DE8814922U1

DE8814922U1 - Mit thermischer Energie betriebene Kühlvorrichtung

Info

Publication number: DE8814922U1
Application number: DE8814922U
Authority: DE
Original assignee: Brissonneau et Lotz Marine SA
Current assignee: Brissonneau et Lotz Marine SA
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1989-02-23
Also published as: FR2623889B1; JPH01123168U; FR2623889A1; GB2213244A; GB8827871D0; CN2046199U

Description

. PRINZ,

y Patentanwälte · European Patent Attorneys

i| Manzingerweg 7 ■ 8000 München 60

29. November 1988

BRISSONNEAU ft LOTZ MARINE S.A. Rue de la Metallurgie Zone Industrielle

44471 CARQÜEFOÜ-NANTES / Frankreich

unser Zeichen: B 2174

Mit thermischer Energie betriebene Kühlvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, die durch intermittierende Zuführung von Wärmeenergie mit einem Zyklus arbeitet, welcher eine Phase der Adsorption eines fluiden Mediums in einem Korper und eine entsprechende Phase der Desorption enthält.

Eine solche Vorrichtung ist insbesondere in der FR-PS 2 574 530 bzw. der entsprechenden US-PS 4 686 836 beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt linen Aufnehmer für die Wärmeenergie sowie einen Verdampfer, der i» einem warme Is¹O Her ten Kasten angeordnet ist. Der Wärmeenergiesammler besteht aus einem dichten Gehäuse, dessen Oberseite einer Wärmeenergie*· quelle ausgesetzt ist und dessen Unterseite mit einer Leitung verbunden ist, welche das Gehäuse mit dem Verdampfer verbindet.

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Zwischen Oberseite und Unterseite ist ein Körper angeordnet, der die erforderlichen Eigenschaften für die Adsorption und Desorption eines flüiden Mediums aufweist. Zwischen dem adsotbierenden/desorbierenden Körper und der Unterseite des Gehäuses ist ein Raum vorbehalten, und ein Kondensor ist direkt an die Unterseite des Gehäuses angebaut«

Vorzugsweise ist ein mit Öffnungen versehener ebener Träger unter dem adaorbierenden/desorbierenden Korper angeordnet, um diesen in Anlage an der Oberseite des Gehäuses zu halten.

Der Kondensor kann beispielsweise mit Flugein ausgestattet sein, die senkrecht zur Unterseite des Gehäuses ausgerichtet sind.

Die Leitung weist vorzugsweise ein System auf, welches es verhindert, daß die Dämpfe direkt in dem im Gehäuse vorbehaltenen Raum bis zu dem Verdampfer während der Desorptionsphase gelangen. Ein solches System kann aus einem Ventil bzw. Schieber bestehen.

Eine Kühlvorrichtung, die mit einem solchen Ventil oder Schieber ausgestattet ist, weist aber den Mangel auf, daß zweimal pro Zyklus ein Eingreifen von menschlicher Hand erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mängeln abzuhelfen und insbesondere ein zu diesem Zweck geeigneteJ, an die Leitung angepaßtes System vorzuschlagen.

Die durch die Erfindung ermöglichten wesentlichen Vorteile bestehen darin, daß die Kondensation von Dampfen in dem Verdampfer während der Desorptionsphase vermieden wird und der Wirkungsgrad der Kühlvorrichtung gesteigert wird, wobei überdies die Vorrichtung vollkommen automatisch arbeitet, also keinerlei Eingriff durch menschliche Hand bedarf.

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Gegenstand der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung, deren Funktion durch intermittierende Zufuhr von Wärmeenergie erfolgt und eine Phase der Adsorption eines fluiden Mediums in einem Körper sowie eine entsprechende Desorptionsphase umfaßt, mit einem Energiesammler und einem Verdampfer, der in einem wärmeisolierten Kasten angeordnet ist, an welchen eine erste Leitung angeschlossen ist, wobei der Energiesammler aus einem dichten Gehäuse besteht, dessen Oberseite einer Wanneenergiequelle ausgesetzt ist, sowie eine Unterseite aufweist, an die eine zweite Leitung angeschlossen ist, wobei zwischen diesen der die erforderlichen Adsorptions/ Desorptions-Eigenschaften für das fluide Medium aufweisende Korper angeordnet ist, wobei ferner ein Raum zwischen dem Korper und der Unterseite vorbehalten ist und ein Kondensor an der Unterseite angebracht ist.

Gemäß der Erfindung ist das von dem Gehäuse abgewandte Ende der zweiten Leitung mit dem oberen Teil eines Behälters verbunden, und das von dem Verdampfer abgewandte Ende der ersten Leitung dringt in diesen Behälter in seinen unteren Teil ein und ist mit einem Ventil versehen, das einen kugelförmigen, wenigstens teilweise in die erste Leitung eindringenden Schließkorper und ein Führungselement zur Führung entlang einer senkrechten Achse aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung; und

Fig. 2 eine Detailansicht eines Funktionselementes der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.

Die in der Zeichnung gezeigte Kühlvorrichtung umfaßt einen Energiesammler 1 in Form eines Gehäuses, das vorzugsweise

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aus rostfreiem Stahl besteht. Dieses Gehäuse umfaßt im wesentlichen zwei einander gegenüberliegende Flächen: Eine Oberseite 6, die der Wärmeenergiequelle ausgesetzt ist, und eine Unterseite 7. Der Innenraum des Energiesammlers 1 ist mit einem Korper 14 ausgestattet, der ein hohes Adsorptions/ Desorptions-Vermogen für ein fluides Medium aufweist, insbesondere Zeolith, bei dem es sich um eine mikroporöse Aluminosilicat-Verbindung handelt, während das verwendete fluide Medium dann vorzugsweise Wasser ist; vorteilhaft kann auch die Verwendung von Aktivkohle sein, wobei dann das verwendete fluide Medium vorzugsweise Methanol ist.

In dem Energiesanunler 1 ist ein Raum 9 zwischen dem Korper 14 und der Unterseite 7 gebildet. Der Korper 14 wird im Bereich der Unterseite 6 durch einen ebenen Träger 13 gehaltert. Dieser Träger wird beispielsweise durch nicht dargestellte seitliche Klemmstücke gehalten. Da der Korper 14 leicht ist, können diese Klemmstücke lediglich gegen die Innenwände des Gehäuses angelegt sein. Der Träger 13 kann als Gitter oder Lochblech ausgebildet sein. Die in dem Träger ausgebildeten Locher müssen von solcher Gestalt bzw. Abmessung sein, daß der Korper 14 nicht in den Raum 9 hineinfallet kann, das fluide Medium jedoch weitgehend frei durchtreten kann.

Vorzugsweise sind die Oberseite 6 und Unterseite 7 leicht konkav ausgebildet. Der Innenraum des Gehäuses steht nämlich unter Unterdruck, so daß das Gehäuse Belastungen ausgesetzt ist. Die Beanspruchung ist geringer, wenn eine solche Gestaltung gewählt wird. Gleiches gilt für eine leicht konvexe Ausbildung der Flächen 6 und 7.

Weitere Einzelheiten der bis hier beschriebenen Vorrichtung finden sich in der eingangs genannten Druckschrift.

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Senkrecht zur UnteSSäite 7 des Gehäuses und außerhalb desselben sind Flügel angeordnet, wobei der Raum 9 und die Unterseite 7 einen Kondensor 1Ö bilden. Die Anzahl und die Oberfläche der Flügel werden so ausgelegt, daß ein gegebenes Leistungsvermögen des Kondensors erreicht wird.

lüer Energiesammler 1 ist über eine erste Leitung 8, einen Behälter 11 und eine zweite Leitung 4 mit einem Verdampfer 2 verbunden, der in einem wärmeisolierten Kasten 3 angeordnet ist, welcher beispielsweise mit Wasser gefüllt ist»

Die erste Leitung 8 ist an einem Ende mit dem Raum 9 in dem Energiesammler 1 verbunden, und dieser Sammler ist so angeordnet, daß der Verbindungspunkt zwischen Sammler und Leitung 8 der tiefste Punkt des Gehäuses ist.

Die erste Leitung 8 ist an ihrem anderen Ende mit dem oberen Teil des Behälters 11 verbunden. Die Form des Behälters 11 kann beliebig sein, beispielsweise eine Kugelform, wie in Fig. 1 gezeigt. Das Volumen des Behälters hängt von der Oberfläche der Oberseite 6 des Energiesammlers 1 und vom Volumen f des adsorbierenden/desorbierenden Korpers innerhalb des Ge

häuses ab.

Die zweite Leitung 4 ist an ihrem einen Ende mit dem oberen Teil des Verdampfers 2 verbunden. Das andere Ende der Leitung 4, welches von dem Verdampfer 2 abgewandt ist, dringt in den unteren Teil des Behälters 11 ein und trägt ein Ventil 20.

Dieses Ventil 20 besteht aus einem kugelförmigen Schließkorper 12 _r einem Teil der Leitung 4, nämlich ihrem innerhalb des Behälters 11 gelegenen Ende, worin der Schließkorper wenigstens teilweise eindringt, und aus einem Fuhrungsele- \ ment 15, welches den Schließkorper 12 umgibt und dessen Be-

['· wegung entlang einer senkrechten Achse führt.

Dieses Führungselement 15 ist vorzugsweise durch eine Feder gebildet.

Es wird nun die Arbeitsweise der Kühlvorrichtung beschrieben, die mit intermittierender Wärmeenergiezufuhr betrieben wird, beispielsweise Solarenergie.

Wenn Wärmeenergie anfällt, nehmen Temperatur und Druck in dem Energiesammler 1 allmählich zu. Der Korper 14 setzt dann durch Desorption das fluide Medium in Form von Dampf frei. Der erste gebildete Dampf kondensiert an der Unterseite 7 des Gehäuses, und die kondensierte Flüssigkeit läuft durch die Leitung 8. Die Flüssigkeit sammelt sich dann in dem Behälter 11.

Der Druck in dem Verdampfer 2 ist sehr viel kleiner als der in dem Energiesammler 1 und in dem Behälter 11. Aufgrund dieser Druckdifferenz verschließt der Schließkorper 12 die Leitung 4 vollständig. Die freigesetzten Dämpfe können also \ nicht direkt aus dem Raum 9, der in dem Energiesammler ge- \ bildet ist, zum Verdampfer 2 gelangen. 1

Wenn die zugeführte Energie Solarenergie ist, entspricht | diese Desorptionsphase der Tagesphase. [

Wenn keine Wärmeenergie zugeführt wird, sinkt die Temperatur des Korpers 14 ab, ebenso wie der Druck innerhalb des Energiesammlers 1. Der Korper 14 adsorbiert erneut das fluide ^: Medium, welches sich in dem Behälter 11 angesammelt hatte. i> Der Druck innerhalb des Behälters 11 sinkt ab, während der i innerhalb des Verdampfers 2 konstant bleibt. Wenn der Druck ■■, in dem Behälter 11 kleiner wird als die Summe aus dem Druck t im Behälter 2 und dem Auftrieb, der an dem kugelförmigen | Schließkorper 12 wirksam ist, so wird dieser Schließkorper | angehoben, um den Zugang zur öffnung 4 freizugeben. Die in I dem Behälter 11 gesammelte Flüssigkeit fließt unter der Wir- | kung der Schwerkraft vollständig in den Verdampfer 2 ab. I^

Aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Behälter 11 und dem Verdampfer 2 bleibt der Schließkörper 12 angehoben, und der Korper 14 adsorbiert weiterhin das fluide Medium, welches nun in dem Verdampfer 2 verdampft wird. Da der Stromungskreis hermetisch geschlossen ist und die Verdampfung endotherm erfolgt, wird in dem Verdampfer Kälte erzeugt. Das in dem Isolierkasten 3, in welchen der Verdampfer eingetaucht ist, enthaltene Wasser erstarrt und trägt dazu bei, daP die Temperatur innerhalb des Isolierkastens auf einem Wert von etwa 0^eC gehalten wird, auch wenn die Adsorption beendet ist. Diese Adsorptionsphase, bei welcher Kälte erzeugt wird, setzt sich fort, bis wieder Wärmeenergie zugeführt wird.

Wenn es sich bei der Wärmeenergie um Solarenergie handelt, entspricht diese Adsorptionsphase der Nachtphase.

Es ist ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung verhindert wird, daß die kondensierten Dämpfe direkt aus dem Raum 9 im Energiesammler zum Verdampfer 2 gelangen, während die Desorptionsphase stattfindet, indem die Druckdifferenz zwischen dem Energiesammler 1 und dem Verdampfer 2 ausgenutzt wird. Auf diese Weise wird die Freisetzung von Wärme bei der Kondensation von Dämpfen im Verdampfer 2 vermieden, wodurch der Wirkungsgrad der Kühlvorrichtung gesteigert wird.

Dieser Wirkungsgrad wird auch dadurch verbessert, daß das fluide Medium in den Verdampfer mit einer Temperatur gelangt, die niedriger als diejenige ist, welche es hätte, wenn es direkt aus dem Raum 9 zum Verdampfer 2 gelangte.

Andererseits ist die Menge des fluiden Mediums, welches in dem Behälter 11 verdampft, bevor der Schließkorper angehoben wird, ganz und gar zu vernachlässigen.

Weiterhin kann festgestellt werden, daß durch die Anwesenheit des kugelförmigen Schließkörpers die Strömung von Dämp-

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fen wahrend der Adsorptionsphase nicht gestört wird, so daß der Schließkorper praktisch keinerlei Einfluß auf diese Funktionsphase der Kühlvorrichtung hat.

Die beschriebene Vorrichtung kann mit Zeolith als adsorbierender/desorbierender Korper und Wasser als fluides Medium betrieben werden. Sie kann absr auch in vorteilhafter Weise mit Aktivkohle als adsorbierender/desorbierender Korper sowie Methanol als fluides Medium betrieben werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Behälter 11 aus einem Zylinder aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 150 mm, wahrend der Schließkorper ein Gewicht von weniger als 2,5 g aufweist.

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Claims

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Patentanwälte" ■" European*'Patent Attorneys Manzingerweg 7 ■ 8000 München 60

29. November 1988

BRISSONNEAU & LOTZ MARINE S.A.

Rue de la Metallurgie

Zone Industrielle

44471 CARQPEFOU-NANTES / Frankreich

unser Zeichen: B 2174

Schutzanspruch

Kühlvorrichtung, deren Betrieb durch intermittierende Zufuhr von Wärmeenergie erfolgt und eine Phase der Adsorption eines fluiden Mediums in einem Korper sowie eine entsprechende Desorptionssphase umfaßt, mit einem Wärmeenergiesammler (1) und einem in eiii^-m Isolierkasten (3) angeordneten Verdampfer (2), an welchen eine erste Leitung (4) angeschlossen ist, wobei der Energiesammler durch ein Gehäuse (5) gebildet ist, dessen Oberseite (6) einer Wärmeenergiequelle ausgesetzt ist, und an dessen Unterseite (7) eine zweite Leitung (8) angeschlossen ist, wobei dazwischen der die erforderlichen Adsorptions/Desorptions-Eigenschaften fur das fluide Medium aufweisende Korper (14) angeordnet ist und ein Raum (9) zwischen diesem Korper und der Unterseite ausgebildet sowie ein Kondensor (10) an der Unterseite angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Gehäuse abgewandte Ende der zweiten Leitung (8) an den oberen Teil eines Behälters (11) angeschlossen ist und das von dem Verdampfer abgewandte Ende der ersten Leitung (4) in den unteren Teil dieses Behälters (11) eindringt sowie ein Ventil (20) trägt, das aus einem kugelförmigen Schließkörper (12), der wenigstens teilweise in die erste Leitung (4) eindringt, und einem Führungselement (IS) für die Führung des Schließkorpers entlang einer senkrechten Achse besteht.