WO2017063926A1 - Adsorber, method for producing an adsorber, and vehicle comprising an adsorber - Google Patents

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WO2017063926A1
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adsorber
wall
heat
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Thomas Friedrich
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F25B35/00Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption
    • F25B35/04Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption using a solid as sorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
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    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to an adsorber for a motor vehicle, a method for producing such an adsorber and a vehicle with such an adsorber.
  • An adsorber is generally used in a so-called adsorption plant, which primarily serves the storage and subsequent release of heat.
  • the adsorber has a housing in which a sorbent, i. a sorbent material and a sorbate are arranged, the latter depending on whether the adsorber off or supplied heat is stored in the sorbent or paged out of this.
  • the sorbent is a crystalline solid and the sorbate gaseous in the external state and then adsorbed by the sorbent with heat release.
  • Known materials in this context are, for example, zeolite as sorbent and water as sorbate. Adsorption then releases heat of adsorption emitted by the adsorber.
  • the storage is done here typically purely physical and is particularly electrostatic nature, a chemical compound is not present.
  • desorption on the other hand, heat is absorbed by the adsorber to relocate the sorbate, i. to desorb the sorbent.
  • the heat removal and supply usually takes place by means of a heat exchanger, which is in contact with the sorbent.
  • a heat exchanger which is in contact with the sorbent.
  • the adsorber is therefore a heat storage, which can be used both as a heat sink and as a heat source for cooling or heating of other components, which are thermally coupled via the heat exchanger with the adsorber.
  • an adsorber is sometimes used as part of an adsorption plant, which serves the air conditioning of various components of the vehicle, such as the passenger compartment.
  • an adsorption plant which serves the air conditioning of various components of the vehicle, such as the passenger compartment.
  • a zeolite-water system is used in which by means of adsorption of water on the zeolite adsorption heat is released.
  • the water is often arranged in a vessel or reservoir, which is connected to the zeolite under pressure. The water then evaporates in the vessel while absorbing heat.
  • the invention has for its object to provide an improved adsorber.
  • This should be as efficient as possible, ie have the highest possible power density and ensure the most efficient heat transfer between heat medium and sorbent.
  • special automotive requirements are to be taken into account, resulting from a use of the adsorber in a motor vehicle. These include, for example, installation space, production costs and mechanical stability of the adsorber, in particular for impact and vibration loads.
  • a method for producing the adsorber and a vehicle with such an adsorber are to be specified.
  • the object is achieved by an adsorber with the features of claim 1.
  • the object is in particular also achieved by an adsorber in one of the embodiments according to claims 20, 21 and 22, which each describe a particularly advantageous embodiment.
  • the advantageous embodiments of the adsorber also lead to the improvement of a Adsorptionsaniage, in softened such an adsorber is installed.
  • the object is therefore in particular also solved by an adsorption system which has a number of such adsorbers as analgesic parts,
  • the adsorber is designed for use in a vehicle, ie fulfills in particular the standards and regulations in the field of vehicle safety and stability.
  • the adsorber has a housing and a heat exchanger.
  • the heat exchanger has a wall which encloses a cavity for guiding a heat medium, for example a water / Giykot mixture or a thermal oil.
  • the heat medium is primarily used for heat removal from the adsorber and for heat supply to the adsorber. Accordingly, the heat exchanger can be connected via suitable connections to a line system, which allows heat transfer between various components of the vehicle and the adsorber.
  • the heat exchanger is disposed within the housing, ie the housing encloses the heat exchanger and forms an adsorber, which is thus bounded and defined by an inner wall of the housing and an outer wall, which is also referred to as the outer surface of the heat exchanger in the adsorber a sorbent is arranged for storing heat released from the heat exchanger and for delivering stored heat to the heat exchanger.
  • the storage and the release of heat take place in particular by means of de-and adsorption of a sorbate.
  • the outer surface of the heat exchanger is in contact with the sorbent, ie the sorbent is arranged on the outer surface. In particular, at least 75% of the outer surface is in thermal contact with the sorbent, ie at least 75% of the outer surface is in surface top contact with the sorbent,
  • the adsorber is a part of an adsorption plant, which has a reservoir for the sorbate, wherein the reservoir is connected to the adsorber, so that in the desorption excess sorbate is stored in the reservoir under local heat release and adsorption in accordance with sorbate from the reservoir under local heat absorption is guided into the adsorber room.
  • the adsorber space in the adsorber and the reservoir of the adsorption system are connected to each other in a first variant via a suitable line and together form a relation to the environment in particular pressure-resistant closed system, so that no sorbate escapes.
  • a plurality of adsorber spaces and / or a plurality of reservoirs are connected to one another in such a closed system and then form a sorbate distribution system.
  • the reservoir is arranged directly at the end of the adsorber space and forms a collector space there.
  • the adsorber and the reservoir accordingly form a flameproof system.
  • Alivenez is under
  • the cavity in the heat exchanger in which a heat medium is conducted and all the adsorber parts and system constituents used to guide the heat medium are expediently the vacuum cavity and in particular lines designed overpressure-resistant, to lead the heat medium up to an overpressure of up to 80 bar.
  • the sorbent and sorbate are non-toxic to prevent leakage of toxins upon damage.
  • the sorbent and the sorbate are suitably non-flammable or at least flame retardant in order to minimize the risk potential in an accident.
  • the sorbate is then water or a water / antifreeze mixture, in particular a water / glycol mixture, and the sorbent is a zeolite or a mixture of several zeolites.
  • the zeolite is admixed with a binder, preferably with a mass fraction of at most about 20%.
  • An advantage achieved by the invention is in particular that an improved heat exchange within the adsorber between the sorbent and the heat medium is realized by the special and improved contact of the sorbent with the heat exchanger.
  • the adsorber thereby shows in operation a particularly high dynamics, ie a high power density, ie a particularly high rate at which the sorbate from the sorbent and discharged.
  • the storage capacity of the sorbent is optimally utilized by the improved heat absorption, so that the adsorber and a particularly high heat storage capacity, d, h. Has energy density.
  • the adsorber thus has an improved Ratio of size to performance over conventional adsorbers on. This is especially in an automotive application, d, h. advantageous for use in a vehicle.
  • a further advantage of the invention in this context is, in particular, the improved vibration resistance and, in general, the improved robustness of the adsorber, in particular over long-lasting mechanical effects,
  • the heat transfer between the heat exchanger and the sorbent d. H. the sorbent material.
  • the efficiency is substantially of the contact, d. H. in particular the contact surface between the sorbent and the heat exchanger dependent. Improvement of the contact by simple scaling of the heat exchanger and / or simple enlargement of its outer wall, d. H. Exterior surface is usually contrary to a significantly increased effort and a correspondingly increased space requirements.
  • the invention is based on the consideration that these are both disadvantages which are typically accepted for use outside the automotive sector, but acquire a completely different meaning when used in this area.
  • the previous concepts for designing an adsorber are not optimally geared to use in a vehicle.
  • a particularly good contact is made according to the invention and in this context and contrary to the known embodiments, in particular an increased production costs accepted.
  • the heat exchanger is designed in particular as a tube heat exchanger, tube bundle heat exchanger, plate heat exchanger, plate heat exchanger or microchannel heat exchanger.
  • the heat exchanger has a cavity with a certain Cross-section, which determines what amount of heat medium can flow through the heat exchanger per time.
  • the cavity is surrounded by a wall with a certain wall thickness, which significantly determines the pressure resistance and stability of the heat exchanger. Heat exchange between the heat medium and the sorbent takes place via this wall, the amount of heat transferred per time being significantly affected by the contact of the sorbent with the outer surface, d, h. the covering of which is determined with sorbent.
  • suitable embodiments are just those heat exchangers particularly suitable in which the largest possible outer surface is achieved with the lowest possible wall thickness.
  • heat exchangers with significantly smaller dimensions compared to conventional heat exchangers are preferred.
  • the heat exchanger then has an inner diameter, which is advantageously at most 10 mm, with a configuration with at most 6 mm inner diameter is particularly advantageous.
  • the inner diameter is in particular at least 1 mm.
  • these tube heat exchangers each have an inner diameter, which is preferably in the range of 1 to 6 mm.
  • the lamellae in principle, in order to enlarge the outer surface, it is also possible to provide it with a number of ribs, lamellae, heat conducting plates or projections in general, the term "lamellae" being used in the following for the sake of simplicity and without restriction of generality
  • the heat exchanger preferably has a number of fins, wherein in a particularly suitable embodiment of the heat exchanger and the lamellae are integrally formed or one-piece, that is, the lamellae are not attached as separate components on the wall . This ensures a particularly good heat transfer from the lamellae to the wall .
  • the outer surface is increased by the fact that the heat exchanger is formed with a significantly increased fin density.
  • a laminated heat exchanger with a plurality of mutually parallel slats in particular these are then preferably arranged at a distance of at most 1 mm from each other.
  • the heat exchanger extends in a longitudinal direction, which is also a flow direction of the heat medium in the heat exchanger in operation, and the lamellae are in particular made elongated and extend straight in this longitudinal direction.
  • the fins have a more complex course and extend, for example, obliquely or perpendicular to the longitudinal direction, in a helical heat exchanger around this, so that a generally additionally generated by the fins heat transfer is further increased principle is also a mutually crossing or overlapping course of the slats conceivable.
  • the above-described embodiment of the slats relates to the course of the same along the wall of the heat exchanger, d, h. a longitudinal profile of the slats, Alternatively or additionally follow the slats in an advantageous embodiment, starting from the wall and in the adsorber into a more complex, d. h, non-straight, course, in particular a curved course.
  • a more complex, d. h, non-straight, course in particular a curved course.
  • This embodiment is particularly suitable in the case of a pipe or plate heat exchanger in which the course from the wall to the outside is then a radial course.
  • a complex longitudinal course is combined with a complex course from the wall to the outside.
  • a distance is formed which, in particular in the case of a tube heat exchanger, is preferably enlarged towards the outside.
  • an improved flow of the particular gaseous sorbate in the region of the heat exchanger can be achieved.
  • Such a spreading of the gap is also realized in a finned heat exchanger preferably in that the fins each have a thickness which is reduced starting from the wall to the outside, so that the fins are so thinner outwardly formed.
  • At least two different types of lamellae are formed which, starting from the wall, have different lengths outwards.
  • a lamellar density gradient is generated so to speak, d. H. the number of lamellae, which extends up to a certain distance from the wall, decreases with increasing distance from the wall.
  • the flow properties of the heat exchanger are improved.
  • the lamellae of different types are arranged alternately on the outer surface.
  • every second lamella is only half as long as the two to these adjacent lamellae.
  • a design which is particularly suitable for automotive use can be achieved, which is particularly compact and nevertheless has a particularly high power density.
  • the flow properties are particularly precisely adjustable.
  • the heat exchanger has a support structure for the sorbent.
  • the support structure is in particular porous or fibrous, with "porous Support structure "understood in a first variant, a sponge-like structure, with a plurality of cavities, which touch each other and thereby form a network of open pores and / or channels., In each case, a respective cavity, ie pore or channel, a diameter, the in particular less than 5 mm and greater than 0.02 mm.
  • the support structure has a porosity and a density which, starting from the wall and outwardly changed, in particular reduced.
  • the amount of material decreases on the outside and the density is reduced towards the outside.
  • the porosity increases towards the outside, i. is increased to the outside, i. increased, and a lot of recesses in the material is increased.
  • a density gradient is preferably formed which leads from the wall outwards to a coarser porosity, ie. H. the diameter of the cavities increases with increasing distance to the wall.
  • the carrier structure is on average more dense and thus ensures a high thermal conductivity and realizes a high power density.
  • more sorbent is arranged further outwards on account of the larger cavities and / or an improved throughflow with sorbate is realized during operation, so that the arrangement likewise has a high heat storage capacity and power density.
  • these are formed in a porous manner, for example as a porous or sponge-like structure, or a porous, in particular spongelike structure is applied to the outside of the wall, for example in addition to lamellae or alternatively also in the case of a heat exchanger without lamellae.
  • the support structure is then attached in a suitable manner to the wall, for example, glued, soldered or welded.
  • the support structure is in one piece, ie integrally formed with the heat exchanger, so quasi introduced into the wall or formed as a continuation of the wall to the outside, which then advantageously an enlarged surface is combined with a particularly high heat conductivity.
  • the support structure is formed as a fiber bundle, with a plurality of fibers and with a plurality of spaces between the fibers, wherein the intermediate spaces then form the cavities of this in this sense also porous support structure.
  • fibers are meant in particular those bodies which are thin, elongated elements, such as e.g. Wire sections, sheet metal strips, threads or the like, and especially also fibers or elements which have a particularly small diameter or a particularly small thickness, e.g. in the range of about 0.5 mm to about 0.02 mm.
  • the fibers are made of aluminum and in general in particular of the same material as the wall of the heat exchanger in order to ensure the best possible heat conduction.
  • the sorbent is then arranged in the intermediate spaces, the fiber bundle forming an advantageous enlargement of the outer surface.
  • the fibers are interconnected at points in a thermally conductive manner, e.g. by sintering.
  • the fibers are then guided along the wall and / or around it and expediently pressed against this or thermally conductively attached to the wall, for example by soldering or welding.
  • Particularly suitable is the formation of the support structure as a fiber bundle in combination with slats on the wall, in which case the fibers are laid accordingly between the slats, the slats then form a number of spaces in which the fibers are laid and which are filled in particular by the fibers and the sorbent.
  • the heat exchanger is preferably made of a light metal, in particular of aluminum, which is particularly light and inexpensive and also has good heat conduction properties.
  • Aluminum is particularly suitable for the formation of the abovementioned porous support structure. From this, for example, an aluminum sponge or aluminum foam is produced, which is then fastened to the wall. Steel is also suitable as the material, and in principle also copper, which has particularly good heat conduction properties, but is less preferred because of its electrochemical properties.
  • no metal but a temperature-resistant plastic is used, which is characterized in particular by low cost, good thermal conductivity, high flexibility, ease of manufacture and low weight.
  • the adsorber is formed temperature-resistant, which is understood in particular that the adsorber a temperature of about 150 ° C up to about 300 ° C withstands, in particular a temperature of the heat medium of this order of magnitude.
  • a rapid prototyping method is particularly suitable, in which the adsorber, that is to say its housing and its heat exchanger, is advantageously produced in one piece.
  • parts of the adsorption system such as, for example, gas-tight or pressure-resistant line geometries for guiding sorbate or heat medium, are produced in one piece with the adsorber.
  • a starting material both metal and plastic are conceivable.
  • the Wall thickness of the heat exchanger expediently at least 0.5 mm, to ensure adequate gas tightness. Depending on the specific choice of material, however, the wall thickness may also be lower.
  • An embodiment of the heat exchanger or the entire adsorber as a rapid prototyping part has in particular the advantage of a particularly high configurability, whereby the adsorber is optimally adapted to the respective space situation in the vehicle and whereby the space requirement is further reduced.
  • an alternative embodiment of the adsorber is particularly suitable such that only the housing or a part of the housing, in particular in combination with parts of the adsorption plant is produced as a rapid prototyping part, but not the heat exchanger, so that for the heat exchanger on semi-finished and inexpensive Standard method is used while the housing and possibly the corresponding parts of the adsorption system is manufactured according to demand and adapted to the automotive use or will be.
  • suitable connections are expediently also directly formed on the housing for distribution and / or forwarding of the heat medium to components of the vehicle to be cooled or heated and / or to other adsorbers which are accommodated in the vehicle.
  • Shell-and-tube heat exchangers are predominantly extruded profiles, which are produced in particular in an extrusion process and as an endless product. In the production of such extruded profiles then advantageously also the lamellae are formed with. - -
  • a production of the heat exchanger, the housing, or the entire adsorber by means of a casting or injection molding process is advantageous.
  • Such a method is preferably used for the preparation of the porous support structure.
  • a casting mold is filled with a sacrificial material which, upon injection of the material, produces the cavities in the material and is liquefied or vaporized due to the temperature of the injected material and then or later, e.g. drains off in a separate Ausschmelzvorgang so that a porous structure with interconnected cavities remains.
  • a plurality of plastic balls are used as sacrificial material, each having a diameter which then corresponds approximately to the diameter of the respective cavity.
  • the entire heat exchanger Mitteis of the aforementioned injection molding process is prepared, in which case the cavity is kept free by a corresponding molding of the sacrificial material.
  • a closed wall for the cavity is formed, e.g. also as components of the housing.
  • the Ad sorber is partially or completely and additionally prepared including the housing and other sorbate and heat transfer ducts in the manner mentioned.
  • zeolite as a sorbent and in particular spherical or spherical bulk material, d. H. to arrange in the form of a bed around the heat exchanger around and, for example, additionally to fix by means of a holding net.
  • this solution produces only selective contact with the outer surface of the heat exchanger and leads to a correspondingly low power density.
  • this solution is unfavorable from a mechanical point of view and has in particular a poor stability in vibration. Nonetheless, the use of bulk material in combination with the improved heat exchangers described above initially allows sufficient adsorber efficiency for the automotive sector.
  • the bed is in particular made such that on the outer surface about two to three layers of balls or bulk solids are arranged, wherein the balls each have an average diameter of about 0.3 to 2 mm.
  • a bed is characterized above all by a high heat storage capacity and is basically suitable for use in a vehicle from this point of view.
  • the sorbent is formed as a number of moldings, which are in particular arranged accurately fit on the heat exchanger.
  • the sorbent is therefore not formed as a loose bulk material, but shaped so that the sorbent can fit very precisely, in particular form-fitting manner on the heat exchanger.
  • the contact surface is significantly improved and the available volume optimally filled with sorbent and used
  • the sorbent is applied to the heat exchanger as a direct coating, in short coating, whereby a particularly good contact between sorbent and heat exchanger is ensured.
  • the coating has in particular a thickness in the range of 0.05 to 1, 5 mm.
  • the coating is prepared, for example, starting from a paste which is applied to the wall and cured there.
  • the design of the sorbent as a coating has the particular advantage that the sorbent is particularly firmly and stably connected to the heat exchanger and the adsorber is thus less susceptible to vibration and therefore particularly suitable for use in a vehicle.
  • a comparatively complicated attachment by means of a soldering process or a holding network is unnecessary, so that the production of the adsorber is simplified accordingly.
  • the direct coating is applied by means of a dip bath, wherein the heat exchanger to be coated or the support structure to be coated is immersed in the dip bath and then the sorbent is deposited.
  • the heat exchanger to be coated or the support structure to be coated is immersed in the dip bath and then the sorbent is deposited.
  • a part of the material of the heat exchanger is transferred into the coating, so that there is a particularly strong, material and thus cohesive connection.
  • the direct coating is applied by means of a crystallization to the heat exchanger, for example, in an immersion bath.
  • the sorbent or portions of the sorbent is preferably uniform on the External surface deposited and combine in particular firmly with the material of the wall.
  • the coating cohesively connects to the wall in that aluminum is deposited from the wall during crystallization in the coating.
  • the sorbent and the heat exchanger are then integrally formed, whereby an optimal heat conduction between sorbent and heat exchanger is ensured.
  • Such a coating is also particularly stable and is therefore particularly suitable for an adsorber used in a vehicle.
  • the design of the heat exchanger with a porous support structure is suitable for applying a direct coating, since in this case the greatly enlarged outer surface is utilized particularly efficiently and a particularly compact adsorber with high power density is realized.
  • the direct coating is also suitable for the above-described support structure in an embodiment as a fiber bundle.
  • the individual fibers or the entire fiber bundle are provided with a coating of sorbent, wherein in particular the material selection described above also unfolds the advantages mentioned here.
  • the direct coating and generally the coating is alternatively prepared by spraying or spraying the sorbate onto a surface, wherein good bonding is achieved, in particular after a curing or drying process.
  • a molded part made of sorbent is formed by pressing a carrier structure with powdered sorbent, ie the sorbent in powder form.
  • a molded part produced in this way is also referred to as a combination molded part, since this is a combination of sorbent and support structure.
  • This method is particularly suitable for pressing fibers of a fiber bundle.
  • the powdered sorbent is arranged in a suitable form and the fibers are interspersed, inserted or drawn into the sorbent.
  • the proportion of fibers in this case is about 5 to 25 vol .-%; the rest is especially sorbent. This arrangement is then pressed, so that a Kombiformteil is formed, which is traversed by fibers.
  • This combi-molded part then has an improved thermal conductivity due to the additional fibers compared to a molded part made only of sorbent.
  • an application of this method to other carrier structures is also advantageous.
  • the combination molding is then glued to the heat exchanger, for example, for fixing and thermal connection.
  • a number of channels are then introduced, for example drilled, into the pressed sorbent, that is to say into the composite molding.
  • the channels then act during operation in particular as gas channels for the sorbate, so that the storage and removal of the sorbate is significantly simplified.
  • a composite molding with channels is then used instead of a conventional molding in any embodiments of the adsorbent with the sorbent as a molding.
  • the powdered sorbent with the fibers embedded therein generally the stored support structure, is pressed directly onto the heat exchanger or compressed around it.
  • both a tube heat exchanger and a Rohrbündef camerm (2004) is suitable.
  • a pressing of the sorbent with the heat exchanger and without a support structure is advantageous, especially in a heat exchanger having a number of fins.
  • a particularly efficient and powerful adsorber is realized in a preferred embodiment in that the sorbent is present in at least two different configurations, which are selected from a group of configurations comprising: sorbent as a bed, sorbent as a coating, sorbent as a molded part, sorbent on one support structure; Sorbent with carrier structure as a combination molding; Sorbent compressed together with the heat exchanger, i. in particular sorbent as co-pressed with heat exchanger combination molding.
  • the combination of different configurations enables an optimal design of the power density and the heat storage capacity of the adsorber, which is based on the finding that a sorbent formed, for example, as a bulk material or a molded part has a particularly high heat storage capacity, i. Energy density, the use of e.g. a support structure and / or a direct coating, however, a significant advantage for the dynamics, d. H. the power density of the adsorber is.
  • a particularly suitable for the automotive sector adsorber can be realized.
  • the sorbent is designed as a direct coating on the wall and / or optionally between the fins of a heat exchanger in a first, near region, ie near the wall, either directly on the wall and / or the fins and / or on a support structure, which is arranged between the slats, for example an aluminum foam.
  • the sorbent is then arranged as a molded part and / or as a bulk material and / or a coated or compressed fiber bundle.
  • the direct coating arranged close to the wall then provides high dynamics in the heat conduction, which is particularly useful during operation and during periodic adsorption and desorbing is beneficial.
  • the further outboard, massive sorbent provides a high heat storage capacity, which is particularly advantageous in business interruptions and subsequent cold starts of the vehicle, as this massive sorbent over a longer period, for example, several hours or days, energy-saving heat stores.
  • the heat exchanger is formed with lamellae of different lengths, wherein a coating of sorbent is applied in the near region, which is then more densely covered with lamellae, and in the remote region, in which only a subset of lamellae protrude, the sorbent is arranged in a configuration as a bulk material or a number of fiber bundles or an aluminum foam, which are each coated with sorbent.
  • a direct coating is first applied to the heat exchanger in particular by crystallization, subsequently arranged sorbent in particular as bulk material and then the sorbent with the direct coating materially connected by the overall arrangement of direct coating and additional sorbent Crystallization, for example, in a dip, is subjected, in which the additional sorbent with the direct coating, so to speak baked and incorporated into these thermally and mechanically.
  • a particularly stable arrangement of both configurations of the sorbent is achieved at the same time.
  • this combination also allows the use of bulk material, wherein the original disadvantage of lack of vibration resistance is eliminated by the cohesive connection with the coating.
  • the initial direct coating is omitted in the embodiment described above and arranged only the sorbent as bulk material or molded part on the heat exchanger and then a direct coating by means of dip or Subjected to crystallization.
  • the sorbate used in a particular configuration, or even the material of which the sorbent is made is selected depending on this configuration.
  • zeolite of the type NaY or 13X is suitable. as bulk material for a desorption temperature of e.g. above 160 ° C and type SAP034 zeolite e.g. for direct coating, co-crystallisation for a desorption temperature of e.g. below 160 ° C.
  • the adsorber is expediently designed in such a way that it can be integrated into another component of the vehicle, or that another component of the vehicle is integrated in the adsorber.
  • This other component is in particular a component of a Adsorptionsaniage the vehicle, such as an evaporator, a condenser, a heater, a valve for controlling the management of the heat medium, a switching valve or a flapper or check valve, for controlling the guidance of the sorbate, ie for example water vapor.
  • the component is suitably thermally decoupled from the adsorber, for example by air gaps or housing interruptions. In this way, in particular the power density of the entire adsorption plant is increased.
  • a sensor or condition sensor which is, for example, a temperature sensor, a pressure sensor or a combination sensor or a sensor for determining the sorbate concentration in the adsorber space and in general, in particular a sensor for determining a state of the adsorber, is integrated into the adsorber.
  • a sensor or condition sensor which is, for example, a temperature sensor, a pressure sensor or a combination sensor or a sensor for determining the sorbate concentration in the adsorber space and in general, in particular a sensor for determining a state of the adsorber, is integrated into the adsorber.
  • a position taker by means of which in operation a position of particular passive, d. H. not actively controlled or controlled valves, such as steam valves or check valves, is determined. By determining and in particular monitoring the position, it is then possible to derive further information about the state of the adsorber.
  • a control unit is arranged, also referred to as a controller, or the sensors and / or position taker are connected to a suitable control unit of the vehicle, so that an optimal monitoring of the state takes place and possibly the adsorber or the adsorption of the vehicle is controlled as efficiently as possible.
  • switching of the adsorber between adsorption and desorption is of particular interest.
  • a switching time is advantageously determined on the basis of the determined state of the adsorber, so that the adsorber is switched at exactly the right moment.
  • FIG. 2 shows a heat exchanger for the adsorber from FIG. 1, FIG.
  • Fig. 3 shows a variant of the heat exchanger of Fig. 2
  • FIG. 4 shows a further variant of the heat exchanger from FIG. 2.
  • an adsorber 2 is shown in a cross-sectional view.
  • the adsorber 2 has a housing 4, in which a heat exchanger 6 is arranged, which extends in a longitudinal direction L and is designed here as a tube heat exchanger.
  • the heat exchanger 6 has a wall 8, which defines a cavity towards the inside, through which a heat medium flows during operation.
  • the adsorber 2 also has two terminals 10th on, via which the cavity of the heat exchanger 6 is accessible.
  • the wall 8 and the housing 4 include an adsorber 12, which is also accessible via at least one supply line 14. Also via the supply line 14 of the adsorber is also connected to the adsorption.
  • a sorbate 16 is now arranged on the heat exchanger 6 and a sorbent 18 present here in the adsorber space 12 in gaseous form.
  • the sorbate 16 is arranged on the heat exchanger 6, more precisely on an outer surface 20 of the heat exchanger 6 and with this in contact, so that a particularly efficient heat conduction between the wall 8 and the sorbate 16 is ensured.
  • Any lines, reservoirs and housings connected to the supply line 14 then form, in particular, a gas- and pressure-tight sealed system with the adsorber space 12.
  • the sorbent 16 is in particular a zeolite and the sorbate is 18 in particular water or a water / antifreeze mixture, for example a water / glycol mixture.
  • FIGS. 2 and 3 now show each in a cross-section transverse to the longitudinal direction L, a suitable embodiment of a heat exchanger 6 with attached sorbent 16th
  • the heat exchanger shown in Fig. 2 has a number of fins 22a » 22b extending from the wall 8 in a radial direction R outward, each followed by a curved course.
  • two different types of blades 22a, 22b are formed, namely short blades 22a and long blades 22b, which extend radially differently.
  • the long blades 22b are about twice as long as the short blades 22a.
  • lamellae 22a, 22b are arranged alternately around the wall 8 in the direction of rotation. In the radial direction R, two regions 24a, 24b are formed in this way, which have a different lamellar density.
  • the lamellar density is greater due to the additional short lamellae 22a than in a second, removed region 24b, into which only long lamellae 22b extend.
  • the sorbent 16 is formed in two different configurations in FIG. 2, one configuration each being arranged in one of the regions 24a, 24b.
  • the sorbent 16 is formed as a direct coating 26, which has a particularly good and in particular cohesive connection with the outer surface 20, ie here both with the wall 8 and with the lamellae 22a, 22b.
  • the direct coating 26 is applied, for example by means of a dip bath or by means of a crystallization on the outer surface 20 and materially connected thereto, for example by individual atoms from the wall 8 and the fins 22a, 22b used to form the direct coating 26.
  • This is thus formed integrally with the heat exchanger 6.
  • a fiber bundle 28 with a multiplicity of fibers 30 is arranged between each two adjacent long lamellae 22b.
  • the fibers 30 are in turn coated with sorbent 16.
  • a respective fiber bundle 28 represents a support structure 32, which has a particularly large surface due to the fibers 30, on which on the one hand particularly much sorbent 16 can be arranged and which on the other hand allows a good flow through the fiber bundle 28 with sorbate 18.
  • an adsorber 2 which has both a high power density and thus high dynamics in heat exchange, as well as a high heat storage capacity.
  • the particular power density is thereby generated primarily by the improved contact of the direct coating 26 in the near area 24a, while the particular heat storage capacity is primarily generated by the large mass of sorbent 16 in the remote area 24b, the fibers 30 allowing good heat input and drainage and the interstices a good flow with sorbate 18.
  • no fiber bundle 30 is disposed in the remote region 24b, but another support structure 32, which is formed, for example, as a sponge and preferably made of aluminum and which is coated with sorbent 16.
  • Such a sponge and generally a porous support structure 32 is also suitable for arrangement in the near area 24a due to the good heat conduction.
  • only sorbent 16 is arranged in the remote region 24b as bulk material or as a molded part, which can then absorb a corresponding amount of sorbate 18 and thereby has a particularly high heat storage capacity.
  • a different material is used as sorbate 16 in the different configurations, for example, a zeolite of the type SAP034 is used as the sorbent 16 for the direct coating 26, whereas as the sorbent 16 in the form of bulk a zeolite of the type 13X or NaY.
  • a variant of the heat exchanger 6 is shown, also in a cross-sectional view transversely to the longitudinal direction L
  • the heat exchanger 6 is initially formed as a tube heat exchanger.
  • its wall 8 goes in the radial direction R outwardly into a support structure 32, which is here porous and sponge-like and has a plurality of cavities 34, which are shown here only schematically as individual circles and actually in not shown here way and in particular due to their production, so that a preferably continuous network of pores and / or channels results, through which the sorbate can then flow during operation.
  • the cavities 34 are also filled with sorbent 16, but in particular not completely and, for example, only internally provided with a direct coating 16. Such is for example, as described above, applied by means of a dip bath or by means of crystallization.
  • the carrier structure 32 itself is produced in FIG. 3 together with the wall 8 in an injection molding process, wherein the cavity within the wall 8 and the cavities 34 are produced by a sacrificial material which serves as a placeholder during the injection molding process, due to heating during injection molding and thereby forms the network of interconnected cavities 34.
  • the support structure 32 is applied to a simple tube heat exchanger and attached to this suitable, for example, soldered.
  • the use of a heat exchanger 6 with fins 22a, 22b is conceivable here.
  • the cavities 34 are preferably through a sacrificial material! manufactured in the form of a spherical bulk material, so that the cavities 34 are basically spherical or substantially spherical and each having a certain diameter D. As shown in FIG. 3, the cavities 34 are preferably formed by a suitable bed of sacrificial material of different diameter D.
  • the formation of different diameters D is also preferred in a support structure 32, which is not manufactured in the manner described above, but for example by foaming or otherwise. Due to the different diameters D then creates a number of zones of different density of the support structure 32, which then have different properties.
  • the support structure is now designed such that its density, starting from the wall 8 and towards the outside, ie here in the radial direction R, decreases.
  • the substantially radial flow through the carrier structure with sorbate 18, ie in particular with water vapor, with a local flow cross section is possible, which is approximately proportional to the radially outwardly increasing local mass flow, which also increases radially outwardly and softer by the open to each other Cavities 34 is formed.
  • This is a particularly effective, ie performance and energy density function of the adsorber realized.
  • Fig. 2 in Fig. 3 near the wall 8 a high dynamics in operation possible, while further out there is a high heat storage capacity.
  • FIG. 4 shows a further variant of the heat exchanger 6, in which the sorbent 16, together with a number of fibers 30, is compressed to form a composite body 36.
  • the combination molding body 36 is pressed directly onto the wall 8, but alternatively one or more combination molded parts 36 are first produced and then subsequently fastened to the wall 8.
  • the sorbent 16 for example, as a powder and the fibers 30 are arranged in a suitable form and then the assembly is pressed to the combination molding 36.
  • a number of channels 38 are introduced into the combination molding, for example, drilled. In the embodiment of FIG. 4, these extend in the radial direction R, but in principle, other courses are conceivable, in particular combi-shaped body 36, which are designed without channels 38, for example, flat comb-shaped body 36, which after pressing only a few millimeters, eg 0.5 to 3 mm, extend over the outer surface 20.
  • fibers 30 By introducing the fibers 30 into the composite body 36 is both increases its mechanical strength in the manner of a fiber-reinforced material, as well as its thermal conductivity improved, in particular with fibers 30, which are made of a thermally conductive plastic or a metal, for example aluminum.
  • FIGS. 2 to 4 are also advantageously applicable analogously to other types of heat exchangers, for example plate heat exchangers, tube bundle heat exchangers, plate heat exchangers or microchannel heat exchangers,

Abstract

The invention relates to an adsorber (2) for a vehicle, comprising a housing (4), in which a sorbent (16) is arranged for storing heat and for dispensing stored heat, and comprising a heat exchanger (6), which is arranged within the housing (4), has a wall (8) that encloses a cavity for conducting a heating medium, and has an outer surface (20) that contacts the sorbent (16), for exchanging heat. By virtue of a special design of the heat exchanger (6), the sorbent (16), and the arrangement thereof relative to each other, a particularly high power density and heat storage capacity are achieved. The invention further relates to a method for producing the adsorber (2) and to a vehicle which has an adsorption system comprising such an adsorber (2).

Description

ADSORBER, VERFAHREN ZUR. HERSTELLUNG EINES ADSORBERS UND FAHRZEUG MIT EINEM ADSORBER  ADSORBER, METHOD FOR. PREPARATION OF ADSORBERS AND VEHICLES WITH ADSORBER
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Adsorber für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Adsorbers sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Adsorber. The invention relates to an adsorber for a motor vehicle, a method for producing such an adsorber and a vehicle with such an adsorber.
Ein Adsorber findet grundsätzlich Anwendung in einer sogenannten Adsorptionsanlage, welche vorrangig der Speicherung und späteren Abgabe von Wärme dient. Dazu weist der Adsorber ein Gehäuse auf, in dem ein Sorbens, d.h. ein Sorptionsmaterial und ein Sorbat angeordnet sind, wobei letzteres je nachdem ob dem Adsorber Wärme ab- oder zugeführt wird in das Sorbens eingelagert oder aus diesem ausgelagert wird. Häufig ist das Sorbens ein kristalliner Feststoff und das Sorbat in ausgelagertem Zustand gasförmig und wird dann unter Wärmeabgabe vom Sorbens adsorbiert. Bekannte Materialien in diesem Zusammenhang sind beispielsweise Zeolith als Sorbens und Wasser als Sorbat. Bei der Adsorption wird dann Adsorptionswärme freigesetzt, die vom Adsorber abgegeben wird. Die Einlagerung erfolgt hierbei typischerweise rein physikalisch und ist insbesondere elektrostatischer Natur, eine chemische Verbindung liegt nicht vor. Beim umgekehrten Prozess, nämlich der Desorption, wird dagegen Wärme vom Adsorber aufgenommen, um das Sorbat wieder auszulagern, d.h. das Sorbens zu desorbieren. An adsorber is generally used in a so-called adsorption plant, which primarily serves the storage and subsequent release of heat. For this purpose, the adsorber has a housing in which a sorbent, i. a sorbent material and a sorbate are arranged, the latter depending on whether the adsorber off or supplied heat is stored in the sorbent or paged out of this. Frequently, the sorbent is a crystalline solid and the sorbate gaseous in the external state and then adsorbed by the sorbent with heat release. Known materials in this context are, for example, zeolite as sorbent and water as sorbate. Adsorption then releases heat of adsorption emitted by the adsorber. The storage is done here typically purely physical and is particularly electrostatic nature, a chemical compound is not present. In the reverse process, desorption, on the other hand, heat is absorbed by the adsorber to relocate the sorbate, i. to desorb the sorbent.
Die Wärmeabfuhr und -zufuhr erfolgt üblicherweise mittels eines Wärmetauschers, welcher in Kontakt mit dem Sorbens steht. Der Wärmetauscher selbst wird von einem Wärmemedium durchströmt, welches dem Wärmetransport zum Adsorber hin und von diesem fort dient. Der Adsorber ist demnach ein Wärmespeicher, der sowohl als Wärmesenke als auch als Wärmequelle zur Kühlung oder Heizung anderer Komponenten verwendbar ist, welche über den Wärmetauscher thermisch mit dem Adsorber gekoppelt sind. The heat removal and supply usually takes place by means of a heat exchanger, which is in contact with the sorbent. Of the Heat exchanger itself is flowed through by a heat medium, which serves for the heat transport to the adsorber and from this fort. The adsorber is therefore a heat storage, which can be used both as a heat sink and as a heat source for cooling or heating of other components, which are thermally coupled via the heat exchanger with the adsorber.
In einem Fahrzeug, d.h. einem Kraft-, Elektro- oder Hybridfahrzeug, wird ein Adsorber zuweilen als Teil einer Adsorptionsanlage eingesetzt, welche der Klimatisierung diverser Komponenten des Fahrzeugs dient, beispielsweise des Fahrgastraums. Dabei wird beispielsweise ein Zeolith-Wasser-System verwendet, bei dem mittels Adsorption von Wasser, am Zeolith Adsorptionswärme freigesetzt wird. Dazu ist das Wasser häufig in einem Gefäß oder auch Reservoir angeordnet, weiches mit dem Zeolith druckführend verbunden ist. Das Wasser verdampft dann in dem Gefäß unter Aufnahme von Wärme. Durch Verwendung einer solchen Adsorptionsanlage ist es dann möglich, auf einen herkömmlichen Kältekreis und insbesondere auf einen Kompressor sowie konventionelle Kältemittel zu verzichten. In a vehicle, i. a power, electric or hybrid vehicle, an adsorber is sometimes used as part of an adsorption plant, which serves the air conditioning of various components of the vehicle, such as the passenger compartment. In this case, for example, a zeolite-water system is used in which by means of adsorption of water on the zeolite adsorption heat is released. For this purpose, the water is often arranged in a vessel or reservoir, which is connected to the zeolite under pressure. The water then evaporates in the vessel while absorbing heat. By using such adsorption, it is then possible to dispense with a conventional refrigerant circuit and in particular to a compressor and conventional refrigerant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Adsorber anzugeben. Dieser soll möglichst effizient sein, d.h. eine möglichst hohe Leistungsdichte aufweisen und eine möglichst effiziente Wärmeübertragung zwischen Wärmemedium und Sorbens gewährleisten. Dabei sollen auch spezielle automotive Anforderungen berücksichtigt werden, die sich aufgrund einer Verwendung des Adsorbers in einem Kraftfahrzeug ergeben. Hierzu zählen beispielsweise Bauraum, Fertigungskosten und mechanische Stabilität des Adsorbers, insbesondere bei Stoß- und Vibrationslasten, Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung des Adsorbers angegeben werden sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Adsorber. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Adsorber mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 . Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch einen Adsorber in einer der Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 20, 21 und 22, welche jeweils eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung beschreiben. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 23, insbesondere auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 25 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 30. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Adsorber sinngemäß auch für das Verfahren sowie das Fahrzeug und umgekehrt. The invention has for its object to provide an improved adsorber. This should be as efficient as possible, ie have the highest possible power density and ensure the most efficient heat transfer between heat medium and sorbent. In this case, special automotive requirements are to be taken into account, resulting from a use of the adsorber in a motor vehicle. These include, for example, installation space, production costs and mechanical stability of the adsorber, in particular for impact and vibration loads. Furthermore, a method for producing the adsorber and a vehicle with such an adsorber are to be specified. The object is achieved by an adsorber with the features of claim 1. The object is in particular also achieved by an adsorber in one of the embodiments according to claims 20, 21 and 22, which each describe a particularly advantageous embodiment. Furthermore, the object is achieved by a method having the features according to claim 23, in particular by a method having the features according to claim 25 and by a vehicle having the features according to claim 30. Advantageous refinements, developments and variants are the subject matter of the subclaims. The statements in connection with the adsorber apply mutatis mutandis to the process and the vehicle and vice versa.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen des Adsorbers führen auch zur Verbesserung einer Adsorptionsaniage, in weicher ein solcher Adsorber verbaut ist. Die Aufgabe wird daher insbesondere auch durch eine Adsorptionsanlage gelöst, die eine Anzahl solcher Adsorber als Analgenteile aufweist, The advantageous embodiments of the adsorber also lead to the improvement of a Adsorptionsaniage, in softened such an adsorber is installed. The object is therefore in particular also solved by an adsorption system which has a number of such adsorbers as analgesic parts,
Der Adsorber ist zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet, d.h. erfüllt insbesondere die im Fahrzeugbereich gängigen Normen und Bestimmungen hinsichtlich Sicherheit und Stabilität. Als wesentliche Komponenten weist der Adsorber ein Gehäuse und einen Wärmetauscher auf. Der Wärmetauscher weist eine Wandung auf, welche einen Hohlraum einschließt zur Führung eines Wärmemediums, beispielsweise eines Wasser/Giykot-Gemisches oder eines Thermoöls. Das Wärmemedium dient vorrangig zur Wärmeabfuhr vom Adsorber sowie zur Wärmezufuhr zum Adsorber. Entsprechend ist der Wärmetauscher über geeignete Anschlüsse an ein Leitungssystem anschließbar, welches einen Wärmetransfer zwischen diversen Komponenten des Fahrzeugs und dem Adsorber ermöglicht. Der Wärmetauscher ist innerhalb des Gehäuses angeordnet, d.h. das Gehäuse umschließt den Wärmetauscher und bildet einen Adsorberraum aus, welcher somit durch eine Innenwand des Gehäuses und eine Außenwand, die auch als Außenfläche bezeichnet wird, des Wärmetauschers begrenzt und definiert ist Im Adsorberraum ist ein Sorbens angeordnet, zur Speicherung von Wärme, welche vom Wärmetauscher abgegeben wird, und zur Abgabe von gespeicherter Wärme an den Wärmetauscher. Die Speicherung und die Abgabe von Wärme erfolgen dabei insbesondere mittels De- und Adsorption eines Sorbats. Zum Wärmetausch steht die Außenfläche des Wärmetauschers im Kontakt mit dem Sorbens, d. h. das Sorbens ist auf der Außenfläche angeordnet. Dabei stehen insbesondere wenigstens 75 % der Außenfläche in thermischem Kontakt mit dem Sorbens, d. h. wenigstens 75 % der Außenfläche sind in flächiger ober punktueller Berührung mit dem Sorbens, The adsorber is designed for use in a vehicle, ie fulfills in particular the standards and regulations in the field of vehicle safety and stability. As essential components, the adsorber has a housing and a heat exchanger. The heat exchanger has a wall which encloses a cavity for guiding a heat medium, for example a water / Giykot mixture or a thermal oil. The heat medium is primarily used for heat removal from the adsorber and for heat supply to the adsorber. Accordingly, the heat exchanger can be connected via suitable connections to a line system, which allows heat transfer between various components of the vehicle and the adsorber. The heat exchanger is disposed within the housing, ie the housing encloses the heat exchanger and forms an adsorber, which is thus bounded and defined by an inner wall of the housing and an outer wall, which is also referred to as the outer surface of the heat exchanger in the adsorber a sorbent is arranged for storing heat released from the heat exchanger and for delivering stored heat to the heat exchanger. The storage and the release of heat take place in particular by means of de-and adsorption of a sorbate. For heat exchange, the outer surface of the heat exchanger is in contact with the sorbent, ie the sorbent is arranged on the outer surface. In particular, at least 75% of the outer surface is in thermal contact with the sorbent, ie at least 75% of the outer surface is in surface top contact with the sorbent,
Insbesondere ist der Adsorber ein Teil einer Adsorptionsanlage, welche ein Reservoir für das Sorbat aufweist, wobei das Reservoir mit dem Adsorberraum verbunden ist, sodass bei der Desorption überschüssiges Sorbat im Reservoir unter dortiger Wärmeabgabe zwischengelagert wird und bei der Adsorption entsprechend Sorbat vom Reservoir unter dortiger Wärmeaufnahme in den Adsorberraum geführt wird. Der Adsorberraum im Adsorber und das Reservoir der Adsorptionsanlage sind in einer ersten Variante über eine geeignete Leitung miteinander verbunden und bilden gemeinsam ein gegenüber der Umgebung insbesondere druckfest abgeschlossenes System, sodass kein Sorbat entweicht. Denkbar ist auch, dass mehrere Adsorberräume und/oder mehrere Reservoirs miteinander zu einem solchen abgeschlossenen System verbunden sind und dann ein Sorbatverteilungssystem bilden. In einer zweiten Variante ist das Reservoir direkt endseitig des Adsorberraums angeordnet und bildet dort einen Sammlerraum. Auch hierbei bilden der Adsorberraum und das Reservoir entsprechend ein druckfest abgeschlossenes System. Aligemein wird unter einem druckfesten System insbesondere verstanden, dass dieses System vakuumfest bis zu einem Absolutdruck von ca. 5 bis ca. 10 mbar ist Weiterhin sind zweckmäßigerweise der Hohlraum in dem Wärmetauscher, in dem ein Wärmemedium geführt wird, und alle zur Führung des Wärmemediums verwendeten Adsorberteile und Anlagenbestandteile und insbesondere Leitungen überdruckfest ausgelegt, um das Wärmemedium bis zu einem Überdruck von bis zu 80 bar zu führen. In particular, the adsorber is a part of an adsorption plant, which has a reservoir for the sorbate, wherein the reservoir is connected to the adsorber, so that in the desorption excess sorbate is stored in the reservoir under local heat release and adsorption in accordance with sorbate from the reservoir under local heat absorption is guided into the adsorber room. The adsorber space in the adsorber and the reservoir of the adsorption system are connected to each other in a first variant via a suitable line and together form a relation to the environment in particular pressure-resistant closed system, so that no sorbate escapes. It is also conceivable that a plurality of adsorber spaces and / or a plurality of reservoirs are connected to one another in such a closed system and then form a sorbate distribution system. In a second variant, the reservoir is arranged directly at the end of the adsorber space and forms a collector space there. Again, the adsorber and the reservoir accordingly form a flameproof system. Aligemein is under In particular, the cavity in the heat exchanger in which a heat medium is conducted and all the adsorber parts and system constituents used to guide the heat medium are expediently the vacuum cavity and in particular lines designed overpressure-resistant, to lead the heat medium up to an overpressure of up to 80 bar.
Weitere Anforderungen aufgrund der automotiven Verwendung ergeben sich beispielsweise hinsichtlich der Umweltverträglichkeit der verwendeten Materialien und Chemikalien. Bevorzugterweise sind das Sorbens und das Sorbat ungiftig, um bei einer Beschädigung ein Austreten von Giftstoffen zu vermeiden. Desweiteren sind das Sorbens und das Sorbat geeigneterweise nicht brennbar oder zumindest schwer entflammbar, um bei einem Unfall das Gefahrenpotential möglichst gering zu halten. Bevorzugterweise ist das Sorbat dann Wasser oder ein Wasser/Frostschutzmittel-Gemisch, insbesondere ein Wasser/Glykol-Gemisch und das Sorbens ein Zeolith oder ein Gemisch aus mehreren Zeolithen. Insbesondere ist dem Zeolith ein Bindemittel beigemengt, vorzugsweise mit einem Massenanteil von höchstens etwa 20 %. Further requirements due to the use of automobiles arise, for example, with regard to the environmental compatibility of the materials and chemicals used. Preferably, the sorbent and sorbate are non-toxic to prevent leakage of toxins upon damage. Furthermore, the sorbent and the sorbate are suitably non-flammable or at least flame retardant in order to minimize the risk potential in an accident. Preferably, the sorbate is then water or a water / antifreeze mixture, in particular a water / glycol mixture, and the sorbent is a zeolite or a mixture of several zeolites. In particular, the zeolite is admixed with a binder, preferably with a mass fraction of at most about 20%.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, dass durch den speziellen und verbesserten Kontakt des Sorbens mit dem Wärmetauscher ein verbesserter Wärmetausch innerhalb des Adsorbers zwischen dem Sorbens und dem Wärmemedium realisiert ist. Der Adsorber zeigt dadurch im Betrieb eine besonders hohe Dynamik, d. h. eine große Leistungsdichte, d.h. eine besonders hohe Rate, mit der das Sorbat vom Sorbens auf- und abgegeben wird. Weiterhin ist durch die verbesserte Wärmeaufnahme die Speicherkapazität des Sorbens optimal nutzbar, sodass der Adsorber auch eine besonders hohe Wärmespeicherkapazität, d, h. Energiedichte aufweist. Der Adsorber weist somit ein verbessertes Verhältnis von Baugröße zu Leistungsfähigkeit gegenüber herkömmlichen Adsorbern auf. Dies ist insbesondere bei einer automotiven Anwendung, d, h. einer Verwendung in einem Fahrzeug vorteilhaft. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist in diesem Zusammenhang insbesondere die verbesserte Vibrationsfestigkeit und allgemein die verbesserte Robustheit des Adsorbers gegenüber insbesondere langanhaltenden mechanischen Einwirkungen, An advantage achieved by the invention is in particular that an improved heat exchange within the adsorber between the sorbent and the heat medium is realized by the special and improved contact of the sorbent with the heat exchanger. The adsorber thereby shows in operation a particularly high dynamics, ie a high power density, ie a particularly high rate at which the sorbate from the sorbent and discharged. Furthermore, the storage capacity of the sorbent is optimally utilized by the improved heat absorption, so that the adsorber and a particularly high heat storage capacity, d, h. Has energy density. The adsorber thus has an improved Ratio of size to performance over conventional adsorbers on. This is especially in an automotive application, d, h. advantageous for use in a vehicle. A further advantage of the invention in this context is, in particular, the improved vibration resistance and, in general, the improved robustness of the adsorber, in particular over long-lasting mechanical effects,
Von besonderer Bedeutung für die Funktionsweise und die Effizienz des Adsorbers ist die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Sorbens, d. h. dem Sorptionsmaterial. Die Effizienz ist dabei wesentlich von dem Kontakt, d. h. insbesondere der Kontaktfläche zwischen dem Sorbens und dem Wärmetauscher abhängig. Einer Verbesserung des Kontakts durch einfache Skalierung des Wärmtauschers und/oder einfache Vergrößerung von dessen Außenwand, d. h. Außenfläche steht jedoch üblicherweise ein deutlich erhöhter Aufwand sowie ein entsprechend erhöhter Platzbedarf entgegen. Der Erfindung liegt nun die Überlegung zugrunde, dass dies beides Nachteile sind, welche für eine Verwendung außerhalb des automotiven Bereichs typischerweise hingenommen werden, bei einer Verwendung gerade in diesem Bereich jedoch eine gänzlich andere Bedeutung erlangen. Insofern sind die bisherigen Konzepte zur Ausgestaltung eines Adsorbers nicht optimal auf die Verwendung in einem Fahrzeug ausgerichtet. Dagegen wird erfindungsgemäß ein besonders guter Kontakt hergestellt sowie in diesem Zusammenhang und entgegen den bekannten Ausführungsformen insbesondere ein erhöhter Fertigungsaufwand hingenommen. Of particular importance to the functioning and efficiency of the adsorber is the heat transfer between the heat exchanger and the sorbent, d. H. the sorbent material. The efficiency is substantially of the contact, d. H. in particular the contact surface between the sorbent and the heat exchanger dependent. Improvement of the contact by simple scaling of the heat exchanger and / or simple enlargement of its outer wall, d. H. Exterior surface is usually contrary to a significantly increased effort and a correspondingly increased space requirements. The invention is based on the consideration that these are both disadvantages which are typically accepted for use outside the automotive sector, but acquire a completely different meaning when used in this area. In this respect, the previous concepts for designing an adsorber are not optimally geared to use in a vehicle. In contrast, a particularly good contact is made according to the invention and in this context and contrary to the known embodiments, in particular an increased production costs accepted.
Der Wärmetauscher ist insbesondere als Rohrwärmetauscher, Rohrbündelwärmetauscher, Lamellenwärmetauscher, Plattenwärmetauscher oder Microchannel-Wärmetauscher ausgebildet. Allgemein weist der Wärmetauscher einen Hohlraum mit einem bestimmten Querschnitt auf, der bestimmt, welche Menge an Wärmemedium pro Zeit durch den Wärmetauscher strömen kann. Der Hohlraum ist von einer Wandung mit einer bestimmten Wandstärke umgeben, welche maßgeblich die Druckfestigkeit und Stabilität des Wärmetauschers bestimmt. Ein Wärmeaustausch zwischen Wärmemedium und Sorbens erfolgt über diese Wandung, wobei die Menge an Wärme, die pro Zeit übertragen wird wesentlich durch den Kontakt des Sorbens mit der Außenfläche, d, h. die Bedeckung derselben mit Sorbens bestimmt ist. The heat exchanger is designed in particular as a tube heat exchanger, tube bundle heat exchanger, plate heat exchanger, plate heat exchanger or microchannel heat exchanger. Generally, the heat exchanger has a cavity with a certain Cross-section, which determines what amount of heat medium can flow through the heat exchanger per time. The cavity is surrounded by a wall with a certain wall thickness, which significantly determines the pressure resistance and stability of the heat exchanger. Heat exchange between the heat medium and the sorbent takes place via this wall, the amount of heat transferred per time being significantly affected by the contact of the sorbent with the outer surface, d, h. the covering of which is determined with sorbent.
Dabei sind in jeweils geeigneten Ausgestaltungen gerade solche Wärmetauscher besonders geeignet, bei denen eine möglichst große Außenfläche bei gleichzeitig möglichst geringer Wandstärke erzielt wird. Vor dem Hintergrund der grundsätzlichen Bauraumbeschränkung im automotiven Bereich werden daher Wärmetauscher mit im Vergleich zu herkömmlichen Wärmetauschern deutlich geringeren Abmessungen bevorzugt. In einer Ausgestaltung als Rohrwärmetauscher weist der Wärmetauscher dann einen Innendurchmesser auf, der vorteilhafterweise höchstens 10 mm beträgt, wobei eine Ausgestaltung mit höchstens 6 mm Innendurchmesser besonders vorteilhaft ist. Der Innendurchmesser beträgt jedoch insbesondere wenigstens 1 mm. In einer Ausgestaltung als Rohrbündelwärmetauscher, d. h. als Wärmetauscher mit einer Vielzahl an Rohrwärmetauschern, weisen diese Rohrwärmetauscher jeweils einen Innendurchmesser auf, der vorzugsweise im Bereich von 1 bis 6 mm liegt. Solche geringen Rohrdurchmesser werden insbesondere aufgrund des erhöhten Fertigungsaufwands bei herkömmlichen Wärmetauschern für Adsorber nicht gewählt, bieten aber deutliche Vorteile, da bei gleichem Querschnitt einerseits eine deutlich vergrößerte Außenfläche vorhanden ist und andererseits aufgrund von verringerten Druckspannungen in der Wandung auch die Wandstärke deutlich geringer ist, wodurch Material und Gewicht eingespart werden. Grundsätzlich ist es zur Vergrößerung der Außenfläche möglich, diese zusätzlich mit einer Anzahl an Rippen, Lamellen, Wärmeleitblechen oder allgemein mit Fortsätzen auszustatten, wobei im Folgenden vereinfachend und ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Begriff „Lamellen" für jegliche solcher Fortsätze verwendet wird. Diese Lamellen erstrecken sich dann vom Wärmetauscher aus in den Adsorberraum hinein und vergrößern die Außenfläche entsprechend, d.h. die Lamellen weisen jeweils eine Oberfläche auf, die ein Teil der Außenfläche ist. Bevorzugterweise weist der Wärmetauscher daher eine Anzahl an Lamellen auf, wobei in einer besonders geeigneten Ausgestaltung der Wärmetauscher und die Lamellen einstückig oder auch einteilig ausgebildet sind, d. h, die Lamellen nicht als separate Bauteile an der Wandung angebracht sind. Dadurch ist ein besonders guter Wärmeübertrag von den Lamellen zur Wandung gewährleistet. Alternativ ist jedoch auch eine Ausgestaltung mit an der Wandung befestigten Lamellen denkbar. Diese sind dann beispielsweise angeschweißt oder angeklebt und vorzugsweise stoffschlüssig mit der Wandung verbunden, um einen optimalen Wärmetransfer zu gewährleisten. In each case suitable embodiments are just those heat exchangers particularly suitable in which the largest possible outer surface is achieved with the lowest possible wall thickness. Against the background of the basic space limitation in the automotive sector, therefore, heat exchangers with significantly smaller dimensions compared to conventional heat exchangers are preferred. In one embodiment, as a tube heat exchanger, the heat exchanger then has an inner diameter, which is advantageously at most 10 mm, with a configuration with at most 6 mm inner diameter is particularly advantageous. However, the inner diameter is in particular at least 1 mm. In one embodiment, as a tube bundle heat exchanger, ie as a heat exchanger with a plurality of tube heat exchangers, these tube heat exchangers each have an inner diameter, which is preferably in the range of 1 to 6 mm. Such small pipe diameters are not chosen in particular for adsorbers due to the increased production costs in conventional heat exchangers, but offer significant advantages, since the same cross-section on the one hand a significantly enlarged outer surface is present and on the other hand, due to reduced compressive stresses in the wall and the wall thickness is significantly lower Material and weight can be saved. In principle, in order to enlarge the outer surface, it is also possible to provide it with a number of ribs, lamellae, heat conducting plates or projections in general, the term "lamellae" being used in the following for the sake of simplicity and without restriction of generality Then, from the heat exchanger into the adsorber space and enlarge the outer surface accordingly, ie the lamellae each have a surface which is a part of the outer surface.Therefore, the heat exchanger preferably has a number of fins, wherein in a particularly suitable embodiment of the heat exchanger and the lamellae are integrally formed or one-piece, that is, the lamellae are not attached as separate components on the wall .This ensures a particularly good heat transfer from the lamellae to the wall .Alternatively, however, is also an embodiment with on de r wall mounted slats conceivable. These are then, for example welded or glued and preferably cohesively connected to the wall to ensure optimum heat transfer.
Besonders bei einer Ausgestaltung als Lamellenwärmetauscher, jedoch auch allgemein bei einem Wärmetauscher mit Lamellen, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung die Außenfläche dadurch vergrößert, dass der Wärmetauscher mit einer deutlich erhöhten Lamellendichte ausgebildet ist. Bei einem Lamellenwärmetauscher mit einer Vielzahl an zueinander insbesondere parallelen Lamellen sind diese dann vorzugsweise in einem Abstand von höchstens 1 mm zueinander angeordnet. Bei anderen Wärmetauschertypen, insbesondere bei einem Rohrwärmetauscher, sind zwei jeweils benachbarte Lamellen, die in diesem Zusammenhang häufig auch als Rippen bezeichnet werden, um vorzugsweise höchstens 2 mm voneinander beabstandet. In einer geeigneten Ausführungsform erstreckt sich der Wärmetauscher in einer Längsrichtung, weiche auch im Betrieb eine Strömungsrichtung des Wärmemediums im Wärmetauscher ist, und die Lamellen sind insbesondere langgestreckt ausgeführt und erstrecken sich gerade in dieser Längsrichtung. In einer zweiten geeigneten Variante weisen die Lamellen jedoch einen komplexeren Verlauf auf und erstrecken sich beispielsweise schräg oder senkrecht zur Längsrichtung, bei einem Rohrwärmetauscher insbesondere helixartig um diesen herum, sodass ein durch die Lamellen allgemein zusätzlich erzeugter Wärmedurchgang weiter vergrößert ist Prinzipiell ist dabei auch ein sich gegenseitig kreuzender oder überschneidender Verlauf der Lamellen denkbar. Particularly in one embodiment as a fin heat exchanger, but also generally in a heat exchanger with fins, in a preferred embodiment, the outer surface is increased by the fact that the heat exchanger is formed with a significantly increased fin density. In a laminated heat exchanger with a plurality of mutually parallel slats in particular, these are then preferably arranged at a distance of at most 1 mm from each other. In other types of heat exchangers, in particular in a tube heat exchanger, two respectively adjacent lamellae, which are often referred to in this context as ribs, to preferably at most 2 mm apart. In a suitable embodiment, the heat exchanger extends in a longitudinal direction, which is also a flow direction of the heat medium in the heat exchanger in operation, and the lamellae are in particular made elongated and extend straight in this longitudinal direction. In a second suitable variant, however, the fins have a more complex course and extend, for example, obliquely or perpendicular to the longitudinal direction, in a helical heat exchanger around this, so that a generally additionally generated by the fins heat transfer is further increased principle is also a mutually crossing or overlapping course of the slats conceivable.
Die oben beschriebene Ausgestaltung der Lamellen betrifft den Verlauf derselben entlang der Wandung des Wärmetauschers, d, h. einen Längsverlauf der Lamellen, Alternativ oder zusätzlich folgen die Lamellen in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch ausgehend von der Wandung und in den Adsorberraum hinein einem komplexeren, d. h, nicht-geraden, Verlauf, insbesondere einem gebogenen Verlauf. Dadurch lässt sich im Vergleich zu solchen Lamellen, die sich gerade nach außen erstrecken, auf gleichem Bauvolumen eine deutlich größere zusätzliche Fläche unterbringen. Besonders geeignet ist diese Ausführungsform bei einem Rohr- oder Lamellenwärmetauscher, bei welchem der Verlauf von der Wandung ausgehend nach außen dann ein radialer Verlauf ist. In einer vorteilhaften Variante wird ein komplexer Längsverlauf mit einem komplexen Verlauf von der Wandung aus nach außen kombiniert. The above-described embodiment of the slats relates to the course of the same along the wall of the heat exchanger, d, h. a longitudinal profile of the slats, Alternatively or additionally follow the slats in an advantageous embodiment, starting from the wall and in the adsorber into a more complex, d. h, non-straight, course, in particular a curved course. As a result, it is possible to accommodate a significantly larger additional area in comparison with those slats which extend straight outwards on the same volume of construction. This embodiment is particularly suitable in the case of a pipe or plate heat exchanger in which the course from the wall to the outside is then a radial course. In an advantageous variant, a complex longitudinal course is combined with a complex course from the wall to the outside.
Zwischen zwei jeweils benachbarten Lamellen ist zudem ein Abstand ausgebildet, der insbesondere bei einem Rohrwärmetauscher, nach außen hin vorzugsweise vergrößert ist. Hierdurch lässt sich eine verbesserte Strömung des insbesondere gasförmigen Sorbats im Bereich des Wärmetauschers erzielen. Eine solche Aufspreizung des Zwischenraums zwischen benachbarten Lamellen ist jedoch auch bei einem Lamellenwärmetauscher vorzugsweise dadurch realisiert, dass die Lamellen jeweils eine Dicke aufweisen, die ausgehend von der Wandung nach außen hin reduziert ist, sodass die Lamellen also nach außen hin dünner ausgebildet sind. Between two adjacent lamellae, in addition, a distance is formed which, in particular in the case of a tube heat exchanger, is preferably enlarged towards the outside. As a result, an improved flow of the particular gaseous sorbate in the region of the heat exchanger can be achieved. Such a spreading of the gap However, between adjacent fins is also realized in a finned heat exchanger preferably in that the fins each have a thickness which is reduced starting from the wall to the outside, so that the fins are so thinner outwardly formed.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind zumindest zwei unterschiedliche Arten von Lamellen ausgebildet, welche ausgehend von der Wandung nach außen hin unterschiedlich lang sind. Dadurch wird sozusagen ein Lamellendichtegradient erzeugt, d. h. die Anzahl an Lamellen, welche sich bis zu einer bestimmten Entfernung von der Wandung aus erstreckt, nimmt mit steigendem Abstand zur Wandung hin ab. Dadurch werden dann insbesondere die Strömungseigenschaften des Wärmetauschers verbessert. In a preferred refinement, at least two different types of lamellae are formed which, starting from the wall, have different lengths outwards. As a result, a lamellar density gradient is generated so to speak, d. H. the number of lamellae, which extends up to a certain distance from the wall, decreases with increasing distance from the wall. As a result, in particular the flow properties of the heat exchanger are improved.
In einer geeigneten Ausgestaltung sind die Lamellen unterschiedlicher Arten auf der Außenfläche abwechselnd angeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist jede zweite Lamelle lediglich halb so lang ausgeführt wie die beiden zu diesen benachbarten Lamellen. In a suitable embodiment, the lamellae of different types are arranged alternately on the outer surface. In a preferred embodiment, every second lamella is only half as long as the two to these adjacent lamellae.
Durch eine Kombination der oben erwähnten unterschiedlichen Arten von Lamellen mit einem komplexen Verlauf der Lamellen lässt sich eine für eine automotive Verwendung besonders geeignete Ausgestaltung erzielen, welche besonders kompakt ist und dennoch eine besonders hohe Leistungsdichte aufweist. Dabei sind insbesondere auch die Strömungseigenschaften besonders präzise einstellbar. By a combination of the above-mentioned different types of slats with a complex profile of the slats, a design which is particularly suitable for automotive use can be achieved, which is particularly compact and nevertheless has a particularly high power density. In particular, the flow properties are particularly precisely adjustable.
Vorzugsweise weist der Wärmetauscher eine Trägerstruktur für das Sorbens auf. Durch die Trägerstruktur ist die Außenfläche signifikant vergrößert und der Kontakt mit dem Sorbat im Betrieb deutlich verbessert. Die Trägerstruktur ist insbesondere porös oder faserig, wobei unter„poröse Trägerstruktur" in einer ersten Variante eine schwammartige Struktur verstanden, mit einer Vielzahl an Kavitäten, die sich gegenseitig berühren und dadurch ein Netzwerk an offenen Poren und/oder Kanälen bilden. Dabei weist eine jeweilige Kavität, d.h. Pore oder Kanal, einen Durchmesser auf, der insbesondere geringer ist als 5 mm und größer ist als 0,02 mm. Preferably, the heat exchanger has a support structure for the sorbent. By the support structure, the outer surface is significantly increased and the contact with the sorbate in operation significantly improved. The support structure is in particular porous or fibrous, with "porous Support structure "understood in a first variant, a sponge-like structure, with a plurality of cavities, which touch each other and thereby form a network of open pores and / or channels., In each case, a respective cavity, ie pore or channel, a diameter, the in particular less than 5 mm and greater than 0.02 mm.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Trägerstruktur eine Porosität auf und eine Dichte, welche ausgehend von der Wandung und nach außen hin verändert, insbesondere verringert ist. Mit anderen Worten: nach außen hin nimmt die Materialmenge ab und die Dichte ist nach außen hin verringert. Dagegen nimmt die Porosität nach außen hin zu, d.h. ist nach außen hin erhöht, d.h. vergrößert, und eine Menge an Ausnehmungen im Material ist erhöht. Dadurch wird vorzugsweise ein Dichtegradient ausgebildet, der von der Wandung aus nach außen hin zu einer gröberen Porosität führt, d. h. der Durchmesser der Kavitäten nimmt mit steigendem Abstand zur Wandung hin zu. Dadurch ist ähnlich wie oben bereits im Zusammenhang mit den Lamellen ausgeführt nahe der Wandung die Trägerstruktur im Mittel dichter und somit eine hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet und eine hohe Leistungsdichte realisiert. Dahingegen ist weiter außen aufgrund der größeren Kavitäten mehr Sorbens angeordnet und/oder im Betrieb eine verbesserte Durchströmung mit Sorbat realisiert, sodass die Anordnung ebenfalls eine hohe Wärmespeicherkapazität und Leistungsdichte aufweist. In a particularly advantageous embodiment, the support structure has a porosity and a density which, starting from the wall and outwardly changed, in particular reduced. In other words, the amount of material decreases on the outside and the density is reduced towards the outside. In contrast, the porosity increases towards the outside, i. is increased to the outside, i. increased, and a lot of recesses in the material is increased. As a result, a density gradient is preferably formed which leads from the wall outwards to a coarser porosity, ie. H. the diameter of the cavities increases with increasing distance to the wall. As a result, similar to the one already described above in connection with the lamellae close to the wall, the carrier structure is on average more dense and thus ensures a high thermal conductivity and realizes a high power density. On the other hand, more sorbent is arranged further outwards on account of the larger cavities and / or an improved throughflow with sorbate is realized during operation, so that the arrangement likewise has a high heat storage capacity and power density.
Beispielsweise sind bei einer Ausgestaltung mit Lamellen ebendiese porös ausgebildet, beispielsweise als poröse oder schwammähnliche Struktur, oder auf die Wandung ist nach außen hin eine poröse, insbesondere schwammähnliche Struktur aufgebracht, beispielsweise zusätzlich zu Lamellen oder alternativ auch bei einem Wärmetauscher ohne Lamellen. Hierbei ist die Trägerstruktur dann in geeigneter Weise an der Wandung befestigt, beispielsweise festgeklebt, festgelötet oder festgeschweißt. In einer ersten Ausgestaltung ist die Trägerstruktur jedoch einteilig, d. h. einstückig mit dem Wärmetauscher ausgebildet, also quasi in die Wandung eingebracht oder als Fortsetzung der Wandung nach außen hin ausgebildet, wodurch dann vorteilhaft eine vergrößerte Oberfläche mit einer besonders hohen Wärmeleitung kombiniert ist. For example, in the case of an embodiment with lamellae, these are formed in a porous manner, for example as a porous or sponge-like structure, or a porous, in particular spongelike structure is applied to the outside of the wall, for example in addition to lamellae or alternatively also in the case of a heat exchanger without lamellae. Here, the support structure is then attached in a suitable manner to the wall, for example, glued, soldered or welded. In a first embodiment, however, the support structure is in one piece, ie integrally formed with the heat exchanger, so quasi introduced into the wall or formed as a continuation of the wall to the outside, which then advantageously an enlarged surface is combined with a particularly high heat conductivity.
In einer zweiten Ausgestaltung ist die Trägerstruktur als ein Faserbündel ausgebildet, mit mehreren Fasern und mit einer Vielzahl an Zwischenräumen zwischen den Fasern, wobei die Zwischenräume dann die Kavitäten dieser in diesem Sinne ebenfalls porösen Trägerstruktur bilden. Dabei sind hier unter dem Begriff Fasern insbesondere solche Körper gemeint, die dünne, längserstreckte Elemente sind, wie z.B. Drahtabschnitte, Blechstreifen, Fäden oder dergleichen, und besonders auch Fasern oder solche Elemente, die einen besonders geringen Durchmesser oder eine besonders geringe Dicke z.B. im Bereich von ca. 0,5 mm bis ca. 0,02 mm aufweisen. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Fasern, aus Aluminium gefertigt und allgemein insbesondere aus dem gleichen Material wie die Wandung des Wärmetauschers, um eine möglichst gute Wärmeleitung zu gewährleisten. In den Zwischenräumen ist dann das Sorbens angeordnet, wobei das Faserbündel eine vorteilhafte Vergrößerung der Außenfläche bildet. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Fasern untereinander punktuell thermisch leitend miteinander verbunden, z.B. durch Sintern. In a second embodiment, the support structure is formed as a fiber bundle, with a plurality of fibers and with a plurality of spaces between the fibers, wherein the intermediate spaces then form the cavities of this in this sense also porous support structure. Here by the term fibers are meant in particular those bodies which are thin, elongated elements, such as e.g. Wire sections, sheet metal strips, threads or the like, and especially also fibers or elements which have a particularly small diameter or a particularly small thickness, e.g. in the range of about 0.5 mm to about 0.02 mm. In an expedient embodiment, the fibers are made of aluminum and in general in particular of the same material as the wall of the heat exchanger in order to ensure the best possible heat conduction. The sorbent is then arranged in the intermediate spaces, the fiber bundle forming an advantageous enlargement of the outer surface. In an expedient embodiment, the fibers are interconnected at points in a thermally conductive manner, e.g. by sintering.
Die Fasern sind dann entlang der Wandung und/oder um diese herum geführt und zweckmäßigerweise an diese angedrückt oder an der Wandung thermisch leitend befestigt, z.B. durch Verlöten oder Verschweißen. Besonders geeignet ist die Ausbildung der Trägerstruktur als Faserbündel in Kombination mit Lamellen auf der Wandung, wobei dann die Fasern entsprechend zwischen den Lamellen verlegt sind, wobei die Lamellen dann eine Anzahl von Zwischenräumen bilden, in denen die Fasern verlegt sind und welche insbesondere von den Fasern und dem Sorbens ausgefüllt sind. The fibers are then guided along the wall and / or around it and expediently pressed against this or thermally conductively attached to the wall, for example by soldering or welding. Particularly suitable is the formation of the support structure as a fiber bundle in combination with slats on the wall, in which case the fibers are laid accordingly between the slats, the slats then form a number of spaces in which the fibers are laid and which are filled in particular by the fibers and the sorbent.
Der Wärmetauscher ist vorzugsweise aus einem Leichtmetall gefertigt, insbesondere aus Aluminium, welches besonders leicht sowie kostengünstig ist und zudem gute Wärmeleiteigenschaften aufweist. Besonders zur Ausbildung der oben erwähnten porösen Trägerstruktur ist Aluminium besonders geeignet Aus diesem wird beispielsweise ein Aluminiumschwamm oder Aluminiumschaum hergestellt, der dann an der Wandung befestigt wird. Als Material ist auch Stahl geeignet und grundsätzlich auch Kupfer, welches besonders gute Wärmeleiteigenschaften aufweist, jedoch aufgrund seiner elektrochemischen Eigenschaften weniger bevorzugt ist. In einer vorteilhaften Alternative wird kein Metall sondern ein temperaturfester Kunststoff verwendet, welcher sich insbesondere durch geringe Kosten, gute Wärmeleiteigenschaften, eine hohe Flexibilität, eine einfache Fertigung und ein geringes Gewicht auszeichnet. Generell ist der Adsorber temperaturfest ausgebildet, worunter insbesondere verstanden wird, dass der Adsorber einer Temperatur von ca. 150°C bis zu ca. 300 °C standhält, insbesondere einer Temperatur des Wärmemediums in dieser Größenordnung. The heat exchanger is preferably made of a light metal, in particular of aluminum, which is particularly light and inexpensive and also has good heat conduction properties. Aluminum is particularly suitable for the formation of the abovementioned porous support structure. From this, for example, an aluminum sponge or aluminum foam is produced, which is then fastened to the wall. Steel is also suitable as the material, and in principle also copper, which has particularly good heat conduction properties, but is less preferred because of its electrochemical properties. In an advantageous alternative, no metal but a temperature-resistant plastic is used, which is characterized in particular by low cost, good thermal conductivity, high flexibility, ease of manufacture and low weight. In general, the adsorber is formed temperature-resistant, which is understood in particular that the adsorber a temperature of about 150 ° C up to about 300 ° C withstands, in particular a temperature of the heat medium of this order of magnitude.
Zur Herstellung des Wärmetauschers oder des gesamten Adsorbers eignet sich besonders ein Rapid-Prototyping-Verfahren, bei welchem der Adsorber, d. h. hier dessen Gehäuse und dessen Wärmetauscher vorteilhafterweise einstückig hergestellt wird. In einer vorteilhaften Variante werden auch Teile der Adsorptionsanlage wie z.B. gasdichte oder druckfeste Leitungsgeometrien zur Führung von Sorbat oder von Wärmemedium einstückig mit dem Adsorber hergestellt. Als Ausgangswerkstoff sind hierbei sowohl Metall als auch Kunststoff denkbar. Bei der Herstellung mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens beträgt die Wandstärke des Wärmetauschers zweckmäßigerweise wenigstens 0,5 mm, um eine hinreichende Gasdichtigkeit zu gewährleisten. Abhängig von der konkreten Materialwahl kann die Wandstärke jedoch auch geringer sein. Eine Ausgestaltung des Wärmetauschers oder des gesamten Adsorbers als ein Rapid-Prototyping-Teil birgt insbesondere den Vorteil einer besonders hohen Gestaltbarkeit, wodurch der Adsorber optimal an die jeweilige Bauraumsituation im Fahrzeug anpassbar ist und wodurch der Bauraumbedarf weiter verringert ist. For the production of the heat exchanger or the entire adsorber, a rapid prototyping method is particularly suitable, in which the adsorber, that is to say its housing and its heat exchanger, is advantageously produced in one piece. In an advantageous variant, parts of the adsorption system, such as, for example, gas-tight or pressure-resistant line geometries for guiding sorbate or heat medium, are produced in one piece with the adsorber. As a starting material here both metal and plastic are conceivable. In the production by means of a rapid prototyping method is the Wall thickness of the heat exchanger expediently at least 0.5 mm, to ensure adequate gas tightness. Depending on the specific choice of material, however, the wall thickness may also be lower. An embodiment of the heat exchanger or the entire adsorber as a rapid prototyping part has in particular the advantage of a particularly high configurability, whereby the adsorber is optimally adapted to the respective space situation in the vehicle and whereby the space requirement is further reduced.
Besonders geeignet ist jedoch eine alternative Ausgestaltung des Adsorbers derart, dass lediglich das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses, insbesondere in Kombination mit Teilen der Adsorptionsanlage als Rapid- Prototyping-Teil hergestellt wird, nicht jedoch der Wärmetauscher, sodass für den Wärmetauscher auf Halbzeuge und kostengünstige Standardverfahren zurückgegriffen wird, während das Gehäuse und ggf. die entsprechenden Teilen der Adsorptionsanlage bedarfsgerecht und an die automotive Verwendung angepasst gefertigt wird bzw. werden. Dabei werden an dem Gehäuse zweckmäßigerweise direkt auch geeignete Anschlüsse ausgebildet, zur Verteilung und/oder Weiterleitung des Wärmemediums an zu kühlende oder zu beheizende Komponenten des Fahrzeugs und/oder an andere Adsorber, die im Fahrzeug untergebracht sind. However, an alternative embodiment of the adsorber is particularly suitable such that only the housing or a part of the housing, in particular in combination with parts of the adsorption plant is produced as a rapid prototyping part, but not the heat exchanger, so that for the heat exchanger on semi-finished and inexpensive Standard method is used while the housing and possibly the corresponding parts of the adsorption system is manufactured according to demand and adapted to the automotive use or will be. In this case, suitable connections are expediently also directly formed on the housing for distribution and / or forwarding of the heat medium to components of the vehicle to be cooled or heated and / or to other adsorbers which are accommodated in the vehicle.
Als besonders kostengünstiges Halbzeug zur Herstellung des Wärmetauschers, insbesondere eines Rohr- oderAs a particularly inexpensive semi-finished product for the production of the heat exchanger, in particular a pipe or
Rohrbündelwärmetauschers, eignen sich vorrangig Strangprofile, welche insbesondere in einem Extrusionsverfahren und als Endlosware hergestellt werden. Bei der Herstellung solcher Strangprofilen werden dann vorteilhafterweise auch gleichzeitig die Lamellen mit ausgebildet. - - Shell-and-tube heat exchangers are predominantly extruded profiles, which are produced in particular in an extrusion process and as an endless product. In the production of such extruded profiles then advantageously also the lamellae are formed with. - -
Alternativ ist auch eine Herstellung des Wärmetauschers, des Gehäuses, oder des gesamten Adsorbers mittels eines Gieß- oder Spritzgussverfahrens vorteilhaft. Ein solches Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung der porösen Trägerstruktur verwendet. Dazu wird in einem ersten Schritt eine Gießform mit einem Opfermaterial gefüllt, welches beim Einspritzen des Materials die Kavitäten im Material erzeugt und aufgrund der Temperatur des eingespritzten Materials verflüssigt oder verdampft wird und dann oder auch später z.B. in einem separaten Ausschmelzvorgang abfließt, sodass eine poröse Struktur mit untereinander verbundenen Kavitäten verbleibt. Beispielsweise wird als Opfermaterial eine Vielzahl von Kunststoffkugeln verwendet, die jeweils einen Durchmesser aufweisen, welcher dann in etwa dem Durchmesser der jeweiligen Kavität entspricht. Alternatively, a production of the heat exchanger, the housing, or the entire adsorber by means of a casting or injection molding process is advantageous. Such a method is preferably used for the preparation of the porous support structure. For this purpose, in a first step, a casting mold is filled with a sacrificial material which, upon injection of the material, produces the cavities in the material and is liquefied or vaporized due to the temperature of the injected material and then or later, e.g. drains off in a separate Ausschmelzvorgang so that a porous structure with interconnected cavities remains. For example, a plurality of plastic balls are used as sacrificial material, each having a diameter which then corresponds approximately to the diameter of the respective cavity.
Bevorzugterweise wird der gesamte Wärmetauscher mitteis des vorgenannten Spritzgussverfahrens hergestellt, wobei dann der Hohlraum durch ein entsprechendes Formteil aus dem Opfermaterial freigehalten wird. Dabei ist zu beachten, dass hierbei auch eine geschlossene Wandung für den Hohlraum ausgebildet wird, z.B. auch als Bestandteile des Gehäuses. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Weise ein einstückiger Wärmetauscher mit einer porösen Trägerstruktur auf dessen Wandung herstellen. Aufgrund der einstückigen, d. h. stofflichen Verbindung ergeben sich dann optimale Wärmeleiteigenschaften zwischen der Trägerstruktur, in welcher das Sorbens eingelagert ist und der Wandung. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung wird der Ad sorber teilweise oder komplett und zusätzlich einschließlich des Gehäuses und weiterer Sorbat- und Wärmeträgerführungen auf die genannte Weise hergestellt. Preferably, the entire heat exchanger Mitteis of the aforementioned injection molding process is prepared, in which case the cavity is kept free by a corresponding molding of the sacrificial material. It should be noted that in this case also a closed wall for the cavity is formed, e.g. also as components of the housing. This makes it possible to produce a one-piece heat exchanger with a porous support structure on the wall in a particularly simple manner. Due to the one-piece, d. H. Material connection arise then optimal thermal conduction properties between the support structure in which the sorbent is embedded and the wall. In a likewise preferred embodiment, the Ad sorber is partially or completely and additionally prepared including the housing and other sorbate and heat transfer ducts in the manner mentioned.
Für das Sorbens existieren grundsätzlich mehrere geeignete Ausgestaltungsformen, welche in Kombination mit den oben beschriebenen Varianten für den Wärmetauscher jeweils bestimmte kombinatorische Vorteile entfalten. Ein wesentlicher Aspekt ist hierbei die Anordnung des Sorbens am Wärmetauscher, um einen möglichst guten Kontakt zu erzielen. In principle, there are several suitable embodiments for the sorbent which, in combination with the variants described above for the heat exchanger, each have specific combinatory features Benefits unfold. An essential aspect here is the arrangement of the sorbent on the heat exchanger in order to achieve the best possible contact.
Prinzipiell ist es möglich, Zeolith als Sorbens und als insbesondere kugelförmiges oder kugelähnliches Schüttgut, d. h. in Form einer Schüttung um den Wärmetauscher herum anzuordnen und beispielsweise zusätzlich mittels eines Haltenetzes zu fixieren. Diese Lösung erzeugt jedoch lediglich punktuellen Kontakt mit der Außenfläche des Wärmetauschers und führt zu einer entsprechend geringen Leistungsdichte. Weiterhin ist diese Lösung unter mechanischen Gesichtspunkten ungünstig und weist insbesondere eine schlechte Stabilität bei Vibrationen auf. Nichtsdestoweniger ermöglicht die Verwendung von Schüttgut in Kombination mit den oben beschriebenen verbesserten Wärmetauschern zunächst eine für den automotiven Bereich hinreichende Effizienz des Adsorbers. Die Schüttung wird dabei insbesondere derart vorgenommen, dass auf der Außenfläche etwa zwei bis drei Lagen an Kugeln oder Schüttkörpern angeordnet sind, wobei die Kugeln jeweils einen mittleren Durchmesser von etwa 0,3 bis 2 mm aufweisen. Eine Schüttung zeichnet sich vor allem durch eine hohe Wärmespeicherkapazität aus und ist unter diesem Gesichtspunkt auch für den Einsatz in einem Fahrzeug grundsätzlich geeignet. In principle, it is possible zeolite as a sorbent and in particular spherical or spherical bulk material, d. H. to arrange in the form of a bed around the heat exchanger around and, for example, additionally to fix by means of a holding net. However, this solution produces only selective contact with the outer surface of the heat exchanger and leads to a correspondingly low power density. Furthermore, this solution is unfavorable from a mechanical point of view and has in particular a poor stability in vibration. Nonetheless, the use of bulk material in combination with the improved heat exchangers described above initially allows sufficient adsorber efficiency for the automotive sector. The bed is in particular made such that on the outer surface about two to three layers of balls or bulk solids are arranged, wherein the balls each have an average diameter of about 0.3 to 2 mm. A bed is characterized above all by a high heat storage capacity and is basically suitable for use in a vehicle from this point of view.
Ein verbesserter Kontakt wird in einer vorteilhaften Variante dadurch erzielt, dass das Sorbens als eine Anzahl von Formteilen ausgebildet ist, welche insbesondere passgenau am Wärmetauscher angeordnet sind. Das Sorbens ist also gerade nicht als loses Schüttgut ausgebildet, sondern derart geformt, dass sich das Sorbens besonders passgenau, insbesondere formschlüssig am Wärmetauscher anbringen lässt. Dadurch ist die Kontaktfläche signifikant verbessert und das zur Verfügung stehende Volumen optimal mit Sorbens gefüllt und genutzt In einer weiteren und besonders vorteilhaften Variante ist das Sorbens als Direktbeschichtung, kurz Beschichtung, auf den Wärmetauscher aufgebracht, wodurch ein besonders guter Kontakt zwischen Sorbens und Wärmetauscher gewährleistet ist. Die Beschichtung weist dabei insbesondere eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 1 ,5 mm auf. Die Beschichtung wird beispielsweis ausgehend von einer Paste hergestellt, welche auf die Wandung aufgetragen wird und dort aushärtet. Alternativ ist auch eine Kombination des oben erwähnten Schüttguts mit einem Klebstoff oder einem Binder zur Ausbildung einer insbesondere durchgängigen Beschichtung geeignet, wobei dann der Klebstoff insbesondere Teile der Zwischenräume zwischen dem Schüttgut ausfüllt. Die Ausgestaltung des Sorbens als Beschichtung weist insbesondere den Vorteil auf, dass das Sorbens besonders fest und stabil an den Wärmetauscher angebunden ist und der Adsorber somit weniger anfällig für Vibrationen und daher besonders geeignet zur Verwendung in einem Fahrzeug ist. Zudem erübrigt sich dann insbesondere auch eine vergleichsweise aufwendige Befestigung mittels eines Lötvorgangs oder eines Haltenetzes, sodass auch die Herstellung des Adsorbers entsprechend vereinfacht ist. An improved contact is achieved in an advantageous variant, characterized in that the sorbent is formed as a number of moldings, which are in particular arranged accurately fit on the heat exchanger. The sorbent is therefore not formed as a loose bulk material, but shaped so that the sorbent can fit very precisely, in particular form-fitting manner on the heat exchanger. As a result, the contact surface is significantly improved and the available volume optimally filled with sorbent and used In a further and particularly advantageous variant, the sorbent is applied to the heat exchanger as a direct coating, in short coating, whereby a particularly good contact between sorbent and heat exchanger is ensured. The coating has in particular a thickness in the range of 0.05 to 1, 5 mm. The coating is prepared, for example, starting from a paste which is applied to the wall and cured there. Alternatively, a combination of the above-mentioned bulk material with an adhesive or a binder for forming a particular continuous coating suitable, in which case the adhesive fills in particular parts of the interstices between the bulk material. The design of the sorbent as a coating has the particular advantage that the sorbent is particularly firmly and stably connected to the heat exchanger and the adsorber is thus less susceptible to vibration and therefore particularly suitable for use in a vehicle. In addition, then in particular also a comparatively complicated attachment by means of a soldering process or a holding network is unnecessary, so that the production of the adsorber is simplified accordingly.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird die Direktbeschichtung mittels eines Tauchbades aufgebracht, wobei der zu beschichtende Wärmetauscher oder die zu beschichtende Trägerstruktur in das Tauchbad eingetaucht wird und dabei dann das Sorbens abgeschieden wird. Hierbei geht vorteilhafterweise ein Teil des Materials des Wärmetauschers in die Beschichtung über, sodass sich eine besonders feste, stoffliche und somit stoffschlüssige Verbindung ergibt. In a first advantageous embodiment, the direct coating is applied by means of a dip bath, wherein the heat exchanger to be coated or the support structure to be coated is immersed in the dip bath and then the sorbent is deposited. In this case, advantageously, a part of the material of the heat exchanger is transferred into the coating, so that there is a particularly strong, material and thus cohesive connection.
Besonders bevorzugt ist eine zweite Ausgestaltung bei welcher die Direktbeschichtung mittels einer Kristallisation auf den Wärmetauscher aufgebracht wird, z.B. auch in einem Tauchbad. Hierbei wird das Sorbens oder werden Anteile des Sorbens vorzugsweise gleichmäßig auf der Außenfläche abgeschieden und verbinden sich dabei insbesondere fest mit dem Material der Wandung. Besonders bei Verwendung eines Zeoliths und einem Wärmetauscher aus Aluminium verbindet sich die Beschichtung stoffschlüssig mit der Wandung dadurch, dass Aluminium aus der Wandung während der Kristallisation in die Beschichtung eingelagert wird. Das Sorbens und der Wärmetauscher sind dann einstückig ausgebildet, wodurch eine optimale Wärmeleitung zwischen Sorbens und Wärmetauscher gewährleistet ist. Eine solche Beschichtung ist zudem besonders stabil und eignet sich daher besonders für einen Adsorber, der in einem Fahrzeug verwendet wird. Besonders die Ausgestaltung des Wärmetauschers mit einer porösen Trägerstruktur eignet sich zum Aufbringen einer Direktbeschichtung, da hierbei die stark vergrößerte Außenfläche besonders effizient ausgenutzt wird und ein besonders kompakter Adsorber mit hoher Leistungsdicht realisiert wird. Particularly preferred is a second embodiment in which the direct coating is applied by means of a crystallization to the heat exchanger, for example, in an immersion bath. Here, the sorbent or portions of the sorbent is preferably uniform on the External surface deposited and combine in particular firmly with the material of the wall. Especially when using a zeolite and a heat exchanger made of aluminum, the coating cohesively connects to the wall in that aluminum is deposited from the wall during crystallization in the coating. The sorbent and the heat exchanger are then integrally formed, whereby an optimal heat conduction between sorbent and heat exchanger is ensured. Such a coating is also particularly stable and is therefore particularly suitable for an adsorber used in a vehicle. In particular, the design of the heat exchanger with a porous support structure is suitable for applying a direct coating, since in this case the greatly enlarged outer surface is utilized particularly efficiently and a particularly compact adsorber with high power density is realized.
Die Direktbeschichtung eignet sich auch bei der oben beschriebenen Trägerstruktur in einer Ausgestaltung als Faserbündel. Hierbei werden die einzelnen Fasern oder das gesamte Faserbündel mit einer Beschichtung aus Sorbens versehen, wobei insbesondere die oben beschriebene Material wähl auch hier die genannten Vorteile entfaltet. The direct coating is also suitable for the above-described support structure in an embodiment as a fiber bundle. Here, the individual fibers or the entire fiber bundle are provided with a coating of sorbent, wherein in particular the material selection described above also unfolds the advantages mentioned here.
Die Direktbeschichtung und allgemein die Beschichtung wird alternativ durch ein Aufspritzen oder Aufsprayen des Sorbats auf eine Oberfläche hergestellt, wobei eine gute Anbindung insbesondere nach einem Aushärteoder Trocknungsvorgang erreicht wird. The direct coating and generally the coating is alternatively prepared by spraying or spraying the sorbate onto a surface, wherein good bonding is achieved, in particular after a curing or drying process.
Bei einem alternativen und ebenfalls vorteilhaften Verfahren wird ein Formteil aus Sorbens durch Verpressen einer Trägerstruktur mit pulverförmigem Sorbens, d.h. dem Sorbens in Pulverform, ausgebildet. Ein auf diese Weise hergestelltes Formteil wird auch als Kombiformteil bezeichnet, da dieses eine Kombination aus Sorbens und Trägerstruktur ist. Dieses Verfahren eignet sich besonders zum Verpressen von Fasern eines Faserbündels. Dabei wird das pulverförmige Sorbens in einer geeigneten Form angeordnet und die Fasern werden in das Sorbens eingestreut, eingelegt oder eingezogen. Vorzugsweise beträgt der Anteil der Fasern hierbei etwa 5 bis 25 Vol.-%; der Rest ist insbesondere Sorbens. Diese Anordnung wird dann verpresst, sodass ein Kombiformteil ausgebildet wird, welches von Fasern durchzogen ist. Dieses Kombiformteil weist dann aufgrund der zusätzlichen Fasern gegenüber einem lediglich aus Sorbens gefertigten Formteil eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit auf. Grundsätzlich ist auch eine Anwendung dieses Verfahrens auf andere Trägerstrukturen vorteilhaft. Das Kombiformteil wird dann an den Wärmtauscher beispielsweise angeklebt, zur Fixierung und thermischen Anbindung. In an alternative and likewise advantageous method, a molded part made of sorbent is formed by pressing a carrier structure with powdered sorbent, ie the sorbent in powder form. A molded part produced in this way is also referred to as a combination molded part, since this is a combination of sorbent and support structure. This method is particularly suitable for pressing fibers of a fiber bundle. In this case, the powdered sorbent is arranged in a suitable form and the fibers are interspersed, inserted or drawn into the sorbent. Preferably, the proportion of fibers in this case is about 5 to 25 vol .-%; the rest is especially sorbent. This arrangement is then pressed, so that a Kombiformteil is formed, which is traversed by fibers. This combi-molded part then has an improved thermal conductivity due to the additional fibers compared to a molded part made only of sorbent. In principle, an application of this method to other carrier structures is also advantageous. The combination molding is then glued to the heat exchanger, for example, for fixing and thermal connection.
Zur weiteren Verbesserung wird dann in einer vorteilhaften Weiterbildung eine Anzahl von Kanälen in das verpresste Sorbens, also in das Kombiformteil eingebracht, beispielsweise eingebohrt. Die Kanäle wirken dann im Betrieb insbesondere als Gaskanäle für das Sorbat, sodass die Einlagerung und Auslagerung des Sorbats deutlich vereinfacht ist. Vorzugsweise wird ein solches Kombiformteil mit Kanälen dann anstelle eines herkömmlichen Formteils bei jeglichen Ausgestaltungen des Adsorber mit dem Sorbens als Formteil verwendet. in einer geeigneten Variante wird das pulverförmige Sorbens mit den darin eingelagerten Fasern, allgemein der eingelagerten Trägerstruktur, direkt auf den Wärmetauscher aufgepresst oder um diesen herum verpresst. Dabei ist sowohl ein Rohrwärmetauscher als auch ein Rohrbündefwärmtauscher als Ausgangpunkt für dieses Verfahren geeignet. Auch ein Verpressen des Sorbens mit dem Wärmetauscher und ohne eine Trägerstruktur ist vorteilhaft, insbesondere bei einem Wärmetauscher, welcher eine Anzahl von Lamellen aufweist. - - For further improvement, in an advantageous development, a number of channels are then introduced, for example drilled, into the pressed sorbent, that is to say into the composite molding. The channels then act during operation in particular as gas channels for the sorbate, so that the storage and removal of the sorbate is significantly simplified. Preferably, such a composite molding with channels is then used instead of a conventional molding in any embodiments of the adsorbent with the sorbent as a molding. In a suitable variant, the powdered sorbent with the fibers embedded therein, generally the stored support structure, is pressed directly onto the heat exchanger or compressed around it. In this case, both a tube heat exchanger and a Rohrbündefwärmtauscher as a starting point for this method is suitable. Also, a pressing of the sorbent with the heat exchanger and without a support structure is advantageous, especially in a heat exchanger having a number of fins. - -
Ein besonders effizienter und leistungsstarker Adsorber ist in einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch realisiert, dass das Sorbens in zumindest zwei unterschiedlichen Konfigurationen vorliegt, die ausgewählt sind aus einer Gruppe von Konfigurationen, umfassend: Sorbens als Schüttung, Sorbens als Beschichtung, Sorbens als Formteil, Sorbens auf einer Trägerstruktur; Sorbens mit Trägerstruktur als Kombiformteil; Sorbens, das gemeinsam mit dem Wärmetauscher verpresst ist, d.h. insbesondere Sorbens als gemeinsam mit Wärmetauscher verpresstes Kombiformteil. Diese Konfigurationen sind oben bereits beschrieben worden, weisen jedoch in Kombination weitere Vorteile auf. So ermöglicht die Kombination unterschiedlicher Konfigurationen eine optimale Auslegung der Leistungsdichte und der Wärmespeicherkapazität des Adsorbers, Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein z.B, als Schüttgut oder Formteil ausgebildetes Sorbens aufgrund der damit einhergehenden Massivität eine besonders hohe Wärmespeicherkapazität, d.h. Energiedichte aufweist, die Nutzung z.B. einer Trägerstruktur und/oder einer Direktbeschichtung dagegen von erheblichem Vorteil für die Dynamik, d. h. die Leistungsdichte des Adsorbers ist. Durch Kombination dieser beiden Vorteile lässt sich dann ein besonders für den automotiven Bereich geeigneter Adsorber realisieren. A particularly efficient and powerful adsorber is realized in a preferred embodiment in that the sorbent is present in at least two different configurations, which are selected from a group of configurations comprising: sorbent as a bed, sorbent as a coating, sorbent as a molded part, sorbent on one support structure; Sorbent with carrier structure as a combination molding; Sorbent compressed together with the heat exchanger, i. in particular sorbent as co-pressed with heat exchanger combination molding. These configurations have been described above, but have further advantages in combination. Thus, the combination of different configurations enables an optimal design of the power density and the heat storage capacity of the adsorber, which is based on the finding that a sorbent formed, for example, as a bulk material or a molded part has a particularly high heat storage capacity, i. Energy density, the use of e.g. a support structure and / or a direct coating, however, a significant advantage for the dynamics, d. H. the power density of the adsorber is. By combining these two advantages, a particularly suitable for the automotive sector adsorber can be realized.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist dazu auf der Wandung und/oder ggf. zwischen den Lamellen eines Wärmetauschers in einem ersten, nahen Bereich, d. h. nahe der Wandung, das Sorbens als Direktbeschichtung ausgebildet, entweder direkt auf der Wandung und/oder den Lamellen und/oder auf einer Trägerstruktur, die zwischen den Lamellen angeordnet ist, z.B. einem Aluminium-Schaum. In einem zweiten, entfernten Bereich, weiter entfernt von der Wandung ist dann das Sorbens als Formteil und/oder als Schüttgut und/oder ein beschichtetes oder verpresstes Faserbündel angeordnet. Durch die nahe an der Wandung angeordnete Direktbeschichtung wird dann eine hohe Dynamik bei der Wärmeleitung bereitgestellt, die besonders im Betrieb und beim periodischen Adsorbieren und Desorbieren von Vorteil ist. Dagegen stellt das weiter außen liegende, massive Sorbens eine hohe Wärmespeicherkapazität bereit, die insbesondere bei Betriebsunterbrechungen und anschließenden Kaltstarts des Fahrzeugs von Vorteil ist, da dieses massive Sorbens über einen längeren Zeitraum, beispielsweise mehrere Stunden oder Tage, energiedicht Wärme speichert. In a suitable embodiment, the sorbent is designed as a direct coating on the wall and / or optionally between the fins of a heat exchanger in a first, near region, ie near the wall, either directly on the wall and / or the fins and / or on a support structure, which is arranged between the slats, for example an aluminum foam. In a second, remote area, further away from the wall, the sorbent is then arranged as a molded part and / or as a bulk material and / or a coated or compressed fiber bundle. The direct coating arranged close to the wall then provides high dynamics in the heat conduction, which is particularly useful during operation and during periodic adsorption and desorbing is beneficial. In contrast, the further outboard, massive sorbent provides a high heat storage capacity, which is particularly advantageous in business interruptions and subsequent cold starts of the vehicle, as this massive sorbent over a longer period, for example, several hours or days, energy-saving heat stores.
In einer beispielhaften und bevorzugten Ausgestaltung ist der Wärmetauscher mit unterschiedlich langen Lamellen ausgebildet, wobei im nahen Bereich, welcher dann dichter mit Lamellen besetzt ist, eine Beschichtung aus Sorbens aufgebracht ist und im entfernten Bereich, in welchen nur eine Teilmenge der Lamellen hineinragt, das Sorbens in einer Konfiguration als Schüttgut angeordnet ist oder eine Anzahl von Faserbündeln oder ein Aluminium-Schaum, welche jeweils mit Sorbens beschichtet sind. In an exemplary and preferred embodiment, the heat exchanger is formed with lamellae of different lengths, wherein a coating of sorbent is applied in the near region, which is then more densely covered with lamellae, and in the remote region, in which only a subset of lamellae protrude, the sorbent is arranged in a configuration as a bulk material or a number of fiber bundles or an aluminum foam, which are each coated with sorbent.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen mit dem Sorbens in zwei unterschiedlichen Konfigurationen wird auf den Wärmetauscher zunächst eine Direktbeschichtung insbesondere durch eine Kristallisation aufgebracht, nachfolgend zusätzliches Sorbens insbesondere als Schüttgut angeordnet und anschließend das Sorbens mit der Direktbeschichtung stoffschlüssig verbunden, indem die Gesamtanordnung aus Direktbeschichtung und zusätzlichem Sorbens einer Kristallisation, z.B. in einem Tauchbad, unterzogen wird, bei welcher das zusätzliche Sorbens mit der Direktbeschichtung sozusagen verbacken und in diese thermisch und mechanisch eingebunden wird. Dadurch ist gleichzeitig eine besonders stabile Anordnung beider Konfigurationen des Sorbens erzielt. Diese Kombination ermöglicht also auch die Verwendung von Schüttgut, wobei der ursprüngliche Nachteil der mangelnden Vibrationsfestigkeit durch die stoffschlüssige Verbindung mit der Beschichtung eliminiert wird. Die - - In further advantageous embodiments with the sorbent in two different configurations, a direct coating is first applied to the heat exchanger in particular by crystallization, subsequently arranged sorbent in particular as bulk material and then the sorbent with the direct coating materially connected by the overall arrangement of direct coating and additional sorbent Crystallization, for example, in a dip, is subjected, in which the additional sorbent with the direct coating, so to speak baked and incorporated into these thermally and mechanically. As a result, a particularly stable arrangement of both configurations of the sorbent is achieved at the same time. Thus, this combination also allows the use of bulk material, wherein the original disadvantage of lack of vibration resistance is eliminated by the cohesive connection with the coating. The - -
gleichen Vorteile ergeben sich analog bei der Kombination einer Beschichtung durch Kristallisation mit einer Anzahl von Formteilen, in einer geeigneten Variante wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung die anfängliche Direktbeschichtung ausgelassen und lediglich das Sorbens als Schüttgut oder Formteil am Wärmetauscher angeordnet und anschließend einer Direktbeschichtung mittels Tauchbad oder Kristallisation unterzogen. the same advantages arise analogously when combining a coating by crystallization with a number of moldings, in a suitable variant, the initial direct coating is omitted in the embodiment described above and arranged only the sorbent as bulk material or molded part on the heat exchanger and then a direct coating by means of dip or Subjected to crystallization.
Allgemein ergibt sich somit durch die Kombination zweier unterschiedlicher Konfigurationen des Sorbens ein Adsorber, der im Betrieb eine hohe Dynamik aufweist und zugleich auch eine hohe Wärmespeicherkapazität. In general, therefore, results from the combination of two different configurations of the sorbent adsorber, which has a high dynamics in operation and at the same time a high heat storage capacity.
Zweckmäßigerweise ist das in einer jeweiligen Konfiguration verwendete Sorbat oder auch das Material aus welchem das Sorbens besteht, in Abhängigkeit dieser Konfiguration ausgewählt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bestimmte Materialien, insbesondere Zeolithe für bestimmte Konfigurationen besonders geeignet sind. Insbesondere in Verbindung mit Wasser als Sorbat eignet sich beispielsweise Zeolith vom Typ NaY oder 13X z.B. als Schüttgut für eine Desorptionstemperatur von z.B. über 160°C und Zeolith vom Typ SAP034 z.B. zur Direktbeschichtung mitteis Kristallisation für eine Desorptionstemperatur von z.B. unter 160°C. Conveniently, the sorbate used in a particular configuration, or even the material of which the sorbent is made, is selected depending on this configuration. This is based on the knowledge that certain materials, in particular zeolites, are particularly suitable for certain configurations. In particular in connection with water as sorbate, for example, zeolite of the type NaY or 13X is suitable. as bulk material for a desorption temperature of e.g. above 160 ° C and type SAP034 zeolite e.g. for direct coating, co-crystallisation for a desorption temperature of e.g. below 160 ° C.
Zweckmäßigerweise ist der Adsorber insgesamt derart ausgebildet, dass sich dieser in eine andere Komponente des Fahrzeugs integrieren lässt, oder dass eine andere Komponente des Fahrzeugs in den Adsorber integriert ist. Diese andere Komponente ist dabei insbesondere eine Komponente einer Adsorptionsaniage des Fahrzeugs, beispielsweise ein Verdampfer, ein Kondensator, ein Zuheizer, ein Ventil zur Steuerung der Führung des Wärmemediums, ein Schaltventil oder ein Klappen- oder Rückschlagventil, zur Steuerung der Führung des Sorbats, d.h. beispielsweise Wasserdampf. Die Komponente ist dabei geeigneterweise thermisch vom Adsorber entkoppelt, beispielsweise durch Luftspalte oder Gehäuseunterbrechungen. Auf diese Weise wird insbesondere die Leistungsdichte der gesamten Adsorptionsanlage erhöht. The adsorber is expediently designed in such a way that it can be integrated into another component of the vehicle, or that another component of the vehicle is integrated in the adsorber. This other component is in particular a component of a Adsorptionsaniage the vehicle, such as an evaporator, a condenser, a heater, a valve for controlling the management of the heat medium, a switching valve or a flapper or check valve, for controlling the guidance of the sorbate, ie for example water vapor. The component is suitably thermally decoupled from the adsorber, for example by air gaps or housing interruptions. In this way, in particular the power density of the entire adsorption plant is increased.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist in den Adsorber als Komponente ein Sensor oder Zustandssensor integriert, welcher beispielsweise ein Temperatursensor, ein Drucksensor oder ein Kombisensor ist oder ein Sensor zur Bestimmung der Sorbatkonzentration im Adsorberraum und allgemein insbesondere ein Sensor zur Ermittlung eines Zustands des Adsorbers. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass besonders im automotiven Bereich dynamisch wechselnde Anforderungen an den Betrieb des Adsorbers gestellt werden und eine reine Schätzung des Zustands aufgrund einer bekannten Lade- und Entladekurve für die Ein- und Auslagerung des Sorbats nicht möglich ist. Vielmehr ist davon auszugehen, dass im dynamischen Betrieb die Adsorption und die Desorption je nach Anforderung und Bedarf unterschiedlich erfolgt, z.B. zur dynamischen Betriebspunktadaption der Adsorptionsanlage, und daher dann entsprechend eine Messung des Zustands, z.B. der Sorbatkonzentration im Adsorberraum, vorteilhaft ist. In a further expedient refinement, a sensor or condition sensor which is, for example, a temperature sensor, a pressure sensor or a combination sensor or a sensor for determining the sorbate concentration in the adsorber space and in general, in particular a sensor for determining a state of the adsorber, is integrated into the adsorber. This is based on the idea that especially in the automotive sector dynamically changing demands are placed on the operation of the adsorber and a pure estimate of the state due to a known charge and discharge curve for the storage and removal of the sorbate is not possible. Rather, it can be assumed that in dynamic operation the adsorption and the desorption occur differently depending on requirements and requirements, e.g. for dynamic operating point adaptation of the adsorption plant, and then, accordingly, a measurement of the condition, e.g. the sorbate concentration in the adsorber space, is advantageous.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch zweckmäßig, in den Adsorber als Komponente einen Positionsnehmer zu integrieren, mittels welchem im Betrieb eine Position von insbesondere passiven, d. h. nicht aktiv gesteuerten oder geregelten Ventilen, beispielsweise Dampfklappen oder Rückschlagventilen, ermittelt wird. Durch Ermittlung und insbesondere Überwachung der Position ist es dann möglich, weitere Informationen über den Zustand des Adsorbers abzuleiten. Alternatively or additionally, it is also expedient to integrate in the adsorber as a component a position taker, by means of which in operation a position of particular passive, d. H. not actively controlled or controlled valves, such as steam valves or check valves, is determined. By determining and in particular monitoring the position, it is then possible to derive further information about the state of the adsorber.
Insgesamt erfolgt durch die Integration einer oder mehrerer Sensoren und/oder Positionsnehmer dann vorteilhafterweise eine Überwachung des Zustande. Dazu ist insbesondere auch eine Steuereinheit angeordnet, auch als Controller bezeichnet, oder die Sensoren und/oder Positionsnehmer sind mit einer geeigneten Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden, sodass eine optimale Überwachung des Zustands erfolgt und gegebenenfalls der Adsorber oder die Adsorptionsanlage des Fahrzeugs möglichst effizient gesteuert wird. In diesem Zusammenhang ist besonders das Umschalten des Adsorbers zwischen Adsorption und Desorption von Interesse. Um eine optimale und insbesondere leistungsoptimale Nutzung der vorhanden Wärmespeicherkapazität zu erzielen, wird vorteilhafterweise auf Basis des ermittelten Zustands des Adsorbers eine Umschaltzeit bestimmt, sodass der Adsorber genau im richtigen Moment umgeschaltet wird. Overall, then by the integration of one or more sensors and / or position takers then advantageously a monitoring of Conditions. For this purpose, in particular, a control unit is arranged, also referred to as a controller, or the sensors and / or position taker are connected to a suitable control unit of the vehicle, so that an optimal monitoring of the state takes place and possibly the adsorber or the adsorption of the vehicle is controlled as efficiently as possible. In this connection, switching of the adsorber between adsorption and desorption is of particular interest. In order to achieve an optimal and, in particular, performance-optimal use of the available heat storage capacity, a switching time is advantageously determined on the basis of the determined state of the adsorber, so that the adsorber is switched at exactly the right moment.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch: Hereinafter, exemplary embodiment will be explained in more detail with reference to a drawing. In each case schematically show:
Fig. 1 einen Adsorber, 1 an adsorber,
Fig. 2 einen Wärmetauscher für den Adsorber aus Fig. 1 , FIG. 2 shows a heat exchanger for the adsorber from FIG. 1, FIG.
Fig. 3 eine Variante des Wärmetauschers aus Fig. 2, und Fig. 3 shows a variant of the heat exchanger of Fig. 2, and
Fig. 4 eine weitere Variante des Wärmetauschers aus Fig. 2. 4 shows a further variant of the heat exchanger from FIG. 2.
In Fig. 1 ist ein Adsorber 2 in einer Querschnittansicht gezeigt. Der Adsorber 2 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem ein Wärmetauscher 6 angeordnet ist, der sich in einer Längsrichtung L erstreckt und hier als Rohrwärmetauscher ausgebildet ist. Der Wärmetauscher 6 weist eine Wandung 8 auf, die nach innen hin einen Hohlraum begrenzt, durch welchen im Betrieb ein Wärmemedium strömt. Zum Anschließen an eine nicht näher dargestellte Adsorptionsanlage eines ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugs weist der Adsorber 2 zudem zwei Anschlüsse 10 auf, über welche der Hohlraum des Wärmetauschers 6 zugänglich ist. Durch Zu- und Abführen des Wärmemediums ist dann ein Wärmetausch mit anderen, nicht gezeigten Komponenten des Fahrzeugs möglich. In Fig. 1, an adsorber 2 is shown in a cross-sectional view. The adsorber 2 has a housing 4, in which a heat exchanger 6 is arranged, which extends in a longitudinal direction L and is designed here as a tube heat exchanger. The heat exchanger 6 has a wall 8, which defines a cavity towards the inside, through which a heat medium flows during operation. For connection to a not shown adsorption of a vehicle, also not shown, the adsorber 2 also has two terminals 10th on, via which the cavity of the heat exchanger 6 is accessible. By supplying and removing the heat medium, a heat exchange with other, not shown components of the vehicle is then possible.
Die Wandung 8 und das Gehäuse 4 schließen einen Adsorberraum 12 ein, der zudem über wenigstens eine Zuleitung 14 zugänglich ist. Auch über die Zuleitung 14 ist der Adsorber zudem an die Adsorptionsanlage angeschlossen. Zur Wärmespeicherung und zur Realisierung der wesentlichen Funktionalität des Adsorbers ist nun am Wärmetauscher 6 ein Sorbat 16 angeordnet sowie ein hier zunächst gasförmig im Adsorberraum 12 vorhandenes Sorbens 18 Das Sorbat 16 ist am Wärmetauscher 6 angeordnet, genauer gesagt an einer Außenfläche 20 des Wärmetauschers 6 und steht mit dieser in Kontakt, sodass eine besonders effiziente Wärmeleitung zwischen der Wandung 8 und dem Sorbat 16 gewährleistet ist. The wall 8 and the housing 4 include an adsorber 12, which is also accessible via at least one supply line 14. Also via the supply line 14 of the adsorber is also connected to the adsorption. For heat storage and for the realization of the essential functionality of the adsorbent, a sorbate 16 is now arranged on the heat exchanger 6 and a sorbent 18 present here in the adsorber space 12 in gaseous form. The sorbate 16 is arranged on the heat exchanger 6, more precisely on an outer surface 20 of the heat exchanger 6 and with this in contact, so that a particularly efficient heat conduction between the wall 8 and the sorbate 16 is ensured.
Bei der Wärmeabgabe, d. h. beim Entladen von Wärme aus dem Adsorber 2, wird kaltes Wärmemedium durch den Wärmetauscher 6 geführt, welches über die Wandung 8 Wärme aufnimmt, die durch Adsorption von Sorbat 18 in das Sorbens 16 generiert wird. Umgekehrt wird bei der Wärmespeicherung, d.h. beim Beladen des Adsorbers 2 mit Wärme, dem Wärmemedium Wärme entnommen und das Sorbens 16 desorbiert, d.h. im Sorbens 16 eingelagertes Sorbat 18 wird ausgelagert und in den Adsorberraum 12 abgegeben. Über die Zuleitung 14 ist dann eine Ab- und Zufuhr von Sorbat 18 aus bzw. in den Adsorberraum 12 möglich, sodass beispielsweise überschüssiges Sorbat 18 einem nicht dargestellten Reservoir zugeführt werden kann. Jegliche an die Zuleitung 14 angeschlossenen Leitungen, Reservoirs und Gehäuse bilden dann mit dem Adsorberraum 12 insbesondere ein gas- und druckdicht abgeschlossenes System. Das Sorbens 16 ist insbesondere ein Zeolith und das Sorbat 18 ist insbesondere Wasser oder ein Wasser/Frostschutzmittel-Gemisch, z.B. ein Wasser/G lykol-Gemisch . In the heat release, ie when discharging heat from the adsorber 2, cold heat medium is passed through the heat exchanger 6, which receives heat via the wall 8, which is generated by adsorption of sorbate 18 in the sorbent 16. Conversely, in the heat storage, ie when loading the adsorber 2 with heat, heat is removed from the heat medium and the sorbent 16 is desorbed, ie stored in the sorbent 16 sorbate 18 is removed and discharged into the adsorber 12. Via the supply line 14 is then a supply and removal of sorbate 18 from or into the adsorber 12 possible, so that, for example, excess sorbate 18 can be supplied to a reservoir, not shown. Any lines, reservoirs and housings connected to the supply line 14 then form, in particular, a gas- and pressure-tight sealed system with the adsorber space 12. The sorbent 16 is in particular a zeolite and the sorbate is 18 in particular water or a water / antifreeze mixture, for example a water / glycol mixture.
Von wesentlicher Bedeutung für die Leistungsfähigkeit des Adsorbers 2 sind einerseits der Konfakt zwischen der Wandung 8, genauer gesagt der Außenfläche 20 und dem Sorbens 18 sowie andererseits die Zugänglichkeit des Sorbens 16 für das Sorbaf 18 zwecks Ad- und Desorption. Eine wesentliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit wird dann insbesondere durch eine geeignete Ausgestaltung des Wärmetauschers 6 im Allgemeinen und der Außenfläche 20 im Speziellen erzielt sowie durch eine geeignete Ausgestaltung des Sorbens 16 und eine geeignete Anordnung desselben an der Wandung 8. Die Fig. 2 und 3 zeigen nun jeweils in einem Querschnitt quer zur Längsrichtung L ein geeignetes Ausführungsbeispiel für einen Wärmetauscher 6 mit daran angebrachtem Sorbens 16. Of essential importance for the performance of the adsorber 2 on the one hand, the Confakt between the wall 8, more specifically the outer surface 20 and the sorbent 18 and on the other hand, the accessibility of the sorbent 16 for the sorbent 18 for the purpose of adsorption and desorption. A significant improvement in performance is then achieved in particular by a suitable embodiment of the heat exchanger 6 in general and the outer surface 20 in particular, and by a suitable embodiment of the sorbent 16 and a suitable arrangement of the same on the wall 8. FIGS. 2 and 3 now show each in a cross-section transverse to the longitudinal direction L, a suitable embodiment of a heat exchanger 6 with attached sorbent 16th
Der in Fig. 2 gezeigte Wärmetauscher weist eine Anzahl von Lamellen 22a» 22b auf, die sich ausgehend von der Wandung 8 in einer radialen Richtung R nach außen erstrecken und dabei jeweils einem gebogenen Verlauf folgen. Dabei sind zwei unterschiedliche Arten von Lamellen 22a, 22b ausgebildet, nämlich kurze Lamellen 22a und lange Lamellen 22b, die sich radial unterschiedlich weit erstrecken. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die langen Lamellen 22b ungefähr doppelt so lang wie die kurzen Lamellen 22a. Zudem sind Lamellen 22a, 22b in Umlaufrichtung um die Wandung 8 herum abwechselnd angeordnet. In radialer Richtung R werden auf diese Weise zwei Bereiche 24a, 24b gebildet, die eine unterschiedliche Lamellendichte aufweisen. In einem ersten, nahen Bereich 24a nahe der Wandung 8 ist die Lamellendichte aufgrund der zusätzlichen kurzen Lamellen 22a größer als in einem zweiten, entfernten Bereich 24b, in welchen hinein sich lediglich sie langen Lamellen 22b erstrecken. Das Sorbens 16 ist in Fig. 2 zudem in zwei unterschiedlichen Konfigurationen ausgebildet, wobei jeweils eine Konfiguration in einem der Bereiche 24a, 24b angeordnet ist. So ist im nahem Bereich 24a das Sorbens 16 als Direktbeschichtung 26 ausgebildet, welche eine besonders gute und insbesondere stoffschlüssige Verbindung mit der Außenfläche 20 aufweist, d.h. hier sowohl mit der Wandung 8 als auch mit den Lamellen 22a, 22b. Die Direktbeschichtung 26 ist beispielsweise mittels eines Tauchbades oder mittels einer Kristallisation auf die Außenfläche 20 aufgebracht und stofflich mit dieser verbunden, z.B. indem einzelne Atome aus der Wandung 8 und den Lamellen 22a, 22b zur Ausbildung der Direktbeschichtung 26 verwendet werden. Diese ist somit einstückig mit dem Wärmetauscher 6 ausgebildet. im entfernten Bereich 24b ist dagegen zwischen jeweils zwei benachbarten langen Lamellen 22b ein Faserbündel 28 mit einer Vielzahl an Fasern 30 angeordnet. Die Fasern 30 sind wiederum mit Sorbens 16 beschichtet. Ein jeweiliges Faserbündel 28 stellt dabei eine Trägerstruktur 32 dar, die aufgrund der Fasern 30 eine besonders große Oberfläche aufweist, auf welcher sich einerseits besonders viel Sorbens 16 anordnen lässt und welche andererseits eine gute Durchströmung des Faserbündels 28 mit Sorbat 18 ermöglicht. Insgesamt ist durch dies Ausgestaltung mit zwei unterschiedlichen Konfigurationen ein Adsorber 2 realisiert, welcher sowohl eine hohe Leistungsdichte und somit eine hohe Dynamik beim Wärmetausch aufweist, als auch eine hohe Wärmespeicherkapazität. Die besondere Leistungsdichte wird dabei vorrangig durch den verbesserten Kontakt der Direktbeschichtung 26 im nahen Bereich 24a erzeugt, während die besondere Wärmespeicherkapazität vorrangig durch die große Masse an Sorbens 16 im entfernten Bereich 24b erzeugt wird, wobei die Fasern 30 eine gute Wärmezufuhr- und abfuhr ermöglichen und die Zwischenräume eine gute Durchströmung mit Sorbat 18. In einer nicht gezeigten Variante ist im entfernten Bereich 24b kein Faserbündel 30 angeordnet, sondern eine andere Trägerstruktur 32, welche beispielsweise als Schwamm und vorzugsweise aus Aluminium ausgebildet und welche mit Sorbens 16 beschichtet ist. Solche ein Schwamm und generell eine poröse Trägerstruktur 32 eignet sich aufgrund der guten Wärmeleitung auch zur Anordnung im nahen Bereich 24a. In einer weiteren, nicht gezeigten Variante ist im entfernten Bereich 24b lediglich Sorbens 16 als Schüttgut oder als Formteil angeordnet, welches dann entsprechend viel Sorbat 18 aufnehmen kann und dadurch eine besonders hohe Wärmespeicherkapazität aufweist. The heat exchanger shown in Fig. 2 has a number of fins 22a » 22b extending from the wall 8 in a radial direction R outward, each followed by a curved course. In this case, two different types of blades 22a, 22b are formed, namely short blades 22a and long blades 22b, which extend radially differently. In the embodiment shown here, the long blades 22b are about twice as long as the short blades 22a. In addition, lamellae 22a, 22b are arranged alternately around the wall 8 in the direction of rotation. In the radial direction R, two regions 24a, 24b are formed in this way, which have a different lamellar density. In a first, near region 24a near the wall 8, the lamellar density is greater due to the additional short lamellae 22a than in a second, removed region 24b, into which only long lamellae 22b extend. In addition, the sorbent 16 is formed in two different configurations in FIG. 2, one configuration each being arranged in one of the regions 24a, 24b. Thus, in the near area 24a, the sorbent 16 is formed as a direct coating 26, which has a particularly good and in particular cohesive connection with the outer surface 20, ie here both with the wall 8 and with the lamellae 22a, 22b. The direct coating 26 is applied, for example by means of a dip bath or by means of a crystallization on the outer surface 20 and materially connected thereto, for example by individual atoms from the wall 8 and the fins 22a, 22b used to form the direct coating 26. This is thus formed integrally with the heat exchanger 6. in the remote area 24b, in contrast, a fiber bundle 28 with a multiplicity of fibers 30 is arranged between each two adjacent long lamellae 22b. The fibers 30 are in turn coated with sorbent 16. A respective fiber bundle 28 represents a support structure 32, which has a particularly large surface due to the fibers 30, on which on the one hand particularly much sorbent 16 can be arranged and which on the other hand allows a good flow through the fiber bundle 28 with sorbate 18. Overall, this embodiment with two different configurations, an adsorber 2 is realized, which has both a high power density and thus high dynamics in heat exchange, as well as a high heat storage capacity. The particular power density is thereby generated primarily by the improved contact of the direct coating 26 in the near area 24a, while the particular heat storage capacity is primarily generated by the large mass of sorbent 16 in the remote area 24b, the fibers 30 allowing good heat input and drainage and the interstices a good flow with sorbate 18. In a variant not shown, no fiber bundle 30 is disposed in the remote region 24b, but another support structure 32, which is formed, for example, as a sponge and preferably made of aluminum and which is coated with sorbent 16. Such a sponge and generally a porous support structure 32 is also suitable for arrangement in the near area 24a due to the good heat conduction. In another variant, not shown, only sorbent 16 is arranged in the remote region 24b as bulk material or as a molded part, which can then absorb a corresponding amount of sorbate 18 and thereby has a particularly high heat storage capacity.
In einer weiteren Variante wird als Sorbat 16 in den unterschiedlichen Konfigurationen auch ein jeweils ein anderes Material verwendet, beispielsweise wird als Sorbens 16 für die Direktbeschichtung 26 ein Zeolith vom Typ SAP034 verwendet, dagegen als Sorbens 16 in Form von Schüttgut ein Zeolith vom Typ 13X oder NaY. In a further variant, a different material is used as sorbate 16 in the different configurations, for example, a zeolite of the type SAP034 is used as the sorbent 16 for the direct coating 26, whereas as the sorbent 16 in the form of bulk a zeolite of the type 13X or NaY.
In Fig. 3 ist eine Variante des Wärmetauschers 6 gezeigt, ebenfalls in einer Querschnittansicht quer zur Längsrichtung L Auch hier ist der Wärmetauscher 6 zunächst als Rohrwärmetauscher ausgebildet. Allerdings geht dessen Wandung 8 in radialer Richtung R nach außen hin in eine Trägerstruktur 32 über, die hier porös und schwammartig ausgebildet ist und eine Vielzahl an Kavitäten 34 aufweist, die hier lediglich schematisch als einzelne Kreise dargestellt sind und tatsächlich in hier nicht gezeigter Weise und insbesondere herstellungsbedingt untereinander verbunden sind, sodass sich ein vorzugsweise durchgängiges Netzwerk von Poren und/oder Kanälen ergibt, durch welche im Betrieb dann das Sorbat hindurchströmen kann. Die Kavitäten 34 sind zudem mit Sorbens 16 gefüllt, jedoch insbesondere nicht vollständig und beispielsweise lediglich innenwändig mit einer Direktbeschichtung 16 versehen. Eine solche ist beispielsweise wie oben beschrieben mittels eines Tauchbades oder mittels Kristallisation aufgebracht. In Fig. 3, a variant of the heat exchanger 6 is shown, also in a cross-sectional view transversely to the longitudinal direction L Here too, the heat exchanger 6 is initially formed as a tube heat exchanger. However, its wall 8 goes in the radial direction R outwardly into a support structure 32, which is here porous and sponge-like and has a plurality of cavities 34, which are shown here only schematically as individual circles and actually in not shown here way and in particular due to their production, so that a preferably continuous network of pores and / or channels results, through which the sorbate can then flow during operation. The cavities 34 are also filled with sorbent 16, but in particular not completely and, for example, only internally provided with a direct coating 16. Such is for example, as described above, applied by means of a dip bath or by means of crystallization.
Die Trägerstruktur 32 selbst ist in Fig. 3 gemeinsam mit der Wandung 8 in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei der Hohlraum innerhalb der Wandung 8 sowie die Kavitäten 34 durch ein Opfermaterial erzeugt werden, welches während des Spritzgussverfahrens als Platzhalter dient, aufgrund von Erwärmung beim Spritzgießen abfließt und dabei das Netzwerk von miteinander verbundenen Kavitäten 34 bildet. In einer nicht gezeigten Alternative wird dagegen die Trägerstruktur 32 auf einen einfachen Rohrwärmetauscher aufgebracht und an diesem geeignet befestigt, beispielsweise angelötet. Auch die Verwendung eine Wärmetauschers 6 mit Lamellen 22a, 22b ist hierbei denkbar. The carrier structure 32 itself is produced in FIG. 3 together with the wall 8 in an injection molding process, wherein the cavity within the wall 8 and the cavities 34 are produced by a sacrificial material which serves as a placeholder during the injection molding process, due to heating during injection molding and thereby forms the network of interconnected cavities 34. In an alternative, not shown, however, the support structure 32 is applied to a simple tube heat exchanger and attached to this suitable, for example, soldered. The use of a heat exchanger 6 with fins 22a, 22b is conceivable here.
Die Kavitäten 34 werden vorzugsweise durch ein Opfermateria! in Form eines kugelförmigen Schüttguts hergestellt, sodass die Kavitäten 34 grundsätzlich kugelförmig oder im Wesentlichen kugelförmig sind und jeweils einen bestimmten Durchmesser D aufweisen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, werden die Kavitäten 34 vorzugsweise durch eine geeignete Schüttung des Opfermaterials mit unterschiedlichem Durchmesser D ausgebildet. Die Ausbildung unterschiedlicher Durchmesser D ist auch bei einer Trägerstruktur 32 bevorzugt, welche nicht auf die oben beschriebene Weise hergestellt wird, sondern beispielsweise durch Schäumung oder sonstwie. Durch die verschiedenen Durchmesser D entsteht dann eine Anzahl an Zonen unterschiedlicher Dichte der Trägerstruktur 32, die dann unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So zeichnet sich eine besonders dichte Zone, mit kleinen Kavitäten 34 durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus und eine Zone mit großen Kavitäten 34 durch eine hohe Wärmespeicherkapazität und eine gute Durchströmbarkeit. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist nun die Trägerstruktur derart ausgebildet, dass dessen Dichte ausgehend von der Wandung 8 und nach außen hin, d.h. hier in radialer Richtung R, abnimmt. Dadurch ist die im Wesentlichen radiale Durchströmung der Trägerstruktur mit Sorbat 18, d.h. insbesondere mit Wasserdampf, mit einem lokalen Strömungsquerschnitt möglich, welcher zu dem radial nach außen zunehmenden örtlichen Massenstrom näherungsweise proportional ist, welcher sich radial nach außen ebenfalls vergrößert und weicher durch die untereinander offenen Kavitäten 34 ausgebildet wird. Damit wird eine besonders effektive, d.h. hier leistungs- und energiedichte Funktion des Adsorbers realisiert. Weiterhin ist ähnlich wie in Fig. 2 auch in Fig. 3 nahe der Wandung 8 eine hohe Dynamik im Betrieb möglich, während weiter außen eine hohe Wärmespeicherkapazität vorliegt. The cavities 34 are preferably through a sacrificial material! manufactured in the form of a spherical bulk material, so that the cavities 34 are basically spherical or substantially spherical and each having a certain diameter D. As shown in FIG. 3, the cavities 34 are preferably formed by a suitable bed of sacrificial material of different diameter D. The formation of different diameters D is also preferred in a support structure 32, which is not manufactured in the manner described above, but for example by foaming or otherwise. Due to the different diameters D then creates a number of zones of different density of the support structure 32, which then have different properties. Thus, a particularly dense zone, with small cavities 34 characterized by a high thermal conductivity and a zone with large cavities 34 by a high heat storage capacity and good flow through. In the embodiment of FIG. 3, the support structure is now designed such that its density, starting from the wall 8 and towards the outside, ie here in the radial direction R, decreases. Thereby, the substantially radial flow through the carrier structure with sorbate 18, ie in particular with water vapor, with a local flow cross section is possible, which is approximately proportional to the radially outwardly increasing local mass flow, which also increases radially outwardly and softer by the open to each other Cavities 34 is formed. This is a particularly effective, ie performance and energy density function of the adsorber realized. Furthermore, similar to Fig. 2 in Fig. 3 near the wall 8 a high dynamics in operation possible, while further out there is a high heat storage capacity.
In Fig. 4 ist eine weitere Variante des Wärmetauschers 6 gezeigt, bei dem das Sorbens 16 gemeinsam mit einer Anzahl an Fasern 30 zu einem Kombiformkörper 36 verpresst ist. Dabei ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Kombiformkörper 36 direkt auf die Wandung 8 gepresst, alternativ werden jedoch zunächst eines oder mehrere Kombiformteile 36 hergestellt und dann anschließend an der Wandung 8 befestigt. FIG. 4 shows a further variant of the heat exchanger 6, in which the sorbent 16, together with a number of fibers 30, is compressed to form a composite body 36. In this case, in the exemplary embodiment shown, the combination molding body 36 is pressed directly onto the wall 8, but alternatively one or more combination molded parts 36 are first produced and then subsequently fastened to the wall 8.
Vor dem Verpressen werden das Sorbens 16 z.B. als Pulver und die Fasern 30 in einer geeigneten Form angeordnet und anschließend wird die Anordnung zum Kombiformteil 36 verpresst. Um im Betrieb dann ein effizientes Eindringen von Sorbat 18 zu ermöglichen, wird zusätzlich eine Anzahl an Kanälen 38 in das Kombiformteil eingebracht, beispielsweise eingebohrt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 erstrecken sich diese in radialer Richtung R, grundsätzlich sind aber auch andere Verläufe denkbar, insbesondere auch Kombiform körper 36, die ohne Kanäle 38 ausgeführt sind, z.B. flache Kombiformkörper 36, die sich nach dem Verpressen nur wenige Millimeter, z.B. 0,5 bis 3 mm, über die Außenfläche 20 erstrecken. Durch das Einbringen der Fasern 30 in den Kombiformkörper 36 wird sowohl dessen mechanische Festigkeit nach der Art eines faserverstärkten Werkstoffs erhöht, als auch dessen Wärmeleitfähigkeit verbessert, insbesondere mit Fasern 30, die aus einem wärmeleitenden Kunststoff oder einem Metall, z.B. Aluminium, hergestellt sind. Before the pressing, the sorbent 16, for example, as a powder and the fibers 30 are arranged in a suitable form and then the assembly is pressed to the combination molding 36. In order to enable an efficient penetration of sorbate 18 during operation, in addition, a number of channels 38 are introduced into the combination molding, for example, drilled. In the embodiment of FIG. 4, these extend in the radial direction R, but in principle, other courses are conceivable, in particular combi-shaped body 36, which are designed without channels 38, for example, flat comb-shaped body 36, which after pressing only a few millimeters, eg 0.5 to 3 mm, extend over the outer surface 20. By introducing the fibers 30 into the composite body 36 is both increases its mechanical strength in the manner of a fiber-reinforced material, as well as its thermal conductivity improved, in particular with fibers 30, which are made of a thermally conductive plastic or a metal, for example aluminum.
Die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele sind ebenso vorteilhaft auch analog auf andere Typen von Wärmetauschern anwendbar, beispielsweise Lamellenwärmetauscher, Rohrbündelwärmetauscher, Plattenwärmetauscher oder Microchannel-Wärmetauscher, The embodiments shown in FIGS. 2 to 4 are also advantageously applicable analogously to other types of heat exchangers, for example plate heat exchangers, tube bundle heat exchangers, plate heat exchangers or microchannel heat exchangers,
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Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Adsorber 2 adsorbers
4 Gehäuse  4 housing
6 Wärmetauscher  6 heat exchangers
8 Wandung  8 wall
10 Anschiuss  10 Anschiuss
12 Adsorberraum  12 Adsorberraum
14 Zuleitung  14 supply line
16 Sorbens  16 sorbents
18 Sorbat  18 sorbate
20 Außenfläche  20 outer surface
22a kurze Lamelle  22a short lamella
22b lange Lamelle  22b long slat
24a erster, naher Bereich  24a first, near range
24b zweiter, entfernter Bereich 24b second, remote area
26 Direktbeschichtung, Beschichtung26 direct coating, coating
28 Faserbündel 28 fiber bundles
30 Faser  30 fiber
32 Trägerstruktur  32 carrier structure
34 Kavität  34 cavity
36 Kombiformteil  36 Combined part
38 Kanal  38 channel
D Durchmesser D diameter
L Längsrichtung  L longitudinal direction
R radiale Richtung  R radial direction

Claims

Ansprüche  claims
1 , Adsorber (2) für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (4), in welchem ein Sorbens (16) angeordnet ist, zur Speicherung von Wärme und zur Abgabe von gespeicherter Wärme, und mit einem Wärmetauscher (6), der innerhalb des Gehäuses (4) angeordnet ist, der eine Wandung (8) aufweist, welche einen Hohlraum einschließt, zur Führung eines Wärmemediums, und der eine Außenfläche (20) aufweist, die mit dem Sorbens (16) in Kontakt steht, zum Austausch von Wärme. 1, adsorber (2) for a vehicle, comprising a housing (4) in which a sorbent (16) is arranged for storing heat and for releasing stored heat, and having a heat exchanger (6) inside the housing (4) having a wall (8) enclosing a cavity for guiding a heating medium and having an outer surface (20) in contact with the sorbent (16) for exchanging heat.
2, Adsorber (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, 2, Adsorber (2) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmetauscher (6) als Rohrwärmetauscher ausgebildet ist, mit einem Innendurchmesser, der höchstens 10 mm beträgt, bevorzugt höchstens 6 mm, oder  that the heat exchanger (6) is designed as a tube heat exchanger, with an inner diameter which is at most 10 mm, preferably at most 6 mm, or
dass der Wärmetauscher (6) als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet ist, mit einer Vielzahl an Rohrwärmetauschern, die jeweils einen Innendurchmesser im Bereich von 1 bis 6 mm aufweisen, oder  that the heat exchanger (6) is designed as a tube bundle heat exchanger, with a plurality of tube heat exchangers, each having an inner diameter in the range of 1 to 6 mm, or
dass der Wärmetauscher (6) als Lamellenwärmetauscher ausgebildet ist, mit einer Vielzahl an Lamellen (22a, 22b), wobei zwei benachbarte Lamellen (22a, 22b) jeweils um höchstens 1 mm voneinander beabstandet sind, oder  that the heat exchanger (6) is designed as a plate heat exchanger, with a plurality of lamellae (22a, 22b), wherein two adjacent lamellae (22a, 22b) are each spaced apart by at most 1 mm, or
dass der Wärmetauscher (6) als Microchannel-Wärmetauscher ausgebildet ist.  that the heat exchanger (6) is designed as a microchannel heat exchanger.
3, Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3, adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Außenfläche (20) des Wärmetauschers (6) mehrere Lamellen (22a, 22b) aufweist, wobei zwei jeweils benachbarte Lamellen (22a, 22b) um höchstens 2 mm voneinander beabstandet sind. in that the outer surface (20) of the heat exchanger (6) has a plurality of lamellae (22a, 22b), wherein two respectively adjacent lamellae (22a, 22b) are spaced apart by at most 2 mm.
4. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 4. adsorber (2) according to any one of the preceding claims, characterized
dass der Wärmetauscher (6) eine Längsachse aufweist, die sich in einer Längsrichtung (L) erstreckt, und dass die Außenfläche (20) des Wärmetauschers (6) eine Anzahl an Lamellen (22a, 22b) aufweist, die sich von der Wandung (8) ausgehend nach außen erstrecken und einem komplexen Verlauf folgen und sich insbesondere schräg oder senkrecht zur Längsrichtung (L) erstrecken,  in that the heat exchanger (6) has a longitudinal axis which extends in a longitudinal direction (L), and in that the outer surface (20) of the heat exchanger (6) has a number of lamellae (22a, 22b) extending from the wall (8 ) extend outwards and follow a complex course and in particular extend obliquely or perpendicularly to the longitudinal direction (L),
5. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Außenfläche (20) des Wärmetauschers (6) mehrere Lamellen (22a, 22b) aufweist, die sich von der Wandung (8) ausgehend nach außen erstrecken und dabei einem komplexen, insbesondere gebogenen Verlauf folgen.  the outer surface (20) of the heat exchanger (6) has a plurality of lamellae (22a, 22b) which extend outward from the wall (8) and follow a complex, in particular curved course.
6. Adsorber (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Adsorber (2) according to one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwischen zwei benachbarten Lamellen (22a, 22b) ein Abstand ausgebildet ist, der ausgehend von der Wandung (8) nach außen hin vergrößert ist.  that between two adjacent lamellae (22a, 22b), a distance is formed, which is increased starting from the wall (8) to the outside.
7. Adsorber (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, 7. Adsorber (2) according to one of claims 3 to 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zumindest zwei unterschiedliche Arten von Lamellen (22a, 22b) ausgebildet sind, welche ausgehend von der Außenfläche (20) und nach außen hin unterschiedlich lang sind.  in that at least two different types of lamellae (22a, 22b) are formed which have different lengths starting from the outer surface (20) and towards the outside.
8. Adsorber (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, 8. Adsorber (2) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (22a, 22b) unterschiedlicher Arten auf der Wandung (8) abwechselnd angeordnet sind. characterized, in that the lamellae (22a, 22b) of different types are arranged alternately on the wall (8).
9. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmetauscher (6) eine insbesondere poröse Trägerstruktur (32) für das Sorbens (16) aufweist,  the heat exchanger (6) has a particularly porous support structure (32) for the sorbent (16),
10. Adsorber (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, 10. Adsorber (2) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Trägerstruktur (32) einstückig mit dem Wärmetauscher (6) ausgebildet ist,  in that the support structure (32) is formed integrally with the heat exchanger (6),
11. Adsorber (2) nach Anspruch 9» 11. adsorber (2) according to claim 9 »
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Trägerstruktur (32) als Faserbündel (28) ausgestaltet ist, mit mehreren Fasern (30), welche eine Anzahl von Zwischenräumen ausbilden, in denen das Sorbens (16) angeordnet ist.  in that the carrier structure (32) is configured as a fiber bundle (28), with a plurality of fibers (30) which form a number of intermediate spaces in which the sorbent (16) is arranged.
12. Adsorber (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , 12. adsorber (2) according to any one of claims 9 to 11,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Trägerstruktur (32) eine Porosität aufweist, welche ausgehend von der Wandung (8) und nach außen hin verändert ist, insbesondere erhöht.  in that the carrier structure (32) has a porosity which, starting from the wall (8) and outwards, is changed, in particular increased.
13. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Sorbens (16) mit dem Wärmetauscher (6) oder mit einer Trägerstruktur (32) des Wärmetauschers (6) verpresst ist.  in that the sorbent (16) is pressed with the heat exchanger (6) or with a support structure (32) of the heat exchanger (6).
14. Adsorber (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, 14. Adsorber (2) according to the preceding claim, characterized,
dass in das verpresste Sorbens (16) eine Anzahl an Kanälen (38) eingebracht ist, zur Zu- und Abführung von Sorbat (18) im Betrieb.  that in the compressed sorbent (16) a number of channels (38) is introduced, for the supply and removal of sorbate (18) in operation.
15. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Sorbens (16) als Schüttgut und in Form einer Schüttung, als eine Anzahl von Formteilen oder als eine Direktbeschichtung (26), insbesondere mittels Kristallisation, ausgebildet ist.  in that the sorbent (16) is formed as bulk material and in the form of a bed, as a number of moldings or as a direct coating (26), in particular by means of crystallization.
16. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 16. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass gemeinsam mit dem Sorbens (16) eine Anzahl an Fasern (30) angeordnet ist, welche gemeinsam mit dem Sorbens (16) zu einem Kombiformteil (36) verbunden, insbesondere verpresst sind.  that together with the sorbent (16) a number of fibers (30) is arranged, which are connected together with the sorbent (16) to form a composite molding (36), in particular pressed.
17. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 17. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Sorbens (16) in zumindest zwei unterschiedlichen Konfigurationen vorliegt, die ausgewählt sind aus einer Gruppe von Konfigurationen, umfassend: Sorbens (16) als Schüttung, Sorbens (16) als Direktbeschichtung (26), Sorbens (16) als Formteil, Sorbens (16) auf einer Trägerstruktur (32), Sorbens (16) mit Trägerstruktur (32) als Kombiformteil (36); Sorbens (16), das gemeinsam mit dem Wärmetauscher (6) verpresst ist.  the sorbent (16) is present in at least two different configurations selected from a group of configurations comprising: sorbent (16) as a bed, sorbent (16) as a direct coating (26), sorbent (16) as a molding, sorbent ( 16) on a support structure (32), sorbent (16) with support structure (32) as a combination molded part (36); Sorbent (16), which is pressed together with the heat exchanger (6).
18. Adsorber (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, 18. Adsorber (2) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass auf der Wandung (8) und/oder zwischen mehreren Lamellen (22a, 22b) des Wärmetauschers (6) in einem ersten, nahen Bereich (24a) das Sorbens (16) als Direktbeschichtung (26) ausgebildet ist und direkt auf der Wandung (8) und/oder den Lamellen (22a, 22b) und/oder auf einer Trägerstruktur (32) angeordnet ist und in that the sorbent (16) is formed as a direct coating (26) in a first, near region (24a) on the wall (8) and / or between a plurality of lamellae (22a, 22b) of the heat exchanger (6) and is arranged directly on the wall (8) and / or the lamellae (22a, 22b) and / or on a carrier structure (32), and
dass in einem zweiten, entfernten Bereich (24b) das Sorbens (16) als Formteil und/oder als Schüttgut und/oder auf einer Trägerstruktur (32) angeordnet ist und/oder dass ein Faserbündei (28) angeordnet ist, welches mit dem Sorbens (16) beschichtet oder verpresst ist.  that in a second, remote area (24b) the sorbent (16) is arranged as a molded part and / or as bulk material and / or on a support structure (32) and / or that a fiber bundle (28) is arranged, which is in contact with the sorbent ( 16) is coated or pressed.
19. Adsorber (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 19. Adsorber (2) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass dieser derart ausgebildet, dass dieser in eine Komponente des Fahrzeugs integriert ist oder eine Komponente des Fahrzeugs in den Adsorber (2) integriert ist,  that it is designed such that it is integrated in a component of the vehicle or a component of the vehicle is integrated in the adsorber (2),
20. Adsorber (2), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (4), in welchem ein Sorbens (16) angeordnet ist, und mit einem Wärmetauscher (6), welcher innerhalb des Gehäuses (4) angeordnet ist, welcher eine Wandung (8) aufweist und welcher eine Außenfläche (20) aufweist, die mit dem Sorbens (16) in Kontakt steht und die mehrere Lamellen (22a, 22b) aufweist, die sich von der Wandung (8) ausgehend nach außen erstrecken, 20. Adsorber (2), in particular according to one of the preceding claims, for a vehicle, with a housing (4) in which a sorbent (16) is arranged, and with a heat exchanger (6) which within the housing (4). is arranged, which has a wall (8) and which has an outer surface (20) which is in contact with the sorbent (16) and which has a plurality of fins (22a, 22b) extending from the wall (8) according to extend outside,
wobei zumindest zwei unterschiedliche Arten von Lameifen (22a, 22b) ausgebildet sind, weiche ausgehend von der Außenfläche (12) und nach außen hin unterschiedlich lang sind, und  wherein at least two different types of Lameifen (22a, 22b) are formed, which are starting from the outer surface (12) and outwardly different lengths, and
wobei auf der Außenfläche (20) des Wärmetauschers (6) in einem ersten, nahen Bereich (24a) das Sorbens (16) als Direktbeschichtung (26) ausgebildet ist und in einem zweiten, entfernten Bereich (24b) ein Faserbündel (28) oder eine Trägerstruktur (32) angeordnet ist, welches bzw. welche mit Sorbens ( 6) beschichtet ist. wherein on the outer surface (20) of the heat exchanger (6) in a first, near region (24a), the sorbent (16) is formed as a direct coating (26) and in a second, remote region (24b), a fiber bundle (28) or a Carrier structure (32) is arranged, which or which is coated with sorbent (6).
21. Adsorber (2), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (4), in welchem ein Sorbens (16) angeordnet ist, und mit einem Wärmetauscher (6), welcher innerhalb des Gehäuses (4) angeordnet ist, welcher eine Wandung (8) aufweist und welcher eine Außenfläche (20) aufweist, die mit dem Sorbens (16) in Kontakt steht, 21. adsorber (2), in particular according to one of the preceding claims, for a vehicle, with a housing (4), in which a sorbent (16) is arranged, and with a heat exchanger (6), which within the housing (4) is arranged, which has a wall (8) and which has an outer surface (20), which is in contact with the sorbent (16),
wobei der Wärmetauscher (6) eine Trägerstruktur (32) für das Sorbat (18) aufweist, welche einstückig mit dem Wärmetauscher (6) ausgebildet ist und eine Porosität aufweist, welche ausgehend von der Wandung (8) und nach außen hin erhöht ist.  wherein the heat exchanger (6) has a support structure (32) for the sorbate (18) which is formed integrally with the heat exchanger (6) and has a porosity which is increased starting from the wall (8) and towards the outside.
22. Adsorber (2), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (4), in welchem ein Sorbens (16) angeordnet ist, und mit einem Wärmetauscher (6), welcher innerhalb des Gehäuses (4) angeordnet ist, welcher eine Wandung (8) aufweist und welcher eine Außenfläche (20) aufweist, die mit dem Sorbens (16) in Kontakt steht, 22. adsorber (2), in particular according to one of the preceding claims, for a vehicle, with a housing (4), in which a sorbent (16) is arranged, and with a heat exchanger (6), which within the housing (4) is arranged, which has a wall (8) and which has an outer surface (20), which is in contact with the sorbent (16),
wobei das Sorbens (16) mit einem Faserbündel (28) verpresst ist und das Sorbens (16) mit dem Faserbündel (28) als ein Kombiformteil (38) mit dem Wärmetauscher (6) verpresst ist, und wobei in das Kombiformteil (38) eine Anzahl an Kanälen (38) eingebracht ist, zur Zu- und Abführung von Sorbat ( 8) im Betrieb.  wherein the sorbent (16) is pressed with a fiber bundle (28) and the sorbent (16) is compressed with the fiber bundle (28) as a composite molding (38) with the heat exchanger (6), and wherein in the composite molding (38) Number of channels (38) is introduced, for the supply and removal of sorbate (8) in operation.
23. Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 23. A process for producing an adsorber (2) according to one of the preceding claims,
wobei das Gehäuse (4), der Wärmetauscher (6), oder der gesamte Adsorber (2) mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens und als ein Rapid-Prototyping-Teil hergestellt wird, oder  wherein the housing (4), the heat exchanger (6), or the entire adsorber (2) is produced by means of a rapid prototyping method and as a rapid prototyping part, or
wobei der Wärmetauscher (6) ausgehend von einem Halbzeug, insbesondere einem Strangprofil, hergestellt wird, oder wobei der Wärmetauscher (6) oder das Gehäuse (4) oder der gesamte Adsorber (2) mittels eines Gieß- oder Spritzgussverfahrens hergestellt werden, wherein the heat exchanger (6) is produced starting from a semifinished product, in particular an extruded profile, or wherein the heat exchanger (6) or the housing (4) or the entire adsorber (2) are produced by means of a casting or injection molding process,
24. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, 24. Method according to the preceding method claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmetauscher (6) mittels eines Gieß- oder Spritzgussverfahrens hergestellt wird, wobei zugleich auch eine poröse Trägerstruktur (32) ausgebildet wird, die an der Wandung (8) angeordnet ist und sich an die Wandung (8) anschließt.  that the heat exchanger (6) is produced by means of a casting or injection molding process, wherein at the same time a porous support structure (32) is formed, which is arranged on the wall (8) and adjoins the wall (8).
25. Verfahren, insbesondere nach einem der beiden vorhergehenden Verfahrensansprüche, zur Herstellung eines Adsorber (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, 25. Method, in particular according to one of the two preceding method claims, for producing an adsorber (2) according to one of claims 1 to 22,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass auf den Wärmtauscher (6) eine Direktbeschichtung (26) aus dem Sorbens (16) aufgebracht wird,  in that a direct coating (26) from the sorbent (16) is applied to the heat exchanger (6),
indem der Wärmetauscher (6) in einem Tauchbad oder durch Aufspritzen mit dem Sorbens (16) beschichtet wird, oder  by coating the heat exchanger (6) in a dip bath or by spraying with the sorbent (16), or
indem der Wärmetauscher (6) durch eine Kristallisation von Sorbens (16) auf der Außenfläche (20) beschichtet wird.  by coating the heat exchanger (6) by a crystallization of sorbent (16) on the outer surface (20).
26. Verfahren nach einem der Verfahrensansprüche 23 bis 25, 26. Method according to one of the method claims 23 to 25,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass aus dem Sorbens (16) und aus einer Trägerstruktur (32), insbesondere einem Faserbündel (28), ein Formteil als ein Kombiformteil (36) hergestellt wird, indem das Sorbens (16) in Pulverform bereitgestellt wird und die Trägerstruktur (32) gemeinsam mit dem Sorbens (16) verpresst wird.  in that from the sorbent (16) and from a support structure (32), in particular a fiber bundle (28), a molded part is produced as a combination molded part (36) by providing the sorbent (16) in powder form and the support structure (32) in common is pressed with the sorbent (16).
27. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, 27. Method according to the preceding method claim,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (32) als ein Faserbündel (28) aus einer Anzahl von Fasern (30) ausgebildet ist, welche zunächst in das Sorbens (16) eingelegt und anschließend mit diesem verpresst werden. characterized, in that the carrier structure (32) is formed as a fiber bundle (28) of a number of fibers (30), which are first inserted into the sorbent (16) and subsequently pressed therewith.
28. Verfahren nach einem der Verfahrensansprüche 23 bis 25, 28. Method according to one of the method claims 23 to 25,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass auf den Wärmetauscher (6) eine Direktbeschichtung (26) insbesondere durch eine Kristallisation aufgebracht wird, nachfolgend zusätzliches Sorbens (16) angeordnet und anschließend das zusätzliche Sorbens (16) mit der Direktbeschichtung (26) stoffschlüssig verbunden wird, indem die Direktbeschichtung (26) und das zusätzliche Sorbens (16) einer Kristallisation unterzogen oder in ein Tauchbad eingetaucht werden oder weiteres Sorbens (16) aufgebracht, insbesondere aufgespritzt wird.  that a direct coating (26) is applied to the heat exchanger (6), in particular by crystallization, subsequently arranged additional sorbent (16) and then the additional sorbent (16) is materially bonded to the direct coating (26) by the direct coating (26) and the additional sorbent (16) is subjected to crystallization or immersed in a dipping bath or further sorbent (16) is applied, in particular sprayed on.
29. Verfahren, insbesondere nach einem der Verfahrensansprüche 23 bis 28, zur Herstellung eines Adsorber (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, 29. Method, in particular according to one of the method claims 23 to 28, for producing an adsorber (2) according to one of claims 1 to 22,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass auf den Wärmetauscher (6) insbesondere nachfolgend zusätzliches Sorbens (16) in Form einer Schüttung oder als ein Formteil oder als ein Kombiformteil (36) angeordnet wird und anschließend das zusätzliche Sorbens (16) mit dem Wärmetauscher (6) stoffschlüssig verbunden wird, indem der Wärmetauscher (6) und das zusätzliche Sorbens (16) einer Kristallisation unterzogen oder in ein Tauchbad eingetaucht werden oder weiteres Sorbens (16) aufgespritzt oder aufgebracht wird.  that additional sorbent (16) in the form of a bed or as a molded part or as a combination molded part (36) is arranged on the heat exchanger (6) and then the additional sorbent (16) is materially bonded to the heat exchanger (6) by the heat exchanger (6) and the additional sorbent (16) are subjected to a crystallization or are immersed in a dipping bath or further sorbent (16) is sprayed or applied.
30. Fahrzeug mit einer Adsorptionsanlage, die einen Adsorber (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 aufweist. 30. Vehicle with an adsorption plant, which has an adsorber (2) according to one of claims 1 to 22.
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