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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühl- und Heizvorrichtung des
Absorptionstyps zum Betrieb in drei unterschiedlichen Modi: Kühlvorgang, Wärmepumpen-Heizvorgang
und Direktbrenner- oder Direktflammen-Heizvorgang, und insbesondere eine
Kühl- und
Heizvorrichtung des Absorptionstyps, bei der ein Kühlvorgang
und ein Wärmepumpen-Heizvorgang bei optimalen
Bedingungen ausgeführt
werden, und die leicht auf einen Direktbrenner-Heizvorgang umgeschaltet
werden kann.
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Es
gab eine erhöhte
Nachfrage nach einer Kühl-
und Heizvorrichtung des Absorptionstyps, die einen Wärmepumpen-Heizvorgang mit der
Verwendung von Wärme,
die durch einen Absorber hochgepumpt wird, zusätzlich zu einem Kühlvorgang
ausführen
kann. Ein derartiges Wärmepumpen-Heizen kann
jedoch in der Effizienz des Hochpumpens einer Wärmeenergie vermindert sein,
wenn die Umgebungstemperatur abfällt.
Zur Kompensation ist in der Japanischen Patentveröffentlichung
(Heisei) 6-97127 eine Verbesserung offenbart, wo, falls die Umgebungstemperatur
zu niedrig ist, der Wärmepumpen-Heizvorgang
durch einen Direktbrenner-Heizvorgang ersetzt wird.
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Wir,
die Anmelder, haben eine Kühl-
und Heizvorrichtung des Absorptionstyps entwickelt, die einfach
zwischen einem Kühlvorgang,
einem Wärmepumpen-Heizvorgang
und einem Direktbrenner-Heizvorgang umschalten kann, wie in der
Japanischen Offenlegungsschrift (Heisei) 10-197008 offenbart ist.
Unsere Referenz-Kühl-
und Heizvorrichtung weist eine geschlossene Zirkulationsschleife
bzw. -kreislauf auf, wo, wenn es ein Wärmepumpen-Heizvorgang nicht
schafft eine erforderliche Heizleistung zu erzeugen, ein Kühlmittel
in Dampfform, das durch einen Regenerator auf eine hohe Temperatur
erwärmt
ist, an einen Kondensator übertragen
bzw. überführt wird,
wo es mit einem Kühlwasser-Kanal
in Kontakt gelangt und somit kondensiert wird, bevor es zu dem Regenerator
zurückgeführt wird.
Dies gestattet, dass der von dem Regenerator extrahierte Kühlmitteldampf
durch den Kondensator vollständig
kondensiert wird, aber nicht von dem Kondensator zu einem Verdampfer
zirkuliert wird, womit von dem Wärmepumpen-Heizvorgang
zu dem Direktbrenner-Heizvorgang umgeschaltet wird.
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Wir
haben auch eine andere Kühl-
und Heizvorrichtung des Absorptionstyps entwickelt, die einen speziell
entworfenen Zirkulationspfad aufweist, um zu gestatten, dass das
Kühlmittel
spontan von einem Kondensator zu einem Rektifikationsapparat bzw. Rektifizierer
abfällt,
somit von dem Kondensator über den
Rektifizierer zu einem Regenerator zirkuliert, wie in der Japanischen
Offenlegungsschrift (Heisei) 10-267448 offenbart.
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Die
Kühl- und
Heizvorrichtung des Absorptionstyps mit dem speziell entworfenen
Zirkulationspfad benötigt
jedoch einen extra Kanal des speziell entworfenen Zirkulationspfads
zum Zirkulieren des Kühlmittels,
wobei folglich die Anzahl von Verbindungen erhöht wird. Dies ist unvorteilhaft
zur Erzeugung eines Vakuumgrades in dem System der Vorrichtung. Die
Vorrichtung kann mit einem Bypass modifiziert werden, wo das von
dem Kondensator übergelaufene
Kühlmittel
direkt zu dem oberen Abschnitt des Rektifizierers zurückgeführt wird.
Es ist aber nötig, um
ein Überlaufen
(overflow) in dem anderen Betriebsmodus als dem Direktbrenner-Heizvorgang
zu verhindern, eine gräßere Menge
des Kühlmittels
in dem Kondensator zu speichern. Als eine Folge davon wird die Zeitdauer
von der Initialisierung des Direktbrenner-Heizvorgangs bis zu dem
Beginn des Überlaufens
verlängert,
womit im Wesentlichen eine Zeitverzögerung vor dem Beginn des Direktbrenner-Heizvorgangs
geschaffen wird. Da das in dem Kondensator verbleibende Kühlmittel
aus dem tatsächlichen
Betrieb bzw. Vorgang herausbleibt, wird die zum Speichern des Kühlmittels
vor dem Überlaufen
verbrauchte Energie verschwendet sein.
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Auch
verbleibt das Kühlmittel
bei dem Anfahren in einer beträchtlichen
Menge in dem Kondensator und wird sich nicht in den Verdampfer bewegen, bevor
sich ein wesentlicher Druckunterschied aufgebaut hat. Deshalb bekommt
die von dem Absorber zu dem Regenerator zirkulierte Lösung eine
hohe Dichte, und ihre Dichte kann in dem Regenerator zu hoch sein.
Dies führt
zu einem Zustand in dem Regenerator mit weniger Dampfphase. Es ist
folglich notwendig eine Überschussmenge
des Kühlmittels
in dem Verdampfer beim Anfahren anzusetzen, um überzähliges Kühlmittel in den Verdampfer
zu speisen.
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US-A-4,394,959
offenbart eine andere Kühl- und
Heizvorrichtung des Absorptionstyps.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kühl- und Heizvorrichtung
des Absorptionstyps bereitzustellen, die einen Kühlvorgang oder einen Wärmepumpen-Heizvorgang
bei optimalen Bedingungen ausführt,
und wenn es benötigt
wird, leicht den Betriebsmodus in einen Direktbrenner-Heizvorgang
umschaltet, während
die vorhergehenden Rückschläge beseitigt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert und umfasst ein
Merkmal, mit einem Verdampfer zum Enthalten bzw. zur Aufnahme eines Kühlmittels,
einem Absorber, um zuzulassen, dass eine Absorptionslösung einen
in dem Verdampfer erzeugten Kühlmitteldampf
absorbiert, einem Regenerator zum Zurückgewinnen der Dichte eines
Absorptionsmittels in der Absorptionslösung durch ein Erwärmen, um
den Kühlmitteldampf
aus der Absorptionslösung
zu extrahieren bzw. abzuscheiden, einem Kühlmitteldampf-Durchgang zum Überführen des Kühlmitteldampfes
von dem Regenerator zu einem Kondensator, und wobei der Kondensator
zum Kondensieren des Kühlmitteldampfes
dient, der zu dem Verdampfer zurückgeführt wird,
wobei ein Kühlvorgang,
ein Wärmepumpen-Heizvorgang
und ein Direktbrenner-Heizvorgang selektiv durchgeführt werden
können,
wobei die Kühl-
und Heizvorrichtung des Absorptionstyps aufweist: einen ersten Kanal
zum Überführen des
kondensierten Kühlmittels,
das in dem Kondensator erzeugt wird, zu dem Verdampfer, einen zweiten
Kanal zum Überführen der
Absorptionslösung
von dem Absorber zu dem Regenerator, einen Zweigkanal, der von dem
ersten Kanal abgezweigt ist, und eine Umschalteinrichtung zum selektiven
Verbinden des Zweigkanals mit dem zweiten Kanal.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung gestattet es die Verbindung zwischen dem Zweigkanal und dem
zweiten Kanal durch die Handlung bzw. Wirkung der Umschalteinrichtung,
dass das Kühlmittel
von dem Kondensator über
den Zweigkanal und den zweiten Kanal zu dem Regenerator fließt bzw.
strömt. Wenn
der Zweigkanal und der zweite Kanal voneinander getrennt sind, wird
das Kühlmittel über den
ersten Kanal zu dem Verdampfer überführt.
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Die
vorliegende Erfindung weist ein anderes Merkmal auf, in dem die
Umschalteinrichtung ein erstes Absperrventil ist, um den Fluss von
dem Kondensator über
den Zweigkanal zu dem Regenerator zuzulassen, während auch ein zweites Absperrventil vorgesehen
ist, um den Fluss von dem Absorber zu dem Regenerator zuzulassen,
wobei das erste und das zweite Absperrventil an der stromabwärtigen Seite
miteinander in Verbindung stehen.
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Bei
dem Anfahr-Modus oder dem Direktbrenner-Heizvorgangsmodus, wo der Druck an der
Absorber-Seite geringer als an der Kondensator-Seite ist, ist das
zweite Absperrventil geschlossen, um den Fluss der Lösung von
dem Absorber zu dem Regenerator zu verhindern. Auf der anderen Seite
ist bei dem Wärmepumpen-Heizvorgangsmodus,
wo der Druck an der Absorber-Seite
höher als
an der Kondensator-Seite ist, das erste Absperrventil geschlossen,
um den Fluss des Kühlmittels
von dem Kondensator zu dem Regenerator zu verhindern.
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Die
vorliegende Erfindung weist noch ein anderes Merkmal auf, bei dem
die ersten und zweiten Absperrventile in einer einzelnen Einheit
zusammengebaut sind, die einen bewegbaren Ventilabschnitt aufweist,
der an ihrer stromabwärtigen
Verbindung bzw. Abzweigung vorgesehen ist, so dass der Ventilabschnitt
an jedes Ende seiner Bewegung durch einen Druckunterschied zwischen
zwei Fluiden, die in die Eingangsöffnungen der ersten und zweiten
Absperrventile eingeführt
werden, verschoben werden kann, wobei das erste Absperrventil geschlossen wird,
wenn der Ventilabschnitt an ein Ende seiner Bewegung geschoben wird,
und das zweite Absperrventil, wenn der Ventilabschnitt an das andere
Ende geschoben wird.
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Die
ersten und zweiten Absperrventile sind zusammengebaut, wobei das
einzelne Ventil für
eine gemeinsame Nutzung vorgesehen ist, und es folglich zu der Vereinfachung
der gesamten Anordnung beiträgt.
Auch werden die ersten und zweiten Absperrventile selektiv betrieben,
wobei das Ventil zur Öffnung
durch die Wirkung eines Druckunterschieds zwischen zwei Fluideingaben
verschoben wird. Als eine Folge davon wird keine Betätigungsvorrichtung zum
Antrieb des Ventils benötigt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Kühl- und Heizvorrichtung, die
eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A und 2B sind
Querschnittansichten eines Absperrventils, das über einen Kanal zur Zirkulation
eines Kühlmittels
von einem Kondensator zu einem Regenerator angebracht ist; und
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3A und 3B sind
Querschnittansichten, die eine Modifikation des Absperrventils zeigen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das
einen Hauptteil einer Absorptions-Kühl- und Heizvorrichtung der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Verdampfer 1 nimmt
ein Kühlmittel
eines Fluoralkohols auf, wie beispielsweise Trifluorethanol (TFE), während ein
Absorber 2 eine Lösung
eines DMI-Derivats aufnimmt, wie beispielsweise Dimethyl-Imidazolidinon,
das ein Absorbens enthält.
Das Kühlmittel ist
nicht auf Fluoralkohol beschränkt,
sondern kann ein geeignetes Mittel sein, dessen Bereich, in dem
es nicht gefriert, groß ist.
Die Lösung
ist auch nicht auf das DMI-Derivat
beschränkt,
und sie kann jede andere Absorbenslösung sein, die einen großen Bereich aufweist,
in dem sie nicht gefriert, der höher
der Siedepunkt bei Umgebungstemperatur des TFE ist und genügend Energie
aufweist, um TFE zu absorbieren.
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Der
Verdampfer 1 und der Absorber 2 stehen miteinander
durch einen (Kühlmittel-)Dampf-Durchgang
in Fluid-Verbindung. Wenn der Verdampfer 1 in einem Zustand
mit geringem Druck von beispielsweise 4 kP (30 mmHg) gehalten wird,
wird das Kühlmittel darin
verdampft und bewegt sich über
den Durchgang in den Absorber 2, wie durch die doppellinigen Pfeile
angedeutet. Der Kühlmitteldampf
wird dann durch das Absorbens in dem Absorber 2 absorbiert, womit
eine Absorptionsgefrierwirkung bewirkt wird.
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Die
Absorptionsgefrierwirkung wird durch ein Absorbieren des Kühlmitteldampfes
mit der Lösung in
dem Absorber 2 umgesetzt. Ein Kühler (Wärmetauscher) 18 ist
in dem Dampf-Durchgang
vorgesehen.
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Wenn
ein Brenner 7 angezündet
wird, um einen Regenerator 3 zur Erhöhung der Konzentration der
Absorbenslösung
in dem Absorber 2 zu erwärmen, absorbiert das Absorbens
den Kühlmitteldampf in
dem Absorber 2, und die Verdampfung des Kühlmittels
in dem Verdampfer 1 wird beschleunigt, wobei folglich das
Innere des Verdampfers 1 mit der latenten Wärme der
Kühlmittelverdampfung
abgekühlt wird.
Der Brenner, der Regenerator und die Konzentration der Absorbenslösung werden
später
ausführlicher
beschrieben. Ein Rohr oder eine Leitung 1a zum Durchleiten
eines gekühlten
Wassers unter Verwendung einer Pumpe P4 ist so angebracht, dass
es durch den Verdampfer 1 läuft. Das Rohr 1a ist
an einem Ende (die Ausgangsseite in der gezeigten Ausführungsform)
mit der Nr. 1 Öffnung
eines ersten Vierwege-Ventils V1 verbunden, und an dem anderen Ende
(der Eingangsseite in der Ausführungsform)
mit der Nr. 1 Öffnung
eines zweiten Vierwege-Ventils V2. Das Kühlmittel wird durch die Wirkung von
einer Pumpe P1 zu einer Sprüheinrichtung 1b gespeist,
die in dem Verdampfer 1 angebracht ist, um über das
Rohr 1a, in dem das gekühlte
Wasser läuft, gesprüht zu werden.
Das Kühlmittel
entzieht dem gekühlten
Wasser in dem Rohr 1a Wärme
und wird zu einem Kühlmitteldampf,
der über
den Kühler 18 auf dem
Dampf-Durchgang in den Absorber 2 geführt wird. Folglich ist die
Temperatur des gekühlten
Wassers mehr gesenkt.
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Das
Kühlmittel
in dem Verdampfer 1 wird durch die Pumpe P1 zu der Sprüheinrichtung
angetrieben, und sein Teil wird durch den Filter 4 geleitet und
zu dem im Wesentlichen oberen Abschnitt des Rektifizierers 6 überführt. Ein
Durchfluss-Steuerventil V5
ist an einem Kanal 1c als eine Abflussleitung vorgesehen,
die sich zwischen dem Verdampfer 1 und dem Filter 4 befindet.
Das gekühlte
Wasser, das in dem Rohr 1a läuft, kann vorzugsweise entweder
eine Ethylenglycol- oder Propylenglycol-Wasserlösung sein.
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Wenn
der Kühlmitteldampf
durch die Lösung in
dem Absorber 2 absorbiert wird, erhöht die Absorptionswärme die
Temperatur der Lösung.
Je geringer die Temperatur und je höher die Konzentration der Lösung, je
größer wird
die Absorptionsfähigkeit
der Lösung
sein. Zur Abschwächung
des Temperaturanstiegs der Lösung
ist ein Rohr 2a in dem Absorber 2 zum Durchleiten
eines Flusses von Kühlwasser
vorgesehen. Das Rohr 2a ist an einem Ende (die Ausgangsseite
in der gezeigten Ausführungsform) über einen
Kondensator 9 und eine Pumpe P3 mit der Nr. 2 Öffnung des
ersten Vierwege-Ventils V1 verbunden, und an dem anderen Ende (die
Eingangsseite) mit der Nr. 2 Öffnung
des zweiten Vierwege-Ventils V2. Vorzugsweise ist das Kühlwasser,
das entlang des Rohrs 2a läuft, das Gleiche wie das gekühlte Wasser,
das über
das Rohr 1a läuft,
bei den Eigenschaften oder der Konstitution.
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Die
Absorbenslösung
wird durch die Wirkung der Pumpe P2 zu der Sprüheinrichtung 2b gespeist, die
in dem Absorber 2 angebracht ist, um über das Rohr 2a gesprüht zu werden.
Folglich wird die Lösung
durch das Kühlwasser,
das entlang dem Rohr 2a läuft, abgekühlt. Gleichzeitig entzieht
das Kühlwasser
der Lösung
Wärme und
seine Temperatur wird ansteigen. Wenn die Lösung in dem Absorber 2 den
Kühlmitteldampf
absorbiert hat, fällt
die Konzentration des Absorbens, womit die Absorptionsfähigkeit
der Lösung
erniedrigt wird.
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Die
verdünnte
Lösung,
die den Kühlmitteldampf
in dem Absorber 2 absorbiert hat, wird über ein Rohr 7b und
ein Steuerventil oder zweites Absperrventil V3 zu dem Rektifizierer 6 und
dem Regenerator 3, durch die Pumpe P2, geleitet. Der Regenerator 3 ist
mit dem Brenner 7 zum Aufwärmen der verdünnten Lösung versehen.
Der Brenner 7 kann ein Gasbrenner oder jede andere Heizeinrichtung
sein. Die Lösung
wird durch den Brenner 7 erwärmt, und die Konzentration
des Absorbens wird erhöht,
da der Kühlmitteldampf
getrennt wird. Die resultierende (aufkonzentrierte) Lösung wird über ein
Rohr 7a und ein Steuerventil V4 an den Absorber 2 zurückgeführt, wo
sie über
das Rohr 2a, durch die Sprüheinrichtung 2b und
Pumpe P2, gesprüht
wird.
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Der
in dem Regenerator 3 erzeugte Kühlmitteldampf wird an den Kondensator überführt, nach
einer ausreichenden Trennung einer kleinen Menge einer gemischten
Absorbenslösungskomponente
von der Absorbenslösung,
die in dem Rektifizierer 6 nach unten strömt, durch
einen ausreichenden Kontakt des Dampfes, wenn der Dampf in dem Rektifizierer 6 nach
oben strömt.
Das Kühlmittel,
das abgekühlt
und in dem Kondensator 9 kondensiert ist, wird zurück an den
Verdampfer 1 gespeist, dadurch, dass es durch den Kanal 9b über den
Kühler 18 und
ein Depressionsventil (Strombegrenzungsventil) 11 geleitet
wird, und wird dann auf den Kanal 1a durch Sprüheinrichtungen
gesprüht.
Der Kühler 18 ist
ein auf den Dampf-Durchgang gesetzter Wärmetauscher. Der Kühler 18 beschleunigt
die Verdampfung des gemischten Kühlmittelnebels
in dem im Verdampfer 1 erzeugten Kühlmitteldampf, durch ein Erwärmen des warmen
Kühlmittels,
das zurück
von dem Kondensator gespeist wird. Gleichzeitig senkt es die Temperatur
des zurück
an den Verdampfer 1 gespeisten Kühlmittels ab.
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Der
Kanal 9b, durch den das Kühlmittel zurück von dem
Kondensator 9 zu dem Verdampfer 1 gespeist wird,
verzweigt sich in den Kanal 9a, der mit dem Kanal 7b an
der stromabwärtigen
Seite des Absperrventils V3 zusammenkommt. Der Zweigkanal 9a ist
mit einem Absperrventil (erstes Absperrventil) 17 versehen,
das zulässt,
dass das Kühlmittel
in den Kanal 7b von dem Kondensator 9 fließt. Der
Kanal 9a sieht einen Abschnitt eines Zirkulationsdurchlaufs vor,
in den das Kühlmittel
zurück
zu dem Regenerator 3 von dem Kondensator 9 während des
Direktbrenner-Heizvorgangs gespeist wird. Eine Wirkung der Absperrventile
V3 und 17 in jedem Betriebsmodus wird später beschrieben.
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Obwohl
die Konzentration des von dem Kondensator 9 zu dem Verdampfer 1 zirkulierten
Kühlmittels
sehr hoch ist, kann sie unvermeidbar mit einer kleinen Menge des
darin angesammelten Absorbens gesenkt sein, durch lange Betriebszyklen
in dem Verdampfer 1. Um die Konzentration des von dem Verdampfer 3 erhaltenen
Kühlmittels
zu erhöhen,
wird ein Teil des Kühlmittels
von dem Verdampfer 1 mittels des Filters 4 zu
dem Rektifizierer 6 überführt, wie oben
beschrieben. Die Filterwirkung des Filters 4 hindert jeglichen
Schmutz oder Rost daran die Kanäle
in dem Rektifizierer 6 zu blockieren und ihre Funktion zu
erniedrigen.
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In
dem Wärmetauscher 12,
der zwischen den zwei Kanälen 7a und 7b vorgesehen
ist, die mit dem Absorber 2 beziehungsweise dem Rektifizierer verbunden
sind, wird die von dem Kanal 7a des Regenerators 3 empfangene
starke Hochtemperatur-Lösung
einem Wärmeaustauschvorgang
ausgesetzt, mit der schwachen, von dem Kanal 7 des Absorbers
empfangenen Lösung,
und ihre resultierende heruntergekühlte Lösung wird überführt und in den Absorber 2 gesprüht. Die
vorbereitend in dem Wärmetauscher 12 erwärmte schwache
Lösung
wird an den Rektifizierer 6 überführt. Auf diese Art kann die Effizienz
des Wärmeaustauschs
verbessert werden. Außerdem
kann ein anderer Wärmetauscher
(nicht gezeigt) zur Überführung der
Wärme von
der starken Lösung
an das Kühlwasser
in dem Kanal 2a vorgesehen werden, der von dem Absorber 2 oder
dem Kondensator 9 verbunden ist. Da die Temperatur des Kühlwassers
erhöht
ist, wird die Temperatur der starken Lösung, die zu dem Absorber 2 fließt, weiter
abfallen.
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Ein „fühlbare Wärme" tauscher (sensible heat
exchanger) 14 zum Wärmeaustausch
des gekühlten
Wassers oder Kühlwassers
mit der Umgebungsluft ist mit einem Kanal 4a verbunden,
während eine
Raumeinheit 15 mit einem Kanal 3a verbunden ist.
Die zwei Kanäle 3a und 4a (die
Einlässe
wie dargestellt) sind an einem Ende mit den Öffnungen Nr. 3 beziehungsweise
Nr. 4 des ersten Vierwege-Ventils V1 verbunden, und an dem anderen
Ende (die Auslässe
wie dargestellt) mit den Öffnungen
Nr. 3 beziehungsweise Nr. 4 des zweiten Vierwege-Ventils V2. Die
Raumeinheit 15 weist ein Gebläse 10 auf, und sein
Blasauslass (nicht gezeigt) ist für eine gewöhnliche Verwendung vorgesehen,
um Ausstöße von kühlender
Luft und wärmender
Luft freizugeben, und befindet sich in einem zu kühlenden
oder zu erwärmenden
Raum. Der empfindliche Wärmetauscher 14 befindet
sich im Freien für
einen Zwangsaustausch von Wärme
mit der Umgebungsluft unter Verwendung eines Gebläses 19.
Auch angedeutet durch T1, T3, T9, T14 und T15 sind Temperatursensoren,
durch L1, L2 und L9 angedeutet sind Flüssigkeitsstandsensoren, und
durch PS1 und PS9 angedeutet sind Drucksensoren.
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Für den Wärmepumpen-Heizvorgang
wird das erste Vierwege-Ventil
V1 gesteuert, um die Öffnungen
Nr. 1 und Nr. 4 zu verbinden, und das zweite Vierwege-Ventil V2
wird gesteuert, um die Öffnungen Nr.
2 und Nr. 3 zu verbinden. Dies lässt
zu, dass das in dem Absorber 2 und dem Kondensator 9 erwärmte, und
von dem Kanal 2a empfangene Kühlwasser, durch die Wirkung
der Pumpe P3 zu dem Kanal 3a in der Raumeinheit 15,
zum Heizen des Raums, gefördert
wird.
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Während des
Wärmepumpen-Heizvorgangs wird
die Heizfähigkeit
abgesenkt, wenn die Umgebungstemperatur extrem niedrig ist, und
seine Wärme
wird kaum aufgenommen. Wenn die Umgebungstemperatur zu niedrig ist,
wird der Wärmepumpen-Heizvorgang umgeschaltet
auf den Direktbrenner-Heizvorgang, wo der in dem Regenerator 3 erzeugte
Kühlmitteldampf
an den Kondensator 9 und von ihm überführt wird. Da die Wärmeenergie
durch den Brenner 7, durch die Wirkung des Kondensators 9,
effizient an das Kühlwasser übertragen
wird, das in dem Kanal 2a in dem Direktbrenner-Heizvorgang läuft, wird
die Temperatur des Kühlwassers
erhöht und
die Wärmefähigkeit
kann erhöht
werden.
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Genauer
gesagt, wenn die Umgebungstemperatur niedrig genug ist um die Heizfähigkeit
abzusenken, werden beide, der Kanal 9b des Kühlmittels von
dem Kondensator 9 zu dem Verdampfer 1, und der
Kanal 7a der starken Lösung
von dem Regenerator 3 zu dem Absorber 2, geschlossen,
um den Wärmepumpen-Heizvorgang
einzustellen. Wenn der Wärmepumpen-Heizvorgang
eingestellt wurde, wird das in dem Kondensator 9 kondensierte
Kühlmittel zurück zu dem
Regenerator 3 über
die Kanäle 9b, 9a und 7b geleitet,
durch die Wirkung der Absperrventile 17 und V3, die später ausführlicher
beschrieben werden.
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Das
Umschalten von dem Wärmepumpen-Heizvorgang
zu dem Direktbrenner-Heizvorgang, d.h. das Verschließen der
Kanäle 7a und 9b, kann
automatisch implementiert werden, gemäß der durch den Temperatursensor
T14 erfassten Temperatur, der an einer geeigneten Stelle im Freien
(zum Beispiel angrenzend an den empfindlichen Wärmetauscher 14) vorgesehen
ist, nach dem erfasst wurde, dass die Umgebungstemperatur unterhalb
eines vorbestimmten Niveaus abfällt.
Eine niedrigere Umgebungstemperatur unterhalb des vorbestimmten
Niveaus kann daraus bestimmt werden, ob die Last bei dem Heizen
zu hoch wird oder nicht. Die Berechnung der Last bei dem Heizvorgang
und das Umschalten zu dem Direktbrenner-Heizvorgang sind in den
Japanischen Offenlegungsschriften (Heisei) 6-318183 und 10-185344
von uns, den Anmeldern, abgebildet, die als die Referenzen bzw.
Bezugnahmen in dieser Anmeldung zitiert werden.
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Die
Wirkung der Absperrventile V3 und 17 bei jedem Betriebsmodus
wird nun erklärt.
Die 2A und 2B sind
Querschnittansichten eines Dreiwege-Ventils, das durch eine Kombination
von den zwei Absperrventilen V3 und 17 implementiert ist. 2A stellt
den Wärmepumpen-Heizvorgang dar,
während 2B den
Direktbrenner-Heizvorgang oder vollen bzw. ganzen Kondensation und
Anfahren des Vorgangs darstellt. Es wird angenommen, dass während des
in 2A gezeigten Wärmepumpen-Heizvorgangs
der an der Seite des Kondensators 9 von dem Absperrventil 17 ausgeübte Druck PS1
350 Torr (1 Torr = 133 Pa) beträgt. Ähnlich beträgt der an
der Seite des Absorbers 2 des Absperrventils V3 ausgeübte Druck
PS2 450 Torr. Da der Druck PS2 einen von dem Wärmetauscher 12 abgezweigten
partiellen Druck umfasst, ist er höher als der Druck PS1. Dies öffnet das
Absperrventil V3, um die schwache Lösung von dem Absorber 2 an
den Regenerator 3 zu liefern. Gleichzeitig ist das Absperrventil 17 geschlossen,
um die Übertragung
des Kühlmittels von
dem Kondensator 9 an den Regenerator 3 abzubrechen.
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Auf
der anderen Seite, während
des Direktbrenner-Heizvorgangs
bei dem in 2B gezeigten Modus der vollen
Kondensation oder dem Anfahrmodus, beträgt der Druck PS2 an der stromaufwärtigen Seite
des Absperrventils ungefähr
20 Torr, was viel kleiner als der Druck PS1 (ungefähr 350 Torr)
an der Seite des Kondensators 9 des Absperrventils 17 ist. Der
Druck PS2 ist im Wesentlichen nahe dem Sättigungsdruck entweder des
Absorbers 2 oder des Verdampfers 1. Als eine Folge
davon ist das Absperrventil 3 geschlossen, um den Fluss
der schwachen Lösung
von dem Absorber 2 zu dem Regenerator 3 zu verhindern.
Gleichzeitig ist das Absperrventil 17 geöffnet, um
den Fluss des Kühlmittels
von dem Kondensator 9 zu dem Regenerator 3 zu
gestatten.
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Bei
dem Anfahrbetrieb wird das Kühlmittel von
dem Kondensator 9 über
die Kanäle 9a und 7b an
den Regenerator 3 geliefert. Wenn der Betriebszustand in
einen stabilen Betriebszustand überführt wird,
wird der Kanal 9a geschlossen, um das Kühlmittel von dem Kondensator 9 an
den Verdampfer 1 zu überführen. Dann
wird, wenn der Wärmepumpen-Heizvorgang
auf den Direktbrenner-Heizvorgang überführt wird, das Kühlmittel
von dem Kondensator 9 über
die Kanäle 9a und 7b an
den Regenerator 3 geliefert. Insbesondere können, ohne
die Verwendung von einer Umschaltbetätigungsvorrichtung, die Zirkulationsdurchläufe für das Kühlmittel
und die Absorbenslösung
erfolgreich entwickelt werden, um jeden der Betriebsmodi zu implementieren,
da der Zweigkanal 9a durch den Effekt eines Unterschieds in
dem Druck zwischen der Seite des Kondensators 9 und der
Seite des Absorbers 2 automatisch umgeschaltet wurde.
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Das
Umschalten zwischen den Kanälen
für das
Kühlmittel
ist nicht auf die Wirkung der integral vorgesehenen Absperrventile
V3 und 17 beschränkt, die
Ventile als die, in den 2A und 2B gezeigten,
sich bewegenden Teile aufweisen. Die 3A und 3B sind
Querschnittansichten einer Modifikation mit einem einzelnen sich
bewegenden Teil oder Ventil, das für das Umschalten zwischen den Kanälen vorgesehen
ist. 3A stellt den Wärmepumpen-Heizvorgang dar,
während 3B den
Direktbrenner-Heizvorgang darstellt, der in dem Modus der vollen
Kondensation oder dem Anfahrmodus läuft. Eine Ventilanordnung 21 weist
eine freie Kugel 22 auf, die darin als das Ventil (der
sich bewegende Teil) zur freien Bewegung in der Ventilanordnung 21 vorgesehen
ist. Wenn die Kugel nach links verschoben ist, wie in 3A gezeigt,
verschließt
sie die Öffnung 21a,
die mit dem Kondensator 9 verbunden ist, und öffnet gleichzeitig
die Öffnung 21b,
die mit dem Absorber 2 verbunden ist. Wenn die Kugel 22 nach rechts
verschoben ist, wie in 3B gezeigt, verschließt sie die Öffnung 21b,
die mit dem Absorber 2 verbunden ist, und öffnet die Öffnung 21a,
die mit dem Kondensator 9 verbunden ist.
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Wie
mit den 3A und 3B beschrieben,
ist der Druck PS2 an der Seite des Absorbers 2 höher als
der Druck PS1 an der Seite des Kondensators 9 bei dem Wärmepumpen-Heizvorgang,
womit die Kugel 22 verschoben wird, um die Öffnung 21a zu verschließen. Diese
Bewegung erlaubt es der schwachen Lösung von dem Absorber 2 in
den Regenerator 3 zu fließen, und hindert das Kühlmittel
daran über den
Zweigkanal 9a von dem Kondensator 9 empfangen
zu werden. Wenn der Direktbrenner-Heizvorgang oder der Anfahrvorgang eingeleitet
wird, wird der Druck PS2 an der Seite des Absorbers 2 geringer als
der Druck PS1 an der Seite des Kondensators 9, womit die
Kugel 22 verschoben wird, um die Öffnung 21b zu verschließen. Dies
hindert die schwache Lösung
daran von dem Absorber 2 empfangen zu werden, und erlaubt
es dem Kühlmittel
von dem Kondensator 9 über
den Zweigkanal 9a in den Regenerator 3 zu fließen.
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Wie
in den Ansprüche
1 und 2 definiert, ist das zweite Absperrventil geschlossen, um
den Fluss der Lösung
von dem Absorber zu dem Regenerator zu verhindern, wenn der Anfahrvorgang
oder der Direktbrenner-Heizvorgang eingeleitet werden, d.h. der Druck
ist geringer an der Absorber-Seite als an der Kondensator-Seite.
Wenn der Wärmepumpen-Heizvorgang
eingeleitet wird, d.h. der Druck ist höher an der Absorber-Seite als an der
Kondensator-Seite, ist das erste Absperrventil geschlossen, um den
Fluss des Kühlmittels
von dem Kondensator zu dem Regenerator zu verhindern.
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Insbesondere,
wie in Anspruch 2 definiert, wird das Ventil durch die Wirkung eines
Druckunterschieds in dem System verschoben, um somit den Fluss von
einem Kanal zu einem anderen umzuschalten. Folglich kann die gesamte
Anordnung mit der Verwendung von keiner Ventilbetätigungsvorrichtung
vereinfacht werden.
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Da
das Kühlmittel
von dem Kondensator zu dem Regenerator durch die Wirkung der Umschalteinrichtung
befördert
wird, aber nicht von dem Kondensator übergelaufen ist, wird auch
der folgende Vorteil gewonnen. Da die zu verarbeitende Lösung in der
Menge größer als
der Rektifikationsschritt bei dem Direktbrenner-Heizvorgang ist,
wird sich sein Überlaufen
erhöhen.
Falls die Größe des Rektifizierers
hinsichtlich des Überlaufens
bestimmt ist, kann sie kaum dem Erfordernis des Rektifikationsvorgangs
entsprechen. Die vorliegende Erfindung gestattet es, dass die Größe des Rektifizierers
hinsichtlich lediglich der Optimierung seiner Rektifikationsfunktion
ausgestaltet wird.
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Da
das Kühlmittel
nicht in dem Kondensator bleiben muss bis es überläuft, kann seine Gesamtmenge
in dem System minimiert werden, und der Kondensator kann kleiner
ausgestaltet werden. Es ist auch unnötig, die Energie bis das Überlaufen
beginnt zu unterstützen.