[发明专利]分离型固体吸附式制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体吸附式制冷系统，特别是涉及一种分离型固体吸附式制冷系统。

背景技术

近年来因臭氧层被破坏、温室效应等问题对于环境造成负面影响，世界各国皆开始管制会散发温室气体的冷媒，并同时开发出许多兼具环保及节能特点的技术。其中，固体吸附式制冷技术具有干净无污染、主机不需外来电源、结构简单、使用寿命长、无动件及噪音等优点，而且还具有可以利用废热(例如工业废热、太阳能等低温热源)驱动等特性，因此被认为是能同时兼顾节能及环境保护的有效关键技术。

固体吸附式制冷技术的原理是利用吸附剂对冷媒的吸附作用造成冷媒液体的蒸发，进而产生制冷效应。固体吸附式制冷系统是由吸附床、蒸发器及冷凝器等三个主要元件所构成，其基本原理为利用冷却水及热水以冷却或是加热吸附剂使冷媒在吸附床进行吸附及脱附作用，再将冷媒引导至蒸发器及冷凝器进行吸热及放热。

其中，吸附作用是藉由冷却水或空气等介质通过高温的吸附床，以带走吸附剂(一般为硅胶、沸石、活性碳等)的显热及吸附热，并使吸附剂吸附冷媒(一般为水、甲醇、乙醇或氨等)。又因气相冷媒压力降低，因此可使得与吸附床相连的蒸发器内的冷媒蒸发吸热而制冷。

脱附作用则是使高温热水通过吸附床，以提高吸附剂的温度，并使得原本被吸附于吸附剂中的冷媒脱附出来，进而完成吸附剂的再生。而脱附出来的冷媒则会流动至冷凝器，并由冷凝器中的冷却水使其冷却凝结成液态冷媒。因此，可透过交互通入冷却水及热水于吸附床中，以使得吸附剂得以反复吸附及脱附冷媒，并再配合蒸发器及冷凝器的作用，而达到制冷的效果。

而固体吸附式制冷技术可应用在空调系统中以取代现有空调系统中的压缩机。然而，目前固体吸附式制冷系统受限于吸附剂材料及工作流体的选择，吸附与脱附作用皆需要在真空压力下进行，因此各元件及连接管路皆需要达到耐高压的要求，并且系统的整体体积皆极为庞大。

此外，由于吸附床、蒸发器及冷凝器都需整合于同一真空腔体内，吸附、脱附、蒸发及冷凝也需要在同一压力环境中进行，即便是将蒸发器与冷凝器整合成同一热交换器，也仍旧是无法有效缩小固体吸附式制冷系统的体积。再者，现有习知整合蒸发器及冷凝器功能的热交换器其实并未特别针对蒸发与冷凝的热传特性进行设计，因此不但无法提升制冷效能，系统的制造成本也无法有效降低，所以迟迟无法将固体吸附式制冷系统有效地运用在空调系统中。

由此可见，上述现有的固体吸附式制冷系统在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的分离型固体吸附式制冷系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的固体吸附式制冷系统存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的分离型固体吸附式制冷系统，能够改进一般现有的固体吸附式制冷系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的固体吸附式制冷系统存在的缺陷，而提供一种新的分离型固体吸附式制冷系统，所要解决的技术问题是使其藉由将壳管式热交换器作为蒸发制冷的元件，不但可利用壳管式热交换器具有的热传特性提升制冷效果，而且还可以降低固体吸附式制冷系统的制作成本，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的固体吸附式制冷系统存在的缺陷，而提供一种新的分离型固体吸附式制冷系统，所要解决的技术问题是由于壳管式热交换器无需设置在真空环境下，因此可与真空腔室分离设置，以达到减少系统整体体积的功效，从而更加适于实用。