热调节系统技术方案

一种吸附式热泵，其具有：蒸发器，该蒸发器包含工作流体以蒸发流体以产生气体；吸附器，该吸附器包含吸附材料以在吸附阶段期间吸附气体；蒸气通路，该蒸气通路连接蒸发器和吸附器；和热控制单元，该热控制单元控制蒸发器和吸附器之间通过通路的蒸气流的速率，并且能够选择性地操作以允许、停止和重新启动气体流动通过通路。泵可与储存温度敏感材料的隔室一起使用。蒸发器可定位在隔室内部，并且吸附器可定位在隔室外部，或者吸附器可定位在隔室内部，并且蒸发器定位在隔室外部。泵可在包括冷隔室和暖隔室两者的设备中使用，每个隔室都具有绝热层。公开了一种在吸附材料被吸附后重新使用泵的方法。使用泵的方法。使用泵的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热调节系统


[0001]本专利技术总体涉及用于热调节的系统、装置和方法。

技术介绍

[0002]热调节系统的一个示例是吸附式热泵。吸附式热泵是一种通过在一个位置(蒸发器)蒸发工作材料(也称为工作流体)并在不同位置(吸附器)将工作材料吸附到吸附材料，将热量从一个地方转移到另一个地方的装置。蒸发器和吸附器通过蒸气通路连接。工作流体在蒸发器中蒸发成工作流体气体需要输入热能，从而冷却蒸发器。工作材料在吸附器中的吸附释放热能，从而加热吸附器。
附图说明
[0003]图1是吸附式热泵系统和相变材料缓冲器的示意图。
[0004]图2是在使用吸附式热泵和相变材料缓冲器的冷却配置中具有热调节系统的温控容器的示意截面图。
[0005]图3是在使用吸附式热泵和相变材料缓冲器的加热配置中具有热调节系统的温控容器的示意截面图。
[0006]图4是在使用吸附式热泵、相变材料缓冲器和热管加热器的通用配置中具有热调节系统的温控容器的示意截面图。
[0007]图5是在使用外部可再加注吸附式热泵和与吸附器接触的相变材料缓冲器的冷却配置中具有热调节系统的温控容器的示意截面图。
[0008]图6是在使用内部可再加注吸附式热泵和与吸附器接触的相变材料缓冲器的冷却配置中具有热调节系统的温控容器的示意截面图。
[0009]图7是使用吸附式热泵系统和多个相变材料缓冲器的两室温控容器的示意截面图，其中每个室为不同温度。
[0010]图8是吸附式热泵的部件的分解图。
[0011]图9是示例热控制单元的视图。
[0012]图10是示例热控制单元的示意图。
[0013]图11是蒸气通路联接器的示例。
[0014]图12A是示出为蒸气通路打开的示例热控制单元阀机构的截面图。
[0015]图12B是示出为蒸气通路关闭的图12A的示例热控制单元阀机构的截面图。
[0016]图12C是示出为蒸气通路打开的使用在蒸气通路内形成屏障的内部止动件的第二示例热控制单元阀机构的截面图。
[0017]图12D是示出为蒸气通路关闭的使用在蒸气通路内形成屏障的内部止动件的图12C的第二示例热控制单元阀机构的截面图。
[0018]图13A是由真空绝热板制成的示例绝热容器的截面图。
[0019]图13B是由真空绝热板制成的另一示例绝热容器的截面图。
[0020]图14是使用吸附式热泵、相变材料缓冲器和热管加热器的第一示例温控容器的热性能图。
[0021]图15是使用吸附式热泵、相变材料缓冲器和热管加热器的第二示例温控容器的热性能图。
[0022]图16是使用吸附式热泵、相变材料缓冲器和热管加热器的第三示例温控容器的热性能图。
[0023]图17是使用吸附式热泵、相变材料缓冲器和热管加热器的第四示例温控容器的热性能图。
[0024]图18是图7的两室温控容器的原型的热性能图，其中一个室被加热并且一个室被吸附式热泵冷却。
[0025]图19A是示出为阀被操作以打开蒸气通路的第三示例热控制单元阀机构的截面图。
[0026]图19B是示出为阀被操作以关闭蒸气通路的第三示例热控制单元阀机构的截面图。
具体实施方式
[0027]在以下描述和附图中阐述了本专利技术的某些实施方案的具体细节以提供对此类实施方案的透彻理解。
[0028]本专利技术可以具有附加实施方案，可以在没有针对任何特定描述的实施方案描述的一个或多个细节的情况下实践，或者可以使针对一个特定实施方案描述的任何细节与针对另一实施方案描述的任何其他细节一起实践。
[0029]如本文所用且除非另有说明，术语“一个”被认为是指“一个”、“至少一个”或“一个或多个”。除非上下文另有要求，否则本文使用的单数术语应包括复数且复数术语应包括单数。
[0030]除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求中，词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性意义，而不是排他性或穷尽性意义；也就是说，为“包括，但不限于”的意义。使用单数或复数的词语还分别包括复数和单数。另外，当在本申请中使用时，词语“在此”、“以上”、“以下”以及类似引入的词语均应指本申请的整体，而不是指本申请的任何特定部分。
[0031]本专利技术的一个实施方案是一种能够使用吸附式热泵系统，并且在一些实施方案中，使用相变材料(PCM)缓冲器来保持调节的温度或传热速率的系统。在一些实施方案中，吸附式热泵系统可具有阀以控制蒸气流，其中该阀与温度无关(例如，通/断开关)。在一些实施方案中，吸附式热泵系统可具有恒温器以控制蒸气流量，其中恒温器响应于温度来控制蒸气流量。
[0032]如上所述，图1所示的吸附式热泵系统100是一种通过在一个位置(蒸发器120)蒸发工作材料并在不同位置(吸附器110)将工作材料吸附到吸附材料，将热量从一个地方转移到另一个地方的装置。蒸发器120和吸附器110通过蒸气通路130连接蒸发器120中工作材料的蒸发需要输入热能，从而冷却蒸发器。吸附器110中工作材料的吸附释放热能，从而加热吸附器。已知有许多工作材料/吸附器对。例如，一对特别有效的材料是作为工作材料的
水和作为吸附材料的沸石。使用该水/沸石对，例如通过将吸附式热泵中的空气排空至低于10毫巴的压力水平，可以实现超过100瓦的冷却和加热速率。由于较低的压力，水然后在蒸发器120中在较低的温度下蒸发，并且吸附器110吸附水蒸气。蒸发器120中水的精确蒸发温度可以通过控制蒸发器120中的压力来控制。压力可以通过蒸发器120和吸附器110之间的热控制单元140(例如，阀或恒温器)来控制，所述热控制单元控制蒸发器和吸附器之间的蒸气流动的速率。同样，吸附器中的温度可以通过利用热控制单元140控制蒸气流入吸附器的速率来控制。以这种方式，可以启动、停止和控制从一例到另一例的热传递速率。例如，热控制单元140可以通过恒温器来控制吸附器的温度。例如，热控制单元140可以以独立于温度的方式来控制吸附器的温度，诸如使用开/关阀。
[0033]在一些实施方案中，吸附式热泵系统是可逆的或“可再加注的”。这意味着工作材料可以从吸附材料中解吸出来，通常是通过加热吸附材料。吸附材料的加热可以通过多种方式来完成，例如，通过将吸附器放置在烤箱或类似烤面包机的器具中。另一种类型的加热器是从内部加热吸附器110的内置加热系统。工作材料然后从吸附材料解吸并在蒸发器中或在吸附器和蒸发器之间的隔室中冷凝。然后可以再次使用吸附式热泵。吸附式热泵系统可以“加注”，然后在随后用作传热系统之前，在不需要能量输入的情况下存储。
[0034]吸附式热泵系统可以由任意数量的蒸发器部分和吸附器部分组成。在一些实施方案中，吸附式热泵系统100由两部分组成：蒸发器120和吸附器110。这两个部分可以通过蒸气通路130接合，蒸气通过所述蒸气通路传递热量。蒸气通路可具有热控制单元140，诸如阀或其他蒸气控制机构，其可以可变地打开或关闭以允许蒸气流过或者减慢或停止蒸气的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种吸附式热泵，其包括：蒸发器，其被构造成包含工作流体，并且可操作以蒸发所述工作流体以在所述蒸发器中产生工作流体气体；吸附器，其被构造成包含吸附材料以在吸附阶段期间吸附所述工作流体气体；蒸气通路，其连接所述蒸发器和所述吸附器；以及热控制单元，其被定位成控制所述蒸发器和所述吸附器之间通过所述蒸气通路的蒸气流的速率，并且能够选择性地操作以允许工作流体气体流过所述蒸气通路，以接下来停止工作流体气体流过所述蒸气通路，并且在停止流动之后，然后允许工作流体气体恢复流过所述蒸气通路。2.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其还包括围绕所述吸附器和所述蒸发器定位的真空屏障材料，以在其中提供降低的压力以促进所述工作流体在与环境压力下所需的温度相比降低的温度下蒸发。3.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述真空屏障材料是多层层压材料。4.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述真空屏障材料还围绕所述蒸气通路定位。5.根据权利要求4所述的吸附式热泵，其中所述真空屏障材料是多层层压材料。6.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述热控制单元定位在所述真空屏障材料的内部。7.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述热控制单元定位在所述真空屏障材料的外部。8.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述热控制单元部分定位在真空屏障材料的内部并且部分定位在所述真空屏障材料的外部。9.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料是沸石，所述工作流体是水，并且所述降低的压力等于或小于10毫巴绝对压力。10.根据权利要求2所述的吸附式热泵，其中所述真空屏障材料是具有至少七微米厚度的铝层和熔化温度高于150摄氏度的聚丙烯或聚酰胺密封层的多层层压材料。11.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其还包括围绕所述吸附器、所述蒸发器和所述蒸气通路定位的真空屏障材料，以在其中提供降低的压力以促进所述工作流体在与环境压力下所需的所述温度相比降低的温度下蒸发，所述真空屏障材料是多层层压材料并且包括第一多层层压材料部分、第二多层层压材料部分和第三多层层压材料部分，并且所述热控制单元包括：由所述第一多层层压材料部分、所述第二多层层压材料部分和所述第三多层层压材料部分制成的蒸气控制阀；密封衬垫；和密封销，其可操作以控制所述蒸发器和所述吸附器之间通过所述蒸气通路的蒸气流动速率，所述第三多层层压材料部分具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述第一多层层压材料部分密封接合并且所述第二端部与所述第二多层层压材料部分密封接合以限定内部屏障，所述第三多层层压材料部分与所述密封衬垫一起定位以形成稳定的密封表面，所述密封销突出穿过所述第三多层层压材料部分，但不穿过所述第一多层层压材料部分或穿过所述第二多层层压材料部分，所述密封销位于所述密封衬垫附近，并且所述密封销能够通过大气压力朝向所述密封表面移动。12.根据权利要求11所述的吸附式热泵，其中所述热控制单元还包括定位在所述第一
多层层压材料部分和第二多层层压材料部分外侧并靠近所述密封销的齿轮马达，所述齿轮马达可操作以将所述密封销移动到至少部分地打开所述蒸气控制阀和至少部分地关闭所述蒸气控制阀中的至少一者。13.根据权利要求12所述的吸附式热泵，其中所述齿轮马达可操作以通过推动所述密封销并使所述真空屏障材料变形来移动所述密封销，并且通过不推动所述密封销来关闭所述蒸气控制阀。14.根据权利要求12所述的吸附式热泵，其中所述齿轮马达由控制器控制。15.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其还包括围绕所述吸附器定位的第一真空屏障、围绕所述蒸发器定位的第二真空屏障和围绕所述蒸气通路定位的第三真空屏障，以在其中提供降低的压力以促进所述工作流体在与环境压力下所需的所述温度相比降低的温度下蒸发，所述第一真空屏障、所述第二真空屏障和第三真空屏障是多层层压材料，并且所述热控制单元包括：由所述第一真空屏障、所述第二真空屏障和第三真空屏障制成的蒸气控制阀；密封衬垫；和密封销，其可操作以控制所述蒸发器和所述吸附器之间通过所述蒸气通路的蒸气流动速率，所述第三真空屏障具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述第一真空屏障密封接合并且所述第二端部与所述第二真空屏障密封接合以限定内部屏障，所述第三真空屏障与所述密封衬垫一起定位以形成稳定的密封表面，所述密封销突出穿过所述第三真空屏障，但不穿过所述第一真空屏障或穿过所述第二真空屏障，所述密封销位于所述密封衬垫附近，并且所述密封销能够通过大气压力朝向所述密封表面移动。16.根据权利要求15所述的吸附式热泵，其中所述热控制单元还包括定位在所述第一真空屏障和所述第二真空屏障外侧并靠近所述密封销的齿轮马达，所述齿轮马达可操作以将所述密封销移动到至少部分地打开所述蒸气控制阀和至少部分地关闭所述蒸气控制阀中的至少一者。17.根据权利要求16所述的吸附式热泵，其中所述齿轮马达可操作以通过推动所述密封销并使所述第一真空屏障、所述第二真空屏障和第三真空屏障中的至少一者变形来移动所述密封销，并且通过不推动所述密封销来关闭所述蒸气控制阀。18.根据权利要求16所述的吸附式热泵，其中所述齿轮马达由控制器控制。19.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其还包括相变材料缓冲器，其定位成与所述蒸发器热接触以产生热管效应以在所述蒸发器内分布热量。20.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述蒸气通路具有在0.01平方厘米和10.0平方厘米之间的截面尺寸。21.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述蒸气通路具有在0.1平方厘米和5.0平方厘米之间的截面尺寸。22.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述蒸气通路在一个维度上具有在0.01厘米和2.0厘米之间的最大尺寸。23.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料是沸石，所述工作流体是水，并且水与沸石的比率是100
‑
500克水/千克干沸石。24.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料是沸石，所述工作流体是水，并且水与沸石的比率是150
‑
350克水/千克干沸石。25.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料是沸石，并且所述沸石颗粒
的尺寸直径在0.5毫米和12.0毫米之间。26.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料是沸石，并且所述沸石颗粒的尺寸直径在1.5毫米和8.0毫米之间。27.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料是沸石，并且所述沸石颗粒的尺寸直径在2.5毫米和3.5毫米之间。28.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其还包括与所述吸附器热接触以从所述吸附材料解吸所述工作流体以产生所述工作流体气体的加热器。29.根据权利要求1所述的吸附式热泵，其中所述吸附器将所述吸附材料可移除地保持在其中并且被构造成允许移除吸附的吸附材料并用解吸的吸附材料替换。30.根据权利要求29所述的吸附式热泵，其中所述吸附材料包含在可移除筒内，并且所述吸附器具有筒接收器，所述筒能够可移除地定位在所述筒接收器中，当所述吸附器在所述吸附阶段期间吸附所述工作流体气体时，所述筒将所述吸附材料保持在其中。31.一种吸附式热泵，其包括：蒸发器，其包含工作流体，并且可操作以蒸发所述工作流体以在所述蒸发器中产生工作流体气体；吸附器，其包含吸附材料以在吸附阶段期间吸附所述工作流体气体；蒸气通路，其连接所述蒸发器和所述吸附器；以及热控制单元，其被定位成控制所述蒸发器和所述吸附器之间通过所述蒸气通路的蒸气流的速率，并且能够选择性地操作以允许工作流体气体流过所述蒸气通路，以接下来停止工作流体气体流过所述蒸气通路，并且在停止流动之后，然后允许工作流体气体恢复流过所述蒸气通路。32.一种用于保持温度敏感材料的温度的温控容器，其包括：吸附式热泵，所述吸附式热泵包括：蒸发器，其被构造成包含工作流体，并且可操作以蒸发所述工作流体以在所述蒸发器中产生工作流体气体；吸附器，其被构造成包含吸附材料以在吸附阶段期间吸附所述工作流体气体；蒸气通路，其连接所述蒸发器和所述吸附器；以及热控制单元，其被定位成控制所述蒸发器和所述吸附器之间通过所述蒸气通路的蒸气流的速率，并且能够选择性地操作以允许工作流体气体流过所述蒸气通路，以接下来停止工作流体气体流过所述蒸气通路，并且在停止流动之后，然后允许工作流体气体恢复流过所述蒸气通路；以及隔室，其被构造成存储所述温度敏感材料，所述蒸发器定位在所述隔室内，并且所述吸附器定位在所述隔室外。33.根据权利要求32所述的温控容器，其还包括相变材料缓冲器，其定位在所述隔室内与所述蒸发器热接触以产生热管效应以在所述蒸发器内分布热量。34.根据权利要求33所述的温控容器，其中所述隔室包括隔室壁和在所述蒸发器和所述隔室壁之间的所述相变材料缓冲器。35.根据权利要求33所述的温控容器，其还包括与所述蒸发器热接触的加热器，所述加热器在所述隔室内。
36.根据权利要求32所述的温控容器，其还包括与所述蒸发器热接触的加热器，所述加热器在所述隔室内。37.根据权利要求32所述的温控容器，其还包括围绕所述隔室定位的绝热层，所述吸附器定位在所述绝热层的外侧。38.根据权利要求37所述的温控容器，其还包括相变材料缓冲器，其定位在所述隔室内与所述蒸发器热接触以产生热管效应以在所述蒸发器内分布热量。39.根据权利要求38所述的温控容器，其还包括与所述蒸发器热接触的加热器，所述加热器在所述隔室内。40.根据权利要求37所述的温控容器，其还包括与所述蒸发器热接触的加热器，所述加热器在所述隔室内。41.根据权利要求32所述的吸附式热泵，其还包括与所述吸附器热接触以从所述吸附材料解...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯，
申请(专利权)人：戈比技术公司，
类型：发明
国别省市：