(57)【要約】【課題】  外部冷却回路（Ｋｗ）および外部加熱回路（Ｈｗ）を備える吸着式冷凍設備において、交互に稼働する吸着器（Ａｄ１、Ａｄ２）の間で熱伝達を実行する方法。【解決手段】  第１および第２の吸着器の間に接続された閉鎖系熱伝達回路を特徴とする。この熱伝達回路は、該回路内で循環する熱伝達媒体（Ｗｍ）を備え、外部冷却回路（Ｋｗ）との熱伝達は、第１の熱接点を介して熱伝達回路で実行され、外部加熱回路（Ｈｗ）との熱伝達は、第２の熱接点を介して実行される。【選択図】  なし
2011524968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部冷却回路（Ｋｗ）および外部加熱回路（Ｈｗ）を備える吸着式冷凍システムにおいて、交互に稼働する吸着器の間の熱伝達を実行する方法であって、
第１および第２の吸着器の間に接続された閉鎖系熱伝達回路が、該回路内を循環する熱伝達媒体（Ｗｍ）を備え、前記外部冷却回路（Ｋｗ）との熱伝達が前記熱伝達回路で第１の熱接点を介して実行され、前記外部加熱回路（Ｈｗ）との熱伝達が第２の熱接点を介して実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記熱伝達回路は、サイクル過程で次のサブステップ、すなわち、
−前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を前記第２の熱接点で加熱し、前記熱伝達媒体を前記第１の吸着器（Ａｄ１）へ入れ、同時に前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を前記第２の吸着器（Ａｄ２）から出し、前記熱伝達媒体を前記第１の熱接点で冷却する第１のサブステップ、
−前記第１の吸着器（Ａｄ１）と前記第２の吸着器（Ａｄ２）との間で前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を移送し、同時に前記第１の熱接点から前記第２の熱接点へ前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を移送する第２のサブステップ、
−前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を前記第２の熱接点で加熱し、前記熱伝達媒体を前記第２の吸着器（Ａｄ２）へ入れ、同時に前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を前記第１の吸着器（Ａｄ１）から出し、前記熱伝達媒体を前記第１の熱接点で冷却する第３のサブステップ、
−前記第２の吸着器（Ａｄ２）と前記第１の吸着器（Ａｄ１）との間で前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を移送し、同時に前記第１の熱接点から前記第２の熱接点へ前記熱伝達媒体（Ｗｍ）を移送する第４のサブステップ
を実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の熱接点は、蒸発器（Ｖｄ）として設計され、前記第１の熱接点は、凝縮器（Ｋｄ）として設計され、前記熱伝達媒体（Ｗｍ）の蒸発は、前記蒸発器（Ｖｄ）で起こり、前記熱伝達媒体（Ｗｍ）の凝縮は、前記凝縮器で起こることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第３のサブステップの間に、前記熱伝達媒体が、前記第２の吸着器（Ａｄ２）および前記第１の吸着器（Ａｄ１）へそれぞれ入るとき、前記熱伝達媒体が、凝縮すること、および前記第２および第４のサブステップの間に、前記熱伝達媒体が、前記第１の吸着器（Ａｄ１）と前記第２の吸着器（Ａｄ２）との間で移送されるとき、前記熱伝達媒体が、前記２つの吸着器の１つで部分的に蒸発し、その間に他の吸着器で凝縮することを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記凝縮器（Ｋｄ）で凝縮された前記熱伝達媒体（Ｗｍ）が、前記凝縮器と前記蒸発器との間に介在する凝縮液容器（Ｋｂ）で収集されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記液状熱伝達媒体（Ｗｍ）が、重力の影響下で前記凝縮液容器（Ｋｂ）へ収集されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１つの実施形態において、前記第１の吸着器（Ａｄ１）が、第１の熱交換器（ＷＴ１）によって置換され、前記第２の吸着器（Ａｄ２）が、第２の熱交換器（ＷＴ２）によって置換され、前記吸着式冷凍システムの冷媒の交互の蒸発が、前記第１および第２の熱交換器で起こること、および前記加熱回路（Ｈｗ）が、前記冷却回路（Ｋｗ）によって置換されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
外部冷却回路（Ｋｗ）および外部加熱回路（Ｈｗ）を備える吸着式冷凍システムにおいて、交互に稼働する吸着器（Ａｄ１、Ａｄ２）の間の熱伝達を実行する装置であって、
ヒートパイプ配列が、その中を熱伝達媒体が循環し、前記外部冷却回路（Ｋｗ）および前記外部加熱回路（Ｈｗ）へ熱結合されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記ヒートパイプ配列が、次のコンポーネント、すなわち、前記冷却回路（Ｋｗ）と熱接触する第１の熱接点、前記第１の熱接点へ結合され、前記加熱回路（Ｈｗ）と熱接触する第２の熱接点、前記第１の吸着器（Ａｄ１）、前記第２の吸着器（Ａｄ２）、および前記第２の熱接点の間の第１の弁ユニット（Ｖ１）、および前記第１の吸着器、前記第２の吸着器、および前記第１の熱接点の間の第２の弁ユニット（Ｖ２）を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の熱接点が、凝縮器（Ｋｄ）であり、前記第２の熱接点が、蒸発器（Ｖｄ）であることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
凝縮液容器（Ｋｂ）が、前記凝縮器（Ｋｄ）と前記蒸発器（Ｖｄ）との間に介在していることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
第３の弁（Ｖ３）が、前記凝縮器（Ｋｄ）と前記凝縮液容器（Ｋｂ）との間に配列され、第４の弁（Ｖ４）が、前記凝縮液容器と前記蒸発器（Ｖｄ）との間に配列されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記弁手段（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）が、次の循環的に再起する弁状態、すなわち、
−前記蒸発器（Ｖｄ）と前記第１の吸着器（Ａｄ１）との間の接続が開かれ、前記第２の吸着器（Ａｄ２）と前記凝縮器（Ｋｄ）との間の接続が開かれた第１の弁状態、
−前記第１の吸着器と前記第２の吸着器との間の接続が開かれ、前記凝縮器（Ｋｄ）および／または前記凝縮液容器（Ｋｂ）と前記蒸発器（Ｖｄ）との間の接続が開かれた第２の弁状態、
−前記蒸発器（Ｖｄ）と前記第２の吸着器（Ａｄ２）との間の接続が開かれ、前記第１の吸着器（Ａｄ１）と前記凝縮器（Ｋｄ）との間の接続が開かれた第３の弁状態、
−第２の弁状態と同様な第４の弁状態
を実現することを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１および第３の弁状態において、前記凝縮器（Ｋｄ）と前記凝縮液容器（Ｋｂ）との間の接続が開かれることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の弁ユニット（Ｖ１）および／または前記第２の弁ユニット（Ｖ２）が、制御可能な３方弁として設計されていることを特徴とする請求項８から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記第３の弁（Ｖ３）が、制御可能な３方弁であることを特徴とする請求項８から１５のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文のように、吸着式冷凍システムにおいて交互に稼働する吸着器の間で熱伝達を実行する方法、および請求項８の前文のように、交互に稼働する吸着器の間で熱伝達を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交互に稼働する吸着器を備える吸着式冷凍システムにおいて、２つの吸着器の間の熱伝達は、システム内で起こる熱力学サイクル過程の間に実行される必要がある。これは、循環駆動される冷凍流体の来るべき吸着および脱着過程のために２つの吸着器の各々において温度を調節し、それによってサイクル過程のそれぞれの後続するサブステップへ進むために必要である。先行技術から知られるシステムにおいて、この目的のために加熱および冷却回路が使用される。第１および第２の吸着器は、２つの吸着器の中の温度が等しくなるまで、弁システムによって、加熱および冷却回路の中で循環する媒体を交互に流動通過される。
【０００３】
そのような手順は、重大な欠点を伴う。外部の、しばしば大型となる回路の加熱および冷却媒体の循環に起因して、例えば圧力損失や圧力ピークのような、多くの液圧面の影響が生じる。これらは、それぞれの吸着器と加熱および冷却媒体との間の熱伝達能力を限定する。このことは、双方の吸着器の温度の同一化に関して調節時間に直接の因果関係を及ぼす。調節時間は非合理的に長くなり、このことは吸着式冷凍システムの全冷却能力に負の効果を及ぼす。
【０００４】
さらに、２つの独立した外部回路は、双方の吸着器へ交互に接続されねばならない。これは，大きな物理作用力を伴い、対応した寸法の、従って費用のかかる弁システムを必要とする。さらに、吸着器を通過する加熱および冷却媒体の交互の流れは、加熱および冷却回路の望ましくない液圧の混合を引き起こす。このように、もし外部加熱および冷却回路が異なる媒体によって流動通過されるならば、それらの回路は、吸着式冷凍システムのプロジェクト計画で無視されねばならない。従って、従来の吸着式冷凍システムの応用分野は限定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえに、外部冷却回路および加熱回路を備える吸着式冷凍システムにおいて、交互に稼働する吸着器の間で熱伝達を実行し、上記の欠点を持っていない方法を提供することが目的である。具体的には、外部回路からの媒体の混合は回避されるべきであり、双方の吸着器の間の温度平衡に関して調節時間は短縮されるべきであり、これによりシステムの効率が持続的に向上され得る。
【０００６】
方法の態様に関しては、目的は、請求項１の特徴に従って、外部冷却回路および外部加熱回路を備える吸着式冷凍システムで交互に稼働する吸着器の間の熱伝達を実行する方法によって達成され、装置の態様に介しては、請求項８の特徴に従った装置を用いて達成される。それぞれの従属請求項は、方法および装置の有用および有利な実施形態を記述する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った方法は、第１および第２の吸着器の間に接続され、熱伝達媒体が循環する閉鎖系熱伝達回路を特徴とする。外部冷却回路との熱伝達は第１の熱接点を介して熱伝達回路で実行され、外部加熱回路との熱伝達は第２の熱接点を介して実行される。
【０００８】
先行技術から知られるアプローチとは対照的に、外部冷却および加熱回路が吸着器から完全に分断および分離されることが発明的に提供される。その代わりに、熱伝達媒体は、吸着器を通過して熱伝達回路の中で循環し、この目的のために提供された地点で外部回路と熱エネルギーを交換する。
【０００９】
こうして基本的に縮小される熱伝達回路のサイズ、およびそれに関連づけられた循環熱伝達媒体の限定量に起因して、吸着器間の熱伝達が実行されるときの切り替え行動は著しく改善され、外部回路内の流体力学的条件から完全に分断される。これは、対応する弁システムの短い応答時間、より小さい物理作用力、および大きな範囲での液圧面の影響の回避をもたらす。さらに、外部回路の混合が排除される。こうして、ある任意の媒体が吸着式冷凍システムの熱力学的要件を満たす限り、外部回路は実際にその媒体を流動通過され得る。
【００１０】
具体的には、熱伝達回路は、サイクル過程で次のサブステップを含む。
【００１１】
第１のサブステップにおいて、熱伝達媒体は第２の熱接点で加熱され、第１の吸着器へ入る。同時に、熱伝達媒体は第２の吸着器から出て、第１の熱接点で冷却される。
【００１２】
このように、このサブステップにおいて、熱エネルギーは、外部加熱および冷却回路から引き出され、それらの回路へ提出される。熱伝達媒体は、その流れによって、第１および第２の吸着器間、第２および第１の熱接点間、従って外部加熱および冷却回路間で、それぞれ熱接触を与える。
【００１３】
第２のサブステップにおいて、熱伝達媒体は、第１の吸着器と第２の吸着器との間で移送される。同時に、熱伝達媒体は、第１の熱接点から第２の熱接点へ移送される。
【００１４】
このサブステップは、２つの吸着器間の熱伝達を表す。同時に、外部冷却回路との熱接触によって第１の熱接点で冷却された媒体は、第２の熱接点へ流れ、そこで外部加熱回路と熱接触される。
【００１５】
第３のサブステップにおいて、熱伝達媒体は、第２の熱接点で加熱され、第２の吸着器へ入る。同時に、熱伝達媒体は、第１の吸着器から出て、第１の熱接点で冷却される。
【００１６】
このように、第３のサブステップは、実質的に第１のサブステップに対応するが、相違は、第２の吸着器が第２の熱接点、従って外部加熱回路と熱接触すること、および第１の吸着器が第１の熱接点、従って外部冷却回路と熱接触することである。
【００１７】
第４のサブステップにおいて、熱伝達媒体は、第２の吸着器と第１の吸着器との間で移送される。同時に、熱伝達媒体は、第１の熱接点から第２の熱接点へ移送される。
【００１８】
このように、第４のサブステップは、方法の第２のサブステップに対応する。すなわち、サイクル内の熱伝達回路によって、一方では第１の吸着器、他方では第２の吸着器が、外部冷却および加熱回路と熱接触し、双方の吸着器が相互に熱接触し、よって、それらの吸着器は、常に閉鎖系回路からの媒体のみを流動通過される。
【００１９】
方法の特に有用な実施形態において、第２の熱接点は、蒸発器として設計され、第１の熱接点は凝縮器として設計される。熱伝達媒体は、蒸発器の中で蒸発し、凝縮器の中で凝縮する。
【００２０】
第１および第３のサブステップの間に、熱伝達媒体が第２の吸着器および第１の吸着器へそれぞれ入るとき、熱伝達媒体は凝縮する。第２および第４のサブステップの間に、熱伝達媒体が第１の吸着器と第２の吸着器との間で移送されるとき、熱伝達媒体は、２つの吸着器の１つの中で部分的に蒸発し、他の吸着器の中で凝縮する。
【００２１】
全体的には、外部回路との熱交換は、蒸発器および凝縮器内の同時に起こる相転移と連携して、熱伝達回路内の熱伝達容量、従って吸着式冷凍機の効率をかなり増加する。同時に、２つの吸着器間の熱回収過程の持続時間、すなわち、熱伝達回路の中で実行されるサイクル過程の時間の長さは、かなり縮小される。とりわけ、これは高速切り替え吸着式冷凍システムにとって主な重要事項である。さらに、これらの条件のもとで、熱伝達媒体はそれぞれの吸着器を気相で流動通過する。これは、流路を制御するのに、かなり小さくなった物理作用力を要求し、はるかに均一になった流れ行動をもたらし、よって圧力ピークが回避され得る。
【００２２】
有用なことに、凝縮器の中で凝縮した熱伝達媒体は、凝縮器と蒸発器との間に介在する凝縮液容器に収集される。こうして、凝縮器と蒸発器との間の熱伝達媒体の流れは、容易なやり方で制御され得る。
【００２３】
利点は、重力の影響のもとで液状熱伝達媒体を凝縮液容器に収集することである。従って、ポンプ手段は必要とされない。
【００２４】
１つの実施形態において、第１の吸着器は第１の熱交換器によって置換され、第２の吸着器は第２の熱交換器によって置換され、第１および第２の熱交換器の中で吸着式冷凍システムの冷媒の交互の蒸発が起こり、加熱回路は冷却回路によって置換される。
【００２５】
外部冷却回路および外部加熱回路を備える吸着式冷凍システムにおいて交互に稼働する吸着器の間の熱伝達を実行する装置は、ヒートパイプ配列を発明的に特徴とする。熱伝達媒体は、ヒートパイプ配列の中を循環し、外部冷却回路および外部加熱回路へ熱結合される。
【００２６】
ヒートパイプ配列は、次のコンポーネントを有用に備える。すなわち、冷却回路と熱接触する第１の熱接点、第１の熱接点へ接続されて加熱回路と熱接触する第２の熱接点、第１の吸着器、第２の吸着器、および第２の熱接点の間の第１の弁ユニット、および第１の吸着器、第２の吸着器、および第１の熱接点の間の第２の弁ユニットが提供される。
【００２７】
第１の熱接点は、凝縮器とし有用に設計され、第２の熱接点は蒸発器として有用に設計される。追加的に、有利な実施形態では、凝縮器と蒸発器との間に介在する凝縮液容器が提供される。
【００２８】
有用なことに、第３の弁が凝縮器と凝縮液容器との間に置かれ、第４の弁が凝縮液容器と蒸発器との間に置かれる。こうして、凝縮器、凝縮液容器、および蒸発器の間で、凝縮された熱伝達媒体の流れを制御することができる。
【００２９】
弁手段は、循環再起する次の弁状態を実現する。第１の弁状態では、蒸発器と第１の吸着器との間の開いた接続、第２の吸着器と凝縮器との間の開いた接続が存在し、第２の弁状態では、第１の吸着器と第２の吸着器との間の開いた接続、並びに凝縮器および／または凝縮液容器と蒸発器との間の開いた接続が存在し、第３の弁状態では、蒸発器と第２の吸着器との間の開いた接続、並びに第１の吸着器と凝縮器との間の開いた接続が存在し、第４の弁状態では、第２の弁状態が再び取られる。
【００３０】
第１および第３の弁状態では、もし凝縮液容器が提供されるならば、凝縮器と凝縮液容器との間の接続が開かれてもよい。こうして、結果の凝縮された熱伝達媒体は、凝縮器の外部で一時的に収集および貯蔵され得る。
【００３１】
第１の弁ユニットおよび／または第２の弁ユニットは、制御可能な３方弁として設計される。１つの実施形態において、第３の弁も制御可能な３方弁である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】熱伝達媒体によって流動通過されるヒートパイプ配列を示す。
【図２】吸着式冷凍システムの中を循環駆動される冷凍媒体の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
方法および装置は、実施形態を用いて、ここで一層詳細に解説される。添付の図１および図２は、例示の目的に役立つ。同様の部品、または同様に作用する部品は、同様の参照番号を有する。
【００３４】
図１は、第１の吸着器Ａｄ１、第２の吸着器Ａｄ２、外部冷却回路Ｋｗ、および外部加熱回路Ｈｗの間を熱伝達媒体によって流動通過されるヒートパイプ配列を示す。
【００３５】
ヒートパイプ配列は、凝縮器Ｋｄによって外部冷却回路へ熱結合され、蒸発器Ｖｄによって外部加熱回路へ熱結合される。凝縮器で液化された熱伝達媒体を先ず収集し、続いてそれを蒸発器へ移送する凝縮液容器Ｋｂが提供される。
【００３６】
多数の弁ユニットは、流れを制御してヒートパイプ配列で起こる稼働過程を実現するのに役立つ。第１の弁ユニットＶ１は、蒸発器Ｖｄから吸着器Ａｄ１およびＡｄ２への熱伝達媒体の供給を制御し、また２つの吸着器Ａｄ１およびＡｄ２の間の熱伝達媒体の流れを制御する。第２の弁ユニットＶ２は、吸着器Ａｄ１およびＡｄ２から凝縮器Ｋｄへの熱伝達媒体の回送を制御し、また双方の吸着器間の媒体の流れを制御する。
【００３７】
第３の弁ユニットは、凝縮器Ｋｄと凝縮液容器Ｋｂとの間の接続、および凝縮液容器Ｋｂと蒸発器Ｖｄとの間の接続を、それぞれ開閉する。最後に、第４の弁ユニットは、凝縮液容器と蒸発器との間の他の接続を開閉する。
【００３８】
この例において、弁ユニットＶ１およびＶ２の各々は３方弁として設計される。これらの弁ユニットは、例示されていない制御ユニットによって作動および切り替えられる。具体的には、これは電気機械的、空気圧的、または液圧的に達成されてもよい。
【００３９】
この例において、第３の弁ユニットＶ３は３方弁として設計され、凝縮液容器Ｋｂの上方に配置され、凝縮器Ｋｄからの媒体流入および蒸発器Ｖｄへの媒体流出の双方を制御する。弁ユニットＶ３のそのような配置は、凝縮液容器から蒸発器への熱伝達媒体の自己規制流量を取得するために有用である。図示された配列において、凝縮液容器の液状媒体は、蒸発器の媒体蒸発によって引き起こされた負圧によって吸い取られ、よって凝縮液容器と蒸発器との間の液状媒体の流量は、蒸発器の媒体蒸発速度に直接依存する。弁ユニットＶ１およびＶ２と同じく、この弁ユニットも制御ユニットによって作動され、電気機械的、空気圧的、または液圧的に切り替えられ得る。
【００４０】
第４の弁ユニットＶ４は、凝縮液容器から蒸発器への液状熱伝達媒体の直接回送を確実にする。この点に関して、凝縮器Ｋｄは、凝縮液容器Ｋｂの上に配置され、後者は蒸発器Ｖｄの上、または少なくともその高さレベルに配置される構成が有用である。そのような構成によって、液状熱伝達媒体は、重力の影響だけで凝縮液容器へ流れ、もし必要であれば、蒸発器Ｖｄへ落下することができる。
【００４１】
ヒートパイプ配列の異なる稼働サイクルは、弁ユニットＶ１、Ｖ２、Ｖ３、およびＶ４の配置によって前もって決定され、弁ユニットＶ１およびＶ２のための３つの異なる配置および弁ユニットＶ３およびＶ４のための２つの異なる配置が提供される。
【００４２】
弁ユニットＶ１の次の表現に準拠して、これらは次のように規定される。
【００４３】
配置Ｖ１−１において、吸着器Ａｄ１と蒸発器Ｖｄとの間の接続は開かれ、吸着器Ａｄ２と蒸発器Ｖｄとの間の接続は閉じられる。配置Ｖ１−２において、吸着器Ａｄ２と蒸発器Ｖとの間の接続は開かれ、吸着器Ａｄ１と蒸発器Ｖｄとの間の接続は閉じられる。配置Ｖ１−３において、吸着器Ａｄ１とＡｄ２との間の接続は開かれ、蒸発器Ｖｄへの吸着器の接続は閉じられる。
【００４４】
次の弁の配置が、弁ユニットＶ２のために規定される。
【００４５】
配置Ｖ２−１において、吸着器Ａｄ１と凝縮器Ｋｄとの間の接続は開かれ、吸着器Ａｄ２と凝縮器Ｋｄとの間の接続は閉じられる。配置Ｖ２−２において、吸着器Ａｄ１と凝縮器Ｋｄとの間の接続は閉じられ、吸着器Ａｄ２と凝縮器Ｋｄとの間の接続は開かれる。配置Ｖ２−３において、吸着器Ａｄ１とＡｄ２との間の接続は開かれ、凝縮器Ｋｄへの吸着器の接続は閉じられる。
【００４６】
弁ユニットＶ３は、次の弁の配置を取ることができる。
【００４７】
配置Ｖ３−１において、凝縮器Ｋｄと凝縮液容器Ｋｂとの間の接続は開かれ、凝縮液容器Ｋｂと蒸発器Ｖｄとの間の接続は閉じられる。弁ユニットＶ３の配置Ｖ３−２において、凝縮液容器Ｋｂと蒸発器Ｖｄとの間の接続は開かれ、凝縮器Ｋｄと凝縮液容器Ｋｂとの間の接続は閉じられる。
【００４８】
最後に、次の弁の配置が、弁ユニットＶ４のために規定される。
【００４９】
配置Ｖ４−１において、凝縮液容器Ｋｂと蒸発器Ｖｄとの間の接続は開かれる。配置Ｖ４−２において、凝縮液容器Ｋｂと蒸発器Ｖｄとの間の接続は閉じられる。
【００５０】
稼働サイクルの個々のステップで必要な、上記弁の配置、および装置の中で提供される弁ユニットの切り替え状態は、もちろん、当業者に知られた複数の他の弁構成によって実現され得る。弁ユニットＶ１からＶ４までの切り替え配置の組み合わせは、各サブステップで前もって正確に規定され、全ての弁を備えた１つの特殊弁または弁モジュール形式の小型構成を特に許容し、こうした構成が、上記切り替え配置を実現し、またこの中で、前述した弁ユニットが構成的に結合される。
【００５１】
上記で規定された弁の配置を正当に考慮して、ヒートパイプ配列で起こるサイクル過程が、例えば、次のように実行される。第１のステップでは、熱伝達媒体の脱着が、吸着器Ａｄ１で起こり、媒体の吸着が、吸着器Ａｄ２で起こる。第１の弁ユニットＶ１は、ここで配置Ｖ１−１にあり、第２の弁ユニットＶ２は、配置Ｖ２−２にあり、第３の弁ユニットＶ３は、配置Ｖ３−１にあり、第４の弁ユニットＶ４は、配置Ｖ４−２にある。熱伝達媒体は、加熱回路Ｈｗと熱接触して蒸発器Ｖｄで蒸発し、吸着器Ａｄ１へ流れ、そこで凝縮する。同時に、媒体は、吸着器Ａｄ２で蒸発し、凝縮器Ｋｄへ流れ、そこで外部冷却回路Ｋｗと熱接触して凝縮する。凝縮器で液化された熱伝達媒体は、凝縮液容器Ｋｂへ流れ、そこで収集される。第１のステップは、吸着器Ａｄ１が、蒸発器で支配的であって外部加熱回路Ｈｗによって決定される温度ＴＨＡｄ１を取得したとき、および吸着器Ａｄ２が、凝縮器で支配的であって外部冷却回路Ｋｗによって決定される温度ＴＫＡｄ２を取得したときに完了する。
【００５２】
第２のステップでは、吸着器Ａｄ１と吸着器Ａｄ２との間で熱回収が起こる。第１の弁ユニットは、ここで配置Ｖ１−３にあり、第２の弁ユニットは、配置Ｖ２−３にあり、第３の弁ユニットは、配置Ｖ３−２にあり、第４の弁ユニットは、配置Ｖ４−２にある。
【００５３】
吸着器Ａｄ１およびＡｄ２は、現在、相互に直接接続され、蒸発器Ｖｄおよび凝縮器Ｋｄから遮断されている。吸着器Ａｄ１の熱伝達媒体の一部分は、蒸発し、吸着器Ａｄ２で凝縮する。結果として、吸着器Ａｄ１およびＡｄ２は、同じ温度ＴＧを取得する。第２のステップは、温度ＴＧに到達したときに完了する。同時に、凝縮液容器Ｋｂで収集された液状熱伝達媒体は、蒸発器Ｖｄへ導かれる。
【００５４】
第３のステップでは、脱着が、吸着器Ａｄ２で起こり、吸着が、吸着器Ａｄ１で起こる。第１の弁ユニットは、ここで配置Ｖ１−２にあり、第２の弁ユニットは、配置Ｖ２−１にあり、第３の弁ユニットは、配置Ｖ３−１にあり、第４の弁ユニットは、配置Ｖ４−２にある。凝縮液容器Ｋｂから蒸発器Ｖｄへ入る熱伝達媒体は、外部加熱回路Ｈｗと熱接触して蒸発し、吸着器Ａｄ２へ流れ、そこで凝縮する。同時に、熱伝達媒体は、吸着器Ａｄ１で蒸発し、凝縮器Ｋｄへ流れ、そこで冷却回路Ｋｗと熱接触して凝縮する。凝縮された熱伝達媒体は、凝縮液容器Ｋｂへ流れ、そこで収集される。このステップは、吸着器Ａｄ２が、蒸発器Ｖｄ、従って加熱回路Ｈｗで支配的な温度ＴＨＡｄ２を取得したとき、および吸着器Ａｄ１が、凝縮器Ｋｄで支配的であって冷却回路Ｋｗによって決定される温度ＴＫＡｄ１を取得したときに完了する。
【００５５】
第４のステップでは、吸着器Ａｄ２と吸着器Ａｄ１との間で熱回収が起こる。第１の弁ユニットは、ここで配置Ｖ１−３にあり、第２の弁ユニットは、配置Ｖ２−３にあり、第３の弁ユニットは、配置Ｖ３−２にあり、第４の弁ユニットは、配置Ｖ４−２にある。吸着器Ａｄ２およびＡｄ１は、現在、相互に直接接続され、蒸発器Ｖｄおよび凝縮器Ｋｄから遮断されている。吸着器Ａｄ２の熱伝達媒体の一部分は、蒸発し、吸着器Ａｄ１で凝縮する。結果として、吸着器Ａｄ１およびＡｄ２は、同じ温度ＴＧを取得する。第４のステップは、温度ＴＧに到達されたときに完了する。同時に、凝縮液容器Ｋｂで収集された液状熱伝達媒体は、蒸発器Ｖｄへ導かれる。こうして、稼働サイクルは終了し、第１のステップが再び続く。
【００５６】
この過程の間、吸着器、凝縮器、および蒸発器の熱伝達媒体の温度は、温度センサによって継続的に感知され、図示されない制御ユニットへ伝送され、この制御ユニットは、内部プログラムの実行結果として、切り替え信号を弁ユニットへ出力し、対応する弁配置を実現する。
【００５７】
上述のステップ系列から結論されうるように、熱伝達媒体と、凝縮器Ｋｄの冷却回路、蒸発器Ｖｄおよび吸着器Ａｄ１とＡｄ２の加熱回路との間の熱伝達は、相転移に関連づけられる。熱伝達媒体は、吸着器と凝縮器との間、および吸着器と蒸発器との間に置かれたヒートパイプ部分、およびさらに吸着器の間に置かれた部分において、気相および蒸発状態で循環し、凝縮器と蒸発器との間に置かれた比較的短い部分では排他的に液相状態にある。これは、特別に小さい物理作用力、並びに弁ユニットＶ１およびＶ２を切り替える最小切り替え時間をもたらし、その間に、凝縮器Ｋｄと蒸発器Ｖｄとの間の流体の流れは、ほとんど排他的に重力の影響下で起こる。より小型の弁が、匹敵する熱容量と共に使用され得る。外部液圧回路ＫｗおよびＨｗは、分離されたままであるから、これらの回路の圧力ピークは、弁の切り替えによって完全に回避される。
【００５８】
熱伝達媒体の相転移の使用は、稼働サイクルの第２および第４のステップにおける吸着器間の熱回収過程の持続時間をかなり縮小する。とりわけ、このことは、高速切り替え吸着式冷凍機での大きな利点である。さらに、凝縮器Ｋｄおよび蒸発器Ｖｄは、それらの液圧特性、特に圧力損失、およびそれらの熱伝達能力に関して、吸着器の構成から独立して設計および最適化され得る。ここでは、特に板状熱交換器の使用が適切である。
【００５９】
図２は、吸着式冷凍システムの中で冷媒Ｋｍを循環駆動するのに適した実施形態を示す。その構成に関して、この図で示される冷凍回路の実施形態は、図１で示されるヒートパイプ配列へ実質的に対応する。しかしながら、現在の実施形態において、前述された吸着器は、２つの熱交換器ＷＴ１およびＷＴ２によって置換されている。これらの熱交換器は、冷媒Ｋｍの蒸発および凝縮を実行し、前述された配列の吸着器Ａｄ１およびＡｄ２へ熱結合されている。全ての他のコンポーネントおよびサイクル過程内の動作サイクルは、図１の前述されたヒートパイプ配列に対応する。しかしながら、この実施形態において、冷凍回路の蒸発器Ｖｄは、図１の冷却回路Ｋｗへ結合され、この実施形態の凝縮器Ｋｄは、吸着式冷凍システムの環境へ熱結合される。
【００６０】
図１による実施形態における熱伝達媒体のタイプ、および図２による実施形態における冷媒のタイプは、正確な使用条件、特に凝縮器および蒸発器に存在して外部回路によって決定される温度、管路内部で支配的な圧力、並びに媒体の蒸発熱、および蒸発器、凝縮器、吸着器、および熱交換器の加熱および冷凍能力に、それぞれ依存する。水、並びに例えばアンモニアまたは水とアンモニアの混合物の使用も可能である。これは、装置および方法を計画するとき、当業者の有能な活動の枠内で考慮されるべきである。
【００６１】
追加の実施形態は、当業者の有能な活動から生じ、従属請求項の中で規定されている。
【符号の説明】
【００６２】
Ａｄ１  第１の吸着器
Ａｄ２  第２の吸着器
Ｋｂ    凝縮液容器
Ｋｄ    凝縮器
Ｋｍ    冷媒
Ｖ１    第１の弁ユニット
Ｖ２    第２の弁ユニット
Ｖ３    第３の弁ユニット
Ｖ４    第４の弁ユニット
Ｗｍ    熱伝達媒体
ＷＴ１  第１の熱交換器
ＷＴ２  第２の熱交換器
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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