CN104185564A

CN104185564A - 加热装置

Info

Publication number: CN104185564A
Application number: CN201380017788.0A
Authority: CN
Inventors: R.希比格; A.G.R.科尔伯; P.范德斯鲁伊斯; M.克里; W.C.柯尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2033-03-20
Also published as: WO2013144783A1; JP6328098B2; CN104185564B; US10661633B2; EP2838746A1; JP2015516909A; US20150041099A1

Abstract

本发明涉及加热装置。为了允许基本上没有任何的潜伏期并且具有低成本的加热，加热装置包括：至少一个容器（12），该容器具有入口开口（14）和出口开口（16）并包括被提供在所述的入口开口（14）和出口开口（16）之间、能够吸附被吸附物从而释放吸附能量的吸附剂（18）；和用于运送包括气体的被吸附物通过容器（12）的内部的气体运送装置（21）。其中气体导管（22）被提供，该气体导管连接至容器（12）的出口开口（16），用于将由容器（12）内侧的吸附能量加热的气体引导至利用提高的温度加热的位置。本发明进一步涉及加热方法。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及加热装置领域，更特别地，本发明涉及具有改进的加热性能并且特别地用于诸如机动车辆的车辆中的加热装置。

背景技术

已知的是，机动车辆的内部加热例如是在发动机的废热的帮助下执行的。然而，对于新型汽车以及远低于室温的周围环境周围环境温度而言，为了加热车辆的内部，启动发动机之后花费相当长的时间来产生足够的废热。尤其在没有使用附加的热源的情况下，在内部被充分地加热之前的时间可能是长的，并且可能因此对于乘客的舒适有负面的影响。

为了减少用于加热车辆的内部所需要的时间，在预热阶段用于加热车辆内部的附加的热源是已知的。

第一类加热装置需要附加的电源。例如，可提供由诸如来自于电池或者发动机的电能驱动的，或者通过使用燃料作为能量源来驱动的加热器。在使用中，其可直接地与标准的空调***相互作用。然而，由于车辆内侧的大的容积（volume）的缘故，例如通常大于3m³，需要大量的能量来加热车辆内侧的空气。仅仅作为一个示例性的值，为了将3m³空气的温度提升20℃，大致需要78kJ的能量。由热量转移至车体引起的热量损失甚至更加显著地提高了能量消耗，例如，在能量以较长的时间尺度（例如>>1s）被提供的情况下。

至于第二类，潜在-热量存储***是已知的，其在正常的汽车操作期间由诸如发动机的废热加热。它们被设计来执行固态-液态相变并且在低的周围环境温度下的汽车预热阶段期间释放该能量。这些热量聚积器可特别地用于该能量存储***在相变温度之上并且周围环境温度之下的温度被存储的情形。此外，为了在休止时间的期间保持足够的加热能力，这些热量存储***通常还是尺寸过大的。

此外，从US4,660,629已知的是连续起作用的吸附装置和用于其操作的过程。这样的吸附装置可用于加热机动车辆的内部。其包括多个被分成加热器吸附器区和冷凝器蒸发器区的多个吸附容器。这些区相继地被旋转通过形成用于热载体流的通道的流动段（flow segment）。加热器吸附区含有吸附物质，通过吸附来自于热载体流的热量，操作物质（operating substance）从吸附物质被提取并且通过向封闭***中的另外的热载体流发射热量再次被吸附。借助与热交换器的热量交换，操作物质冷凝并且蒸发。

然而，仍然存在可降低在预热阶段期间用于加热车辆的内部所需要的时间和/或可容易且节约成本地构造和/或操作的加热装置的需要。

发明内容

本发明的一个目标是提供克服如以上提出的不足中至少一个的加热装置。本发明的一个特别的目标是提供可降低在预热阶段期间用于加热车辆的内部所需要的时间和/或容易且节约成本地构造和/或操作的加热装置。

该目标是由根据权利要求1的加热装置实现的。此外，该目标由根据权利要求7的加热方法实现。在从属权利要求中定义了本发明的优选的实施例。

本发明涉及加热装置，包括：至少一个容器，该容器具有入口开口和出口开口，并且包括提供在所述的入口开口和出口开口之间、并且能够吸附被吸附物从而释放吸附能量的吸附剂；和用于运送包括气体的被吸附物通过容器的内部的气体运送装置。其中气体导管被提供，气体导管连接至容器的出口开口，用于将由容器内侧的吸附能量加热的气体引导至将利用提高的温度来加热的位置。

本发明提供能够非常有效率地并且基本上没有任何潜伏期（latency period）地加热诸如容积（例如，车辆的内部）的位置的加热装置。

具体地，根据本发明的加热装置包括填充有吸附剂的容器。吸附剂可优选地为多孔的固态吸附剂。特别地，提供了滤网床（sieve bed）。此外，吸附剂能够吸附被吸附物，从而释放吸附能量。这可例如通过再生(regenerate)吸附剂来实现，通过至少部分地移除潜在地被吸附的物质并且因而通过提供至少部分地未被加载（unloaded）的吸附剂，或者通过至少部分地为其提供再生被吸附物来再生吸附剂。而再生被吸附物又可由与再生被吸附物相比具有更高的吸附能量的另外的被吸附物代替。替代性地，至少部分地未被加载的吸附剂可吸附被吸附物，这导致吸附能量将被产生。

为了产生吸附能量，包括气体的被吸附物被运送通过容器的内部，从而与吸附剂直接接触并与其相互作用。因此，加热装置包括用于运送包括所述被吸附物的气体通过容器的内部的气体运送装置。因此，容器包括入口开口和出口开口，包括气体的被吸附物可被引导通过所述入口开口和出口开口以流过容器的内部并且因而流过吸附剂。因此，吸附剂被提供在入口开口和出口开口之间，这意味着通过入口开口进入容器并且通过出口开口离开容器的气流流过吸附剂和/或与吸附剂相互作用。优选的是，容器或者至少用于包括气体的被吸附物的流动路径分别完全地填充有所述的吸附剂或者滤网床。附加地，相应的开口可提供有一种过滤器或者包括气体通道的隔膜（disc），让气体通过但是保证吸附剂被保持在容器的内部的内侧。过滤器的开口或者气体通道的开口可分别适配于特别地固态的吸附剂颗粒的最小尺寸，并且可在示例性的≥50μｍ至≤100μｍ的尺寸中。

为了使用用于加热目的的释放的吸附能量，由吸附能量加热的气流而又可被运送至将利用提高的温度来加热的位置。因此，提供了气体导管，该气体导管连接至容器的出口开口，用于将被容器内侧的吸附能量加热的气流引导至将利用提高的温度来加热的位置。因而，气流直接地从容器被引导至将被特别地加热的位置，而在该流动路径上没有提供热交换器。因此，在容器处和/或从容器到要被加热的位置的流动路径上没有分别地提供期望的用于移除能量或者热量的手段。与此相反，通过用于将被吸附物引导至吸附剂并且又被吸附能量加热的气流对容积进行加热。

根据本发明的加热装置因而具有加热过程可尤其有效地被执行的优点。具体地，热量是直接地从吸附剂被转移至气流，而气流又被运送至将被加热的例如容积的位置，并且因而加热装置相对于吸附剂和要被加热的位置是开放的***，由于这一事实，所以没有由于能量转移（例如，通过热交换器）引起的热量损失发生。除此之外，由于用于加热所述位置的气流可直接地流过吸附剂的孔这一事实，所以可提供从吸附剂到气流的非常有效的热量交换，其中孔隙可被调整来提供良好的气体流动特性。附加地，由于气流通常流过大部分的吸附剂这一事实，所以通过壁等的热量转移仅遗失了少量的能量。结果，产生的基本上全部的热量可用于加热的目的。

除此之外，不需要另外的组件，例如热交换器或者附加的电加热装置以及复杂的绝热***。因此，根据本发明的加热装置不需要或者基本上不需要附加的电能量，从而允许以非常低的成本对其进行操作。此外，根据本发明的加热装置是尤其容易并且节约成本地来构造的，并且分别不需要复杂且成本密集（cost-intense）的设备和组件或者配置。

此外，由于吸附剂仅靠释放的吸附能量并且通过让吸附剂直接地与被吸附物接触而即时地变热这一事实，所以可非常快速地并且基本上没有任何潜伏期地执行加热步骤。因此，在启动根据本发明的加热装置后，被运送的气流立即被加热并且可用于加热的目的。

附加地，根据本发明的加热装置的加热能力可被改变并且被修整于期望的应用。具体地，加热能力基本上依赖于被吸附物的吸附能量并且还依赖于将在容器内侧提供的吸附剂的量。因此，通过适配吸附剂和/或被吸附物的类型和/或通过适配被提供在容器中的吸附剂的量和/或通过适配再生方法，加热能力可容易地被修整于期望的应用。

除此之外，根据本发明的加热装置可独立于周围环境温度被使用。具体地，独立于周围环境温度，可由于吸附能量而实现温度提升。此外，由于吸附能力在较低温度时更高这一事实，所以温度提升可被延伸，尤其是在加热装置可尤其有用的低周围环境温度时。因此，在低的周围环境温度时获得的温度上升更大，并且因而此时加热装置特别地被需要。

提供了关于安全问题的进一步的优点。具体地，由于产生的热量是有限的并且定义明确的（well defined）这一事实，所以不必提供紧急关闭，因为过热分别地被安全地防止或者基本上是不可能的。

因而，根据本发明的加热装置允许显著地缩短用于对位置进行加热所需要的时间，而不耗散大量的附加的能量并且因而不增加在预热阶段期间的电路的负载，并且还具有简单的结构，导致降低的生产成本。

根据一个实施例，加热装置是机动车辆的加热***的一部分。例如，加热装置被固定地安装在车辆中。尤其是对于机动车辆，根据本发明的加热装置是特别地有优势的。具体地，机动车辆一般利用来自于发动机的废热对它们的内部进行加热。然而，在发动机的预热阶段期间，这是不可能的或者量可能是不够的。然而，该结果导致乘客的舒适损失，尤其是在低的周围环境温度时。因此，机动车辆常常使用复杂且耗能的附加的加热装置。然而，通过使用根据本发明的加热装置，不需要耗能的加热装置。与此相反，可利用容易且节约成本的手段对车辆内部进行加热，从而相对于常规的机动车辆以及相对于附加的电加热器显著地减少了加热时间。这是归因于与使用需要一些启动时间的热交换器的加热***形成对比的根据本发明的即时加热程序的事实。附加地，由于缺少电加热器，能量可被节省。在车辆可借助废热被加热的情形中，并且因而在发动机的预热阶段之后，吸附剂可被再生以恢复完全的加热能力，用于随后的加热循环。因此，在不要求加热效果并且用于再生吸附剂的能量是很好地可用的情况下，吸附剂可被再生。

此外，当对机动车辆的内部加热时尤其在机动车辆的预热阶段期间，进一步的诸如窗户除霜器的电消耗装置、座椅加热等等通常在使用中。结果，需要高的电功率输入并且因而需要大的功率消耗，例如1kW的范围内或者甚至更大。因此，通过使用已经显著地减小能量消耗的根据本发明实施例的加热装置，可分别降低关于发电机或者电池的要求，并且还降低关于电气导线的要求。因此，车辆装备可更加便宜。例如，不需要用于将加热装置引入机动车辆中的特别的要求。

本发明还可很好地适用于完全地电驱动或者部分地电驱动的机动车辆。尤其是对于这些车辆，不产生发生机的废热或者只是减少的废热被产生，使得独立于废热的加热装置尤其有意义。此外，在装载电池的同时可再生加热装置，导致加热装置的非常舒服的使用。

根据进一步的实施例，吸附剂包括沸石或者由沸石组成。沸石或者沸石材料分别是对于多种被吸附物具有大的吸附能力的部件，并且因而可适当地被用于产生根据本发明的加热装置中的热量。此外，沸石可吸附被吸附物并且可以几乎无限制数量地被再生，使得它尤其可适用于长时间的使用。除此之外，即使在周围环境大气下，沸石一般也是稳定地抵抗分解的，使得它们易于使用，尤其是操作起来长时间的稳定并且进一步地节约成本。附加地，沸石具有关于安全原因方面的优点。具体地，这些种类的吸附剂是无毒性的并且因而对于人类或者环境是没有危险的。此外，在提供有根据本发明的加热装置的车辆可能被损坏（例如，由于事故）的情形中，不会出现危险。附加地，由于沸石是很好的水吸附剂的事实，所以通过使用沸石作为吸附剂，在容器中产生的气流相应地完全不含有或者至少基本不含有水或者湿气。这导致了以下优点：尤其是当应用于机动车辆时，在汽车的寒冷的状况下，水不会在窗户处冷凝，提供了关于舒适以及安全方面的进一步的优点。

根据进一步的实施例，容器的内部是以气密的方式抵抗外部的大气可密封的。该特征允许了加热装置的长的休止时间，分别地（respectively）无加热能力的任何的损失，或者无加热性能的任何的负面影响。具体地，在吸附剂分别被封闭或者被密封，气密地抵抗外部大气的情形中，没有组分从吸附剂解吸或者吸附到吸附剂。因此，例如，在加热装置位于机动车辆中并且在汽车的使用期间吸附剂被再生的情形中，车辆的不工作时间（例如整夜或者整个周末或者甚至更长）不会影响加热能力。在极端的情形中，由于像这样的再生被吸附物可在几乎无限制的时间尺度上被吸附至吸附剂，所以在气体交换被充分防止并且被用于加热目的的气流桥接填充有吸附剂的容器的情况下，加热装置在整个冬天可存储其加热能力。因此，在不工作时间之后再次使用机动车辆的情况下，加热装置可即时地启动以工作。然而，对于加热装置的每个应用，关于加热装置的甚至长的不工作时间同样成立。该手段尤其是容易的且节约成本的，尤其是考虑到以下事实：如果即使分别在加热装置或者汽车的休止时间之后，这些加热装置仍然应提供（come up with）足够的加热功率，它们也不必很大程度地被尺寸过大地设计。然而，密封是容易且节约成本地实施到根据本发明的加热装置中的。例如，通过使用气密阀，例如入口开口的上游以及出口开口的下游，容器可以气密的方式被封闭。因此，气密的方式将意味着在休止时间期间没有或者基本上没有气体交换被允许，并且至少处于容器外侧的周围环境压力。

根据进一步的实施例，加热器、真空泵和/或气源被提供用于再生吸附剂。前面提到的装置是为了在短的时间尺度中再生吸附剂的非常容易且有效的手段。因此，使用的再生装置可依赖于期望的应用。具体地，在热源分别被提供在容器或者吸附剂附近的情形中，吸附剂可容易地且成本有效地由热量再生。例如，通过提供热耦合至吸附剂以及热耦合至发动机或者其加热的部件的热交换器，机动车辆的发动机的废热可被用于再生吸附剂。由于在不存在发动机的废热的情况下加热装置就应当加热车辆的内部这一事实，所以这一点是尤其有优势的。然而，如果发动机的废热可获得，那么根据本发明的加热装置不必再加热并且因而可被再生。例如，在提供真空泵的情形中，吸附剂可释放所有的或者基本上所有的被吸附的复合物，使得加热能力是尤其高。例如，气源是尤其容易地被提供并且仅具有关于加热装置的长的休止时间的有限的要求，例如包括吸附剂的容器的潜在的气密性。将被用作再生被吸附物的气体应当特别地包括比用于产生热量的被吸附物的吸附能量更小的吸附能量。例如，在例如氮气被用作被吸附物的情形中，氧气或者诸如氦气的惰性气体可被用作再生被吸附物。此外，可提供不同的再生装置的组合。例如，包括再生被吸附物的气源可与热量和/或与真空一起使用，或者例如真空可与热量一起使用。使用的气体可特别地具有适当的纯度，例如优选地≥85%。

根据进一步的实施例，加热装置是便携式装置。具体地，加热装置尤其很好地适合于被设计为便携式装置。由于热量仅是分别通过吸附和/或解吸过程产生的这一事实，所以不需要用于加热目的的进一步的组件，例如，热交换器、电加热装置等。因此，可以以非常紧凑的尺寸构造根据本发明的加热装置。附加地，能量消耗非常低，并且可基本上仅为气体运送装置（例如，风扇）提供。因此，相应地不需要或者仅需要少量的重且消耗空间的电池或者发电机，这对于便携式装置是特别有优势的。因而，根据该实施例的加热装置可以如用于局部地加热车辆（例如，用于对窗户除霜，用于加热挡风玻璃，或者用于仅加热驱动器周围的一种舒适区）的加热装置那样的示例性的方式形成。在该情形中，对于要被加热的<0.5m³的容积，为了20℃的温度提升，需要的能量可在示例性的＜20kJ的范围内。

关于根据本发明的加热装置的进一步的优点和技术特征，参考关于根据本发明的方法的进一步的注释、附图以及附图的描述。

本发明还涉及加热方法，所述方法包括如下步骤：提供至少一个容器，该容器具有入口开口和出口开口并且包括被提供在所述的入口开口和出口开口之间、并能够吸附被吸附物从而释放吸附能量的吸附剂；运送包括气体的被吸附物通过包括容器的吸附剂的内部，其中被吸附物由吸附剂吸附，从而由吸附能量加热被引导通过容器的内部的气体；和引导被加热的气体至要被加热的位置。

根据本发明的加热方法尤其可适用于根据本发明的加热装置。因而，加热方法提供了可尤其有效地执行加热过程的优点。具体地，由于热量是直接地从吸附剂被转移到气流，而气流又被运送到要被加热的位置这一事实，所以没有由于能量转移（例如，通过热交换器）引起的热量损失发生。因此，产生的基本上全部的热量可被用于对所述位置进行加热。换言之，由吸附过程释放的吸附能量直接地被用于对位置进行加热，没有进一步的基本的能量转换步骤。

除此之外，不需要诸如热交换器或者附加的电加热装置的另外的组件来产生热量。因此，根据本发明的加热方法不需要附加的电能，允许非常低成本的过程。因而，根据本发明的加热方法是尤其容易且节约成本地执行的，并且还相应不需要复杂的且成本密集的设备和组件或者配置。

此外，由于吸附剂仅靠释放的吸附能量并且通过让吸附剂直接地与包括气流的被吸附物接触而即时地加热这一事实，所以可非常快速地并且基本上没有任何潜伏期地执行像这样的加热步骤。因此，在开始根据本发明的加热方法后，被运送的气流立即直接与吸附剂接触而立即变热，并且可用于加热要被加热的位置。

附加地，执行根据本发明的加热方法的加热装置的加热能力可被改变并且被修整于期望的应用。具体地，加热能力基本上依赖于被吸附物的吸附能量并且还依赖于将在容器内侧提供的吸附剂的量。因此，通过适配吸附剂和/或被吸附物和/或通过适配被提供在容器中的吸附剂的量和/或适配再生步骤，加热能力可容易地被修整于期望的应用。

因而，根据本发明的加热方法允许显著地缩短用于对位置进行加热所需要的时间，而不耗散附加的能量并且因而具有降低的操作成本，并且还具有简单的结构，导致降低的生产成本。

根据实施例，氮气被用作被吸附物。该实施例提供这样的优点：可让吸附剂与包括诸如空气的气体的氮气接触，以吸附被吸附物以及产生热量。因此，可使用小的、可交换的气缸，或者在周围空气被用作包括气体的氮气的情形中，通过操作加热方法，被吸附物根本不必被存储，导致更少的成本，并且尤其还导致可能的紧凑设计。除此之外，通过分别运送氮气或者空气通过包括被吸附物的容器，气体可无任何问题地被引导至要被加热的位置，即使该位置或者容积（例如，车辆的内部）分别对外侧基本上是封闭的。然而，这不会负面地影响在车辆的内侧旅行的乘客，并且不会进一步导致安全问题。因此，包括气体的氮气应当特别地意指由氮气组成或者至少部分地包括氮气的气体。

根据进一步的实施例，包括气体的氧气被用于再生吸附剂。例如，通过使用加压的氧气容器或者通过使用氧气浓缩器来根据需要产生氧气，可很好地提供氧气。因而，为了产生热量，这可能是尤其节约成本的实施例。除此之外，与氮气相比，氧气具有适当地比其更小的吸附能量，尤其当考虑使用沸石材料作为吸附剂时。因此，当操作加热装置时通过氧气对氮气的交换，可产生大量的热量，导致尤其有效的加热过程。此外，尤其通过使用氮气作为被吸附物并且特别地引导空气通过包括吸附剂的容器，在产生热量时氧气从吸附剂被解吸，导致富含氧气的空气流至要被加热的位置，例如流入车辆的内部，这对于乘客而言是非常好地可适用的。包括气体的氧气特别地意指由氧气组成或者至少部分地包括氧气的气体。为了相应实现关于氧气的适当的负载性能或者被吸附物的交换，优选的是氧气浓度位于≥85容积%的范围内。

根据进一步的实施例，热量和/或真空被用于再生吸附剂。具体地，在热源分别被提供在容器或者吸附剂附近的情形中，吸附剂可容易地且成本有效地由热量再生。例如，机动车辆的发动机的废热可用于再生吸附剂。由于在没有发动机的废热存在的情形中加热装置应当加热车辆的内部这一事实，所以这一点是尤其有优势的。然而，如果可获得发动机的废热，那么根据本发明的加热装置就不必再加热并且因而可被再生。在例如提供真空泵的情形中，吸附剂可释放所有的或者基本上所有的被吸附的复合物，使得加热能量尤其高。然而，热量和/或真空的使用可很好地与再生被吸附物（例如气体）的利用一起使用。

关于根据本发明的方法的进一步的优点和技术特征，参考关于根据本发明的加热装置的注释、附图以及附图的描述。

附图说明

依据在下文描述的实施例，本发明的这些和其它的方面将是明显的，并且将参照它们来阐明本发明的这些和其它的方面。

在附图中：

图1a示出了完全地被再生的模式中的根据本发明的加热装置的实施例；

图1b示出了部分地被加载的模式中的图1a的实施例；

图1c示出了完全地被加载的模式中的图1a的实施例；

图2示出了带有用于再生步骤的气源的根据本发明的加热装置的实施例；以及

图3示出了显示可依照本发明被使用的加热装置的示例性的结果的示图。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了根据本发明的加热装置10。这样的加热装置10可示例性地用于机动车辆并且可永久地安装在车辆中。替代性地，加热装置10可被设计为用于车辆或者其它的加热应用的便携式装置。

加热装置10包括至少一个具有第一开口或者入口开口14和第二开口或者出口开口16的容器12，例如筒（cartridge）。例如，入口开口14以及出口开口16可被设计且适配于当前的应用，只要气流可通过入口开口14进入容器12并且通过出口开口16离开容器12。例如，入口开口14以及出口开口16可优选地被设计为穿孔板。

容器12进一步包括或者填充有能够吸附被吸附物从而释放吸附能量的吸附剂18。吸附剂18例如可以为完全地填充容器12的内部的滤网床（sieve bed）。吸附剂18可优选地为沸石材料，例如LiLSX-八面沸石。在1巴（bar）下使用Li-滤网所存储的能量的最大值可能为大致30kJ/kg的示例性的范围内。例如，为加热整个汽车，对于永久地固定至车辆的加热装置，需要大致3kg的沸石，并且此外对于便携式装置，0.5kg可能是足够的。

此外，容器12的内部并且因而所提供的吸附剂18可以气密的方式抵抗外部大气被密封。吸附剂18被用作一种能量存储介质，其能够在启动加热装置10时将吸附能量直接地转换为热量。在再生期间吸附能量可再被恢复，例如，在所述车辆的预热阶段之后的汽车操作时。

此外，提供了气体运送装置21，其可以为用于运送包括气体的被吸附物通过容器12的内部的风扇、泵等等。被吸附物可优选地包括氮气，并且可存在于包括诸如空气的气体的氮气中。这导致本发明的一个优选的实例，例如，正如从氧气浓缩器所知道，其可以为特别地使用沸石的空气驱动的沸石***。在该实施例中，通过向容器12（例如，沸石缸）馈送特别是空调的空气来产生快速地加热空气的能量，所述容器特别是不含任何的被吸附物或者例如加载有氧气。由于氮气包括更高的吸附能量的事实，所以能量通过空气馈送中的氮气对氧气的替代而释放。这提供了（come up with）经过的气流的温度的提升。对于给定的实例而言，该提升是直接与沸石处的氮气和氧气的吸附能量的差异相关的。例如，利用锂交换的八面沸石材料，超过20℃的空气温度提升是可行的，其中利用沸石吸附剂的氮气与氧气的100%的交换所存储的能量的量大致为30kJ/kg。然而，能量存储能力与使用的吸附剂18的量成比例。

一般地，为了产生热量，吸附剂18因而必须被再生，并且因而至少部分地是未被加载的（unloaded）或者至少部分地加载有相对于吸附剂18具有吸附能量e₁的被吸附物。为了产生热量，通过让吸附剂18与具有吸附能量e₂的被吸附物接触可释放吸附能量，该吸附能量可直接地用于加热的目的，其中吸附能量e₂相对于吸附能量e₁更高。这在下面的附图中示出。

虽然图1a示出了包括被完全地再生并且因而能够产生热量的吸附剂18的加热装置10，但是图1b和1c分别示出了利用根据本发明的加热装置10执行的加热过程，并且因而吸附剂18被部分地或者完全地加载有用于产生热量的被吸附物，例如氮气。

根据图1b，包括气体（在氮气被用作被吸附物的情形中，例如空气）的被吸附物通过入口导管20和入口开口14被运送至容器12。在该情形中，包括气体的被吸附物可以例如为来自于车辆的空调的常规的气流。气流进入容器12并且因而与吸附剂18相互作用，其中被吸附物由吸附剂18吸附，由此加热由吸附能量引导通过容器12的内部的气体。因此，吸附剂18的区域18a被加载有被吸附物，而另一区域18b仍然被再生，并且因而具有进一步的加热能力。然后，被加热的气流经由连接至出口开口16的出口导管或者气体导管22被引导至将被加热的位置。加热程序可继续，直到整个吸附剂18被完全地加载有被吸附物，例如，加载有氮气，像图1c中所示的那样。随后，可跟随再生步骤。

图2示出了在再生步骤期间分别用于再加载或者再生吸附剂18（例如沸石材料）的示例性设备。这可在车辆的预热阶段之后实现，例如，当不再需要附加的加热的时候。在示例性的实施例中，再生可在带有足够的纯度的氧气的帮助下通过将氮气从滤网清除来执行。一种再生的方式是使用气源24例如来提供具有足够的纯度的氧气。优选地，可分别提供根据需要从周围空气浓缩氧气的氧气浓缩器或者包括作为氧气源的气缸的氧气，或者包括气体的氧气。包括气体的氧气可被用于由吸附剂18吸附，由此解吸被用于产生热量的被吸附物，例如氮气。在容器12与包括气体并且连接至气源24的被吸附物源断开的情况下，气源24可引导允许或未经允许的气体通过位于导管30中的阀26，通过出口导管22、通过容器12并通过入口导管20。来自于入口导管20、带有阀28的分支是用于引导被用于再生吸附剂18的气体离开加热装置10的出口导管32。由于包括像上面所述那样的气体的氧气流动，诸如氮气的被吸附物从加载氮气的吸附剂18a被解吸以形成再生的吸附剂18b。因此，通过分别提供对容器12的内部或者吸附剂18起作用的热源或者真空源，可借助热量或者真空来支持再生。替代性地，再生步骤可仅仅基于热量和/或真空。

包括用于再生吸附剂18的气体的被吸附物的流可分别由阀26，28引导，并且进一步由布置在出口32上游的入口导管20中和导管30下游的出口导管22中的阀34，36引导。此外，可提供桥接导管38。桥接导管38可被设计来由包括气体的被吸附物桥接容器12。因此，桥接导管38可连接至阀34上游的入口导管，并与阀36的下游的出口导管连接。这允许引导包括气体的被吸附物经过热交换器40，热交换器可被用来通过发动机的废热加热气流，例如，在足够的废热被产生并且所述的废热可执行加热的情形中。在桥接导管38中，可提供进一步的阀42，44来引导相应的气流。

容器12的适当的再生时间或者清除时间例如分别依赖于使用的吸附剂18的量、再生气体流率以及吸附剂18的被吸附物加载的度。清除时间和需要的功率的示例性的指明为如下：利用大约5 l/min的氧气流，可需要大约半小时来清除1kg的吸附剂18（在使用氧气浓缩器的情况下，所需的功率可在P~200W/kg的范围内）。

附加地，在加热装置10处于再生模式的情况下，车辆的内部例如可借助包括气体的被吸附物加热，或者由来自于进一步的气源的气体加热。

只要包含缸12的吸附剂18在操作阶段之后被气密地密封，加热装置10的休止时间，或者例如装有所述的加热装置10的机动车辆的休止时间不影响根据本发明的加热装置10的维护。例如，这可通过关闭阀26、28、34、36来实现。

以上分别描述的方法或者加热装置10可提供吸附剂18温度的显著的提升，例如，在加热装置10的启动时。这可从在专门设计的滤网缸上以示例性的并且不限于像能够从图3中看出的那样的方式执行的简单的实验中推断出，所述滤网缸带有适配的热电偶来测量熔珠（bead）温度。

图3示出了说明本发明的工作原理的典型实验的结果。为了执行该实验，三个热电偶已经从馈送侧被放置到缸内部的滤网材料内部。对于所用的Li-滤网材料（具有210g的总重量的SXSDM）和大约52mm的缸的直径以及155mm的长度，该温度测量表现出大约100g滤网材料的特性。在实验之前，用氧气清除滤网材料（氮气的~100%替代）。对于使用空气作为馈送气体所获得的结果在图3中显示，其中T1代表滤网床中1cm处的测量，T2和T3分别代表以0.5 l/min的空气流入在2.5cm和6cm处的测量。

图3示出了在启动馈送流之后大约t=50s时，温度在几秒的时间尺度上显著地提升（对于T2和T3，>20℃）。从图3还可以看出热量沉积在几秒的时间尺度上发生。图3还展示了已经很小量的滤网材料（1cm的长度）对于从滤网材料到空气流的有效的能量转移是足够的，其中所测量的温度是滤网缸的内侧的空气的温度。尽管流入是大概地保持恒定的，但是空气温度在t~50s时从大约23℃到>45℃的突增之后，稍微偏移馈送侧的空气温度（T2和T3）长时间保持恒定（仅示出了进一步的20s）。只有T1说明在23℃的温度下的由于空气馈送的一些第一冷却。因此，在该示例中，在渗透侧的流出空气将在t>>1min的时间内保持高的温度。

对于给定的示例，经过的空气的温度提升是直接与沸石处的N₂和O₂的吸附能量的差异关联的。利用Li交换的沸石材料，多于20℃的空气温度提升是可行的。氮气对氧气的100%的替代所存储的能量的量可在~30kJ/kg的范围内。

虽然在附图和前述的说明中已经图示和描述了本发明，但是这样的图示和说明被认为是例证的或者示例性的，并且不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。根据对附图、公开内容以及所附的权利要求的研究，在实践要求保护的本发明中，本领域技术人员能够理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些手段叙述在相互不同的从属权利要求中这一纯粹事实不表明不能有利地利用这些手段的组合。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims

1. 加热装置，包括：

至少一个容器（12），所述容器具有入口开口（14）和出口开口（16）并且包括被提供在所述入口开口（14）和出口开口（16）之间、能够吸附被吸附物从而释放吸附能量的吸附剂（18）；和

用于运送包括气体的被吸附物通过所述容器（12）的内部的气体运送装置（21）；其中

气体导管（22）被提供，所述气体导管连接至所述容器（12）的出口开口（16），用于将由所述容器（12）内侧的吸附能量加热的气体引导至将利用提高的温度来加热的位置。

2. 根据权利要求1所述的加热装置，其中所述加热装置（10）是机动车辆的加热***的一部分。

3. 根据权利要求1所述的加热装置，其中所述吸附剂（18）包括沸石。

4. 根据权利要求1所述的加热装置，其中所述容器（12）的内部是以气密的方式抵抗外部大气而可密封的。

5. 根据权利要求1所述的加热装置，进一步包括用于再生所述吸附剂的加热器、真空泵和/或气源（24）。

6. 根据权利要求1所述的加热装置，其中所述加热装置（10）是便携式装置。

7. 加热方法，所述加热方法包括如下步骤：

提供至少一个容器（12），所述容器具有入口开口（14）和出口开口（16）并且包括被提供在所述的入口开口（14）和出口开口（16）之间、能够吸附被吸附物从而释放吸附能量的吸附剂（18）；

运送包括气体的被吸附物通过包括容器（12）的吸附剂（18）的内部，其中所述被吸附物由所述吸附剂（18）吸附，从而由吸附能量加热被引导通过所述容器（12）的内部的气体；和

引导所述被加热的气体至要被加热的位置。

8. 根据权利要求7所述的方法，其中氮气被用作被吸附物。

9. 根据权利要求7所述的方法，其中包括气体的氧气被用于再生所述吸附剂（18）。

10. 根据权利要求7所述的方法，其中热量和/或真空被用于再生所述吸附剂（18）。