-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung
bei einer Wärmepwapenvorrichtung von einem ein nicht azeotrop
gemischtes Kühlmittel verwendenden Typ, welcher der Änderung
der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittels durch Aufsparen
eines einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels mittels
Trennen der Bestandteile des Kühlmittels möglich ist. Eine
derartige Vorrichtung ist in der EP-A-0 196 051 offenbart.
-
Fig. 6 zeigt eine zur Verwendung eines nicht azeotrop
gemischten Kühlmittels angeordnete Vorrichtung, der die
Änderung der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittels durch
Aufsparen eines einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels
mittels Trennen der Bestandteile des Kühlmittels möglich ist.
Bezugnehmend auf Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen
Kompressor, 2 bezeichnet einen Kondensator, 3 bezeichnet einen
Hauptbegrenzer und 4 bezeichnet einen Verdampfer. Der
Hauptkreislauf der Heizvorrichtung wird durch Verbinden der
vorstehend genannten Elemente gebildet. Bezugszeichen 5 bezeichnet
eine mit einem Füllmittel gefüllte
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung. Ein oberer Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung ist über ein Rohr 6 mit einem Auslaßanschluß
des Kondensators 2 verbunden und er ist auch über einen
Hilfsbegrenzer 7 mit einem Einlaßanschluß des Verdampfers 4
verbunden. Ein Reservoir 8 ist unter der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 5 angeordnet, wobei der Boden des
Reservoirs 8 über ein Ventil 9 mit dem Hilfsbegrenzer 7
verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Heizer 10 in dem Reservoir
8 angeordnet.
-
Nun wird das Verfahren zum Ändern der Zusammensetzung
des eingeschlossenen, nicht azeotrop gemischten Kühlmittels
beschrieben. In dem Fall, in dem die Vorrichtung unter
Beibehaltung der Zusammensetzung des eingeschlossenen, gemischten
Kühlmittels wie es ist betrieben wird (in der Nicht-
Trennungs-Betriebsart), wird der Heizer 10 nicht betrieben. In
diesem Fall wirkt das Reservoir 8 zum Aufsparen überschüssigen
Kühlmittels, wenn Ventil 9 geschlossen ist, und gibt einen
Teil des Kühlmittels über den Hilfsbegrenzer 7 an den
Verdampfer 4 aus, wenn Ventil 9 geöffnet ist, wodurch keinerlei
Änderung der Zusammensetzung des Kühlmittels veranlaßt wird. Daher
wird der Hauptkreislauf unter Beibehaltung der Zusammensetzung
des eingeschlossenen, gemischten Kühlmittels, das mit einem
einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel angereichert
ist, betätigt.
-
Auf der anderen Seite wird der Heizer 10 in dem Fall
betätigt, in dem die Vorrichtung mit der Zusammensetzung des
Kühlmittels betrieben wird, in der ein einen geringen
Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel angereichert ist, während ein
einen hohen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel aufgespart wird
(in einer Trennungsbetriebsart), und das einen geringen
Siedepunkt aufweisende Kühlmittel in dem in dem Reservoir 8
enthaltenen Kühlmittel wird hauptsächlich verdampft, das verdampfte,
einen geringen Siedepunkt aufweisende Kühlmittel bewegt sich
dann durch die Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 5 nach
oben, wenn das Ventil 9 geschlossen ist. Zu dieser Zeit wird
über das Rohr 6 flüssiges Kühlmittel von dem Auslaßanschluß
des Kondensators 2 geliefert, so daß in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 5 aufgrund eines
Gas-Flüssigkeitskontaktes Fraktionieren stattfindet. Als Ergebnis wird die
Dichte des einen geringen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels
in dem sich nach oben bewegenden Gas erhöht und die Dichte des
einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in der sich
nach unten bewegenden Flüssigkeit wird ebenfalls erhöht. Als
Ergebnis wird einen hohen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel
in der Form einer kondensierten Flüssigkeit in dem Reservoir 8
aufgespart. Das sich nach oben bewegende und mit einem einen
niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel angereicherte Gas
wird über den Hilfsbegrenzer 7 in den Verdampfer 4 eingeführt.
Daher kann der Hauptkreislauf unter Beibehaltung der
Zusammensetzung des Kühlmittels, in der ein einen niedrigen Siedepunkt
aufweisendes Kühlmittel angereichert ist, betätigt werden.
-
Wo die Wärmepumpenvorrichtung der vorgenannten Art
verwendet wird, beispielsweise in einer
Heißwasserversorgungsvorrichtung, von der heißes Wasser zu erhalten ist, wird die
Vorrichtung unter Beibehaltung der Zusammensetzung des
eingeschlossenen Kühlmittels, in der ein einen hohen Siedepunkt
aufweisendes Kühlmittel, dessen Kondensationsdruck gering ist,
angereichert ist, betrieben, um die Zuverlässigkeit des
Kompressors oder dergleichen zu verbessern. Zur schnellen
Bevorratung heißen Wassers unter Verwendung einer hohen Heizwirkung
wird die Vorrichtung unter Beibehaltung der Zusammensetzung
des Kühlmittels, in der ein eine herausragende Heizwirkung
hervorbringendes, einen niedrigen Siedepunkt aufweisendes
Kühlmittel angereichert ist, betrieben.
-
Weil die Wärmepwnpenvorrichtung der vorstehend
beschriebenen Art mit einem Druck in ihrer
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung betrieben wird, welcher so hoch
ist wie der Druck in dem Hauptkreislauf, wurde jedoch
herausgefunden, daß die Trennwirkung der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung ungenügend ist. Das bedeutet, daß
es bekannt ist, daß die Wirkung der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung durch Erhöhen der Geschwindigkeit des sich in
der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung nach oben bewegenden
Gases verbessert werden kann. Wenn eine Trennung wie
vorstehend beschrieben unter einem hohen Druck durchgeführt wird,
wird das spezifische Volumen des in dem Reservoir erzeugten
Gases aufgrund der von dem Heizer angelegten Wärme vermindert,
wodurch eine Verminderung der Geschwindigkeit des Gases in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung verursacht wird. Daher
leidet die Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art an
einer ungenügenden Trennwirkung. Zum Überwinden dieses Mangels
wurde die Heizfähigkeit des Heizers in der herkömmlichen
Vorrichtung erhöht. Das führt zu einer Verminderung der
Wirksamkeit. Darüber hinaus wird die Sättigungstemperatur des
Kühlmittels in dem Reservoir über die Maßen erhöht, wenn die
Trennung bei hohem Druck durchgeführt wird, wodurch Probleme
bezüglich der Wärmebeständigkeit der Vorrichtungen und des
Auftretens unnötiger Wärmestrahlung hervorgerufen werden.
-
Die US-Patentbeschreibung US-A-4913714 offenbart eine
Vorrichtung mit einer ein Reservoir in einem oberen Bereich
davon aufweisenden Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung,
dessen Innenraum durch Vermindern des Druckes eines Kältemittels
in einem unteren Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung gekühlt wird. Bei dieser Anordnung wird der untere
Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung nicht
erwärmt, weil eine Erwärmung keine Wirkung haben würde. Weil
kein Reservoir in dem unteren Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung vorgesehen ist, kann ein einen
hohen Siedepunkt aufweisendes Kältemittel grundsätzlich nicht
aufgespart werden. In der Tat wird ein Kältemittel über einen
im allgemeinen im Zentrum der Vorrichtung angeordneten Einlaß
in die Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung eingeführt.
Demgemäß kann die in dieser Beschreibung offenbarte Vorrichtung
nicht in die Vorrichtungsanordnungen der vorliegenden
Erfindung eingebaut werden.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Schaffung eines Kühlkreislaufaufbaus, dem das Durchführen einer
Hochleistungstrennung mit einer verringerten Menge an
angelegter Wärme möglich ist und der selbst dann benutzt werden kann,
wenn die Last oder die Temperaturänderungen übermäßig sind.
-
Zum Lösen der vorgenannten Aufgabe wird eine
Wärmepumpenvorrichtung geschaffen mit einem ein nicht azeotrop
gemischtes Kühlmittel enthaltenden Wärmepumpenkreislauf, wobei
der Kreislauf aus einem Kompressor einem 4-Wege-Ventil, einem
benutzungsseitigen Wärmetauscher, einem Hauptbegrenzer, einem
wärmequellenseitigen Wärmetauscher, einer
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung, einem Reservoir und einer
Wärmequelle besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Bereich
der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung über einen
Parallelkreislauf aus einem ersten Hilfsbegrenzer und einem ersten
Prüfventil, das nur einem von der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung ausgegebenen Strom dadurch zu
fließen gestattet, mit einem zwischen dem benutzungsseitigen
Wärmetauscher und dem Hauptbegrenzer angeordneten Rohr
verbunden ist und der obere Bereich auch über einen
Parallelkreislauf aus einem zweiten Hilfsbegrenzer und einem zweiten
Prüfventil, das nur einem von der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung ausgegebenen Strom dadurch zu
fließen erlaubt, mit einem anderen Rohr zwischen dem
wärmequellenseitigen Wärmetauscher und dem Hauptbegrenzer verbunden
ist.
-
Alternativ ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß ein oberer Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung über einen ersten Hilfsbegrenzer mit einem
zwischen dem benutzungsseitigen Wärmetauscher und dem
Hauptbegrenzer angeordneten Rohr verbunden ist und der obere Bereich
der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung mit einem
Einlaßanschluß eines ersten Prüfventils verbunden ist, das nur einem
von der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung ausgegebenen
Strom dadurch zu fließen erlaubt, ein Auslaßanschluß des
ersten Prüfventils mit einem Rohr zwischen dem 4-Wege-Ventil und
dem benutzungsseitigen Wärmetauscher verbunden ist und der
obere Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung auch
über einen zweiten Hilfsbegrenzer mit einem Rohr zwischen dem
wärmeguellenseitigen Wärmetauscher und dem Hauptbegrenzer
verbunden ist, der obere Bereich mit einem Einlaßanschluß
eines zweiten Prüfventils verbunden ist, das nur einem von der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung ausgegebenen Strom
dadurch zu fließen erlaubt, und ein Auslaßanschluß des zweiten
Prüfventils mit einem Rohr zwischen dem 4-Wege-Ventil und dem
wärmequellenseitigen Wärmetauscher verbunden ist.
-
Fig. 1 ist eine den Aufbau einer
Wärmepumpenvorrichtung, die so angeordnet ist, daß eine Kühl-
/Trennungsvorrichtung auf einer Niederdruckseite des
Hauptkreislaufes vorgesehen ist, veranschaulichende Ansicht;
-
Fig. 2 ist eine ein Verfahren zum Festlegen des
Bereichs von Zusammensetzungen des in der Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung zu verwendenden, gemischten Kühlmittels
veranschaulichende Ansicht;
-
Fig. 3 ist eine eine Ausführungsform der
Wärmepumpenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die so
angeordnet ist, daß ihr ein Schalten der Betriebsart zwischen einem
Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb möglich ist,
veranschaulichende Ansicht;
-
Fig. 4 ist eine eine weitere Ausführungsform der
Wärmepumpenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die
so angeordnet ist, daß ihr ein Schalten der Betriebsart
zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb möglich ist,
veranschaulichende Ansicht;
-
Fig. 5 veranschaulicht eine Wärmepumpenvorrichtung, in
der der wärmequellenseitige Wärmetauscher als Wärmequelle
verwendet wird, und die Vorrichtung ist so angeordnet, daß ihr
ein Schalten der Betriebsart zwischen einem Heizbetrieb und
einem Kühlbetrieb möglich ist;
-
Fig. 6 veranschaulicht eine herkömmliche
Wärmepumpenvorrichtung.
-
Fig. 1 ist eine eine Ausführungsform einer
Wärmepumpenvorrichtung veranschaulichende Ansicht. Bezugnehmend auf
die Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 11 einen Kompressor, 12
bezeichnet einen benutzungsseitigen Wärmetauscher (einen
Kondensator), 13 bezeichnet einen Begrenzer, wobei diese Teile
aufeinanderfolgend über Rohre miteinander verbunden sind.
Bezugszeichen 14 bezeichnet einen wärmequellenseitigen
Wärmetauscher (einen Verdampfer) und 15 bezeichnet eine mit einem
Füllstoff gefüllte Fraktionierungs-/Trennvorrichtung. Ein
oberer Bereich der Fraktionierungs-/Trennvorrichtung 15 ist
mit einem Auslaßanschluß des Begrenzers 13 verbunden und der
obere Bereich ist auch mit einem Einlaßanschluß des
wärmequellenseitigen Wärmetauschers 14 verbunden. Darüberhinaus sind
der Auslaßanschluß des wärmequellenseitigen Wärmetauschers 14
und der Kompressor 11 miteinander verbunden. Auf diese Weise
ist der Hauptkreislauf der Wärmepumpe aufgebaut. Ein Reservoir
16 und ein Heizer 17 sind unter der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 angeordnet, wobei das Reservoir 16 einen
über ein Ventil 18 mit dem Einlaßanschluß des
wärmequellenseitigen Wärmetauschers 14 verbundenen unteren Bereich
aufweist. Der Aufbau ist so angeordnet, daß das Kühlmittel in dem
Reservoir 16 von dem Heizer 17 erwärmt wird.
-
Die Handhabung und der Betrieb der
Wärmepumpenvorrichtung zum Ändern der Zusammensetzung eines eingeschlossenen,
nicht azeotrop gemischten Kühlmittels wird nun beschrieben.
-
Bei einer Nicht-Trennungsbetriebsart wird von dem
Begrenzer 13 ausgegebenes Kühlmittel durch Öffnen eines Ventils
18 über die Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung in das
Reservoir 16 eingeführt, wobei das Reservoir 16 überschüssiges
Kühlmittel aufspart. Nicht aufgespartes Kühlmittel erreicht
den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 14 über das Ventil 18.
Als Ergebnis wird der Betrieb des Hauptkreislaufes unter
Beibehaltung der Anreicherung eines einen hohen Siedepunkt
aufweisenden Kühlmittels in dem gemischten Kühlmittel mit einer
Zusammensetzung, die derjenigen gleicht, die beim ersten
Einschluß vorlag, veranlaßt.
-
Bei einer Trennungsbetriebsart ist das Ventil 18
geschlossen und der Heizer wird betätigt. Als Ergebnis wird ein
einen niedrigen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel aus dem
flüssigen Kühlmittel in dem Reservoir 16 hauptsächlich
verdampft, wobei das verdampfte Kühlmittel sich dann in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 nach oben bewegt. Zu
dieser Zeit wird ein aus einer Flüssigkeit und einem Gas
bestehendes, zweiphasiges Kühlmittel von dem Auslaßanschluß des
Begrenzers 13 an den oberen Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 geliefert. Ein Teil des auf diese Weise
gelieferten flüssigen Kühlmittels bewegt sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 nach unten. Dann wird das
flüssige Kühlmittel einem Gas-Flüssigkeits-Kontakt mit dem
sich nach oben bewegenden Gas unterzogen, wodurch das
Stattfinden einer Fraktionierung veranlaßt wird. Als Ergebnis wird
die Dichte des einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden
Kühlmittels in dem sich nach oben bewegenden Gas erhöht, während
die Dichte des einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels
in dem sich nach unten bewegenden, flüssigen Kühlmittel
ebenfalls erhöht wird. Auf diese Weise spart das Reservoir 16
einen hohen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel in Form einer
kondensierten Flüssigkeit auf. Auf der anderen Seite wird das
mit einem einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel
angereicherte Gas, das sich nach oben bewegt hat, mit dem
verbleibenden Teil des gelieferten Kühlmittels gemischt, bevor es
in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher 14 eingeführt wird.
Als Ergebnis kann der Hauptkreislauf unter Beibehaltung der
Anreicherung des einen geringen Siedepunkt aufweisenden
Kühlmittels in der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittels
betrieben werden.
-
In diesem Fall ist das spezifische Volumen des in dem
Reservoir 16 aufgrund der Wärme von dem Heizer 17 erzeugten
Gases groß genug, weil der Druck in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 so gering wie der Druck in dem
Hauptkreislauf eingerichtet ist, und die Geschwindigkeit des sich
in der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 nach oben
bewegenden Gases wird dadurch erhöht. Als Ergebnis wird der Gas-
Flüssigkeits-Kontakt gefördert, wodurch die Verbesserung der
Trennleistung der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15
verursacht wird. Daher kann die Dichte des in dem Reservoir 16
aufgesparten, einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels
deutlich erhöht werden. Weil die Zusammensetzung des
Kühlmittels in dem Hauptkreislauf zu einer Zusammensetzung wird, in
der ein einen niedrigen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel
angereichert ist, das eine deutliche Heizwirkung aufweist, kann
der Hauptkreislauf auf zufriedenstellende Weise mit einer
Lasterhöhung fertig werden.
-
Weil der Druck in dem Reservoir 16 so gering ist wie
der Druck des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf, kann in
diesem Fall die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in dem
Reservoir 16 verringert werden und die Wärmestrahlung von dem
Heizer 17 kann vermindert werden.
-
Wenn die Wiederherstellung der Zusammensetzung des
Kühlmittels in dem Hauptkreislauf beabsichtigt wird, ist nur
das Öffnen des Ventils 18 notwendig, so daß das einen hohen
Siedepunkt aufweisende Kühlmittel in dem Reservoir 16 mit
demjenigen in dem Hauptkreislauf gemischt wird, wodurch die
Zusammensetzung des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf
veranlaßt wird, zu einer mit einem einen hohen Siedepunkt
aufweisenden Kühlmittel angereicherten Zusammensetzung zu werden,
die so ist wie beim ersten Einschluß.
-
Wie vorstehend beschrieben kann die Zusammensetzung
des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf durch einfache
Betätigung des Ventils 18 und des Heizers 17 deutlich geändert
werden. Daher kann die Zusammensetzung des Kühlmittels auf
einfache Weise gesteuert werden, um mit der angelegten
Lasthöhe fertig zu werden. Als Ergebnis kann der Bereich, in dem
die Leistung geändert werden kann, erweitert werden.
-
Obwohl gemäß dieser Ausführungsform der Begrenzer 13
und der wärmequellenseitige Wärmetauscher 14 über den oberen
Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15
miteinander verbunden sind, kann der Begrenzer 13 über ein anderes
Rohr direkt mit dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 14
verbunden sein. In diesem Fall wird nur sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung nach unten bewegendes, flüssiges
Kühlmittel in den oberen Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15 eingeführt, wodurch das Auftreten einer
Fraktionierung veranlaßt wird. Der verbleibende Teil des
Kühlmittels wird direkt in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher
14 eingeführt. Als Ergebnis kann Fraktionieren ohne
Beeinf lussen des in der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 15
stattfindenden Gas-Flüssigkeits-Kontaktes durchgeführt werden.
-
Wenn, wie in dieser Ausführungsform verwendet, ein
nicht-azeotrop gemischtes Kühlmittel aus R22 zusammengesetzt
ist, das in einer Zusammensetzung gemischt ist, in der der
Dampfdruck im wesentlichen gleich demjenigen von R12 wird, und
welche einen höheren Siedepunkt aufweist als R22, kann das
Kühlmittel in der Wärmepumpenvorrichtung fraktioniert und
getrennt werden. Daher kann der Dampfdruck unter Verwendung des
gemischten Kühlmittels wie es ist in dem Fall erniedrigt
werden, in dem sich die Kondensationstemperatur auf einem hohen
Niveau befindet, während das Kühlmittel in dem Fall, in dem
die Betriebstemperatur niedrig ist, getrennt wird, weil es
einen höheren Siedepunkt aufweist als R22, wodurch die
Verwirklichung einer hohen Heizleistung gestattet wird.
-
Die Zusammensetzung des gemischten Kühlmittels wird
nun beschrieben. Mit R22 zu mischende und einen höheren
Siedepunkt als R22 aufweisende Kühlmittel sind beispielsweise:
R134a (-26,5ºC), R152a (-25,0ºC), R134 (-19.7ºC), R124
(-12,0ºC), R142b (-9,8ºC), RC318 (-5,8ºC), R143 (5,0ºC), R123
(27,1ºC), R123a (28,2ºC) und R141b (32,0ºC), die eine
eingeschränkte Fähigkeit zuin Zerstören von Ozonschichten liefern
und die zusammen mit R22 ein nicht-azeotrop gemischtes
Kühlmittel bilden.
-
Es ist bevorzugt, daß der Dampfdruck in dem Fall, in
dem sich die Kondensationstemperatur auf einem hohen Niveau
befindet, im wesentlichen gleich demjenigen von R12 ist.
Obwohl die Festlegung eines Dampfdruckes für das gemischte
Kühlmittel schwierig ist, kann der Bereich der Zusammensetzung des
gemischten Kühlmittels im allgemeinen auf einfache Weise gemäß
einem unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Verfahren
festgelegt werden.
-
(1) Dampfdrucke P&sub1; und P&sub2; der entsprechenden
Bestandteile 1 (R22) und 2 (Kühlmittel, welches einen Siedepunkt
aufweist, der höher ist als derjenige von R22) bei der
gewünschten höchsten Kondensationstemperatur werden erhalten.
-
(2) Eine Flüssigphasenzusammensetzung ZA entsprechend
zu Punkt A für eine gedachte, ideale Lösung mit einem
Dampfdruck P&sub3; von R12 wird erhalten.
-
(3) Eine Gasphasenzusammensetzung ZB entsprechend zu
Punkt B für einen gedachten idealen Dampf mit einem Dampfdruck
P&sub3; von R12 wird erhalten.
-
Der auf diese Weise erhaltene Zusammensetzungsbereich
ZA bis ZB ist die Zusammensetzung Z&sub1; des Bestandteils 1 (R22),
dessen Dampfdruck im wesentlichen gleich demjenigen von R12
ist. Durch Festlegen von (1 - Z&sub1;) als Zusammensetzung des
Bestandteils 2 (Kühlmittel mit einem Siedepunkt, der höher ist
als derjenige von R22) wird die einfache Festlegung des
Bereichs der Zusammensetzung einer Mischung mit einem der
Bestandteile R134a, R125a, R134, R124, R142b, RC318, R143, R213,
R123a und R141b ermöglicht. Obwohl R152a, R142b, R143 und
R141b als brennbare Kühlmittel eingestuft werden, kann ein
Bereich, in dem das vorstehend beschriebene Kühlmittel brennbar
ist, vermieden werden, indem die Mischung in Übereinstimmung
mit dem vorstehend beschriebenen Zusammensetzungsbereich
hergestellt wird. Zur Vermeidung des brennbaren Bereiches können
nicht brennbare Kühlmittel, wie etwa R134a, R134, R124, RC318,
R123 und 123a als drittes Kühlmittel zugemischt werden.
-
Obwohl die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
mit dem in der Trennungsbetriebsart betätigten Heizers
betrieben wird, kann der Heizer 17 für bestimmte Zeitperioden
betätigt werden und danach kann lediglich die Betätigung des
Heizers 17 gestoppt werden, während die Vorrichtung betätigt
wird. Weil das einen hohen Siedepunkt aufweisende Kühlmittel
in dem Reservoir 16 unter Beibehaltung seiner Dichte gekühlt
wird und in dem Reservoir 16 als unterkühlte Flüssigkeit
aufgespart wird, kann in diesem Fall die mit dem einen niedrigen
Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel angereicherte
Zusammensetzung in dem Hauptkreislauf zurückbehalten werden. Daher kann
die für den Heizer 17 zum Durchführen der Trennfunktion
erforderliche Wärmemenge vermindert werden.
-
Fig. 3 ist eine eine Ausführungsform der
Wärmepumpenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die zum
Durchführen des Schaltens zwischen einem Heizbetrieb und einem
Kühlbetrieb aufgebaut ist, veranschaulichende Ansicht. Bezugnehmend
auf die Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 20 eine Kompressor,
21 bezeichnet ein 4-Wege-Ventil, 22 bezeichnet einen
benutzungsseitigen Wärmetauscher, 23 bezeichnet einen
Hauptbegrenzer und 24 bezeichnet einen wärmequellenseitigen
Wärmetauscher. Der Hauptkreislauf der Wärmepumpenvorrichtung gemäß
dieser Ausführungsform wird durch Verbinden der vorstehend
beschriebenen Elemente über Rohre gebildet. Bezugszeichen 25
bezeichnet eine mit einem Füllmittel gefüllte
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung, wobei die
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 einen über einen aus einem ersten
Hilfsbegrenzer 26 und einem ersten Prüfventil 27 bestehenden
Parallelkreislauf mit einem zwischen dem benutzungsseitigen
Wärmetauscher 22 und dem Hauptbegrenzer 23 angeordneten Rohr
verbundenen oberen Bereich aufweist. Auf ähnliche Weise ist der
obere Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25
über einen aus einem zweiten Hilfsbegrenzer 28 und einem
zweiten Prüfventil 29 bestehenden Parallelkreislauf mit einem
zwischen dem Hauptbegrenzer 23 und dem wärmequellenseitigen
Wärmetauscher 24 angeordneten Rohr verbunden. Ein Reservoir 30
ist unter der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25
angeordnet, wobei der untere Bereich des Reservoirs 30 über ein
Ventil 31 und ein drittes Prüfventil 32 mit einem zwischen dem
Hauptbegrenzer 23 und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher
24 angeordneten Rohr verbunden ist. Der untere Bereich des
Reservoirs 30 ist über das Ventil 31 und ein viertes Prüfventil
33 mit einem zwischen dem Hauptbegrenzer 23 und dem
benutzungsseitigem Wärmetauscher 22 angeordneten Rohr verbunden.
Darüber hinaus ist der Aufbau so angeordnet, daß das
Kühlmittel in dem Reservoir 30 von einem Heizer 34 erwärmt wird.
-
Die Handhabung und der Betrieb der
Wärmepumpenvorrichtung zum Ändern der Zusammensetzung des eingeschlossenen,
nicht-azeotrop gemischten Kühlmittels wird nun beschrieben.
-
In der Nicht-Trennungsbetriebsart mit dem betätigten
Heizer wird durch Öffnen des Ventils 31 ein Teil des von dem
benutzungsseitigen Wärmetauscher 22 ausgegebenen Kühlmittels
in den Hauptbegrenzer 23 eingeführt, wobei das auf diese Weise
eingeführte Kühlmittel dann vor dem Einführen in den
wärmequellenseitigen Wärmetauscher 24 auf ein niedriges Druckniveau
eingeengt wird. Der verbleibende Teil des flüssigen
Kühlmittels führt durch den ersten Hilfsbegrenzer 26,
währenddessen flüssiges Kühlmittel, bevor ihm das Aufzweigen über der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 gestattet wird, auf
ein niedriges Druckniveau eingeengt wird. Nach diesem
Aufzweigen führt ein Teil des flüssigen Kühlmittels durch das
zweite Prüfventil 29, bevor es in den wärmequellenseitigen
Wärmetauscher 24 eingeführt wird, während der verbleibende
Teil in das Reservoir 30 eingeführt wird, in dem
überschüssiges Kühlmittel aufgespart wird. Das Kühlmittel führt durch
das Ventil 31 und das dritte Prüfventil 32, bevor es in dem
wärmequellenseitigen Wärmetauscher 24 eingeführt wird. Als
Ergebnis wird der Hauptkreislauf unter Beibehaltung der
Anreicherung eines einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels
in der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittels, welches der
Zustand ist in dem das Kühlmittel anfänglich eingeschlossen
wurde, betätigt.
-
In der Nicht-Trennungsbetriebsart wird zur Zeit des
Kühlbetriebes ein Teil des von dem wärmequellenseitigen
Wärmetauscher 24 ausgegebenen Kühlmittels vor dem Durchlaufen des
Hauptkreislaufs in den Hauptbegrenzer 23 eingeführt. Dann
durchläuft es die Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25
durch einen zweiten Begrenzer 28, bevor es in das Reservoir 30
eingeführt wird, in dem überschüssiges Kühlmittel aufgespart
wird. Das verbleibende Kühlmittel führt durch das Ventil 31
und das vierte Prüfventil 33, bevor es den benutzungsseitigen
Wärmetauscher 22 durchläuft. Als Ergebnis wird der Hauptkreis
lauf unter Beibehaltung der Anreicherung eines einen hohen
Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in der Zusammensetzung des
gemischten Kühlmittels, welches der Zustand des ersten
Einschlusses des Kühlmittels ist, betätigt.
-
In der Trennungsbetriebsart ist das Ventil 31 zur Zeit
der Heizbetätigung geschlossen und der Heizer 34 wird
betätigt. Als Ergebnis wird das einen niedrigen Siedepunkt
aufweisende Kühlmittel des gemischten Kühlmittels in dem Reservoir
30 im überwiegenden Maß verdampft und das verdampfte
Kühlmittel bewegt sich dann in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 nach oben. Zu dieser Zeit wird das aus einer
Flüssigkeit und aus einem Gas bestehende zweiphasige Kühlmittel von
dem Auslaßpunkt des ersten Hilfsbegrenzers 26 an den oberen
Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25
geliefert. Ein Teil des auf diese Weise gelieferten flüssigen
Kühlmittels bewegt sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung nach unten. Dann wird das flüssige
Kühlmittel einem Gas-Flüssigkeits-Kontakt mit dem sich nach
oben bewegenden Gas unterzogen, wodurch das Stattfinden einer
Fraktionierung verursacht wird. Als Ergebnis wird die Dichte
des einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in dem
sich nach oben bewegenden Gas erhöht, während die Dichte des
einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in dem
Kühlmittel in der sich nach unten bewegenden Flüssigkeit ebenfalls
erhöht wird. Auf diese Weise spart das Reservoir 30 einen
hohen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel als kondensierte
Flüssigkeit auf. Auf der anderen Seite wird das mit einem einen
niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel angereicherte
Gas, das sich oben bewegt hat, vor dem Durchlaufen des zweiten
Prüfventils 29 mit einem Teil des gelieferten Kühlmittels
gemischt. Dann wird es in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher
24 eingeführt. Als Ergebnis wird der Hauptkreislauf unter
Beibehaltung der Anreicherung eines einen niedrigen Siedepunkt
aufweisenden Kühlmittels in der Zusammensetzung des gemischten
Kühlmittels betätigt.
-
Weil der Druck in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 so gering wie der Druck in dem Hauptkreislauf
eingerichtet ist, ist in diesem Fall das erzeugte spezifische
Gasvolumen groß und die Geschwindigkeit des sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 nach oben bewegenden
Gases wird auf diese Weise erhöht. Als Ergebnis wird der Gas-
Flüssigkeits-Kontakt gefördert, was die Verbesserung der
Trennleistung der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25
veranlaßt. Daher kann die Dichte des in dem Reservoir 30
aufgesparten, einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels
deutlich erhöht werden. Weil die Zusammensetzung des
Kühlmittels in dem Hauptkreislauf zu einer Zusammensetzung wird, in
der das einen niedrigen Siedepunkt aufweisende Kühlmittel
angereichert ist und die eine bedeutende Heizleistung aufweist,
kann der Hauptkreislauf auf zufriedenstellende Weise mit einer
Erhöhung der Heizlast fertig werden.
-
In der Trennungsbetriebsart wird das Ventil 31 zur
Zeit des Kühlbetriebs geschlossen und der Heizer 34 wird nicht
betätigt. Als Ergebnis wird ein einen niedrigen Siedepunkt
aufweisendes Kühlmittel aus dem gemischten flüssigen
Kühlmittel in dem Reservoir 30 im überwiegenden Maße verdampft, und
das verdampfte Kühlmittel bewegt sich dann in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 nach oben. Zu dieser Zeit wird
ein aus einer Flüssigkeit und einem Gas bestehendes,
zweiphasiges Kühlmittel von dem Auslaßanschluß des zweiten
Hilfsbegrenzers 28 an den oberen Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung
25 geliefert. Dann wird das flüssige
Kühlmittel einem Gas-Flüssigkeitskontakt mit einem sich nach oben
bewegenden Gas unterzogen, wodurch das Stattfinden der
Fraktionierung hervorgerufen wird. Als Ergebnis wird der
Hauptkreislauf unter Beibehaltung der Zusammensetzung des gemischten
Kühlmittels, in der ähnlich zum Fall der Heizoperation ein
einen niedrigen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel
angereichert ist, betätigt, wobei die Zusammensetzung eine
herausragende Kühlleistung aufweist. Daher kann die Vorrichtung mit
einer Lasterhöhung fertig werden.
-
Wenn die Wiederherstellung der Zusammensetzung des
Kühlmittels in dem Hauptkreislauf beabsichtigt wird, ist nur
das Öffnen des Ventils 31 notwendig und in beiden Fällen der
Heiz- und der Kühlbetriebsarten wird das einen hohen
Siedepunkt aufweisende Kühlmittel in dem Reservoir 16 dann mit
demjenigen in dem Hauptkreislauf gemischt, wodurch das
Anreichern der Zusammensetzung des Kühlmittels in dem
Hauptkreislauf mit einem einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel
in den gleichen Zustand wie beim ersten Einschluß veranlaßt
wird.
-
Wie vorstehend beschrieben kann die Zusammensetzung
des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf durch einfaches
Betätigen des Ventils 31 und des Heizers 34 deutlich geändert
werden. Daher kann die Zusammensetzung des Kühlmittels auf
einfache Weise gesteuert werden, um mit der angelegten Lasthöhe
fertig zu werden. Als Ergebnis kann der Bereich, in dem die
Leistung geändert werden kann, erweitert werden.
-
Fig. 4 ist eine einer andere Ausführungsform der
Wärmepumpenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zum
Durchführen eines Schaltens zwischen dem Heizbetrieb und dem
Kühlbetrieb aufgebaut ist, veranschaulichende Ansicht. Gleiche
Elemente wie diejenigen in Fig. 3 sind mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
-
Gemäß dieser Ausführungsform ist der obere Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 über einen ersten
Hilfsbegrenzer 35 mit einem zwischen dem Hauptbegrenzer 23 und
dem benutzungsseitigen Wärmetauscher 22 angeordneten Rohr
verbunden. Der obere Bereich ist ebenfalls über ein erstes
Prüfventil 36 mit einem zwischen dein 4-Wege-Ventil 21 und dem
benutzungsseitigen Wärmetauscher 22 angeordneten Rohr verbunden.
Auf ähnliche Weise ist der obere Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 über einen zweiten
Hilfsbegrenzer 37 mit einem zwischen dem wärmequellenseitigen
Wärmetauscher 24 und dem Hauptbegrenzer 23 angeordneten Rohr
verbunden. Der obere Bereich ist ebenfalls über ein zweites
Prüfventil 38 mit einem zwischen dem 4-Wege-Ventil 21 und dem
wärmequellenseitigen Wärmetauscher 24 angeordneten Rohr
verbunden.
-
Gemäß dieser Ausführungsform führt von dem ersten
Hilfsbegrenzer 35 oder dem zweiten Hilfsbegrenzer 37
ausgegebenes Kühlmittel in der Nicht-Trennungsbetriebsart zur Zeit
des Heizbetriebs und des Kühlbetriebs durch die
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25, bevor es durch Öffnen des
Ventils 31 in das Reservoir eingeführt wird. Das überschüssige
Kühlmittel wird in dem Reservoir 30 aufgespart. Das Kühlmittel
führt dann durch das Ventil 31 und das dritte Prüfventil 32
oder das vierte Prüfventil 33 bevor es den Hauptkreislauf
durchläuft. Daher kann der Hauptkreislauf unter Beibehaltung
der Anreicherung eines einen hohen Siedepunkt aufweisenden
Kühlmittels in der gemischten Kühlmittelzusammensetzung, die
gleich derjenigen beim ersten Einschluß ist, betätigt werden.
-
In der Trennungsbetriebsart wird das Ventil 31 zur
Zeit des Heizbetriebes geschlossen. Weil die Fraktionierung zu
dieser Zeit auf ähnliche Weise wie in der in Fig. 3
dargestellten Vorrichtung bei einem niedrigen Druck durchgeführt
wird, kann eine Trennung mit hoher Leistung durchgeführt
werden. Aufgrund der von dem Heizer 34 gelieferten Wärme
erzeugtes Gas von dem flüssigen Kühlmittel in dem Reservoir 30
bewegt sich in der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 nach
oben und wird nach Durchlaufen des zweiten Prüfventils 38 und
des 4-Wege-Ventils 21 von dem Kompressor angesogen. Als
Ergebnis kann der in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 24
auftretende Druckabfall vermindert werden, so daß die
Zusammensetzung des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf zu einer mit
einem einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel
angereicherten Zusammensetzung gemacht werden kann, während die
Leistung auf einem hohen Niveau gehalten wird.
-
In der Trennungsbetriebsart ist das Ventil 31 zur Zeit
des Kühlbetriebes auf ähnliche Weise geschlossen. Weil das
Fraktionieren auf ähnliche Weise bei einem geringen Druck
durchgeführt werden kann, kann eine Separation mit hoher
Leistung durchgeführt werden. Aufgrund der von dem Heizer 34
gelieferten Wärme erzeugtes Gas von dem flüssigen Kühlmittel in
dem Reservoir 30 bewegt sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 25 nach oben und wird nach Durchlauf des
ersten Prüfventils 36 und des 4-Wege-Ventils 21 von dem
Kompressor 20 angesogen. Als Ergebnis kann der in dem als
wärmequellenseitiger Wärmetauscher dienenden, benutzungsseitigen
Wärmetauscher 22 auftretende Druckabfall vermindert werden, so
daß die Zusammensetzung des Kühlmittels im Hauptkreislauf zu
einer mit einem einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden
Kühlmittel angereicherten Zusammensetzung gemacht werden kann,
während die Leistung auf einem hohen Niveau gehalten wird.
-
Wenn die Wiederherstellung der Zusammensetzung des
Kühlmittels in dem Hauptkreislauf beabsichtigt wird, ist in
beiden Fällen der Heiz- und Kühlbetriebsarten nur das Öffnen
des Ventils 31 notwendig, weil das einen hohen Siedepunkt
aufweisende Kühlmittel in dem Reservoir 30 mit demjenigen in dem
Hauptkreislauf gemischt wird, wodurch veranlaßt wird, daß die
Zusammensetzung des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf mit
einein einen hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel
angereichert wird, das in dem gleichen Zustand ist, wie beim ersten
Einschluß.
-
Wie vorstehend beschrieben kann die Zusammensetzung
des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf auf einfache Weise durch
Betätigen des Ventils 31 und des Heizers 34 deutlich geändert
werden, indem die Trennung in beiden Heiz- und
Kühlbetriebsarten, bei einem niedrigen Druck durchgeführt wird. Ferner kann
in dem Reservoir 30 erzeugtes Gas direkt von dem Kompressor
angesogen werden. Als Ergebnis liefert der Betrieb eine hohe
Leistung.
-
Fig. 5 ist eine eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung, die zum Durchführen des Schaltens
zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb aufgebaut ist,
veranschaulichende Ansicht. Bezugnehmend auf die Zeichnung
bezeichnet Bezugszeichen 80 einen Kompressor, 81 bezeichnet ein
4-Wege-Ventil, 82 bezeichnet einen benutzungsseitigen
Wärmetauscher, 83 bezeichnet einen Hauptbegrenzer und 84
bezeichnet einen wärmequellenseitigen Wärmetauscher. Der
Hauptkreislauf der Wärmepumpenvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform wird durch Verbinden der vorstehend genannten Elemente
gebildet. Bezugszeichen 85 bezeichnet eine init einem Füllstoff
gefüllte Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung. Der obere
Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 ist über
ein von einem ersten Hilfsbegrenzer 86 und ersten Prüfventil
87 gebildeten Parallelkreislauf mit einem zwischen dem
benutzungsseitigen Wärmetauscher 82 und dem Hauptbegrenzer 83
angeordneten Rohr verbunden. Auf ähnliche Weise ist der obere
Bereich der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 über
einen von einem zweiten Hilfsbegrenzer 88 und einem zweiten
Prüfventil 89 gebildeten Parallelkreislauf mit einem zwischen
dein Hauptbegrenzer 83 und dem wärmequellenseitigen
Wärmetauscher 84 angeordneten Rohr verbunden. Ein Reservoir 90 ist
unter der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 angeordnet.
Der untere Bereich des Reservoirs 90 ist über ein Ventil 91
und ein drittes Prüfventil 92 mit dem zwischen dem
Hauptbegrenzer 83 und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 83
angeordneten Rohr verbunden. Der untere Bereich ist ebenfalls über
das Ventil 91 und ein viertes Prüfventil 93 mit dem zwischen
dem Hauptbegrenzer 83 und dem benutzungsseitigen Wärmetauscher
82 angeordneten Rohr verbunden. Das Reservoir 90 ist so
aufgebaut, daß es Wärme zu und von der von einem Lüfter 94
angeblasenen Umgebungsluft 95, die als Wärmequelle des
wärmequellenseitigen Wärmetauschers 84 dient, austauscht.
-
Die Handhabung und der Betrieb der
Wärmepumpenvorrichtung zum Ändern der Zusammensetzung des eingeschlossenen nicht
azeotrop gemischten Kühlmittels wird nun beschrieben.
-
In der Nicht-Trennungsbetriebsart durchläuft ein Teil
des durch den Hauptkreislauf laufenden Kühlmittels zur Zeit
des Heizbetriebes, wenn das Ventil 91 geöffnet ist, die
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 über den ersten
Hilfsbegrenzer 86 bevor es in das Reservoir 90 eingeführt wird. Der
überschüssige Teil des Kühlmittels wird in dem Reservoir 90
aufgespart und der verbleibende Teil durchläuft das Ventil 91
und das dritte Prüfventil 92 bevor er in den
wärmequellenseitigen Wärmetauscher 84 eingeführt wird. Als Ergebnis wird der
Hauptkreislauf unter Beibehaltung der Anreicherung eines einen
hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in der
Zusammensetzung eines gemischten Kühlmittels, das sich in dem gleichen
Zustand befindet wie beim ersten Einschluß des Kühlmittels,
betätigt.
In der Nicht-Trennungsbetriebsart durchläuft von dem
zweiten Hilfsbegrenzer 88 ausgegebenes Kühlmittel zur Zeit des
Kühlbetriebs die Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung, bevor
es in das Reservoir eingeführt wird, in dem der überschüssige
Teil des Kühlmittels aufgespart wird. Das verbleibende
Kühlmittel durchläuft das Ventil 91 und das vierte Prüfventil 93
bevor es in den benutzungsseitigen Wärmetauscher 82 eingeführt
wird. Als Ergebnis wird der Hauptkreislauf unter Beibehaltung
der Anreicherung eines einen hohen Siedepunkt aufweisenden
Kühlmittels in der Zusammensetzung des gemischten Kühlmittels,
das sich in dem gleichen Zustand wie beim ersten Einschluß des
Kühlmittels befindet, betätigt.
-
In der Trennungsbetriebsart ist das Ventil 91 zur Zeit
des Heizbetriebes geschlossen. Weil die Temperatur des Kühl
mittels in dem Reservoir 90 im wesentlichen gleich derjenigen
an dem Einlaßanschluß des wärmequellenseitigen Wärmetauschers
34 ist, wird Wärme von der eine hohe Temperatur aufweisenden
Umgebungsluft 95 mit Hilfe des Lüfters 94 an das Reservoir 90
geliefert. Als Ergebnis wird ein einen niedrigen Siedepunkt
aufweisendes Kühlmittel des gemischten flüssigen Kühlmittels
in dem Reservoir 90 im überwiegenden Maß verdampft, so daß das
verdampfte Kühlmittel sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 nach oben bewegt. Zu dieser Zeit wird aus einer
Flüssigkeit und einem Gas bestehendes, zweiphasiges Kühlmittel
von dem Auslaßanschluß des ersten Hilfsbegrenzers 86 an den
oberen Bereich der Funktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85
geliefert. Der Teil des flüssigen Kühlmittels des
angelieferten Kühlmittels bewegt sich in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 nach unten, bevor er einem
Gas-Flüssigkeitskontakt mit dem sich nach oben bewegenden Gas
unterzogen wird, wodurch das Stattfinden der Fraktionierung
veranlaßt wird. Als Ergebnis wird die Dichte eines einen
niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in dem sich nach oben
bewegenden Gas ebenso erhöht, während die Dichte eines einen
hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels einer sich nach
unten bewegenden Flüssigkeit erhöht wird. Daher wird ein einen
hohen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel in der Form einer
kondensierten Flüssigkeit in dem Reservoir 90 aufgespart. Auf
der anderen Seite wird mit einem einen niedrigen Siedepunkt
aufweisenden Kühlmittel angereichertes Gas, welches sich nach
oben bewegt hat, mit einem Teil eines angelieferten
Kühlmittels gemischt, bevor es das zweite Prüfventil 89 durchläuft.
Dann wird Kühlmittel in den wärmequellenseitigen Wärmetauscher
84 eingeführt. Als Ergebnis kann der Hauptkreislauf unter
Beibehaltung der Anreicherung eines einen niedrigen Siedepunkt
aufweisenden Kühlmittels in der Zusammensetzung eines
gemischten Kühlmittels betätigt werden. In diesem Fall kann die
Trennleistung verbessert werden, weil der Druck in der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 auf einen geringen Druck
eingerichtet ist. Ferner verschlechtert sich die Heizleistung
nicht, weil die Umgebungsluft 95 als Wärmequelle verwendet
wird. Daher kann die Zusammensetzung des Kühlmittels unter
Beibehaltung einer hohen Leistung geändert werden.
-
Ferner wird die Verdampfungstemperatur verringert,
wenn die Menge des in Umlauf zu bringenden Kühlmittels in dem
Hauptkreislauf durch Erhöhen der Umlaufgeschwindigkeit des
Kompressors 80 und so weiter erhöht wird, um eine
Heizleistung zu erzeugen, die mit einer erhöhten Last fertig werden
kann, um mit der Kapazität des Wärmetauschers 84 ins
Gleichgewicht zu gelangen. Daher wird der Druck in dem Reservoir
erniedrigt, um das zeitweise Erhöhen der Gaserzeugung zu
veranlassen. Ferner wird die Erniedrigung der Temperatur des
Kühlmittels in dem Reservoir veranlaßt. Daher wird der Druck in
dem Reservoir erniedrigt, wodurch die zeitweise Erhöhung der
Gaserzeugung verursacht wird. Ferner wird eine Verringerung
der Temperatur des Kühlmittels in dem Reservoir veranlaßt.
Daher wird der Temperaturunterschied bezüglich der Temperatur
der Umgebungsluft 95 erhöht. Als Ergebnis wird die Wärmemenge
erhöht, wodurch die Förderung der Gaserzeugung verursacht und
dadurch auch die Trennfunktion gefördert wird. Als Ergebnis
wird die Zusammensetzung des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf
zu einer mit einem einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden
Kühlmittel angereicherten Zusammensetzung, die eine
hervorragende Heizleistung aufweist. Daher kann die Vorrichtung auf
zufriedenstellende Weise mit einer Lasterhöhung fertig werden.
In dem Fall, in dem die in Umlauf zu bringende Kühlmittelmenge
aufgrund der Lastverminderung vermindert wird, wird die
Verdampfungstemperatur im Gegensatz dazu erhöht, wodurch die
Verminderung der an das Reservoir 90 gelieferten Wärmemenge
verursacht wird. Als Ergebnis kann die Trennfunktion nicht
gefördert werden, wodurch veranlaßt wird, daß die Zusammensetzung
des Kühlmittels in dem Hauptkreislauf zu einer Zusammensetzung
wird, in der ein einen hohen Siedepunkt aufweisendes
Kühlmittel angereichert ist und das eine begrenzte Heizleistung
aufweist. Daher kann die Vorrichtung auf zufriedenstellende Weise
mit einem Lastabfall fertig werden.
-
In der Trennbetriebsart ist das Ventil 91 zur Zeit des
Kühlbetriebes geschlossen. Weil die Kühlmitteltemperatur in
dein Reservoir 90 im wesentlichen gleich derjenigen an dem
Einlaßanschluß des benutzungsseitigen Wärmetauschers 82 in dem
Hauptkreislauf ist, wird zu dieser Zeit Wärme von der von dem
Lüfter 94 gelieferten, eine hohe Temperatur aufweisenden
Umgebungsluft 95 an das Reservoir 90 übertragen. Als Ergebnis wird
ein einen niedrigen Siedepunkt aufweisendes Kühlmittel des
gemischten flüssigen Kühlmittels in dem Reservoir 90 im
überwiegenden Maß verdampft, so daß sich das verdampfte Kühlmittel in
der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 nach oben bewegt.
Zu dieser Zeit wird aus einer Flüssigkeit und einem Gas
bestehendes, zweiphasiges Kühlmittel von dem Auslaßanschluß
des zweiten Hilfsbegrenzers 88 an den oberen Bereich der
Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 geliefert. Der Teil
des flüssigen Kühlmittels des gelieferten Kühlmittels bewegt
sich in der Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 nach
unten bevor er einem Gas-Flüssigkeitskontakt mit dem sich nach
oben bewegenden Gas unterzogen wird, wodurch das Stattfinden
einer Fraktionierung veranlaßt wird. Als Ergebnis kann der
Hauptkreislauf unter Beibehaltung der Anreicherung eines einen
niedrigen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittels in der
Zusammensetzung eines gemischten Kühlmittels auf ähnliche Weise wie
bei der Heizoperation betätigt werden. In diesem Fall kann
ebenfalls eine herausragende Trennleistung erhalten werden,
weil die Fraktionierungs-/Trennungsvorrichtung 85 bei einem
geringen Druck betätigt wird. Darüber hinaus kann die zum
Bewältigen einer Laständerung notwendige
Kühlmittelzusammensetzung durch Einstellen der durch den Hauptkreislauf
laufenden Kühlmittelmenge erhalten werden.
-
Zum Wiederherstellen der Zusammensetzung eines
Kühlmittels in dem Hauptkreislauf ist in beiden Heiz- und
Kühlbetriebsarten das Öffnen des Ventils 91 notwendig, um dem einen
hohen Siedepunkt aufweisenden Kühlmittel in dem Reservoir 90
das Mischen mit Kühlmittel in dem Hauptkreislauf zu
ermöglichen, und dadurch kann die Kühlmittelzusammensetzung in dem
Hauptkreislauf in den Zustand des ersten Einschlusses des
Kühlmittels überführt werden.
-
Wie vorstehend beschrieben kann die
Kühlmittelzusammensetzung in dem Hauptkreislauf durch Durchführen einer
Trennung bei einem Druck, der so gering ist wir derjenige des
Hauptkreislaufes in beiden Heiz- und Kühlbetriebsarten,
deutlich geändert werden, wobei der Zusammensetzungsänderung die
Beibehaltung einer so hohen Leistung ohne Verschlechterung im
Heizbetrieb und Kühlbetrieb möglich ist. Darüber hinaus kann
die Kühlmittelzusammensetzung in Übereinstimmung mit einer
Änderung der in Umlauf zu bringenden Kühlmittelmenge
entsprechend der Lasthöhe auf einfache Weise gesteuert werden. Als
Ergebnis kann der Bereich, in dem die Leistung geändert werden
kann, erweitert werden.