優(yōu)選用于熱驅(qū)動(dòng)的吸附裝置的蒸發(fā)單元以及吸附裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱蒸發(fā)單元以及吸附裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由WO 2007/068481A1已知一種吸附式熱泵，它由多個(gè)中空元件構(gòu)成，這些中空元 件分別具有吸附-解吸附區(qū)域和蒸發(fā)-冷凝區(qū)域（相位變換區(qū)域）。這些中空元件在每個(gè) 區(qū)域中都被傳遞熱量的流體環(huán)流，其中就流體環(huán)流而言借助閥門(mén)裝置循環(huán)地改變中空元件 的互連（Verschaltung) 〇
[0003] WO 2013/011102A2描述了一種吸附模塊的理念，其中設(shè)置在共同殼體中的管束一 方面用來(lái)把吸附-解吸附熱量傳遞到吸附結(jié)構(gòu)上，另一方面把冷凝和蒸發(fā)熱量傳遞到相變 結(jié)構(gòu)上。該殼體理念具有支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)能夠吸收外部氣壓和工作介質(zhì)腔中的低壓 之間的壓差。
[0004] 缺點(diǎn)是，通過(guò)把冷凝和蒸發(fā)結(jié)構(gòu)集成在共同的殼體中，在工作介質(zhì)從吸附區(qū)中解 吸附時(shí)，一部分工作介質(zhì)在殼體壁板的冷卻位置上冷凝并且在此為后繼的蒸發(fā)而丟失。該 丟失的冷凝物在再次蒸發(fā)時(shí)冷卻了殼體壁板，并且在下一次局部循環(huán)時(shí)借助重復(fù)的冷凝引 起冷卻面，在該冷卻面上又會(huì)出現(xiàn)不期望的錯(cuò)誤冷凝。因此會(huì)影響功率和效率。由于吸附 模塊的繁雜結(jié)構(gòu)，它的制造需要昂貴的模具。另一缺點(diǎn)在于，吸附模塊只適合用來(lái)冷卻液態(tài) 的熱量載體，不能實(shí)現(xiàn)直接的空氣冷卻。
[0005] 具有集成的冷凝和蒸發(fā)結(jié)構(gòu)的吸附模塊的主要缺點(diǎn)是還不能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)冷功能。這一 點(diǎn)一方面要求在冷凝和蒸發(fā)結(jié)構(gòu)之間具有外部可控的流體方面的閉鎖可行性，另一方面還 要求在蒸發(fā)器和吸附結(jié)構(gòu)之間具有其它閥門(mén)器件。將相應(yīng)修改的模塊中的這種閥門(mén)器件與 分散的冷凝和蒸發(fā)結(jié)構(gòu)集成起來(lái)，是極其費(fèi)力的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是，提供一種蒸發(fā)單元以及設(shè)置有蒸發(fā)單元的吸附裝置，該吸附裝 置能夠簡(jiǎn)單地測(cè)量功率，并且具有熱量和冷量的存儲(chǔ)能力，并且能夠從氣態(tài)的低溫-熱源 中直接提取熱量。
[0007] 一實(shí)施例涉及一種優(yōu)選用于熱驅(qū)動(dòng)的吸附裝置的蒸發(fā)單元，其中液體收集器通過(guò) 可閉鎖的膨脹閥與用來(lái)冷卻流體的蒸發(fā)器相連，其中液體收集器、膨脹閥和蒸發(fā)器構(gòu)成一 個(gè)結(jié)構(gòu)單元，其中液體收集器具有用于熱驅(qū)動(dòng)的冷凝單元的流體輸入端，并且蒸發(fā)器具有 朝向熱驅(qū)動(dòng)的冷凝單元的流體輸出端。這種蒸發(fā)單元在與熱驅(qū)動(dòng)的冷凝單元結(jié)合時(shí)，其特 征在于其簡(jiǎn)單的流體接口以及其儲(chǔ)冷和儲(chǔ)熱可行性，其能夠根據(jù)需要且在調(diào)節(jié)功率的情況 下實(shí)施，并且與驅(qū)動(dòng)熱量的可用性無(wú)關(guān)。
[0008] 有利的是，可閉鎖的膨脹閥構(gòu)成為恒溫的或可電控的、優(yōu)選脈沖寬度調(diào)制的膨脹 閥。在恒溫的膨脹閥中，蒸發(fā)器出口上的工作介質(zhì)的蒸氣過(guò)熱決定了膨脹閥的開(kāi)啟程度。在 可電控的膨脹閥中摸索地（getastet)控制膨脹閥的開(kāi)啟，因此通過(guò)膨脹閥的多次開(kāi)啟和 關(guān)閉使相應(yīng)數(shù)量的工作介質(zhì)抵達(dá)蒸發(fā)器中。所需的工作介質(zhì)量在此借助電子器件和合適的 傳感器獲知。
[0009] 在構(gòu)造方案中，膨脹閥的開(kāi)啟程度或脈沖寬度比例能夠根據(jù)過(guò)熱傳感系統(tǒng)的信號(hào) 來(lái)操控。通過(guò)過(guò)熱傳感系統(tǒng)（例如過(guò)熱或微滴傳感器，其形式例如是加熱的NTC-電阻），阻 止了液體從蒸發(fā)單元中的排放。
[0010] 在實(shí)施例中，可閉鎖的膨脹閥裝在液體導(dǎo)管中，該液體導(dǎo)管將液體收集器與蒸發(fā) 器連接起來(lái)。因此，蒸發(fā)單元產(chǎn)生了尤其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)性造型。
[0011] 在變形方案中，內(nèi)部的熱交換器接在蒸發(fā)器之后，該熱交換器與液體收集器相連， 其中該內(nèi)部的熱交換器具有流體輸出端，以便連接熱驅(qū)動(dòng)的冷凝單元。通過(guò)起再冷卻器 (Unterkilhler)作用的內(nèi)部熱交換器，能夠提高蒸發(fā)單元的功率，其將蒸發(fā)器之后的吸入蒸 氣與液體收集器之中或之后的制冷劑流體帶到熱量交換狀態(tài)。
[0012] 在另一實(shí)施例中，液體收集器和膨脹閥和蒸發(fā)器和/或內(nèi)部熱交換器組合成結(jié)構(gòu) 上連續(xù)的模塊。這種模塊簡(jiǎn)單地安裝在加熱或致冷裝置中，這在成本方面降低了加熱或致 冷裝置的制造工藝，并且將單個(gè)部件之間不密封的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
[0013] 本發(fā)明的改進(jìn)方案涉及一種吸附裝置，其包含熱驅(qū)動(dòng)的冷凝單元，該冷凝單元具 有吸附式熱交換器。在這種吸附裝置中冷凝單元與本申請(qǐng)的所述的蒸發(fā)單元在結(jié)構(gòu)上組合 起來(lái)，在該吸附裝置中能夠簡(jiǎn)單地測(cè)量功率，并且具有熱量和冷量的存儲(chǔ)能力，并且能夠從 氣態(tài)的低溫-熱源中直接提取熱量。通過(guò)冷凝單元和蒸發(fā)單元的結(jié)合，產(chǎn)生了吸附式熱泵 或致冷裝置，其特征在于儲(chǔ)冷和儲(chǔ)冷可行性，其中能夠根據(jù)需要且在調(diào)節(jié)功率的情況下能 夠召回吸附熱量和/或蒸發(fā)冷量，并且與驅(qū)動(dòng)熱量的可用性無(wú)關(guān)。
[0014] 有利的是，冷凝單元與蒸發(fā)單元的蒸發(fā)器的抽吸導(dǎo)管相連，并且通過(guò)冷凝物排出 導(dǎo)管與蒸發(fā)單元的液體收集器相連。冷凝單元和蒸發(fā)單元之間的接口因此是抽吸導(dǎo)管和通 到中間的液體收集器中的冷凝物排出導(dǎo)管，該冷凝物排出導(dǎo)管同樣是液體導(dǎo)管。相連的液 體導(dǎo)管能夠通過(guò)更大的路段在液體收集器的最佳位置上引導(dǎo)。
[0015] 在構(gòu)造方案中，蒸發(fā)單元在位置上設(shè)置得靠近冷凝單元。如果抽吸導(dǎo)管對(duì)損耗負(fù) 責(zé)并且更短的抽吸導(dǎo)管將流體壓力損耗降致最低，則這一點(diǎn)是尤其有利的。
[0016] 在變形方案中，蒸發(fā)單元和冷凝單元分別設(shè)計(jì)成模塊化的構(gòu)件。這種模塊化的造 型能夠瀑布狀地將多個(gè)冷凝單元與僅一個(gè)蒸發(fā)單元組合起來(lái)。通過(guò)該模塊化的構(gòu)造，能夠 明顯降低吸附裝置的制造成本，并且能夠測(cè)量吸附裝置的功率。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 通過(guò)下面的附圖描述和從屬權(quán)利要求描述了其它有利的構(gòu)造方案。
[0018] 下面以至少一個(gè)實(shí)施例為基礎(chǔ)并且借助附圖詳細(xì)地闡述了本發(fā)明。其中
[0019] 圖1示出了按本發(fā)明的吸附裝置的第一實(shí)施例；
[0020] 圖2示出了按本發(fā)明的吸附裝置的另一實(shí)施例；
[0021] 圖3示出了按本發(fā)明的冷凝單元的另一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 圖1示出了吸附式熱泵1的第一實(shí)施例，它同時(shí)也作為儲(chǔ)冷和儲(chǔ)熱器來(lái)用。冷凝單 元2由三個(gè)冷凝單元-模塊31、32、33構(gòu)成，它們通過(guò)未詳細(xì)闡述的流體管理系統(tǒng)可熱循環(huán) 地設(shè)置在高溫-熱源4和中溫-散熱體5的溫度之間，其中這三個(gè)冷凝單元-模塊31、32、 33根據(jù)需要可同時(shí)地或時(shí)間延遲地循環(huán)。通過(guò)熱壓縮和冷凝，工作介質(zhì)蒸氣以更低的壓力 從蒸發(fā)器7的抽吸導(dǎo)管6中吸入，并且在冷凝單元2中壓縮、冷凝，并且以液態(tài)形式在液體 收集器8上排放。它這樣設(shè)計(jì)，即在液體收集器處能夠容納所有的工作介質(zhì)量。液體導(dǎo)管 9在最深的位置從液體導(dǎo)管8中分岔出來(lái)，并且導(dǎo)向可閉鎖的膨脹閥10,并從該處導(dǎo)向蒸發(fā) 器7。如圖1所示，蒸發(fā)器7設(shè)計(jì)得用來(lái)冷卻流體或用來(lái)冷卻空氣，空氣借助通風(fēng)機(jī)11或鼓 風(fēng)機(jī)通過(guò)蒸發(fā)器7輸送。
[0023] 膨脹閥10可構(gòu)成為恒溫的或可電控的、優(yōu)選脈沖寬度調(diào)制的膨脹閥10。部件液體 收集器8、膨脹閥10和蒸發(fā)器7應(yīng)該稱為蒸發(fā)單元12。膨脹閥10能夠配備未詳細(xì)示出的 過(guò)熱傳感器。膨脹閥10的開(kāi)啟程度或脈沖寬度比例相應(yīng)地根據(jù)過(guò)熱傳感器或（備選的） 微滴傳感器（Tropfchensensor)的信號(hào)和/或功率要求信號(hào)來(lái)控制。
[0024] 圖2示出了另一實(shí)施例，其形式是結(jié)構(gòu)上連續(xù)的蒸發(fā)器模塊。蒸發(fā)單元12只通過(guò) 抽吸導(dǎo)管6和冷凝物排出導(dǎo)管13與熱驅(qū)動(dòng)的冷凝單元2相連，該冷凝物排出導(dǎo)管同樣構(gòu)成 為液體導(dǎo)管。
[0025] 為了提高蒸發(fā)單元12的功率，設(shè)置有起再冷卻器作用的內(nèi)部熱交換器14,其將蒸 發(fā)器7之后的工作介質(zhì)的吸入蒸氣與液體收集器8之后的制冷劑流體帶到熱量交換狀態(tài)。 蒸發(fā)單元12和冷凝單元2在此模塊化地構(gòu)成，因此它們能夠任意地組接和組合。在此，冷 凝單元2不必強(qiáng)制地具有三個(gè)冷凝單元-模塊31、32、33。