 Mantel
16 Bodenplatte
17 Deckplatte 18 Leitung
19 Einlaufstutzen
20 Leitung
21 Ausströmöffnung 22 Anode
23 Kathode
24 Elektrode
25 Elektrodenoberfläche 26 Elektrodenoberfläche
27 Rotor
28 Rotationsachse
29 Richtung
30 Feld
31 Blasen
32 Absauglanze
33 Schallquelle
34 Reflektor 35 Infrarotquelle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kühlgerät (1 ) mit einem Kältemittelkreislauf umfassend zumindest einen Adsorber oder zumindest einen Absorber(3) mit zumindest einem Generator (2), zumindest einen Konden- sator (5) sowie zumindest einen Verdampfer (4), wobei der Generator (2) oder der Adsorber einen Kreislauf (8) für ein Wärmeträgerfluid aufweist, wobei diesem Kreislauf (8) eine Wärmequelle zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle durch eine Verbrennungseinrichtung (6) für ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in Form von Brown-Gas oder einen Thermogenerator zur Umwandlung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in Form von Brown-Gas in Wärme gebildet ist.
2. Kühlgerät (1) nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungseinrichtung (6) mit einem Gasgenerator (7) zur Erzeugung des Brown-Gases strömungsverbunden ist.
3. Kühlgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (7) einen Reaktionsraum (13), in dem Elektroden (24) angeordnet sind, aufweist, wobei der Reaktionsraum (13) bezüglich einer Achse (12) rotationssymmetrisch geformt ist und innere Begrenzungsflächen (14) des Reaktionsraums (13) im Bereich eines Mantels (15) des Reaktionsraums (13) zumindest bereichsweise durch innere Elektrodenoberflächen (25, 26) der Elek- troden (24) des Gasgenerators (7) gebildet sind.
4. Kühlgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein tangential zum Mantel (15) des Reaktionsraums (13) ausgerichteter Einlaufstutzen (19) für ein Arbeitsmedium in dem Mantel (15) angeordnet ist.
5. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasgenerator (7) ein Rotor (27) mit einer Rotationsachse (28) ausgebildet ist, die koaxial zur Achse (12) des Reaktionsraums (13) ausgerichtet ist.
6. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer den Reaktionsraum (13) abschließenden Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (17) eine zur Achse (12) des Reaktionsraumes (13) koaxial ausgerichtete Ausströmöffnung (21) ausgebildet ist.
7. Kühlgerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnung (21) durch eine parallel zur Richtung der Achse (12) des Reaktionsraums (13) verstellbare Absauglanze (32) ausgebildet ist.
8. Kühlgerät (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnung (21) durch einen Absaugtrichter (38) gebildet ist.
9. Kühlgerät (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Absauglanze (21) eine Phasentrenneinrichtung (39) angeordnet ist.
10. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer an die Ausströmöffnung (21) anschließenden Leitung (20) ein Drosselventil bzw. ein Ventil (40) angeordnet und der Reaktionsraum (13) als Druckgefäß ausgebildet ist.
11. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (7) mit einer Schallquelle (33) ausgebildet ist.
12. Kühlgerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallquelle (33) bezüglich der Achse (12) des Reaktionsraums (13) koaxial ausgerichtet ist.
13. Kühlgerät (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich der inneren Begrenzungsfläche (14) des Reaktionsraums (13) als ein den Schall konzentrierender Reflektor (34) geformt ist.
14. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (7) mit einer IR-Quelle (35) ausgebildet ist.
15. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (7) mit einem Magneten (36) ausgebildet ist.
16. Kühlgerät (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetfeldrichtung des Magneten (36) im Bereich der Achse (12) des Reaktionsraums (13) bezüglich einer Richtung (19) einer Winkelgeschwindigkeit des Rotors (27) antiparallel ausgerichtet ist.
17. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im bzw. am Gasgenerator (7) ein Druckgefäß für das Arbeitsmedium ausgebildet ist.
18. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (7) mit einer Wasserentsalzungseinrichtung verbunden ist.
19. Kühlgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungseimichtung (6) eine Sammeleinrichtung für die Verbrennungsgase aufweist.
20. Kühlgerät (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Sammeleinrichtung für die Verbrennungsgase ein Kondensator angeordnet ist, der mit dem Gasgenerator (7) oder der Druckgefäß für das Arbeitsmedium strömungsverbunden ist.
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