(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、吸着機械に関するものであって、  −前進流（ＶＬ）によって吸着ユニット（１、２）内へ案内される熱担体から熱を吸着ユニット（１、２）へ供給し、あるいは吸着ユニット（１、２）から熱担体へ放出するために、それぞれ前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）に接続されている、少なくとも第１と第２の吸着ユニット（１、２）を有し；  −各吸着ユニット（１、２）が交互に脱着相において脱着体として働き、その場合に熱担体から熱が脱着体へ放出され、かつ吸着相においては吸着体として働き、その場合に吸着体から熱が熱担体へ放出され；  −吸着機械が、さらに少なくとも２つの熱担体循環、すなわち熱担体を加熱するための熱源を有する加熱循環と、熱担体を冷却するための熱シンクを有する冷却循環とを有する。  本発明は、制御ユニットが設けられており、前記制御ユニットが前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）を個別に、常に最高の温度を有する還流（ＲＬ）がその熱担体を加熱循環内へ供給するように、交互に加熱循環と冷却循環へ接続することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．１  前進流（ＶＬ）によって吸着ユニット（１、２）内へ案内される熱担体から熱を吸着ユニット（１、２）へ供給し、あるいは吸着ユニット（１、２）から熱担体へ放出するために、それぞれ前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）に接続されている、少なくとも第１と第２の吸着ユニット（１、２）を有し；
１．２  各吸着ユニット（１、２）が交互に脱着相において脱着体として働き、その場合に熱担体から熱が脱着体へ放出され、かつ吸着相においては吸着体として働き、その場合に吸着体から熱が熱担体へ放出され；
１．３  吸着機械が、さらに少なくとも２つの熱担体循環、すなわち熱担体を加熱するための熱源を有する加熱循環（３）と、熱担体を冷却するための熱シンク（４）を有する冷却循環とを有する、
吸着機械において、
１．４  制御ユニットが設けられており、前記制御ユニットが前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）を個別に、常に最高の温度を有する還流（ＲＬ）がその熱担体を加熱循環内へ供給するように、交互に加熱循環と冷却循環へ接続することを特徴とする吸着機械。
【請求項２】
制御ユニットが、常に最低の温度を有する還流（ＲＬ）を、その熱担体を冷却循環へ供給するように接続するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着機械。
【請求項３】
制御ユニットが次のように、すなわち、第１の吸着ユニット（１）が脱着相から吸着相へ、かつ第２の吸着ユニット（２）が吸着相から脱着相へ、あるいはその逆に、移行する場合に、まず、新しい脱着体として接続された吸着ユニット（１、２）の前進流（ＶＬ）を加熱循環と接続するので、新しい脱着体が加熱循環から供給を受けて、従って加熱され、かつこの新しい脱着体の還流（ＲＬ）はさらに、還流（ＲＬ）内の熱担体の熱水準が予め定められた程度上昇するまで、あるいは他の吸着ユニット（１、２）の還流（ＲＬ）よりも暖かくなるまで、冷却循環と接続され、かつ新しい吸着体（１、２）の前進流（ＶＬ）が冷却循環と接続されるので、この新しい吸着体（１、２）が冷却されて、新しい吸着体のまだ暖かい還流（ＲＬ）がさらに、還流（ＲＬ）内の熱担体の温度が予め定められた程度だけ、あるいは他の吸着ユニット（１、２）の還流（ＲＬ）の温度水準まで、あるいはその下に低下するまで、加熱循環と接続され続けるように、形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着機械。
【請求項４】
加熱循環と冷却循環の間の温度差ΔＴＸが、少なくとも１０℃または少なくとも２０℃あるいは少なくとも２５℃であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の吸着機械。
【請求項５】
吸着機械が、３つの熱担体循環を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の吸着機械。
【請求項６】
第３の熱担体循環が、低温循環であって、加熱循環に対して温度差ΔＴＹを有しており、その場合に温度差ΔＴＹが温度差ΔＴＸよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の吸着機械。
【請求項７】
最低の温度を有する熱担体が、低温循環に対応づけられていることを特徴とする請求項１から６の少なくとも１項に記載の吸着機械。
【請求項８】
吸着機械が、少なくとも３つの吸着ユニット（１、２）を有していることを特徴とする請求項１から７の少なくとも１項に記載の吸着機械。
【請求項９】
熱担体として、水、水蒸気またはオイルが使用されることを特徴とする請求項１から８の少なくとも１項に記載の吸着機械。
【請求項１０】
各吸着ユニット（１、２）が、吸着剤としてゼオライトを有していることを特徴とする請求項１から９の少なくとも１項に記載の吸着機械。
【請求項１１】
吸着機械が、冷熱機械であることを特徴とする請求項１から１０の少なくとも１項に記載の吸着機械。
【請求項１２】
前進流（ＶＬ）によって吸着ユニット（１、２）内へ案内される熱担体から熱を吸着ユニット（１、２）へ供給し、あるいは吸着ユニット（１、２）から熱担体へ放出するために、それぞれ前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）に接続されている、少なくとも第１と第２の吸着ユニット（１、２）を有し、さらに少なくとも２つの熱担体循環、すなわち熱担体を加熱するための熱源を有する加熱循環（３）と、熱担体を冷却するための熱シンク（４）を有する冷却循環とを有し、その場合に、
１２．１  各吸着ユニット（１、２）が交互に脱着相において脱着体として働き、その場合に熱担体から熱が脱着体へ放出され、かつ吸着相においては吸着体として働き、その場合に吸着体から熱が熱担体へ放出される、
吸着機械内で熱回収する方法において、
１２．２  前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）が個別に、常に最高の温度を有する還流（ＲＬ）がその熱担体を加熱循環内へ供給するように、交互に加熱循環と冷却循環へ接続されることを特徴とする吸着機械。
【請求項１３】
最低の温度を有する還流（ＲＬ）が、常に、その熱担体を冷却循環内へ供給するように接続されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の吸着ユニット（１）が脱着相から吸着相へ、かつ第２の吸着ユニット（２）が吸着相から脱着相へ、あるいはその逆に、移行する場合に、まず、新しい脱着体として接続された吸着ユニット（１、２）の前進流（ＶＬ）が加熱循環と接続されるので、新しい脱着体が加熱循環から供給を受けて、従って加熱され、かつこの新しい脱着体の還流（ＲＬ）はさらに、還流（ＲＬ）内の熱担体の熱水準が予め定められた程度上昇するまで、あるいは他の吸着ユニット（１、２）の還流（ＲＬ）よりも暖かくなるまで、冷却循環と接続され、かつ新しい吸着体（１、２）の前進流（ＶＬ）が冷却循環と接続されるので、この新しい吸着体（１、２）が冷却されて、新しい吸着体のまだ暖かい還流（ＲＬ）はさらに、還流（ＲＬ）内の熱担体の温度が予め定められた程度だけ、あるいは他の吸着ユニット（１、２）の還流（ＲＬ）の温度水準まで、あるいはその下に低下するまで、加熱循環と接続され続けることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前進流（ＶＬ）と還流（ＲＬ）の切替えが、制御ユニットによって行われ、前記制御ユニットが還流（ＲＬ）の温度を互いに比較することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、吸着機械、特に冷熱を発生させる吸着機械である。
【背景技術】
【０００２】
加熱および冷却目的のための固体吸着を基礎とした、熱的に駆動される吸着機械は、ずっと以前から知られている。その場合に、たとえばゼオライトと水のような、通常の作業物質ペア−収着材料と被吸着質が使用される。この種の作業物質ペアを有する吸着機械が、従来技術から知られている（たとえば、特許文献１、２、３、４および５を参照）。
【０００３】
吸着機械には、種々の技術的要請が課される。特に重要なのは、高い熱比、高い出力密度および熱放出の簡単な制御可能性に対する要請である。駆動熱に対する有効熱の熱比（ここおよび以下においてCoefficient of Performance（ＣＯＰ）と称する）は、実質的に、作業サイクルの間の収着的おおび感応的な熱変換の割合に依存する。その場合に収着的な変換というのは、作業ガスを吸着した場合に発生する収着熱の遊離ないし脱着のために必要とされる収着熱の吸収であり、それに対して感応的な熱変換は、システム全体を加熱ないし冷却する場合に生じるエネルギ変換を記述する。
【０００４】
特に高い熱比を得るために、常に練り上げられたシステムが開発され、その場合に特に、次々に熱担体によって通過されて、多数のサイクルにおいて接続される、多数の吸着ユニットの配置によって、できるだけ高い熱回収を得ようと努力される。その場合に熱回収というのは、吸着相からの熱の−収着的および感応的−回収であって、その場合に回収された熱は脱着相のために使用することができ、それによって脱着のための外部の熱源のエネルギ消費が減少される。
【０００５】
２つの吸着ユニットを有する吸着機械は、通常、冷熱発生のために使用される。この冷熱機械において、吸着ユニットは交互に吸着体または脱着体として働く。その場合に通常の制御は、まだ熱い吸着ユニットの熱エネルギをまだ冷たい吸着ユニットの熱エネルギへ案内する、熱回収相を有する吸着相間で働く。この熱回収相によって、設備内に存在するエネルギの所定部分が再び利用されるので、外部からはわずかなエネルギを供給すれば済む。従ってこの熱回収の効率は、吸着機械全体の効率にとって決定的である。
【０００６】
通常の制御コンセプトは、熱担体を熱回収相の間２つの吸着体を通して並列または直列に案内する。そのために熱担体循環システム内に付加的なコンポーネント、たとえば切替え弁またはポンプが必要である。さらに、この熱回収循環は、その他の循環から切り離して駆動される。その結果、多くは外部で吸着機械に接続されているポンプは熱回収の間設備を通して体積流を送ることができず、オフにされるか、あるいはバイパス内で設備を迂回して案内されなければならない。このシステムの欠点は、多大な技術的手間、故障が生じやすいことおよび高い製造および保守のコストである。
【特許文献１】ドイツ特許公報ＤＥ１９８３４６９６
【特許文献２】ドイツ特許公報ＤＥ１９９６１６２９
【特許文献３】ドイツ特許公報ＤＥ１００３８６３６
【特許文献４】ドイツ特許公報ＤＥ１０１５９６５２
【特許文献５】ドイツ特許公報ＤＥ１０２１７４４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上述した欠点に関して改良された、吸着機械および吸着機械内で熱を回収する方法を提供することである。特に、熱回収を悪化させることなく、場合によっては改良し、既知の吸着機械に対して構成部品の数を減少させようとしている。特に熱回収を、外部で接続される体積流の中断なしで実施することができるようにしようとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づく課題は、請求項１の特徴を有する吸着機械と請求項１２の特徴を有する方法によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい、かつ特に目的にあった形態を記述している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に基づく吸着機械は、他の言葉では、少なくとも第１と第２の吸着ユニット、熱担体および温度差ΔＴＸを有する少なくとも２つの熱担体循環を有しており、その熱担体循環の一方の熱担体循環が加熱循環であって、他方の熱担体循環が冷却循環である。各吸着ユニットは、第１の脱着相においては脱着体として、第２の吸着相においては吸着体として働き、その場合に熱担体は脱着体からの還流内では、脱着体への前進流内よりも低い温度を有しており、かつ熱担体は吸着体からの還流内では、吸着体への前進流内よりも高い温度を有している。
【００１０】
従って、前進流からの熱担体は、脱着体として作用する吸着ユニット内では、熱担体から吸着ユニットへ熱が移動されるので、冷却され、前進流からの熱担体は、吸着体として作用する吸着ユニット内では、熱担体から熱が吸着ユニットへ伝達されるので、加熱される。
【００１１】
加熱循環は、原則的に、加熱循環へ接続された熱源から熱を熱担体へ伝達するために用いられ、従って熱担体が脱着体を加熱することができる。冷却循環は、原則的に、冷却循環へ接続された熱シンクを用いて熱担体から熱を放出するために用いられ、従って熱担体が吸着体を冷却することができる。
【００１２】
加熱循環は、高温循環（ＨＴ−Ｃｉｒｃｌｅ）と称し、冷却循環は中温循環（ＭＴ−Ｃｉｒｃｌｅ）と称することもできる。従ってＨＴ−Ｓｏｕｒｃｅは加熱循環の熱源であって、ＭＴ−Ｓｉｎｋは冷却循環の熱シンクである（図１を参照）。
【００１３】
高温循環と中温循環の間の温度差は、ここではΔＴＸと称され、その場合に温度ＴＨは、２つの熱担体温度差ΔＴＸの上限に相当する。温度ＴＨは、高温循環内で熱担体をその温度に調節すべき、温度である。
【００１４】
温度ＴＭは、２つの熱担体循環の温度差ΔＴＸの下限に相当し、かつ、中温循環内で熱担体をその温度に調節すべき、温度である。
【００１５】
本発明に基づく形態によって、その熱回収が少なくとも従来の吸着機械におけるのと同じ大きさであって、かつその場合に機械への付加的な構成部品の統合なしで済む、吸着機械を提供することができる。
【００１６】
特に、本発明に基づく吸着機械の熱回収は、プロセス全体内に統合された部分プロセスとして行うことができ、その場合に体積流中断は行われない。熱回収は、システム内に存在する弁と特にポンプのみによって行うことができ、それらはもともと収着相のために必要とされる。
【００１７】
特に、本発明に基づく吸着機械内で、温度差ΔＴＸは少なくとも１０℃、特に少なくとも２０℃かつ極めて好ましくは少なくとも２５℃である。その場合に特に、熱担体は高温循環内では少なくとも７０℃と最高で９０℃、かつ特に７５から８５℃の温度ＴＨを有している。しかし原理的に、本発明に基づく吸着機械ないし本発明に基づく方法は、任意の温度差および温度水準に適している。
【００１８】
本発明の代替的な形態において、本発明に基づく吸着機械は３つの熱担体循環を有することができ、その場合に高温循環は第２の中温循環に対して温度差ΔＴＸを有し、第３の低温循環に対しては温度差ΔＴＹを有しており、その場合に温度差ΔＴＹは温度差ΔＴＸより大きい。
【００１９】
本発明に基づく吸着機械によって、好ましくは、各吸着ユニットが通常のように熱担体循環と固定的に接続されず、あるいはそれに対応づけられず、還流内のその温度に従って熱担体循環に対応づけられる。これは特に、構成部品の前進流および還流内の弁が、制御相において両者とも同じ方向（特に同じ熱担体循環）にセットされず、位置が印加される温度水準に従うようにされることによって、達成される。本発明に基づく吸着機械において、２つの吸着ユニットの前進流内の弁は、熱回収相の開始時に、「新しい」脱着体が高温循環から熱担体を得て、従って加熱されるように、セットされる。しかし、この「新しい」脱着体のまだ冷たい還流は、さらに、温度水準が著しく、特に予め定められた程度だけ、上昇するまで、あるいは「新しい」吸着体である「古い」脱着体の還流と等しいかその上の温度に上昇するまで、中温循環へ案内される。それと同様に、「新しい」吸着体の前進流が中温循環と接続されるので、この「新しい」吸着体が冷却される。しかし、「新しい」吸着体のまだ熱い還流は、さらに、温度水準が著しく、特に予め定められた程度だけ、低下するまで、あるいは「新しい」脱着体である、「古い」吸着体の還流と等しいか、それより下の温度に低下するまで、高温循環と接続される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に基づく吸着機械の実施例の液圧図式を示している。
【００２１】
図１において明らかなように、前進流グループ（…＿ＶＬ＿…）の弁は、熱回収の間、還流グループ（…＿ＲＬ＿…）の弁とは異なるように接続されている。この吸着機械の利点は、外部の体積流の中断なしで熱回収を行うことができることにある。
【００２２】
従って熱回収の間、いつでも、システムの還流内で提供可能な最高の温度を有する熱担体が高温循環内へ案内される。それによって、一方では、外部からシステム内へ投入されなければならないエネルギが最小限に抑えられ、他方では、吸着機械の形態によって、同様に、いつでも最低の温度を有する熱担体が冷却循環内へ案内されることが保証されるので、エネルギをできるだけ少なく冷やし戻せば済む。特に本発明の形態によって、明細書導入部で既知の制御コンセプトに関して説明されているような、ポンプを節約する場合には、電気的な得エネルギ需要が削減される。
【００２３】
特に、本発明に基づく吸着機械は、２つの吸着ユニットを有している。この吸着機械は、特に、２段階のサイクリックなプロセスにおいて冷熱を発生させることができる。連続的な冷熱流を発生させるために、少なくとも２つの吸着ユニットが相対して接続されるので、一方の吸着ユニットがまさに乾燥される間、他方が冷熱を発生させる。原則的にこのプロセスは、それぞれそれの前に収着材料が激しく乾燥されているほど（これはまた、駆動温度が高くなるほど最も成功する）、それだけ効果的に遂行される。
【００２４】
従って、吸着冷熱機械も、本発明の対象である。この吸着冷熱機械は、少なくとも２つの吸着ユニット、熱担体、温度差ΔＴＸを有する少なくとも２つの熱担体循環および制御ユニットを有しており、その場合に各吸着ユニットは、第１の脱着相においては脱着体として、第２の吸着相においては吸着体として働き、かつその場合に熱担体は脱着体からの還流においては、脱着体への前進流におけるよりも低い温度を有しており、かつその場合に熱担体は吸着体からの還流においては、吸着体への前進流におけるよりも高い温度を有しており、かつその場合に第１の吸着ユニットまたは他の各吸着ユニットからの還流内の最高温度を有する熱担体が、高温循環と接続されている。
【００２５】
吸着機械自体の他に、請求項１１＊に記載の吸着機械において熱回収する方法も、本発明の対象である。その場合に特に好ましくは、還流の温度が互いに比較されて、最も高い温度を有する還流が、高温循環に対応づけられる。
【００２６】
本発明に基づく吸着機械の作業シーケンスは、以下のように遂行することができる。まず、大きい内表面を有する鉱物、特にゼオライトまたはシリカゲルが、脱着相の間熱供給によって乾燥される。材料が十分に乾燥された場合に、熱供給が停止されて、水容器への弁が開放される。非常に大きい内表面と特別な結晶構造に基づいて、第２の容器内の水蒸気の極めて激しい吸収ないし水の蒸発がもたらされる。各蒸発プロセスにおけるように、水内で、それぞれ駆動状態に応じて氷結まで、著しい温度降下がもたらされる。
【００２７】
連続的な冷熱流を発生させるために、２つのこの種の設備が相対して接続されるので、一方の吸着ユニットが乾燥される間、他方は冷熱を発生させる。代替的に、この吸着機械が３つの吸着ユニットまたは少なくとも３つの吸着ユニットを有することができる。その場合に特に、吸着機械は、最大５つの吸着ユニットを有することができる。しかし原理的に、吸着機械の出力は、他の吸着ユニットを単純に追加することによって連続的に拡大することができる。
【００２８】
本発明に基づく吸着機械によって、特に、必要なポンプを減少させることによって、電流需要と騒音の発生も著しく減少させることができる。同時に、電気的な効率が改良される。たとえば、吸着機械は、外部の熱担体循環内にだけ、すなわち熱源および／または熱シンクと吸着ユニットとの間にだけ、ポンプを有することができ、たとえば、図１に示すように、それぞれ外部の循環当たり唯一のポンプを有することができる。吸着ユニット自体は、ポンプなしで形成することができる。
【００２９】
熱源として、たとえば、ブロック大型暖房設備、ソーラー設備のような既存のシステムからの廃熱または余剰熱あるいはプロセス廃熱を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に基づく吸着機械の実施例の液圧図式を示している。
【図１】
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【国際調査報告】
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