改进的快速吸附冷却或冷冻设备制造技术

一种能提供快速冷却和／或冷冻的设备，包括一个有一个冷却室（２６）的机箱或容器，一台或多台反应器（１４，３２，４２），每台反应器装有一种通过在一种金属盐上吸附一种极性气体而形成的配位化合物，在反应器中该极性气体在配位化合物上被交替地吸附和解吸，并且在金属盐上吸附极性气体的过程中通过限制体膨胀和控制密度而形成配位化合物，因此该配位化合物能在大约２０分钟或更短时间中以超过１５摩尔每摩尔小时配位化合物的速率吸附所说极性气体，一个冷凝极性气体的冷凝器（１６），一个热暴露于冷却室中在冷却室中提供冷却的蒸发器（２０），以及将所说极性气体从一台或多台反应器（１４）引向冷凝器（１６），从冷凝器（１６）引向蒸发器（２０），再从蒸发器（２０）引向一台或多台反应器的管道（１７，１８，２２，２９）和一个或多个阀门（１３，２３，２５，２７）。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在美国专利5,298,231，5,328,671和5,441,716中公开了为在极性气体和某些金属盐类之间获得高吸附/解吸反应速率的改进设备和方法。这些在技术文献中通常被称为“吸收”或“化学吸附”的吸附/解吸反应产生成为有效致冷，蓄热，热泵和有高能量密度的动力系统的基础的配位化合物。所公开的上述方法使得气体和配位化合物之间的反应速度被提高或达到最大，即吸附给定量气体到配位化合物，或从配位化合物解吸给定量气体所用的时间被减少或达到最少，使该系统能提供的功率得到提高或改善，亦即在一段时间周期中能提供更多能量，表现为该设备有较大的冷却能力。在美国专利5,328,671和5,290,231中公开了改进的配位化合物反应器，其中配位化合物吸附剂是那些通过限制在金属盐和极性气体之间的至少初始吸附反应过程中造成的配位化合物的体膨胀，而使其密度为最佳而形成的吸附剂。和使用在这一反应过程中不限制体膨胀及控制密度而形成的配位化合物的反应速率相比，这样得到的配位化合物的吸附和解吸反应速度得到了提高。反应速度的提高表现为在少于60分钟的吸收或解吸循环时间中每摩尔配位化合物每小时所吸附和/或解吸的极性气体摩尔数的增加。在上述申请中，美国专利5,441,716公开了为获得与热和质量扩散路径长度被加以重要限定的吸附反应器相结合的改善的反应速度而采取的进一步的改进方法和设备。该反应器和所得到的反应使人们能获得单位质量吸附剂的最大功率密度，单位反应器质量的最大功率密度，以及所希望或需要的单位反应器容积的最大功率密度。在美国专利5,161,389中公开了一种能迅速将放在设备冷却室中的组合物冷却或冷冻的设备，该设备由一组包括装有氨和金属盐的配位化合物的反应器的部件组成。该反应器包括装有氨和一种金属盐的配位化合物的第一和第二反应器，氨致冷剂的一个蒸发器和一个冷凝器，同时该设备通过在反应器之间经过蒸发器和冷凝器交替地和连续地吸附和解吸氨致冷剂进行操作。专利技术概述在本专利技术的一种实施方案中冷却设备能进行选择性间歇或分批操作以得到快速冷却或冷冻，它使用一台装有一种配位化合物(或配位化合物的混合物)的单一反应器或反应器组，一台用于冷凝致冷剂的冷凝器和一台为冷却室提供冷却的蒸发器。该设备还可包括一个聚集冷凝的致冷剂的储罐。该设备通过从反应器解吸致冷剂到冷凝器来装料。该设备通过从冷凝器或储罐将致冷剂排料经过蒸发器到反应器进行快速吸附的选择性操作，得到间歇或分批地快速冷却或冷冻。换句话说将冷凝的致冷剂供给蒸发器，然后致冷剂被蒸发和加料到反应器中以实现冷却/冷冻操作。在另一种实施方案中使用一对或多对反应器，一台反应器用于吸附致冷剂，而另一台反应器则解吸致冷剂，该设备能提供连续的冷却或冷冻。在又一种实施方案中，该设备包括一台或多台第一和第二反应器，第一和第二反应器的每一台装有一种不同的配位化合物，第一反应器包括一台在冷却室中作为蒸发器的有相对低温度的反应器，而第二反应器在较高温度下操作，并离开冷却室设置在外部。该设备通过从高温的第二反应器解吸极性气体到第一反应器中进行吸附来加料。然后将极性气体致冷剂从第一反应器选择性解吸到第二反应器，通过吸热解吸提供快速冷却或冷冻。上述设备中所用的反应器被设计和布置成可提供最大或最佳的反应速度。通过限制反应器中配位化合物的体膨胀和控制其密度也得到了改善的反应速度和高功率密度。附图详述附图说明图1和2示意说明了本专利技术的第一种实施方案，图1表示了安装在冷却室外面的反应器，储罐和冷凝器组件，而图2则表示了装在冷却室内部的蒸发器；图3和4说明了本专利技术的另一种实施方案，图3表示了安装在冷却室外部的高温反应器组件，而图4则表示了装在冷却室内部用于实现快速冷却或冷冻的低温反应器组件；以及图5和6说明了包括向蒸发器加入致冷剂使用的浮子控制装置的蒸发器组件。专利技术详述本专利技术的冷却设备包括一台有一个冷却室的以冷冻机或致冷机型式的设备，在冷却室中装有一种需被快速冷却或冷冻的组合物或产品。这种设备包括一个有隔室或冷却室的机箱或容器，可通过一个可开启的门或顶盖对其进行存取。蒸发器，或冷却反应器热暴露于冷却室中，有一个空气处理部件或风扇使冷却室内的空气通过蒸发器或冷却反应器的翅片，或一台协同操作的热交换器的冷却部件进行循环。按照本专利技术的改进，快速冷却或冷冻设备使用装有通过在一种金属盐上吸收一种极性气体而形成的配位化合物的一台或多台固体-蒸气吸收反应器，在反应器中通过限制所形成的配位化合物的体膨胀来进行吸附反应。在化学吸附反应中使用的极性气体致冷剂能和金属盐形成共价配位键。如象在前文中被引述的共同未决申请中所述的物质一样，该配位化合物是在美国专利4,848,994中所报道的那些化合物，在此将该专利的叙述引为参考。优选的极性气体反应物是氨，水，二氧化硫，低级链烷醇(C1-C5)，烷基胺，聚胺和膦。优选的金属盐类包括碱金属，碱土金属，过渡金属，特别是铬，锰，铁，钴，镍，铜，钽和铼，以及锌，镉，锡和铝的硝酸盐，亚硝酸盐，高氯酸盐，草酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐和卤化物，特别是氯化物，溴化物和碘化物。其中至少一种金属是碱或碱土金属，铝，铬，铜，锌，锡，锰，铁，镍或钴的双金属氯化物盐类也是有用的。另一种有特殊意义的盐是NaBF4。在美国专利5,186,020和5,263,330中报道了其它有用的配位化合物，在此将它们引为参考。优选的用于本专利技术反应的配位化合物为如下化合物，或包含有至少一种如下化合物作为一种组分的吸附/解吸组合物，而最优选的配位化合物包括SrBr2，CaBr2，CoCl2，FeCl2和FeBr2的含氨配合物表I配位化合物 X值SrCl2·X(NH3) 0-1，1-8CaCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-4，4-8ZnCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-4，4-6ZnBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-4，4-6ZnI2·X(NH3) 0-1，1-2，2-4，4-6CaBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6CoCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6CoBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6CoI2·X(NH3) 0-2，2-6BaCl2·X(NH3) 0-8MgCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6MgBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6MgI2·X(NH3) 0-2，2-6FeCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6FeBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6FeI2·X(NH3) 0-2，2-6NiCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6NiBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6NiI2·X(NH3) 0-2，2-6Srl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6，6-8SrBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-8SnCl2·X(NH3) 0-2.5，2.5-4，4-9SnBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-3，3-5，5-9BaBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-4，4-8MnCl2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6MnBr2·X(NH3) 0-1，1-2，2-6MnI2·X(NH3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能提供快速冷却和／或冷冻的设备，包括：（ａ）一个在其中有一个冷却室的机箱或容器；（ｂ）一台或多台反应器，每台装有一种通过在一种金属盐上吸附一种极性气体而形成的配位化合物，在反应器中所说极性气体在所说配位化合物上被交替地吸附和解吸 ，所说金属盐包括一种碱金属，碱土金属，过渡金属，锌，镉，锡或铝的卤化物，硝酸盐，亚硝酸盐，草酸盐，高氯酸盐，硫酸盐或亚硫酸盐，或氟硼酸钠或一种双金属氯化物，或它们的混合物，而且其中在所说的一台或多台反应器中的所说配位化合物是通过在所说极性气体在所说金属盐上的所说吸附作用过程中限制它们的体膨胀和控制它们的密度而形成的，因此所说配位化合物与一种不限制其体膨胀和不控制其密度而形成的配位化合物相比可具有在分别少于６０分钟的吸附或解吸时间中以每摩尔所说配位化合物在每小时中所吸附和／或解吸的所说极性气体摩尔数为单位表示的增加的反应速度，而且其中在一种被解吸的条件下的所说配位化合物能以一个足以在大约３０分钟或更短时间内实现快速冷却或冷冻的速度吸附所说极性气体；（ｃ）用于冷凝极性气体的冷凝器装置和热暴露于所说冷却室以便在其 中提供冷却的蒸发器装置，以及与它们配合以便将所说极性气体从所说一台或多台反应器引向所说冷凝器装置，和从所说蒸发器装置引向所说一台或多台反应器的管道和一个或多个阀门；以及（ｄ）和所说一台或多台反应器配合以便加热其中的所说配位化合物的加热装 置。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U洛肯菲勒，LD基罗，
申请(专利权)人：罗基研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]