[发明专利]用于制造吸附式换热器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造吸附式换热器的方法，特别是一种用于制造包括换热器结构的吸附式换热器的方法，该换热器结构以预先合成的固体吸收材料填充。

背景技术

吸附式换热器包括换热器结构，该换热器结构用于输入和输出热能并且其与吸收材料成热接触，该吸收材料使用工作介质(所谓的被吸收物)的相变以便于结合和释放潜在的热能。如果通过冷凝蒸汽状的工作介质这样来释放热量，反之也可以使用通过换热器结构输入的热能重新蒸发被吸收物。为了进行被吸收物的相变将使用大部分的固体材料(所谓的吸收材料)。这种吸收材料的特征在于其具有大的面积体积比的开放多孔的结构。典型地，吸收材料的表面尺寸可以达到数100m²/g的吸收材料。在这些材料中的内部空腔具有分子大小的量纲。由此实现吸收材料的作用，即将外来原子或外来分子接收到其微观多孔的结构中，并从气相过渡到相关联的状态中。例如在吸附式换热器中使用的吸收材料是粘土(例如斑脱土)、硅胶或沸石。对于这些吸收材料通常使用水作为工作介质，水具有2000kj/kg的高冷凝热并因此毫无疑问是唾手可得的工作介质。

严格地说，以两个不同的专业术语表示承受相变的工作介质。待吸收的、还没有被吸收的工作介质表示为被吸收物，与此相反，被加成的或储藏的(吸收的)工作介质表示为吸收剂。为了减少在本说明书中不同定义的数量，工作介质虽然在其相状态中表示为被吸收物，但在某种状态中其在吸收材料中也称为吸收剂或吸着剂来吸收。

吸附式换热器的典型应用是潜在的热存储器和吸热泵。首先存储器用于热能，其次吸收材料使用于热泵技术。

例如通过利用载热液体的穿流从外部输送热能给吸附式换热器，那么必须将从外部流入的热量以有效率的方式传输给吸收材料，以便于释放位于吸收材料中的被吸附的工作介质。对于相反的情况，释放(ausspeichern)热能，即能量流动方向是从吸附式换热器向外，基于吸收材料上的工作介质的冷凝而释放的热能再次从吸附式换热器向外部运走。因为已知吸收材料具有较差导热性，所以吸附式换热器通常制造成具有较高热传导性的和具有吸收材料的换热器结构的组合，该吸收材料用于结合和释放工作介质。换热器结构大多由金属材料，例如由铜、铝或不锈钢构成，也可以使用具有较高热传导性的其它材料，例如陶瓷或特定的塑料。

换热器至少在部分区域中具有用于载热介质流动的空心体，但是该载热介质自身通常与吸收材料没有直接接触。随后换热器结构再次与吸收材料热接触。在最简单的情况中将发生不连贯的倾注，其中该吸收材料大多是粉末状或通过与粘合剂混和而呈圆球状。但是这种简单实现的结构具有较多缺点。即大多存在吸收材料和换热器结构壁之间的较差的热传递。这对于吸收材料的那些与换热器结构不处于直接的紧贴接触(anlagekontakt)的区域更加不利。

另一问题在于，蒸汽状的被吸收物尽可能好地输送给吸收材料。但先决条件是，即额外用于吸收材料中的微观多孔结构具有用于导热性地运输蒸汽状工作介质的连续的通道系统。当如上所述在最简单的情况中通过倾注的方法将吸收材料放入预制的换热器结构，那么要注意，保持这种在吸收材料中的通道系统用于蒸汽状被吸收物。先决条件是，即不能强烈地压缩吸收材料。为了解决这一问题，在此大多放入粒状吸收材料或圆球状吸收材料来代替粉末状吸收材料。但是这也有缺点，即由吸收材料的单个粒子之间的大部分只是点状的结构接触也会使导出换热器结构和导入换热器结构的导热变差。

因此，对于设计有效率的吸附式换热器来说存在着目标冲突。一方面，在吸收材料和换热器结构之间尽可能好的热接触是重要的。另一方面，必须维持吸收材料的开放多孔的结构并且在吸收材料中额外构成用于传输气态被吸收物的宏观通道系统。为了解决这一问题，在已知一些吸附式换热器中至少部分的换热器结构由预先设置了吸收材料涂层的薄金属板或金属薄片构成。由JP 11300147 A公开了已涂层的金属薄片的制造方法，在其表面上将吸收颗粒至少部分地嵌入粘合剂层。还通过平坦地涂覆的薄膜盖住该吸收颗粒。为了构成吸附式换热器将如此涂层的金属薄片折叠成蜂巢状结构的形状。