EP2992277A1 - Method for operating a heat pump and heat pump - Google Patents

Method for operating a heat pump and heat pump

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Publication number
EP2992277A1
EP2992277A1 EP14733544.2A EP14733544A EP2992277A1 EP 2992277 A1 EP2992277 A1 EP 2992277A1 EP 14733544 A EP14733544 A EP 14733544A EP 2992277 A1 EP2992277 A1 EP 2992277A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
ionic liquid
heat
heat pump
compression
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14733544.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Gromoll
Florian REISSNER
Jochen SCHÄFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2992277A1 publication Critical patent/EP2992277A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/006—Cooling of compressor or motor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
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    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
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    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/001—General arrangements, plants, flowsheets
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    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/004—Details concerning the operating liquid, e.g. nature, separation, cooling, cleaning, control of the supply
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    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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    • F25B9/004—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
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    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heat pump according to the preamble of patent claim 1 and to a heat pump according to the preamble of patent claim 8.
  • a heat ⁇ pump is a machine that consumes thermal energy in the form of heat from a heat ⁇ source with lower temperature and releases together with the drive energy of a compressor as waste heat to a heat sink with higher temperature by using technical work.
  • a fluid which is compressed within the heat pump by means of the compressor and performed in a cyclic process.
  • a compressor is used in heat pumps or steam compression ⁇ heat pump as a compressor, ie as a prime mover.
  • Commercial compressors used in heat pumps include, but are not limited to reciprocating compressors, screw compressors or, for example, turbocompressors.
  • the temperature level of Nutzba ⁇ ren waste heat of heat pumps is currently limited mainly by the temperature compatibility of the compressor Kompo ⁇ components used.
  • the compressor draws in a gaseous fluid at a certain temperature and compresses it to a desired higher pressure.
  • the gas temperature as a result of the compression increases to a so-called compression end temperature due to the compression.
  • Object of the present invention is to provide a method and a heat pump of the type mentioned, which is suitable for continuous operation at particularly high Fluidtempera ⁇ tures. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a heat pump having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • an ionic liquid ⁇ ness is used.
  • Ionic liquids are particularly suitable for the compression of the fluid if they are not flammable and thermally stable. In other words, therefore, a loading of the ionic liquid with high temperatures is particularly uncritical, since no ignition of the ionic liquid must be expected. Due ih ⁇ res very low vapor pressure hardly measurable evaporation phenomena occur in ionic liquids. Especially in comparison to oils is due to their thermal stability did no risk of coking at higher Milltemperatu ⁇ ren. Under an ionic liquid are organic salts, by charge delocalization and steric effects hinder their ions, the formation of a stable crystal lattice.
  • ionic liquids are salts that are liquid at temperatures below 100 ° C., without the salt being dissolved in a solvent such as water.
  • the requested contained in ionic liquids ions are in positively charged ions, ie so-called ⁇ cations and negatively charged ions, that is to divide the so-called anions.
  • the physico-chemical properties of an ionic liquid can be varied within particularly wide limits and optimized for technical requirements.
  • the solubility and the melting point of an ionic liquid can be influenced by changing the composition and ion concentration.
  • the fluid gives off an amount of heat to the ionic liquid.
  • An undesirable increase in the temperature of the fluid is particularly ef ⁇ efficiently prevented when the fluid emits a portion of its heat to the ionic liquid.
  • the ionic liquid contributes to the cooling of the fluid its compression used.
  • the Tem ⁇ temperature of the ionic liquid can be reduced such that the fluid can emit a particularly large amount of heat to the ionic liquid and consequently a compression ⁇ final temperature of the fluid be kept at a non-critical level.
  • the heat ⁇ memenge is delivered by means of a heat exchanger.
  • ⁇ means of a heat exchanger the previously discharged from the fluid to the ionic liquid amount of heat can be dissipated particularly ef fectively ⁇ , whereby the ionic liquid is cooled again and can take heat from the fluid again.
  • the amount of heat is at least partially transmitted by means of the heat exchanger to the evaporation ⁇ device and / or to an external consumer. If the amount of heat removed transferred to the Verdampfungsein ⁇ direction of the heat pump, the heat pump can be operated in a particularly energy-efficient, since a correspondingly ge ⁇ ringere additional amount of energy must be delivered to the Verdampfungseinrich ⁇ processing in accordance with the quantity of heat which is supplied to the evaporation device by means of the heat exchanger to allow the evaporation of the fluid.
  • the external and additional heat amount supplied to the evaporation device of the heat pump can be reduced by the supply of the amount of heat by means of the heat exchanger, whereby the energy expenditure for the operation of the entire heat pump can be reduced.
  • an external consumer by means of the heat transferred through the heat exchanger amount of heat.
  • This external consumer can be designed for example as a thermoelectric generator, or as a Stirling engine.
  • the amount of heat can be especially efficient in another form of energy, so play as umgewan ⁇ ⁇ delt with in electrical or mechanical energy, and made available as such.
  • a liquid ring compressor is used as the compression device.
  • a liquid ring compressor consists essentially of a cylindrical housing, which encloses an eccentrically arranged rotor with radially and evenly distributed blades on this rotor.
  • the cylinder longitudinal axis of the housing extends parallel to a drive axis of an eccentrically arranged rotor.
  • the ionic liquid is contained in the housing, which during rotation of the
  • Rotor as a result of centrifugal force forms a housing ⁇ concentric liquid ring.
  • impeller chambers are formed, which are sealed by the liquid ring of the ionic liquid see.
  • the corresponding impeller chamber by the interaction of the liquid ring is, and in each case two on the rotor being ⁇ associated vanes and the rotor formed itself, said front ⁇ side stays awhile a limitation of the respective impeller chamber through JE, the cylindrical housing defining the lid takes place.
  • the liquid ring compressor can be operated particularly fail-safe even at high temperatures of the fluid.
  • the chambers of the liquid ring compressor are by means of
  • the ionic liquid has a miscibility gap with the fluid during the physical conditions prevailing during the compression.
  • a miscibility gap designates a thermodynamic state in a mixture of substances in which the components of the corresponding substance mixture do not form a mixture, ie are insoluble.
  • a mixture of substances within this thermodynamic state is in at least two different phases with different compositions. These phases are in thermodynamic equilibrium.
  • a separation device is used downstream of the compression device in order to separate the ionic liquid from the fluid.
  • a separator in the form of a gas-liquid separator, the ionic liquid can be separated from the fluid particularly effectively. Due to the fact that the ionic liquid and the fluid in the Ver ⁇ seal of the fluid by means of the liquid ring compressor come into contact, it may happen that parts of the ionic liquid together with the compressed fluid from the liquid ring compressor leak and thus in the cycle of Enter heat pump.
  • a gas-liquid separator the ionic liquid can be provided Particularly ⁇ largely eliminated and downstream of the liquid ring compressor from which the fluid conducting circuit of the heat pump.
  • the ionic liquid can be added to the fluid via a secondary circuit.
  • the heat released by the compression of the fluid to the ionic liquid amount of heat can be dissipated particularly largely when the ionic liquid is added to the fluid via a secondary circuit.
  • This secondary circuit corresponding to a ⁇ inde pendent of the fluid circuit of the heat pump circuit which is particularly well suited to the amount of heat removed fürzu ⁇ rich in a heat exchanger by means of which the ionic liquid is in turn cooled.
  • the liquid ring compressor can be continuously cooled by means of the ionic liquid by means of the seconding ⁇ därniklaufs.
  • the ionic liquid after the compression device is at least substantially depositable in a separator.
  • the substantial separation of the ionic liquid is particularly important, since the fluid and the ionic liquid having un ⁇ teretzliche material properties. Since the ionic liquid is not suited to pass through the various Ar ⁇ beitsvon (compressing, condensing, expanding and evaporating) together with the fluid, is obtained particularly largely maintained by the deposition of the ionic liquid, the efficiency and the operability of the heat pump.
  • FIG. 1 schematically showing a process of a thermodynamic Kreispro- vapor compression cycle for a heat pump, which is operated by means of a remplisstechniksringver ⁇ dichters.
  • a heat pump 1 is shown schematically in which a fluid according to the arrow direction of an arrow 10 by means of a compression device, which is designed as keitsringverêtr 3 liquid, is promoted.
  • Fluid is first evaporated by means of an evaporation device, which is designed as evaporator 2 and subsequently ⁇ walked compressed by means of the liquid ring compressor.
  • the liquid ring compressor 3 is fluidically coupled to a liquid circuit 8, wherein the liquid ring compressor 3 is supplied with an ionic liquid by means of the liquid circuit 8.
  • the liquid ring of the liquid ring compressor 3 is formed, this liquid ring serving to compress the fluid.
  • the ionic liquid is in fluidic contact with the fluid of the heat pump 1 and has a miscibility gap with the fluid in the operating parameters that apply to the liquid ring compressor 3, as well as a given composition of the ionic liquid and the fluid.
  • the ionic liquid will by its contact with the fluid a part of the heat quantity of the fluid to and through the movement of the ioni ⁇ rule liquid within the fluid circuit 8, this amount of heat is removed continuously.
  • part of the ionic liquid flows into a medium circuit 9, which corresponds to the fluid circuit of the heat pump.
  • a separator which is designed as a separator 4 is used.
  • the heat is transferred from the liquid circuit 8 into the liquid circuit 8, means of which the amount of heat removed is discharged at least We ⁇ sentlichen to a heat sink 11, which is coupled to an external load, and / or to the vaporizer. 2
  • the energy consumption can be lowered for operation of the evaporator. 2
  • the to the heat sink 11 from ⁇ given amount of heat can be used to provide the consumer not shown here with thermal energy.
  • the heat pump 1 also comprises a arranged in the arrow direction of the arrow 10 after the separator 4 condensation device, which is designed as a capacitor 5 and serves to condense the fluid. After condensing the fluid by means of the capacitor 5 by means of the fluid egg ⁇ ner expansion device, which is performed as an expansion valve 6 from ⁇ is expanded. After the fluid has expanded, the fluid again enters the evaporator 2. Thus, the media circuit 9 is closed.

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Abstract

The invention relates to a method for operating a heat pump (1) comprising the following steps: a fluid is condensed by means of at least one condensation device (5); the fluid is expanded by means of at least one expansion device (6); the fluid is evaporated by means of at least one evaporation device (2); and the fluid is compressed by means of at least one compression device (3). An ionic liquid is used when compressing the fluid. The invention also relates to a heat pump (1).

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe und Wärmepumpe Method for operating a heat pump and heat pump
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8. The invention relates to a method for operating a heat pump according to the preamble of patent claim 1 and to a heat pump according to the preamble of patent claim 8.
Zur Bereitstellung industrieller Nutzwärme werden oftmals Wärmepumpen der eingangs genannten Art verwendet. Eine Wärme¬ pumpe ist eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie in Form von Wärme aus einer Wärme¬ quelle mit niedrigerer Temperatur aufnimmt und zusammen mit der Antriebsenergie eines Kompressors als Abwärme an eine Wärmesenke mit höherer Temperatur abgibt. Zur temporären Speicherung, beziehungsweise zur Übertragung von Wärme dient dabei ein Fluid, welches innerhalb der Wärmepumpe mittels des Kompressors verdichtet und in einem Kreisprozess geführt wird . To provide industrial useful heat heat pumps of the type mentioned are often used. A heat ¬ pump is a machine that consumes thermal energy in the form of heat from a heat ¬ source with lower temperature and releases together with the drive energy of a compressor as waste heat to a heat sink with higher temperature by using technical work. For temporary storage, or for the transfer of heat is used, a fluid which is compressed within the heat pump by means of the compressor and performed in a cyclic process.
Es ist bekannt, dass in Wärmepumpen beziehungsweise Dampf¬ kompressionswärmepumpen als Kompressor, also als Antriebsmaschine ein Verdichter eingesetzt wird. Zu den kommerziellen Verdichtern, die in Wärmepumpen eingesetzt werden gehören unter anderem Kolbenverdichter, Schraubenverdichter oder beispielsweise Turboverdichter. Das Temperaturniveau der nutzba¬ ren Abwärme von Wärmepumpen wird derzeit vor allem durch die Temperaturverträglichkeit der eingesetzten Verdichterkompo¬ nenten limitiert. Der Verdichter saugt beispielsweise ein gasförmiges Fluid mit einer bestimmten Temperatur an und verdichtet es auf einen gewünschten höheren Druck. Durch den Verdichtungsvorgang steigt je nach Wert des Isentropenexponenten des angesaugten Gases die Gastemperatur infolge der Verdichtung unterschiedlich stark auf eine sogenannte Verdichtungsendtemperatur an. So kommt es bereits häufig zum Versagen des Verdichters, sobald die Temperatur des angesaug¬ ten Gases einen Wert von 70°C übersteigt. Ein Temperaturwert dieser Größenordnung ist erfahrungsgemäß besonders kritisch, wenn als Verdichter sogenannte hermetische Rollkolbenverdichter eingesetzt werden. So sind enge Passungen der Verdichterbauteile, zum Beispiel die Schraubenpaarpassung bei Schrau¬ benverdichtern, in besonderem Maße von einer Temperatur be- dingten thermischen Ausdehnung betroffen. Werden beispielsweise unterschiedliche Komponenten des Schraubenverdichters infolge inhomogener Temperaturbeaufschlagung unterschiedlich stark thermisch ausgedehnt, so kann es zu einem Kontakt ro¬ tierender Bauteile mit dem Gehäuse oder zum Kontakt der ro- tierenden Bauteile untereinander kommen, was zu einem Ausfall des jeweiligen Verdichters führt. Weiterhin problematisch ist erfahrungsgemäß die Schmierung von ölgeschmierten Verdichtern bei hohen Fluidtemperaturen . Entsprechende Öle, welche in Verdichtern zur Schmierung eingesetzt werden dürfen eine ma- ximale Einsatztemperaturgrenze nicht längerfristig über¬ schreiten. Bei längerfristigem Überschreiten dieser Einsatztemperaturgrenze kommt es zum Verkoken des Öls und einer da¬ raus resultierenden Beeinträchtigung der Schmierfunktion des Verdichters. Es ist bekannt, dass die maximale Temperatur- grenze für eingesetzte Schmieröle in der Größenordnung vonIt is known that in heat pumps or steam compression ¬ heat pump as a compressor, ie as a prime mover, a compressor is used. Commercial compressors used in heat pumps include, but are not limited to reciprocating compressors, screw compressors or, for example, turbocompressors. The temperature level of Nutzba ¬ ren waste heat of heat pumps is currently limited mainly by the temperature compatibility of the compressor Kompo ¬ components used. For example, the compressor draws in a gaseous fluid at a certain temperature and compresses it to a desired higher pressure. Depending on the value of the isentropic exponent of the gas sucked in, the gas temperature as a result of the compression increases to a so-called compression end temperature due to the compression. So it often comes to failure of the compressor as soon as the temperature of the sucked ¬ th gas exceeds a value of 70 ° C. A temperature value of this order of magnitude is according to experience particularly critical, if so-called hermetic rotary piston compressors are used as compressors. As close fits of the compressor components, such as the Schraubenpaarpassung at Schrau ¬ benverdichtern, in particular from a temperature-related loading of thermal expansion are affected. For example, different components of the screw compressor as a result of inhomogeneous temperature exposure to different extents thermally expanded, so there may be a contact ro ¬ animal forming components to the housing or to the contact of the ro- animal the components with each other, resulting in a failure of the respective compressor. Experience has shown that the lubrication of oil-lubricated compressors at high fluid temperatures is also problematic. Appropriate oils that may be used in compressors for lubricating a maxi- mum operating temperature limit does not exceed the long term than ¬. During long-term use exceeding this temperature limit there is coking of the oil and because ¬ out resulting deterioration of the lubricating function of the compressor. It is known that the maximum temperature limit for lubricating oils used is on the order of
140°C liegt, wobei diese Temperaturgrenze nicht längerfristig überschritten werden darf, um die Schmierfunktion des Öles aufrecht zu erhalten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche für den Dauerbetrieb bei besonders hohen Fluidtempera¬ turen geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Wärmepumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. 140 ° C, and this temperature limit may not be exceeded in the longer term in order to maintain the lubricating function of the oil. Object of the present invention is to provide a method and a heat pump of the type mentioned, which is suitable for continuous operation at particularly high Fluidtempera ¬ tures. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a heat pump having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe wird beim Verdichten des Fluids eine ionische Flüssig¬ keit eingesetzt. Ionische Flüssigkeiten sind in besonderem Maße für die Verdichtung des Fluids geeignet, wenn sie nicht entzündlich und thermisch stabil sind. Mit anderen Worten ist also eine Be¬ aufschlagung der ionischen Flüssigkeit mit hohen Temperaturen in besonderem Maße unkritisch, da nicht mit einer Entflammung der ionischen Flüssigkeit gerechnet werden muss. Aufgrund ih¬ res sehr geringen Dampfdruckes treten bei ionischen Flüssigkeiten kaum messbare Verdampfungserscheinungen auf. Gerade im Vergleich zu Ölen besteht aufgrund ihrer thermischen Stabili- tat keine Gefahr der Verkokung bei höheren Betriebstemperatu¬ ren. Unter einer ionischen Flüssigkeit versteht man organische Salze, deren Ionen durch Ladungsdelokalisierung und sterische Effekte die Bildung eines stabilen Kristallgitters behindern. Daher genügen bereits geringe thermische Energien, um die Gitterenergie zu überwinden und die feste Kristall¬ struktur aufzubrechen. Somit handelt es sich bei ionischen Flüssigkeiten um Salze, die bei Temperaturen unter 100°C flüssig sind, ohne dass das Salz dabei in einem Lösungsmittel wie Wasser gelöst ist. Die in ionischen Flüssigkeiten enthal- tenen Ionen sind dabei in positiv geladene Ionen, also soge¬ nannte Kationen und negativ geladene Ionen, also sogenannte Anionen zu unterteilen. Durch Variation der unterschiedlichen Arten der in der ionischen Flüssigkeit enthaltenen Kationen und Anionen sowie durch die Einstellung unterschiedlicher Konzentrationen der Kationen und Anionen, können die physikalisch-chemischen Eigenschaften einer ionischen Flüssigkeit in besonders weiten Grenzen variiert werden und auf technische Anforderungen hin optimiert werden. So lassen sich beispielsweise die Löslichkeit sowie der Schmelzpunkt einer ionischen Flüssigkeit durch Änderung der Zusammensetzung und Ionenkonzentration beeinflussen. In the inventive method for operating a heat pump in compressing the fluid is an ionic liquid ¬ ness is used. Ionic liquids are particularly suitable for the compression of the fluid if they are not flammable and thermally stable. In other words, therefore, a loading of the ionic liquid with high temperatures is particularly uncritical, since no ignition of the ionic liquid must be expected. Due ih ¬ res very low vapor pressure hardly measurable evaporation phenomena occur in ionic liquids. Especially in comparison to oils is due to their thermal stability did no risk of coking at higher Betriebstemperatu ¬ ren. Under an ionic liquid are organic salts, by charge delocalization and steric effects hinder their ions, the formation of a stable crystal lattice. Therefore, even small thermal energy to overcome the lattice energy and break up the solid crystal ¬ structure. Thus, ionic liquids are salts that are liquid at temperatures below 100 ° C., without the salt being dissolved in a solvent such as water. The requested contained in ionic liquids ions are in positively charged ions, ie so-called ¬ cations and negatively charged ions, that is to divide the so-called anions. By varying the different types of cations and anions contained in the ionic liquid and by adjusting different concentrations of the cations and anions, the physico-chemical properties of an ionic liquid can be varied within particularly wide limits and optimized for technical requirements. Thus, for example, the solubility and the melting point of an ionic liquid can be influenced by changing the composition and ion concentration.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gibt das Fluid an die ionische Flüssigkeit eine Wärmemenge ab. Eine unerwünschte Temperaturerhöhung des Fluids wird besonders ef¬ fizient unterbunden, wenn das Fluid einen Teil seiner Wärmemenge an die ionische Flüssigkeit abgibt. Mit anderen Worten wird also die ionische Flüssigkeit zum Kühlen des Fluids bei dessen Verdichtung verwendet. So kann beispielsweise die Tem¬ peratur der ionischen Flüssigkeit derart gesenkt werden, dass das Fluid eine besonders große Wärmemenge an die ionische Flüssigkeit abgeben kann und infolgedessen eine Verdichtungs¬ endtemperatur des Fluids auf einem unkritischen Niveau gehalten werden. In an advantageous embodiment of the invention, the fluid gives off an amount of heat to the ionic liquid. An undesirable increase in the temperature of the fluid is particularly ef ¬ efficiently prevented when the fluid emits a portion of its heat to the ionic liquid. In other words, therefore, the ionic liquid contributes to the cooling of the fluid its compression used. For example, the Tem ¬ temperature of the ionic liquid can be reduced such that the fluid can emit a particularly large amount of heat to the ionic liquid and consequently a compression ¬ final temperature of the fluid be kept at a non-critical level.
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Wär¬ memenge mittels eines Wärmeübertragers abgegeben wird. Mit¬ tels eines Wärmeübertragers kann die zuvor von dem Fluid an die ionische Flüssigkeit abgegebene Wärmemenge besonders ef¬ fektiv abgeführt werden, wodurch die ionische Flüssigkeit wiederum gekühlt wird und erneut Wärme vom Fluid aufnehmen kann . As further advantageous, it has been shown that the heat ¬ memenge is delivered by means of a heat exchanger. With ¬ means of a heat exchanger, the previously discharged from the fluid to the ionic liquid amount of heat can be dissipated particularly ef fectively ¬, whereby the ionic liquid is cooled again and can take heat from the fluid again.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Wärmemenge zumindest teilweise mittels des Wärmeübertragers an die Verdampfungs¬ einrichtung und/oder an einen externen Verbraucher übertragen wird. Wird die abgeführte Wärmemenge an die Verdampfungsein¬ richtung der Wärmepumpe übertragen, so kann die Wärmepumpe besonders energieeffizient betrieben werden, da entsprechend der Wärmemenge, welche der Verdampfungseinrichtung mittels des Wärmeübertragers zugeführt wird eine dementsprechend ge¬ ringere zusätzliche Energiemenge an die Verdampfungseinrich¬ tung abgegeben werden muss, um die Verdampfung des Fluids zu ermöglichen. Mit anderen Worten kann die der Verdampfungseinrichtung der Wärmepumpe zugeführte externe und zusätzliche Wärmemenge durch die Zuführung der Wärmemenge mittels des Wärmeübertragers reduziert werden, wodurch der Energieaufwand für den Betrieb der gesamten Wärmepumpe reduziert werden kann. Des Weiteren ist es möglich, einen externen Verbraucher mittels der durch den Wärmeübertrager übertragenen Wärmemenge zu versorgen. Dieser externe Verbraucher kann beispielsweise als thermoelektrischer Generator, oder als Stirlingmotor ausgeführt sein. Mit anderen Worten kann somit die Wärmemenge besonders effizient in eine andere Energieform, also bei¬ spielsweise in elektrische oder mechanische Energie umgewan¬ delt, und als solche nutzbar gemacht werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird als die Verdichtungseinrichtung ein Flüssigkeitsringverdichter eingesetzt. Ein Flüssigkeitsringverdichter besteht im Wesentlichen aus einem zylinderförmigen Gehäuse, welches einen exzentrisch angeordneten Rotor mit auf diesem Rotor sternförmig und gleichmäßig verteilten Flügeln umschließt. Die Zylinderlängsachse des Gehäuses verläuft dabei parallel zu einer Antriebsachse eines exzentrisch angeordneten Rotors. In dem Gehäuse befin- det sich die ionische Flüssigkeit, welche bei Rotation desIt is particularly advantageous if the amount of heat is at least partially transmitted by means of the heat exchanger to the evaporation ¬ device and / or to an external consumer. If the amount of heat removed transferred to the Verdampfungsein ¬ direction of the heat pump, the heat pump can be operated in a particularly energy-efficient, since a correspondingly ge ¬ ringere additional amount of energy must be delivered to the Verdampfungseinrich ¬ processing in accordance with the quantity of heat which is supplied to the evaporation device by means of the heat exchanger to allow the evaporation of the fluid. In other words, the external and additional heat amount supplied to the evaporation device of the heat pump can be reduced by the supply of the amount of heat by means of the heat exchanger, whereby the energy expenditure for the operation of the entire heat pump can be reduced. Furthermore, it is possible to supply an external consumer by means of the heat transferred through the heat exchanger amount of heat. This external consumer can be designed for example as a thermoelectric generator, or as a Stirling engine. Thus, in other words, the amount of heat can be especially efficient in another form of energy, so play as umgewan ¬ ¬ delt with in electrical or mechanical energy, and made available as such. In a further advantageous embodiment, a liquid ring compressor is used as the compression device. A liquid ring compressor consists essentially of a cylindrical housing, which encloses an eccentrically arranged rotor with radially and evenly distributed blades on this rotor. The cylinder longitudinal axis of the housing extends parallel to a drive axis of an eccentrically arranged rotor. The ionic liquid is contained in the housing, which during rotation of the
Rotors in Folge einer Zentrifugalkraft einen zum Gehäuse kon¬ zentrischen Flüssigkeitsring bildet. Durch das Eintauchen der sternförmig angeordneten Flügel des Rotors, werden Laufradkammern gebildet, welche durch den Flüssigkeitsring der ioni- sehen Flüssigkeit abgedichtet werden. Mit anderen Worten wird die entsprechende Laufradkammer durch das Zusammenwirken des Flüssigkeitsrings, sowie jeweils zweier auf dem Rotor ange¬ ordneten Flügel und den Rotor selbst gebildet, wobei stirn¬ seitig eine Begrenzung der jeweiligen Laufradkammer durch je- weilige, das zylindrische Gehäuse begrenzende Deckel erfolgt. Aufgrund der Exzentrizität des Rotors wird nun ein Gas, wel¬ ches dem Fluid entspricht bei der Rotation des Rotors ver¬ dichtet, da die jeweiligen Flügel aufgrund der Exzentrizität des Rotors in den Flüssigkeitsring tiefer eintauchen. Das Fluid wird nun mittels des Flüssigkeitsringverdichters an einer Stelle angesaugt, an der jeweilige Flügel lediglich in geringem Maße in den Flüssigkeitsring eintauchen und somit das Kammervolumen maximal ist. Bei im Wesentlichen einer halben Umdrehung des exzentrischen Rotors tauchen nun die Flügel in Folge der Exzentrizität maximal in den Flüssigkeitsring ein, wodurch das in der Kammer enthaltene Fluid auf einen maximal erreichbaren Wert verdichtet wird. Bei Erreichen dieser maximalen Verdichtung tritt das verdichtete Fluid aus dem zy¬ linderförmigen Gehäuse durch Bohrungen in den das Gehäuse be- grenzenden Deckeln des Flüssigkeitsringverdichters aus. Da¬ durch wird das Fluid mittels des Flüssigkeitsringverdichters in der Wärmepumpe bewegt. Da die ionische Flüssigkeit den Flüssigkeitsring im Flüssigkeitsringverdichter bildet, kann der Flüssigkeitsringverdichter auch bei hohen Temperaturen des Fluids besonders ausfallsicher betrieben werden. Die Kammern des Flüssigkeitsringverdichters werden mittels des Rotor as a result of centrifugal force forms a housing ¬ concentric liquid ring. By immersing the star-shaped vanes of the rotor, impeller chambers are formed, which are sealed by the liquid ring of the ionic liquid see. In other words, the corresponding impeller chamber by the interaction of the liquid ring is, and in each case two on the rotor being ¬ associated vanes and the rotor formed itself, said front ¬ side stays awhile a limitation of the respective impeller chamber through JE, the cylindrical housing defining the lid takes place. Due to the eccentricity of the rotor, a gas, wel ¬ ches the fluid corresponds to the rotation of the rotor ver ¬ seals, since the respective wings dive deeper due to the eccentricity of the rotor in the liquid ring. The fluid is now sucked by means of the liquid ring compressor at a position at the respective wings only slightly dive into the liquid ring and thus the chamber volume is maximum. At substantially one-half turn of the eccentric rotor, the vanes now dip as much as possible into the liquid ring as a result of the eccentricity, whereby the fluid contained in the chamber is compressed to a maximum achievable value. Upon reaching this maximum compression, the compressed fluid from the zy ¬ relieving shaped housing exits through holes in the housing delimiting lids of the liquid ring compressor. As ¬ through the fluid is moved by means of the liquid ring compressor in the heat pump. Since the ionic liquid forms the liquid ring in the liquid ring compressor, can The liquid ring compressor can be operated particularly fail-safe even at high temperatures of the fluid. The chambers of the liquid ring compressor are by means of
Flüssigkeitsringes in radialer Richtung abgedichtet, wodurch ein Kontakt der Flügel mit dem Gehäuse vollständig unterbun¬ den werden kann. Somit ist eine kontaktbedingte Funkenbildung ausgeschlossen, wodurch auch die Förderung und Verdichtung explosionsfähiger Fluide möglich ist. Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die ionische Flüssigkeit bei den während der Verdichtung herrschenden physikalischen Zuständen mit dem Fluid eine Mischungslücke auf¬ weist. Eine Mischungslücke bezeichnet bei einem Stoffgemisch einen thermodynamischen Zustand, in welchem die Komponenten des entsprechenden Stoffgemisches keine Mischung eingehen, also unlöslich sind. Mit anderen Worten befindet sich ein Stoffgemisch innerhalb dieses thermodynamischen Zustands in mindestens zwei verschiedenen Phasen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen. Diese Phasen stehen im thermodynamischen Gleichgewicht zueinander. Liquid ring sealed in the radial direction, whereby a contact of the wings with the housing can be completely under ¬ the. Thus, contact-induced sparking is excluded, whereby the promotion and compression of explosive fluids is possible. As a further advantage, it has been shown that the ionic liquid has a miscibility gap with the fluid during the physical conditions prevailing during the compression. A miscibility gap designates a thermodynamic state in a mixture of substances in which the components of the corresponding substance mixture do not form a mixture, ie are insoluble. In other words, a mixture of substances within this thermodynamic state is in at least two different phases with different compositions. These phases are in thermodynamic equilibrium.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine Abscheideeinrichtung stromab der Verdichtungseinrichtung herangezogen wird, um die ionische Flüssigkeit vom Fluid zu trennen. Durch den Einsatz einer Abscheideeinrichtung in Form eines Gas-Flüssigkeits- Abscheiders kann die ionische Flüssigkeit besonders effektiv aus dem Fluid abgeschieden werden. Aufgrund der Tatsache, dass die ionische Flüssigkeit sowie das Fluid bei der Ver¬ dichtung des Fluids mittels des Flüssigkeitsringverdichters in Kontakt treten, kann es dazu kommen, dass Teile der ionischen Flüssigkeit zusammen mit dem verdichteten Fluid aus dem Flüssigkeitsringverdichter austreten und somit in den Kreislauf der Wärmepumpe eintreten. Durch den Einsatz eines Gas- Flüssigkeit-Abscheiders kann die ionische Flüssigkeit beson- ders weitgehend und stromab des Flüssigkeitsringverdichters aus dem das Fluid führenden Kreislauf der Wärmepumpe abge¬ schieden werden. Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für die Wärmepumpe gemäß Patentanspruch 8. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die ionische Flüssigkeit dem Fluid über einen Sekundärkreislauf zusetzbar ist. Die durch das Verdichten des Fluids an die ionische Flüssigkeit abgegebene Wärmemenge kann besonders weitgehend abgeführt werden, wenn die ionische Flüssigkeit dem Fluid über einen Sekundärkreislauf zusetzbar ist. Dieser Sekundärkreislauf entspricht einem von dem Fluidkreislauf der Wärmepumpe unab¬ hängigen Kreislauf, welcher besonders gut dazu geeignet ist, die abgeführte Wärmemenge an einen Wärmeübertrager weiterzu¬ reichen, mittels welchem die ionische Flüssigkeit wiederum gekühlt wird. Mit anderen Worten kann also mittels des Sekun¬ därkreislaufs der Flüssigkeitsringverdichter kontinuierlich mittels der ionischen Flüssigkeit gekühlt werden. It is of particular advantage if a separation device is used downstream of the compression device in order to separate the ionic liquid from the fluid. By using a separator in the form of a gas-liquid separator, the ionic liquid can be separated from the fluid particularly effectively. Due to the fact that the ionic liquid and the fluid in the Ver ¬ seal of the fluid by means of the liquid ring compressor come into contact, it may happen that parts of the ionic liquid together with the compressed fluid from the liquid ring compressor leak and thus in the cycle of Enter heat pump. By using a gas-liquid separator, the ionic liquid can be abge Particularly ¬ largely eliminated and downstream of the liquid ring compressor from which the fluid conducting circuit of the heat pump. The advantages described above in connection with the method according to the invention apply equally to the heat pump according to claim 8. It is particularly advantageous if the ionic liquid can be added to the fluid via a secondary circuit. The heat released by the compression of the fluid to the ionic liquid amount of heat can be dissipated particularly largely when the ionic liquid is added to the fluid via a secondary circuit. This secondary circuit corresponding to a ¬ inde pendent of the fluid circuit of the heat pump circuit which is particularly well suited to the amount of heat removed weiterzu ¬ rich in a heat exchanger by means of which the ionic liquid is in turn cooled. In other words, the liquid ring compressor can be continuously cooled by means of the ionic liquid by means of the seconding ¬ därkreislaufs.
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die ioni- sehe Flüssigkeit nach der Verdichtungseinrichtung in einem Abscheider zumindest im Wesentlichen abscheidbar ist. Die weitgehende Abscheidung der ionischen Flüssigkeit ist besonders wichtig, da das Fluid und die ionische Flüssigkeit un¬ terschiedliche Stoffeigenschaften aufweisen. Da die ionische Flüssigkeit nicht dazu geeignet ist, die verschiedenen Ar¬ beitsprozesse (Verdichten, Kondensieren, Expandieren und Verdampfen) zusammen mit dem Fluid zu durchlaufen, wird durch das Abscheiden der ionischen Flüssigkeit der Wirkungsgrad und die Funktionsfähigkeit der Wärmepumpe besonders weitgehend aufrecht erhalten. As further advantageous, it has been shown that the ionic liquid after the compression device is at least substantially depositable in a separator. The substantial separation of the ionic liquid is particularly important, since the fluid and the ionic liquid having un ¬ terschiedliche material properties. Since the ionic liquid is not suited to pass through the various Ar ¬ beitsprozesse (compressing, condensing, expanding and evaporating) together with the fluid, is obtained particularly largely maintained by the deposition of the ionic liquid, the efficiency and the operability of the heat pump.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Figur. Dabei zeigt die einzige Figur (FIG 1) schematisch einen Kreispro- zess eines thermodynamischen Dampfkompressionskreislaufs für eine Wärmepumpe, welche mittels eines Flüssigkeitsringver¬ dichters betrieben wird. In Fig. 1 ist schematisch eine Wärmepumpe 1 dargestellt in welcher ein Fluid entsprechend der Pfeilrichtung eines Pfeils 10 mittels einer Verdichtungseinrichtung, welche als Flüssig- keitsringverdichter 3 ausgeführt ist, gefördert wird. DasFurther advantages, features and details of the invention ¬ be gathered from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to FIG. The sole Figure (FIG 1) schematically showing a process of a thermodynamic Kreispro- vapor compression cycle for a heat pump, which is operated by means of a Flüssigkeitsringver ¬ dichters. In Fig. 1, a heat pump 1 is shown schematically in which a fluid according to the arrow direction of an arrow 10 by means of a compression device, which is designed as keitsringverdichter 3 liquid, is promoted. The
Fluid wird mittels einer Verdampfungseinrichtung, welche als Verdampfer 2 ausgeführt ist, zunächst verdampft und anschlie¬ ßend mittels des Flüssigkeitsringverdichters 3 verdichtet. Der Flüssigkeitsringverdichter 3 ist mit einem Flüssigkeits- kreislauf 8 fluidisch gekoppelt, wobei der Flüssigkeitsringverdichter 3 mittels des Flüssigkeitskreislaufs 8 mit einer ionischen Flüssigkeit versorgt wird. Mittels der ionischen Flüssigkeit wird der Flüssigkeitsring des Flüssigkeitsringverdichters 3 gebildet, wobei dieser Flüssigkeitsring zur Verdichtung des Fluids dient. Die ionische Flüssigkeit steht in fluidischem Kontakt mit dem Fluid der Wärmepumpe 1 und weist bei den Betriebsparametern, welche für den Flüssigkeitsringverdichter 3 gelten, sowie bei einer gegebenen Zusammensetzung der ionischen Flüssigkeit und des Fluids eine Mischungslücke mit dem Fluid auf. Die ionische Flüssigkeit nimmt somit durch dessen Kontakt mit dem Fluid einen Teil der Wärmemenge des Fluids auf und durch die Bewegung der ioni¬ schen Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitskreislaufs 8 wird diese Wärmemenge kontinuierlich abgeführt. Während der Ver- dichtung des Fluids im Flüssigkeitsringverdichter 3 mittels der ionischen Flüssigkeit strömt ein Teil der ionischen Flüssigkeit in einen Medienkreislauf 9, welcher dem Fluidkreis- lauf der Wärmepumpe entspricht. Um diesen Teil der ionischen Flüssigkeit wiederum aus dem Medienkreislauf 9 zu entfernen, wird eine Abscheideeinrichtung, welche als Abscheider 4 ausgeführt ist verwendet. Mittels des Abscheiders 4 wird mit an¬ deren Worten die ionische Flüssigkeit vom im Medienkreislauf 9 enthaltenen Fluid getrennt, woraufhin die ionische Flüssig¬ keit wiederum dem Flüssigkeitskreislauf 8 zugeführt wird. Um die während der Verdichtung mittels des Flüssigkeitsringverdichters 3 vom Fluid an die ionische Flüssigkeit abgegebene Wärme aus dem Flüssigkeitskreislauf 8 abzuführen, ist in dem Flüssigkeitskreislauf 8 ein Wärmeübertrager 7 eingebunden, mittels welchem die abgeführte Wärmemenge zumindest im We¬ sentlichen an eine Wärmesenke 11, welche mit einem externen Verbraucher gekoppelt ist, und/oder an den Verdampfer 2 abgeführt wird. Durch das Zuführen zumindest eines Teils der Wär¬ me an den Verdampfer 2 kann der Energieaufwand zum Betrieb des Verdampfer 2 gesenkt werden. Die an die Wärmesenke 11 ab¬ gegebene Wärmemenge kann dazu verwendet werden, den hier nicht weiter dargestellten Verbraucher mit Wärmeenergie zu versorgen . Fluid is first evaporated by means of an evaporation device, which is designed as evaporator 2 and subsequently ¬ ßend compressed by means of the liquid ring compressor. 3 The liquid ring compressor 3 is fluidically coupled to a liquid circuit 8, wherein the liquid ring compressor 3 is supplied with an ionic liquid by means of the liquid circuit 8. By means of the ionic liquid, the liquid ring of the liquid ring compressor 3 is formed, this liquid ring serving to compress the fluid. The ionic liquid is in fluidic contact with the fluid of the heat pump 1 and has a miscibility gap with the fluid in the operating parameters that apply to the liquid ring compressor 3, as well as a given composition of the ionic liquid and the fluid. Thus, the ionic liquid will by its contact with the fluid a part of the heat quantity of the fluid to and through the movement of the ioni ¬ rule liquid within the fluid circuit 8, this amount of heat is removed continuously. During the compression of the fluid in the liquid ring compressor 3 by means of the ionic liquid, part of the ionic liquid flows into a medium circuit 9, which corresponds to the fluid circuit of the heat pump. In order to remove this part of the ionic liquid again from the medium circuit 9, a separator, which is designed as a separator 4 is used. By means of the separator 4, the ionic liquid separated with at ¬ whose words from the media contained in the fluid circuit 9, after which the ionic liquid ¬ ness is again supplied to the liquid circuit. 8 In order to remove the heat released from the fluid to the ionic liquid during the compression by means of the liquid ring compressor 3, the heat is transferred from the liquid circuit 8 into the liquid circuit 8, means of which the amount of heat removed is discharged at least We ¬ sentlichen to a heat sink 11, which is coupled to an external load, and / or to the vaporizer. 2 By supplying at least a portion of the Wär ¬ me to the evaporator 2, the energy consumption can be lowered for operation of the evaporator. 2 The to the heat sink 11 from ¬ given amount of heat can be used to provide the consumer not shown here with thermal energy.
Die Wärmepumpe 1 umfasst zudem eine in Pfeilrichtung des Pfeils 10 nach dem Abscheider 4 angeordnete Kondensationseinrichtung, welche als Kondensator 5 ausgeführt ist und zum Kondensieren des Fluids dient. Nach dem Kondensieren des Fluids mittels des Kondensators 5 wird das Fluid mittels ei¬ ner Expansionseinrichtung, welche als Expansionsventil 6 aus¬ geführt ist expandiert. Nach dem Expandieren des Fluids tritt das Fluid wiederum in den Verdampfer 2 ein. Somit ist der Medienkreislauf 9 geschlossen. The heat pump 1 also comprises a arranged in the arrow direction of the arrow 10 after the separator 4 condensation device, which is designed as a capacitor 5 and serves to condense the fluid. After condensing the fluid by means of the capacitor 5 by means of the fluid egg ¬ ner expansion device, which is performed as an expansion valve 6 from ¬ is expanded. After the fluid has expanded, the fluid again enters the evaporator 2. Thus, the media circuit 9 is closed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe (1), mit den 1. A method for operating a heat pump (1), with the
Schritten :  Steps:
Kondensieren eines Fluids mittels wenigstens  Condensing a fluid by means of at least
Kondensationseinrichtung (5) ;  Condensing device (5);
Expandieren des Fluids mittels wenigstens einer sionseinrichtung (6);  Expanding the fluid by means of at least one sion device (6);
- Verdampfen des Fluids mittels wenigstens einer Ver¬ dampfungseinrichtung (2); und - Evaporation of the fluid by means of at least one Ver ¬ steaming device (2); and
- Verdichten des Fluids mittels wenigstens einer Ver¬ dichtungseinrichtung (3) - Compressing the fluid by means of at least one Ver ¬ sealing device (3)
gekennzeichnet durch den Schritt:  characterized by the step:
- Verdichten des Fluids, wobei beim Verdichten eine ionische Flüssigkeit eingesetzt wird.  - Compressing the fluid, wherein an ionic liquid is used in the compression.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid an die ionische Flüssigkeit eine Wärmemenge abgibt 2. The method according to claim 1, characterized in that the fluid emits an amount of heat to the ionic liquid
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemenge mittels eines Wärmeübertragers (7) abgegeben wird . 3. The method according to claim 2, characterized in that the amount of heat by means of a heat exchanger (7) is discharged.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemenge zumindest teilweise mittels des 4. The method according to claim 3, characterized in that the amount of heat at least partially by means of
Wärmeübertragers (7) an die Verdampfungseinrichtung (2) und/oder an einen externen Verbraucher (11) übertragen wird.  Heat exchanger (7) to the evaporation device (2) and / or to an external consumer (11) is transmitted.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die Verdichtungseinrichtung (3) ein5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as the compression device (3) a
Flüssigkeitsringverdichter eingesetzt wird. Liquid ring compressor is used.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit bei den während der Verdichtung herrschenden physikalischen Zuständen mit dem Fluid eine Mischungslücke aufweist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ionic liquid has a miscibility gap with the prevailing during the compression physical states with the fluid.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheideeinrichtung (4) stromab der Verdichtungseinrichtung (3) herangezogen wird, um die ionische Flüssigkeit vom Fluid zu trennen. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a separation device (4) is used downstream of the compression device (3) to separate the ionic liquid from the fluid.
8. Wärmepumpe (1) mit einem Fluid, mit wenigstens einer Kon¬ densationseinrichtung (5) mittels welcher das Fluid kondensierbar ist, mit wenigstens einer Expansionseinrichtung (6) mittels welcher das Fluid expandierbar ist, mit wenigstens einer Verdampfungseinrichtung (2) mittels welcher das Fluid verdampfbar ist, und mit wenigstens einer Verdichtungseinrichtung (3) , mittels welcher das Fluid verdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verdichtungseinrichtung (3) eine ionische Flüssigkeit dem Fluid zusetzbar ist. 8. Heat pump (1) with a fluid, with at least one Kon ¬ densationseinrichtung (5) by means of which the fluid can be condensed with at least one expansion device (6) by means of which the fluid is expandable, with at least one evaporation means (2) by means of which the Fluid is vaporizable, and with at least one compression device (3), by means of which the fluid is compressible, characterized in that in the compression device (3), an ionic liquid is added to the fluid.
9. Wärmepumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit dem Fluid über einen Sekundärkreis¬ lauf (8) zusetzbar ist. 9. Heat pump according to claim 9, characterized in that the ionic liquid is the fluid via a secondary circuit ¬ run (8) zusetzbar.
10. Wärmepumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich- net, dass die ionische Flüssigkeit nach der Verdichtungsein¬ richtung (3) in einem Abscheider (4) zumindest im Wesentlichen abscheidbar ist. 10. Heat pump according to claim 8 or 9, characterized marked, that the ionic liquid after the Verdichtungsein ¬ direction (3) in a separator (4) is at least substantially depositable.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3158130B1 (en) * 2014-07-29 2018-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for drying stock and industrial plant
DE102018212088B3 (en) 2018-07-19 2019-10-02 Thilo Ittner Thermoelectric or thermomechanical transducer and computer controlled or electronically controlled methods

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006029884A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Basf Aktiengesellschaft Method for operating a liquid ring compressor

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2256201A (en) * 1937-02-26 1941-09-16 Siemens Ag Refrigerating apparatus of the compression type
FR2497931A1 (en) * 1981-01-15 1982-07-16 Inst Francais Du Petrole METHOD FOR HEATING AND HEAT CONDITIONING USING A COMPRESSION HEAT PUMP OPERATING WITH A MIXED WORKING FLUID AND APPARATUS FOR CARRYING OUT SAID METHOD
DE3219680A1 (en) * 1982-05-21 1983-11-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München HEAT PUMP SYSTEM
CA1233655A (en) * 1983-09-29 1988-03-08 Arnold R. Vobach Chemically assisted mechanical refrigeration process
US5056329A (en) * 1990-06-25 1991-10-15 Battelle Memorial Institute Heat pump systems
US6227222B1 (en) * 2000-01-05 2001-05-08 Fluid Compressor Corp. Closed oil liquid ring gas compression system with a suction injection port
US6913076B1 (en) * 2002-07-17 2005-07-05 Energent Corporation High temperature heat pump
SE525918C2 (en) * 2003-09-10 2005-05-24 Eta Entrans Ab Heat treatment system
JP2006037826A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigerant compressor
DE102005007100A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-17 Solvent Innovation Gmbh Process or working machine with ionic liquid as operating fluid
US7765823B2 (en) * 2005-05-18 2010-08-03 E.I. Du Pont De Nemours And Company Hybrid vapor compression-absorption cycle
DE102005028451B4 (en) * 2005-06-17 2017-02-16 Evonik Degussa Gmbh Method of transporting heat
KR20090027678A (en) * 2006-05-31 2009-03-17 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 Vapor compression utilizing ionic liquid as compressor lubricant
WO2009091403A1 (en) * 2008-01-17 2009-07-23 Carrier Corporation Refrigerant vapor compression system with lubricant cooler
EP2379684A2 (en) * 2008-12-22 2011-10-26 Basf Se Mixtures of hydrophobic and hydrophilic ionic liquids and use thereof in liquid ring compressors
FR2941039B1 (en) * 2009-01-14 2013-02-08 Arkema France HEAT TRANSFER METHOD
DE102009010702A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Gneuß Kunststofftechnik GmbH Liquid ring vacuum pump
US8616323B1 (en) * 2009-03-11 2013-12-31 Echogen Power Systems Hybrid power systems
US9316404B2 (en) * 2009-08-04 2016-04-19 Echogen Power Systems, Llc Heat pump with integral solar collector
TWI573971B (en) * 2011-01-31 2017-03-11 杜邦股份有限公司 Producing heating using working fluids comprising z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene
DE102011077079A1 (en) * 2011-06-07 2012-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Cooling by steam jet generation
DE102011083974A1 (en) * 2011-10-04 2013-04-04 Evonik Degussa Gmbh Working medium for absorption heat pumps

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006029884A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Basf Aktiengesellschaft Method for operating a liquid ring compressor

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Publication number Publication date
KR20160017076A (en) 2016-02-15
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DE102013211084A1 (en) 2014-12-18
CA2915306C (en) 2018-03-13
JP2016527465A (en) 2016-09-08
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