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1、(10)申请公布号 CN 102648385 A(43)申请公布日 2012.08.22CN102648385A*CN102648385A*(21)申请号 201080055063.7(22)申请日 2010.12.030921315.8 2009.12.05 GBF28C 3/04(2006.01)C02F 1/22(2006.01)F25B 30/02(2006.01)F25J 3/00(2006.01)F28D 20/02(2006.01)(71)申请人伊诺维尔2000股份有限公司地址加拿大魁北克(72)发明人 P勒梅(74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038代。
2、理人张涛(54) 发明名称用于净化第一液体内容物且同时加热第二液体内容物的系统和方法(57) 摘要本发明涉及一种系统，该系统包括第一热交换器，其中致冷剂通过至少一个喷嘴被直接注射到第一液体回路的内容物中以随着形成净化的冻结液体块同时地捕获来自该内容物的潜热。该系统还包括第二热交换器，其中致冷剂将从第一液体回路的内容物所捕获的潜热传递到第二液体回路的内容物，由此提高第二液体回路的内容物的温度。所提出的概念为设计者提供了产生高效率的系统和为净化提取的潜热被直接用于有用的目的的方法的机会。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.06.05(86)PCT申请的申请数据PCT/CA2。
3、010/001901 2010.12.03(87)PCT申请的公布数据WO2011/066642 EN 2011.06.09(51)Int.Cl.权利要求书3页 说明书7页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 3 页1/3页21.一种系统，所述系统用于从第一液体回路传递潜热到第二液体回路并且用于同时地将所述第一液体回路的内容物分离成净化过的产品和副产品，所述副产品含有从所述净化过的产品分离出的浓缩了的杂质，所述系统包括：导管网络，所述导管网络容纳致冷剂，所述致冷剂是与所述第一液体回路的内容物基本不溶合和不起反应的；第一热交换。
4、器，在该第一热交换器中，所述致冷剂通过至少一个喷嘴被直接注射到所述第一液体回路的内容物中以产生含有所述净化过的产品的冻结液体块并且同时地捕获在冻结这些液体块时所释放的潜热；第二热交换器，在该第二热交换器中，所述致冷剂将从所述第一液体回路所捕获的潜热传递到所述第二液体回路，由此提高所述第二液体回路的内容物的温度；和致冷剂压缩机，所述致冷剂压缩机与所述导管网络流体连通，所述致冷剂压缩机位于所述第一热交换器的下游和所述第二热交换器的上游。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一热交换器包括：第一入口，所述第一液体回路的内容物通过所述第一入口被供给到所述第一热交换器；第二入口，来自所述第二热。
5、交换器的致冷剂通过所述第二入口被供给到所述至少一个喷嘴；第一出口，所述冻结液体块从所述第一出口排出所述第一热交换器；第二出口，所述致冷剂从所述第二出口被导引到所述致冷剂压缩机；和第三出口，所述第三出口用于从所述第一热交换器排出所述副产品。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一热交换器包括隔热的压力容器，所述压力容器包括：第一部分，所述第一部分包括容纳液体的主室和充装室，所述第一热交换器的第二出口位于所述充装室中；和第二部分，所述第二部分包括水柱，所述水柱具有底端部，所述底端部通过通路通向所述第一部分的主室中，所述通路位于将所述主室和所述充装室分开的正常水位以下，所述水柱具有上端部，。
6、在所述上端部处定位有所述第一热交换器的第一出口。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一热交换器包括基本竖直延伸的管，所述基本竖直延伸的管具有上排出端部，所述上排出端部通向所述压力容器的第一部分中，所述至少一个喷嘴将所述致冷剂排出到所述管中。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述上排出端部位于所述充装室中，或者在位于所述充装室正下方的所述主室的底部上。6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述管包括底部入口，所述底部入口从所述系统中的任何位置接收所述第一液体回路的内容物的流动，所述至少一个喷嘴被构造和布置成相对于从所述底部入口出来的所述流动基本垂直地注射所述致冷剂。7。
7、.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述底部入口通过导管连接到所述水柱。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述水柱包括充装室，所述充装室防止所述冻结液体块堵塞住在所述水柱和所述底部入口之间的导管。9.根据权利要求4至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括位于所述管权 利 要 求 书CN 102648385 A2/3页3中的冰柱切割器设备，所述冰柱切割器设备与所述至少一个喷嘴相邻。10.根据权利要求3至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于使所述冻结液体块从所述主室运动到所述水柱中的装置。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，用于使所述冻结液体块运动的。
8、所述装置包括机械地连接到马达的螺旋推运器。12.根据权利要求3至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二入口包括浮阀，所述浮阀响应于所述主室中的实际水位相对于所述正常水位的变化而调节供给到所述至少一个喷嘴的致冷剂的流动。13.根据权利要求3至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述压力容器包括用于排出所述冻结液体块的设备，所述设备位于紧在所述第一热交换器的第一出口上游的所述水柱的上端部处。14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二液体回路的内容物的至少某些使用来自驱动所述致冷剂压缩机的马达的废热被预加热。15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述。
9、系统还包括位于所述第一热交换器的上游的气体去除设备，所述气体去除设备从所述第一液体回路的内容物去除溶解气体。16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括碎冰机，所述碎冰机位于所述第一热交换器的第一出口下游并且从其接收所述冻结液体块。17.一种系统，所述系统用于从第一液体回路传递潜热到第二液体回路并且用于同时地将所述第一液体回路的内容物分离成净化过的产品和浓缩了的副产品，所述系统包括：热泵单元，所述热泵单元包括：-蒸发器段，在该蒸发器段中，致冷剂在第一压力下被直接汽化到所述第一液体回路的内容物中，并且所述第一液体回路的内容物中的某些将其足够的潜热传递到汽化了的致冷剂以。
10、形成浮动的净化过的冻结液体块，所述致冷剂是与所述第一液体回路的内容物基本不溶合和不起反应的；-压缩机段，在该压缩机段中，所述致冷剂在所述第一压力下被压缩直到第二压力；和-冷凝器段，在该冷凝器段中，来自所述压缩机的致冷剂与所述第二液体回路的内容物有热交换关系，并且由所述致冷剂承载的潜热在所述致冷剂以液化了的形式返回到所述蒸发器段之前被传递到所述第二液体回路的内容物；和压力容器，所述压力容器封装所述热泵单元的蒸发器段。18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述压力容器包括：第一部分，在所述第一部分中定位有容纳液体的主室和充装室，所述充装室位于所述主室上方，所述主室包括：-上端部，所述上端部。
11、与所述充装室的底端部直接流体连通；和-上内壁，所述上内壁被构造和布置成形成用于所述冻结液体块的向下倾斜的路径；所述压力容器的第一部分具有正常水位，所述正常水位限定所述主室的上端部与所述充装室的底端部之间的界限；第二部分，在所述第二部分中定位有水柱，所述水柱具有上端部和底端部，所述水柱的底端部使用通路与所述主室流体连通，所述通路通过所述上内壁位于所述正常水位以下和权 利 要 求 书CN 102648385 A3/3页4所述向下倾斜的路径的下游；和副产品出口，所述副产品出口设置在所述主室内的基本最下面的位置处。19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述压力容器包括螺旋推运器，所述螺旋推运器。
12、定位在所述主室的内侧，在转动所述螺旋推运器时所述冻结液体块沿着所述向下倾斜的路径运送到所述通路中。20.根据权利要求17至19中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一压力高于所述压力容器外侧的大气压力。21.一种方法，所述方法用于净化第一液体内容物并且同时地使用来自所述第一液体内容物的潜热持续地加热第二液体内容物，所述方法包括：使用被直接注射到所述第一液体内容物中的汽化了的致冷剂从所述第一液体内容物获取足够的潜热，以将所述第一液体内容物的第一部分转化成净化过的冻结液体块，所述致冷剂是与所述第一液体回路内容物基本不溶合和不起反应的；将所述致冷剂的基本全部与其中注射了所述致冷剂的所述第一液体内容物。
13、分离；将所述净化过的冻结液体块与具有浓缩量的污染物的所述第一液体内容物的第二部分分离；使用从所述第一液体内容物获取的且由所述致冷剂承载的潜热来提高所述第二液体内容物的温度；以及，供给额外量的所述第一液体内容物以维持所述第一液体内容物的基本恒定水平。权 利 要 求 书CN 102648385 A1/7页5用于净化第一液体内容物且同时加热第二液体内容物的系统和方法0001 相关申请的交叉参考0002 该申请要求享有2009年12月5日提交的英国专利申请No.0921315.8的优先权，其整个内容由此通过参考包含于此。技术领域0003 本技术领域总体上涉及开放的地热热泵系统。背景技术0004 无论何。
14、时能量成本都会对系统的总运行成本有直接影响，所以高度期望最小化能量消耗。很多时候，最小化能量消耗还减小了碳排放量。0005 有多种可能的途径用于最小化能量消耗。一种途径是使用更加有效的机器和用于从可用的热源提取能量的方法。当用于加热时，热泵系统是使用该方法的机器的一个示例。在这些系统中，使用在冷侧中循环的致冷剂从第一介质捕获热，并且使用在热侧中循环的相同的致冷剂加热第二介质。热泵系统对于在冰箱或者空调系统中使用而言也是公知的。0006 而且，热泵系统可以用于冻结诸如水的液体，以便净化该液体。当水冻结时，水基本形成纯冰晶。多年以来，该特征用于不同的目的，例如，从盐水回收淡水，或者用于处理来自工业。
15、过程的废水。仅举出几个示例，在1963年7月23日提交的Clark的美国专利No.3,098,735、1964年6月16日提交的Gilliland等人的美国专利No.3,137,554、1967年8月29日提交的Ashley的美国专利No.3,338,065和1980年4月29日提交的Carter等人的美国专利No.4,199,961中公开了系统的示例。0007 某些热泵系统设计成用于提取当液态水在其冷侧中冻结时所释放的潜热。当液态水冻结时，液态水经历了相变，并且每千克水释放了约335KJ的潜热。这表示比仅使用来自冷的液态水的显热多了约15倍的能量。作为一个额外的益处，需要较少的水。然而，产冰。
16、热泵系统的一个挑战是在持续操作它们方面含有较大的复杂性。尤其，冰趋向于积聚在热泵系统的冷侧，由此需要频繁的除霜循环。这样减小了这些系统的总效率。0008 1987年6月9日提交的Paradis的美国专利No.4,671,077公开了一种系统，其中来自冻结的水的潜热用作能量源。水可以是海水或者污水，并且该水可以由于冻结而被净化。虽然所公开的系统在能量效率方面具有潜在的益处，但是在这种系统可以以最佳效率并且大规模地持续操作之前仍然具有将需要克服的许多挑战。0009 因此，在本技术领域中仍然有许多改进的空间。发明内容0010 在一个方面中，提供了一种系统，所述系统用于从第一液体回路传递潜热到第二液体。
17、回路并且用于同时地将第一液体回路的内容物分成净化过的产品和副产品，所述副产品含有从净化过的产品分离出的浓缩了的杂质，所述系统包括：导管网络，所述导管网络含说 明 书CN 102648385 A2/7页6有致冷剂，所述致冷剂是与第一液体回路的内容物基本不可混合和不起反应的；第一热交换器，其中致冷剂通过至少一个喷嘴被直接注射到第一液体回路的内容物中以产生含有净化过的产品的冻结液体块并且同时地捕获在冻结这些液体块时所释放的潜热；第二热交换器，其中致冷剂将从第一液体回路所捕获的潜热传递到第二液体回路，由此提高第二液体回路的内容物的温度；和致冷剂压缩机，所述致冷剂压缩机与导管网络流体连通，所述压缩机位于。
18、第一热交换器的下游和第二热交换器的上游。0011 在另一个方面中，提供了一种系统，所述系统用于从第一液体回路传递潜热到第二液体回路并且用于同时地将第一液体回路的内容物分成净化过的产品和浓缩了的副产品，所述系统包括：压力容器，所述压力容器封装热泵单元的蒸发器段；和所述热泵单元，所述热泵单元包括：所述蒸发器段，其中致冷剂在第一压力下被直接汽化到第一液体回路的内容物中，并且其中第一液体回路的内容物中的某些将其足够的潜热传递到汽化了的致冷剂以形成浮动的净化过的冻结液体块，所述致冷剂是与第一液体回路的内容物基本不可混合和不起反应的；压缩机段，其中致冷剂在第一压力下被压缩直到第二压力；和冷凝器段，其中来自。
19、压缩机的致冷剂与第二液体回路的内容物有热交换关系，并且其中由致冷剂承载的潜热在致冷剂以液化的形式返回到蒸发器段之前被传递到第二液体回路的内容物。0012 在又一个方面中，本发明提供一种方法，所述方法用于净化第一液体内容物并且同时地使用来自第一液体内容物的潜热持续地加热第二液体内容物，所述方法包括：使用被直接注射到第一液体内容物中的汽化了的致冷剂从第一液体内容物获取足够的潜热以将第一液体内容物的第一部分转化成净化过的冻结液体块，所述致冷剂是与第一液体回路内容物基本不可混合和不起反应的；将致冷剂的基本全部与其中注射入该致冷剂的第一液体内容物分离；将净化过的冻结液体块与具有浓缩量的污染物的第一液体内。
20、容物的第二部分分离；使用从第一液体内容物获取的且由致冷剂承载的潜热来提高第二液体内容物的温度；以及，供给额外量的第一液体内容物以维持第一液体内容物的基本恒定水平。0013 本发明的这些方面上的其它细节以及其它方面将从以下详细的说明和附图显而易见。附图说明0014 图1是示出实施所提出的概念的系统的示例的示意图；0015 图2是示出图1中所示的朗肯循环（Rankine cycle）设备的内部的示例的示意图；和0016 图3是示出图1中所示的系统中的压力容器内部的示例的示意图。具体实施方式0017 图1是示出实施所提出的概念的系统10的示例的示意图。系统10用于将来自第一液体回路12的内容物的潜热。
21、传递到第二液体回路14的内容物，以便同时地净化第一液体内容物和借助来自第一液体内容物的净化的潜热加热第二液体内容物。0018 第一液体内容物的第一部分当由于相变而形成冻结液体块时被净化。然后，第一液体内容物被分成净化过的产品和副产品，所述副产品含有与第一液体内容物的第二部分混合的浓缩了的杂质。系统10能够以非常有效的方式持续地运行。说 明 书CN 102648385 A3/7页70019 第一液体内容物可以是水。该水可以来源于天然水体或者人工水体，仅举出几个示例，例如，地下水源、江河、湖泊、池塘、或者海洋。从而，系统10可以利用来自于水体的地热能。还能够使用来自储水箱的水或者直接从另一个系统出。
22、来的水。第一液体内容物还可以是来自工业过程的废水，例如，用在造纸工业、食品工业或者石油工业中的废水。0020 在所示的示例中，第一液体回路12中的水来自于池塘20，在所述池塘20中水含有当将油与沥青砂分离时所产生的细料和其它化学产物。使用这种水作为系统10中的能量源，将为该水净化去除其中的至少某些污染物提供了机会。使用泵24通过第一液体回路12的入口导管22供给水。该水穿过真空水箱系统26或者另一种能够从第一液体回路12的内容物去除溶解气体的气体去除设备。真空水箱系统26基本上去除了水中的全部溶解空气以防止空气污染系统10中所使用的致冷剂。0021 如图1中所示，第一液体回路12连接到隔热的压。
23、力容器30，所述隔热的压力容器30封装系统10的第一热交换器。在以下说明中将给出关于压力容器30的进一步细节。0022 所示的示例的第二液体回路14也容纳有水。当第二液体回路14的水穿过系统10时，第二液体回路14的水被加热并且变成用于在工业过程中使用的热水，例如油砂开采过程或者类似工业过程。此后，热水并没有返回到第二液体回路14。也可以有其它构造和布置。例如，当热水用于加热建筑物或者类似物时，第二液体回路14可以形成闭环。也能够有许多其它的变型方案。0023 在这一点上应当注意到，虽然在所示示例中使用的液体仅是水，但是还可以使用其它液体或者液体的混合物。0024 系统10包括容纳致冷剂的导管。
24、网络。导管网络是集成在系统10中的热泵单元的部件。热泵单元包括位于压力容器30中的蒸发器段。在该蒸发器段处，液化了的致冷剂在第一压力下被直接注射到来自第一液体回路12的水中，该水中的某些水传递足够的潜热以将液体致冷剂汽化成气泡，从而形成冻结的净化过的液体块。在蒸发器段中，水和致冷剂二者都经历相变。使水和致冷剂二者在它们经历相变的时刻直接接触，则产生了非常有效的传热。致冷剂与未冻结的水、冻结液体块基本分离。致冷剂将再循环回到导管网络中。0025 热泵单元中所使用的致冷剂是与第一液体回路12的内容物基本不可混合和不起反应的。例如，当第一液体回路12中的液体是水时，致冷剂可以是碳氢化合物致冷剂，例如。
25、丁烷、异丁烷、丙烷，等等。碳氢化合物致冷剂还可以是两种或者更多种碳氢化合物的混合物，以便获得特定的汽化压力。还可以使用其它致冷剂。0026 热泵单元还包括压缩机段，其中来自蒸发器段的致冷剂在第一压力下被压缩直到第二压力。热泵单元还包括冷凝器段，其中来自压缩机的致冷剂与第二液体回路14的内容物有热交换关系。然后，致冷剂由于另一次相变而变成液体。致冷剂的该第二相变释放了大量的潜热，该大量的潜热被传递到第二液体回路14的内容物。此后，该致冷剂返回到蒸发器段。冷凝器段限定了系统10的第二热交换器。第二热交换器用32示意性地示出。0027 在所示的示例中，压缩机段包括并联安装的不同的两个压缩机40、42。
26、，所述两个压缩机40、42中的每个都被不同的马达装置驱动。也能够仅使用一个压缩机或者使用并联地或者串联地安装的甚至超过两个的压缩机。两个压缩机接收来自压力容器30中的蒸发器段的气态致冷剂。第一和/或第二压缩机40、42可以被对应的电动马达或者另外的可用的机械动力源驱动。说 明 书CN 102648385 A4/7页80028 在所示的示例中，第一压缩机40被内燃机或者燃气涡轮发动机驱动。发动机在图1中用44示意性地示出。0029 所示的示例的第二压缩机42被郎肯循环设备200驱动。图2是示出图1中所示的朗肯循环设备200的内部的示例的示意图。该郎肯循环设备200包括蒸汽轮机202，所述蒸汽轮机。
27、202连接到其中流动诸如水的流体的独立闭环流体回路204，所述流体在蒸汽轮机202的上游转化成蒸汽。为了在较低的温度下得到较好的效率，也可以使用其它流体，例如碳氢化合物、卤代烃，等等。流体回路204使流体循环到锅炉206中，所述锅炉206接收来自发动机44的通过烟道45循环的热排气的热。锅炉206将流体转化成用于在蒸汽轮机202中使用的蒸汽。流体在蒸汽轮机202的出口处被传送到冷凝器208，所述冷凝器208使用通过新鲜水入口导管47供给的新鲜水冷却所述流体。冷凝器208使新鲜水变暖，所述新鲜水继而作为变暖的新鲜水通过导管49离开冷凝器。0030 所示的示例还包括来自发动机44的另一个独立的闭环。
28、流体导管48。该导管48连接到发动机44的冷却套。该导管48从而捕获来自发动机44的废热。该导管48还连接到郎肯循环设备200中的另一个热交换器210以预加热流体导管204中的来自冷凝器208的流体。提供泵212以使流体在流体导管204中循环。0031 如图1中所示，系统10还包括热交换器50，所述热交换器50从导管49接收变暖的新鲜水。在热交换器50中，来自发动机44的燃烧气体中的一些剩余显热和潜热被传递到变暖的新鲜水，由此进一步提高系统10的温度并且提高系统10的总能量效率。0032 当通过导管51从热交换器50离开时，变暖的新鲜水朝向第二热交换器32传送并且沿途与通过导管53来自另一个热。
29、交换器52的额外的新鲜水混合。该额外的新鲜水使用在导管55中流动的废能源被预加热。导管56连接到第二热交换器32的入口，并且该导管56中的内容物形成系统10中的第二液体回路14的内容物。导管57连接到第二热交换器32的出口，并且将热水传送到需要的地方。0033 在所示的示例中，离开压缩机段的致冷剂在进入第二热交换器32之前进入空气/油分离器58中。而且，导管59中的离开第二热交换器32的致冷剂被传送到蓄能器60，从所述蓄能器60致冷剂将使用导管62被导引到压力容器30以重复该循环。0034 隔热的压力容器30主要包括两个部分。压力容器30的第一部分是通过直接注射致冷剂而产生冻结液体块的位置。该。
30、压力容器30的第一部分从而处于第一压力下。虽然在压力容器30的第一部分内侧所维持的第一压力明显低于在压缩机的出口处的第二压力，但是该第一压力有时可以显著高于大气压力。在某些设计中，该第一压力还可以低于大气压力。从而，一个挑战是在仍然维持压力容器30中的第一压力的同时通过出口从压力容器30排出冻结液体块。找到解决该挑战的一个解决方案是提供具有细长的且隔热的水柱70的压力容器30并且在位于倾斜布置的水柱70的上端部72处的出口处收集冻结液体块。水柱70构成压力容器30的第二部分。0035 在所示的示例中，第一压力高于压力容器30外侧的大气压力。水柱70设计成足够高以补偿第一压力和大气压力之间的压差。
31、。从而，水的重量使该压差平衡，并且从而水柱70的上端部72可以保持暴露于大气压力。0036 冻结液体块在压力容器30内侧的未冻结的水面处浮动。一旦冻结液体块处于水柱70内侧，则冻结液体块自发地朝向其上端部72升高。从该位置，冻结液体块使用用于排说 明 书CN 102648385 A5/7页9出冻结液体块的设备而被导引到碎冰机80。如图所示，该设备可以例如是螺旋推运器82。例如根据水柱70的内部是直线的还是曲线的，螺旋推运器82可以是刚性的或者柔性的。在所示的示例中，螺旋推运器82被马达84驱动。也可以使用其它种类的用于排出冻结液体块的设备。0037 从水柱70排出的冻结液体块被传送到斜道86中。
32、，所述斜道86将这些冻结液体块导引到碎冰机80。例如，使用高速旋转的刀片，碎冰机80可以将冻结液体块减小到雪花状的材料。然后，雪花状的材料降落在碎冰机80的下方，并且最后形成湿雪堆88，如图1中所示。对冻结液体块的粉碎增大了净化过的产品与周围空气和/或雨水的总接触面，由此更加容易地将该产品融化成液态水，所述液态水比第一液体回路12的入口导管22中的水显著地更加纯净。可以设置鼓风机89，以在需要的地方例如在与湖泊87或者另一个水体相邻的山坡的底部处推动降落的雪花状材料。0038 水柱70还用于排出未冻结的水中的污染物。在使用中，大部分污染物将通过重力朝向压力容器30的底部降落。然而，较宽的水柱7。
33、0将使得由冻结液体块的流动而带走的污染物到达底部。而且，水柱70还用于正好在将未冻结的水转化成冻结液体块之前预冷却该未冻结的水。随着冻结液体块升高，水柱70中的水将由于显热的交换而逐渐变得更冷。该液态水将用于制成接下来将冻结的液体块。水通过导管74被传送回到压力容器30的第一部分。在水柱70的一侧上设置有充装部76以将未冻结的水与冻结液体块分离。这样防止冻结液体块堵塞住导管74。应当注意到，虽然在所示的示例中充装部76位于上端部72附近，但是能够从沿着水柱70下方的某一位置获取水。0039 如果期望的话，导管74中流动的水可以用于其它目的，例如，用于冷却建筑物或者工业过程。0040 应当注意到。
34、，可以通过使用各种可能的可替代布置减小水柱70的高度。例如，可以使用包括沿着水柱70设置的间隔开的捕集器（未示出）的布置来获取冻结液体块。通过每次仅打开一个捕集器来维持第一部分内侧的第一压力。也能够是其它布置。此外，如果第一压力低于大气压力，则与图1中所示的情况相比，水柱70的高度将显著地减小，这是由于上端部72将位于正常水位104附近或者甚至下方。0041 图3是示出图1中所示的系统10中压力容器30的内部的示例的示意图。然而，仅水柱70的底端部在图3中是可见的。0042 如可以参见图3，压力容器30的第一部分封装容纳液体的主室100和位于该主室100上方的充装室102。主室100具有上端部。
35、，所述上端部与充装室102的底端部直接流体连通。主室100填充有来自第一液体回路12的水直到正常水位104。正常水位104限定主室100的上端部与充装室102的底端部之间的界限。0043 在所示的示例中，在作为压力容器30的第一部分的部件的制冰机110中形成冻结液体块。制冰机110具有进入充装室102中的上排出端部112。该制冰机110包括细长的竖直延伸的管114，该管填充有来自导管74的水。0044 在使用中，致冷剂维持在这样的温度条件和压力条件下，即，所述温度条件和压力条件允许在产生大量较小的冻结液体块的同时使致冷剂膨胀、汽化和通过水向上运动。从而，随着液体致冷剂通过一个或多个喷嘴116被。
36、直接注射到水中并且液体致冷剂的压力受到骤降，液体致冷剂的温度降低到水的冻结温度以下。然而，由于致冷剂具有正好低于0说 明 书CN 102648385 A6/7页10的沸点温度，致冷剂汽化并且经历相变。这样在水中产生了致冷剂泡并且潜热的捕获将某些水变成冻结液体块。此外，致冷剂泡向上推动未冻结的水、冻结液体块和致冷剂的混合物。0045 所述一个或多个喷嘴116参照水的进入流动基本垂直地取向。该水从位于制冰机110的管114的底端部处的入口向上地流动。随着液态水、汽化了的致冷剂和其它新形成的冻结液体块上升到管114中，形成新的冻结液体块。一旦它们到达上排出端部112，它们就倾泻到充装室102的上部中。
37、。可以在管114的底部处设置有冰柱切割器设备118，以防止在所述一个或多个喷嘴116上或者围绕所述一个或多个喷嘴116形成冰。0046 如果期望的话，管114的上排出端部112可以在充装室102的正下方位于主室100的底部上。0047 在这一点上应当注意，尽管供给在制冰机110中的水可以处于其冻结温度附近，但仍然可以从该水捕获大量的潜热。原因在于该潜热将来自水的相变。0048 在来自导管62的液化了的致冷剂通过所述一个或多个喷嘴116之前，液化了的致冷剂进入水/致冷剂分离器120，在所述水/致冷剂分离器120中液态水与液化了的致冷剂分离。具有致冷剂的水的存在是由于以下事实，即，当通过压力容器3。
38、0的致冷剂出口离开充装室102时，气态的致冷剂承载了少量的水。如果该水没有被去除，则该水可能会冻结和堵塞住紧在所述一个或多个喷嘴116的上游的致冷剂回路。冷凝水使用专用的导管122被传送回到压力容器30内侧。如果没有足够的水来防止液化了的致冷剂进入导管122，则浮阀124防止液化了的致冷剂进入导管122。离开分离器120的致冷剂被引导到导管126中。0049 在所示的示例中，处于与正常水位104相邻的浮阀130使用浮子131调节致冷剂到制冰机110的流动。这样，如果水位较低，则会中断致冷剂的流动以防止致冷剂进入主室100并且防止致冷剂可能到达水柱70。设置筛网129以防止冻结液体块积聚在浮子1。
39、31周围而使其失效。0050 如可以参见图3，管114的上排出端部可以位于主室100的正常水位104上方。未冻结的水和从制冰机110出来的冻结液体块使用充装室102的倾斜面106被导引到主室100。这样为仍然被捕集在未冻结的水中的和/或粘附到冻结液体块上的任何致冷剂待与所述未冻结的水和冻结液体块分离给出了时间。未冻结的水和冻结液体块最后落入主室100中并且冻结液体块将最初浮在正常水位104处。0051 进入充装室102的致冷剂从致冷剂出口133从压力容器30排出，所述致冷剂出口133与朝向压缩机段导引致冷剂的导管132流体连通。可以在内侧上设置筛网分离器134以防止未冻结的水和冻结液体块堵塞住。
40、致冷剂出口133。0052 如还可以参见图3，主室100包括上内壁140，所述上内壁140被构造和布置成形成用于冻结液体块的向下倾斜的路径。而且，使用通路142使水柱70的底端部与主室100的上内壁140流体连通，所述通路142位于用于冻结液体块的向下倾斜的路径的下游。由于当主室100填充有水时通路142位于正常水位104以下，所以在充装室102和通路142之间将没有用于气态致冷剂的直接路径。0053 在使用中，冻结液体块使用机械装置沿着向下倾斜的路径运送到通路142中。在所示的示例中，该装置包括由马达152驱动的螺旋推运器150。转动螺旋推运器150，则可说 明 书CN 102648385 A10。