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1.
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem, welches
sowohl die Funktion des Zuführens
von heißem
Wasser und die Funktionen des Kühlens,
Tieffrierens, der Kältespeicherung
und Kälteisolierung gleichzeitig
aufweist.
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2. Beschreibung des verwandten
Bereichs der Technik
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Im Stand der Technik wird Abwärme des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems in
die Luft ohne Wiederverwendung abgegeben. Das konventionelle Kühl- oder
Gefrier/Tiefgefrier-System ist andererseits im Allgemeinen zusammengesetzt
aus einer ausschließlichen
Kühl/Kältespeicherungs-Einrichtung.
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Gemäß der konventionellen Technik,
welche vorstehend beschrieben wurde, erfordert die Funktion der
Zufuhr von heißem
Wasser und die Funktion des Kühlens
oder Gefrierens/Tiefgefrierens unabhängige Kälteerzeugungskreissysteme,
wodurch das Problem hoher Ausstattungskosten und hoher Betriebskosten
auftritt.
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Dem gemäß ist es eine Aufgabe dieser
Erfindung, das vorstehend beschriebene Problem des Standes der Technik
zu überwinden,
und ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem
mit der Kühlfunktion
bereitzustellen, in welchem ein einzelnes Kälteerzeugungskreissystem sowohl
die Funktion des Zuführens
von heißem
Wasser als auch die Funktion des Kühlens oder Gefrierens/Tiefgefrierens gleichzeitig
bereitstellt.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist
ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mit
der Kühlfunktion
bereitgestellt, welches umfasst:
einen ersten Kältemittelkreis
(R1);
einen zweiten Kältemittelkreis
(R2), der ein zweites Dekompressions-Expansions-Mittel (4b) und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad
(9a) eines Sole-Kühlwärmetauschers
(9) enthält,
von dem ersten Kältemittelkreis
(R1) stromabwärts
eines Hochdruck-Kältemittelpfads
(2a) abzweigt, parallel mit dem ersten Kältemittelkreis
(R1) verläuft
und mit dem ersten Kältemittelkreis
(R1) stromaufwärts
eines Kältemittelkompressors
(1) zusammenläuft;
einen
Sole-Kreis (B), der, in Ringform verbunden, einen Sole-Pfad (9b)
des Sole-Kühlwärmetauschers (9),
eine Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und eine Endeinrichtung
(bzw. Endgerät)-Wärmetauscher
(10) enthält;
und
einen Hochdruck-Kältemittelpfad
(13a) zum Durchtritt eines Hochdruck-Kältemittels,
welches durch einen Wasserwärmetauscher
(2) durchgetreten ist, und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad
(13b) zum Durchtritt eines Niedrigdruck-Kältemittels,
das durch einen Luftwärmetauscher
(5) oder den Sole-Kühlwärmetauscher
(9) durchgetreten ist;
wobei das Kältemittel durch den zweiten
Kältemittelkreis
(R2) strömt
und die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe
(8) so in Betrieb gesetzt wird, dass Wärme zwischen dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,
welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad (9a)
strömt,
und der Sole, welche durch den Sole-Pfad (9b) strömt, ausgetauscht
wird, um dadurch die Sole zu kühlen; das
System umfasst ferner einen Wärmeabstrahl-Wärmetauscher
(13) zum Abstrahlen von Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel,
welches durch den Hochdruck-Kältemittelpfad
(13a) strömt, durch
Heizen des Niedrigdruck-Kältemittels,
welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad
(13b) strömt.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung haben
die Erfinder speziell die Idee beachtet, die Sole durch Verwendung
der Abwärme
des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems zu
kühlen,
und ein Kühlen
oder Gefrieren/Tiefgefrieren unter Verwendung der somit gekühlten Sole
auszuführen.
Als ein Ergebnis können
sowohl die Heißwasserzufuhr
als auch der Kühl-/Tiefgefrier-Betrieb
mit einem einzelnen vereinfachten Kälteerzeugungskreis bereitgestellt
werden, welcher eine einheitliche Wärmequelle einerseits aufweist,
wobei Energie durch Verwendung der Abwärme gleichzeitig gespart wird.
Ebenso können
sowohl die Ausstattungskosten als auch die Betriebsausgaben reduziert
werden.
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Solange Wasser nicht erhitzt wird,
um Heißwasser
zuzuführen
(Wärme
wird nicht abgestrahlt), kann die Sole nicht gekühlt werden (Wärme kann nicht
absorbiert werden), kann eine stabile Kühlfunktion nicht sichergestellt
werden. Gemäß dieser
Erfindung kann jedoch der Heizabstrahlbetrieb sichergestellt werden,
selbst wenn es nicht erforderlich ist, Wasser zu heizen, um Heißwasser
zuzuführen.
Zu jeder Zeit kann die Kühlfunktion
in stabiler Weise erzielt werden. Diese Zusammenstellung erhöht auch den
Saugdruck des Kältemittelkompressors
(1) und trägt
deshalb zu dem Energiespareffekt bei.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung ist ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mit
der Kühlfunktion
bereitgestellt, welches umfasst:
Einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider
(55) zum Abscheiden des Kältemittels in einem Kältemittelkreis (R)
in Gas und Flüssigkeit
und zum Zuführen
des Gas-Kältemittels
zu einem Kältemittelkompressor (1);
und einen Ejektor (14), enthaltend eine Düse (14a),
als ein Dekompressions- und Expansions-Mittel, welches das erste
Dekompressions-Expansions-Mittel (4a) und das zweite Dekompressions-Expansions-Mittel
(4b) ersetzt, durch welches die Druckenergie des Hochdruck-Kältemittels, welches in dem
Kältemittelkompressor
(1) komprimiert wurde, und
durch einen Wasserwärmetauscher
(2) strömt,
in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird, um dadurch das Kältemittel
zu dekomprimieren und zu expandieren, und
einen Druckerhöhungsabschnitt
(14c, 14d), durch welchen das Gas-Kältemittel,
das in einem Sole-Kühlwärmetauscher
(9) oder einem Luft-Wärmetauscher
(5) verdampft wurde, welcher an der Niedrigdruckseite angeschlossen
ist, durch den schnellen Kältemittelstrom,
welcher von der Düse
(14a) ausgestoßen
wird, angesaugt wird, und das angesaugte Kältemittel mit dem Kältemittel,
welches aus der Düse
(14a) ausgestoßen
wird, gemischt wird, während
gleichzeitig die Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie umgewandelt
wird, wodurch das in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider
(55) strömende
Kältemittel
unter Druck gesetzt wird.
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Auf diese Weise wird die Zusammensetzung des
Kältemittelkreises
vereinfacht, und ein Leistungs-Zurückgewinnungseffekt des Ejektors
(14) verbessert den Wärmetauschwirkungsgrad
(COP) um etwa 20 % im Vergleich mit einem Fall, bei welchem das
Expansionsventil verwendet wird.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung umfasst das
System des weiteren ein variables Begrenzungsmittel (14e),
welches stromaufwärts
der Düse
(14a) in dem Kältemittel
angeordnet ist, wobei der Begrenzungs-Öffnungs-Grad desselben gesteuert
wird, um den Druck in dem Hochdruck-Kältemittel zu steuern. Als ein
Ergebnis können
unterschiedliche optimale Verdampfungsdrücke zum Kühlen der Sole und Absorbieren
von Wärme
von der Luft sichergestellt werden.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung ist
das durch den Kältemittelkreis
(R) strömende
Kältemittel Kohlendioxid
(CO2). Dies ist so, weil der hohe Abgabedruck
des Kohlendioxids (CO2)-Kältemittels
aus dem Kältemittelkompressor
(1) leicht den Betriebseffekt des Ejektors (14)
herstellt.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung ist
ein Kaltspeichertank (15) zum Speichern der gekühlten Sole stromabwärts des
Sole-Kühlwärmetauschers
(10) in der Sole in dem Kalt-Sole-Kreis (B1) angeordnet, welcher,
in Ringform verbunden, den Sole-Pfad
(9b) des Sole-Kühlwärmetauschers
(9), die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und den
Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) aufweist. Als ein Ergebnis kann das Innere der Endeinrichtung
(11) fortgesetzt gekühlt werden,
selbst in dem Fall, in welchem der Sole-Kühlbetrieb in dem Sole-Kühlwärmetauscher
(9) unterbrochen ist.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung enthält der Kalt-Sole-Kreis
(B1) einen Bypass-Kreis
(B3), welcher den Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10) umgeht,
und Zirkulationspfad-Umschaltmittel (20, 21) zum
Umschalten der Sole-Zirkulation zwischen dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) und dem Bypass-Kreis (B3). Selbst in dem Fall, in
welchem ein Kühlen
in dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) nicht erforderlich ist, ist ein so genannter Kaltspeicherbetrieb
möglich
zum Speichern der gekühlten
Sole in dem Kaltspeichertank (15), in dem der Betrieb auf
den Bypass-Kreis (B3) umgeschaltet wird und die Sole gekühlt wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt der
Erfindung ist ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mit
einer Kühlfunktion
bereitgestellt, umfassend einen Sole-Heizkreis (K2), der, in Ringform
verbunden, einen Heißwassertank
(7), einen Hochtemperatur-Wasserpfad (16a) eines
Sole-Heizwärmetauschers
(16) und eine Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe (17)
enthält,
und einen Heiß-Sole-Kreis (B2),
der, in Ringform verbunden, einen Sole-Pfad (16b) eines
Sole-Heizwärmetauschers
(16), eine Heiß-Sole-Zirkulationspumpe
(18) und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10), der in einer Endeinrichtung (11) angeordnet
ist, enthält,
wobei die Heißwasser-Zirkulationspumpe
(17) und die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe
(18) derart in Betrieb gesetzt werden, dass Wärme zwischen
dem Hochtemperaturwasser, welches in dem Hochtemperatur-Wasserpfad
(16a) strömt,
und der Sole, die in dem Sole-Pfad (16b) strömt, ausgetauscht
wird, wodurch die Sole erhitzt wird, während gleichzeitig die erhitzte
Sole zu dem Endeinrichtungs- Wärmetauscher
(10) geliefert wird, wodurch das Innere der Endeinrichtung
(11) geheizt und wärme-isoliert
wird.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung ist,
anders als in den zuvor genannten Aspekten der Erfindung mit der
Endeinrichtung (11) mit Kühlfunktion, der Heiß-Sole-Kreis
(B2) zum Heizen der Sole in dem Sole-Heizwärmetauscher (16) kombiniert
und die geheizte Sole wird in den Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) in derselben Endeinrichtung (11), wie bei dem
Kühlvorgang,
eingeleitet. Auf diese Weise wird das Innere der Endeinrichtung
(11) geheizt/hitze-isoliert durch Heizen oder Hitzespeicherung,
wodurch eine Zusammensetzung erstellt wird, welche mit der die Kühl/Heiz-Funktion
erfordernden Endeinrichtung (11) konform ist.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung enthält der Sole-Heizkreis
(K2) einen Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher
(23). Anstelle des Kältemittel-Wärmeabstrahl-Wärmetauschers (13)
gemäß dem einen
Aspekt der Erfindung ist der Hochtemperatur-Wasserwärmeabstrahl-Wärmetauscher
(23) in dem Sole-Heizkreis
(K2) angeordnet. Der Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher
(23) dient zum Abstrahlen von Wärme durch Wärmetausch mit der externen
Luft, und kann den Wärmeabstrahlbetrieb
durch Betrieb der Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe (17)
ausführen,
wobei die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe
(18) ausgeschaltet ist.
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Selbst bei dem Fall, in welchem Heizen
von Wasser zur Zufuhr von Heisswasser nicht erforderlich ist, ist
die Wärmeabstrahlung
von dem Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher
(23) sichergestellt, während
die Zirkulation zwischen dem Kältemittelkreis
(R), dem Heißwasser-Zufuhrwasser-Heizkreis
(K) und dem Sole-Heizkreis (K2) aufrechterhalten wird, und das Heißwasser-Zufuhrwasser
geheizt wird. Somit kann die Kühlfunktion
in stabiler Weise zu jeder Zeit erzielt werden. Bei diesem Aspekt
der Erfindung ist ein Wärmespeicherteil
(24) um jeden Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10) herum
angeordnet. Selbst bei dem Fall, in welchem die Zirkulation der
gekühlten
oder geheizten Sole blockiert ist, kann deshalb das Innere der Endeinrichtung
(11) fortgesetzt gekühlt
oder geheizt werden.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung sind
eine Mehrzahl von Endeinrichtungs-Wärmetauschern
(10) parallel an dem Kalt-Sole-Kreis (B1) oder dem Heiß-Sole-Kreis (B2) angeschlossen.
Auf diese Weise können
die Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) und die Endeinrichtungen (11), welche die
Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) verwenden, einfach in ihrer Anzahl erhöht oder
gesenkt werden.
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Bei diesem Aspekt der Erfindung sind
eine Mehrzahl der parallel angeschlossenen Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10) mit Strömungssteuerungsmitteln
(20a bis 20c) jeweils verbunden, um die Sole-Strömung zu
steuern. Als ein Ergebnis kann der Betriebszustand für jeden
der Endeinrichtungs-Wärmetauscher
(10a bis 10c) unabhängig gesteuert werden. Die
Bezugsziffern in Klammern, die zu jedem der vorstehend beschriebenen
Mittel beigefügt
sind, bezeichnen ein Beispiel von Übereinstimmung mit spezifischen
Mitteln, welche in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen
enthalten sind.
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Die vorliegende Erfindung kann vollständiger aus
der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
verstanden werden, wie sie nachfolgend zusammen mit den begleitenden
Zeichnungen ausgeführt
wird.
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1 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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3 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Ejektors gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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5 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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6 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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7 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Eine Ausführungsform dieser Erfindung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. 1 ist ein
schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems mit
der Kühlfunktion
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, in welchem zur Lieferung von Heißwasser
Wasser erhitzt wird, während Sole
gekühlt
wird. In dem Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem
mit der Kühlfunktion
gemäß dieser
Ausführungsform
wird Wasser auf eine hohe Temperatur (etwa 90 °C bei dieser Ausführungsform) unter
Verwendung eines superkritischen Wärmepumpenkreises erhitzt, während gleichzeitig
eine Sole, wie eine Antigefrierlösung
oder dergleichen, welches ein Wärmetauschmedium
bereitstellt, auf eine niedrige Temperatur (etwa –10 °C bei dieser
Ausführungsform)
durch einen Sole-Kühlungswärmetauscher 9 gekühlt wird,
welcher später
beschrieben wird. Auf diese Weise wird die Sole dazu verwendet, einen
Raum oder eine Endeinrichtung 11, wie einen Kühlapparat,
einen Gefrierapparat oder einen Weinkeller, zu kühlen.
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Der superkritische Wärmepumpenkreis (nachfolgend
als die Wärmepumpe
bezeichnet) wird als ein Wärmepumpenkreis
definiert, welcher Kohlendioxid, Ethylen, Ethan oder Stickoxid als
ein Kältemittel
verwendet, in welchem der Druck des Kältemittels nicht niedriger
als der kritische Druck ist.
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Die Komponenten des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion sind
grob in eine Kühlkreislaufeinheit,
welche später beschriebene
Kältemittelkreiseinrichtungen
aufnimmt, eine Tankeinheit, welche einen später zu beschreibenden Heißwassertank 7 aufnimmt
und Endeinrichtungen 11 geteilt. Die Kühlkreislaufeinheit weist andererseits
innere Abschnitte auf, welche grob in einen Kältemittelkreis R wie einen
Wärmepumpenkreislauf,
einen Wasserheizkreis K zur Zufuhr von heißem Wasser und einen Solekreis
B für die
Endeinrichtungen unterteilen.
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Der Kältemittelkreis R des Wärmepumpenkreislaufs
enthält,
verbunden in einem Ring, einen Kältemittelkompressor 1 zum
Komprimieren des Kältemittels,
einen Wasserwärmetauscher 2 zum
Heizen von Wasser, um heißes
Wasser zuzuführen,
ein erstes Expansionsventil 4a, welches ein erstes Dekompressionsmittel
bildet, als einen ersten Kältemittelkreis
R1, und einen Wärmetauscher 5 zum
Absorbieren von Wärme
aus der Luft und einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55 zum
Abscheiden des Kältemittels
in Gas und Flüssigkeit.
Kohlendioxid (nachfolgend als CO2 bezeichnet),
welches eine niedrige kritische Temperatur aufweist, wird als ein
Kältemittel verwendet.
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Der Kältemittelkompressor 1 ist
zusammengesetzt aus einem Antriebsmotor und einer Hochdruck-Kompressionseinheit
zum Erhöhen
des Drucks des angesaugten Gaskältemittels
auf einen Druck, welcher nicht niedriger als der kritische Druck ist,
und zur Abgabe des unter Druck gesetzten Kältemittels. Diese Komponententeile
sind in einem hermetisch abgedichteten Behälter untergebracht. Der Kompressor 1 ist
von irgendeiner hin und her bewegender, rotierender oder spiralförmiger Art.
Ein Motor-getriebener Kompressor kann ebenfalls verwendet werden.
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Der Wasserwärmetauscher 2 dient
zum Heizen des Heißwasser-Zufuhrwassers
durch Wärmetausch
zwischen dem Wasser und dem Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskältemittel,
dessen Druck durch die Hochdruckkompressionseinheit des Kältemittelkompressors 1 erhöht wurde.
Ein Heißwasser-Zufuhrwasserpfad 2b ist
benachbart zu einem Hochdruck-Kältemittelpfad 2a in
solch einer Weise angeordnet, dass das Kältemittel in dem Hochdruck-Kältemittelpfad 2a und
dem Heißwasser-Zufuhrwasser in dem
Pfad 2b in entgegengesetzte Richtungen strömt.
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Das erste Expansionsventil 4a ist
zwischen dem Wasserwärmetauscher 2 und
dem Luftwärmetauscher 5 angeordnet.
Das Kältemittel,
welches durch den Wasserwärmetauscher 2 gekühlt wurde, wird
von hohem auf niedrigen Druck durch das erste Expansionsventil 4a dekomprimiert
und an den Luftwärmetauscher 5 geliefert.
Das erste Expansionsventil 4a ist derart zusammengesetzt,
dass die Ventilöffnung
desselben elektrisch einstellbar ist, und elektrisch durch eine
Steuereinheit 12 gesteuert wird, welche später beschrieben
wird. In dem Luftwärmetauscher 5 wird
das mit der Atmosphärenluft
durch einen nicht gezeigten Lüfter
zugeführte
Kältemittel, welches
durch das erste Expansionsventil 4a dekomprimiert wurde,
durch Wärmetausch
mit der Atmosphärenluft
verdampft. Das Gas-Flüssigkeits-Kältemittel,
welches aus dem Luftwärmetauscher 5 ausströmt, wird
an den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55 geliefert
und in ein Flüssigkältemittel
und ein Gaskältemittel
abgetrennt. Das Flüssigkältemittel
wird gespeichert, während
das Gaskältemittel
in den Kältemittelkompressor 1 vor
dem Flüssigkältemittel
gesaugt wird.
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Der Wasserheizkreis K für Heißwasserzufuhr enthält, verbunden
in einem Ring, einen Heißwasser-Zufuhrwasserpfad 2b des
Wasserwärmetauschers 2 zum
Heizen des Heißwasser-Zufuhrwassers,
eine Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6 und
einen Heißwasser-Speichertank 7 zum Speichern
des Heißwasser-Zufuhrwassers.
Durch die Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6 wird,
wie in 1 gezeigt ist,
kaltes Wasser aus einem Kaltwasserauslass 7a in dem unteren
Teil des Heißwassertanks 7 zu
dem Heißwasser-Zufuhrwasserpfad 2b des
Wasserwärmetauschers 2 geliefert, und
eine Wasserströmung
wird in solch einer Weise erzeugt, dass diese von einem Heißwassereinlass 7b in
dem oberen Teil des Heißwassertanks 7 ausströmt. Diese
Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6 kann
die Wasserströmungsrate
in Übereinstimmung
mit der Drehzahl eines Einbaumotors (nicht gezeigt) einstellen.
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Der Heißwassertank 7, welcher
einen wärmeisolierenden
Aufbau aus Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit (wie rostfreier Stahl)
aufweist, kann die Wärme
des Hochtemperaturwassers für
eine lange Zeit beinhalten. Das in dem Heißwassertank 7 gespeicherte
Heißwasser
wird von einem Heißwasserauslass 7c in
dem oberen Teil des Heißwassertanks 7 geliefert
und, nachdem dieses hinsichtlich seiner Temperatur durch Mischen
mit dem kalten Zapfwasser über
ein nicht gezeigtes Temperatursteuerventil eingestellt wurde, wird
es hauptsächlich
einer Küche oder
einer Badewanne zugeführt.
Das kalte Zapfwasser ist dazu geeignet, als Heißwasser-Zufuhrwasser aus einem
Kaltwassereinlass 7d in dem unteren Teil des Heißwassertanks 7 zugeführt zu werden.
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Als nächstes wird eine Zusammensetzung der
wesentlichen Teile der Erfindung erläutert. Zuerst zweigt ein zweiter
Kältemittelkreis
R2, welcher ein zweites Dekompressionsmittel bildendes zweites Expansionsventil 4b und
einen Sole-Kühlwärmetauscher 9 enthält, von
einem ersten Kältemittelkreis
R1 stromabwärts
des Hochdruckkältemittelpfads 2a des Wasserwärmetauschers 2 ab,
und läuft,
zu dem ersten Kältemittelkreis
R1 parallel verlaufend, mit dem ersten Kältemittelkreis R1 zusammen,
welcher stromaufwärts
des Kältemittelkompressors 1 (stromaufwärts des
Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 55)
ist. Der erste Kältemittelkreis
R1 und der zweite Kältemittelkreis
R2 weisen ein erstes Ein-Aus-Ventil 3a und ein zweites
Ein-Aus-Ventil 3b jeweils als ein Kältemittelkreis-Umschaltmittel
auf. Diese Ventile werden elektrisch durch eine Steuereinheit 12 gesteuert,
welche später
beschrieben wird, und welche somit durch Umschalten des offen-geschlossen-Zustands
derselben die Strömung
zwischen dem ersten Kältemittelkreis
R1 und dem zweiten Kältemittelkreis
R2 umschalten können.
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Das zweite Expansionsventil 4b,
welches zwischen dem Wasserwärmetauscher 2 und
dem Sole-Kühlwärmetauscher 9 zwischengelagert
ist, beliefert den Sole-Kühlwärmetauscher 9 mit
dem durch den Wasserwärmetauscher 2 gekühlten Kältemittel und
dekomprimiert von hohem auf niedrigen Druck. Ebenso ist das zweite
Expansionsventil 4b, wie das zuvor beschriebene erste Expansionsventil 4a,
so zusammengesetzt, dass der Ventilöffnungsgrad desselben elektrisch
einstellbar ist und somit durch die Steuereinheit 12, welche
später
beschrieben wird, gesteuert.
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Der Sole-Kühlwärmetauscher 9 kühlt die Sole
durch Wärmetausch
zwischen der Sole und dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Gaskältemittel, welches
durch das zweite Expansionsventil 4b dekomprimiert wurde.
Ein Sole-Pfad 9b ist benachbart an einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a angeordnet,
so dass das Kältemittel
in dem Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a und
die Sole in dem Sole-Pfad 9b in entgegengesetzte Richtungen
strömen.
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Als nächstes enthält der mit den Endeinrichtungen
verbundene Sole-Kreis B, verbunden in einem Ring, den Sole-Pfad 9b des
Sole-Kühlwärmetauschers 9,
welcher ein Sole-Kühlmittel
bereitstellt, eine Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 zum Zirkulieren der
Sole und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 zum
Kühlen
des Inneren der Endeinrichtungen 11 mit der gekühlten Sole.
Eine Antigefrierlösung
wie Wasser oder LLC (Motorkühlwasser)
mit einem zugesetzten Antikorrosionsoder Frostschutzmittel, wie Sole,
wird in dem Sole-Kreis B abgedichtet.
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Die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 ist,
wie in 1 gezeigt ist,
in dem Sole-Kreis B angeordnet, um die Sole zu dem Sole-Pfad 9b des
Sole-Kühlwärmetauschers 9 zuzuführen, und
erzeugt somit eine Wasserströmung,
welche von den Endeinrichtungen 11, welche in dem Sole-Kreis
B angeordnet sind, ausströmt.
Die Strömungsrate
der Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 kann in Übereinstimmung
mit der Drehzahl eines Einbaumotors (nicht gezeigt) reguliert werden.
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Die Bezugsziffer 12 bezeichnet
eine Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs des Wärmepumpen-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß dieser
Erfindung. Die Steuereinheit 12 wird mit Signalen von einer
Betriebsschalttafel, verschiedenen Temperatursensoren und anderen
nicht-gezeigten Einrichtungen versorgt, und gibt ein Steuersignal
an den Kältemittelkompressor 1,
die Ein-Aus-Ventile 3a, 3b,
die Expansionsventile 4a, 4b, die Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6, die
Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8, etc. ab.
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Als nächstes wird der Betrieb dieser
Ausführungsform
kurz erläutert.
Der Kältemittelkompressor 1 saugt
zuerst das Kältemittel
an, komprimiert das Kältemittel
und gibt das Kältemittel
ab. Das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel, welches somit abgegeben
wird, strömt
in den Hochdruck-Kältemittelpfad 2a des
Wasserwärmetauschers 2,
und tauscht Wärme
mit dem Heißwasser-Zufuhrwasser,
welches in einem benachbarten Heißwasser-Zufuhrpfad 2b strömt. Auf
diese Weise wird das Kältemittel
gekühlt, während das
Heißwasser-Zufuhrwasser
erhitzt wird. Das Heißwasser-Zufuhrwasser,
welches somit erhitzt wird (Hochtemperaturwasser), wird in dem Heißwassertank 7 gespeichert
und für
die Zufuhr von Heißwasser
verwendet.
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Das durch den Wasserwärmetauscher 2 gekühlte Hochdruckkältemittel
strömt
andererseits in das erste Expansionsventil 4a und wird
durch dieses dekomprimiert, wenn das erste Ein-Aus-Ventil 3a "offen" ist und das zweite
Ein-Aus-Ventil 3b "geschlossen" ist. Das Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,
welches somit dekomprimiert ist, strömt in den Luftwärmetauscher 5 und
tauscht Wärme
mit der Luft. Auf diese Weise wird das Kältemittel erhitzt und die Luft
gekühlt.
Das Gas- Flüssigkeits-Kältemittel, welches
somit erhitzt ist, wird dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55 zugeführt und
in ein Flüssigkältemittel
und ein Gaskältemittel
getrennt. Das Flüssigkältemittel
wird gespeichert, während
das Gaskältemittel
allein wieder in den Kältemittelkompressor 1 angesaugt
wird.
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Es sei angenommen, dass das erste Ein-Aus-Ventil 3a "geschlossen" ist und das zweite Ein-Aus-Ventil 3b "offen" ist. Das System
dieser Erfindung arbeitet in solch einer Weise, dass das durch den
Wasserwärmetauscher 2 gekühlte Kältemittel
in das zweite Expansionsventil 4b strömt und durch dieses dekomprimiert
wird, und strömt
dann in den Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a des
Sole-Kühlwärmetauschers 9.
In dem zweiten Expansionsventil 4b wird die Temperatur
des Kältemittels,
welches in dem Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a strömt, auf
etwa –15 °C gesteuert.
Somit wird die Sole, welche in dem benachbarten Sole-Pfad 9b strömt, auf
etwa – 10 °C gekühlt. Die
somit gekühlte
Sole wird durch die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 in den
Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10,
welcher in den Endeinrichtungen 11 angeordnet ist, zugeführt, wodurch
das Innere der Endeinrichtungen 11 gekühlt wird.
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Als nächstes werden die Merkmale
der Erfindung erläutert.
Zuerst zweigt der zweite Kältemittelkreis
R2 von dem ersten Kältemittelkreis
R1 stromabwärts
des Hochdruck-Kältemittelpfads 2a ab,
verläuft parallel
zu dem ersten Kältemittelkreis
R1, und läuft mit
dem ersten Kältemittelkreis
R1 stromaufwärts
des Kältemittelkompressors 1 über das
zweite Expansionsventil 4b und den Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a des
Sole-Kühlwärmetauschers 9 zusammen.
Der Sole-Pfad 9b des Sole-Kühlwärmetauschers 9, die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 und
der Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 sind
ringförmig
verbunden, wodurch ein Kalt-Sole-Kreis
B1 gebildet ist. Das Kältemittel
wird veranlasst, in den zweiten Kältemittelkreis R2 zu strömen, während gleichzeitig
die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 aktiviert wird. Auf diese
Weise wird Wärme
zwischen dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,
welches in dem Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a strömt, und
der Sole getauscht, welche in dem Sole-Pfad 9b strömt, um so die
Sole zu kühlen.
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Dies ist das Ergebnis dessen, dass
die Erfinder speziell die Idee beachtet haben, die Sole durch Verwendung
der Abwärme
des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems zu
kühlen,
und die gekühlte
Sole für
den Kühl-
oder den Gefrier/Tieffrierbetrieb zu verwenden. Als ein Ergebnis
kann die Heißwasserzufuhr
und der Kühl-
oder der Gefrier/Kälteerzeugungsbetrieb
mit einem einfachen Kälteerzeugungskreislaufsystem
erzielt werden, welcher eine vereinheitlichte Wärmequelle aufweist, während gleichzeitig
zur Energieeinsparung die Abwärme
verwendet wird. Ebenso sind die Ausrüstungskosten und die Betriebskosten
reduziert.
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Des weiteren kann das Vorsehen des
ersten Ein-Aus-Ventils 3a und des zweiten Ein-Aus-Ventils 3b zum
Umschalten des ersten Kältemittelkreises
R1 und des zweiten Kältemittelkreises
R2 den Wärmetauscher
auf der Wärmeabsorptionsseite
in Übereinstimmung
mit dem Betriebsmodus umgeschaltet werden. Ebenso ist die Fähigkeit
des Luftwärmetauschers 5 im
Wesentlichen äquivalent
zu dem des Sole-Kühlwärmetauschers 9 gemacht.
Als ein Ergebnis kann die Kühlfunktion
zu dem bestehenden Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem
mit einer minimalen Modifikation hinzugefügt werden.
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Ebenso ist der Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 in
den Endeinrichtungen 11 angeordnet, wodurch das Innere
der Endeinrichtungen 11 gekühlt und kühlgehalten wird. Die Endeinrichtungen 11 beziehen
sich hier auf die Innenraum-Kühler/Klimaanlagen,
die Gefrierer, die Tiefgefrierer, die Weinkeller, etc. Die durch
den Sole-Kühlwärmetauscher 9 gekühlte Sole
wird in den Endeinrichtungswärmetauscher 10 eingeleitet,
welcher in jedem der Endeinrichtungen 11 angeordnet ist,
und somit kann das Innere der Endeinrichtungen 11 gekühlt oder
gefroren/tiefgefroren werden, und kann in dem gekühlten Zustand
gehalten werden.
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Wie oben beschrieben wird die Abkälte und Abwärme, welche
zu der Zeit des Zuführens
von heißem
Wasser durch die Wärmepumpe
erzeugt wird, als eine Kälte- und Wärmequelle
verwendet, und somit ist die Gesamtenergie gespart bzw. ge speichert. Ebenso
ist keine ausschließliche
Kälte-
oder Wärmequelle
für die
Kühlfunktion
erforderlich, und der Kühlbetrieb
wird ermöglicht,
indem eine einfache Einrichtung, wie ein Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10, vorgesehen
wird. Des weiteren können,
da ein Zirkulationssystem, welches Sole als ein Vermittler verwendet,
vorliegen, die zu kühlenden
oder kühl
zu haltenden Endeinrichtungen 11 einfach hinzugefügt werden,
durch zusätzliches
Verbinden der jeweiligen Endeinrichtungen 11 mit dem Sole-Kreis
B.
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(Zweite Ausführungsform)
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2 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
darin, dass gemäß dieser
Ausführungsform
der Kältemittelkreis
R einen Kältemittel-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 13 mit
einem Hochdruck-Kältemittelpfad 13a enthält, in welchem
das Hochdruck-Kältemittel,
welches durch den Wasserwärmetauscher 2 durchgetreten
ist, strömt
und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad 13b enthält, in welchem
das Niedrigdruck-Kältemittel,
welches durch den Luftwärmetauscher 5 oder
den Sole-Kühlwärmetauscher 9 durchgetreten
ist, strömt.
Durch Heizen des Niedrigdruck-Kältemittels,
welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad 13b strömt, wird
die Wärme des
Hochdruck-Kältemittels
abgestrahlt, welches in dem Hochdruck-Kältemittelpfad 13a strömt.
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Anders als in dem konventionellen
System, welches einen inneren Wärmetauscher
verwendet, um den Saugdruck des Kompressors zur Verbesserung des
Kreiswirkungsgrades zu erhöhen,
weist die vorliegende Erfindung solch eine Zusammensetzung auf,
dass Wärme
wie erforderlich abgestrahlt wird, um die Kühlfunktion selbst in dem Fall
zu zeigen, wenn es nicht erforderlich ist, das Wasser zu heizen, um
heißes
Wasser zu liefern.
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In der Zusammensetzung der ersten
Ausführungsform,
die vorstehend beschrieben wurde, kann die Sole nicht gekühlt werden
(Wärme
kann nicht absorbiert werden), wenn Wasser nicht erhitzt wird, um Heißwasser
zuzuführen
(Wärme
wird nicht abgestrahlt) und deshalb kann die Kühlfunktion nicht in stabiler
Weise ausgeführt
werden. Gemäß dieser Ausführungsform
ist dahingegen die Wärmeabstrahlfunktion
selbst in dem Fall gesichert, in welchem es nicht erforderlich ist,
Wasser zu heizen, um Heißwasser
zuzuführen,
und deshalb kann die Kühlfunktion immer
in stabiler Weise dargestellt werden. Ebenso erhöht die Zusammensetzung gemäß dieser
Ausführungsform
den Saugdruck des Kältemittelkompressors 1 und
spart deshalb Energie.
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(Dritte Ausführungsform)
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3 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform
darin, dass gemäß dieser
Ausführungsform
ein Ejektor 14 als ein Dekompressions-Expansions-Mittel anstelle der ersten
und zweiten Expansionsventile 4a, 4b verwendet
werden. Der Aufbau des Ejektors 14, welcher ein Merkmal
dieser Erfindung bildet, wird unter Bezugnahme auf die Querschnittsansicht
von 4 erläutert.
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Der Ejektor 14 enthält eine
Düse 14a zum Umwandeln
der Druckenergie (Druckgefälle)
des Hochdruck-Kältemittels,
welches durch den Kältemittelkompressor 1 komprimiert
wurde, und durch den Wasserwärmetauscher 2 strömt, in Geschwindigkeitsenergie
(Geschwindigkeitsgefälle),
wodurch das Kältemittel
dekomprimiert und expandiert wird, einen Saugabschnitt 14b zum
Ansaugen, durch den Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom, der von der
Düse 14a abgegeben
wird, des Gasphasen-Kältemittels, welches
in dem Sole-Kühlwärmetauscher 9 oder dem
Luftwärmetauscher 5,
welcher an der Niedrigdruckseite angeschlossen ist, verdampft wird,
ein Mischabschnitt 14c zum Mischen des angesaugten Kältemittels
mit Käl temittel,
welches von der Düse 14a abgegeben
wird, und ein Diffusor 14d zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie
in die Druckenergie und zum Erhöhen
des Kältemitteldrucks.
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Das Kältemittel, welches aus dem
Ejektor 14 ausgeströmt
ist, strömt
in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55.
Das Kältemittel,
welches aus dem Ejektor 14 ausgestoßen wird, ist nicht notwendigerweise in
seinem Druck durch den Diffusor 14d alleine erhöht, sondern
der Kältemitteldruck
wird auch dann erhöht,
wenn das Gasphasen-Kältemittel,
welches an der Niedrigdruckseite verdampft wurde, in den Mischabschnitt 14c gesaugt
wird. Somit werden der Mischabschnitt 14c und der Diffusor 14d zusammen als
Druckerhöhungsabschnitt
bezeichnet. Ebenso in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
ist der Querschnittsbereich des Mischabschnitts 14c konstant
bis zu dem Diffusor 14d. Dennoch kann der Querschnitt des
Mischabschnitts 14c alternativ zulaufend ausgebildet sein,
wobei der Querschnittsbereich desselben progressiv zu dem Diffusor 14d hin ansteigt.
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Als ein Ergebnis ist die Zusammensetzung des
Kältemittelkreislaufs
vereinfacht, und, verglichen mit dem Fall, in welchem das Expansionsventil
verwendet wird, verbessert der Leistungs-Zurückgewinnungseffekt des Ejektors 14 den
Wärmetauschwirkungsgrad
(COP) um etwa 20 %.
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Ebenso ist ein variabler Begrenzungsmechanismus
(variable Begrenzungsmittel) 14e zur Steuerung des Drucks
des Hochdruck-Kältemittels
durch Steuerung der Diaphragma-Öffnung
stromaufwärts der
Düse 14a in
dem Kältemittel
angeordnet. Der variable Kältemittelmechanismus
(das variable Begrenzungsmittel) 14e wird elektrisch durch
die nicht gezeigte Steuereinheit 12 gesteuert, indem mit
den unterschiedlichen optimalen Verdampfungsdrücken zum Kühlen der Sole gehalten wird,
und Absorption von Luftwärme
kann realisiert werden. Ebenso wird CO2 als
ein Kältemittel
verwendet, welches in dem Kältemittelkreislauf
R strömt,
wegen der Tatsache, dass das CO2-Kältemittel
unter höheren
Drücken
aus dem Kältemittelkompressor 1 abgegeben
wird und leicht die Wirkung des Ejektors 14 herstellt.
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(Vierte Ausführungsform)
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5 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammenstellung eines
Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich darin
von der dritten Ausführungsform,
dass in der vierten Ausführungsform
ein Kalt-Sole-Kreis B1, der, verbunden in einem Ring, den Sole-Pfad 9b des
Sole-Kühlwärmetauschers 9,
die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 aufweist,
einen Kaltspeichertank 15 zum Speichern der gekühlten Sole
stromabwärts
des Sole-Kühlewärmetauschers 9 in
der Sole enthält.
Als ein Ergebnis kann das Innere der Endeinrichtungen 11 fortgesetzt
gekühlt
werden, selbst in dem Fall, in dem der Betrieb des Kühlens der
Sole in dem Sole-Kühlwärmetauscher 9 unterbrochen
ist.
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Ebenso enthält der Kalt-Sole-Kreis B1 einen Bypass-Kreis
B3 zum Zirkulieren der Sole unter Umgehung des Wärmetauschers 10, und
Ein-Aus-Ventile (Zirkulationspfad-Umschaltmittel) 20, 21 zum
Umschalten der Sole-Zirkulation zu dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 oder
dem Bypass-Kreis B3. Selbst in dem Fall, in welchem das Kühlen durch den
Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 nicht
erforderlich ist, kann deshalb der Kaltspeicherbetrieb zum Speichern
der gekühlten
Sole in dem Kalt-Speichertank 15 durch Umschalten der Sole-Zirkulation
zu dem Bypass-Kreis B3 zum Kühlen
der Sole umgeschaltet werden.
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Des weiteren umfasst das System einen
Sole-Heizkreis K2, welcher, verbunden in einem Ring, den Heißwassertank 7,
den Heißwassertemperatur-Wasserpfad 16a des
Sole-Heizwärmetauschers 16 und
die Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe 17 enthält, und
einen Heiß-Sole-Kreis
B2, welcher, verbunden in einem Ring, den Sole-Pfad 16b des
Sole-Heizwärmetauschers 16,
die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe 18 und
den Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10,
welcher in der Endeinrichtung 11 angeordnet ist, enthält.
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Die Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe 17 und
die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe 18 werden
in Betrieb gesetzt und Wärme
wird zwischen dem Hochtemperaturwasser, welches in dem Hochtemperatur-Wasserpfad 16a strömt, und
der Sole, welche in dem Sole-Pfad 16b strömt, ausgetauscht. Gleichzeitig
wird die somit erhitzte Sole veranlasst, durch den Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 zu strömen, wodurch
das Innere der Endeinrichtung 11 erhitzt und warmgehalten
wird. Im Übrigen
bezeichnen die Bezugsziffern 19, 22 ein Ein-Aus-Ventil. Wenn
die Sole in dem Kalt-Sole-Kreis B1 zirkuliert wird, wird das Ein-Aus-Ventil 19 des
Kalt-Sole-Kreises B1 geöffnet,
während
das Ein-Aus-Ventil 22 des Heiß-Sole-Kreises B2 geschlossen
wird. Wenn die Sole in dem Heiß-Sole-Kreis B2 zirkuliert
wird, wird andererseits das Ein-Aus-Ventil 22 des Heiß-Sole-Kreises B2 geöffnet, während das
Ein-Aus-Ventil 19 des Kalt-Sole-Kreises B1 geschlossen
wird.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
sind so zusammengesetzt, dass die Endeinrichtung 11 die
Kühlfunktion
aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform
ist dagegen der Sole-Heizwärmetauscher 16 mit
dem Heiß-Sole-Kreis
B2 kombiniert, und die geheizte Sole wird in denselben Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 eingeleitet,
welcher in derselben Endeinrichtung 11 angeordnet ist,
wie zur Zeit des Kühlens.
Auf diese Weise kann das Innere der Endeinrichtung 11 erhitzt
und warmgehalten werden, als der Heizbetrieb oder der Heiz/Heizspeicher-Betrieb.
Somit ist eine Zusammensetzung sichergestellt, welche den Endeinrichtungen 11 entspricht, welche
die Kühl/Heiz-Funktion
erfordern.
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(Fünfte Ausführungsform)
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6 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich darin von der vorstehend beschriebenen vierten
Ausführungsform,
dass gemäß dieser
fünften
Ausführungsform
der Sole-Heizkreis K2 einen Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 23 enthält. Dies
entspricht der zweiten Ausführungsform,
in welcher der Sole-Heizkreis K2 den Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 23 anstelle
des Kältemittel-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauschers 13 enthält, der
vorstehend beschrieben wurde. Der Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 23 dient
zur Abstrahlung von Wärme
durch Wärmetausch
mit Atmosphärenluft
und kann den Wärmeabstrahlbetrieb
durch Aktivierung der Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe 17 ausführen, während der
Betrieb der Heißwasser-Sole-Zirkulationspumpe 18 unterbrochen
wird.
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Als ein Ergebnis wird das Heißwasser-Zufuhrwasser,
selbst wenn dessen Heizen nicht erforderlich ist, um heißes Wasser
zu liefern, dadurch erhitzt, dass dieses durch den Kältemittelkreis
R, den Heißwasser-Zufuhrwasser-Heizkreis
K und den Sole-Heizkreis K2 zirkuliert wird, während es gleichzeitig Wärme von
dem Hochtemperatur-Abstrahlwärmetauscher 23 abstrahlt.
Auf diese Weise ist die Wärmeabstrahlung
sichergestellt. Somit kann die Kühlfunktion
zu jeder Zeit in stabiler Weise erzielt werden.
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(Sechste Ausführungsform)
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7 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems
mit der Kühlfunktion gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich darin von der beschriebenen vierten Ausführungsform,
dass Wärmespeicherteile 24 um
die Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 jeweils
angeordnet sind. Als ein Ergebnis sind der Kaltspeichertank 15 und
der Bypass-Kreis B3 in der vierten Ausführungsform weggelassen, und
selbst in dem Fall, in welchem die Zirkulation der gekühlten Sole
oder der erhitzten Sole blockiert ist, kann das Innere der Endeinrichtungen
fortgesetzt gekühlt
oder geheizt werden, je nachdem, wie der Fall gelagert ist.
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Ebenso sind eine Mehrzahl von Endeinrichtungs-Wärmetauschern 10a bis 10c parallel
an dem Kalt-Sole-Kreis B1 oder dem Heiß-Sole-Kreis B2 angeschlossen.
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Durch dieses Vorgehen können die
Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 oder
die Endeinrichtungen 11, welche die Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 verwenden,
einfach in ihrer Anzahl erhöht
oder gesenkt werden. Des weiteren sind die Mehrzahl von Endeinrichtungs-Wärmetauschern 10a bis 10c,
die parallel miteinander verbunden sind, mit Strömungssteuerventilen (Strömungssteuermitteln) 20a bis 20c jeweils
verbunden, um die Sole-Strömung
zu steuern. Als ein Ergebnis können
die Betriebsbedingungen für
jeden der Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10a bis 10c gesteuert
werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
verwenden einen superkritischen Wärmepumpenkreislauf als einen
Kälteerzeugungskreislauf zum
Heizen des Heißwasser-Zufuhrwassers
und zum Kühlen
der Sole. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Zusammensetzung
beschränkt,
sondern kann andere Kälteerzeugungskreisläufe eines Kältemittel-Kompressionstyps
verwenden. Ebenso kann das eingesetzte Kältemittel Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff
oder ein FCKW-Substitut sein.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird die Strömung
einfach zwischen dem ersten Kältemittelkreis
R1 und dem zweiten Kältemittelkreis
R2 umgeschaltet. Dennoch können
diese alternativ öfter
in einem vorbestimmten Kreis umgeschaltet werden. Des weiteren kann
ohne Umschalten der Kältemittelkreise,
welche die zwei Ein-Aus-Ventile 3a, 3b, wie in
den vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben, verwenden,
ein einzelnes Umschaltventil alternativ verwendet werden. Ebenso
kann das Dekompressionsmittel ein Kapillar- oder von jedem anderen Typ sein. Des weiteren
ist die in dem Sole-Kreis B zirkulierte Flüssigkeit nicht auf eine Antigefrierlösung beschränkt, sondern
kann gewöhnliches
Wasser sein, solange die Kühltemperatur
nicht niedriger als 0 °C
ist.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen
beschrieben wurde, die zum Zwecke der Darstellung ausgewählt wurden,
sollte ersichtlich sein, dass viele Modifikationen durch Fachleute
an dieser ausgeführt
werden können,
ohne von dem grundlegenden Konzept und Zweck der Erfindung abzuweichen.