专利名称：微型热传递系统或热与质量传递系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及微型热传递系统或热与质量传递系统，具体来说，涉及单块的或 一体的微型热传递系统或装置或热与质量传递系统或装置，该系统或装置包括多个垫片或 垫层，各个垫片包括多个微型槽，用来执行热和/或质量交换功能。
背景技术：
传统上，蒸气压缩系统已经用于各种加热和冷却应用中，诸如住宅和商业用的空 调、冷却器和热泵。这些系统一般地包括四个基本部件-蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装 置。蒸发器和冷凝器包括多个热交换器，它们蒸发和冷凝制冷剂，同时吸收和排出热量。压 缩机从蒸发器中接受制冷剂蒸气并充分地提升其压力，以在冷凝器中冷凝蒸气。从冷凝器 中流出之后，较高压力下的冷凝的制冷剂流受到膨胀装置的控制，返回到蒸发器内，重复该 循环以产生连续的加热或冷却效果。然而，传统的蒸气压缩系统具有若干个缺点。例如，大部分蒸气压缩系统依赖于对 环境有不利影响的合成制冷剂。还有，大部分蒸气压缩系统利用昂贵的高级电能作为动力。 此外，蒸气压缩系统常由于使用了压缩机而噪音大和不可靠，且往往使用大体积的总体系 统设计，该设计阻碍了小规模或便携式的使用。一种吸收型热泵(文中也被称之为“吸收型冷却和/或加热系统”)可被看作对传 统的蒸气压缩系统的环境友好的替代。原则上，传统的蒸气压缩系统的压缩机被以下部件 的组合所替代解吸器、吸收器、液体溶液泵，以及回热溶液热交换器而形成吸收型热泵。由 于没有了主要的运动零件，即压缩机，所以吸收型热泵的好处是少关心可靠性的问题。吸收 型热泵内没有压缩机还意味着比蒸气-压缩系统安静得多的操作。此外，与使用高级电能 作为驱动该系统的输入的蒸气-压缩系统不同，吸收型热泵通常以更加容易得到和低级的 热能运行，热能的获得可取自生物燃料和化石燃料的燃烧，取自大大未使用的废热源(例 如，汽车废气、过量的制造热量等)，取自太阳热能以及其它类似能源。在冷却模式的运行 中，该热能输入被用来提供冷却和/或去湿，而在加热模式中，热输入被用来将环境热量泵 到更高的温度。因为在吸收型热泵中蒸气-压缩系统的压缩机被以下部件的组合所替代解吸 器、吸收器、液体溶液泵，以及回热溶液热交换器，所以，吸收型热泵的热与质量交换通常比 蒸气-压缩系统更加强烈，由此，需要添加传热表面面积。由于该相对较大表面面积的要 求，吸收型热泵通常已经被归属到非常大的商业和工业冷却器的应用中，并达到紧凑的设 计，同时，提供高的性能系数(COP)已经成为主要的挑战。此外，若干个诸如双重效果、三重效果和用来改善COP而开发的发生器-吸收器热交换循环之类的先进的吸收循环，均依赖 于附加的内部回热来提高性能，还着重于对高的单位体积的热与质量传递率的需要。事实 上，这些循环还未广泛地得到实施，主要因为缺乏实际可行和紧凑的热与质量交换装置。因此，希望能获得紧凑的吸收型冷却和/或加热系统，其提供与较大系统的输出 相当的输出。然而，在使用两个最普通的工作流体对(即，溴化锂-水和氨-水)的吸收系 统中，诸如吸收和解吸之类的过程自然包括二元流体内的偶联的热与质量传递，导致系统 设计中的复杂性和挑战。尤其是，在氨-水系统中，由于在全部系统内存在着液态和蒸气态 的吸收剂(即，水)和制冷剂(即，氨)，所以，如此的二元流体过程发生在系统内的所有部 件中(包括冷凝器、蒸发器、精馏器和回热式热交换器)。对于其它不够普通的工作流体(例 如，多组分流体)，则需要多部件的热与质量传递过程。对于在可利用分散提供的废热、太阳 热能或其它容量比工业规模小的能量的紧凑的高通量结构中实施吸收系统，则热与质量交 换器的设计应该提供若干个难于同时达到的特征。例如，在其它类似系统特性中，该系统应 包括对工作流体为低的热与质量传递阻力，对于工作流体和将这些工作流体偶联到体积紧 凑的外部热源和散热器的流体所必须的传递表面面积，以及对于偶联流体为低的阻力。在对达到紧凑的高通量设计为不可缺少的一个或多个这些特征中，尚缺少大部分 可供的吸收部件的概念。例如，目前在商业吸收型冷却器中使用的主要结构(即，蒸气吸收 到落在承载冷却剂液体的管排上的溶液膜内)，遭受到高的冷却剂侧的阻力，以及液体薄膜 对传递表面的差的湿润。此外，某些现有设计提高了吸收/解吸过程，但不能降低另一侧 (即，偶联流体侧)上的单相阻力，由此，需要大的系统部件，并导致高的工作流体和偶联流 体的压降，这导致高的寄生功耗，并还由于系统部件内的压降引起的饱和温度下降，导致驱 动温差的损失。除了吸收型的冷却和/或加热系统之外，还希望提供用来执行其它功能的各种其 它热传递系统或热与质量传递系统，例如，相关的冷却或加热功能、基本的传热、蒸馏以及 本技术领域内技术人员将会想到的其它类似功能。 因此，对于微型热传递系统或装置或热与质量传递系统或装置，存在着早就感到 但一直未得到解决的需要，这样的系统或装置提供紧凑的模块化多用的设计，该设计在个 别系统的部件和总体系统组件中可应用于高通量的热与质量传递，同时，克服目前使用结 构的弱点。还需要有微型的单块吸收型热泵，其可从便携式集成系统中提供显著的加热和 冷却输出。本发明的主要实施例和其变体代表着高度适用于各种设计条件的小型化技术， 并还适用于多种工业中涉及二元、三元和其它多组分流体热与质量传递的若干个系统。
发明内容
简要地描述并根据一个实施例，本发明的诸方面总的涉及用于吸收型冷却和/或 加热或执行其它热和/或质量传递功能的系统和装置。具体来说，根据一个方面，封闭在 盖板之间的带有一体的微型槽和空间、流体入口和出口通道以及必要的蒸气-液体空间的 阵列的平行、对齐的交替垫片，形成了热致动的吸收型热泵的热与质量传递系统部件。带有 微型特征的平行垫片的组件引导流体流过所形成的吸收器、回热溶液热交换器、解吸器、精 馏器(使用带有挥发吸收剂的工作流体的应用中)、冷凝器、回热制冷剂热交换器以及蒸发 器，它们一起包括单一效果的吸收型热泵的热与质量传递系统部件。如本文中较详细地描
24述的，在特殊或具体的实施例中，热与质量传递部件通过成对的交替垫片形成在微型、单块 装置或组件内。在需要双重效果、三重效果、发生器-吸收器-热交换(GAX)循环，或其它 先进的吸收循环的实施例中，布置到附加的、形成的热与质量传递系统部件内的附加微型 特征被纳入到装置内，以实现要求的回热式热与质量传递。根据一个方面，吸收循环的工作流体在纳入到垫片一侧内的微型和其它通道内流 动，而高的(热源)、中间的(排热)和低的(冷却流)温度偶联流体，在与初始侧上的相应 工作流体流热接触的垫片一侧上流动。因此，多组的两个垫片(“垫片对”)具有稍许区别 的微型特征的几何形，这些垫片组包括全部吸收型热泵或其它热传递系统或热与质量传递 系统的建造块，它们为实现要求的全部冷却或加热负荷的需要，在数量上复制。纳入到各个 垫片内的特征成组地进行布置，使各组代表着热泵中各个热传递系统部件或热与质量传递 系统部件(例如，吸收器、解吸器等)的相应通道。相应形成的热与质量传递系统部件之间 的流体连接通过以下方法实现连接系统外部的流体管线；或特殊地设计垫片或盖板的不 同零件之间的发送通道；或通过某些其它类似的连接机构。一般地说，工作流体大量地被包 含在垫片组件内，因此，较之于提供同样容量的传统热泵，流体总量减小了好几倍。根据另外的方面，不管热传递装置或热与质量传递装置的物理布置如何，冷却的、 排热的和热源流体流总能通过合适的入口和出口连接进入和离开热传递装置或热与质量 传递装置，能使加热或冷却负载有多样性的配置。在一个方面，工作溶液泵设置在系统组件 的外面，以泵送工作流体通过热与质量传递部件和横贯组件内各个垫片的阵列布置的微型 槽。在热泵循环过程中，并根据另一方面，制冷剂流和制冷剂-吸收剂溶液从低压侧膨胀到 高压侧(以及对于先进的吸收循环为必要的中间压力)通过垫片内一体定制的限制件或通 过外部连接的阀门来实现。根据各种方面，垫片内的微型槽和其它微型槽包括方形、矩形、半圆形、半椭圆形、 三角形或其它单独地连接的横截面，以按照需要能够让流体在单相或二相状态中流动，根 据热与质量传递要求、运行压力、组装后装置的结构强度、尺寸公差及垫片和盖板粘结的制 造限制，以及其它因素，来确定微型横截面形状和尺寸。一般地说，根据总的组装尺寸以及 微型槽尺寸，通过诸如平版印刷术、蚀刻、加工、冲压之类的过程或其它合适工艺过程，在垫 片内形成微型槽。通过诸如用于最普通采用的金属组件的扩散粘结和钎焊，且如果允许的 话或为工作流体、运行条件和要求的负载所专用，则通过胶合塑料、陶瓷或其它非金属装置 部件，来实现多个垫片对和盖板的连接和组装而形成微型的热传递系统或热与质量传递系 统的实施例。通过改变微型槽尺寸、槽的数量、垫片长度和宽度以及垫片对数量，来实现热 负荷中的模块化。根据另一方面，对于大规模实施如本文中所述的微型热传递组件或热与质量传递 组件，多个组件通过外部管道串联地和/或并联地布置连接，以形成多个连接的热传递组 件或热与质量传递组件。根据各个方面，对于较大的容量，将垫片细分为代表热传递系统或 热与质量传递系统的各个热与质量传递系统部件的个别的组件，而不是单块的热传递组件 或热与质量传递组件，以方便于连接的灵活性，在提供的负载中大大地增大不受约束性。结合以下附图，从下面对优选实施例和诸方面的详细书面描述中，本发明上述的 和其它的方面、特征和益处将变得清晰明了，但也可对其实现各种改变和修改，而不脱离本 发明新颖概念的精神和范围。
附图示出了本发明的一个或多个实施例和/或方面，附图连同书面描述一起用来 解释本发明的原理。只要有可能，在全部的附图中相同的附图标记用来表示实施例中相同 的或类似的元件，附图中图1示出根据本发明各种方面进行构造和操作的单块的微型热传递装置或热与 质量传递装置的实施例。图2示出如本文中所描述的热传递装置或热与质量传递装置的实施例，其中切去 一部分以示出从装置中移去的盖板的截面，显示出通过垫片形成的热与质量传递系统部件 的一部分。图3示出如本文中所描述的热传递装置或热与质量传递装置的示范的、完全组装 的实施例。图4A-4D示出根据本系统实施例的示范微型热传递装置或热与质量传递装置的 分解立体图。图5示出根据本发明热传递装置或热与质量传递装置实施例的内部热与质量传 递系统部件以及部件之间流体流动的功能性示意图。图6A和6B是根据本系统实施例分别显示垫片A和垫片B的示范性图示的立体图。图7A和7B是根据本系统实施例分别显示垫片A和垫片B的示范性图示的前视图。图8A和8B是根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与回热溶液热交换器相连 的那些部分的立体图。图9A和9B是根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与回热溶液热交换器相连 的那些部分的放大立体图(即，该两图是图8A和8B的放大图)。图IOA和IOB示出根据本装置实施例的多个堆叠的垫片A和垫片B与回热溶液热 交换器相连的那些部分的放大立体图。图IlA和IlB示出根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与解吸器和精馏器相 连的那些部分的立体图。图12A和12B示出根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与冷凝器相连的那些 部分的立体图。图13A和1 示出根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与回热制冷剂热交换 器相连的那些部分的立体图。图14A和14B示出根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与蒸发器相连的那些 部分的立体图。图15A和15B示出根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与吸收器相连的那些 部分的立体图。图16A和16B是根据本装置实施例的垫片A和垫片B分别与吸收器相连的那些部 分的放大立体图，具体显示垫片A和B内蒸气入口孔和通道的位置。图17示出本系统模块化的实施例，其包括与吸收的冷却和/或加热系统相连的离 散的热与质量传递系统部件。图18示出与光化学蚀刻过程的一个实施例相关的诸步骤，用以制造如本文所述
26的示范的微型槽。图19示出根据本系统一个实施例的热压真空炉的示意图，该真空炉用扩散法将 各种垫片、盖板和其它系统的部件粘结在一起。图20示出根据本系统一个示范实施例的多个堆叠的垫片A和B的一部分的剖视 图，显示诸垫片内微型槽的布置。图21示出根据本系统一个示范实施例的垫片A和B的放大剖视图，显示具体示范 的垫片和微型槽尺寸的特写视图。图22示出根据本系统一个示范实施例的用于热与质量传递系统部件内的集管的 放大平面图。图23示出根据本系统一个示范实施例的交替的垫片A和B的剖视图，该剖视图是 从图22中的集管的截面XX截取的。图M示出用于测试本系统一个实施例的示范的流体连接和外部管道布置的前视 图。
具体实施例方式在详细描述本发明之前，提供如下的定义用以帮助理解主题和本系统和方法诸方 面的术语，这些定义是示范的且不一定限制这些在权利要求书中表述的系统和方法的各个 方面。术语大写与否都不被认为是限定的或限制该术语的含义。正如文件中所使用的，大写 的术语应具有与非大写术语相同的含义，除非使用场景中具体地指出对于该大写术语要有 更加限定的含义。然而，本文件其余部分内的术语大写或不大写，并不意图一定加以限制， 除非文中清楚地指明要有如此的限制。定义/词汇表吸收剂独自地或以多组分形式与氨或其它制冷剂组合的材料或流体，其包括工 作流体或一部分工作流体，它们用以执行如本文所述的热传递系统或热与质量传递系统 (例如，吸收型热泵)的热与质量的传递功能。实例包括但不限于水(氨水混合物中)、溴 化锂(溴化锂-水混合物中)以及其它类似材料。特性系数(COP)取自系统实施例中的要求输出(即，冷却或加热)对于输入能量 之比。偶联流体用来将加热和/或冷却传递到本系统实施例的流体。通常通过液体循 环加热(或冷却)的偶联，将本系统实施例连接到一个或多个热源、散热器、环境空间、调节 的空间等。实例包括但不限于乙烯乙二醇-水溶液、丙烯乙二醇-水溶液、氯化钙-水溶 液、高温传热流体(例如，合成油)，以及其它类似流体。本文有时称作为冷却剂。盖板在本系统实施例的外侧上的刚性外层，用来提供结构、支承，并在某些实施 例中，提供通向包含在盖板之间诸垫片的流体传送槽。盖板通常包括孔或入口和出口开口， 用以传送偶联流体和工作流体流入和流出本系统实施例。流体分配通道槽或通道，其将流体从堆叠的垫片形成的空间(即，集管)运输到 本系统实施例的热与质量传递系统部件或热交换部件内的微型槽。一般地与分配通道、流 体通道、通道或通路同义。集管热与质量传递系统部件内的元件，其提供开口或端口以接纳或排除流体。一般地，由与个别垫片相连的多个堆叠的空间形成，当垫片组合时，诸垫片形成用于流体流动 的通道。该类型通常包括入口集管和出口集管。热传递系统或热与质量传递系统用于传递热或热与质量的系统，该系统包括如 本文中所述的性能、特征、尺寸、部件等。正如将会理解和认识到的，一般地描述了由本文所 述的一个或多个热与质量传递系统部件形成的热传递系统或热与质量传递系统。一般地与 热传递装置或热与质量传递装置、热传递组件或热与质量传递组件，或热和/或质量传递 系统同义。热与质量传递系统部件用于描述能够执行热和/或质量传递的任何部件的通用 术语，通常地(但不总是)在较大的热传递系统或热与质量传递系统内。实例包括但不限 于吸收器、回热溶液热交换器、解吸器、精馏器、冷凝器、回热制冷剂热交换器、蒸发器，或 其它类似部件。通常地(但不总是)包括或含有至少一个热交换部件。一般地与热与质量 传递部件同义。有时与热交换器同义。热交换部件用来描述能够执行传热的任何部件的通用术语。可包括热与质量传 递系统部件，或其子部件。一般地与热交换器同义。微型槽形成在如本文所述的用来传送单相或多相状态流体而完成热和/或质量 传递功能的垫片内的微型尺寸的槽或通道。一般地其特征在于，圆形(或非圆形)的横截 面，其具有小于Imm的水力学直径(但是正如将会理解的，大于Imm的槽可呈现类似于稍大 水力学直径的微型槽的流体流动和热与质量传递的现象，视所给定流体特性和运行条件而 定)。一般地与微型槽或微型槽同义。微型比类似功能和/或输出的其它系统或部件小的尺寸。一般地如在本行业内 所理解的小型。单块构成一个无差异的整体或单元。一般地与一体同义。多组分流体包括一个以上离散物质(即，多于一个种类)的流体。实例包括但不 限于氨-水混合物以及溴化锂-水混合物。一般地与多成分流体、多部分流体、二元流体、 三元流体、四元流体、流体对等同义。制冷剂独自地或以多组分形式与水或其它吸收剂组合的材料或流体，其包括工 作流体或一部分工作流体，它们用以执行如本文所述的热传递系统或热与质量传递系统 (例如，吸收型热泵)的热与质量的传递功能。实例包括但不限于氨(氨-水混合物中)、 水(溴化锂-水混合物中)以及其它类似材料。一般地与本文中所用氨同义。垫片刚性薄层，形成与如本文中所述的一个或多个热传递部件或热与质量传递 部件相关的特征。一般地包括多个微型槽、流体分配通道，以及用来横贯垫片传递工作流体 和/或偶联流体的空间。一般地与层或薄片同义。垫片组多个垫片对的组合，它们粘结或其它方式组合在一起而形成一个或多个 热传递系统部件或热与质量传递系统部件。垫片对两个离散类型垫片的组合(例如，本文中所述的A和B)，它们粘结或其它 方式组合在一起以便能够在各个垫片内的微型槽、空间和其它通道内流动的流体之间进行 热和/或质量传递。空间由多个堆叠的垫片形成的孔或空间，其能够让流体流入或流出热传递系统 部件或热与质量传递系统部件。一般地涉及集管内或由集管形成的空间。一般地与堆叠空间或蒸气-液体空间同义。工作流体在本系统实施例内进行传递以实现热和/或质量传递功能的流体。在 吸收循环过程或其它类似热循环中的各种阶段内，可以是液态、蒸气态或液体-蒸气混合 物。实例包括但不限于氨-水混合物和溴化锂-水混合物。一般地包括多组分的流体，但 根据需要也可包括单组分流体。纖为了促进对本发明原理的理解，现将参照附图中所示的实施例，并将使用特殊语 言来描述它们。然而，应该理解到，由此并无意图限制本发明的范围；可以构思出通常为本 发明相关技术领域内的技术人员所想到的对所述或所示实施例的任何替代和进一步的修 改；以及如本文中说明的本发明原理的任何进一步的应用。所有范围的限制都应根据和按 照权利要求书中所表述的加以确定。本发明诸方面总的涉及热传递系统或装置或热与质量传递系统或装置。特别地， 本装置的一个实施例包括多个组装或压紧在两块外板之间的垫片，当垫片组合时，它们形 成离散但集成的热与质量传递系统部件，这些部件组成了微型的、单块的吸收型冷却和/ 或加热系统，或吸收型热泵，或其它热传递系统或热与质量传递系统。垫片通常包括多个微 型槽、空间和其它传热特征，它们用来在全部的装置内传递所形成的热与质量传递系统部 件之间的工作流体和偶联流体，并按照需要流入和流出装置，流入和流出加热源和冷却源 以及散热器。根据一个实施例，采用两个截然不同类型的垫片(即，下文中详细描述的垫片 A和B)，两种垫片组合起来(例如，粘结在一起)成为多个垫片对，其中，各垫片对中的两个 截然不同的垫片包括彼此稍许不同的微型槽和流体通道布置，以便能够进行各个垫片对中 微型槽内流动的流体之间的热接触。根据一个方面，各个垫片包括所有必要的热与质量传递系统部件的几何特性，这 些部件包括吸收型冷却和/或加热系统，即，吸收器、回热溶液热交换器、解吸器、精馏器、 冷凝器、回热制冷剂热交换器以及蒸发器。正如大家将会明白的，这些热与质量传递系统部 件执行其为本技术领域内技术人员所理解的传统功能。因此，在一个实施例中，当多个垫片 对组合时，就形成了微型吸收型加热和/或冷却系统。此外，当成对的垫片堆叠和组合在一 起时，各个热与质量传递部件的微型槽数量(和由此总的热交换表面面积)增加，由此，增 加了各个部件和总系统的热交换容量。这样，本装置的实施例包括单块的微型热传递系统 或热与质量传递系统，它们可根据要求按比例缩放以满足个别应用的需要。如本文中详细地描述，本发明实施例得出了用于吸收型热泵和其它热传递装置或 热与质量传递装置的紧凑的总体几何特性，与传统的同样冷却和/或加热负荷的系统相 比，系统体积减小好几倍。如前所述，较之于蒸气-压缩系统，传统的吸收型热泵需要附加 的热与质量传递部件，由此导致总的系统体积变大。因此，在小几何形情况下实施热驱动的 吸收型热泵在过去是不可能的。然而，本发明实施例开发出流体流动和微型的热与质量传 递现象的固有的和新颖的优点，能够在相对小的系统机组内实现高的冷却和加热容量的系 统。因此，本系统实施例能够取得如下的优点a)在小水力学直径的微型槽内高的热与质 量传递系数，b)在小水力学直径内的大的表面-体积比，C)多个平行垫片组件中多个微型 槽内的平行流动的灵活性，以在低压降情况下达到高的热和/或质量传递率，以及d)修改 微型槽尺寸、各个热与质量传递部件内使用的微型槽数量、系统内使用的垫片数量以及总体系统包络宽度和长度的能力，以精确地定制系统尺寸符合于要求的负载。此外，如下文中 较详细地描述的，液体循环加热(或冷却)的偶联和不存在热与质量传递系统部件之间长 的互连管线(由于系统实施例的相对小的尺寸)，这最大程度地减小了工作流体总量、总的 系统尺寸和质量、流体压降、寄生功率要求以及对环境不理想的热损失和增益。一般地说，本系统实施例使用热能作为输入的能源，诸如废热、太阳能、主要取自 燃料燃烧的能量等。利用宽范围的能源温度来提供冷却和/或加热，以及使用本系统来供 应宽范围的加热和冷却负载。因此，本系统实施例固有地允许模块化设计范围从几瓦至兆 瓦的加热或冷却容量。一般地说，利用微型流体流和热与质量传递原理，能够实现紧凑的系 统组件，其在相当的系统体积下提供比传统的或现有的系统显著高的冷却和加热容量。本 系统实施例相对需要使用最少的电能来泵送工作流体。较佳地，多组分流体混合物可用作 为工作流体，使得系统不需使用合成流体，去除了臭氧和全球警示的可能，因此，该系统对 环境具有最小的不利影响。正如大家将会认识到的，本系统实施例可用于各种商业应用中。一般地，在绝大多 数应用中，尤其是，需要小规模的应用时，本系统实施例可实施为替代传统的蒸气-压缩系 统或吸收型热泵。然而，正如大家将会理解的，本装置的实施例可用于各种应用中，包括但 不限于废热回收和更新应用；热驱动的冷却器及加热和空调系统；利用废能产生热或电 的系统；热交换器；集成的冷却、加热和动力系统；车辆、船舶、军舰和不动的空调系统；食 品、药物、疫苗和其它容易腐烂物品的加工和冷藏运输；使用热能输入来回收环境潮气用作 携带的水；微型反应器和燃烧器；以及本技术领域内技术人员将会想到的各种其它应用。为了举例和解释所揭示系统和装置的基本功能和部件，可参照图1，该图示出了单 块微型的热传递装置或热与质量传递装置10的一个实施例，该装置10根据本发明各个方 面进行构造和操作。图1所示(以及在全部本发明中提到)的特殊(或具体)实施例包括 单块的微型吸收型冷却和/或加热系统(即，吸收型热泵)，其包括如本文中所述的各种热 与质量传递系统部件。然而，正如大家所理解和认识到的，图1所示的示范的微型热传递系 统或热与质量传递系统10，仅代表了本系统的一种方法或实施例，如本文所描述的和本技 术领域内技术人员所理解的，可使用和构思其它的方面。如图所示，热传递系统或热与质量传递装置10包括两个盖板110、111、夹在盖板 之间的垫片组108(通常包括多个将在下文中详细描述的垫片102、104)，以及多个偶联流 体管线120，用来将偶联流体传入和传出装置10。如图所示，盖板包括两种盖板类型，即，前 盖板110和后盖板111，根据特定的实施例，两种盖板包括各种用来将流体输入和输出装置 10的孔122。正如将会理解到的，根据特定系统的实施例，孔122的布置和盖板110、111的 总体结构可以或也可不在各个盖板110、111之间改变。如本文中所描述的，垫片组108通常包括多个垫片102、104。简要地参照图10A， 该图显示了根据本装置一个实施例的示范的热与质量传递系统部件内与垫片组108相连 的多个堆叠的垫片102、104。下面将详细讨论图IOA的细节；然而，这里讨论该图是为了说 明根据本装置10 —个实施例的垫片组108内堆叠起来的布置结构。垫片102、104包括多 个微型槽、空间和其它热传递特征(下文中详细描述)，以在垫片之间以及在热与质量传递 部件之间实现流体的传输(并因此在全部组件10内实现热与质量的传输)。根据一个实施例，垫片包括两种垫片类型(S卩，垫片A 102和垫片B 104，将在下文中详细描述)，这样，垫片可在热传递装置10内以交替的方式堆叠和对齐而形成多个垫片 对(各对包括各种垫片类型A和B中的一个)。在图IOA所示的实施例中，垫片以两种所述 垫片类型的交替方式进行布置，即10加、104a、102b、104b、102c、104c、... 102n、l(Mn，其中 “η”代表用于执行要求的热和/或质量传递功能的垫片组内的垫片对的总数。如本文中详 细地描述的，两种全异的垫片类型包括不同的微型槽布置，以便能实现交替的流体流动和 全部装置10内的热与质量传递功能。参照图1，切开区域112示出了从装置10移去的盖板110、111的截面，以显示通 过垫片组108(以及垫片102、104)形成的热与质量传递系统部件的一部分。如切去区域 112中所示，全部地示出了示范热泵的热与质量传递系统部件中的一个部件(具体地是冷 凝器)，其由多个组合垫片所形成。下面将详细地描述各个热与质量传递系统部件的设计和 诸方面，以及其对于示范的整体的吸收型冷却和/或加热组件的操作。根据各种实施例，垫片102、104由钢或其它热传导金属、陶瓷、塑料(低温应用中) 以及本技术领域内技术人员将会想到的其它类似材料制成。盖板110、111由类似于或相 异于垫片材料的那些材料制成，只要生成的盖板具有足够的强度和刚度特性，能在操作过 程中将组件10固定在一起即可。垫片102、104内的微型槽(下文讨论)一般地通过光化 学的蚀刻工艺或其它的蚀刻工艺、平版印刷术、垫片制造过程中的冲压或加工，或其它类似 微刻技术来形成。一旦制造好，垫片102、104和盖板110、111通过扩散粘结、钎焊，或胶合 (低温应用中)等方法粘结在一起，或通过螺栓或夹紧组件进行组合，或通过类似的粘结或 组装技术另行组装起来，以形成单块的微型热与质量传递系统10。如图1所示，热或热与质量传递系统10(图1中显示为吸收型热泵)通过传统的 流过偶联流体管线120的偶联流体从热源130中接受输入热。偶联流体管线通过盖板110、 111内孔122附连到装置10，以将偶联流体运输到热或热与质量传递装置内或从其中输出。 根据各种实施例，孔122还可用来通过外部工作流体管线(未示出)将工作流体从一个内 部的热与质量传递部件运输到另一个部件。然而，正如将会理解到的，工作流体也可通过纳 入到盖板110、111内的连接或通过垫片102、104本身在组件10内的热与质量传递部件之 间进行传递。正如将会理解到的，在所有实施例中，外部的加热和冷却不必通过液体循环加 热(或冷却)偶联来提供，其可通过热气体流来提供，例如，烟道气体流、冷凝流或其它高温 冷凝流体，或外部加热的固体传导的加热器，或根据特殊实施例的某些其它类似技术。此 外，尽管图1所示装置10的实施例从热源130接受热量并去除加热输出140和/或冷却输 出150，本系统的实施例可设计成执行如本技术领域内技术人员将会想到的各种加热和/ 或冷却功能。如图1中所列，热源130的实例包括燃料燃烧、汽车废气、发动机冷却剂、船舶发动 机热、军舰燃气涡轮机热、柴油机热，或来自化学过程、金属加工、食品加工产生的热，以及 各种其它制造过程的热。如上所述，热源从热能中导出。加热输出140的实例(即，系统排 出热的应用或使用)包括空间加热(例如，屋子或办公室加热)、水加热和干燥。冷却输出 150的实例(即，系统排出冷气的应用或使用)包括建筑物或汽车空调、去湿、水的冷却、制 冷、电子器件冷却、衣着冷却应用(例如，消防员制服内的冷却系统)、药物储藏，以及食品 防腐。正如大家所理解和认识的，提出可能的加热源和加热及冷却输出(应用)的列表仅 是为了示范的目的，无意限制本发明的范围或所述实施例。
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图2示出如文中所述的热或热与质量传递系统10的实施例，其带有切去的区域 202，以示出从装置10移去的盖板110、111的截面，从而显示通过垫片组108内垫片102、 104形成的热与质量传递系统部件的一部分。垫片组108的部分也显示为被移去，以进一步 示出本系统示范实施例的内部工作方式和几何形。如图所示，图2中实施例不包括偶联流 体管线120，以便更容易看清所示的系统实施例。如图2所示，示范装置10通常包括矩形的棱柱形并具有尺寸L X H X W ( S卩，长度X 高度χ宽度)。然而，正如将会理解的，根据所需的其它实施例，也可使用其它的系统形状。 如前所述，本系统实施例通常包括尺寸远比传统热与质量传递系统(例如，传统的吸收型 热泵和其它相关的系统)小得多的微型系统。然而，正如将会理解的，本装置10的实施例可 缩放而实质上可配合任何的应用。例如，一个特殊(实施例中的特殊也理解为具体，下同) 的示范实施例(下文中详细描述)包括分别为200X200X34mm3的尺寸LXHXW。然而，根 据特殊应用所需的冷却和加热负荷，还可使用甚至更小的实施例(例如，120X 120X25mm3 和更小)。此外，个别的垫片厚度(即，宽度)也可变化，但与文中所述示范实施例相关的是 示范厚度0. 5mmο或者，在尺寸是相对不很重要因素而却需要更大加热和冷却负载和容量的应用 中，本系统实施例可缩放到较大比例的装置，其仅受到可供的储存空间和制造约束的限制。 此外，根据各种实施例，个别的热与质量传递系统部件从总的组件10中移去(即，垫片形成 单一的热与质量传递部件而不是多个部件)，以在总的系统设计中实现模块化(下面结合 图17详细描述)。图3示出如本文所述的热或热与质量传递系统10全部组装好的实施例。图3所示 装置代表着一种系统，其中，垫片组108内所有包含的垫片102、104和盖板110、111已经粘 结在一起(例如，通过扩散粘结、钎焊等)或其它方式组合在一起。如图所示，所有用于所 示特殊实施例的可供选择的孔122已经从盖板110、111中移去，这样，只有将热和冷却传递 入和传递出装置的偶联流体通过偶联流体管线120进入或流出装置。图3所示装置10代 表着本系统的实施例，如前所述，该实施例在内部传递所有的工作流体(即，通过盖板110、 111内的连接槽或垫片102、104本身)。因此，在所示实施例中，在内部热与质量传递系统 部件之间将外部工作流体管线连接到传递工作流体的孔不是必要的。图3中的偶联流体管线120示出了流入和流出装置10的示范的偶联流体流。偶 联流体管线120将偶联流体传入和传出热源130以向装置10供应热量，并传入和传出排出 (输出)的热140，以将热量排到外部的应用中，并传入和传出冷却的输出150内以将冷却 传递到空调的空间内。然而，如前面所述，在某些实施例中，热输入不是通过偶联流体管线 和偶联流体而是通过热气体流、传导加热器或其它类似技术来提供的。图4A-4D示出根据本系统实施例的示范的微型热或热与质量传递系统10的分解 立体图。图4A示出该装置10实施例的立体图，其盖板110已从装置其余部分(即，从垫片 组108内多个垫片102、104和装置另一侧上的盖板111的组合)中移走。如图所示，多个 垫片对(各个垫片对包括粘结到垫片B的垫片A，各个垫片细节将在下面详细描述)组合 起来形成一垫片组108。装置内所包含垫片对数量根据使用该装置的特殊应用而改变(例 如，所需的加热和冷却负载、尺寸和重量限制等)。正如将会理解的，由于多个垫片(及垫片对)组合在垫片组108内，所以，微型槽相应数量增加，生成的与装置10内各个热与质量传递系统部件中微型槽相关的热接触表 面面积也增加(下文中详细描述)。因此，对于需要较大冷却或加热输出的应用，则需要 较大数量的(和/或较大)的垫片对。例如，在其最基本的应用中，单一的包括一个垫片A 102和一个垫片B 104的垫片对就可足够形成执行给定应用中必要的热与质量传递功能的 垫片组108。在其它实施例中，可采用数十个、数百个或更多个垫片对。正如将会理解的，所 使用垫片数量和总的垫片和装置尺寸取决于各个特殊系统实施例的特殊使用和应用。仍参照图4A，示范的垫片组108形成了吸收型冷却和/或加热系统的热与质量传 递系统部件。如图所示，各个热与质量传递系统部件由多个堆叠的或组合的垫片对形成，它 们形成垫片组108内各个部件的特征和几何形。这些热与质量传递部件和各个部件内和各 个部件之间的流体传递的细节将在下文中详细描述。图4B示出该装置10实施例的分解立体图，其盖板110、111已与垫片组108分离。 在所示实施例中，对于两个盖板110、111中的各个盖板，孔122的布置不同。该种孔布置的 不同归结于装置10各侧上各种偶联流体管线和工作流体管线的连接点的差异。如前所述， 本装置的各种实施例包括孔122数量和位置的变化，其根据工作流体在内部热与质量传递 部件之间传递的方式而变，(例如，通过连接或盖板内槽，或通过外部的工作流体管线等)， 并还根据如何使用偶联和是否使用偶联来向装置提供加热和冷却和从装置接受加热和冷 却等而变。图4C示出该装置10实施例的分解立体图，其盖板110、111已与垫片组108’分离， 且单一垫片A102已与垫片组108，分离。垫片组108，类似于前面图4A和4B中所示的垫 片组108，例外之处在于，多个垫片A’中的一个已与垫片组分离。图4D示出该装置10实施 例的分解立体图，其盖板110、111已与垫片组108”分离，且单一垫片A102和单一垫片B104 已与垫片组108”分离。垫片组108”类似于前面图4C中所示的垫片组108’，例外之处在 于，多个垫片B’中的一个已与垫片组分离。如前面所述，垫片A和B—起形成一垫片对。 因此，垫片组108”包括多个垫片对，但比垫片组108少一个垫片对(示于图4A和4B中)。 还如前面所述，当装置10完全组装好时，垫片102、104和盖板110、111粘结或以其它方法 组合在一起而形成吸收型冷却和/或加热系统的必要的热与质量传递部件，或某些其它类 似的热和/或质量传递装置。图5示出根据本发明热或热与质量传递系统10的一个实施例的内部热与质量传 递系统部件和部件之间流体流动的功能性示意图500。示范装置10内热与质量传递部件的 基本功能和过程显示和描述在图5内，而如垫片102、104所形成的那些部件的示范结构和 几何形则详细地显示和描述在下面其后的附图中。在所示的示范实施例中，系统布置成按 冷却模式中的单一效果、氨-水(即，工作流体)吸收型热泵进行操作。然而，正如将会理 解的，也可根据各种实施例使用其它的结构布置，诸如双重效果、三重效果和其它多重效果 的系统，它们使用各种类型的工作流体和多组分的流体(例如，溴化锂-水)，如下文中详 细的描述。此外，对图5所示系统稍作修改就能进行加热模式的操作(也在下文中详细描 述)O参照图5中所示的示意图500，使用流体偶联将热源130、排热140的周围和调节 的空间150连接到承载工作流体对(例如，氨-水)的装置10内的内部热与质量传递部 件。如图所示，在系统高压侧流出溶液泵502的浓缩氨-水溶液(即，工作流体)被流体管线504输送到回热溶液热交换器800。一旦在回热溶液热交换器800内进行回热式加热， 氨-水溶液通过流体管线506进一步前进到解吸器部件1100，那里，氨-水蒸气混合物从 氨-水溶液中析出。氨-水溶液(即，稀释溶液)通过流体管线508流出解吸器，并流入前 述的回热溶液热交换器800。稀释的溶液在回热溶液热交换器800内冷却，其后通过流体管 线510流出，该管线510将流体输送到溶液膨胀阀512。一旦在膨胀阀512内膨胀到系统的低压侧，通过管线514流出的稀释溶液进入吸 收器部件1500，那里，溶液吸收从回热制冷剂热交换器1300通过管线516到达的制冷剂 (艮P，氨)蒸气(下文中详细描述)。如图所示，虚线(例如，线516)代表工作流体的蒸气 态，而实线(例如，线510)代表液态。如文中所提及的以及为本行业内所理解的，当描述 氨-水工作流体时，“氨” 一般地与“制冷剂”同义，而“水” 一般地与“吸收剂”同义(但正 如所理解的，制冷剂可不包括纯氨，因为可存在某些相对最少的或微量的水，反之亦然)。或 者，当描述溴化锂-水工作流体时，“溴化锂”一般地与“吸收剂”同义，而“水” 一般地与“制 冷剂”同义。这些术语在本行业内被理解为适用于任何的制冷剂-吸收剂工作流体对。仍参照图5，由吸收器1500内稀释溶液排出的吸收热，通过中间温度偶联流体管 线518移走，管线518将热量最终排入环境(例如，加热输出140)。一旦制冷剂蒸气被吸收 入吸收器1500内的稀释溶液内，则生成的浓缩氨-水溶液通过流体管线520离开吸收器流 入上述的溶液泵502，那里，溶液再被泵送到回热溶液热交换器800(前面已描述过)。回到对解吸器1100的讨论，解吸的热量通过高温热传递流体管线522被传送到解 吸器，管线522又连接到驱动该系统的热源130 (即，与热源偶联的流体)。离开解吸器部件 1100的氨-水的蒸气(前面已描述)进入精馏器部件1150，其中，使用冷却流体管线5M 将氨-水的蒸气精馏到较高浓度的氨。如图所示，精馏器1150和解吸器1100组合成单一 的部件；然而，正如将会理解的，这些部件可以按照需要根据各种实施例进行分离。根据特 殊的实施例，冷却流体管线524中使用的冷却流体是中间温度的液体加热或冷却的流体， 或是流出溶液泵502的浓缩溶液，或是根据特殊系统设计和操作条件的某些其它流体。来自精馏器1150的回流氨-水的溶液返回到解吸器1100，那里，通过流体管线 508排出溶液(前面已经描述)。流出精馏器1150的高浓度氨(即制冷剂)蒸气通过流体 管线5 输送到冷凝器部件1200。在冷凝器1200内，浓缩氨蒸气通过中间温度的液体循环 加热或冷却的流体管线5 被冷凝并过冷却为液体制冷剂(即，氨)，流体管线5 最终将 冷凝热排放到环境(例如，热排放140)。通过流体管线530离开冷凝器1200的液体制冷剂 进入上述回热制冷剂热交换器1300，那里，液态制冷剂进一步被流出蒸发器部件1400的蒸 气态制冷剂冷却(下文中描述)。冷却的液态制冷剂通过流体管线532流出回热制冷剂热 交换器1300，流体管线532将其输送到制冷剂膨胀阀534。一旦膨胀到系统低压侧，生成的 二相制冷剂混合物通过流体管线536被输送到蒸发器部件1400。在蒸发器部件1400内，二相制冷剂混合物的蒸发实现了通过管线538进入的低温 偶联流体的冷却。流体管线538最终(通过液体循环加热或冷却的偶联)连接到调节的空 间，那里，实现所要求的冷却(例如，空间调节150)。蒸发的制冷剂通过管线540流出蒸发器 1400，并流入前面讨论的回热制冷剂热交换器1300，那里，蒸发的制冷剂用作为流出冷凝器 1200并通过管线530进入回热制冷剂热交换器1300的液态(高压)制冷剂的冷却剂。加 热的制冷剂蒸气通过管线516流出回热制冷剂热交换器1300并流入吸收器部件1500(前
34面已经描述)而完成循环。如前所述，对图5所示系统稍作修改就能够进入加热模式的操作(如图所示，与冷 却模式相对)。例如，将蒸发器1400的低温流体管线538连接到与调节的空间相对的室外 环境，并将冷凝器1200和吸收器1500的中间温度流体管线5观、518连接到与室外环境相 对的调节的空间以便排出热量，这样做能实现加热模式的操作而不改变装置10的组件或 部件。正如将会理解和认识到的，热与质量传递系统部件和外部加热和冷却源之间的各种 连接布置能够实现本系统实施例的各种操作模式。还如前面所述的，图5示出了根据本发明一个实施例的单一效果的系统。然而，根 据各种其它实施例，可使用其它系统的结构(与单一效果结构相对)，诸如双重效果、三重 效果和使用氨-水和其它各种类型工作流体及多组分流体(例如，溴化锂-水)的其它多效 果的系统。以类似于图5所示的方式构造的另外回热部件将会实现多效果和其它先进的热 泵热动力学的循环操作。因此，例如，对具有高温热源的应用来说，通过包括有第二效果的 解吸器可实现双重效果的操作，通过在流过精馏器1150和冷凝器1200之前从流出本实施 例所示的解吸器1100的蒸气中回热地回收热量，所述第二效果的解吸器产生了附加的制 冷剂。附加的实例包括溶液冷却和液体循环冷却的吸收器的组合，代替图5中单一效果实 施例所示的仅有液体循环冷却的吸收器。包括其它类似回热热交换部件的其它的实施例， 可得出发生器-吸收器热交换(GAX)型热泵结构。正如将会理解的，在使用相对高热源输 入温度的实施例中，通过包括有附加的回热热交换部件或热与质量传递部件可实现更大的 加热或冷却效果(与使用同样输入温度的单一效果系统相比)。图6A和6B是根据本系统一个实施例分别示出垫片A 102和垫片B 104的示范示 例的立体图。垫片102、104示出热与质量传递系统部件的布置结构，以为文中所述示范的 吸收型热泵实现特殊的热与质量传递功能。如前面所述，根据一个实施例，垫片A和B组合 而形成垫片对，其中，多个垫片对还组合而形成垫片组108。用来包括垫片组108的垫片对 的数量通常依赖于各个特殊应用所需的冷却或加热负荷。此外，如下文中详细描述的，垫片 A 102和B 104的某些特征(例如，微型槽、微型槽和其它流体连接管线的数量和布置)是 类似的或相同的，但其它的则不同。该差异通常对应于以下的想法一种类型垫片(例如， 垫片A)在装置10的全部实施例中传输工作流体，而另一种类型垫片(例如，垫片B)在全 部装置中传输偶联流体(但对本系统的各个实施例或特殊实施例内的各个热与质量传递 部件，并不一定是如此的情形)。特殊的流体流过示范垫片A和B将在下面详细地描述。仍参照图6A和6B，图中示出了前面结合图5所示和讨论的示范的热与质量传递 系统部件(或具体来说，图中示出了由垫片A和B形成的热交换部件的个别层)，就如它们 在示范垫片102、104中所布置的那样。如图所示，组成示范吸收型的冷却和/或加热系统 的各个离散的热与质量传递系统部件由各个垫片102、104形成并成为垫片102、104的一部 分。具体来说，回热溶液热交换器800、解吸器1100、精馏器1150、冷凝器1200、回热制冷剂 热交换器1300、蒸发器1400以及吸收器1500的个别层，它们用来执行前面图5 (和文中任 何地方)中所述的个别的功能，在图6A和6B中，它们分别显示在各个垫片A 102和B 104 中。如前面所述，对于某些热与质量传递部件，垫片A 102相对于垫片B 104的特征 (例如，微型槽结构等)在各个个别的热与质量传递部件内改变。根据一个实施例，这些差异能够实现要求的流体流动以及工作流体和偶联流体之间的热传递功能以在其中交换热 量(例如，一种类型垫片承载工作流体，而另一种类型垫片承载偶联流体)。这些差异详细 显示和描述在下文中和其后的附图中。具体来说，包括内部垫片差异来实现必要的热传递 功能的热与质量传递部件是回热溶液热交换器800a、800b ；冷凝器1200a、1200b ；回热制 冷剂热交换器1300a、1300b ；蒸发器1400a、1400b，以及吸收器1500a、1500b。或者，解吸器1100和精馏器1150的各个垫片A和B内的特征彼此相同(例如，微 型槽和其它微型槽的布置相类似)。根据这些热交换部件的功能、内部垫片特征的布置以及 垫片内流体的流动，则对于这些垫片类型，垫片特征的全异布置不是必要的(在一个实施 例中)。因此，对垫片的解吸器1100a、IlOOb和精馏器1150a、1150b部分示出的示范实施 例，垫片A 102和B 104是相同的。此外，各个垫片A 102和B 104内对齐的凹口 602和604，提供了垫片内的孔，以便 于按照需要将多个垫片对和盖板110、111精确地对齐、组装和连接在各个热传递装置内。 如图所示，示范的凹口 602和604彼此具有变化的横截面(即，凹口 602是圆形的，而凹口 604是方形的)，以能容易地在总的组件内连接和对齐各个垫片(例如，在系统组装过程中， 使得垫片不会意外地反过来)。正如将会理解的，根据特殊的实施例，凹口 602、604实际上 形成任何横截面的形状，或在某些实施例中，凹口完全是不必要的，因此可不予包括在内。图7A和7B是根据本系统一个实施例分别示出垫片A 102和垫片B 104示范图示 的前视图。图7A和7B主要示出前面结合图6A和6B所示和所述的多个垫片A和B所形成的 热与质量传递系统部件各层的前视图。因此，示出了示范微型的吸收型热泵中各个热与质 量传递系统部件；具体地说，即是回热溶液热交换器800a。800b ；解吸器1100a、lIOOb ；精馏 器1150a、1150b、冷凝器1200a、1200b ；回热制冷剂热交换器1300a、1300b ；蒸发器1400a、 1400b,以及吸收器 1500a、1500b。还在图7A和7B中示出的是微型槽702，它们能使流体流动和在系统内的个别热与 质量传递部件内形成热传递。正如将会理解和认识的，这些微型槽702包括变化的尺寸，并 根据本装置的各种实施例这些微型槽包括在变化的数量中。根据文中所述的一个示范实施 例，这些微型槽具有如下的尺寸，包括约为垫片厚度一半(例如，0.25mm)的槽蚀刻深度、近 似为0. 5mm的槽宽度，以及近似为306 μ m的公称槽的液体流动的直径。然而，提供这些微 型槽的尺寸还是仅为了说明的目的，并绝无意图限制本发明的范围。下面结合与示范系统 实施例相关的图20和21，详细地显示和描述代表性的尺寸和微型槽的横截面。正如词汇表中所指出的，例如，即使示范实施例使用包括306 μ m的流体流动直径 的微型槽，微型槽流体的流动和热与质量传递现象也可在流体直径为ι μ m至Imm(和更大) 范围内的槽内实现。事实上，微型槽在稍大的流体直径上甚至高达约3mm，可显示出专用于 微型槽的流体流动和热传递现象，根据流体特性和操作状态、相应的蒸气气泡形成现象和 临界气泡直径，以及表面张力、重力和不同流体和流体混合物的不同压力和温度下这些槽 内惯性力而定。此外，根据一个实施例，微型槽尺寸在系统内的全部各个热与质量传递系统部件 内为相同的(例如，流体直径为306 μ m)。在其它实施例中，微型槽尺寸依据部件而变(例 如，吸收器1500内的微型槽可包括不同于冷凝器1200内的尺寸)。此外，在还有其它的实 施例中，垫片A 102可相对于和垫片B 104来改变微型槽尺寸，即使在相同的热与质量传递部件之内。正如将会理解和认识的，按照需要可根据各种系统实施例来使用各种微型槽的 尺寸。 另外，根据各种实施例，微型槽通过光化学蚀刻、冲压、切割或其它加工技术来形 成。此外，垫片内微型槽的横截面形状依照实施例可包括方形、矩形、半圆形、半椭圆形、三 角形或其它单独地连接的横截面，以按照需要能够让流体在单相或二相状态中流动，其中， 根据热与质量传递要求、运行压力、组装后装置的结构强度、尺寸公差及垫片和盖板粘结的 制造限制，以及其它类似的专对应用的因素，来确定微型槽横截面形状和尺寸。如上所述，本系统实施例通常包括微型的热或热与质量传递系统或热驱动循环的 装置。具体来说，示范实施例包括单块的微型吸收型加热和/或冷却装置，装置包括离散的 但又集成在一起的热与质量传递系统部件，例如，回热溶液热交换器、解吸器、精馏器、冷凝 器、回热制冷剂热交换器、蒸发器、吸收器和其它类似部件。这些离散部件的特殊结构和功 能以及本系统示范实施例(例如，吸收型热泵)所代表的诸部件之间的操作性连接将在下 文中详细描述。回热溶液热交换器图8A和8B示出根据本装置10的实施例分别与回热溶液热交换器800相连的垫 片A 102和B 104的部分的立体图。如图所示，在由组合在一起(结合图IOA和IOB更详 细地示出和描述)的多个垫片对形成的入口集管贯通空间802(文中也称之为“堆叠的空 间”)处，稀释的氨-水的溶液进入装置(具体地说，回热溶液热交换器800)。如下文中所 述，空间802 (和其它系统空间)能使流体流入或流出系统内个别的热与质量传递部件或微 型槽，还允许或限制流入或流出特殊的垫片。稀释的氨-水的溶液通过外部管道(未示出)从溶液泵502(通常由吸收器1500 启动)进入回热溶液热交换器800。在图8A所示的示范实施例中，在垫片A 102的平面内， 空间80 包括不允许流体流过垫片的盲孔。然而，在图8B所示的垫片B 104的平面内，空 间802b包括通向流体分配通道804的入口，其允许稀释的氨-水的溶液被分配到多个微 型槽702内，微型槽702与垫片A 102内的类似微型槽热接触(微型槽702又承载从解吸 器1100中接受的浓缩氨-水的溶液，沿与稀释的氨-水的溶液逆向流动的定向)。一旦流 过垫片B内多个微型槽702，稀释的溶液流过出口通道806，结构上类似于入口处的分配通 道804。通道806将稀释溶液传送到由堆叠的垫片A 102和B 104组件形成的空间808a、 808b，其中，该空间用作为稀释溶液的出口集管(其中，稀释溶液其后被传输到溶液膨胀阀 512)。仍参照图8A和8B，浓缩氨-水的溶液通过分别在垫片A 102和B 104内交替的空 间810a和810b的堆叠组件，进入回热溶液热交换器800。根据所示实施例，在与接受稀释 溶液的空间80h、802b互补的结构中，垫片B上的空间810b包括不允许流体流过垫片的盲 孔。然而，垫片A上相应的空间810a允许分配的浓缩溶液从空间810a流入微型槽702内。 一旦流出微型槽702后，浓缩溶液进入空间81 ，并通过由交替堆叠的空间81h、812b形成 的出口集管流出溶液热交换器，那里，溶液其后被传输到解吸器1100。图9A和9B是根据本装置10的实施例分别与回热溶液热交换器800相连的垫片 A 102和B 104诸部分的放大立体图(即，这些图是图8A和8B的放大图)。图9A和9B详细地示出分别对于稀释溶液的垫片A和B上入口空间80 和802b的结构布置，以及将稀 释溶液从空间802b运输到垫片B内的微型槽702的流体通道804。图中显示的还有垫片A 内对应多个微型槽702和出口空间81 和812b，微型槽702用于传输浓缩(氨-水)溶 液，而出口空间将浓缩溶液传输出回热溶液热交换器800之外。如图9B所示，分配通道804包括矩形均勻的横截面。然而，在其它实施例中，如果 必须确保通过垫片B 104内的微型槽702有均勻的流动分配，则该横截面沿流体流动方向 呈锥形，以更好地管理分配通道804以及微型槽702内的流体压降，这导致改进流动的分 配。根据各种实施例，垫片A 102和B 104内微型槽702的横截面分别为方形、矩形、半圆 形、半椭圆形、三角形，或包括其它类似单一连接的形状，根据各个特殊应用所要求的流量 和传热率而定。此外，垫片A和B上微型槽702的横截面不必是相同的；对于两组通道(分 别在垫片A和B上)可采纳不同的微型槽的几何形，以适应不同的流量和其中流动的稀释 和浓缩溶液流的热容，导致更好地匹配热阻。根据本系统的各种实施例，空间802a、802b、812a、812b和与回热溶液热交换器 800相连的其它空间，以及本文所述装置的其它热与质量传递系统部件，包括根据需要或特 殊实施例所要求的变化的横截面。例如，对于图9A和9B所示实施例，空间812包括方形横 截面，而空间802包括圆形横截面。然而，根据其它实施例，可使用其它的形状，诸如矩形形 状和其它类似的横截面。在一个实施例中，可使用D形的空间，以使该“D”的直线部分沿入 口对齐于微型槽，以减小压力阻力(但同时确保微型槽具有相同的流动长度)。如前面简要地讨论的，图IOA和IOB示出根据本装置10的实施例与回热溶液热交 换器800相连的多个堆叠的垫片A 102和B 104的诸部分的放大立体图。如图所示，图IOA 中顶部垫片是代表性垫片A 102，而图IOB中顶部垫片是代表性垫片B 104。图IOA和IOB 中所示多个堆叠的垫片详细地示出空间802和分配通道804之间的操作性连接，以及空间 812和微型槽702之间的操作性连接。如上所述，垫片B上通道804的几何形能使溶液从空 间802流到垫片B。此外，垫片A上的微型槽702能使溶液从微型槽流到空间812。还如图 所示，因为垫片A不包括分配通道804，所以，溶液被限制从空间802流入垫片A内。此外， 因为垫片B不包括与空间812的微型槽连接，所以，溶液被限制从垫片B流入或流出该空间 812。正如将会理解和认识的，在本系统的实施例内的其它热与质量传递部件内，可使用其 它类似的通道、空间和微型槽结构，这将在下文中详细描述。解吸器/精馏器图IlA和IlB示出根据本装置10的实施例分别与解吸器1100和精馏器1150相 连的垫片A 102和B 104的诸部分的立体图。如前所述，垫片A相对于垫片B，解吸器1100 的特征、通道布置等均相同。同样地，垫片A相对于垫片B，精馏器1150的特征、通道布置 等均相同。因此，图IlA和IlB中所示实施例的图示是相同的。然而，正如将会理解和认识 的，本系统替代的实施例利用交替或逆向流动的微型槽(类似于本文所述其它的热与质量 传递部件)，使得垫片A和B内的微型特征的布置不需要是相同的。参照图IlA和IlB中所示解吸器1100的实施例，浓缩氨-水的溶液通过入口集管 1102从回热溶液热交换器800进入解吸器，所述入口集管1102由多个垫片对A和B形成的 堆叠空间所形成。浓缩溶液然后进入垫片A和B上多个通道1104，且随着溶液流过这些通 道，溶液被外部热源(通过空间1106)加热，因此，产生氨-水制冷剂蒸气和稀释的氨-水垫片A和B上多个空间1106，对浓缩溶液提供外部热源。根据各 种实施例，来自热源的热量由热气体流通过空间1106提供，热气体流例如是烟道气体流、 冷凝流，或其它高压冷凝流体，或外部加热的固体传导的加热器，或偶联到外部热源的热传 递偶联流体，或通过其它类技术。通道1104内浓缩氨-水溶液和图IlA和IlB中实施例所 示的空间1106内的外部热源之间的横向流的方向仅是该流动的一种可能的构型。例如，在 替代的实施例中，氨-水溶液和外部热源之间的逆向流动的方向，通过平行于对应的溶液 通道1104来定向垫片A和B内的空间1106而得以提供，如图IlA和IlB所示，与对垫片的 垂直定向相对。靠近入口集管1102的垫片A和B内狭槽空间1110提供了回热溶液热交换器800 和解吸器热源空间1106之间的隔热，使得外部热量最大地供应到浓缩溶液。根据其它实施 例和方面，类似空间可用于全部本系统内的各种部位，以实现热交换部件之间的隔离，这些 部件应保持热和冷的温度。流出解吸器通道1104的稀释的氨-水溶液和氨-水蒸气混合 物，收集在解吸器出口集管1108内，其后流入精馏器1150内，所述解吸器出口集管由多个 垫片对A和B所形成的堆叠的空间形成。一般地，从解吸器出口集管1108流出的氨-水蒸气流入由垫片A和B上精馏器托 盘1112形成的精馏器蒸气空间1122内。当蒸气沿着精馏器1150前进时，沿着蒸气空间腔 室1122侧壁通过通道1116与氨-水蒸气反向流动定向流动的偶联流体进行的冷却，实现 了蒸气的精馏。根据特殊实施例，该偶联流体包括中间温度的偶联流体或流出溶液泵502 的浓缩氨-水溶液(前面已经描述)。偶联流体在由垫片A和B内堆叠的空间1118形成的 入口集管处进入组件10，而从由垫片A和B内堆叠的空间1120形成的出口集管流出。在精 馏过程中，回流液体(即，稀释的氨-水溶液)收集在托盘1112内，并流回到解吸器出口集 管1108内，那里，回流液体在流出解吸器之前，与其中的稀释氨-水溶液混合。根据一个实 施例，稀释氨-水溶液通过盖板内的孔(未示出)流出解吸器出口集管1108。精馏过的高 浓缩氨-水蒸气，通过蒸气出口集管流出精馏器蒸气空间1122，其后被传送到冷凝器1200， 所述蒸气出口集管由垫片A和B内的堆叠空间1114形成。根据一实施例，通过垫片A和B内通道1116在堆叠空间1118和1120之间流动的 偶联流体是强迫对流的流动。另一方面，当氨-水蒸气通过精馏器1150并进行精馏时，回 流液体向下回流到精馏器并收集在出口集管1108处。蒸气和精馏器1150内的回流液体的 逆向流动包括重力/浮力驱动的流动(不同于偶联流体侧上的强迫对流的流动)，其进一 步提高对来自稀释氨-水溶液的蒸气的精馏。由于纳入本系统各种实施例内的垫片、通道 和微型槽几何形的可能的可变几何形，在热或热与质量传递系统的实施例中，在诸如精馏 器1150和解吸器1100的各种热与质量传递系统部件中，能够实现共对流和逆向流的强迫 对流与对不同流体流的重力/浮力驱动流的组合。正如将会理解和认识的，为使该流动发 生，总系统10应定向成使精馏器1150垂直地对齐在解吸器1100上方。因此，例如，在使用 时，本文所述系统的实施例应定向成类似于图1、2等所示的定向，且不呈相对平的布置(如 图4A-4D等所示)。冷凝器图12A和12B示出根据本装置10的实施例分别与冷凝器1200相连的垫片A 102 和B 104的诸部分的立体图。冷凝器的结构和几何形相当地类似于前面结合图8A和8B所讨论的回热溶液热交换器800的结构和几何形。在所示实施例中，中间温度的偶联流体通 过分别由垫片A和B内堆叠的空间120加、1202b形成的入口集管进入冷凝器1200。垫片B 内空间1202b通向通道1204，其能够使偶联流体的分配流动进入垫片B上多个微型槽702 内。当偶联流体通过这些微型槽702时，它被通过垫片A内微型槽的工作流体加热。加热 的偶联流体然后流动到垫片B上的出口通道1206，垫片B上的出口通道1206又通向分别由 垫片A和B上堆叠的空间1208a、1208b形成的出口集管，并返回到中间温度液体循环的流 体管线(例如，偶联到环境)。如图所示，来自精馏器1150的氨-水蒸气通过分别由垫片A102和B104上堆叠的 空间1210a、1210b形成的集管进入冷凝器部件1200。垫片A内空间1210a通向多个微型槽 702，其能够使冷凝的蒸气流动在与流过垫片B上类似微型槽702的偶联流体逆向流动的方 向，并与该偶联流体热接触。冷凝的和过冷却的制冷剂液体流出垫片A内的微型槽702并 流入分别由垫片A和B上堆叠的空间1212a、1212b形成的出口集管内。与微型槽几何形、 偶联流体入口和出口通道1204、1206以及冷凝器1200的空间相关的各种变化、选项和其它 的细节，包括形状、横截面和尺寸，同样适用并类似于前面结合回热溶液热交换器800所述 的那些形状、横截面和尺寸。回热制冷剂热交换器图13A和1 示出根据本装置10的实施例分别与回热制冷剂热交换器1300相连 的垫片A 102和B 104的诸部分的立体图。回热制冷剂热交换器的结构和几何形相当地类 似于前面结合图8A和8B所讨论的回热溶液热交换器800的结构和几何形。在所示实施例 中，高压液体制冷剂(即，氨)通过分别由垫片A和B上堆叠的空间1302a、1302b形成的入 口集管从冷凝器1200进入回热制冷剂热交换器。如图所示，垫片B内空间1302b通向通道 1304，其能够使液体制冷剂的分配流动进入垫片B上多个微型槽702内。当液体制冷剂流 过垫片B上微型槽时，液体制冷剂被同时流过垫片A内微型槽702的低压制冷剂蒸气冷却。 其后，冷却的制冷剂流体流动到垫片B上的出口通道1306，垫片B上的出口通道1306又通 向分别由垫片A和B上堆叠的空间1308a、1308b形成的出口集管。来自蒸发器1400的低压蒸气通过分别由垫片A和B上堆叠的空间1310a、1310b形 成的入口集管进入回热制冷剂热交换器1300。垫片A内空间1310a通向多个微型槽702， 其能够使低压制冷剂蒸气作为冷却剂流动，使制冷剂蒸气流动在与流过垫片B上类似微型 槽702的高压制冷剂液体逆向流动的方向，并与该高压制冷剂液体热接触。制冷剂蒸气流 出微型槽702并流入分别由垫片A和B上堆叠的空间1312a、1312b形成的出口集管内。与 微型槽几何形、高压制冷剂液体入口和出口通道1304、1306以及回热制冷剂热交换器1300 的空间相关的各种变化、选项和其它的细节，包括形状、横截面和尺寸，同样适用并类似于 前面结合回热溶液热交换器800所述的那些形状、横截面和尺寸。蒸发器图14A和14B示出根据本装置10的实施例分别与蒸发器1400相连的垫片A 102 和B 104的诸部分的立体图。蒸发器的结构和几何形相当地类似于前面结合图12A和12B 所讨论的冷凝器1200的结构和几何形。在所示实施例中，低温偶联流体通过分别由垫片A 和B上空间140加、1402b形成的入口集管进入蒸发器1400。垫片B内空间1402b通向通 道1404，其能够使偶联流体的分配流动进入垫片B上多个微型槽702内。当偶联流体流过
40垫片B上微型槽时，偶联流体被(从回热制冷剂热交换器1300通过膨胀阀534)流过垫片A 内微型槽702的氨-水二相混合物冷却。然后，冷却的偶联流体流动到垫片B上的出口通 道1406，垫片B上的出口通道1406又通向分别由垫片A和B上空间1408a、1408b形成的出 口集管，其后用作冷却调节的空间或其它类似的应用。如图所示，离开膨胀阀534的来自流体管线536的氨-水二相混合物(见图5和 相关讨论)，通过分别由垫片A和B上的空间1410a、1410b形成的入口集管进入蒸发器部 件1400。垫片A内空间1410a通向多个微型槽702，其能够使蒸发的蒸气流动，使蒸发的蒸 气流动在与流过垫片B上类似微型槽702的偶联流体逆向流动的方向，并与该偶联流体热 接触。蒸发的制冷剂蒸气流出垫片A内的微型槽并流入分别由垫片A和B上空间1412a、 1412b形成的出口集管内。与微型槽几何形、偶联流体入口和出口通道1404、1406以及蒸发 器1400的空间相关的各种变化、选项和其它的细节，包括形状、横截面和尺寸，同样适用并 类似于前面结合回热溶液热交换器800所述的那些形状、横截面和尺寸。吸收器图15A和15B示出根据本装置10的实施例分别与吸收器1500相连的垫片A 102 和B 104的诸部分的立体图。在所示实施例中，中间温度偶联流体通过分别由垫片A和B 上空间150加、1502b形成的入口集管进入吸收器1500。如图所示，垫片B内空间1502b通 向通道1504，其能够使偶联流体的分配流动进入垫片B上多个微型槽702内。通过与稀释 的氨-水溶液和流过垫片A上微型槽702的制冷剂蒸气热接触，偶联流体被加热。然后，加 热的偶联流体流动到垫片B上的出口通道1506，垫片B上的出口通道1506又通向分别由垫 片A和B上空间1508a、1508b形成的出口集管。在所示实施例中，离开溶液膨胀阀512的来自流体管线514的稀释氨-水溶液(见 图5和相关讨论)，通过分别由垫片A和B上的空间1510a、1510b形成的入口集管进入吸收 器部件1500。垫片A内空间1510a通向多个微型槽702，其能够使稀释溶液和制冷剂蒸气 (它们的混合物将在下文中描述)流动，使它们流动在与流过垫片B上类似微型槽702的偶 联流体逆向流动的方向，并与该偶联流体热接触。中间温度的偶联流体从稀释溶液和制冷 剂蒸气中移走吸收热，由此，在垫片A内的微型槽内形成浓缩氨-水溶液。浓缩氨-水溶液 流出微型槽702并流入分别由垫片A和B上空间1512a、1512b形成的出口集管内。根据一实施例，离开回热制冷剂热交换器1300的来自流体管线516的氨-水蒸气 (见图5和相关讨论)，通过分别由垫片A和B上的空间1514a、1514b形成的入口集管进入 吸收器1500。垫片B内空间1541b通向通道1516，该通道通过垫片A内的蒸气入口孔1518 向垫片A内的微型槽702提供氨-水蒸气。该入口孔1518的位置显示在图15A中，并更详 细地显示在图16A中。根据所示实施例，垫片A上微型槽702比垫片B上微型槽702朝向入口集管1510a 更远地延伸一段长度，目的在于能使流入的氨-水蒸气通过蒸气入口孔1518进入垫片A上 的微型槽内。通过集管1510a进入垫片A上的微型槽702的稀释氨-水溶液和通过入口孔 1518进入这些相同微型槽的氨-水蒸气的混合的二相流，一旦吸收之后，就作为浓缩溶液 流出微型槽而进入分别由垫片A和B内的空间151h、1512b形成的出口集管内。正如将会 理解的，蒸气通过入口孔1518根据强迫对流流动进入微型槽702，这还防止稀释溶液流入 入口孔1518内。与微型槽几何形、偶联流体入口和出口通道1504、1506、1516以及吸收器1500的空间相关的各种变化、选项和其它的细节，包括形状、横截面和尺寸，同样适用并类 似于前面结合回热溶液热交换器800所述的那些形状、横截面和尺寸。图16A和16B示出根据本装置10的实施例分别与吸收器1500相连的垫片A 102 和B 104的诸部分的放大立体图。具体来说，图16A和16B示出垫片A102内微型槽702内 蒸气入口孔1518部位的一个实施例。如图所示，垫片A内入口孔1518匹配于垫片B内通 道1516，以使从通道1516流出的蒸气能够流入垫片A内微型槽702内并与微型槽内的稀释 氨-水溶液混合。正如将会理解和认识的，根据本系统各种实施例，蒸气入口孔1518包括 各种横截面形状、面积、布置等。包括樽块化部件的替代实施例图17示出本系统的模块化实施例，其包括与示范的吸收型冷却和/或加热系统相 关的离散的热与质量传递部件。图17中所示离散的热与质量传递部件形成离散部件与部 件组件的示范的吸收型热泵，其便于吸收型热泵(和/或其它热或热与质量传递系统)与 比通常与前述优选的单块装置相连的冷却和/或加热容量大的冷却和/或加热容量进行模 块化和多样性的组合。包括回热溶液热交换器800、解吸器1100、精馏器1150、冷凝器1200、 回热制冷剂热交换器1300、蒸发器1400以及吸收器1500的热与质量传递部件，显示为根据 对系统组件的一种布局而布置的个别的热和/或质量交换器。一般地，这些热与质量传递 部件中各个的系统结构、特征和功能类似于前面所述。例如，图17中所示各个部件包括多 个垫片对；然而，各个垫片仅包括完成其相应部件的个别热与质量传递功能所必须的微型 特征。为了避免不必要的混乱，流体管线和与偶联流体的连接等未显示在图17中。然 而，正如将会理解的，流体连接管线或其它通道应被包括在系统实施例中，以便在部件内和 /或部件之间合适地传递工作流体和偶联流体。根据一个实施例，图17中所示离散的部件 被纳入到一体的结构内，诸如大的隔绝的单元内，这样，尽管个别的热与质量传递部件形成 为离散的部件，但总的吸收型加热和/或冷却组件可以包含在在一体的装置包内(如果需 要的话)。特殊示范实施例的描述以下讨论涉及文中所述本系统的特殊的示范实施例的细节。具体来说，以下描述 的是计算、制造过程、设计细节、尺寸、特征布置、示范的工作流体和偶联流体，以及其它与 所述的示范实施例和制造该实施例的方法相关的类似细节。正如将会理解和认识的，下文 中描述的特殊实施例和应用仅是本系统的一个实施例，绝无意图限制本发明的范围，或文 中所述的发明和系统。具体来说，以下的讨论描述采用微型槽的热与质量传递系统部件的小型的(即， 微型)单块吸收型热泵的设计和制造。本系统示范实施例根据本说明书、下列参数等进行 构造，文中还提供根据具体参数获得的示范实施例的特性结果。制造技术用于构造示范装置的制造技术允许在单一单块的结构中同时加工制造多个微型 槽热与质量传递部件或热交换部件(即，热交换器)。对于该示范实施例，微型槽702首先 通过湿法化学蚀刻工艺形成在不锈钢垫片102、104上。然后，将诸垫片扩散粘结在一起而 形成总的装置10。以交替方式放置带有不同微型槽结构的诸垫片，各个热与质量传递部件的流体流被允许紧密地热接触。下面详细地概述根据微型槽制造工艺的一个实施例的诸步
马聚ο光化学蚀刻图18示出根据文中所述示范实施例用于制造微型槽702的光化学蚀刻过程的一 个实施例有关的步骤。正如将会理解和认识的，其它如前所述的工艺和制造技术也可被用 来制造微型槽。光化学蚀刻工艺开始于对不锈钢垫片102、104的清洗，以除去表面上任何 的油、油脂、金属工作流体或其它污染物。然后，用盐酸清洗垫片以除去金属表面上任何的 锈垢或氧化物。光敏材料(光致抗蚀剂)然后施加到所给定的垫片102、104的两侧面。用于示范 装置生产中的光致抗蚀剂材料是干膜、负性抗蚀剂。光致抗蚀剂暴露于UV光的部分固化， 并在蚀刻过程中保护下面的钢。对各个两个垫片(即，垫片A102和B104)设计的两侧面，形成含有要求的流动槽 (即，微型槽)的图形的掩模。掩模是带有不透明部分和透明部分的薄膜，不透明部分代表 要被蚀刻掉的区域，而透明部分代表光致抗蚀剂应被保留以保护母材不受蚀刻材料侵蚀的 区域。掩模安装在垫片两侧面，并对齐以确保各个特征匹配在钢的两侧面上。钢、光致抗蚀剂和掩模的布置结构然后暴露于紫外线下以使光致抗蚀剂固化。未 固化的光致抗蚀剂然后在显影过程中除去。带有固化的光致抗蚀剂的金属然后通过蚀刻过 程，其中，氯化铁溶液(即，酸性溶液)用作为蚀刻剂。该酸性溶液除去暴露的金属，并在钢 垫片内形成微型槽和孔。一旦从蚀刻过程中取出垫片，则同样地除去残余的光致抗蚀剂材料。在蚀刻过程 中，垫片通过若干个短小片保持连接到过程的板片上。保留短小片让垫片附连到板片上，可 确保蚀刻的一致性。在移去光致抗蚀剂材料之后，从过程板片上取下个别的垫片。光致抗 蚀剂涂敷和蚀刻过程通常在清洁房间内进行，以减小灰尘污染的风险，灰尘会在蚀刻过程 中导致制造缺陷。扩散粘结在文中所述的示范实施例中，使用扩散粘结工艺使垫片连接起来。正如将会理解 的，根据前面所述的各种实施例，垫片也可通过其它粘结或组合工艺进行组合。扩散粘结工 艺开始于对垫片102、104的清洗和检查，以确保在垫片材料上没有毛刺或异物。垫片在非 电镀的镍被覆过程中用镍涂层涂敷。涂敷镍涂层是在扩散粘结工艺过程中帮助形成致密的 密封。垫片102、104和盖板110、111然后以正确的次序布置(例如，交替的垫片A和B)， 并仔细地监控垫片的合适对齐(例如，通过前面所述的对齐凹口 602、604)。两个销子分别 插入前板110、端板111和垫片组108内的对齐凹口中。在该特殊实施例中，所有垫片和背 端盖板111各具有至少一个对齐凹口。该对齐方案能使钢垫片平躺，即使对齐凹口位置中 有稍许的不一致，也能做到这一点。在粘结过程中它还允许钢因热膨胀引起的膨胀和收缩， 不会造成曲屈或定界，同时达到士0. 05mm的对齐公差。组装好的系统10然后被放置到热压真空炉1900内，该炉子显示在图19中。热压 真空炉1900内的排空，可从垫片之间(即，叠片)以及从组装好的垫片内的空间中除去任 何空气。然后，在真空条件下将系统提升到升高的温度(例如，大约100(TC )，将载荷施加
43到系统上，以将毗邻部件之间的面间应力提高至要求的值(例如，大约IOMpa)。系统保持在 这些条件下持续足够的时间(例如，大约5小时)，以使粘结过程发生。在粘结过程中，接触表面上的表面粗糙度开始塑性变形。变形继续直到表面之间 的孔消除为止。来自邻近表面的原子然后在交界面上扩散，使得交界面区域内的颗粒边界 重新得到组织。该过程形成粘结，其强度接近于块体材料的屈服强度。循环设计计算对于冷却模式中的单一效果吸收型循环的操作，选择代表性的设计条件，形成示 范系统的热力学模型。在全部的该章节中，并便于参考起见，采用前面所用的附图标记来表 示各种系统部件。特别是，参照图5，该图示出根据本系统的一个实施例内部热与质量传递 部件和流体在部件之间流动的功能性示意图。原则上，要建立起外部的热源输入、要求的冷 却和环境条件来进行循环设计。令代表性的散热器(即，排热140)的温度为37°C，热功率 输入(即，热源130)为800W，以及规定理想的冷却150为300W，于是就可开始系统设计计 算。如上所述，这些选择的参数仅是为了描述示范系统实施例而选择的，绝无意图限制系统 参数、容量等。这些用于热源和散热器的特殊的代表性的外部条件，并结合了外部条件之间的温 度允差以及得出合理的部件表面面积的要求的工作流体，这导致分别在高侧和低侧运行压 力为1600和400kPa。因此，通过选择冷凝制冷剂(即，氨)和冷凝器1200内环境散热器之 间的驱动温差，来建立高压侧的压力。类似考虑解吸器部件1100处的驱动温差和已经建立 起的高压侧的压力，导出了稀释溶液的出口温度和浓度，即，氨-水溶液中的氨分数。使用 解吸器1100处的相应浓缩溶液入口温度、高压侧的压力、氨-水混合物中的平衡特性，可获 得溶液入口的焓。与解吸器部件1100处的稀释溶液出口焓相偶联，热输入就因为热源和工 作流体而与通过能量平衡的浓缩溶液流量相关。对于代表性的设计点计算，生成的浓缩溶 液质量流量和氨质量分数分别为2. 7X 10_3kg/s和0. 37。能量平衡计算和平衡关系式还导 出蒸气质量(氨-水的蒸气混合物对总氨-水二相流量之比)和解吸器部件1100出口处 的浓度。该代表性示范循环的关键运行条件概述在表1中。表1-示范吸收型热泵循环的状态点
权利要求
1.一种一体的热与质量传递系统，包括在预定区域内至少部分地由热传导材料制成的单块支承结构，所述单块支承结构形成 热与质量传递系统的一个实施方式的热交换区域；多个形成在所述支承结构内的流体空间，用来包含(a)用于一个热与质量传递系统的 一个部件内的工作流体，以及(b)至少一个偶联流体，由于所述一个热与质量传递系统操 作，该偶联流体用来将热能传入或传出所述支承结构；一个或多个一体形成的热交换区域形成和被包含在支承结构内，用来实现所述一个热 与质量传递系统的一个部件的热传递功能，各个热交换区域包括(a)形成在所述热传导材 料内的第一排微型槽，用来连通工作流体的第一流，从与所述一个热与质量传递系统的部 件相关连的入口流体空间连通到与所述一个热与质量传递系统的部件相关连的出口流体 空间内，以及(b)形成在所述热传导材料内的第二排微型槽，用来连通(a)与所述一个热与 质量传递系统的部件相关连的工作流体的第二流，或(b)偶联流体流，从而适合于所述热 交换区域的所述一个热传递功能，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以便在 所述第一排微型槽内的所述工作流体的第一流和所述第二排微型槽内的以下任何一个流 体流之间传导热量(a)所述工作流体的第二流，或(b)所述偶联流体流，从而适合于所述 热交换区域的所述热传递功能；以及流体偶联装置，用来偶联通过所述一个热与质量传递系统某一级的热交换区域的偶联 流体的热修改流，由此，所述系统通过偶联流体的热修改流提供加热或冷却功能，从而适合于所述一个 热与质量传递系统。
2.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述系统是热泵，且其 中，所述流体偶联装置包括第一流体偶联装置，用来将加热的偶联流体的第一流偶联到所述系统内，所述加热的 偶联流体的第一流通过形成用来接受热能的所述一个热与质量传递系统的初始级的热交 换区域；第二流体偶联装置，用来偶联偶联流体的热修改第二流，所述偶联流体的热修改第二 流通过形成所述一个热与质量传递系统的其后级的热交换区域；以及第三流体偶联装置，用来偶联偶联流体的排热流，所述偶联流体的排热流通过所述一 个热与质量传递系统的某一级的热交换区域，由此，所述系统通过偶联流体的热修改第二流提供加热或冷却功能，从而适合于所述 一个热与质量传递系统，并且所述系统通过偶联流体的排热流提供排热功能。
3.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述单块支承结构包 括多个堆叠的平面热传导垫片，所述垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在其表 面内具有形成所述多排微型槽的微型凹口。
4.如权利要求3所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述垫片布置成多对 第一类型和第二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通所述一个热与质量传递系统的部件的流体 空间之间的工作流体和/或偶联流体，其中，第二类型垫片形成微型槽，用来连通所述一个热与质量传递系统的部件的流体 空间之间的工作流体和/或偶联流体，以及其中，所述垫片对各包括所述垫片的多元件阵列的预定单个元件，所述多元件阵列具 有由所述一个热与质量传递系统的输入/输出热性质和流体流动特性确定的尺寸。
5.如权利要求4所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，垫片的多元件阵列的 多个元件包括热交换装置，所述热交换装置形成热与质量传递系统的一部分。
6.如权利要求4所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，垫片的多元件阵列的 多个元件包括热与质量传递系统部件，所述热与质量传递系统部件形成热与质量传递系统 的一部分。
7.如权利要求4所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，垫片的多元件阵列的 多个元件包括热交换装置，所述热交换装置形成热与质量传递系统部件的一部分，所述热 与质量传递系统部件又形成热与质量传递系统的一部分。
8.如权利要求3所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传 递系统的一个部件包括制冷剂吸收器，所述一体的热与质量传递系统还包括形成在第一垫 片上的一排所述微型槽内的多个蒸气入口孔，以确保从邻近的第二垫片内的通道内流出的 蒸气流入第一垫片的微型槽内，并与所述第一垫片的微型槽内的吸收剂混合。
9.如权利要求3所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述流体空间之一包 括形成在所述支承结构内的流体集管，用来引导工作流体流或偶联流体流流入流体分配通 道，从而适合于一个部件，所述流体分配通道引导流体流入一排微型槽内。
10.如权利要求9所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述集管包括形成用 来接纳流体的开口的堆叠垫片内的区域、由流体集管内的堆叠垫片形成的流体空间，使所 述流体分配通道形成在多对垫片内的一对垫片中的交替的垫片内。
11.如权利要求10所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述流体集管定位 在偶联到所述流体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
12.如权利要求3所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述微型凹口包括形 成在一对互补垫片的第一垫片的顶表面内的形状，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对 的邻近的第二垫片的对应邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型槽。
13.如权利要求3所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述微型凹口是机 加工的狭缝或槽、切割的、光蚀刻的、化学蚀刻的、激光蚀刻的、模制的、冲压的、颗粒冲击 的，或其它类似工艺制成的。
14.如权利要求3所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述多个堆叠垫片用 物理方法粘结而形成单一的结构。
15.如权利要求14所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述物理粘结选自 以下扩散粘结、胶合、钎焊、焊接、压紧。
16.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述热与质量传递系 统包括多个互连的功能性热与质量传递系统部件，它们实现影响所述热与质量传递系统， 且其中，所述一个热与质量传递系统的第一部件的出口流体空间直接与所述一个热与质量 传递系统的第二部件的入口流体空间偶联。
17.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传递系统的第一部件和所述一个热与质量传递系统的第二和其后部件之间的功能性流体互 连结构，形成和包含在所述单块支承结构内。
18.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传 递系统的一个部件包括多部件的热与质量传递系统组件的单个部件，其中，多个所述单块 支承结构通过外部流体偶联连接而形成所述组件。
19.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，热与质量传递系统的 一个实施方式包括吸收型热泵。
20.如权利要求19所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述吸收型热泵的 工作流体是氨-水混合物。
21.如权利要求19所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述吸收型热泵的 工作流体是溴化锂_水混合物。
22.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，通过所述一个热与质 量传递系统的一级的偶联流体的热修改流包括通过所述一个热与质量传递系统的最后级 的偶联流体流，所述一体的热与质量传递系统还包括排热流体偶联装置，该排热流体偶联 装置用来偶联通过热交换区域的排热偶联流体流，所述热交换区域形成所述一个热与质量 传递系统的排热部件。
23.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，通过所述一个热与质 量传递系统的一级的偶联流体的热修改流包括所述一个热与质量传递系统的中间排热部 件。
24.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述多排微型槽基本 上在所述热交换区域内平行。
25.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传 递系统的所述热传递功能提供在热与质量传递系统的下列部件的一个或多个内吸收器、 溶液热交换器、解吸器、精馏器、冷凝器、回热制冷剂热交换器、蒸发器。
26.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述系统是由以下构 成的组中的热泵单一效果、双重效果、三重效果、发生器-吸收器-热交换(GAX)循环。
27.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，输入热能由以下一个 或多个提供废热、太阳能，或一次燃料源。
28.如权利要求27所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述废热由以下获 得车辆废气、食品加工、金属加工、干洗机、船舶发动机废气、军舰废气。
29.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述偶联流体包括作 为所述系统冷却的热输出的冷却流体介质。
30.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述偶联流体包括作 为从所述系统加热的热输出、用于从所述系统传送热能的加热流体介质。
31.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，还包括一个或多个流 体泵，用来在部件之间移动工作流体或偶联流体。
32.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述单块支承结构包 括一对包括多个端口的盖板，所述端口用来将工作流体和偶联流体引入到所述支承结构内 的各种功能性部件内，并将工作流体和偶联流体运输到所述支承结构内的各种功能性部件外，所述盖板支承和容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流体空间、热交换区域、微 型槽以及其它部件结构。
33.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述第一排微型槽内 的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的逆流。
34.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述第一排微型槽内 的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的横流。
35.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传 递系统的一个部件包括吸收型热泵的制冷剂精馏器，所述一体的热与质量传递系统还包括 形成在单块支承结构内的多个保持流体的肋，所述肋形成用来含有液体量的托盘并能够使 蒸气和液体沿相对方向流动，使流体和蒸气在托盘所含的液体表面上直接质量接触，还与 偶联流体或工作流体热接触，使收集在和流出精馏器的回流液体以大致向下方式连接解吸 器的溶液流动。
36.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传 递系统是吸收型热泵或多组分的流体处理系统，其包括系统内某些区域内的流体强制对流 以及系统其它区域内的流体重力/浮力驱动流动，以在相变过程中，实现要求的液体或蒸 气温度、类属浓度和类属浓度梯度，所述一体的热与质量传递系统还包括形成在单块结构 内的通道，结合蒸气在所述通道内的逆流布置的向上流动，所述通道确保液体向下流动，由此，实现促进蒸气的沸腾或解吸和/或较高的制冷剂蒸气纯度的状态。
37.一种制造一体的热与质量传递系统的方法，该方法包括如下步骤提供单块支承结构，所述支承结构至少部分地由热传导材料加工而成；在所述支承结构内形成多个流体空间，用来含有(a)用于一个热与质量传递系统的 一个部件内的工作流体，以及(b)由于所述一个热与质量传递系统的操作，至少一个用于 将热能传入或传出所述支承结构的偶联流体；提供一个或多个一体地形成的热交换区域，所述热交换区域被包含在所述支承结构 内，用以实现所述一个热与质量传递系统的一个部件的热传递功能，各个热交换区域包括 (a)形成在所述热传导材料内的第一排微型槽，用来使来自与所述一个热与质量传递系统 的部件相关连的入口流体空间的工作流体的第一流，连通到与所述一个热与质量传递系统 的部件相关连的出口流体空间内，以及(b)形成在所述热传导材料内的第二排微型槽，用 来连通(a)与所述一个热与质量传递系统的部件相关连的工作流体的第二流，或(b)偶联 流体流，从而适用于所述热交换区域的所述一个热交换功能，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以在所 述第一排微型槽内的所述工作流体的第一流和所述第二排微型槽内的以下流体流中的一 个之间传导热量(a)所述工作流体的第二流，或(b)所述偶联流体流，从而适合于所述热 交换区域的所述热传递功能；以及提供流体偶联装置，该流体偶联装置用于偶联通过所述一个热与质量传递系统的一级 的热交换区域的偶联流体的热修改流，由此，如此制成的系统通过所述偶联流体的热修改流提供加热或冷却功能，从而适合 于所述一个热与质量传递系统。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述系统是热泵，所述方法还包括如下步骤提供第一流体偶联装置，用来将加热的偶联流体的第一流偶联到所述系统内，所述加 热的偶联流体的第一流通过形成用来接受热能的所述一个热与质量传递系统的初始级的 热交换区域；提供第二流体偶联装置，用来偶联偶联流体的热修改第二流，所述偶联流体的热修改 第二流通过形成所述一个热与质量传递系统的其后级的热交换区域；提供第三流体偶联装置，用来偶联偶联流体的排热流，所述偶联流体的排热流通过所 述一个热与质量传递系统的一级的热交换区域；以及由此，如此形成的系统通过偶联流体的热修改第二流提供加热或冷却功能，从而适合 于所述一个热与质量传递系统，并且所述系统通过偶联流体的排热流提供排热功能。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括从多个堆叠的平面热传导垫片形 成单块支承结构的步骤，所述热传导垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在其表 面内具有在形成所述多排微型槽的微型凹口。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括将垫片布置成多对第一类型和第 二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通所述一个热与质量传递系统的部件的流体 空间之间的工作流体和/或偶联流体，其中，第二类型垫片形成微型槽，用来连通所述一个热与质量传递系统的部件的流体 空间之间的工作流体和/或偶联流体，其中，所述垫片对各包括所述垫片的多元件阵列的预定单个元件，所述多元件阵列具 有由所述一个热与质量传递系统的输入/输出热性质和流体流动特性确定的尺寸。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述垫片的多元件阵列的多个元件包括 热交换装置，所述热交换装置形成热与质量传递系统的一部分。
42.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述垫片的多元件阵列的多个元件包括 热与质量传递系统部件，所述热与质量传递系统部件形成热与质量传递系统的一部分。
43.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述垫片的多元件阵列的多个元件包括 热交换装置，所述热交换装置形成热与质量传递系统部件的一部分，所述热与质量传递系 统部件又形成热与质量传递系统的一部分。
44.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述一个热与质量传递系统的一个部件 包括制冷剂吸收器，所述方法还包括在第一垫片上的一排所述微型槽内提供多个蒸气入口 孔的步骤，以便确保蒸气从邻近第二垫片内的通道流出而流入第一垫片的微型槽内，并与 第一垫片的微型槽内的吸收剂混合。
45.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述流体空间之一包括形成在支承结构 内的流体集管，用来引导工作流体流或偶联流体流流入流体分配通道，从而适合于一个部 件，所述流体分配通道引导流体流入一排微型槽内。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述流体集管包括形成用来接受流体的 开口的堆叠垫片内的区域，由流体集管内堆叠垫片形成的流体空间，使所述流体分配通道 形成在多对垫片的一对垫片中的交替的垫片内。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤将所述流体集管定位在偶联到所述流体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
48.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括在一对互补垫片的第一垫片的顶 表面上形成一定形状的微型凹口的步骤，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对的邻近的 第二垫片的对应和邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型槽。
49.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述微型凹口通过以下方法形成机加工 的狭缝或槽、切割、光蚀刻、化学蚀刻、激光蚀刻、模制、冲压、颗粒冲击，或其它类似工艺。
50.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括用物理方法粘结多个堆叠垫片而 形成单一结构的步骤。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述物理粘结选自以下扩散粘结、胶合、 钎焊、焊接、压紧。
52.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述热与质量传递系统包括多个互连的 功能性热与质量传递系统部件，它们实现所述热与质量传递系统，且所述方法还包括将所 述一个热与质量传递系统的第一部件的出口流体空间直接与所述一个热与质量传递系统 的第二部件的入口流体空间偶联的步骤。
53.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤将所述一个热与质量传 递系统的第一部件和所述一个热与质量传递系统的第二和其后部件之间的功能性流体互 连结构形成和包含在所述单块支承结构内。
54.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述一个热与质量传递系统的一个部件 包括多部件的热与质量传递系统组件的单个部件，所述方法还包括将多个所述单块支承结 构通过外部流体偶联而连接从而形成所述组件的步骤。
55.如权利要求37所述的方法，其特征在于，热与质量传递系统的一个实施方式是吸 收型热泵。
56.如权利要求55所述的方法，其特征在于，所述吸收型热泵的工作流体是氨-水混合物。
57.如权利要求55所述的方法，其特征在于，所述吸收型热泵的工作流体是溴化锂-水 混合物。
58.如权利要求37所述的方法，其特征在于，通过所述一个热与质量传递系统的一级 的偶联流体的热修改流包括通过所述一个热与质量传递系统的最后级的偶联流体流，所述 方法还包括偶联通过热交换区域的排热偶联流体流的步骤，所述热交换区域形成所述一个 热与质量传递系统的排热部件。
59.如权利要求37所述的方法，其特征在于，通过所述一个热与质量传递系统的一级 的偶联流体的热修改流包括所述一个热与质量传递系统的中间排热部件。
60.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括将所述多排微型槽形成为基本上 在所述热交换区域内平行的步骤。
61.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述一个热与质量传递系统的所述热传 递功能提供在热与质量传递系统的下列部件的一个或多个内吸收器、溶液热交换器、解吸 器、精馏器、冷凝器、回热制冷剂热交换器、蒸发器。
62.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述系统是以下构成的组中的热泵单一 效果、双重效果、三重效果、发生器-吸收器-热交换(GAX)循环。
63.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括由以下中的一个或多个提供输入 热能的步骤废热、太阳能，或一次燃料源。
64.如权利要求63所述的方法，其特征在于，所述废热由以下获得车辆废气、化学过 程、食品加工、金属加工、干洗机、船舶发动机废气、军舰废气，以及其它如此的源头。
65.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述偶联流体包括作为所述系统冷却的 热输出的冷却流体介质。
66.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述偶联流体包括作为从所述系统加热 的热输出的加热流体介质，用于从所述系统传送热能。
67.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括提供一个或多个流体泵的步骤，用 来在部件之间移动工作流体或偶联流体。
68.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括在一对盖板内安装所述单块支承 结构的步骤，所述盖板包括多个端口，所述端口用来将工作流体和偶联流体引入到所述支 承结构内的各种功能性部件内，并将工作流体和偶联流体运输到所述支承结构内的各种功 能性部件外，所述盖板支承和容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流体空间、热交换 区域、微型槽以及其它部件结构。
69.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括以下布置步骤使所述第一排微型 槽内的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的逆流。
70.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述一个热与质量传递系统的一个部件 包括吸收型热泵的制冷剂精馏器，所述方法还包括在单块支承结构内形成多个保持流体的 肋的步骤，所述肋提供用来含有液体量的托盘并能够使蒸气和液体沿相对方向流动，使流 体和蒸气在托盘所含的液体表面上直接质量接触，还与偶联流体或工作流体热接触，使收 集在和流出精馏器的回流液体以大致向下方式连接解吸器的溶液流动。
71.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述一个热与质量传递系统是吸收型热 泵或多组分的流体处理系统，其包括系统内某些区域内的流体强制对流以及系统其它区域 内的流体重力/浮力驱动流动，以在相变过程中，实现要求的液体或蒸气温度、类属浓度和 类属浓度梯度，所述方法还包括在单块结构内提供通道的步骤，结合蒸气在所述通道内的 逆流布置的向上流动，所述通道允许液体向下流动，由此，实现促进蒸气的沸腾或解吸和/或较高的制冷剂蒸气纯度的状态。
72.一种用于热传递系统或热与质量传递系统的一体的单块热交换装置，该热交换装 置包括在预定区域内至少部分地由热传导材料制成的单块支承结构，所述支承结构形成热传 递系统和/或热与质量传递系统部件的热交换区域；多个形成在所述支承结构内的流体空间，用来含有(a)用于热或热与质量传递系统 的第一部件内的第一工作流体，以及(b)用于热或热与质量传递系统的第二部件内的第二 工作流体，所述工作流体用来将热能传入或传出所述支承结构；形成和包含在所述支承结构内的热交换区域，用以实现热或热与质量传递系统的一些 部件的热传递功能，所述热交换区域包括(a)形成在所述热传导材料内的第一排微型槽，用来将来自与热或热与质量传递系统 的第一部件相连的入口流体空间的第一工作流体的第一流，连通到与热或热与质量传递系统的所述第一部件相连的出口流体空间内，以及(b)形成在所述热传导材料内的第二排微型槽，用来将来自与热或热与质量传递系统 的第二部件相连的入口流体空间的第二工作流体的第二流，连通到与所述热或热与质量传 递系统的所述第二部件相连的出口流体空间内，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以在工 作流体的所述第一流和工作流体的所述第二流之间传导热量；第一流体偶联装置，该第一流体偶联装置用于偶联第一工作流体的第一流，所述第一 工作流体的第一流流入和流出与一个热或热与质量传递系统的第一部件相连的流体空间， 以及第二流体偶联装置，该第二流体偶联装置用于偶联第二工作流体的第二流，所述第二 工作流体的第二流流入和流出与一个热或热与质量传递系统的第二部件相连的流体空间， 以提供第二工作流体的热修改流。
73.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述第一工作流体是 用于将热能偶联到装置内的偶联流体，其中，所述第二工作流体是用于将第二工作流体的 热修改流偶联到装置外的偶联流体。
74.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述第一工作流体或 所述第二工作流体之一是制冷剂。
75.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述单块支承结构包 括多个堆叠的平面的热传导垫片，所述垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在其 表面内具有在形成所述多排微型槽的微型凹口。
76.如权利要求75所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述垫片布置成多对 第一类型和第二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通热或热与质量传递 系统的第一部件的流体空间之间的第一工作流体的第一流，其中，第二类型垫片形成微型 槽，用来连通热或热与质量传递系统的第二部件的第二工作流体的第二流，且其中，所述垫 片对各包括所述垫片的多元件阵列的预定单个元件，所述多元件阵列具有由所述热或热与 质量传递系统的输入/输出热性质和流体流动特性确定的尺寸。
77.如权利要求75所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述热或的热与质量 传递系统的部件包括制冷剂吸收器，所述一体的单块热交换装置还包括形成在第一垫片上 的一排所述微型槽内的多个蒸气入口孔，以确保从邻近的第二垫片内的通道内流出的蒸气 流入第一垫片的微型槽内，并与所述第一垫片的微型槽内的吸收剂混合。
78.如权利要求75所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述流体空间之一包 括形成在所述支承结构内的流体集管，用来引导工作流体流流入流体分配通道内，所述流 体分配通道弓I导流体流入一排微型槽内。
79.如权利要求78所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述流体集管包括形 成用来接纳工作流体的开口的堆叠垫片内的区域、由流体集管内的堆叠垫片形成的流体空 间，使所述流体分配通道形成在多对垫片内的一对垫片中的交替的垫片内。
80.如权利要求78所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述流体集管定位在 偶联到所述流体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
81.如权利要求75所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述微型凹口包括形成在一对互补垫片的第一垫片的顶表面内的形状，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对 的邻近的第二垫片的对应和邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型槽。
82.如权利要求75所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述微型凹口是机加 工的狭缝或槽、切割的、光蚀刻的、化学蚀刻的、激光蚀刻的、模制的、冲压的、颗粒冲击的， 或其它类似工艺制成的。
83.如权利要求75所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述多个堆叠垫片用 物理方法粘结而形成单一的结构。
84.如权利要求83所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述物理粘结选自以 下扩散粘结、胶合、钎焊、焊接、压紧。
85.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述热或热与质量传 递系统包括多个互连的功能性部件，其中，热或热与质量传递系统的第一部件的出口流体 空间直接与单块结构内的所述热和/或热与质量传递系统的第二部件的入口流体空间偶 联。
86.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，热或热与质量传递系 统的第一部件和热或热与质量传递系统的第二和其后部件之间的功能性流体互连结构，形 成和包含在所述单块支承结构内。
87.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述热或热与质量传 递系统的第一部件包括多部件的热或热与质量传递系统组件的单个部件，其中，多个所述 热交换装置通过外部流体偶联而连接以形成所述组件。
88.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述热或热与质量传 递系统是吸收型热泵。
89.如权利要求88所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述吸收型热泵的第 一工作流体是氨-水混合物。
90.如权利要求88所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述吸收型热泵的第 一工作流体是溴化锂-水混合物。
91.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述多排微型槽基本 上在所述热交换区域内平行。
92.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述装置在所述热或 热与质量传递系统的下列部件的一个或多个内使用吸收器、溶液热交换器、解吸器、精馏 器、冷凝器、回热制冷剂热交换器、蒸发器。
93.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述热或热与质量传 递系统是以下构成的组中的热泵单一效果、双重效果、三重效果、发生器-吸收器-热交换 (GAX)循环。
94.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述工作流体之一包 括加热的流体介质，用来将热能传递到所述装置内，作为对包括作为部件的该装置的系统 的热输入。
95.如权利要求94所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，输入热能由以下中的 一个或多个提供废热、太阳能，或一次燃料源。
96.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述工作流体之一包 括冷却的流体介质，用作为对包括作为部件的该装置的系统的冷却的热输出。
97.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述单块支承结构包 括一对包括多个端口的盖板，所述端口用来将工作流体引入到所述支承结构内，并将工作 流体运输出所述支承结构，所述盖板支承和容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流 体空间、热交换区域以及微型槽。
98.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，还包括形成在支承结 构内并与支承结构形成一体的热或热与质量传递系统的预定部件的流体空间之间的流体 流动连接。
99.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，还包括通过支承结构 外的流体管线在所述一个热或热与质量传递系统的预定部件的流体空间之间的流体流动 连接。
100.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述第一排微型槽内 的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的工作流体流方向的逆流。
101.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述第一排微型槽内 的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的工作流体流方向的横流。
102.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述装置包括吸收型 热泵的制冷剂精馏器，所述装置还包括形成在单块支承结构内的多个保持流体的肋，所述 肋形成用来含有液体量的托盘并能够使蒸气和液体沿相对方向流动，使流体和蒸气在托盘 所含的液体表面上直接质量接触，还与偶联流体或工作流体热接触，使收集在和流出精馏 器的回流液体以大致向下方式连接解吸器的溶液流动。
103.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述装置包括吸收型 热泵或多组分的流体处理系统的部件，该系统包括系统内某些区域内的流体强制对流以及 系统其它区域内的流体重力/浮力驱动流动，以在相变过程中，实现要求的液体或蒸气温 度、类属浓度和类属浓度梯度，所述一体的单块热交换装置还包括形成在所述单块结构内 的通道，结合蒸气在所述通道内的逆流布置的向上流动，所述通道确保液体向下流动，由此，实现促进蒸气的沸腾或解吸和/或较高的制冷剂蒸气纯度的状态。
104.一种用于处理诸如双元、三元、四元或类似多成分流体的多组分流体的系统，该系 统包括在预定区域内至少部分地由热传导材料制成的单块支承结构，所述支承结构形成流体 处理系统的热交换区域；多个形成在所述支承结构内的流体空间，用来含有(a)用于在所述系统内处理的多 组分流体，以及(b)用于将热能传入和传出所述支承结构以便处理多组分流体的偶联流 体；形成和包含在所述支承结构内的一个或多个一体形成的热交换区域，用以实现流体处 理系统的热传递功能，各热交换区域包括(a)形成在所述热传导材料内的第一排微型槽， 用来使来自与流体处理系统的第一部件相关连的入口流体空间的偶联流体的第一流，连通 到与流体处理系统的所述第一部件相关连的出口流体空间内，以及(b)形成在所述热传导 材料内的第二排微型槽，用来连通所述多组分流体流，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以在偶 联流体的所述第一流和所述多组分流体流之间传导热量；第一流体偶联装置，该第一流体偶联装置用于偶联通过热交换区域的偶联流体的第一 流，该热交换区域形成流体处理系统的预定级，以接受流入系统内的热能；以及第二流体偶联装置，该第二流体偶联装置用于偶联通过热交换区域的多组分流体的热 修改流，该热交换区域形成流体处理系统的预定级，由此，所述系统确保多组分流体流的处理，从而适合于流体处理系统。
105.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述系统用于实现以 下之一中的过程锅炉、冷凝器、蒸馏器、吸收器、解吸器、蒸发器、回热式热交换器、精馏器。
106.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述系统用于如下的 装置中分馏装置、流体分离装置、精馏装置，或剥离装置。
107.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述流体处理系统具 有多级。
108.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述单块支承结构包 括多个堆叠的平面的热传导垫片，该垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在其表 面内具有在形成所述多排微型槽的微型凹口。
109.如权利要求108所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述垫片布置成多对 第一类型和第二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通流体处理系统的部 件的入口流体空间和出口流体空间之间的偶联流体，其中，第二类型垫片形成微型槽，用来 连通流体处理系统的部件的流体空间之间的多组分流体，且其中，所述垫片对各包括所述 垫片的多元件阵列的预定单个元件，所述多元件阵列具有由所述多组分流体处理系统的输 入/输出热性质和流体流动特性确定的尺寸。
110.如权利要求108所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述流体处理系统包 括吸收器，还包括形成在第一垫片上的一排所述微型槽内的多个蒸气入口孔，以确保从邻 近的第二垫片内的通道内流出的蒸气流入第一垫片的微型槽内，并与所述第一垫片的微型 槽内的多组分流体混合。
111.如权利要求108所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述流体空间之一包 括形成在所述支承结构内的流体集管，用来引导偶联流体流或多组分流体流合适地流入流 体分配通道，所述流体分配通道弓I导流体流入一排微型槽内。
112.如权利要求111所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述流体集管包括形 成用来接纳流体的开口的堆叠垫片内的区域、由流体集管内的堆叠垫片形成的流体空间， 使所述流体分配通道形成在多对垫片内的一对垫片中的交替的垫片内。
113.如权利要求112所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述流体集管定位在 偶联到所述流体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
114.如权利要求108所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述微型凹口包括形 成在一对互补垫片的第一垫片的顶表面内的形状，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对 的邻近的第二垫片的对应和邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型 槽。
115.如权利要求108所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述微型凹口是机加工的狭缝或槽、切割的、光蚀刻的、化学蚀刻的、激光蚀刻的、模制的、冲压的、颗粒冲击的， 或其它类似工艺制成的。
116.如权利要求108所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述多个堆叠垫片用 物理方法粘结而形成单一的结构。
117.如权利要求116所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述物理粘结选自以 下扩散粘结、胶合、钎焊、焊接、压紧。
118.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述系统包括多个互 连的功能性部件之一，多个互连的功能性部件实现热与质量传递系统，且其中，热与质量传 递系统的第一部件的出口流体空间直接与所述热与质量传递系统的第二部件的入口流体 空间偶联。
119.如权利要求118所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述热与质量传递系 统的第一部件和热与质量传递系统的第二和其后部件之间的功能性流体互连结构，形成和 包含在所述单块支承结构内。
120.如权利要求118所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述热与质量传递系 统的部件包括多部件的热与质量传递系统组件的单个部件，其中，多个所述单块支承结构 通过外部流体偶联而连接从而形成所述组件。
121.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述多排微型槽在所 述热交换区域内基本上平行。
122.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述单块支承结构包 括一对包括多个端口的盖板，所述端口用来将偶联流体和多组分流体引入到所述支承结构 内的各种功能部件内，并将偶联流体和多组分流体运输出所述支承结构内的各种功能性部 件外，所述盖板支承和容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流体空间、热交换区域、 微型槽以及其它部件结构。
123.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述第一排微型槽内 的偶联流体流是相对于所述第二排微型槽内的多组分流体流方向的逆流。
124.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述系统的部件包括 制冷剂精馏器，所述多组分流体处理系统还包括形成在单块支承结构内的多个保持流体的 肋，所述肋形成用来含有液体量的托盘并能够使蒸气和多组分液体沿相对方向流动，使流 体和蒸气在托盘所含的液体表面上直接质量接触，还与偶联流体热接触，使收集在和流出 精馏器的多组分流体的回流液体以大致向下方式连接解吸器的溶液流动。
125.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述系统是吸收型热 泵的部件，其包括系统内某些区域内的流体强制对流以及系统其它区域内的流体重力/浮 力驱动流动，以在相变过程中，实现要求的液体或蒸气温度、类属浓度和类属浓度梯度，所 述多组分流体处理系统还包括形成在单块结构内的通道，结合蒸气在所述通道内的逆流布 置的向上流动，所述通道确保液体向下流动，由此，实现促进蒸气的沸腾或解吸和/或较高的制冷剂蒸气纯度的状态。
126.—种热与质量传递系统，该系统包括多个离散的单块支承结构，各支承结构在预定区域内至少部分地由热传导材料制成， 且形成热与质量传递系统的一个实施方式的一个部件的热交换区域；多个形成在各所述离散的支承结构内的流体空间，用来含有(a)用于一个热与质量 传递系统的一个部件内的工作流体，以及(b)偶联流体，由于所述一个热与质量传递系统 的操作，该偶联流体用于将热能传入和传出所述支承结构；一个或多个一体形成的热交换区域，它们形成和包含在各所述离散的支承结构内，用 以实现所述一个热与质量传递系统的一个部件的热传递功能，各个热交换区域包括(a) 形成在所述热传导材料内的第一排微型槽，用来使来自与一个热与质量传递系统的第一部 件相连的入口流体空间的工作流体的第一流，连通到与一个热与质量传递系统的所述第一 部件相连的出口流体空间内，以及(b)形成在所述热传导材料内的第二排微型槽，用来连 通(a)工作流体的第二流或(b)偶联流体流，从而适合于所述热交换区域的所述一个热传 递功能，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以在 工作流体的所述第一流和以下流体流中的任一个之间传导热量(a)工作流体的所述第二 流，或(b)所述偶联流体流，从而适合于所述热交换区域的所述热传递功能；第一流体偶联装置，该第一流体偶联装置用于偶联偶联流体的第一流，所述偶联流体 的第一流通过形成一个热与质量传递系统的预定级的热交换区域，用于接受流入系统内的 热能；以及至少一个第二流体偶联装置，该第二流体偶联装置用于偶联偶联流体的热修改第二 流，所述偶联流体的热修改第二流动通过一个热与质量传递系统的所述预定级的所述热交 换区域，由此，各个所述离散的支承结构通过偶联流体的热修改第二流提供加热或冷却功能， 从而适于实现一个热与质量传递系统的一级。
127.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，各个所述离散的单块支 承结构容纳在上部构造内，该上部构造包含所述多个离散的单块支承结构，所述热与质量 传递系统还包括所述单块支承结构的各个之间的流体偶联，用于偶联偶联流体流或工作流 体流，从而合适地用于一个热与质量传递系统的一个级。
128.如权利要求127所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述上部结构构造确保 所述离散单块支承结构的各个之间的绝热。
129.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，各个所述单块支承结构 包括多个堆叠的平面的热传导垫片，所述垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在 其表面内具有形成所述多排微型槽的微型凹口。
130.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述垫片布置成多对第 一类型和第二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通一个热与质量传递系 统的部件的流体空间之间的工作流体或偶联流体，其中，第二类型垫片形成微型槽，用来连 通一个热与质量传递系统的部件的流体空间之间的工作流体或偶联流体，以及其中，所述 垫片对各包括所述垫片的多元件阵列的预定单个元件，所述多元件阵列具有由所述一个热 与质量传递系统的输入/输出热性质和流体流动特性确定的尺寸。
131.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传递 系统的一个部件包括制冷剂吸收器，所述热与质量传递系统还包括形成在第一垫片上的一 排所述微型槽内的多个蒸气入口孔，以确保从邻近的第二垫片内的通道内流出的蒸气流入第一垫片的微型槽内，并与所述第一垫片的微型槽内吸收剂混合。
132.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述单块支承结构之一 内的流体空间包括形成在所述支承结构内的流体集管，用来弓I导工作流体流或偶联流体流 流入流体分配通道，从而适合于一个部件，所述流体分配通道引导流体流入一排微型槽内。
133.如权利要求132所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述流体集管包括形成 用来接纳流体的开口的堆叠垫片内的区域、由流体集管内的堆叠垫片形成的流体空间，使 所述流体分配通道形成在多对垫片内的一对垫片中的交替的垫片内。
134.如权利要求133所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述流体集管定位在偶 联到所述流体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
135.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述微型凹口包括形成 在一对互补垫片的第一垫片的顶表面内的形状，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对的 邻近的第二垫片的对应和邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型槽。
136.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述微型凹口是机加工 的狭缝或槽、切割的、光蚀刻的、化学蚀刻的、激光蚀刻的、模制的、冲压的、颗粒冲击的，或 其它类似工艺制成的。
137.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述多个堆叠垫片用物 理方法粘结而形成单一的结构。
138.如权利要求137所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述物理粘结选自以下 扩散粘结、胶合、钎焊、焊接、压紧。
139.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，其中，所述热与质量传递系统包括多个互连的离散的功能性热与质量传递系统部件， 它们实现热与质量传递系统，其中，所述离散的功能部件之一包括单块支承结构之一，以及其中，所述单块支承结构的出口流体空间与所述一个热与质量传递系统的第二部件的 入口流体空间偶联。
140.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传递 系统的第一部件和所述一个热与质量传递系统的第二和其后部件之间的功能性流体互连 结构，形成和包含在所述单块支承结构之一内。
141.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述单块支承结构之一 包括多部件的热与质量传递系统组件的单个部件，其中，多个所述单块支承结构通过外部 流体偶联而连接从而形成所述组件。
142.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，热与质量传递系统的一 个实施方式包括吸收型热泵。
143.如权利要求142所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述吸收型热泵的工作 流体是氨-水混合物。
144.如权利要求142所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述吸收型热泵的工作 流体是溴化锂-水混合物。
145.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，通过一个热与质量传递 系统的一级的偶联流体的热修改流包括通过一个热与质量传递系统的最后级的偶联流体流，所述热与质量传递系统还包括排热流体偶联装置，该排热流体偶联装置用来偶联通过 热交换区域的排热偶联流体流，所述热交换区域形成所述一个热与质量传递系统的排热部 件。
146.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，通过一个热与质量传递 系统的一级的偶联流体的热修改流包括所述一个热与质量传递系统的中间排热部件。
147.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述多排微型槽基本上 在所述单块支承结构的所述热交换区域内平行。
148.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传递 系统的所述热传递功能提供在热与质量传递系统的下列部件的一个或多个内吸收器、溶 液热交换器、解吸器、精馏器、冷凝器、回热制冷剂热交换器、蒸发器。
149.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述系统是以下中的热 泵单一效果、双重效果、三重效果、发生器-吸收器-热交换(GAX)循环。
150.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，输入热能由以下中的一 个或多个提供废热、太阳能，或一次燃料源。
151.如权利要求150所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述废热由以下获得车 辆废气、化学过程、食品加工、金属加工、干洗机、船舶发动机废气、军舰废气，以及其它如此 的源头。
152.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述偶联流体包括作为 所述系统冷却的热输出的冷却流体介质。
153.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述偶联流体包括作为 从所述系统加热的热输出的加热流体介质，用于从所述系统传送热能。
154.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，还包括一个或多个流体 泵，用来在部件之间移动工作流体或偶联流体。
155.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，单块支承结构包括一对 盖板，所述盖板包括多个端口，所述端口用来将工作流体和偶联流体引入到所述支承结构 内的各种功能性部件内，并将工作流体和偶联流体运输出所述支承结构内的各种功能性部 件外，所述盖板支承和容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流体空间、热交换区域、 微型槽以及其它部件结构。
156.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，单块支承结构内的所述 第一排微型槽内的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的逆流。
157.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，单块支承结构内的所述 第一排微型槽内的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的横流。
158.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传递 系统的一个部件包括吸收型热泵的制冷剂精馏器，所述热与质量传递系统还包括在单块支 承结构内形成的多个保持流体的肋，所述肋形成用来含有液体量的托盘并能够使蒸气和液 体沿相对方向流动，使流体和蒸气在托盘所含的液体表面上直接质量接触，还与偶联流体 或工作流体热接触，使收集在和流出精馏器的回流液体以大致向下方式连接解吸器的溶液 流动。
159.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，所述一个热与质量传递系统是吸收型热泵或多组分的流体处理系统，其包括系统内某些区域内的流体强制对流以 及系统其它区域内的流体重力/浮力驱动流动，以在相变过程中，实现要求的液体或蒸气 温度、类属浓度和类属浓度梯度，所述热与质量传递系统还包括在单块结构内形成的通道， 结合蒸气在所述通道内的逆流布置的向上流动，所述通道允许液体向下流动，由此，实现促进蒸气的沸腾或解吸和/或较高的制冷剂蒸气纯度的状态。
160.一种用于涉及多组分流体的热传递过程的吸收器，包括在预定区域内至少部分地由热传导材料制成的单块支承结构，所述支承结构形成吸收 器的热交换区域；多个形成在所述支承结构内的流体空间，用来含有(a)多组分流体的液体单相或二 相制冷剂-吸收剂组分的稀释量，(b)用于将热能传输到所述支承结构内的偶联流体，以及 (c)多组分流体的蒸气相组分；形成和包含在支承结构内的一个或多个一体形成的热交换区域，用来实现吸收器的热 传递功能，各个热交换区域包括(a)形成在所述热传导材料内的第一排微型槽，用来使来 自吸收器的入口流体空间的多组分流体的第一流，连通到出口流体空间吸收器内，以及(b) 形成在所述热传导材料内的第二排微型槽，用来将来自入口流体空间的偶联流体流，连通 到用于偶联流体的出口流体空间，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以在所 述第一排微型槽内的多组分流体的所述第一流和所述第二排微型槽内的所述偶联流体流 之间传导热量；形成在所述微型槽的所述第一排内的多个蒸气入口孔，以确保从偶联到包含多组分流 体的蒸气相组分的流体空间的通道流出的蒸气，流入到所述第一排微型槽内，并与在所述 第一排微型槽内流动的多组分流体的液体混合；第一流体偶联装置，该第一流体偶联装置用于偶联通过所述吸收器的热交换区域的偶 联流体流；第二流体偶联装置，该第二流体偶联装置用于偶联通过所述吸收器的热交换区域的多 组分流体流；第三流体偶联装置，该第三流体偶联装置用于偶联流入与多组分流体的液体流流体地 连通的所述通道内的多组分流体的蒸气流，由此，所述吸收器促进蒸气吸收到多组分流体内。
161.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述单块支承结构包括多个堆叠的 平面的热传导垫片，该垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在其表面内具有在形 成所述多排微型槽的微型凹口。
162.如权利要求161所述的吸收器，其特征在于，所述垫片布置成多对第一类型和第 二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通吸收器的流体空间之间的多组分 流体，其中，第二类型垫片形成微型槽，用来连通吸收器的流体空间之间的偶联流体，且其 中，所述垫片对各包括所述垫片的多元件阵列的预定单个元件，所述多元件阵列具有由所 述吸收器的输入/输出热性质和流体流动特性确定的尺寸。
163.如权利要求162所述的吸收器，其特征在于，垫片的多元件阵列的多个元件包括 形成吸收器一部分的热交换装置。
164.如权利要求162所述的吸收器，其特征在于，垫片的多元件阵列的多个元件包括 形成热与质量传递系统一部分的吸收器部件。
165.如权利要求161所述的吸收器，其特征在于，所述流体空间之一包括形成在所述 支承结构内的流体集管，用来引导多组分流体流或偶联流体流合适地流入流体分配通道， 所述流体分配通道将流体引入一排微型槽内。
166.如权利要求165所述的吸收器，其特征在于，所述流体集管包括形成用来接纳流 体的开口的堆叠垫片内的区域、由流体集管内的堆叠垫片形成的流体空间，使所述流体分 配通道形成在多对垫片内的一对垫片中的交替的垫片内。
167.如权利要求166所述的吸收器，其特征在于，所述流体集管定位在偶联到所述流 体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
168.如权利要求161所述的吸收器，其特征在于，所述微型凹口包括形成在一对互补 垫片的第一垫片顶表面内的形状，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对的邻近的第二垫 片的对应和邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型槽。
169.如权利要求161所述的吸收器，其特征在于，所述微型凹口是机加工的狭缝或 槽、切割的、光蚀刻的、化学蚀刻的、激光蚀刻的、模制的、冲压的、颗粒冲击的，或其它类似 工艺制成的。
170.如权利要求161所述的吸收器，其特征在于，所述多个堆叠垫片用物理方法粘结 而形成单一的结构。
171.如权利要求170所述的吸收器，其特征在于，所述物理粘结选自以下扩散粘结、 胶合、钎焊、焊接、压紧。
172.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述吸收器是多个互连的功能性热 与质量传递系统部件之一，多个互连的功能性部件实现热与质量传递系统，且其中，吸收器 的出口流体空间直接与所述热与质量传递系统的其后部件的入口流体空间偶联。
173.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述热与质量传递系统的吸收器和 另一部件之间的功能性流体互连结构，形成和包含在所述单块支承结构内。
174.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述吸收器包括多部件的热与质量 传递系统组件的单个部件，其中，包括热与质量传递系统组件其它部件的多个单块支承结 构通过外部流体偶联而连接从而形成所述组件。
175.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述吸收器用于吸收型热泵。
176.如权利要求175所述的吸收器，其特征在于，所述吸收型热泵的多组分流体是 氨-水混合物。
177.如权利要求175所述的吸收器，其特征在于，所述吸收型热泵的多组分流体是溴 化锂-水混合物
178.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述多排微型槽基本上在所述热交 换区域内平行。
179.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述单块支承结构包括一对包括多 个端口的盖板，所述端口用来将多组分流体和偶联流体引入到所述支承结构内的区域内， 并将多组分流体和偶联流体运输出所述支承结构内的各种功能性区域外，所述盖板支承和 容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流体空间、热交换区域、微型槽以及其它部件结构。
180.如权利要求160所述的吸收器，其特征在于，所述第一排微型槽内的多组分流体 流是相对于所述第二排微型槽内的偶联流体流方向的逆流。
181.—种在冷却模式中操作的一体的单块单效果吸收循环的热泵，包括在预定区域内至少部分地由热传导材料制成的单块支承结构，所述支承结构形成热泵 的热交换区域；在所述单块支承结构内形成的解吸器/精馏器部件，用来接受来自热泵的热源的高温 偶联流体，并解吸进入蒸气的制冷剂工作流体；冷凝器部件，用于接受来自解吸器/精馏器的蒸气，所述冷凝器偶联到排热介质温度 的液体循环流体管线，用于从蒸气中移走热量，所述冷凝器将制冷剂蒸气转化为液体制冷 剂流；膨胀阀，用于从冷凝器接受液体制冷剂，并将液体制冷剂流偶联到蒸发器；形成在单块支承结构内的蒸发器部件，用来将液体制冷剂流蒸发成蒸气，并由此提供 蒸发器内的冷却功能；偶联到蒸发器的低温液体循环偶联流体管线，用来提供来自蒸发器的冷却的偶联流体流；形成在单块支承结构内的吸收器部件，用来接受来自蒸发器的蒸气制冷剂，并实现将 制冷剂蒸气吸收到液体制冷剂流中，所述吸收器提供吸收到解吸器后的液体制冷剂，以便 于以后的再加热和再使用；各个解吸器/精馏器、冷凝器、蒸发器和吸收器部件包括一个或多个一体形成的热交 换区域，该热交换区域形成和包含在支承结构内，用来实现各个相应部件的热传递功能，各 个热交换区域包括(a)形成在所述热传导材料内的第一排微型槽，用来使来自与相应部件 相连的入口流体空间的工作流体的第一流，连通到与相应部件相连的出口流体空间内，以 及(b)形成在所述热传导材料内的第二排微型槽，用来连通以下流体流中的任一个(a)工 作流体的第二流，或(b)偶联流体流，合适地从与相应部件相连的入口流体空间到与相应 部件相连的出口流体空间内，用于相应部件的一个热传递功能，所述第一排微型槽和所述第二排微型槽布置成在所述支承结构内彼此热接触，以在所 述第一排微型槽内的工作流体的第一流和所述第二排微型槽内的以下任一流体流之间传 导热量(a)工作流体的所述第二流，或(b)所述偶联流体流，从而合适地用于相应部件的 所述热传递功能；由此，由低温液体循环的偶联流体提供冷却功能，用于外部使用。
182.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，还包括形成在单块支承结 构内的回热制冷剂热交换器，用于从流出冷凝器的制冷剂液体中回收热量并将萃取的热量 提供到其它部件。
183.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，还包括形成在单块支承结 构内的回热溶液热交换器，用于从流出解吸器/精馏器部件的工作流体中回收热量并将萃 取的热量提供到其它部件。
184.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，还包括第一流体偶联装置，用来将加热的偶联流体的第一流偶联到所述系统内，所述加热的偶联流体的第一流通过用来接受热能的解吸器/精馏器的热交换区域；第二流体偶联装置，用来偶联偶联流体的热修改第二流，所述偶联流体的热修改第二 流通过蒸发器的热交换区域；以及第三流体偶联装置，用来偶联偶联流体的排热流，所述偶联流体的排热流通过冷凝器 和/或吸收器的热交换区域，由此，所述系统通过偶联流体的热修改第二流提供冷却功能，并且通过偶联流体的排 热流提供排热或加热功能。
185.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述单块支承结构包括多 个堆叠的平面的热传导垫片，垫片在其内具有形成所述流体空间的开口，并在其表面内具 有在形成所述多排微型槽的微型凹口。
186.如权利要求185所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述垫片布置成多对第一 类型和第二类型的垫片，其中，第一类型垫片形成微型槽，用来连通热泵部件的流体空间之 间的工作流体和/或偶联流体，其中，第二类型垫片形成微型槽，用来连通热泵部件的流体 空间之间的工作流体和/或偶联流体，以及其中，所述垫片对各包括所述垫片的多元件阵 列的预定单个元件，所述多元件阵列具有由所述热泵的输入/输出热性质和流体流动特性 确定的尺寸。
187.如权利要求186所述的吸收循环的热泵，其特征在于，垫片的多元件的阵列的多 个元件包括热交换装置，所述热交换装置形成热泵部件的一部分。
188.如权利要求185所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述吸收器的部件包括形 成在第一垫片上的一排所述微型槽内的多个蒸气入口孔，以确保从邻近的第二垫片内的通 道内流出的蒸气流入第一垫片的微型槽内，并与所述第一垫片的微型槽内吸收剂混合。
189.如权利要求185所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述流体空间之一包括形 成在所述支承结构内的流体集管，用来引导工作流体流或偶联流体流流入流体分配通道， 从而适合于一个部件，所述流体分配通道弓I导流体流入一排微型槽内。
190.如权利要求189所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述流体集管包括形成用 来接纳流体的开口的堆叠垫片内的区域、由流体集管内的堆叠垫片形成的流体空间，使所 述流体分配通道形成在多对垫片内的一对垫片中的交替的垫片内。
191.如权利要求189所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述流体集管定位在偶联 到所述流体分配通道的那排微型槽附近，并大致地垂直于该排微型槽。
192.如权利要求185所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述微型凹口包括形成在 一对互补垫片的第一垫片的顶表面内的形状，以将热能和旁边的流体传到所述垫片对的邻 近的第二垫片的对应和邻近的底表面内，所述垫片对封闭所述凹口以形成所述微型槽。
193.如权利要求185所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述微型凹口是机加工的 狭缝或槽、切割的、光蚀刻的、化学蚀刻的、激光蚀刻的、模制的、冲压的、颗粒冲击的，或其 它类似工艺制成的。
194.如权利要求185所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述多个堆叠垫片用物理 方法粘结而形成单一的结构。
195.如权利要求194所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述物理粘结选自以下扩 散粘结、胶合、钎焊、焊接、压紧。
196.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述热泵的一个部件的出 口流体空间直接与所述热泵的第二部件的入口流体空间偶联。
197.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述热泵的第一部件和所 述热泵的第二和其后部件之间的功能性流体互连结构，形成和包含在所述单块支承结构 内。
198.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述吸收型热泵的工作流 体是氨-水混合物。
199.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述吸收型热泵的工作流 体是溴化锂-水混合物。
200.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述多排微型槽基本上在 所述热交换区域内平行。
201.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，输入热能由以下中的一个 或多个提供废热、太阳能，或一次燃料源。
202.如权利要求201所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述废热由以下获得车辆 废气、化学过程、食品加工、金属加工、干洗机、船舶发动机废气、军舰废气，以及其它如此的 源头。
203.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述单块支承结构包括一 对包括多个端口的盖板，所述端口用来将工作流体和偶联流体引入到所述支承结构内的各 种部件内，并将工作流体和偶联流体运输出所述支承结构内的各种部件外，所述盖板支承 和容纳平面的粘结垫片的组件，所述垫片形成流体空间、热交换区域、微型槽以及其它部件 结构。
204.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述第一排微型槽内的工 作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的逆流。
205.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述制冷剂解吸器/精馏 器还包括形成在单块支承结构内的多个保持流体的肋，所述肋形成用来含有液体量的托盘 并能够使蒸气和液体沿相对方向流动，使流体和蒸气在托盘所含的液体表面上直接质量接 触，还与偶联流体或工作流体热接触，使收集在和流出精馏器的回流液体以大致向下方式 连接解吸器的溶液流动。
206.如权利要求181所述的吸收循环的热泵，其特征在于，所述热泵包括热泵内某些 区域内的流体强制对流以及热泵其它区域内的流体重力/浮力驱动流动，以在相变过程 中，实现要求的液体或蒸气温度、类属浓度和类属浓度梯度，还包括形成在单块结构内的通 道，结合蒸气在所述通道内的逆流布置的向上流动，所述通道确保液体向下流动，由此，实现促进蒸气的沸腾或解吸和/或较高的制冷剂蒸气纯度的状态。
207.如权利要求1所述的一体的热与质量传递系统，其特征在于，所述第一排微型槽 内的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的平行流或同向流。
208.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括以下布置步骤使所述第一排微 型槽内的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的平行流或同向流。
209.如权利要求72所述的一体的单块热交换装置，其特征在于，所述第一排微型槽内 的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的工作流体流方向的平行流或同向流。
210.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述第一排微型槽内 的偶联流体流是相对于所述第二排微型槽内的多组分流体流方向的横流。
211.如权利要求104所述的多组分流体处理系统，其特征在于，所述第一排微型槽内 的偶联流体流是相对于所述第二排微型槽内的多组分流体流方向的平行流或同向流。
212.如权利要求1 所述的热与质量传递系统，其特征在于，单块支承结构内的所述 第一排微型槽内的工作流体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的平行流或同 向流。
213.如权利要求181所述的吸收型热泵，其特征在于，所述第一排微型槽内的工作流 体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的横流。
214.如权利要求181所述的吸收型热泵，其特征在于，所述第一排微型槽内的工作流 体流是相对于所述第二排微型槽内的流体流方向的平行流或同向流。
全文摘要
微型单块的热或热与质量传递系统包括两个外板(110、111)之间组装的多个垫片(102、104)，在组合时，垫片形成离散的但一体的热与质量传递系统部件，诸部件组成微型的单块吸收型冷却和/或加热系统，或其它热或热与质量传递系统。垫片一般地包括多个微型槽(702)、空间、流体通道，以及在全部系统内所形成的部件之间的用于传递流体的其它特征，其根据需要流入和流出系统，流入和流出加热源、冷却源和散热器。一般地，使用两个决然不同的垫片类型并组合在一起成为多个垫片对，以便能够在各垫片对内的微型槽内流动的流体之间实现热接触，各垫片对内的各垫片包括彼此相比稍许不同的微型槽和流体通道结构。
文档编号F28D15/00GK102112837SQ200980130964
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者M·D·德特曼, S·格瑞梅拉 申请人:佐治亚科技研究公司