DE3029403C2

DE3029403C2 - Heat pump in the form of a compression heat pump with internal heat exchange

Info

Publication number: DE3029403C2
Application number: DE19803029403
Authority: DE
Inventors: Dietmar 4000 Düsseldorf Neuhaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-02
Filing date: 1980-08-02
Publication date: 1984-09-13
Also published as: DE3029403A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpe in Form einer Kompressionswärmepumpe mit innerem Wärmeaustausch, z. B. gemäß DE-OS 27 45 108. Innerer Wärmeaustausch bedeutet, daß das Sauggas für den Verdichter, mittels Wärmeaustauscher, durch Unterkühlung des Kältemittels vor dem Expansionsventil, erwärmt wird.The invention relates to a heat pump in the form of a compression heat pump with internal Heat exchange, e.g. B. according to DE-OS 27 45 108. Internal heat exchange means that the suction gas for the Compressor, heated by means of a heat exchanger, by subcooling the refrigerant in front of the expansion valve will.

Kompressionswärmepumpen mit innerem Wärmeaustausch besitzen zwar einen höheren Wirkungsgrad als solche ohne inneren Wärmeaustausch, jedoch ergeben sich gleichzeitig eine Reihe von Nachteilen. So wird die Dichte des vom Kompressor angesaugten Gases geringer, d. h. die volumetrische Heizleistung nimmt ab. Auch wächst die Überhitzungstemperatur am Ausgang des Verdichters mit den entsprechenden negativen Auswirkungen, wie Überhitzungsverluste und Beeinträchtigung der chemischen Beständigkeit von Kältemittel und öl. Compression heat pumps with internal heat exchange have a higher degree of efficiency than those without internal heat exchange, but at the same time there are a number of disadvantages. The density of the gas sucked in by the compressor is lower, ie the volumetric heating output decreases. The overheating temperature at the outlet of the compressor also increases with the corresponding negative effects, such as overheating losses and impairment of the chemical resistance of refrigerant and oil.

Die Erfindung strebt im Vergleich zu Wärmepumpen mit innerem Wärmeaustausch eine Erhöhung des Wirkungsgrades, eine Erhöhung der volumetrischen Heizleistung sowie eine Verringerung der Überhitzungstemperatur an.The invention aims to increase the efficiency compared to heat pumps with internal heat exchange, an increase in the volumetric heating power and a decrease in the overheating temperature at.

Dieses Ziel ist nach der Erfindung erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This aim is achieved by the invention characterizing features of claim 1.

Vorteilhaft ist im Weg des Kältemittelgases von der Schleuse zum Verdichter eine Durchlaufkammer konstanten Volumens für das durchlaufende Kältemittelgas gewissermaßen als eine Pufferkammer vorgesehen. Diese Pufferkammer bildet einen im Volumen konstant bleibenden Speicher, welcher fortlaufend von der Schleuse ergänzt wird und von welchem das Kältemittelgas zum Verdichter tritt.A constant flow chamber is advantageous in the path of the refrigerant gas from the lock to the compressor Volume provided for the refrigerant gas flowing through, as it were, as a buffer chamber. These Buffer chamber forms a constant volume storage, which is continuously from the Lock is supplemented and from which the refrigerant gas passes to the compressor.

In der Pufferkammer wird das Kältemittelgas mittels Wärmeaustauscher durch den inneren Wärmeaustausch erwärmt Neben der Wärme aus dem inneren Wärmeaustausch können auch noch andere Wärmequellen genutzt werden, z. B. die Abwärme des Antriebsmotors der Wärmepumpe. Die Erwärmung bewirkt, daß der Druck innerhalb der Pufferkammer größer ist als der Druck im Verdampfer.In the buffer chamber, the refrigerant gas is exchanged internally by means of a heat exchanger warmed In addition to the heat from the internal heat exchange, other heat sources can also be used be e.g. B. the waste heat from the drive motor of the heat pump. The warming causes the Pressure inside the buffer chamber is greater than the pressure in the evaporator.

In der Pufferkammer wird der Druck des Sauggases für den Verdichter durch die Erwärmung erhöht Es wird in der Pufferkammer keine Verdichterarbeit geleistet da die Geschwindigkeit mit der die Schleuse dem Verdichter Volumenmengen zuschiebt, gleich der Volumenansauggeschwindigkeit des Verdichters ist Die Druckerhöhung bewirkt eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Wärmepumpe, eine Vergrößerung der volumetrischen Heizleistung und eine Verringerung der Überhitzungstemperatur, im Vergleich zu Wärmepumpen mit innerem Wärmeaustausch.In the buffer chamber, the pressure of the suction gas for the compressor is increased by the heating Es no compression work is done in the buffer chamber because the speed with which the lock is demolished The compressor pushes in volume quantities, which is equal to the volume suction speed of the compressor An increase in pressure causes an increase in the efficiency of the heat pump, an increase in the volumetric Heating capacity and a reduction in the overheating temperature compared to heat pumps with internal heat exchange.

Die Schleuse ist zweckmäßig durch zwei gegeneinander bzw. in entgegengesetzten Richtungen arbeitende Kolben mit entsprechend sich steuernden Ventilen gebildet. Hierdurch ergibt sich ein Zuschieben des Kältemittelgases zum Verdichter, ohne daß ein Druckausgleich zwischen Verdampfer und Pufferkammer stattfinden kann. Die für den Betrieb der Schleuse benötigte Kraft kann vom Verdichterantrieb abgeleitet sein.The lock is expedient by two working against each other or in opposite directions Pistons formed with correspondingly controlling valves. This results in the refrigerant gas being pushed in to the compressor without pressure equalization between the evaporator and the buffer chamber can. The force required to operate the lock can be derived from the compressor drive.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The drawing schematically illustrates an embodiment of the invention.

F i g. 1 gibt eine Wärmepumpe schematisch auseinandergezogen wieder.F i g. 1 shows a heat pump schematically exploded.

F i g. 2 zeigt eine Zuschiebeschleuse im Längsschnitt. 1 bezeichnet den Verdichter, 2 den auf diesen folgenden über die Leitung 3 angeschlossenen Kondensator, 4, 4' die Leitung vom Kondensator 2 zu dem Verdampfer 5, 6 bezeichnet das Expansionsventil, die Zuschiebeschleuse allgemein 7 ist über die Leitung 8 mit dem Verdampfer 5 verbunden, 9 bezeichnet einen über die Leitung IG angeschlossenen Wärmeaustauscher, 11 den Antriebsmotor und 12, 13 die über das Innere des Motorgehäuses zum Verdichter führende Leitung für das gasförmige Kältemittel.F i g. 2 shows a sliding lock in longitudinal section. 1 denotes the compressor, 2 the one following it Condenser 4, 4 'connected via line 3, the line from condenser 2 to the evaporator 5, 6 denotes the expansion valve, the sluice sluice in general 7 is via the line 8 with the Evaporator 5 connected, 9 denotes a heat exchanger connected via the line IG, 11 den Drive motor and 12, 13 the line leading to the compressor via the interior of the motor housing for the gaseous refrigerants.

9 ist der Wärmeaustauscher für den inneren Wärmeaustausch. 9,10,12,13 und das Innere des Motorgehäuses bilden das Puffervolumen. 14 bezeichnet die die Wärme im Kondensator zum Verbrauch bzw. für Verbrauchssteilen abnehmende Schlange und 15 die an die Wärmequelle angeschlossene Verdampferschlange.9 is the heat exchanger for internal heat exchange. 9,10,12,13 and the inside of the motor housing form the buffer volume. 14 denotes the heat in the condenser for consumption or for consumable parts decreasing coil and 15 the evaporator coil connected to the heat source.

Die Zuschiebeschleuse 7 weist im Inneren des Zylinders 16 die beiden gegeneinander arbeitenden bzw. sich in entgegengesetzten Richtungen verschiebenden KoI-ben 17 und 18 auf, deren Antrieb über die Welle 19 und das Getriebe 20 vom Motor 11 abgeleitet ist.The sliding lock 7 has in the interior of the cylinder 16 the two working against one another in opposite directions moving KoI-ben 17 and 18, whose drive via the shaft 19 and the transmission 20 is derived from the engine 11.

In Richtung der Pfeile 21 nähern sich die Kolben und in Richtung der Pfeile 22 entfernen sich die Kolben. Wenn die Kolben 17,18 sich nähern, dann ist das Ventil 23 an dem Kolben 18 geöffnet und das Ventil 24 am Kolben 17 geschlossen. Wenn die Kolben 17, 18 sich entfernen, so ist das Ventil 24 am Kolben 17 offen und das Ventil 23 am Kolben 18 geschlossen. Das Kältemittel in den Zylinderkammern wird also im Wechsel ausgeschoben und eingelassen.In the direction of the arrows 21 the pistons approach and in the direction of the arrows 22 the pistons move away. When the pistons 17, 18 approach, the valve 23 on the piston 18 is open and the valve 24 is on Piston 17 closed. When the pistons 17, 18 move away, the valve 24 on the piston 17 is open and the valve 23 on the piston 18 is closed. The refrigerant in the cylinder chambers is therefore pushed out alternately and let in.

Die Schleuse schiebt das im gasförmigen Zustand sich befindende Kältemittel dem Puffervolumen zu. Da das Puffervolumen konstant bleibt, bewirkt die TemDera-The lock pushes it in the gaseous state located refrigerant to the buffer volume. Since the buffer volume remains constant, the TemDera-

turerhöhung des Gases durch inneren Wärmeaustausch und Motorabwärme eine Druckerhöhung, wodurch der Druck im Puffervolumen größer als im Verdampfer ist. Ein Druckabfall im Puffervolumen ergibt sich nur dann, wenn die Schleuse eine neue Volumenn.snge zuteilt Der Druckabfall ist aber nur geringfügig, wenn das Puffervolumen im Vergleich zur neu zugeteilten Volumenmenge groß ist Die neu zugeteilte Volumenmenge ist gleich dem maximalen Volumen zwischen den Kolben 17 und 18.increase of the gas through internal heat exchange and engine waste heat an increase in pressure, whereby the Pressure in the buffer volume is greater than in the evaporator. A pressure drop in the buffer volume only occurs if when the lock allocates a new volume. However, the pressure drop is only slight when the buffer volume is large compared to the newly allocated volume amount is The newly allocated volume amount is equal to the maximum volume between pistons 17 and 18.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispie! wird dem Verdichter durch die Schleuse, reguliert durch das Getriebe, Volumen mit einer Geschwindigkeit zugeschoben, die gleich der Volumenansauggeschwindigkeit des Verdichters ist.In the example shown! is fed to the compressor through the sluice, regulated by the gearbox, Volume pushed in at a speed equal to the volume suction speed of the Compressor is.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

2020th

3030th

3535

4040

4545

5050

Claims

Patent claims:

1. Heat pump with internal heat exchange, characterized in that in the way of the refrigerant in the gaseous state from the evaporator to the compressor, between the evaporator and heat exchangers for internal heat exchange, one the refrigerant gas in successive There is a lock that allocates or pushes volume quantities, urd the speed, with which the lock pushes volume quantities to the compressor at any moment is equal to the volume suction speed of the compressor

2. Heat pump according to claim 1, characterized in that that the lock through two working against each other or in opposite directions Piston is formed with appropriate control

3. Heat pump according to one of claims 1 and 2, characterized in that by way of the gaseous Refrigerant from the lock to the compressor a constant buffer volume or a such memory is arranged as a constant chamber.

4. Heat pump according to claim 3, characterized in that in addition to the buffer volume Heat exchanger for internal heat exchange yet another heat exchanger for supplying heat is arranged in the refrigerant circuit.

5. Heat pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lock drive is derived from the compressor drive.