DE69420404T2

DE69420404T2 - Wärmeübertragungsvorrichtung und verfahren für feststoff-dampf-sorptionsanlagen

Info

Publication number: DE69420404T2
Application number: DE69420404T
Authority: DE
Inventors: Lance Kirol; Uwe Rockenfeller
Original assignee: Rocky Research Corp
Current assignee: Rocky Research Corp
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2014-04-21
Also published as: CZ285095A3; WO1994027098A1; KR100358338B1; CN1099563C; TW314584B; HU9503185D0; RU2142101C1; CN1123053A; ATE184098T1; BR9406573A; CA2160659A1; KR960702597A; ES2137365T3; EP0697085B1; SG47748A1; DE69420404D1; AU6709094A; EP0697085A1; HUT73008A; HU219393B

Description

Festkörper-Dampf-Absorptionssysteme, wie beispielsweise die in der vorgenannten Anmeldung beschriebenen, werden zum Kühlen und zur Kälteerzeugung verwendet. Diese Systeme reichen von kleinen Einrichtungen mit einer Kühlleistung von einigen Watt bis zu relativ großen Einrichtungen mit einer Kühlleistung von Megawatt. Die größeren Systeme, die beispielsweise bei kommerziellen HVAC-Anwendungen verwendet werden, sind gewöhnlich zum Ausstoßen von Wärme entworfen. Dabei werden zu Luftspulen, luftgekühlten Kondensationseinrichtungen, Verdampfungs- Kondensationseinrichtungen, Kühltürme oder zu Grund- oder Oberflächenwasser geleitete Wärmeübertragungsflüssigkeiten verwendet. Gepumpte Schleifen zum Übertragen von Sorptionswärme zu derartigen Wärmeausstoßeinrichtungen sind dem Fachmann wohlbekannt. Jedoch ist in relativ kleinen Systemen, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 5 161 389 offenbarten Einrichtungen, und in einem im US-Patent Nr. 5 271 239 offenbarten Gerät zur elektronischen Kühlung die Verwendung von extra Kühlschleifen und/oder Pumpschleifen zur Übertragung von Sorptionswärme zum Wärmeausstoß nicht praktisch.
In im vorgenannten Patent und einer zusammen damit anhängigen Anmeldung beschriebenen Absorptionssystemen so wie anderen Sorptionssystemen, in denen ein gasförmiger Verbrennungshilfsstoff von einem festen Verbrennungshilfsstoff adsorbiert wird, müssen geeignete Komponenten zum Wärmesausstoß vorgesehen werden. Systeme, in denen der gasförmige Verbrennungshilfsstoff alternativ von dem Adsorbens bzw. Einsaugemittel absorbiert und desorbiert wird, besitzen zwei Wärmequellen, die während des fortlaufenden Betriebs ausgestoßen werden müssen: Wärme von der Verdampfung des Kühlmittels und Wärme von der Adsorption im Adsorptionsreaktor. Bevorzugterweise werden Einrich tungen zum Ausstoßen von Wärme in die Atmosphäre mit keinem oder minimalem Verbrauch elektrischer Energie ausgebildet. Kondensationswärme kann beispielsweise in einer luftgekühlten Kondensationseinrichtung unter Verwendung der natürlichen oder erzwungener Konvektion über der Kondensationsspule ausgestoßen werden.
Im Sorptions-Festkörper-Dampf-Reaktionssystem unter Verwendung eines einzelnen oder einer Vielzahl von Sorptionseinrichtungen zum alternativen adsorbieren und desorbieren von Kühlmittel müssen miteinander in Widerstreit stehende Erfordernisse berücksichtigt und erfüllt werden. In der Desorptionsphase ist es wünschenswert, die gesamte Energie von der Heizeinrichtung zum Antreiben der Desorptionsreaktion zu verwenden. Die Sorptionseinrichtung kann isoliert sein oder anderweitig mit einer Einrichtung zur Minimierung des Wärmeverlustes versehen sein, da jedweder Wärmeverlust an die Umgebung die Gesamtsystemeffizienz verringert und die Größen- und Kapazitätserfordernisse der Wärmequelle erhöht. Andererseits ist während der Sorptionsphase eine wirkungsvolle Wärmeentfernung von der Sorptionseinrichtung erforderlich und die Wärme muß von der Sorptionseinrichtung zu einer Wärmeausstoßkomponente übertragen oder direkt von der Sorptionseinrichtung selbst ausgestoßen werden. Das Problem wird durch die Tatsache verstärkt, daß eine erhöhte Desorptionstemperatur Sorptionseinrichtungs-Umgebungs- Temperatur-Unterschiede erzeugt, die Wärmeverluste genau zu dem Zeitpunkt begünstigen, zu dem ein Wärmeverlust unerwünscht ist.
Im vorstehend erwähnten US-Patent Nr. 5 271 239 ist eine Erfindung offenbart, die eine Ausdehnung von zerstäubter Wärmeübertragungsflüssigkeit von einem Desorptionsreaktor zum Leiten oder Antreiben einer flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit zu einem Adsorptionsreaktor zum Wärmeausstoß der exothermischen Reaktion darin verwendet. Die Wärmeübertragungsflüs sigkeit ist in einer Phasenveränderungs-Zusammensetzung. Dadurch wird kondensierte oder Wärmeübertragungsflüssigkeit in der flüssigen Phase in Kontakt mit den Adsorptionsreaktor- Wärmeübertragungsoberflächen verdampft, wodurch der Reaktor gekühlt und Wärme daraus ausgestoßen wird.
In der US-A-2587996, US-A-2513148 und FR-A-2679633 sind ähnliche Adsorptionsverfahren und -systeme mit den im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 45 wiedergegebenen Merkmalen offenbart.
Die vorliegende Erfindung ist auf verbesserte Systeme und Verfahren zur Verwendung derartiger Einrichtungen zum Ausstoßen von Wärme aus einem Adsorptionsreaktor in Festkörper-Dampf- Sorptions-Systemen, wie vorstehend beschrieben, gerichtet. Die vorliegende Erfindung ist auf Festkörper-Dampf-Sorptions- Systeme gerichtet, die einen Wärmeausstoß zu von der Sorptionseinrichtung getrennten Wärmeausstoßkomponenten ausführen. Die Erfindung stellt ein Kühlverfahren nach Anspruch 1 und ein Sorptionsreaktionssystemgerät nach Anspruch 45 bereit.
Das System enthält ein Gerät, in dem das Systemkühlmittel als Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Kühlen eines Adsorptionsreaktors verwendet wird. Das erfindungsgemäße System enthält eine Aktivierung einer Wärmeausstoßschleife zum Kühlen eines Adsorptionsreaktors unter Verwendung einer Verschiebung der Wärmeübertragungsflüssigkeit ohne das Erfordernis einer Thermostat- oder einer Zylinderspulen- bzw. Solenoidventilsteuerung der Kühlschleife. Das Gerät ist auch zur Übertragung von Wärme von einer einzelnen Wärmequelle zu einem von zwei Reaktoren offenbart, um eine fortwährende Kälteerzeugung oder Kühlung zu erreichen.
Die Systeme, Geräte, Komponenten und Verfahren zum Erreichen der erfindungsgemäßen Verbesserungen werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung bevorzugter nur beispielhaft ange führter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung offensichtlich.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Festkörper-Dampf- Sorptions-Systems mit einem Blasenpumpen-unterstützten Thermosyphon zum Übertragen von Sorptionsenergie zu einer Kondensationseinrichtung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer flexiblen Blasenpumpen- Verbindungseinrichtung,
Fig. 3 ein System, das die Erfindung nicht verkörpert und eine Dampfpumpe mit einer Heizeinrichtung und einem Sperrventil aufweist,
Fig. 4 ein Festkörper-Dampf-Sorptions-System mit einem Ausstoßpumpen-unterstützten Thermosyphon,
Fig. 5 ein Sorptionssystem unter Verwendung eines Druckdeaktivierten-Thermosyphons,
Fig. 6 ein Sorptionssystem mit einem Druckdeaktivierten Thermosyphon unter Verwendung von Kühlmitteldruck-betätigten Ventilen,
Fig. 7 ein Sorptionssystem unter Verwendung eines Druckdeaktivierten Thermosyphon-Systems unter Verwendung getrennter Schaltungen zur Kondensation einer Wärmeübertragungsflüssigkeit und des Systemkühlmittels,
Fig. 8 ein Sorptionssystem mit einem Druck-aktivierten Thermosyphon, das einer einfache Kondensationseinrichtung vom Rückfluß-Typ zur Übertragung von Sorptionsenergie verwendet,
Fig. 9 ein Sorptionssystem mit einem Druck-aktivierten Thermosyphon mit getrennten Kondensationseinrichtungsschaltungen für jeden Reaktor,
Fig. 10 ein Sorptionssystem mit einem Druck-aktivierten Thermosyphon mit getrennten Wärmeübertragungsflüssigkeit- und Kühlmittelkondensationsschaltungen,
Fig. 11 ein zweistufiges Konstant-Druck-Maschinen-Stufensystem mit einem Druck-aktivierten Thermosyphon in beiden Stufen,
Fig. 12 ein zweistufiges Konstant-Druck-Maschinen-Stufensystem mit einem Thermosyphon in der ersten Stufe, das durch eine Kühlmitteldruck in der zweiten Stufe aktiviert wird,
Fig. 13 ein periodisches Kälteerzeugungssystem, das die Erfindung nicht verkörpert, mit einem durch ein Ventil und einen Kühlmitteldruck deaktivierten Wärmeausstoß-Thermosyphon,
Fig. 14 ein Drei-Reaktor-System unter Verwendung von mechanischen Pumpen zur Aktivierung einer Phasenveränderungskühlung und
Fig. 15 eine einzelne Quelleneinrichtung, die nicht die Erfindung darstellt, zum Heizen eines Doppel-Sorptionseinrichtungs- Systems.
Das hier offenbarte System und Gerät kann für irgendeine Festkörper-Dampf-Sorption einschließlich der in den vorstehenden Anmeldungen erwähnten Systeme mit komplexer Verbindung verwendet werden. Die Offenbarungen dieser Anmeldungen sind hier durch die Bezugnahme darauf eingeschlossen. Die erfindungsgemäßen Systeme können auch für andere Festkörper-Gas-Adsorbens verwendet werden, einschließlich Metallhybriden, aktivierten Kohlenstoffen, Silikagel, Zeoliten, Karbonaten, Oxiden, usw. und können zur Adsorption irgendwelcher geeigneter gasförmiger Kühlmittel-Verbrennungshilfsstoffe, wie beispielsweise Wasserstoff, Methan, Ethan, Helium, HFCs und HCFCs verwendet werden. Jedoch sind die Systeme hier insbesondere geeignet für Sorptionssysteme mit komplexer Verbindung des vorstehend genannten Typs zur Adsorption von polarisierten Kühlmitteln, wie beispielsweise Ammonium, Wasser, Methanol, Alkanolamine, Alkylamine, Schwefeldioxid und Phosphin auf festen Metallsalzen. Reaktorsysteme mit derartigen komplexen Verbindungen werden insbesondere beim Entwurf von kleinen, kompakten Einrichtungen verwendet, die mit hohen Leistungsdichten arbeiten, wie in den US-Anmeldungen Serien-Nr. 07/931,036, eingereicht am 14. August 1992, und 07/975,973, eingereicht am 13. November 1992, beschrieben. Insbesondere werden komplexe Verbindungen mit erhöhten Reaktionsraten, die unter Einschränkung der volumetrischen Ausdehnung während der Adsorption des polarisierten Kühlmittels auf dem Metallsalz, wie dort offenbart, verwendet. Demgemäß enthalten und verwenden die erfindungsgemäßen Systeme und Verfahren bevorzugterweise Reaktoren mit einer komplexen Verbindung eines der vorstehend erwähnten polarisierten Kühlmittel und insbesondere bevorzugt Ammonium, adsorbiert auf einem Metallsalz mit einem Halogenid, Nitrat, Nitrit, Oxalat, Sulfat oder Sulfit eines Alkalimetalls, eines Erdalkalimetalls, eines Übergangsmetalls, Zink, Kadmium, Zinn, Aluminium, Natriumborofluorid oder Doppelmetallchlorid, und in dem die volumetrische Ausdehnung der komplexen Verbindung während zumindest der anfänglichen Absorptionsreaktion beschränkt und begrenzt ist, um zumindest ein teilweise kohärentes, kohäsives, physikalisch selbsttragendes Reaktionsprodukt zu erzeugen, das verglichen mit einer ohne derartige Beschränkung der volumetrischen Ausdehnung gebildeten komplexen Verbindung erhöhte chemische Adsorptions-Reaktionsraten aufweist. Andere besondere und nützliche bevorzugte komplexe Verbindungen sind im US-Patent Nr. 4 848 994 aufgelistet. Besonders bevorzugte komplexe Verbindungen sind die aufgelisteten, durch Adsorption von Ammonium auf SrCl&sub2;, SrBr&sub2;, CaCl&sub2;, CaBr&sub2;, CaI&sub2;, CoCl&sub2;, CoBr&sub2;, BaCl&sub2;, BaBr&sub2;, MgCl&sub2;, MgBr&sub2;, FeCl&sub2;, FeBr&sub2;, NiCl&sub2;, ZnCl&sub2;, SnCl&sub2;, MnCl&sub2;, MnBr&sub2; oder CrCl&sub2; oder Mischungen daraus erzeugten, während die volumetrische Ausdehnung der gebildeten komplexen Verbindung während der Adsorptionsreaktion beschränkt wird. Diese Salze können auch mit einem Zeolith, aktivierten Kohlenstoff, aktivierten Aluminium oder Silikagel vor der anfänglichen Ammoniumadsorption gemischt werden. Eine Herstellung der vorstehend genannten in den Reaktoren des erfindungsgemäßen Geräts und Systemen verwendeten bevorzugten Verbindungen kann eine Maximalleistungsdichte pro Masse von Adsorbens, eine Maximalleistungsdichte pro Reaktormasse und eine Maximalleistungsdichte pro gewünschtem oder benötigtem Reaktorvolumen erreichen. Halbe Ablaufzyklen, d. h. Adsorptions- oder Desorptionsreaktionszeiten der Reaktionen mit derartigen verbesserten Reaktionsraten werden in weniger als 30 Minuten durchgeführt, bevorzugt in weniger als 20 Minuten und typischerweise zwischen ungefähr 3 und ungefähr 15 Minuten. Hier wird der Begriff "Adsorption" in dem Sinne verwendet, daß er irgendwelche Festkörper-Dampf-Adsorptionsreaktionen umfaßt, ohne Berücksichtigung dessen, ob es als Adsorption oder Absorption bezeichnet wird.
Die hier verwendeten grundlegenden Festkörper-Dampf- Sorptionssysteme sind in den Fig. 1 bis 10 schematisch dargestellt, die zwei Sorptionseinrichtungen enthalten, die auch als Reaktoren bezeichnet werden können, von denen einer adsorbiert, während der andere desorbiert. Der Adsorptionsreaktor oder die zu adsorbierende Sorptionseinrichtung wird zur Erniedrigung des Dampfdrucks des darin enthaltenen Absorbens auf nahe der Umgebungstemperatur gekühlt. Wenn der Dampfdruck des gekühlten Adsorbens unter den Verdampfungsdruck fällt, zieht die Sorptionseinrichtung Kühlmitteldampf aus der Verdampfungseinrichtung. Dieser Fluß von Kühlmittel von der Verdampfungs einrichtung erzeugt den Kälteerzeugungs- oder Kühleffekt des Systems. Die Steuerung des Flusses des Kühlmittels zu oder von dem Adsorptionsreaktor kann passiv sein, beispielsweise unter Verwendung von Sperrventilen oder Rückdrucksteuerventilen oder der Fluß kann aktiv gesteuert werden, beispielsweise unter Verwendung von Zylinder- bzw. Solenoidventilen oder Motor- oder druckbetätigten Ventilen. Während der exothermen Adsorptionsreaktion erzeugte Wärme wird entfernt, um die Sorptionseinrichtung auf der geeigneten Adsorptionstemperatur zu halten. Während der Adsorptionsreaktor zur Initiierung des Adsorption gekühlt wird, wird die andere Sorptionseinrichtung erhitzt, bis der Druck des Adsorbens darin größer als der Kondensationseinrichtungsdruck ist, zu dessen Zeitpunkt eine Kühlmitteldesorption zur Kondensationseinrichtung beginnt. Zum Desorptionsreaktor zugeführte Wärme erzeugt die zum Antreiben der endothermischen Desorption erforderliche und zum Überwinden eines Wärmeverlustes in dem System notwendige Energie. Am Ende eines Sorptionshalbzyklus oder einer -phase werden die Rollen der zwei Sorptionseinrichtungen umgekehrt.
Die in den Fig. 1 bis 14 schematisch dargestellten Systeme veranschaulichen die Erfindung eines Gerät und eines Verfahrens zum Ausstoßen der in einem Reaktor während einer Adsorption erzeugten Adsorptionswärme. In den zahlreichen gezeigten Gerätausführungsbeispielen verwendet das System eine Wärmeübertragungsflüssigkeit mit einer Phasenveränderung von einer Flüssigkeit in ein Gas bei oder unter der Temperatur des Adsorptionsreaktors. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit, die eine Flüssigkeit oder eine Mischung aus einer flüssigen Phase und einer gasförmigen Phase sein kann, wird zum Adsorptionsreaktor geleitet und während der exothermischen Adsorptionsreaktion einer Wärmeaustauschverbindung mit einem Adsorbens ausgesetzt. Die Wärme von der exothermischen Reaktion wird an die Wärmeübertragungsflüssigkeit übertragen, wodurch zumindest ein Teil von dessen flüssiger Phase verdampft und die Wärme ausgestoßen wird. Das gezeigte System enthält eine Thermosyphonwärmeübertragungsschleife, die zur Zirkulation der Wärmeübertragungsflüssigkeit von dem Adsorptionsreaktor zur Kondensationseinrichtung beiträgt oder hilft. Der Begriff Thermosyphon, wie er hier verwendet wird, soll irgendeine Schleife oder ein System enthalten, in dem sich eine Reaktorkühlung aus einer Phasenveränderung der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des Kühlmittels ergibt, dessen Kondensat durch die Schwerkraft zum Systemflüssigkeitspegel zurückkehrt. Das System kann entworfen sein, das Systemkühlmittel als die Wärmeübertragungsflüssigkeit zu verwenden oder zur Verwendung verschiedener, getrennter Verbindungen.
Es muß verstanden werden, daß in den zahlreichen hier veranschaulichten Systemen die Sorptionseinrichtungen oder Reaktoren interne und/oder externe Wärmeübertragungsoberflächen enthalten können. Die Kondensationseinrichtungen können eine natürliche oder erzwungene (Ventilator)Konvektionskühlung enthalten. Verschiedene Arten von Ausdehnungseinrichtungen, wie beispielsweise eine Kapillarröhre, ein Entspannungsventil, Öffnungen, poröse Materialien, usw. können auf dem Verdampfungseinrichtungseinlaß verwendet werden. Die Sperrventile oder Ein-Weg-Ventile können durch aktive Steuerventile ersetzt werden, wie beispielsweise Solenoide. Die Heizeinrichtungselemente zum Antreiben der Desorptionsreaktion können auf den Wärmeübertragungsoberflächen befestigt sein, wie veranschaulicht, oder in die Sorptionseinrichtungen eingebettet sein. Heizvorrichtungen können elektrische Widerstandsdrähte oder Heizeinrichtungen umfassen oder Wärmeübertragungsflüssigkeiten oder heißes Wasser oder Dampfröhren oder Flüssiggasröhren zum Leiten heißer Verdampfunggase, ein Strahlungsheizen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren thermischer Leitung verwenden. Somit sind nur zum Zweck der Veranschaulichung die bestimmten Gerätskomponenten gezeigt und die Erfindung soll, au ßer es ist anders angegeben, nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt sein.
In Fig. 1 ist ein Festkörper-Dampf-Adsorptionssystem dargestellt. Das System ist in dem Halbzyklus gezeigt, während dessen der Reaktor 10 desorbiert, während der Reaktor 20 adsorbiert. Der Desorptionsreaktor 10 wird durch mit Energie versorgte Heizelemente 13 erhitzt, um die notwendige Wärme zum Antreiben der endothermischen Desorptionsreaktion zu erzeugen, wie vorstehend beschrieben. Die Wärmeübertragungsoberfläche des Adsorptionsreaktors 20 steht über Leitungen 40 und 41 mit der Kondensationseinrichtung 12 in Verbindung. Im veranschaulichten System wird das Kühlmittel als der gasförmige Verbrennungshilfsstoff verwendet, der auf dem festen Adsorbens adsorbiert und desorbiert wird, und als die Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Kühlen des Adsorptionsreaktors. In dem in Fig. 1, ebenso wie in den Fig. 3 bis 11, schematisch dargestellten Gerät sind die Pfeile in den zahlreichen Leitungen in der Richtung des Kühlmittelflusses während des vorstehend erwähnten Halbzyklus gezeigt. Die durchsichtigen oder weiß ausgefüllten Pfeile veranschaulichen einen Fluß des verdampften Kühlmittels, die gestrichelten Pfeile zeigen einen Kühlmittelfluß von zwei Phasen und die schwarz ausgefüllten Pfeile zeigen den Fluß des flüssigen Kühlmittels. Ein Rohr unter den Sorptionseinrichtungen ist mit dem flüssigen Kühlmittel bis ungefähr auf einen Pegel 99 gefüllt.
Wenn das Heizeinrichtungselement 13 in der Sorptionseinrichtung 10 mit Energie versorgt wird, wird das Sorbens erhitzt, bis sein Dampfdruck größer als der Druck in der Kondensationseinrichtung 12 ist. Zu diesem Zeitpunkt fließt der Kühlmitteldampf von der Sorptionseinrichtung 10 durch ein Rohr 23 und ein Sperrventil 37 zur vertikalen Röhre 22, die mit der Wärmeübertragungsröhre 17 in der Sorptionseinrichtung 20 verbunden ist. In der vertikalen Röhre 22 fließender Dampf erzeugt einen "Blasenpump"-Effekt und hebt in der Röhre stehendes flüssiges Kühlmittel an die Wärmeübertragungsoberflächen der Wärmeübertragungsröhre 17. Somit ist die in den Reaktor 20 geleitete Wärmeübertragungsflüssigkeit eine Mischung aus einem Kühlmittel in der flüssigen und in der verdampften Phase. Da das flüssige Kühlmittel auf den Reaktorwärmeübertragungsoberflächen vollständig oder teilweise verdampft, kühlt es den Reaktor 20 auf nahe der Kondensationseinrichtungstemperatur und die Adsorption des Kühlmittels auf dem Sorbens beginnt. Durch die exotherme Adsorptionsreaktion erzeugte Wärme wird durch das verdampfende Kühlmittel entfernt und die Sorptionseinrichtung wird innerhalb weniger Grad der Kondensationstemperatur beibehalten. Die den Reaktor 20 verlassende zweiphasige Kühlmittelmischung wird zu einer Trenneinrichtung 39 geleitet, die typischerweise ein T in den Röhren ist, wobei der Dampfteil des Kühlmittels über ein Rohr 41 zur Kondensationseinrichtung 12 geleitet wird, und ein flüssiger Kühlmittelteil über eine Leitung 42 in die Röhren unter den Sorptionseinrichtungen zurückgeleitet wird. Verdampftes Kühlmittel wird in der Kondensationseinrichtung 12 kondensiert und über ein Rohr 21 zur Flüssigkeit in den unteren Röhren zurückgeleitet. Das flüssige Kühlmittel in den unteren Röhren 44 wird auch über ein Rohr 26 durch ein Entspannungsventil 35 geleitet, um zur Verdampfungseinrichtung 14 zugeführt zu werden. Gasförmiges Kühlmittel von der Verdampfungseinrichtung wird über ein Rohr 24 in den Adsorptionsreaktor geleitet. Ein-Weg-Ventile 31 und 33 leiten das Kühlmittel während der Adsorptionsreaktionsphase zu einem Reaktor. Nach Beendigung des vorstehend beschriebenen Halbzyklus werden die Funktionen der Sorptionseinrichtungen umgekehrt, wobei das Heizeelement 13 in dem Reaktor 10 nicht mehr mit Energie versorgt und das Heizelement 36 in dem Reaktor 20 mit Energie versorgt wird. Wenn das Adsorbens in dem Reaktor 12 ausreichend erwärmt ist, um eine Desorption zu beginnen, wird die Blasenpumpe 18 aktiviert, um ein Kühlen des Reaktors 10 zu erzeugen, zu diesem Zeitpunkt beginnt eine Adsorption darin. Die geschlossene Leitungsschleife, die Kühlmittel in den Adsorptionsreaktor, auf die Kondensationseinrichtung und über die Blasenpumpe zurück zu dem Reaktor leitet, bildet den vorstehend erwähnten Thermosyphon.
Blasenpumpen, die häufig als Gashebe-Pumpe bezeichnet werden, die zum Bringen des kondensierten Kühlmittels zum Adsorptionsreaktor verwendet werden, werden erfindungsgemäß durch von dem gegenüberliegenden Reaktor desorbierten Dampf angetrieben, wie vorstehend beschrieben und in Fig. 1 veranschaulicht.
Blasenpumpen können durch eine Heizeinrichtung, typischerweise eine elektrische, auf der vertikalen Steigleitung der Pumpe angetrieben werden. Die Heizeinrichtung muß auf einer vertikalen oder nahezu vertikalen Röhre oder Leitung und unter dem Flüssigkeitspegel angeordnet sein. Eine derartige auf einer Leitung für flüssiges Kühlmittel angeordnete Heizeinrichtung erzeugt Dampf, wodurch eine Dichte des Kühlmittels in der vertikalen Steigleitung relativ zur in dem Rest des Systems stehenden Flüssigkeit verringert wird. Somit fließen das Kühlmittel mit verringerter Dichte und der Dampf aufwärts, was einen Pumpvorgang erzeugt. Eine Verwendung einer Heizeinrichtung zur Aktivierung der Blasenpumpe erlaubt einen Beginn eines Herunterkühlens und einer Adsorption des Reaktors vor einer Erhitzung des gegenüberliegenden Reaktors auf eine Desorptionstemperatur und einen -druck. Dies ergibt eine verringerte Gesamtzeit zum Aufheizen und Herunterkühlen und eine Gesamtzunahme in der Kühlleistung des Systems. Derselbe Effekt kann auch mit einer Dampfpumpe erreicht werden, in der eine Heizeinrichtung Dampf in einer Röhre von flüssiger Wärmeübertragungsflüssigkeit oder Kühlmittel erzeugt, und ein Sperrventil einen Rückfluß in das Systemflüssigkeitsreservoir verhindert. Somit wird der Kühlmittelfluß zur Adsorptionsreaktorwärmeübertragungsoberfläche erzwungen. Mit dem Sperrventil muß die Heizeinrichtung nicht in der vertikalen Steigleitung sein, die Ausrich tungsempfindlichkeit wird sehr verringert und weniger Flüssigkeitshöhe ist erforderlich, um die Pumpe zu speisen. Ein derartiges Merkmal ist in Fig. 3 gezeigt (die die Erfindung nicht verkörpert), wobei die Heizeinrichtungen 47 und 49 stromabwärts von den Sperrventilen 11 und 13' entlang den Leitungen von dem Flüssigkeitsreservoir 71 angeordnet sind.
Das in Fig. 1 veranschaulichte System kann auch empfindlich gegen eine Ausrichtung sein, da die Blasenpumpen-Dampfzufuhr irgendwie unter den flüssigen Kühlmittelpegel untertauchen muß, wohingegen der Einlaß zur Sorptionswärmeaustauschoberfläche am dem Blasenpumpen-Ausgang nicht untergetaucht werden muß. Eine derartige Ausrichtungsempfindlichkeit kann durch Verbindung der Blasenpumpe auf einer drehbaren oder einer flexiblen Verbindungseinrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, verringert werden. Wie gezeigt, ist die Blasenpumpe 15 mit einem Paar von flexiblen oder drehbaren Verbindungseinrichtungen 19 und 29 entlang den Röhren 23 bzw. 22 versehen, die dem niedrigeren Teil der verbundenen Rohre unter den Verbindungseinrichtungen erlauben, vertikal in die Empfangseinrichtung 27 unter den Flüssigkeitspegel 99 zu hängen.
Fig. 4 zeigt ein Festkörper-Dampf-Adsorptionssystem mit im wesentlichen demselben in Fig. 1 gezeigten Design, das aber eine Ausstoßeinrichtung zum Ausgeben einer Kühlflüssigkeit an den Adsorptionsreaktor enthält. In dem dargestellten System wandeln Ausstoßeinrichtungen 51 und 53, die manchmal als Injektionseinrichtungen bezeichnet werden, kinetische Energie des Dampf-Kühlmittelstroms in ein Druckgefälle zum Pumpen eines flüssigen Kühlmittels zu einem Reaktor um. Vorteile von Ausstoßeinrichtungen gegenüber der Blasenpumpe sind eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber einer Ausrichtung durch Verwendung eines Flüssigkeitssammelbehälters 50, bevorzugterweise mit einem konischen oder sphärischen Grund, oder eines langen zylindrischen Sammelbehälters, in dem die Ausstoßeinrichtungen in irgendeiner gewünschten Neigung versenkt sind, ein robusteres Pumpen, und ein Ausstoß von Flüssigkeit anstelle einer Zwei-Phasen-Mischung an die zu kühlende Sorptionseinrichtung. Ein drehbares oder flexibles Gichtgasabzugsrohr, das mit der Ausstoßeinrichtung am Boden des Sammelbehälters zusammenwirkt, kann auch verwendet werden, um eine Ausrichtungsempfindlichkeit weiter zu verringern.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Sorptionssysteme, die eine Phasenveränderungs-Thermosyphonschleife zum Kühlen irgendeiner Sorptionseinrichtung verwenden. Die Thermosyphonschleife auf der desorbierten Sorptionseinrichtung wird durch einen innerhalb der Sorptionseinrichtung erzeugten Druck deaktiviert. Die Deaktivierung wird durch Herausdrängen aller flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit aus der Thermosyphonschleife erreicht. In den Fig. 5 und 6 ist das Systemkühlmittel auch die Wärmeübertragungsflüssigkeit, während das System in Fig. 7 verschiedene Kühlmittel- und Wärmeübertragungsflüssigkeit- Verbindungen verwendet.
In Fig. 5 ist das gezeigte schematische System ein druckdekativierter Thermosyphon zur Übertragung von Energie zur Kondensationseinrichtung. In dem dargestellten Halbzyklus wird die Sorptionseinrichtung 10 mit einem mit Energie versorgten Heizeinrichtungselement 13 desorbiert und die Sorptionseinrichtung 20 wird mit ihrer nicht mit Energie versorgten Heizeinrichtung adsorbiert. Ventile 63 und 66 werden aktiv gesteuert. Wenn das Ventil 63 geschlossen ist, stehen die Wärmeübertragungsröhren 16 in dem Reaktor 10 nicht mit der Kondensationseinrichtung 12 in Verbindung, wodurch durch Wärme erzeugter Druck das flüssige Kühlmittel durch eine Leitung 77 aus der Wärmeübertragungsröhre und in die Wärmeübertragungsröhren des Reaktors 20 drängt. Ein anfänglicher Druck zur Deaktivierung der Thermosyphonschaltung wird durch die Reaktorheizeinrichungen oder durch in der Thermosyphonschleife ange ordnete Hilfsheizeinrichtungen erzeugt, die gerade lang genug aktiviert werden, um den Dampfdruck in der Schleife ausreichend zu erhöhen, um eine Deaktivierung zu initiieren. Wenn jedoch einmal eine Desorption beginnt, hält der Druck des desorbierten Dampfes die Schaltung deaktiviert, wodurch die zum Beibehalten des Drucks in der Wärmeübertragungsröhre verbrauchte Heizeinrichtungsenergie minimiert wird. Wenn das Ventil 66 offen ist, kann das Kühlmittel durch den Reaktor 20 zur Kondensationseinrichtung passieren und eine Verdampfung des flüssigen Kühlmittels in dem Reaktor 20 kühlt ihn auf die Adsorptionstemperatur, wodurch eine Adsorption darin beginnt. Dann setzt sich eine Kühlmittelverdampfung fort, um Adsorptionswärme zu entfernen. Somit aktiviert das offene Ventil 66 eine Phasenveränderungs-Thermosyphon-Wärmeübertragungsschleife zwischen dem Reaktor 20 und der Kondensationseinrichtung, während das geschlossene Ventil 63 die Thermosyphonschleife auf dem Desorptionsreaktor 10 aufgrund des darin erzeugten Drucks wie vorstehend beschrieben deaktiviert. Am Ende des vorstehenden Halbzyklus werden die Rollen der zwei Sorptionseinrichtungen umgekehrt, wobei die Heizeinrichtung im Reaktor 20 zum Starten der Desorption mit Energie versorgt wird, das Ventil 66 wird geschlossen, die Heizeinrichtung im Reaktor 10 wird nicht mit Energie versorgt und das Ventil 63 wird geöffnet. In beiden Phasen oder Halbzyklen wird der Kühlmittelfluß durch Ventile 31, 33, 62 und 65 gesteuert. Diese Ventile können Ein- Weg-Sperrventile sein oder aktiv betätigt werden. Die aktiv betätigten oder aktivierten Ventile 63 und 66 können Solenoidventile sein, die in Reihe mit denselben zur Energieversorgung oder nicht mit Energieversorgung der Heizeinrichtungen verwendeten Steuerschaltungen gesetzt werden. Alternativ können die aktiv gesteuerten Ventile kolbenbetätigte Ventile sein, die durch in dem Desorptionsreaktor erzeugten Luftdruck oder durch Kühlmitteldampfdruck angetrieben werden.
Eine andere Veränderung eines druckdeaktivierten Thermosyphonsystems wird in Fig. 6 gezeigt. Das gezeigte System verwendet durch Druck in der Verbindungssorptionseinrichtung gesteuerte 3-Durchlaß-Ventile. Die Ventile 72 und 73 werden federbetätigt, 3-Tor-Ventile stellen eine Verbindung zwischen den jeweiligen Sorptionseinrichtungen und der Kondensationseinrichtung 12 her. Wenn der Sorptionseinrichtungsdruck kleiner als oder gleich dem Kondensationseinrichtungsdruck ist, wird der Ventilstöpsel 79 in eine Position gezwungen, um eine Verbindung zwischen dem desorbierenden Kühlmittelauslaßrohr und der Kondensationseinrichtung zu schließen und die Sorptionswärmeübertragungsschaltung zur Kondensationseinrichtung zu öffnen. Das Ventil 73 ist in dieser Position gezeigt. Wenn eine Sorptionseinrichtung für eine Desorption erhitzt wird, zwingt der ansteigende Reaktordruck den Ventilstöpsel in die entgegengesetzte Richtung, wodurch eine Wärmeübertragungsschaltungsverbindung mit der Kondensationseinrichtung geschlossen und ein desorbierendes Kühlmittel zum Zwingen eines flüssigen Kühlmittels von der Raktorwärmeübertragungsröhre 16 über eine Leitung 77 zur Reaktorwärmeübertragungsröhre 17 geleitet wird. In den zwei in den Fig. 5 und 6 gezeigten Systemen werden die aktivierten Ventile, die zwischen den jeweiligen Reaktoren und der Kondensationseinrichtung eine Verbindung herstellen, bevorzugterweise betätigt, so daß eine direkte Verbindung zwischen einem Reaktor und der Kondensationseinrichtung geschlossen wird, sobald die Heizeinrichtung in dem Desorptionsreaktor mit Energie versorgt wird. Eine derartige Funktion stellt sicher, daß das flüssige Kühlmittel in einer Reaktorwärmeübertragungsröhre vor dem Ventilschließen und dem Zwingen des Kühlmittels aus der Röhre verdampft wird. Zu diesem Zweck wird ein elektrisch betätigtes Ventil, das zum gewünschten Zeitpunkt präzise geschlossen werden kann, bevorzugt. Die Erwünschtheit eines derartigen Zeitablaufs besteht darin, den Energieverbrauch zu minimieren. Wiederum bezugnehmend auf Fig. 5, wenn das Ventil 73 geschlossen ist, bevor der Desorptionsdruck in dem Reaktor 10 erreicht ist, wird ein Heizen des Kühlmittels in der Wärmeübertragungsröhre 16 einen Dampfdruckanstieg darin verursachen, um das flüssige Kühlmittel aus dem Reaktorwärmeübertragungsabschnitt zu zwingen, ohne Hilfe durch den Sorptionseinrichtungsdruck.
Das in Fig. 5 und 6 gezeigte Gerät kann zum Leiten des desorbierte Kühlmitteldampfes direkt zur Kondensationseinrichtung ohne Passieren des Wärmereaktorübertragungsabschnitts modifiziert werden. Somit würden beispielsweise in Fig. 5 die Leitungen 61 und 64 mit einer vorstehenden Leitung 59 in Verbindung stehen oder stromaufwärts von den Ventilen 63 bzw. 66 liegen. Ein-Weg-Ventile 62 und 65 könnten durch Verwendung von thermostatisch betätigten Ventilen mit einem mit der Reaktorheizeinrichtung verbundenen Sensor zum Leiten des desorbierten Kühlmittels zur Kondensationseinrichtung ersetzt werden. Alternativ könnte ein Solenoidventil zum selben Zweck verwendet werden. Das Gerät gemäß Fig. 6 könnte ähnlich modifiziert werden.
Im in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet das druckdeaktivierte Thermosyphonsystem getrennte Kühlmittel- und Kühlflüssigkeits-(Wärmeübertragungsflüssigkeit)- Kondensationseinrichtungen und damit verbundene Flüssigkeitsschleifen. Ein derartiger Systementwurf kann gegenüber vorstehend beschriebenen Systemen vorteilhaft sein, die eine einzelne Zusammensetzung für sowohl die Kühlflüssigkeit als auch das Systemkühlmittel verwenden und die nur eine einzelne Kondensationseinrichtung erfordern, wobei es wünschenswert ist, den Kühlmittelbestand zu minimieren, um eine Verwendung einer Wärmeübertragungsflüssigkeit mit verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften zu erlauben, oder die Verwendung von verschiedenen Drücken in den Wärmeübertragungskomponenten des Systems zu erlauben. Beispiele für nützliche Wärmeübertragungsflüssigkeiten für derartige Systeme enthalten Wasser, Alkohole, leichte Kohlenwasserstoffe, Wärmeübertragungsöle und DOWTHERM® Phasenveränderungs-Wärmeübertragungsmedien.
In Fig. 7 sind Ventile 60 und 67 geschlossen, um den Thermosyphon ihrer jeweiligen Sorptionseinrichtungen während der Desorption zu deaktivieren. Somit zwingt während des Desorptionshalbzyklus des Reaktors 10, wenn die Heizeinrichtung 13 aktiviert ist, der erhöhte Dampfdruck die flüssige Kühlflüssigkeit aus der Reaktorwärmeübertragungsröhre 16. Ventile 60 und 67 können elektrisch, thermostatisch oder unter Verwendung einer Druckaktivierung betätigt werden. Wie vorstehend diskutiert, ist es bevorzugt, daß das den Desorptionsreaktor mit der Kühlflüssigkeitskondensationseinrichtung verbindende Ventil vor einem mit Energie Versorgen der Desorptionsreaktorheizeinrichtung geschlossen ist, um Wärmeverluste durch die verdampfende Kühlflüssigkeit zu minimieren. Elektrisch oder thermostatisch betätigte Ventile sind für einen derartigen Zweck bevorzugt. Hilfs-Heizeinrichtungen können in der Thermosyphonschleife ausgebildet und gerade lang genug mit Energie versorgt werden, um die Schleife zu deaktivieren, bis der Druck von der Desorptionsrekatorheizung einen ausreichenden Dampfdruck zur Übernahme erzeugt. In dem gezeigten System wird eine separate Kondensationseinrichtung 55 zum Kondensieren des desorbierten Kühlmitteldampfes von einem Desorptionsreaktor verwendet. Das kondensierte Kühlmittel wird durch eine Leitung 58 und ein Entspannungsventil 35 zur Verdampfungseinrichtung 14 geleitet, während die kondensierte Kühlflüssigkeit über eine Leitung 21 zum Adsorptionsreaktor geleitet wird. Das verdampfte Kühlmittel wird in dem dargestellten Halbzyklus über eine Leitung 24, ein Ventil 33 durch eine Leitung 46 zu dem Adsorptionsreaktor 20 geleitet. Wieder werden am Ende des vorstehend beschriebenen Vorgangs die Funktionen des zwei Sorptionseinrichtungen umgekehrt. Der ungefähre Kühlflüssigkeits(Wärmeübertragungsflüssigkeits)-Füllpegel 99 ist auch gezeigt.
In den Fig. 8, 9 und 10 sind Sorptionssysteme unter Verwendung eines druckaktivieren Thermosyphons gezeigt, in denen der Desorptionsdruck eine Wärmeübertragungsschleife aktiviert, im Gegensatz zu den in den Fig. 5 bis 7 dargestellten druckdeaktivierten Thermosyphonsystemen. Die druckaktivierten Thermosyphons erzeugen eine Aktivierung einer Wärmeübertragung zwischen den Sorptionseinrichtungen, d. h. eine Sorptionseinrichtung aktiviert einen Wärmeausstoß in der anderen Sorptionseinrichtung. Ein Vorteil eines derartigen Systems ist die Verringerung oder Beseitigung von durch die Wärmeübertragungsdeaktivierung verursachten Zeitablaufschwierigkeiten und eine Beseitigung des Verlustes von Heizeinrichtungsenergie aufgrund eines Kühlmittelverdampfens vor der Deaktivierung der Wärmeübertragungsschleife.
Das in Fig. 8 gezeigte druckaktivierte Thermosyphonsystem enthält eine Kondensationseinrichtung 70 vom Rückfluß-Typ zur Kondensation des Kühlmittels, das auch die Kühlflüssigkeit oder die Wärmeübertragungsflüssigkeit ist. Bei der gezeigten Funktion des Halbzyklus desorbiert der Reaktor 90 mit dem daraus durch ein Ein-Weg-Ventil 91 und eine Leitung 96 durch einen Sammelbehälter 85 davon und über eine Leitung 97 in die Wärmeübertragungsoberfläche des Adsorptionsreaktors 80 geleitetes verdampftes Kühlmittel. Der Druck vom Desorptionsreaktor und das desorbierte Kühlmittel zwingen das flüssige Kühlmittel aus dem Sammelbehälter 85 in die Wärmeübertragungsoberfläche 48 des Reaktors 80, wobei es verdampft und den Reaktor zum Entfernen von Absorptionswärme kühlt. In der Kondensationseinrichtung 70 kondensierter Kühlmitteldampf kehrt zur fortwährenden Kühlung zum Reaktor 80 zurück. Heizelemente 92 und 98 sind in den jeweiligen Reaktoren gezeigt, ebenso wie der Flüssigkeitspegel 99 für den Halbzyklus gezeigt ist. Eine Kapillarröhre 83 oder eine äquivalente Ausdehnungseinrichtung leitet das flüssige Kühlmittel zur Ausdehnung und Leitung über eine Leitung 87 zum Adsorptionsreaktor zur Verdampfeinrichtung 14.
Eine Alternative zu dem in Fig. 8 gezeigten einzelnen Kondensationssystem vom Rückfluß-Typ kann separate Rückkehrpfade für das kondensierte Kühlmittel und zur Ausbildung eines Thermosyphons verwenden. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 9 gezeigt, wobei der Reaktor 90 das Kühlmittel desorbiert und der Reaktor 80 in dem gezeigten Halbzyklus adsorbiert. Das in den Adsorptionsreaktor 80 geleitete flüssige Kühlmittel wird durch eine Wärmeübertragung entlang den Wärmeübertragungsoberflächen des Wärmeübertragungsabschnitts 48 verdampft, wobei das verdampfte Kühlmittel zu der Kondensationseinrichtung 95 geleitet wird. Das in Fig. 8 gezeigte System kann auch Sperrventile und eine einzelne Ausdehnungseinrichtung zur Zuführung zu einer Verdampfungseinrichtung 14 enthalten, wie in Fig. 9 gezeigt, um eine Flüssigkeitswanderung zwischen den Seiten zu verhindern.
Noch eine andere Alternative ist in Fig. 10 gezeigt, die ein System zeigt, in dem eine Kühlflüssigkeit oder eine Wärmeübertragungsflüssigkeit verschieden vom Systemkühlmittel verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel enthält das druckaktivierte Thermosyphonsystem Membranen in den Sammelbehältern, die eine flüssiges Kühlflüssigkeit unter Verwendung von Druck ohne Mischen des Kühlmittels und der Kühlflüssigkeit verschieben. In dem gezeigten Halbzyklus wird unter Verwendung von Druck von dem Desorptionsreaktor 90 ein desorbiertes Kühlmittel durch eine Leitung 108 in den Sammelbehälter 101 geleitet, wobei es die Membran 116 zwingt, die flüssige Kühlflüssigkeit aus dem unteren Hohlraum 117 und über eine Leitung 114 in den Adsorptionsreaktor 80 zu verschieben. Wieder wird die verdampfte flüssige Kühlflüssigkeit zur Kühlflüssigkeitskondensationseinrichtung 95 geleitet und die kondensierte Flüssigkeit wird zurück zum Sammelbehälter 101 geleitet. Das in dem Ad sorptionsreaktor 80 adsorbierte Kühlmittel wird von der Verdampfungseinrichtung 14 dorthin geleitet und ein Teil des desorbierten Kühlmittels vom Reaktor 90 wird von der Leitung 108 über eine Leitung 115 und ein Ein-Weg-Ventil 107 und eine Leitung 109 zur Kühlmittelkondensationseinrichtung 110 aufgespalten. Andere bewegbare Schnittstelleneinrichtungen können anstelle der gezeigten Membran verwendet werden. Beispielsweise können Bälge oder Kolben, usw. an der Flüssigkeits-Gas- Schnittstelle zur Verschiebung der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit ansprechend auf einen Gasdruck verwendet werden.
Druckaktivierte Thermosyphonsysteme, bei denen das Systemkühlmittel dasselbe wie oder verschieden von der Kühlflüssigkeit ist, kann auch durch eine kleine Heizeinrichtung in dem Kühlflüssigkeitssammelbehälter aktiviert werden. Somit können kleine Heizeinrichtungen 89 in den Sammelbehältern 85 und 86 der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Systeme ausgebildet sein, um einen Druck zu erzeugen und die Kühlflüssigkeit in die Thermosyphonschleife zu verschieben. Der Vorteil einer Verwendung derartiger Heizeinrichtungen besteht darin, daß ein Herunter- bzw. Abkühlen und eine Adsorption beginnen können, bevor ein Desorptionsdruck in dem gegenüberliegenden Reaktor erzeugt wird, mit dem Effekt einer Verkürzung des Gesamt- Abkühl/Aufwärmzeit und einer Vergrößerung der Nettosystemkühlkapazität. Wie vorstehend als eine Alternative zum Blasenpumpensystem gemäß Fig. 1 beschrieben, können eine Heizeinrichtung und ein Desorptionsdampf auch kombiniert werden, um Zeitablaufvorteile zu erreichen, während ein Energieverbrauch minimiert wird. Wenn erst einmal der Desorptionsdruck in dem gegenüberliegenden Reaktor erzeugt ist, kann die Heizeinrichtung deaktiviert werden.
Die Wärmeausstoßeinrichtung mit den Thermosyphonschleifen oder -schaltungen zum Kühlen von Adsorptionsreaktoren kann mit ab gestuften Systemen, wie beispielsweise den in den US-Patenten Nr. 5 079 928 und 5 263 330 offenbarten verwendet werden. In derartigen abgestuften Konstantdrucksystemen können die Thermosyphon-Wärmeübertragungsschleifen zwischen benachbarten höher- und niedriger-stufigen Reaktoren ausgebildet werden. Beispielsweise können in einem Drei-Stufen-System drei Thermosyphon-Wärmeübertragungsschleifen verwendet werden, eine zwischen Reaktoren der Zwischen- und der höchsten Stufe, eine zwischen den Reaktoren der Zwischen- und der niedrigsten Stufe und eine zwischen dem Reaktor der niedrigsten Stufe und der Kondensationseinrichtung. Für Reaktoren der höheren Stufe dienen die Reaktoren der niedrigeren Stufe als "Wärmesenke" oder Wärmeübertragungsflüssigkeitkondensationseinrichtung und der Reaktor der niedrigsten Stufe stößt die Wärme zur Kondensationseinrichtung selbst aus. Diese Thermosyphonschleifen verwenden Phasenveränderungs-Wärmeübertragungsflüssigkeiten in den Thermosyphon-Wärmeübertragungsschleifen und können mit Doppel- Schaltungs-Wärmeübertragungsleitungen versehen sein, wie in der vorstehenden US-Patentanmeldung 07/931 036 offenbart. In derartigen Mehrfach-Stufen-Reaktor- Wärmeübertragungsschaltungen mit drei oder mehr Reaktoren kann die Schaltung der niedrigsten Stufe das Systemkühlmittel für eine Wärmeübertragung zur Kühlmittelkondensationseinrichtung verwenden oder eine verschiedene Kühlflüssigkeit und eine separate Kondensationseinrichtung. Die Reaktoren höherer Stufe verwenden gewöhnlich eine von dem Systemkühlmittel verschiedene Kühlflüssigkeit, außer es wird ein Kühlmittel mit niedrigem Druck, wie beispielsweise Wasser verwendet.
In Fig. 11 ist ein zweistufiges diskretes Konstantdruck- Stufensystem gezeigt. Es ist zu bemerken, daß das schematisch gezeigte System im Entwurf ähnlich den in den Fig. 7 und 8 gezeigten Systemen ist, die in beiden Stufen verwendete, druckaktivierte Thermosyphonschleifen enthalten. In dem dargestellten System sind Reaktoren 110 und 120 die Reaktoren der niedrigeren Stufe (kühlere) und Reaktoren 130 und 140 sind die Reaktoren der höheren Stufe (heißer). Es wird auch erkannt, daß die Reaktoren der höheren Stufe 130 und 140 eine Kühlflüssigkeit verschieden von dem Kühlmittel verwenden, wohingegen die Reaktoren der niedrigeren Stufe 110 und 120 das Systemkühlmittel als die Kühlflüssigkeit zum Ausstoßen von Wärme zur Kondensationseinrichtung 121 verwenden. Die Sorptionseinrichtungen der niedrigeren Stufe können Doppel-Schaltungs- Wärmeübertragungsabschnittkomponenten enthalten, wie beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 07/931 036 gezeigt und beschrieben. Alternativ kann der Wärmeübertragungsabschnitt 148 zur Wärmeübertragungsflüssigkeitskondensation in einer kleinen Röhre 143 entworfen sein, die innerhalb einer die Wärmeausstoßflüssigkeit enthaltenden größeren Röhre 149 eingewickelt ist, wie beispielsweise in den Reaktoren 110 und 120 schematisch gezeigt.
Das in Fig. 11 dargestellte System zeigt einen Halbzyklus mit einem desorbierenden Reaktor 120, während der Reaktor 140 ein Kühlmittel adsorbiert. In den abgestuften Reaktoren 110 und 130 adsorbiert der Reaktor 110 ein Kühlmittel, während der Reaktor 130 desorbiert. Der Desorptionsreaktor 130 leitet den Kühlmitteldampf zum Sammelbehälter 101, der die Membran 116 ausdehnt und die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit darin verschiebt. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit ist gepunktet gezeigt. Die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit wird in den Adsorptionsreaktor 140 geleitet, wo sie verdampft wird, wobei sie den Reaktor kühlt. Von dort wird die verdampfte Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Desorptionsreaktor 120 der niedrigeren Stufe geleitet und darin bei den niedrigeren Temperaturbedingungen kondensiert. Das in dem Reaktor 120 desorbierte verdampfte Kühlmittel wird durch den Sammelbehälter 138 geleitet und mischt sich in der Leitung 144 mit dem flüssigen kondensierten Kühlmittel. Dann wird die Mischung durch die in dem Wärmeübertragungsabschnitt 148 erzeugte aktivierte Thermosy phonschleife in den Reaktor 110 geleitet, um eine Wärmeübertragungskühlung auszubilden. In den gezeigten Gerät und System erzeugt die Kühlmittelverdampfungseinrichtung 125 ein verdampftes Kühlmittel für Adsorptionsreaktoren. Es ist verständlich, daß, obwohl ein zweistufiges System gezeigt ist, irgendein mehrstufiges System verwendet werden kann, um von dem Vorteil der Thermosyphonschleifen-Wärmeübertragungsvorteile der Erfindung zu profitieren.
Das in Fig. 12 gezeigte System zeigt ein Beispiel für eine Steuerung einer Wärmeausstoß-Thermosyphonschleife unter Verwendung eines Kühlmitteldrucks über Stufen, im Gegensatz zu einer Verwendung von zwei Sorptionseinrichtungen in jeder Stufe, wie vorstehend beschrieben. Somit aktiviert in dem gezeigten zweistufigen Konstantdrucksystem der Kühlmitteldampf von dem Reaktor 134 der zweiten Stufe einen Wärmeausstoß- Thermosyphon auf dem Reaktor 124 der ersten Stufe, wenn darin eine Adsorption auftritt. Die Steuerung der Wärmeübertragungsflüssigkeit 131, die in der sich zwischen den zwei Reaktoren erstreckenden Wärmeübertragungsröhre punktiert gezeigt ist, wird unter Verwendung eines Ventils 129 erreicht, die extern aktiviert werden kann, wie beispielsweise ein Solenoidventil. Eine Wärmequelle 127 erzeugt eine Wärmeeingabe zur Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Antreiben der Desorptionsreaktionen des Systems. Kaltfüllpegel 99 sind für das System gezeigt, das die Verdampfungseinrichtung 122, die Ausdehnungseinrichtung 123 und die Kühlmittelkondensationseinrichtung 139 umfaßt. Der Kühlmitteldampf vom Reaktor 134 der zweiten Stufe aktiviert den Wärmeausstoß-Thermosyphon des Reaktors 124 der ersten Stufe, der einen Wärmeübertragungsabschnitt zum Kühlen des Reaktors enthalten kann, wie vorstehend für die Reaktoren der niedrigeren Stufe gemäß Fig. 11 beschrieben. Eine Aktivierung kann druckangetrieben oder flußangetrieben, d. h. eine Blasenpumpe oder -Ausstoßeinrichtung, oder durch eine mechanische Pumpe angetrieben sein. Pfeile, die flüssiges, gasförmiges und gemischt-phasiges Kühlmittel darstellen, sind nicht gezeigt.
In Fig. 13 (die nicht die Erfindung verkörpert) ist ein periodisches Kälteerzeugungssystem gezeigt, das einen einzelnen Reaktor oder eine Sorptionseinrichtung verwendet. Ein derartiges periodisches einzelstufiges System zeigt eine Thermosyphonschleife zum Kühlen des Reaktors während einer Adsorption mit einem zur Vervollständigung der Wärmeausstoß- Thermosyphonschleife zur Kondensationseinrichtung 153 und einer Leitung 156 zurück zum Wärmeübertragungsabschnitt 160 des Reaktors offenen Ventil 151. Während der Adsorption wird flüssiges Kühlmittel in dem Reaktorwärmeübertragungsabschnitt verdampft und mit dem offenen Ventil 151 wird die Thermosyphonschleife aktiviert. Während der Desorption wird durch Schließen des Ventils 151 und Versorgen der Heizeinrichtung 158 mit Energie der Thermosyphon deaktiviert und ein erhöhter Dampfdruck in dem Wärmeübertragungsabschnitt 160 des Reaktors zwingt das flüssige Kühlmittel aus den Wärmeübertragungsröhren und deaktiviert die Thermosyphons vollständig, um einen Wärmeausstoß zu verhindern. Das System enthält einen Sammelbehälter 152 für ein flüssiges Kühlmittel, Ein-Weg-Ventile 157 und 159, eine Verdampfungseinrichtung 154 und eine Ausdehnungseinrichtung 155. Der Sammelbehälter kann eine Heizeinrichtung enthalten, die zur Verschiebung des Kühlmittels daraus aktiviert wird. Alternativ kann der Sammelbehälter durch eine mechanische Pumpe, eine Dampfpumpe unterstützt durch eine Heizeinrichtung und/oder ein Sperrventil zum Treiben der Flüssigkeit in das System ersetzt werden. Wieder sind die verschiedenen Kühlmittelphasen darstellende Pfeile nicht gezeigt.
Wie hier offenbart, werden Thermosyphonschleifen für einen Wärmeausstoß durch eine Pumpeinrichtung, wie beispielsweise eine Blasenpumpe, eine Dampfpumpe, eine Ausstoßeinrichtung oder durch eine Flüssigkeitsverschiebung aktiviert. Jedoch können mechanische Pumpen zusammen mit diesen Einrichtungen verwendet werden, um Phasenveränderungs-Thermosyphonsysteme für alle vorstehenden Zyklen durch Zuführung eines kleinen Ausmaßes von kondensierter Kühlflüssigkeit zur Wärmeübertragungsoberfläche zu aktivieren. Eine derartige Verwendung einer mechanischen Pumpe kann eine erhöhte Leistungsdichte mit einem geeigneten Zykluszeitablauf ergeben, da ein Aufwärmen und ein Abkühlen gleichzeitig ablaufen können, und da Adsorptions- und Desorptionsperioden nicht von gleicher Dauer sein müssen, wie für die desorptions-angetriebenen Pumpsysteme erforderlich. Eine Verwendung einer mechanischen Pumpe erhöht auch die verfügbaren Steueroptionen. Wenn beispielsweise ein Thermostat anzeigt, daß ein Kühlen nicht länger erforderlich ist, kann die Pumpe ausgeschaltet und eine Adsorption bei einer viel niedrigeren Rate fortgesetzt werden, um eine Lasttemperatur ohne übermäßige Kühlung beizubehalten. Die thermostatische Anforderung von mehr Kühlen veranlaßt eine Aktivierung der Pumpe und Sorptionsraten würden zunehmen. Während Perioden niedriger Anforderung kann die Desorption der gegenüberliegenden Sorptionseinrichtung auch fortschreiten, ohne die Adsorptionsleistung zu beeinflussen, wodurch das System für den nächsten Ruf nach Kühlung geladen wird. Zusätzlich können drei oder mehr Sorptionseinrichtungen verwendet werden, um ein konstantes Verdampfungseinrichtungssaugen auszubilden und Zyklusverluste aufgrund einer Kühlmittelwanderung in den Ausschaltperioden zu verringern oder einfach eine Reserve- oder Überschreitungsspitzenkapazität auszubilden. Ein derartiges System ist in Fig. 14 dargestellt. Pumpen 136 führen flüssiges Kühlmittel zu den Wärmeübertragungsabschnitten 137 der Reaktoren 142 zu. Das System enthält sechs Sperrventile 133 entlang den Leitungen für gasförmiges Kühlmittel zu und von den Reaktoren, wie gezeigt. Eine Kondensationseinrichtung 139, eine Verdampfungseinrichtung 132, ein Entspannungsventil 135 und Reaktorheizeinrichtungen 138 sind auch gezeigt. Die Kühlmittelphasen in nerhalb des Systems werden unter Bezugnahme auf das in den vorstehenden Figuren gezeigte System verstanden.
In kleinen oder miniaturisierten Festkörper-Dampf- Sorptionskälteerzeugungseinrichtungen, -gefriereinrichtungen und Kälteerzeugungssystemen unter Verwendung einer Vielzahl von Sorptionseinrichtungen werden häufig aufgrund von Bequemlichkeit und verringerten Größenerfordernissen elektrische Widerstandsheizelemente verwendet. Fig. 15, die die vorliegende Erfindung nicht verkörpert, zeigt einen alternativen Geräteentwurf unter Verwendung einer einzelnen Wärmequelle und eines einzelnen Ventils, das mit Wärmeübertragungsschleifen zusammenwirkt, zur Steuerung und Leitung des Flusses von erhitztem Dampf oder einer Mischung aus Dampf und Wärmeübertragungsflüssigkeit in der flüssigen Phase zu den Sorptionseinrichtungen zur gewünschten Zeit in dem Reaktionszyklus. Das in Fig. 15 gezeigte Gerät zeigt nur die Wärmeeingabeschaltung, aber es kann mit irgendeinem der vorstehend beschriebenen Sorptionskühlsysteme verwendet werden. In der gezeigten Einrichtung verdampft eine einzelnen Wärmequelle, beispielsweise eine Gasflamme, eine Solarkonzentrationseinrichtung, ein Lagerfeuer, ein elektrisches Element oder dergleichen die Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Dampfkessel 175, wobei ein einzelnes Ventil 171 den Dampf zu einem gewünschten Zeitpunkt entweder zur Sorptionseinrichtung 172 oder 174 leitet. Die Kondensation des Dampfes in der Sorptionseinrichtung erzeugt Wärme, die unter Verwendung eines Doppelschaltungs- Wärmeübertragungssystems, wie vorstehend beschrieben, oder durch Kondensation des Dampfes in einer kleinen Kondensationsröhre 177, die in Kontakt mit der Sorptionseinrichtungs- Wärmeübertragungsoberfläche ist, zum Sorbens übertragen werden kann. Die Kondensationseinrichtungsröhre 177 kann gerade sein, wie gezeigt, und ist mit einer Seite der Wärmeübertragungsoberfläche verbunden, oder sie kann eingewickelt oder konzentrisch relativ zum Kühlkanal der Wärmeübertragungsoberfläche mit mit der Sorptionseinrichtung verbundenden Enden sein, wie sie gewöhnlich in doppelwändigen Wärmeaustauscheinrichtungen verwendet wird. In der dargestellten Einrichtung wird verdampfte Wärmeübertragungsflüssigkeit von dem Dampfkessel 175 zum Ventil 171 geleitet, das angeordnet ist, den Dampf zum Reaktor 174 zu leiten, wo er kondensiert wird, wodurch Wärme freigegeben wird, um eine Desorption in dem Reaktor anzutreiben. Der Zustand des Ventils 171 ist in der Adsorptionsstufe relativ zu dem Reaktor 172 geschlossen, der wie vorstehend beschrieben gekühlt werden kann. Eine derartige Einrichtung zum Heizen kann als Alternative zur herkömmlichen Verwendung der elektrischen Widerstandsheizung für kleine oder miniaturisierte Sorptionskühleinrichtungen oder Kühlsysteme verwendet werden.
Die hier offenbarten erfindungsgemäßen Systeme sind gegenüber den herkömmlichen Systemen vorteilhaft, die die Verwendung eines Solenoids und/oder thermostatisch gesteuerter Komponenten zur Betätigung und Steuerung der Kühlschleifen zur Kühlung von Adsorptionsreaktoren erfordern. Anstelle dessen verwenden die erfindungsgemäßen Systeme eine Dampfdruckverschiebung der Wärmeübertragungsflüssigkeit zur Aktivierung der Wärmeausstoßschleife. Weiterhin bieten die erfindungsgemäßen Systeme den Vorteil einer Verwendung des Systemkühlmittels als die Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Thermosyphon-Kühlschleife. Die hier beschriebenen Systeme können in irgendwelchen Festkörper- Dampf-Sorptionskühlsystemen und -anwendungen verwendet werden. Die Erfindung besitzt einen besonderen Vorteil für kleine und miniaturisierte Kälteerzeugungsmaschinen, beispielsweise mit 5 bis 25 Watt Kühlkapazität, wie beispielsweise persönliche Kühlschränke und Gefrierschränke, mit wenigen beweglichen Teilen, und die mit relativ niedrigen Kosten hergestellt sind. Aufgrund der Verbesserungen und Vorteile von das erfindungsgemäße Gerät und Verfahren enthaltenden Systemen, können Kühlschränke, Gefriereinrichtungen, Kühleinrichtungen und andere Anwendungen derartige Erfindungen enthalten und davon profitieren, wenn derartige Merkmale der Erfindung enthalten sind. Die sich ergebenden Anwendungen werden eine wesentlich verbesserte Kapazität besitzen, insbesondere einschließlich geräusch- und schwingungsloser Funktion, während sie von zuverlässigen, einfachen und günstigen Komponenten profitieren, wieder aufgrund der wesentlichen Verringerung in den Ventilen, Pumpen und anderen energieverbrauchenden Komponenten, die typischerweise in den gegenwärtig kommerziell verfügbaren Kühlschränken, Gefrierschränken, usw. erforderlich sind. Genauer, Einrichtungen und Anwendungen, die die erfindungsgemäßen Komponenten, Verfahren und Vorteile enthalten, enthalten Kühlschränke kleiner Kapazität von zwischen ungefähr 5 Watt und ungefähr 50 Watt und Gefrierschränke kleiner Kapazität von zwischen ungefähr 5 Watt und ungefähr 100 Watt, mit extremen Temperaturverschiebungen. Kühlanwendungen mit hoher spezifischer Leistungsdichte niedriger Wattleistung von bis zu ungefähr 300 Watt Kapazität können aus Komponenten hergestellt werden, die die vorliegende Erfindung enthalten. Eine derartige kleine oder persönliche Kühlschrankkühlung von ungefähr 0ºC bis ungefähr 8ºC und eine Gefrierschrankkühlung bei zwischen ungefähr minus 30ºC bis minus 10ºC und typischerweise bis zu ungefähr 7 Kubikfuß sind Beispiele für derartige Anwendungen. Andere spezifische Beispiele enthalten Hochleistungs- Schnellgefriereinrichtungen, wie beispielsweise in dem US- Patent Nr. 5 161 389 offenbart, oder ähnlichen Einrichtungen, wie beispielsweise Eiskremherstellungseinrichtungen, Eiswürfelerzeugungseinrichtungen, medizinische Gefriereinrichtungen und dergleichen. Noch andere Kühleinrichtungen enthalten eine Klimaanlagenausstattung, insbesondere Klimaanlagen für kleine Zimmer mit weniger als 1,5 Tonnen Kapazität oder automatische oder persönliche Kühleinrichtungen und dergleichen. Andere Kühlgeräte, die entworfen sein können, die vorteilhaften Komponenten und Verfahren der vorliegenden Erfindung zu enthalten, enthalten die in dem US-Patent Nr. 5 271 239 offenbarten elektronischen Kühlsysteme. Eine Liste spezifischer Typen und Beispiele des Geräts und der Anwendungen enthalten:
Verbraucher-Freizeitanwendungen bis zu ungefähr 70 Watt Kapazität, wie beispielsweise kleine oder tragbare oder persönliche Gefriereinrichtungen, Kühlschränke oder Kühl/Gefriereinrichtungs-Kombinationseinheiten, Kühlschränke, Gefriereinrichtungen oder Kombinationsanwendungen, die in Freizeitfahrzeugen, Booten, Automobilen oder Lastwagen eingebaut sein können, und Minibar-Kühlschränke, Gefriereinrichtungen oder Kombinationseinheiten; Küchenanwendungen bis zu ungefähr 400 Watt, wie beispielsweise Schnell-Gefriereinrichtungen, alleinstehend oder kombiniert mit Mikrowellen- und/oder Standard- Kühl/Gefriereinheiten, Eistee/Kaffeeerzeugungseinrichtungen, Eiswürfelerzeugungseinrichtungen, Eiskremerzeugungseinrichtungen, Gefriertrocknungseinheiten und Getränke- oder Wasserkühleinrichtungen; Anzeige- und Verkaufsausstattung und -geräte bis zu ungefähr 500 Watt, wie beispielsweise Kühleinrichtungen, Gefriereinrichtungen und Eiserzeugungseinrichtungen; Dauergüteranwendungen bis zu ungefähr 400 Watt, wie beispielsweise Haushaltskühlschränke und Gefriereinrichtungen und kommerzielle Gefriereinrichtungen und Kühlschränke mit oder ohne Schnell-Gefrier-Fähigkeit, und Entfeuchter; Gebäudeklimatisierungsanwendungen einschließlich Wohneinheits-aufgeteilten Klimaanlagen und Wärmepumpen (1RT bis 5RT), leichte kommerzielle Einheits-aufgeteilten Klimaanlagen und Wärmepumpen (5RT bis 20RT), Raumklimaanlagen (¹/&sub2; RT bis 1 ¹/&sub2; RT) und Wohnungsentfeuchter; Klimatisierungs- und Kühlsystemen für Personenautos, Vans oder Lastwagen oder für kommerzielle Fahrzeuge, wie beispielsweise Busse, Züge, Luftfahrzeuge oder Freizeit- oder kommerzielle Boote und Schiffe, einschließlich Fahrzeug-AC- Systemen (1RT bis 2RT), thermischen Fahrzeugsspeichersystemen (500 bis 100 Wh) und Fahrzeugsitz- oder -bankkühlsystemen; elektronische Kühlgeräte bis zu ungefähr 200 Watt für elektronische und Baustein-Kühlung und elektronischen Systemboxluftklimatisierung; verschiedenartige Ausstattung und Anwendungen, wie beispielsweise HVAC Produkten mit über 20RT Kapazität, medizinische und laboratorische Anwendungen, militärische Produkte einschließlich Kampf-, Piloten- und Astronautenanzügen, industriellen und kommerziellen Wärmepumpen, Dampfkesseln, Speichereinrichtungen für thermische Energie, Gasturbinen, kommerziellen Entfeuchtern, Flugzeugkühlungs- und Kühlausstattung, usw..
Die vorstehende Liste soll nicht erschöpfend sein, sondern eher repräsentative Beispiele spezifischer Typen von Geräten geben, die das erfindungsgemäße Gerät und Verfahren enthalten können. Diese so wie andere Systeme können die Vorteile und Komponenten der vorliegenden Erfindung enthalten.

Claims

1. Verfahren zum Kühlen eines Adsorptionsreaktors (20) in einem Sorptionsreaktionssystem mit

Reaktoren mit einem festen Adsorbens, auf dem ein gasförmiges Kühlmittel abwechselnd adsorbiert und desorbiert wird,

einer Kondensationseinrichtung (12) zum Kondensieren von verdampfter Wärmeübertragungsflüssigkeit oder eines gasförmigen Verbrennungshilfsstoffes und

einer Kühlschleife (22, 21), die mit einem Wärmeübertragungsabschnitt (17) jedes der Reaktoren in Verbindung steht, um die Wärmeübertragungsflüssigkeit oder das Kühlmittel zu und von den Reaktoren zu leiten,

gekennzeichnet durch die Schritte

Leiten einer Wärmeübertragungsflüssigkeit in der flüssigen Phase oder eines flüssigen Kühlmittels (99) in einer Wärmeaustauschpreisgabe zum Adsorptionsreaktor mit dem darin befindlichen Adsorbens, wobei dabei ein Phasenwechsel von einer Flüssigkeit zu einem Gas bei einer Temperatur gleich oder unter der Adsorptionstemperatur auftritt,

wobei die Kühlschleife einen ersten Kühlschleifenteil (21) strömungsabwärts von der Kondensationseinrichtung zum Leiten der in der Kondensationseinrichtung kondensierten flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des Kühlmittels zu dem Reaktorwärmeübertragungsabschnitt aufweist,

wobei ein zweiter Kühlschleifenteil (23) an einer Verbindung (15) strömungsabwärts von der Kondensationseinrichtung mit dem ersten Kühlschleifenteil in Verbindung steht, um verdampfte Wärmeübertragungsflüssigkeit oder einen gasförmigen Verbrennungshilfsstoff von einem Desorptionsreaktor zu der strömungsabwärts liegenden Verbindung zu leiten, an der der Druck der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des gasförmigen Kühlmittels die in der Kühlschleife fließende flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit oder das flüssige Kühlmittel von der strömungsabwärts liegenden Verbindung zum Adsorptionsreaktor treibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Verdampfen der Wärmeübertragungsflüssigkeit durch Erhitzen der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Kühlschleife.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt. Ausbilden einer Einweg-Ventileinrichtung (11, 13) entlang der Kühlschleife zum Verhindern eines Rückflusses der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschleife eine im allgemeinen vertikale Leitung (22) enthält und

die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit durch die verdampfte Wärmeübertragungsflüssigkeit aufwärts entlang der im allgemeinen vertikalen Leitung zum Adsorptionsreaktor getrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Erhitzen der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit in der im allgemeinen vertikalen Leitung (22).

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit das Kühlmittel umfaßt und desorbiertes gasförmiges Kühlmittel zum Treiben des flüssigen Kühlmittels zum Adsorptionsreaktor von einem Desorptionsreaktor zu der Kühlschleife geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit oder das flüssige Kühlmittel in dem Wärmeübertragungsabschnitt (17) eines Adsorptionsreaktors verdampft und zu der Kondensationseinrichtung (12) geleitet wird, und ein Teil der kondensierten Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des kondensierten Kühlmittels zu der Kühlschleife geleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Verwenden einer Ausstoßpumpe (51, 53) zum Leiten der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des flüssigen Kühlmittels in der Kühlschleife.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßpumpe (51, 53) durch eine Kombination aus einem durch eine Heizeinrichtung erzeugten Kühlmitteldampf und dem desorbierten gasförmigen Kühlmittel angetrieben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Verwenden einer Blasenpumpe (15) zum Leiten der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des flüssigen Kühlmittels in der Kühlschleife.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasenpumpe durch eine Kombination aus einem durch eine Heizeinrichtung (47, 49) erzeugten Kühlmitteldampf und dem desorbierten gasförmigen Kühlmittel angetrieben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Verwenden einer durch Dampf von der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit angetriebenen Ausstoßpumpe (51, 53).

13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Verwenden einer mechanischen Pumpeinrichtung (136) zum Unterstützen eines Antreibens einer flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder eines flüssigen Kühlmittels in der Kühlschleife.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor eine komplexe Verbindung enthält, die gebildet wird durch Adsorption eines polarisierten gasförmigen Kühlmittels auf einem Metallsalz mit einem Halogenid, Nitrat, Nitrit, Oxalat, Sulfat oder Sulfit eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Übergangsmetalls, Zink, Kadmium, Zinn, Aluminium, Natriumborofluorid oder Doppelmetallchlorid, in einem Vorgang zur Erhöhung von chemischen Sorptionsreaktionsraten zwischen dem gasförmigen Kühlmittel und der komplexen Verbindung durch Beschränkung der volumetrischen Ausdehnung der während zumindest der anfänglichen Adsorptionsreaktion gebildeten komplexen Verbindung, um eine Reaktionsproduktmasse zu erhalten, die verglichen mit einer ohne Beschränkung der volumetrischen Ausdehnung gebildeten komplexen Verbindung erhöhte chemische Sorptionsreaktionsraten aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte gasförmige Kühlmittel Ammonium ist und das Metallsalz SrCl&sub2;, SrBr&sub2;, CaCl&sub2;, CaBr&sub2;, CaI&sub2;, CoCl&sub2;, CoBr&sub2;, BaCl&sub2;, BaBr&sub2;, MgCl&sub2;, MgBr&sub2;, FeCl&sub2;, FeBr&sub2;, NiCl&sub2;, ZnCl&sub2;, SnCl&sub2;, MnCl&sub2;, MnBr&sub2; oder CrCl&sub2; oder Mischungen daraus umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß

das System die Kondensationseinrichtung (12) zum Kondensieren der Kühlflüssigkeit und eine oder mehrere Leitungen (21, 44, 52, 68) zum Leiten des kondensierten Kühlmittels von der Kondensationseinrichtung zu der Kühlschleife enthält, und das Verfahren die weiteren Schritte Leiten eines desorbierten gasförmigen Kühlmittels von einem Reaktor zu der Kondensationseinrichtung,

Kondensieren des Kühlmittels und

Leiten eines Teils des kondensierten Kühlmittels zu der Kühlschleife umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Kühlmittelverdampfeinrichtung (14) enthält und das Verfahren den weiteren Schritt Leiten eines Teils des kondensierten Kühlmittels von der Kondensationseinrichtung zu der Verdampfeinrichtung umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß

das System eine erste Kondensationseinrichtung (55) zum Kondensieren des gasförmigen Kühlmittels und eine zweite Kondensationseinrichtung (12) zur Kondensieren der Wärmeübertragungsflüssigkeit enthält und das Verfahren die weiteren Schritte Leiten kondensierter Wärmeübertragungsflüssigkeit von der zweiten Kondensationseinrichtung zu der Kühlschleife und unter Druck setzen der Kühlschleife mit einem gasförmigen Kühlmittel zum Treiben der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit zu einem Adsorptionsreaktor umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsreaktionssystem einen oder mehrere derartige erste Reaktoren (10, 20), in denen ein Kühlmittel abwechselnd absorbiert und desorbiert wird, und einen oder mehrere derartige zweite Reaktoren (20, 10) umfaßt, in denen das Kühlmittel abwechselnd desorbiert und absorbiert wird, wobei jeder Reaktor eine Kondensationseinrichtung (12) zum Kondensieren verdampfter Wärmeübertragungsflüssigkeit besitzt,

die Kühlschleife eine Thermosyphonschleife (77) ist, die den Wärmeübertragungsabschnitt (17) des ersten Reaktors mit dem Wärmeübertragungsabschnitt (16) des zweiten Reaktors, oder im Fall einer Vielzahl von ersten und zweiten Reaktoren, jeden der ersten Reaktoren mit dem Wärmeübertragungsabschnitt (16) eines anderen der zweiten Reaktoren verbindet,

wobei das Verfahren den weiteren Schritt Leiten der Wärmeübertragungsflüssigkeit in der flüssigen Phase zu einem oder mehreren Adsorptionsreaktor- Wärmeübertragungsabschnitten während der Adsorptionsreaktion darin, wobei die verdampfte Wärmeübertragungsflüssigkeit die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Thermosyphonschleife zum Leiten der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit darin zu einem oder mehreren Adsorptionsreaktoren verschiebt, umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit das Kühlmittel umfaßt, und das Verfahren die weiteren Schritte Deaktivieren der Thermosyphonschleife (77) in dem Desorptionsreaktor durch Leiten von unter Druck gesetztem gasförmigen Kühlmittel von dem Desorptionsreaktor durch den Wärmeübertragungsabschnitt des Desorptionsreaktors und Treiben des flüssigen Kühlmittels von dem Wärmeübertragungsabschnitt mit dem desorbierten gasförmigen Kühlmittel umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das desorbierte gasförmige Kühlmittel durch Erhitzen des Desorptionsreaktors mit einer ersten Heizeinrichtung (13) zum Antreiben der Desorptionsreaktion unter Druck gesetzt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte Versorgen der ersten Heizeinrichtung (13) mit Energie, um ein flüssiges Kühlmittel von dem Wärmeübertragungsabschnitt zu verschieben, und danach Erzeugen eines Druckes in der Thermosyphonschleife aus dem desorbierten gasförmigen Kühlmittel.

23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosyphonschleife erste und zweite Leitungen (59) enthält, die die Kondensationseinrichtung (12) und die ersten bzw. zweiten Reaktoren (10, 20) verbinden, wobei jede der ersten und zweiten Leitungen ein Ventil (63, 66, 72, 74) enthält, das zum Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Leitungen betätigt wird, und

das Verfahren den weiteren Schritt Schließen des Ventils, das einen Desorptionsreaktor während der Desorptionsreaktion mit der Kondensationseinrichtung verbindet, wodurch ein desorbiertes gasförmiges Kühlmittel durch den Wärmeübertragungsabschnitt (16) des Desorptionsreaktors (10) geleitet wird, um das flüssige Kühlmittel daraus zu treiben,

umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (72, 74) durch einen Kühlmitteldampfdruck von einem Desorptionsreaktor zum Schließen der den Desorptionsreaktor und die Kondensationseinrichtung verbindenden Leitung betätigt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine zweite Heizeinrichtung (89) zum Erhitzen von Kühlmittel in der Thermosyphonschleife enthält und das Verfahren den weiteren Schritt

Versorgen der zweiten Heizeinrichtung mit Energie, um einen Dampfdruck zur Deaktivierung des Thermosyphonschleife in einem Desorptionsreaktor zu erhöhen, bis die erste Heizeinrichtung einen ausreichenden desorbierten Kühlmitteldampfdruck zum Deaktivieren des Thermosyphons erzeugt,

umfaßt.

26. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit durch ein Erhitzen des Desorptionsreaktors mit der ersten Heizeinrichtung (13) zum Antreiben der Desorptionsreaktion unter Druck gesetzt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosyphonschleife erste und zweite Leitungen (21, 56) umfaßt, die die Kondensationseinrichtung (12) und die ersten bzw. zweiten Reaktoren verbinden, wobei jede der ersten und zweiten Leitungen ein Ventil (60, 67) enthält, das zum Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Leitungen betätigt wird, und

das Verfahren den weiteren Schritt Schließen des Ventils (60), das einen Desorptionsreaktor (10) während der Desorptionsreaktion mit der Kondensationseinrichtung verbindet, wodurch eine verdampfte Wärmeübertragungsflüssigkeit durch den Wärmeübertragungsabschnitt (16) des Desorptionsreaktors zum Treiben der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit davon weg geleitet wird, umfaßt.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (60) durch einen Kühlmitteldampfdruck von einem Desorptionsreaktor zum Schließen der den Desorptionsreaktor und die Kondensationseinrichtung (12) verbindenden Leitung betätigt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine zweite Heizeinrichtung (89) zum Erhitzen einer verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Thermosyphonschleife enthält und das Verfahren den weiteren Schritt Versorgen der zweiten Heizeinrichtung mit Energie, um einen Dampfdruck zur Deaktivierung der Thermosyphonschleife in einem Desorptionsreaktor zu erhöhen, bis die erste Heizeinrichtung einen ausreichenden Dampfdruck zur Deaktivierung des Thermosyphons erzeugt, umfaßt.

30. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit das Kühlmittel umfaßt und das Verfahren den weiteren Schritt Aktivieren der Thermosyphonschleife enthält, wobei dies eine Verwendung von unter Druck gesetztem Kühlmitteldruck zum Treiben eines flüssigen Kühlmittels in der Thermosyphonschleife zu einem Adsorptionsreaktor umfaßt, umfaßt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Verwenden eines desorbierten gasförmigen Kühlmittels von einem Desorptionsreaktor zum Treiben eines flüssigen Kühlmittels in der Thermosyphonschleife.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiterhin einen Sammelbehälter (85, 86) zum Aufnehmen eines flüssigen Kühlmittels und eine damit zusammenwirkende weitere Heizeinrichtung (89) enthält, wobei der Sammelbehälter mit einer Leitung (96) zum Leiten eines desorbierten gasförmigen Kühlmittels von einem Reaktor (90) und mit der Thermosyphonschleife verbunden ist, und

das Verfahren die weiteren Schritte Versorgen der Heizeinrichtung mit Energie zum unter Druck Setzen eines Kühlmitteldampfes in dem Sammelbehälter und Verschieben eines flüssigen Kühlmittels daraus in die Thermosyphonschleife

umfaßt.

33. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Versorgen der weiteren Heizeinrichtung mit Energie vor einem Desorbieren eines gasförmigen Kühlmittels in dem Desorptionsreaktor.

34. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiterhin einen Sammelbehälter (85, 86) zum Aufnehmen eines flüssigen Kühlmittels und eine damit zusammenwirkende weitere Heizeinrichtung (89) enthält und das Verfahren die weiteren Schritte Versorgen der Heizeinrichtung mit Energie zum unter Druck Setzen eines Kühlmitteldampfes in dem Sammelbehälter und Verschieben eines flüssigen Kühlmittels daraus in die Thermosyphonschleife umfaßt.

35. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiterhin einen Sammelbehälter (85, 86) zum Aufnehmen eines kondensierten Kühlmittels und weiterhin eine Heizeinrichtung (89) in der Thermosyphonschleife enthält und das Verfahren weiterhin den Schritt Versorgen der Heizeinrichtung mit Energie zum Verdampfen eines flüssigen Kühlmittels, wodurch ein flüssiges Kühlmittel in der Thermosyphonschleife zu einem Adsorptionsreaktor getrieben wird, umfaßt.

36. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel und die Wärmeübertragungsflüssigkeit verschiedene Verbindungen umfassen und das System erste Leitungen (102, 108, 109, 111) zum Leiten eines Kühlmittels zu und von den Reaktoren und zweite Leitungen (114) zum Leiten einer Wärmeübertragungsflüssigkeit darin und eine bewegbare Schnittstelleneinrichtung (116), die mit den ersten und zweiten Leitungen zusammenwirkt, zum Treiben einer Wärmeübertragungsflüssigkeit in die Thermosyphonschleife ansprechend auf einen Kühlmitteldampfdruck auf die bewegbare Schnittstelleneinrichtung enthält und das Verfahren den weiteren Schritt Erzeugen eines ausreichenden Kühlmitteldampfdrucks von einem Desorptionsreaktor zum Aktivieren der Thermosyphonschleife umfaßt.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Schnittstelleneinrichtung einen Sammelbehälter (117) zum Aufnehmen einer flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit und eine damit zusammenwirkende Heizeinrichtung enthält und das Verfahren weiterhin den Schritt Versorgen der Heizeinrichtung mit Energie zum unter Druck Setzen eines Kühlmitteldampfes auf einer Seite der bewegbaren Schnittstelleneinrichtung, wodurch die Schnittstelleneinrichtung zum Verschieben der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit von dem Sammelbehälter in die Thermosyphonschleife bewegt wird, umfaßt.

38. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel und die Wärmeübertragungsflüssigkeit verschiedene Zusammensetzungen umfassen, das System erste Leitungen zum Leiten eines Kühlmittels zu und von den Reaktoren und zweite Leitungen zum Leiten einer Wärmeübertragungsflüssigkeit darin und einen Sammelbehälter zum Aufnehmen einer flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit und Zusammenwirken mit den ersten und zweiten Leitungen zum Treiben einer Wärmeübertragungsflüssigkeit in die Thermosyphonschleife enthält und das Verfahren den weiteren Schritt zusätzliches Heizen des Sammelbehälters zum Verschieben einer flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit daraus in die Thermosyphonschleife umfaßt.

39. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Reaktoren eine durch Adsorption eines polarisierten gasförmigen Kühlmittels auf einem Metallsalz mit einem Halogenid, Nitrat, Nitrit, Oxalat, Sulfat oder Sulfit eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Übergangsmetalls, Zink, Kadmium, Zinn, Aluminium, Natriumborofluorid oder Doppelmetallchlorid gebildete komplexe Verbindung enthalten und das Verfahren weiterhin gekennzeichnet ist durch einen Vorgang zum Erhöhen von chemischen Sorptionsreaktionsraten zwischen dem polarisierten gasförmigen Kühlmittel und der komplexen Verbindung, mit einer Einschränkung der volumetrischen Ausdehnung der während zumindest der anfänglichen Adsorptionsreaktion gebildeten komplexen Verbindung zum Bilden eines Produkts, das verglichen mit einer ohne Einschränkung der volumetrischen Ausdehnung gebildeten komplexen Verbindung erhöhte chemische Sorptionsreaktionsraten erzeugen kann.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte gasförmige Kühlmittel Ammonium ist und das Metallsalz SrCl&sub2;, SrBr&sub2;, CaCl&sub2;, CaBr&sub2;, CaI&sub2;, CoCl&sub2;, CoBr&sub2;, BaCl&sub2;, BaBr&sub2;, MgCl&sub2;, MgBr&sub2;, FeCl&sub2;, FeBr&sub2;, NiCl&sub2;, ZnCl&sub2;, SnCl&sub2;, MnCl&sub2;, MnBr&sub2; oder CrCl oder Mischungen daraus umfaßt.

41. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Adsorbens eine durch Adsorption eines polarisierten gasförmigen Kühlmittels auf einem Metallsalz mit einem Halogenid, Nitrat, Nitrit, Oxalat, Sulfat oder Sulfit eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Übergangsmetalls, Zink, Kadmium, Zinn, Aluminium, Natriumborofluorid oder Doppelmetallchlorid gebildete komplexe Verbindung ist, wobei die komplexe Verbindung durch ein Verfahren zum Erhöhen der chemischen Sorptionsreaktionsraten zwischen dem polarisierten Kühlmittel und der komplexen Verbindung gebildet ist, das die volumetrische Ausdehnung des während zumindest der anfänglichen Adsorptionsreaktion gebildeten komplexen Verbindung beschränkt, um ein Produkt zu bilden, das verglichen mit einer ohne Einschränkung der volumetrischen Ausdehnung gebildeten komplexen Verbindung erhöhte chemische Sorptionsreaktionsraten aufweist, wobei die Kühlschleife eine Leitungseinrichtung zum Leiten der Wärmeübertragungsflüssigkeit von einem oder mehreren der Reaktoren zu einer Kondensationseinrichtung (12) und von der Kondensationseinrichtung zu einem oder mehreren Reaktoren umfaßt, und

das Verfahren die weiteren Schritte Ausbilden eines Dampfdrucks zur Verschiebung der Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Leitungseinrichtung zwischen der Kondensationseinrichtung und dem Reaktor, wodurch eine flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Adsorptionsreaktor geleitet wird, und Verdampfen zumindest eines Teils der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Adsorptionsreaktor und Verwenden der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Treiben der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Adsorptionsreaktor umfaßt.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte gasförmige Kühlmittel Ammonium ist und das Metallsalz SrCl&sub2;, SrBr&sub2;, CaCl&sub2;, CaBr&sub2;, CaI&sub2;, CoCl&sub2;, CoBr&sub2;, BaCl&sub2;, BaBr&sub2;, MgCl&sub2;, MgBr&sub2;, FeCl&sub2;, FeBr&sub2;, NiCl&sub2;, ZnCl&sub2;, SnCl&sub2;, MnCl&sub2;, MnBr&sub2; oder CrCl&sub2; oder Mischungen daraus umfaßt.

43. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Vielzahl von Reaktoren (110, 120, 130, 140) umfaßt und jeder Reaktor eine verschiedene komplexe Verbindung in sich enthält, und das Verfahren den weiteren Schritt Leiten zumindest eines Teil der Wärme von einem exothermischen Adsorptionsreaktor zu einem endothermischen Desorptionsreaktor zum Antreiben der Reaktion darin umfaßt.

44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionssystem drei oder mehr Reaktoren umfaßt, wobei jeder Reaktor eine verschiedene komplexe Verbindung darin enthält, wobei jede der verschiedenen komplexen Verbindungen einen verschiedenen Gasdampfdruck besitzt, der im wesentlichen unabhängig von der Konzentration des gasförmigen Verbrennungshilfsstoffes ist,

wobei das Verfahren den weiteren Schritt Leiten der Wärmeübertragungsflüssigkeit zwischen Reaktoren, die die nächsten nachfolgenden höheren und nächsten nachfolgenden niedrigeren Dampfdruckreaktionsprodukte enthalten,

umfaßt.

45. Sorptionsreaktionssystemgerät mit:

einer Vielzahl von Reaktoren (10, 20), die ein festes Adsorbens enthalten, das ein gasförmiges Kühlmittel abwechselnd adsorbiert und desorbiert, wobei die Reaktoren eine Reaktorwärmeaustauscheinrichtung (16, 17) zum Leiten einer Wärmeübertragungsflüssigkeit in einer Wärmeaustauschpreisgabe zu dem Adsorbens enthalten, einer Einrichtung (13, 14) zum Heizen der ersten und zweiten Reaktoren,

einer Kondensationseinrichtung (12);

einer Verdampfungseinrichtung (14);

einer Wärmeausstoßeinrichtung (22, 21), die mit der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung jedes der Reaktoren zum Ausstoßen von Wärme während einer Adsorption darin in Verbindung stehen, wobei die Wärmeausstoßeinrichtung eine erste Leitung (41) zum Leiten einer verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit von einem Adsorptionsreaktor zu der Kondensationseinrichtung umfaßt, und eine zweite Leitung (21, 22, 4) stromabwärts der Kondensationseinrichtung zum Leiten der kondensierten Wärmeübertragungsflüssigkeit von der Kondensationseinrichtung zu einem Adsorptionsreaktor, wobei das Gerät weiterhin eine in der Wärmeausstoßeinrichtung angeordnete Wärmeübertragungsflüssigkeit umfaßt, die für eine Phasenveränderung von einer Flüssigkeit in ein Gas bei einer Temperatur auf oder unter der Adsorptionstemperatur in einem Adsorptionsreaktor geeignet ist, gekennzeichnet durch eine dampfbetätigte Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung mit einer oder mehreren Gasdruckleitungen (23), die einen Desorptionsreaktor mit der zweiten Leitung (22) der Wärmeausstoßeinrichtung an einer Verbindung (15) stromabwärts der Kondensationseinrichtung zum Leiten einer die Verbindung passierenden Wärmeübertragungsflüssigkeit in der flüssigen Phase zu einer Adsorptionsreaktorwärmeaustauscheinrichtung mit desorbiertem gasförmigen Kühlmittel oder verdampfter Wärmeübertragungsflüssigkeit verbindet.

46. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit dieselbe Verbindung wie das Kühlmittel besitzt.

47. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung eine gasbetätigte Pumpe (51, 53) umfaßt, die durch einen Druck von der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit oder dem gasförmigen Kühlmittel angetrieben wird.

48. Gerät nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Blasenpumpe (15) mit einem im allgemeinen vertikalen Rohr (22) umfaßt, das eine Wärmeübertragungsflüssigkeit in einer flüssigen Phase enthält, die mit der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung (17) und mit der einen oder mehreren Gasdruckleitungen (23) in Verbindung steht, zum Leiten der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des desorbierten gasförmigen Kühlmittels zum Antreiben der Wärmeübertragungsflüssigkeit in der flüssigen Phase entlang des vertikalen Rohrs.

49. Gerät nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung einen Sammelbehälter (50) zum Halten der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit und eine oder mehrere Ausstoßeinrichtungen (51, 53) zum Pumpen des flüssigen Kühlmittels von dem Sammelbehälter zu den Reaktoren umfaßt.

50. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung weiterhin eine weitere Heizeinrichtung (47, 49) umfaßt, die mit der zweiten Leitung der Wärmeausstoßeinrichtung zum Heizen und Verdampfen der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des Kühlmittels darin zusammenwirkt, zum Antreiben der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des flüssigen Kühlmittels zur Reaktorwärmeaustauscheinrichtung zum Kühlen eines Adsorptionsreaktors.

51. Gerät nach Anspruch 50, gekennzeichnet durch erste Einweg-Ventile (37) zur Verhinderung eines Rückflusses des erwärmten flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit oder des Kühlmittels entlang der zweiten Leitung des Wärmeausstoßeinrichtung.

52. Gerät nach Anspruch 45, gekennzeichnet durch eine Durchgangswegeinrichtung (61, 64) zum Leiten des desorbierten gasförmigen Kühlmittels von dem festen Adsorbens zu der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung.

53. Gerät nach Anspruch 52, gekennzeichnet durch ein ausgewählt betätigtes Ventil (63, 66), das mit der Durchgangswegeinrichtung und der ersten Leitung der Wärmeausstoßeinrichtung zusammenwirkt, zum ausgewählten Leiten des desorbierten gasförmigen Kühlmittels zu der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung während der Reaktordesorption und zum ausgewählten Leiten des verdampften Kühlmittels von einem Reaktor zu einer Kondensationseinrichtung während der Reaktoradsorption.

54. Gerät nach Anspruch 52, gekennzeichnet durch druckbetätigte Ventile (72, 74), die mit dem ersten Teil der Wärmeausstoßeinrichtung und der Durchgangswegeinrichtung zusammenwirken und auf einen desorbierten Kühlmitteldruck zum Schließen während der Reaktordesorption anspricht, wodurch desorbiertes gasförmiges Kühlmittels während der Reaktordesorption zu der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung geleitet wird, und zum Öffnen während der Reaktoradsorption, wodurch ein verdampftes Kühlmitte von einem Reaktor zu einer Kondensationseinrichtung geleitet wird.

55. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung erste und zweite Kondensationseinrichtungen umfaßt, wobei die erste Kondensationseinrichtung (12) mit der Wärmeausstoßleitungsschleife zur Kondensation der Wärmeübertragungsflüssigkeit und die zweite Kondensationseinrichtung (65) mit einer Gasdruckleitung zur Kondensation des desorbierten Kühlmittels in Verbindung steht.

56. Gerät nach Anspruch 55, gekennzeichnet durch eine ausgewählt betätigte Ventileinrichtung (60, 67), die mit der Wärmeausstoßleitungsschleife zum ausgewählten Leiten der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit von einem Reaktor zu der ersten Kondensationseinrichtung (12) während der Reaktoradsorption und zum unter Druck Setzen der Schleife mit verdampfter Wärmeübertragungsflüssigkeit von einer Desorptionsreaktorwärmeaustauscheinrichtung während der Reaktordesorption.

57. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung eine bewegbare Schnittstelleneinrichtung (116) ansprechend auf einen Dampfdruck auf einer ersten Seite davon zum Verschieben der Flüssigkeit auf die zweite Seite davon umfaßt.

58. Gerät nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung einen Sammelbehälter (101) enthält, der mit der bewegbaren Schnittstelleneinrichtung zusammenwirkt.

59. Gerät nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter mit der einen oder mehreren Gasdruckleitungen (102, 108) zum Empfangen des desorbierten gasförmigen Kühlmittels darin und mit der Kondensationseinrichtung zum Empfangen der Wärmeübertragungsflüssigkeit in Verbindung steht.

60. Gerät nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Schnittstelleneinrichtung (116) eine in dem Sammelbehälter angeordneten Membran umfaßt.

61. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverschiebeeinrichtung einen oder mehrere Sammelbehälter (85, 86) zum Halten der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit und zum in Verbindung Stehen mit den Reaktoren über die zweite Leitung der Wärmeausstoßeinrichtung umfaßt und die eine oder mehrere Gasdruckleitungen desorbiertes gasförmiges Kühlmittel von einem Desorptionsreaktor empfängt.

62. Gerät nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß der eine oder mehrere Sammelbehälter weiterhin eine weitere Heizeinrichtung (89) umfassen und damit zum Heizen und Verdampfen des Kühlmittels zum Verschieben der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit von dem Sammelbehälter zu der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung zusammenwirkt.

63. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Reaktoren ein Verschiedenes festes Adsorbens darin enthält, wobei jedes feste Adsorbens ein Reaktionsprodukt zwischen einem festen Verbrennungshilfsstoff und einem darauf adsorbierten gasförmigen Verbrennungshilfsstoff umfaßt, wobei jedes der verschiedenen Reaktionsprodukte einen verschiedenen gasförmigen Verbrennungshilfsstoffdampfdruck besitzt, der im wesentlichen unabhängig von der Konzentration des gasförmigen Verbrennungshilfsstoffes ist.

64. Gerät nach Anspruch 63, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von drei oder mehr Reaktoren (110, 120, 130, 140), wobei die verschiedenen Reaktionsprodukte darin eine ansteigende Reihenfolge von gasförmigem Verbrennungshilfsstoffdampfdruck mit der Adsorptionstemperatur eines niedrigeren Dampfdruckreaktionsprodukts bei einem niedrigeren Reaktionsdruck besitzt, die höher als die Desorptionstemperatur des nächsten nachfolgenden höheren Dampfdruckreaktionsprodukts bei einem hohen Reaktionsdruck ist, und eine Einrichtung zum Leiten der Wärmeübertragungsflüssigkeit zwischen den Reaktoren zum Ausstoßen einer Adsorptionswärme von dem Reaktor mit der höchsten Temperatur zu dem Reaktor mit der nächst niedrigeren Temperatur.

65. Gerät nach Anspruch 45, gekennzeichnet durch eine einzelne Wärmequelle (175) zum Verdampfen der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit, ein Dreiweg-Ventil (171) zum ausgewählten Leiten der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit jeweils zu den Reaktoren und eine Leitungseinrichtung, die die einzelne Wärmequelle und das Dreiweg-Ventilelement verbindet, zum Leiten des verdampften Kühlmittels von der Wärmequelle zu dem Ventil.

66. Gerät nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktoren einen Wärmeübertragungsabschnitt (171) enthalten, der in einer Wärmeübertragungsverbindung mit dem festen Adsorbens steht, zur Kondensation der verdampften Wärmeübertragungsflüssigkeit.

67. Gerät nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktoren eine komplexe Verbindung enthalten, die gebildet wird durch Adsorption eines polarisierten gasförmigen Kühlmittels auf einem Metallsalz mit einem Halogenid, Nitrat, Nitrit, Oxalat, Sulfat oder Sulfit eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Übergangsmetalls, Zink, Kadmium, Zinn, Aluminium, Natriumborofluorid oder Doppelmetallchlorid, und durch ein Verfahren zur Erhöhung von Adsorptions- und Desorptionsreaktionsraten durch Beschränkung der volumetrischen Ausdehnung der komplexen Verbindung zumindest während der anfänglichen Adsorptionsreaktion.

68. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte gasförmige Kühlmittel Ammonium ist und das Metallsalz SrCl&sub2;, SrBr&sub2;, CaCl&sub2;, CaBr&sub2;, CaI&sub2;, CoCl&sub2;, CoBr&sub2;, BaCl&sub2;, BaBr&sub2;, MgCl&sub2;, MgBr&sub2;, FeCl&sub2;, FeBr&sub2;, NiCl&sub2;, ZnCl&sub2;, SnCl&sub2;, MnCl&sub2;, MnBr&sub2; oder CrCl&sub2; oder Mischungen daraus umfaßt.

69. Gerät nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit das Ammonium-Kühlmittel umfaßt.

70. Gerät nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsflüssigkeit das Kühlmittel umfaßt und die Kondensationseinrichtung mit der Wärmeausstoßeinrichtung und dem einen oder mehreren Sammelbehälter zur Zufuhr von kondensiertem Kühlmittel dazu in Verbindung steht.

Gerät nach Anspruch 63 oder 64, dadurch gekennzeichnet, daß Adsorptionswärme in einem Reaktor (110, 120) einer niedrigeren Stufe und kälteren Temperatur durch das kondensierte Kühlmittel in der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung ausgestoßen wird und bei einer Adsorptionswärme einem Reaktor einer höheren Stufe und wärmeren Temperatur (130, 140) durch die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit in der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung ausgestoßen wird, und die Wärmeausstoßschleife eine oder mehrere Kühlmittelleitungen (144), die mit der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung zum Zirkulieren des Kühlmittels von der Reaktorwärmeaustauscheinrichtung des Reaktors mit der kühleren Temperatur zur Kondensationseinrichtung und zurück zur Reaktorwärmeaustauscheinrichtung des Reaktors mit der kühleren Temperatur zusammenwirkt, und eine oder mehrere Wärmeübertragungsflüssigkeitsleitungen (137) zum Leiten der Wärmeübertragungsflüssigkeit zwischen der Wärmeaustauscheinrichtung eines Reaktors mit einer höheren Temperatur und eines Reaktors mit einer niedrigeren Temperatur enthält.