專利名稱：用于冷卻和/或加熱器的熱化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
用于冷卻和/或加熱器的熱化學(xué)反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域01本發(fā)明涉及一種用于冷卻和/或加熱器的熱化學(xué)反應(yīng)器，其包括至少一個試劑單元，所述試劑單元能夠通過化合作用吸收來自儲罐的氣流， 并能夠在溫度升高的作用下通過逆化合作用解吸所述氣流，以便該氣流重 新集成到所述儲罐中，所述試劑單元布置在容器中，所述容器通過導(dǎo)管連 接到所述儲罐，并具有壁體，所述壁體中的至少一些壁體包括擴散部件， 所述擴散部件允許在所迷試劑單元和所述儲罐之間朝一個方向或另一個方 向分配氣流，所述試劑單元能夠在氣流吸收期間膨脹，并能在氣流解吸期 間收縮，并被連接到加熱部件。
目前，已知多種文獻，其中公開了在該領(lǐng)域中的改進。
實際已經(jīng)顯示了該實施例具有許多缺陷。實際上，單元的金屬性 質(zhì)極大地限制了可被吸收的氣體的數(shù)量，并且另外其特征在于滯留吸收微 粒較差。這迫使氣流太快地通過起過濾器作用的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)使單元的 結(jié)構(gòu)復(fù)雜化并使其變得笨重。[13還從EP 0 206 875中已知一種由氯化物和發(fā)泡碳衍生物(foamed carbon derivative )的混合物形成的試劑單元，其每單位體積能夠吸收大量 的氣體，并且解決了質(zhì)量傳遞的問題。然而，該固體試劑單元具有很低的 機械強度，該機械強度趨于在壓力梯度和它所承受的體積變化的作用下快 速變形，從而在冷卻再生循環(huán)期間其氣體保持能力趨于逐漸降低。最后，用于質(zhì)量交換的試劑表面可以發(fā)生很大的變形以致它們完全失效。[14在US2 384 460提供的解決方案中，反應(yīng)物質(zhì)在圍擋壁體之間被 限制在一個有限的容積中，并且穿有孔的氣體管穿過該反應(yīng)物質(zhì)，所述管 填充有用于保持所述反應(yīng)物質(zhì)的玻璃絨。因為緊密的封圍，反應(yīng)物質(zhì)不但 在飽和階段期間而且在連續(xù)的吸收-解吸周期期間都保持相同的體積和相 同的形狀。[15在EP0692086中也公開了一種非常相似的熱化學(xué)反應(yīng)器裝置， 其尤其描述一種熱化學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括封裝在容器中于封擋壁體之 間的固體試劑單元， 一些所述壁體能進行質(zhì)量交換。該反應(yīng)器的特征在于 以下事實所使用的試劑單元可根據(jù)被吸收氣體的數(shù)量而承受體積方面的 變化，而封擋壁體能夠克服所述體積變化的趨勢而確保所述單元在形狀上 的穩(wěn)定性。因此，在該文獻中提出將固體試劑單元封裝在具有嚴格的適 當尺寸的容器中，從而該試劑單元在不同的吸收-解吸周期中保持其尺寸， 保持其初始的機械強度并避免其膨脹，即使它通過爆裂而遭到破壞。[16很顯然，特別如在后兩篇文獻中所描述的，將試劑限制在一有限 的空間中，盡管為避免系統(tǒng)的損壞、特別是為避免試劑單元的爆裂是必須 的，但其會對期望的熱化學(xué)反應(yīng)的最佳進行造成障礙。當然，阻止試劑膨 脹大大降低了可被連續(xù)吸收和解吸的氣體的最大數(shù)量，這特別會反應(yīng)在系 統(tǒng)的自主時間上。[17在文獻FR2 723 438中描述了另一種類似的裝置，并且該裝置試 圖處理固體試劑從封殼壁體的分離，該分離通過熱傳遞系數(shù)的降低而導(dǎo)致 反應(yīng)能量的損失。為此，在試劑和封殼壁體之間導(dǎo)入流體，所述流體在試 劑和封殼之間產(chǎn)生熱連接。此外，在封殼內(nèi)部加入流體限制裝置，以便限 制所述流體的移動并且防止其積聚在試劑的頂部。[18然而，該裝置的缺陷是實施復(fù)雜，因為其為應(yīng)用流體并限制該流 體而使用額外的部件。發(fā)明內(nèi)容[191 因此，本發(fā)明的目的是提供一種新的熱化學(xué)反應(yīng)器，試劑的膨脹 在其中不會受到阻擋，但是可被控制以便完全利用其吸收-解吸能力而不用擔心其通過爆裂而遭到破壞。[20為此，本發(fā)明提供一種用于冷卻和/或加熱器的熱化學(xué)反應(yīng)器， 其包括至少 一個試劑單元，所述試劑單元能夠通過化合作用吸收來自儲罐 的氣流，并能夠在溫度升高的作用下通過逆化合作用解吸所述氣流，以便 該氣流重新集成到所述儲罐中，所述試劑單元布置在容器中，所述容器通 過導(dǎo)管連接到所述儲罐，并具有壁體，所述壁體中的至少一些壁體包括擴 散部件，所述擴散部件允許在所述試劑單元和所述儲罐之間朝一個方向或 另一個方向分配氣流，所述試劑單元能夠在氣流吸收期間膨脹，并能在氣 流解吸期間收縮，并被連接到加熱部件，其中，所述壁體中的至少一些壁 體是活動壁體，所述活動壁體能伴隨著所述試劑單元在所述容器中進行膨 脹或收縮時由該試劑單元執(zhí)行的縱向運動，以便允許所述試劑單元進行膨 脹與通過收縮恢復(fù)到初始形狀的連續(xù)變形現(xiàn)象。[21根據(jù)一優(yōu)選實施例，在本發(fā)明中，所述容器也由管形成，其各端 部由 一半球體延長并且其直徑使得它允許基本無間隙地安插所述試劑單 元，而所述試劑單元本身具有柱形的形狀并被夾于兩個盤件之間，必要時， 所述盤件能夠在所述試劑單元的膨脹作用下朝所述各半球體縱向滑動，或 者必要時能夠在所述試劑單元的收縮作用下朝所述管的中央?yún)^(qū)域縱向滑 動。[22另外，根據(jù)一個有益的特征，本發(fā)明還提出能夠在所述試劑單 元和所述儲罐之間朝一個方向或另一個方向分配氣流的擴散部件由一多壁 體組形成，這些壁體彼此交疊，從而在中央形成一通道，每個所述壁體都 由允許氣流通過的材料制成，所述壁體組能夠穿過為此設(shè)于所述試劑單元 和所述活動壁體中的開口而插入，并且所述壁體組在其端部之一處與所述 導(dǎo)管連通，該導(dǎo)管將所述容器連接到所述儲罐。[23根據(jù)本發(fā)明的一實施例，熱化學(xué)反應(yīng)器配備有加熱部件，所述加 熱部件由一組位于所述容器外的加熱圏或加熱條形成，而所述試劑單元布 置在所述容器內(nèi)。[24
另一方面，本文獻還涉及一種包括按本發(fā)明的熱化學(xué)反應(yīng)器的冷 卻和/或加熱器，該反應(yīng)器通過配設(shè)有閥的導(dǎo)管被連接到氣-流體儲罐，并 且本文獻還涉及具有這種冷卻和/或加熱器的恒溫設(shè)備。[25本發(fā)明還涉及將在以下說明中清楚描述的特征，并且所述特征可 考慮為獨立的或它們所有可能的組合。


[26參照附圖并參考通過指示和非限制性的方式給出的示例性實施 例的本說明書將允許更好地理解是如何實施本發(fā)明的，其中附圖中[27-圖l示出按本發(fā)明的熱化學(xué)反應(yīng)器的一實施例的示意性透視和 分解圖，[28-圖2示出按本發(fā)明的冷卻和/或加熱器的示意性的透視圖， [29-圖3和4分別示出按本發(fā)明的熱化學(xué)反應(yīng)器在吸收氣體之前和 之后的示意性的縱剖面^L圖，[30-圖5示出配置有圖2的冷卻和/或加熱器的設(shè)備的示意性透視圖。
具體實施方式
31] 在圖1中可以看到的涉及本發(fā)明一特別實施例的熱化學(xué)反應(yīng)器1 包括固體試劑單元2，其呈插入到由管形成的容器3中的至少四個柱狀板 的形式，所述容器優(yōu)選是由不銹鋼材料制成并具有一直徑，該直徑適于在 它們裝配好后確保其內(nèi)壁體30和試劑單元2的外表面20之間的緊密接觸。 此外，參見圖3，試劑單元2按定中心的方式滑入形成容器3的管中，同 時在所述管的各端部34、 35處設(shè)有一定間隙32。[32形成容器3的管的各端部34、 35還借助封閉部件31來封閉，所 述封閉部件具有半球體或罩的形狀(在圖1中僅示意性地圖示了其中之 一)，在反應(yīng)器l的制造期間，其通過焊接固定。[33參見圖2,容器3通過導(dǎo)管4連接到儲罐5，所述儲罐用于容納 壓力下的氣體如氨，所述導(dǎo)管設(shè)有閥40與止回和/或單向閥41。34優(yōu)選的是，在按本發(fā)明的熱化學(xué)反應(yīng)器中使用的試劑單元2的性 質(zhì)基于兩種組分的結(jié)合，這兩種組分即膨脹的天然石墨(GNE )和活性鹽， 所述膨脹的天然石墨在熱化學(xué)反應(yīng)期間仍保持惰性，而所述活性鹽如堿鹽、 堿土鹽或金屬鹽。能夠看出包含GNE的這種結(jié)構(gòu)可以^t進所述方法的熱 化學(xué)性能。 、[35在圖l示出的示例性實施例中，試劑單元2穿有三個開口 (未圖 示出)，即一個中心開口和位于該中心開口兩側(cè)的兩個開口，這些開口分 別用于允許擴散部件7和套筒6的通過，其中所述擴散部件用以在試劑單 元2和儲罐5之間朝一個方向或另一方向分配氣流，而所述套筒6用以容 納如加熱電阻的加熱部件。[36對此可以看出根據(jù)另一實施例，按本發(fā)明的熱化學(xué)反應(yīng)器還可 以配置有加熱部件，所述加熱部件不是由插入試劑單元2中的加熱電阻形 成，而是由一組位于所述容器3外的加熱圏或加熱條形成。[37加熱電阻的護套6傳統(tǒng)上呈不銹鋼管的形式，其穿過容器3，并 且在其兩個端部處固定到半球形的封閉部件31的底部，而擴散部件7呈多 個可滲透壁體的組合體形式，所述擴散部件的結(jié)構(gòu)表示本發(fā)明的另一特性。[38因此，所述擴散部件7更特別地是由一組的多個壁體形成，這些 壁體彼此交疊，從而在中央確定一通道，各壁體是由能夠允許氣流通過的 材料制成，該壁體組能夠經(jīng)為該目的設(shè)于試劑單元2中的上述開口通過。 所述壁體組在其端部之一與導(dǎo)管4形成連通，所述導(dǎo)管4將容器3連接到 儲罐5并在這兩個元件之間傳送氣流。[39實際上，形成擴散部件7的組合體尤其包括由型條形成的內(nèi)壁體 以及由不銹鋼編織物(fabric)形成的中間壁體，所述型條具有三角形截 面，在將例如R2T4型的穿孔板在兩部位折疊之后制出，而所述不銹鋼編 織物的網(wǎng)眼尺寸優(yōu)選在IO微米到100微米之間，并且該不銹鋼編織物圍繞 在穿孔板周圍。最后，該組合體還包括由拉伸金屬制的多孔管形成的外壁 體，所述多孔管的小孔的尺寸優(yōu)選在100微米到800微米之間。[40另一方面，根據(jù)本發(fā)明，包括擴散部件7的所述多壁體組的長度 與形成容器3的管長度大致相同，以便其各端部與封閉部件31的各半球體 的底部接觸。[41已知地，擴散部件7為熱化學(xué)反應(yīng)隨時間的進行和再現(xiàn)起到非常 重要的作用。為了該目的，在本發(fā)明的框架內(nèi)賦予擴散部件7的結(jié)構(gòu)具有 很多優(yōu)點。實際上，穿孔板避免了設(shè)置在試劑單元2中的擴散孔受到阻塞， 而不銹鋼編織物用作過濾器，能夠在試劑單元2中滯留可能的鹽粒，所述 鹽粒在閥40打開時可被吸入回路中。另外，拉伸金屬管阻止因試劑單元2膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力經(jīng)穿孔板中的孔眼通過不銹鋼編織物。42由于熱化學(xué)反應(yīng)器1的這種結(jié)構(gòu)，因此形成試劑單元2的材料被 徑向限制在容器3的內(nèi)壁30、護套6壁和包括擴散部件7的壁體組的外壁 之間。[431 有益的是，根據(jù)本發(fā)明，試劑單元2還被夾在兩個盤件8之間， 所述盤件配設(shè)有用于分別使護套6和擴散部件7通過的開口 80、 81、 82, 所述開口 80、 81、 82定位在為相同原因設(shè)置在試劑單元2中的開口前面。[44根據(jù)本發(fā)明，所述盤件8有利地限定活動壁體，所述活動壁體能 夠縱向地滑動，并且必要時在冷卻期間于試劑單元2膨脹的作用下沿間隙 32朝向封閉部件31而伴隨著試劑單元2的運動，或在其再生期間于試劑 單元2的收縮作用下朝向容器3的中央?yún)^(qū)域33而伴隨著試劑單元2的運動。[45根據(jù)一優(yōu)選實施例，盤件8分別支靠在試劑單元的下表面21或 上表面22上，通過適當?shù)倪B接部件將這些盤件與所述表面連在一起。[46按慣例，當閥40打開時，以液態(tài)在壓力下保存于儲罐5中的氣 體蒸發(fā)，并通過擴散部件7向試劑單元2的鹽擴散，鹽固定住所述氣體， 并且根據(jù)本發(fā)明，其能夠縱向膨脹，如參照圖3和4時可以看出的。氣體 的蒸發(fā)引起在儲罐5處產(chǎn)生冷卻，而氣體和鹽之間的放熱反應(yīng)同時引起容 器3處熱量釋放。當試劑單元2中的鹽完全飽和時，將加熱電阻連接到主 體部分，以便進行熱量供應(yīng)和氣體的解吸，氣體則通過單向閥41流返儲罐 5，氣體在該儲罐中重新冷凝，而試劑單元2收縮到其初始體積。[47允許試劑單元2沿間隙32吸氣并縱向地膨脹，有利的是可避免 采用傳統(tǒng)設(shè)備擔心的反應(yīng)器遭破壞的問題，特別是因為這可避免擴散部件 7承受很高的壓應(yīng)力，所述擴散部件傳統(tǒng)上還起圍限壁體的作用。[48在另一方面，根據(jù)本發(fā)明的另一特征，為停止在試劑單元2的膨 脹期間由其執(zhí)行的移動并為阻止其與各封閉部件31的底部接觸，使盤件8 的直徑大致與形成容器3的管的內(nèi)徑一致，并且因此每個盤件在各個封閉 部件31處能夠分別鄰靠在所述管的內(nèi)壁上，因為在該部位處管的直徑變 窄。[49] 因此，盤件8的存在有利地避免了在試劑單元2的膨脹期間擴散 部件7的端部被阻塞。[501 本發(fā)明還涉及一種冷卻和/或加熱器10,如在圖2中示意性地圖 示的，其包括兩個具有前述特征的熱化學(xué)反應(yīng)器1，每個熱化學(xué)反應(yīng)器通 過導(dǎo)管4被連接到氣-流體儲罐5，而導(dǎo)管4本身又配置有閥40和止回閥 41。[51當參照圖5時，這樣的冷卻和/或加熱器10可以適用在恒溫設(shè)備 100上，所述設(shè)備具有箱體101,所述箱體用于接納需保持溫度的產(chǎn)品，并 且致冷的儲罐5朝其內(nèi)部取向。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻和/或加熱器(10)的熱化學(xué)反應(yīng)器(1)，其包括至少一個試劑單元(2)，所述試劑單元能夠通過化合作用吸收來自儲罐(5)的氣流，并能夠在溫度升高的作用下通過逆化合作用解吸所述氣流，以便該氣流重新集成到所述儲罐(5)中，所述試劑單元(2)布置在容器(3)中，所述容器通過導(dǎo)管(4)連接到所述儲罐(5)，并具有壁體，所述壁體中的至少一些壁體包括擴散部件(7)，所述擴散部件允許在所述試劑單元(2)和所述儲罐(5)之間朝一個方向或另一個方向分配氣流，所述試劑單元(2)能夠在氣流吸收期間膨脹，并能在氣流解吸期間收縮，并被連接到加熱部件，其中，所述壁體中的至少一些壁體是活動壁體，所述活動壁體能伴隨著所述試劑單元(2)在所述容器(3)中進行膨脹或收縮時由該試劑單元(2)執(zhí)行的縱向運動，以便允許所述試劑單元(2)進行膨脹與通過收縮恢復(fù)到初始形狀的連續(xù)變形現(xiàn)象。
2. 如權(quán)利要求l所述的反應(yīng)器(l)，其中，所述容器(3)由管形成， 其各端部由呈至少一個半球體形式的封閉部件(31)延長，并且其直徑使 得它允許基本無間隙地安插所述試劑單元(2)，而所述試劑單元本身具 有柱形的形狀并被夾于兩個盤件(8 )之間，所述盤件必要時能夠在所述試 劑單元(2)的膨脹作用下朝所述各封閉部件(31)縱向滑動，或者必要時 能夠在所述試劑單元(2 )的收縮作用下朝所述管的中央?yún)^(qū)域(33 )縱向滑 動。
3、 如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器(1)，其中，為在所述試劑單元(2) 的膨脹期間停止由其進行的運動并為阻止它接觸到所述各封閉部件(31) 的底部，所述盤件(8)的直徑與形成所述容器(3)的管的內(nèi)徑基本相同， 并且因此所述各盤件能夠鄰靠在所述封閉部件(31)之一的內(nèi)壁體上。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的反應(yīng)器(1),其中，所述盤件(8 )分別 支靠于所述試劑單元的下表面(21)或上表面(22)，所述盤件通過適當 的連接部件與其連在一起。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的反應(yīng)器(1),其中，能夠在所述 試劑單元(2)和所述儲罐(5)之間朝一個方向或另一個方向分配氣流的 擴散部件(7)由一多壁體組形成，這些壁體彼此交疊，從而在中央形成一 通道，每個所述壁體都由允許氣流通過的材料制成，所述壁體組能夠穿過 為此設(shè)于所述試劑單元(2 )和所述活動壁體中的開口而插入，并且所述壁 體組在其端部之一處與所述導(dǎo)管(4)連通，該導(dǎo)管將所述容器(3)連接 到所述儲罐(5)。
6. 如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器(1)，其中，所述壁體組由內(nèi)壁體、 中間壁體和外壁體形成，所述內(nèi)壁體是由型條限定，該型條具有三角形截 面，由適當折疊穿孔板而獲得，所述中間壁體由圍繞所述內(nèi)壁體纏繞的不 銹鋼編織物形成，而所述外壁體由多孔金屬制成的管形成。
7. 如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器(1)，其中，所述穿孔板是R2T4型的。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的反應(yīng)器(1)，其中，所述不銹鋼編織物 具有尺寸在10微米到100微米之間的網(wǎng)眼。
9. 如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器(1)，其中，所述多孔金屬具有尺寸 在100微米到800微米之間的小孔。
10. 如權(quán)利要求5到9中任一項所述的反應(yīng)器(1)，其中，所述多壁 體組的長度與形成所述容器的管的長度基本相同，從而其各端部接觸到所 述各封閉部件(31)的底部。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的反應(yīng)器(1)，其中，所述加熱部 件由一組位于所述容器(3)外的加熱圏或加熱條形成。
12. —種冷卻和/或加熱器，其包括如權(quán)利要求1到11中任一項所述 的熱化學(xué)反應(yīng)器(1)，所述反應(yīng)器通過配設(shè)有閥(40)的導(dǎo)管(4)被連 接到氣-流體儲罐(5 )。
13. —種恒溫設(shè)備(100)，其配備有如權(quán)利要求12所述的冷卻和/ 或加熱器(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻和/或加熱器的熱化學(xué)反應(yīng)器(1)，其包括至少一個試劑單元(2)，所述試劑單元能夠通過化合作用吸收來自儲罐的氣流，并能夠在溫度升高的作用下通過逆化合作用解吸所述氣流。所述試劑單元(2)布置在容器(3)內(nèi)，所述容器具有壁體，所述壁體中的至少一些壁體設(shè)有擴散部件(7)，所述擴散部件用于分配氣流。另外，所述試劑單元(2)能夠在氣流吸收期間膨脹，并能在氣流解吸期間收縮，并被連接到加熱部件。另外，所述壁體中的至少一些壁體是活動壁體，所述活動壁體能伴隨著所述試劑單元(2)進行的縱向運動，以便允許連續(xù)變形現(xiàn)象。
文檔編號F25B17/08GK101248320SQ200580051432
公開日2008年8月20日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者F·金德貝泰, L·里戈 申請人:科爾德維公司