專利名稱：冷卻方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻方法及一種冷卻裝置。
目前，在諸如便攜式冷卻裝置和冷卻服等各種領(lǐng)域，都需要一種非電動便攜式冷卻裝置。
人們已建議首先通過CO2在一種吸附材料上的吸附、然后通過被吸附氣體的解吸來進(jìn)行冷卻。文獻(xiàn)EP-A-0523849描述了一種以該原理為基礎(chǔ)的裝置，這種裝置由一個汽缸和一個活塞構(gòu)成，所述汽缸裝有一種吸附材料和一種壓縮氣體(例如CO2)，所述活塞通過一個壓縮機壓縮氣體，使氣體由吸附材料加以吸附。當(dāng)活塞縮回時，氣體被解吸，從而進(jìn)行冷卻。由于連續(xù)的壓縮和減壓，就在吸附材料上形成一個冷區(qū)和一個熱區(qū)。構(gòu)件(散熱片)配置成使熱區(qū)冷卻，并使冷區(qū)的負(fù)大卡低溫向一個待冷卻區(qū)域傳送。
這種裝置需要一個壓縮機對活塞進(jìn)行作用，因此重量大，而且占地面積也大。顯然，這種裝置不是一種便攜式冷卻裝置。
1993年7月29日提交的9309348號法國專利申請也描述了一種通過CO2的吸附/解吸來進(jìn)行冷卻的裝置，這種裝置包括至少一個配有一種固態(tài)吸附材料的區(qū)域，其特征在于，這種吸附材料包括活性碳纖維或一種活性炭，并具有至少700平方米/克的比表面積，以及至少0.005平方米/克的外比表面積。上述專利申請也專門描述了單動式或吸收式冷卻裝置，這些裝置要使用兩個互連區(qū)域和加熱件，因此不適于制成便攜式裝置。
迄今為止，可在便攜式裝置中采用的制冷方法還沒有達(dá)到令人滿意的程度。
本發(fā)明涉及一種新的冷卻方法，這種方法首先通過一個儲存器中的一種吸附材料對一種可吸附增壓氣體的吸附、然后通過所述氣體的解吸來進(jìn)行冷卻，其特征在于，在一種大于大氣壓的控制壓力下對氣體進(jìn)行解吸，其特征還在于，被解吸的氣體排放到大氣中或者收集到一個捕集器里。
與現(xiàn)有方法相反，被解吸的氣體既不被再使用，也不輸送到另一個區(qū)域以用于將來再循環(huán)，這樣，這種特點允許制成簡單的便攜式冷卻裝置。
所謂“控制壓力”，指的是一種恒定的壓力或基本是恒定的壓力，或者是一種可變壓力，這種壓力的變化根據(jù)一定的參數(shù)，尤其是根據(jù)使用本發(fā)明方法的裝置的溫度，或者由使用本發(fā)明方法的一個裝置進(jìn)行冷卻的冷卻區(qū)域的溫度加以調(diào)節(jié)。
氣體的解吸是在大于大氣壓的控制壓力下進(jìn)行的，以避免空氣重新進(jìn)入裝有吸附材料的儲存器內(nèi)。
因此，本發(fā)明涉及一種制作簡便的便攜式冷卻裝置。
本發(fā)明尤其涉及一種冷卻裝置，這種裝置包括一個裝有一種吸附材料的耐壓儲存器，其特征在于，它還包括一個可調(diào)校準(zhǔn)值閥門和若干構(gòu)件，所述閥門的通道一方面與儲存器的內(nèi)部連通，另一方面與外部連通，所述構(gòu)件用于使所述儲存器與一種可由所述吸附材料加以吸附的增壓氣體源瞬時連通。
根據(jù)一種實施例，所述構(gòu)件由一個呈兩個部分的自動封閉型快速接頭組成，其中，兩個部分中的一個部分固定在儲存器上，而另一個部分固定在所述閥門上，以便儲存器可以同閥門分開，并同所述增壓氣體源相連以便用可吸附氣體進(jìn)行充滿。
在其它實施例中，也可以使用一種沖擊型再充氣裝置，也就是說，這種再充氣裝置包括一個針閥和一個膜片，所述針閥的通道通過一個活門或類似構(gòu)件同由儲存器限定的腔室相連，所述膜片配置在一個可吸附增壓氣體源上，當(dāng)需要給儲存器再充氣時，使針閥通過膜片。
可吸附氣體最好是二氧化碳(CO2)，閥門出口直接通入大氣中。
在其它實施例中，可吸附氣體可以是氨(NH3)，在這種情況下，閥門出口通入一個水捕集器中，該水捕集器用于吸收被解吸的氨氣并避免或盡可能少地使之排放到大氣中。
也可以使用一種具有被吸附物質(zhì)的系統(tǒng)，以便以兩個或若干熱焓系統(tǒng)(相互吸附)為基礎(chǔ)而不是以一個熱焓系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行冷卻。這種系統(tǒng)例如是二氧化碳-水系統(tǒng)。
本發(fā)明裝置的儲存器可以保持被引入的可吸附氣體的壓力。例如，儲存器可以由一種金屬例如鋼或一種具有良好導(dǎo)熱性能的合成材料例如含有金屬纖維的聚合材料構(gòu)成。
儲存器最好具有基本呈圓柱形的延伸形狀，以便提供一個大的熱交換面。
為了確?？晌綒怏w完全進(jìn)入充滿儲存器的吸附材料中，最好也在儲存器一端確定可吸附氣體的入口，通過在儲存器中配置一個穿孔的或格狀的小管，配置氣體的一個入口通道，這個小管從可吸附氣體的入口延伸到儲存器的另一端。
吸附材料可以是任意種類的材料。例如最佳吸附材料是一些其比表面積至少為700平方米/克、最好至少為1000平方米/克、而外比表面積至少為0.2平方米/克的活性碳纖維，例如日本OSAKA氣體公司銷售的稱為AD′ALL的纖維，或者日本TOYOBO公司銷售的稱為KF(或K-Filter)和AF的纖維，或者是一些其比表面積至少為700平方米/克、最好至少為1000平方米/克、而外比表面積至少為0.005平方米/克、最好至少為0.2平方米/克的活性炭，例如法國PICA公司銷售的編號為TA60或TA90的稱為PICACTIF的炭。
最好將一種具有良好導(dǎo)熱性能的材料與吸附材料加以混合，以改善所述吸附材料內(nèi)部以及吸附材料同儲存器壁之間的熱交換。例如一種具有良好導(dǎo)熱性能的最佳材料是再壓縮膨脹石墨。LE CARBONE-LORRAINE公司現(xiàn)有這種膨脹石墨。
再壓縮膨脹石墨和吸附材料的混合可以這樣進(jìn)行，首先例如在一個汽缸中借助一個活塞壓縮膨脹石墨，然后將同吸附材料的微粒懸浮物一起而獲得的再壓縮膨脹多孔石墨塊浸漬在一種液體介質(zhì)(水或其它液體)中，浸漬后，例如通過控制加熱將液體介質(zhì)清除。
快速自封接頭是公知的商業(yè)產(chǎn)品，例如由法國STAUBLE公司生產(chǎn)的，可調(diào)校準(zhǔn)值閥門例如借助一個可調(diào)壓縮彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)的可調(diào)校準(zhǔn)值閥門也是公知的商業(yè)產(chǎn)品，例如可以向美國NUPRO公司(美國俄亥俄州)購買。
本發(fā)明裝置的操作很簡單，在與閥門分開之后，只需將儲存器連到一個可吸附氣體源例如一個配有一個減壓閥的二氧化碳?xì)馄可?，直至吸附材料已?jīng)吸附理想數(shù)量的可吸附氣體，該數(shù)量通過稱重加以確定。再充氣所需的期限取決于各種參數(shù)，但是，通過一種簡單的常規(guī)試驗，可以一次性確定一個適宜的期限。充氣操作通常只要求幾分鐘的時間。吸附材料的大多數(shù)生產(chǎn)者也提供可以確定被吸附氣體數(shù)量與一定壓力和溫度的圖表。
再充氣壓力僅僅由本發(fā)明裝置儲存器的機械強度和現(xiàn)有的可吸附氣體源加以限定。作為說明，在CO2為可吸附氣體的情況下，再充氣壓力可達(dá)2至72巴以上(環(huán)境溫度為30℃)。儲存器中的氣體壓力越高，一定裝置產(chǎn)生的冷氣量就越大。
一旦再充氣結(jié)束，就使裝置與氣源分開，重新連接閥門和儲存器，閥門調(diào)節(jié)到一個大于儲存器內(nèi)壓的開啟壓力，以避免任何氣體泄漏。
當(dāng)需要使用裝置進(jìn)行冷卻時，只需將閥門調(diào)節(jié)到小于儲存器內(nèi)壓的開啟壓力，以便被吸附氣體的解吸產(chǎn)生使儲存器壁冷卻的若干負(fù)大卡低溫。產(chǎn)生的冷氣可以采用任何適宜方式同空氣或一種流體進(jìn)行交換。例如，可以借助一個鼓風(fēng)機、泵或類似裝置，使要冷卻的空氣流或液體圍繞儲存器流過。圍繞儲存器配置本身是公知的熱交換構(gòu)件例如金屬散熱片或類似構(gòu)件，可以加大熱交換。
本發(fā)明裝置適用于所有需要一個輕便自控冷卻源的應(yīng)用領(lǐng)域。作為說明，可以列舉冷卻服和便攜式冷卻器。
下面參照附圖加以描述，將使本發(fā)明得到進(jìn)一步理解。


圖1是本發(fā)明一個冷卻裝置的示意圖；圖2是圖1所示裝置再充氣的示意圖。
本發(fā)明冷卻裝置包括一個用不銹鋼制成的圓柱體儲存器1，這個儲存器長度為165毫米，內(nèi)徑為30.5毫米，外徑為33.7毫米，內(nèi)裝一種混合物2，這種混合物是34.7克的活性碳PICACTIF TA 90以及18.7克的初始密度為0.04的再壓縮膨脹石墨。
在吸附材料的中央配置一個由細(xì)孔網(wǎng)柵形成的小筒體3，該筒體從儲存器的一端延伸到另一端，用于布置一種使可吸附氣體易于進(jìn)入吸附材料所有部分的入口。一個開口4確定在筒體的一端，而一個快速自封接頭的外接管部分5圍繞所述開口進(jìn)行焊接。快速接頭的內(nèi)接管部分6在其一側(cè)焊接在一個閥門7上，該閥門的校準(zhǔn)值由一個按鈕8進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖1示出接頭的外接管部分和內(nèi)接管部分處于連接位置。
作為說明，所使用的接頭由STAUBLI公司提供，包括一個外接管SPM5.5和一個內(nèi)接管SPM5.5。在其側(cè)面，稱為316L的可調(diào)節(jié)校準(zhǔn)閥門(0至15巴)來自美國NUPRO公司。
圖2示出圖1所示裝置的再充氣情況。
快速接頭的兩個部分5和6分開之后，儲存器1同一個增壓的可吸附氣體(例如CO2)瓶11的減壓閥10相連，把與儲存器1相連的外接管部分5同快速接頭的內(nèi)接管部分12連接起來，內(nèi)接管部分12類似于內(nèi)接管部分6，同減壓閥10相連。因此，只需開啟減壓閥，就自行進(jìn)行充氣。一旦充氣結(jié)束，就關(guān)閉減壓閥，將兩個部分5和12分開，并且在關(guān)閉閥門7之后，重新連接兩個部分5和6。
作為非限制性實施例，下面給出使用圖1所示裝置進(jìn)行的兩次測試的結(jié)果，第一次以恒定壓力的工作方式進(jìn)行，第二次以可變壓力的工作方式進(jìn)行。
實施例1恒定壓力方式裝置進(jìn)行CO2充氣，直至吸附材料中的內(nèi)壓為8.8巴，外部溫度為13℃。
閥門的校準(zhǔn)值(開啟壓力)調(diào)節(jié)到1.3巴。在儲存器1壁的兩個不同部位上測得溫度T1和T2，溫度T1是緊靠儲存器1開有開口4的一端的溫度，而溫度T2則是緊靠儲存器1另一端的溫度。
測試結(jié)果列于下表。儲存器中的壓力P通過一個直接布置在儲存器上的壓力表進(jìn)行周期性測試而測得
*閥關(guān)閉實施例2可變壓力的方式初始階段，裝置進(jìn)行CO2充氣，直至吸附材料中的內(nèi)壓為8.2巴，環(huán)境溫度為12℃。
在這次試驗中，閥門的校準(zhǔn)值根據(jù)壁的溫度進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，以便將壁的溫度保持在6-7℃左右。
壓力P以及溫度T1和T2如同實施例1中那樣測得。測試結(jié)果列于下表
比較實施例1和實施例2所獲得的測試結(jié)果，人們發(fā)現(xiàn)，采用恒定壓力方式，可以在相對較短的時間內(nèi)獲得相對較強的冷卻效果，而采用可變壓力方式，可以獲得一種幅度較小但更為持久的冷卻效果。
當(dāng)然，所描述的實施方式僅僅是一個實施例，人們可以對本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)，尤其是在不超出本發(fā)明范圍的情況下，采用等同技術(shù)進(jìn)行替代。
權(quán)利要求
1.一種冷卻方法，首先通過一個儲存器中的一種吸附材料對一種可吸附增壓氣體的吸附、然后通過所述氣體的解吸來進(jìn)行冷卻，其特征在于，在一種大于大氣壓的控制壓力下對氣體進(jìn)行解吸，被解吸的氣體排放到大氣中或者收集到一個捕集器里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可吸附氣體是二氧化碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，氣體在一種基本恒定的壓力下進(jìn)行解吸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，氣體在一種可變壓力下進(jìn)行解吸，壓力的變化根據(jù)一定的溫度加以調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，吸附材料與一種具有良好導(dǎo)熱性的材料相混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，可吸附氣體是一種具有被吸附物質(zhì)的系統(tǒng)的成分之一。
7.一種冷卻裝置，包括一個裝有一種吸附材料(2)的耐壓儲存器(1)，其特征在于，它還包括一個可調(diào)校準(zhǔn)值閥門(7)和構(gòu)件(5，6)，所述閥門的通道一方面與儲存器的內(nèi)部連通，另一方面與外部連通，所述構(gòu)件用于使所述儲存器與一種可由所述吸附材料加以吸附的增壓可吸附氣體源(10，11)瞬時連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述構(gòu)件由一個呈兩個部分的自動封閉型快速接頭組成，其中，兩個部分中的一個部分固定在儲存器上，而另一個部分固定在所述閥門上，以便儲存器可以同閥門分開，并同所述增壓氣體源相連以便用可吸附氣體進(jìn)行充滿。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述氣體源是二氧化碳?xì)庠础?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的裝置，其特征在于，吸附材料在活性碳纖維和活性炭中加以選擇。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的裝置，其特征在于，它還包括一個多孔或網(wǎng)柵狀小管(3)，該管從配置在儲存器一端的可吸附氣體的入口孔延伸到儲存器的另一端。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或10所述的裝置，其特征在于，吸附材料與一種具有良好導(dǎo)熱性的材料相混合。
全文摘要
一種冷卻裝置,包括一個裝有一種吸附材料(2)的耐壓儲存器(1),其特征在于,它還包括一個可調(diào)校準(zhǔn)值閥門(7)和構(gòu)件(5,6),所述閥門的通道一方面與儲存器的內(nèi)部連通,另一方面與外部連通,所述構(gòu)件用于使所述儲存器與一種可由所述吸附材料加以吸附的增壓氣體源(10,11)瞬時連通。
文檔編號F25B17/08GK1200801SQ9519797
公開日1998年12月2日 申請日期1995年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月6日
發(fā)明者貝爾納·施平納, 菲利普·布瓦耶, 迪迪耶·海因羅 申請人:保羅布瓦耶制衣有限公司