EP3159628A1 - Heat pump circuit comprising an evaporator - Google Patents

Heat pump circuit comprising an evaporator Download PDF

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EP3159628A1
EP3159628A1 EP15190661.7A EP15190661A EP3159628A1 EP 3159628 A1 EP3159628 A1 EP 3159628A1 EP 15190661 A EP15190661 A EP 15190661A EP 3159628 A1 EP3159628 A1 EP 3159628A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
heat pump
switching
flow direction
pump cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15190661.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hubertus Brunner
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.)
Ulrich Brunner GmbH
Original Assignee
Ulrich Brunner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulrich Brunner GmbH filed Critical Ulrich Brunner GmbH
Priority to EP15190661.7A priority Critical patent/EP3159628A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02Defrosting cycles
    • F25B47/022Defrosting cycles hot gas defrosting
    • F25B47/025Defrosting cycles hot gas defrosting by reversing the cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02742Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using two four-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23Separators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/11Sensor to detect if defrost is necessary
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2700/15Power, e.g. by voltage or current
    • F25B2700/151Power, e.g. by voltage or current of the compressor motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator

Definitions

  • the invention relates to a heat pump cycle with an evaporator, which is to flow from a cryogen in a flow direction.
  • a heat pump cycle is a cycle in which a refrigerant in a heat pump flows in a flow direction in a circle.
  • the refrigeration medium is a fluid that absorbs thermal energy at low temperature and low pressure and releases heat energy at higher temperature and pressure.
  • a change in state of the fluid in particular a change of its state of aggregation.
  • the cooling medium changes from a liquid state of aggregation to a gaseous state of aggregation.
  • HFC hydrofluorocarbons
  • natural refrigerants such as pure hydrocarbons
  • inorganic alternatives such as ammonia, carbon dioxide or water used.
  • the transition from a liquid state of aggregation to a gaseous state of aggregation takes place in the evaporator.
  • the evaporator absorbs energy from its environment, usually in the form of thermal energy. This energy passes the evaporator to the refrigerant located inside the evaporator.
  • the refrigeration medium stores this energy. This raises the energy level of the refrigerant.
  • the cooling medium flows in the direction of flow through the evaporator.
  • the flow direction is thus defined from before the evaporator to after the evaporator.
  • the invention has for its object to achieve in a heat pump cycle an increase in efficiency, measurable by increasing the so-called line number of the heat pump cycle.
  • This object is achieved according to the invention with a heat pump cycle with an evaporator, which is to be flowed through by a refrigerant in a flow direction, the evaporator is associated with a switching device for reversing the flow direction of the refrigerant through the evaporator.
  • the refrigerant within the evaporator absorbs thermal energy and thereby cools the evaporator.
  • ice forms on the outside of the evaporator.
  • the ice on the evaporator acts to insulate and reduce the ability of the evaporator to pass thermal energy into the cryogen through the ice.
  • the efficiency of the evaporator and thus the efficiency of the heat pump cycle decrease.
  • the heat pump cycle is currently stopped and it is waited until the ice of the evaporator is defrosted on the outside from the outside. During this waiting period, the heat pump cycle can not be operated. This period of time leads accordingly to an efficiency reduction in the heat pump cycle.
  • a heat pump cycle is provided with a switching device for reversing the flow direction of the refrigerant through the evaporator.
  • the switching device is designed so that it is necessary to switch from a normal, first flow direction to a second flow direction. Reversing the flow direction causes a flow of the refrigerant in the evaporator to reverse.
  • the cooling medium changes from a liquid state of aggregation to a gaseous state of aggregation.
  • the second flow direction according to the invention, the evaporator flows through the refrigerant medium, which has a higher thermal energy or heat. The cooling medium then gives off the thermal energy as it flows through the evaporator.
  • the evaporator is heated from the inside by means of the thermal energy of the refrigerant medium. With the heating of the evaporator from the inside, the ice deposited on the outside of the evaporator is also defrosted from the inside. The period of time to defrost the ice decreases, which leads to an increase in efficiency for the heat pump cycle.
  • the cold medium Due to the faster defrosting can often be defrosted often, so the Abtautudetude of the heat pump cycle increase. It is particularly advantageous if, for defrosting, the cold medium is gaseous on entering the evaporator and liquefies as it flows through the evaporator. In this phase transition of the refrigerant medium from gaseous to liquid in particular the thermal energy is given off in the form of heat of condensation.
  • a condenser is also provided in the heat pump cycle according to the invention, which is to be flowed through by the refrigerant in the flow direction, wherein with the switching means and the flow direction is reversible by the liquefier.
  • the cooling medium when flowing through in the conventional, first flow direction, changes from a gaseous state of aggregation into a liquid state of aggregation.
  • the condenser then releases thermal energy.
  • the switching device according to the invention reverses at the condenser this first flow direction to the second flow direction.
  • the condenser is then flowed through in the opposite direction to the normal, first flow direction with the second flow direction.
  • the cooling medium then absorbs thermal energy at the condenser in the second flow direction.
  • the cooling medium can accordingly supply this thermal energy absorbed by the condenser to the evaporator in the second flow direction.
  • the cooling medium is liquid in the second flow direction before it enters the liquefier and then becomes gaseous with the absorption of thermal energy in the liquefier.
  • the condenser acts in this second flow direction exactly the opposite, namely as an evaporator.
  • a compressor is advantageously provided and the switching device is designed with a first four-way valve arrangement, by means of which in a first switching position of the compressor with the condenser fluidly connected and is connected in a second switching position of the compressor with the evaporator flow-conducting.
  • the compressor compresses or compresses the local cooling medium in the heat pump cycle. This refrigerant is thus compressed by means of the compressor, the pressure rises.
  • the four-way valve arrangement allows switching between the first switching position and the second switching position by means of one or more valves. These are located between four ports, which are the inlets and outlets of the paths leading through the four-way valve assembly.
  • the connection to which the compressor is connected is connected to the connection to which the condenser is connected in a flow-conducting manner.
  • the port to which the compressor is connected is connected to the port connected, to which the evaporator is connected.
  • a separator is further provided and the switching means provided with a second four-way valve arrangement, by means of which in a first switching position of the condenser with an input of the separator is flow-connected and in a second switching position, an outlet of the separator with the condenser flow-conducting connected is.
  • the separator separates the liquid refrigerant from the gaseous refrigerant from a mixture of liquid and gaseous cryogen.
  • the second four-way valve arrangement the flow direction at a second location in the heat pump cycle can be switched. It is switched between a first and second switching position. In the first switching position, the cooling medium flows in said first flow direction and the condenser conventionally operates as a condenser.
  • the evaporator operates as a condenser and the condenser, as explained, as an evaporator. Therefore, in accordance with the invention, by means of the second four-way valve arrangement in the first switching position, refrigerant medium is passed from the condenser to the inlet of the separator. In the separator, the gaseous fraction is separated from this refrigerant as explained. In the second switching position, the refrigerant is passed to the condenser by means of the second four-way valve assembly from the output of the separator, which then acts as an evaporator.
  • liquid refrigerant At the outlet of the separator only liquid refrigerant emerges, which can then be vaporized correspondingly in the condenser acting as an evaporator.
  • mixture of liquid and gaseous refrigerant At the entrance of the separator so called mixture of liquid and gaseous refrigerant is supplied.
  • the gaseous cryogen preferably collects in an upper region of the separator and occurs there at a first discharge opening.
  • the liquid refrigerant accumulates advantageous due to gravity in a lower portion of the separator and exits there at a second discharge opening. Such a separator works solely due to the gravity acting on it.
  • the compressor is provided in flow communication between the first and second four-way valve assemblies.
  • Such an arrangement of the compressor between the two four-way valve arrangements allows the first and the second four-way valve arrangement to change the flow direction of the refrigerant medium before and after the compressor, but to leave it in the compressor itself equal. Only if the flow direction in the compressor remains the same, it can also act as a compressor. Thus, the flow direction through the compressor can be left very simple unchanged.
  • the compressor is therefore preferably to flow from the refrigerant in only one flow direction, wherein the flow direction in the first switching position and the second switching position is the same.
  • the compressor is thus always flowed through with the same, identical flow direction. Switching between the first switching position and the second switching position does not influence this flow direction and thus the functioning of the compressor.
  • the separator is preferably to flow from the refrigerant in only one flow direction, wherein the flow direction in the first switching position and the second switching position is the same.
  • the separator is also advantageously provided in flow-conducting fashion between the first and the second four-way valve arrangement.
  • a measuring device for measuring a degree of icing of the evaporator is preferably provided.
  • the degree of icing indicates the deposited thickness of ice on the evaporator. So is by means of the measuring device to Determine how thick the ice layer on the evaporator is.
  • the thickness of the ice layer indicates the insulating effect of the ice on the evaporator. Based on the insulating effect can then be decided when a defrosting of the evaporator makes sense.
  • the measuring device for measuring the degree of icing of the evaporator is furthermore configured to determine a particular electrical power consumption of the compressor.
  • the power consumption of the compressor shows how much time the compressor needs how much power to compress the refrigerant. As the degree of icing of the evaporator increases, so does the power consumption of the compressor. The power consumption can thus be used advantageously as a measure of the degree of icing of the evaporator.
  • a control device for simultaneously switching the first and second four-way valve arrangement is also provided.
  • an incoming signal is processed according to a specified condition. If this condition is satisfied, the control device outputs a control signal.
  • the actuating signal is transmitted to the first and second four-way valve assembly at the same time, whereby the simultaneous switching of both four-way valve assemblies takes place.
  • the simultaneous switching thus allows to change at several points simultaneously from the first flow direction to the second flow direction in the heat pump cycle, while at another point the flow direction remains the same.
  • the Fig. 1 As the prior art shows a heat pump cycle 10 and a refrigerant circuit of a heat pump with a low-temperature heat source 12 and a high-temperature heat sink 14.
  • the heat pump cycle 10 is formed with a fluid-conducting, pressure-tight circulation line 16, which is traversed by a refrigerant or fluid 18.
  • a so-called safety refrigerant is preferably used as the fluid 18. This is in particular composed without fluorocarbons (CFCs).
  • CFCs fluorocarbons
  • propane refrigerant is used.
  • the circulation line is divided into a low-pressure region 20 and a high-pressure region 22. The subdivision of the heat pump cycle 10 takes place on a compressor 24, which interrupts the circulation line 16 fluid-conducting.
  • the compressor 24 compresses the cooling medium 18 from the low-pressure region 20 toward the high-pressure region 22 in a flow direction 26.
  • the high-pressure region 22 is further divided from the low-pressure region 20 with a throttle 28 which likewise interrupts the circulation line 16 in a fluid-conducting manner.
  • the flow direction 26 within the compressor 24 indicates the flow direction of the cooling medium 18 within the heat pump cycle 10.
  • an evaporator 30 In the low-pressure region 20, an evaporator 30 is provided, which interrupts the circulation line 16 between the throttle 28 and the compressor 24 fluid-conducting.
  • the evaporator 30 is located at the low-temperature heat source 12 and draws the low-temperature heat source 12 thermal energy.
  • a condenser 32 In the high pressure area 22, a condenser 32 is arranged, which interrupts the circulation line 16 between the compressor 24 and the throttle 28 fluidly.
  • the condenser 32 is disposed at the high-temperature heat sink 14 and outputs there thermal energy from this.
  • the evaporator 30 receives thermal energy from the low temperature heat source 12.
  • the existing within the evaporator 30 liquid refrigerant 18 is evaporated.
  • the refrigeration medium 18 thus changes its state of aggregation from liquid to gaseous.
  • the then gaseous cooling medium 18 is passed through the circulation line 16 to the compressor 24.
  • the compressor 24 compresses the gaseous cooling medium 18 by means of mechanical work, wherein the gaseous cooling medium 18 is compressed or compressed.
  • the pressure and the temperature of the gaseous cooling medium 18 increase.
  • the energy level of the cooling medium 18 increases.
  • the compressor 24 further determines the flow direction 26 within the heat pump cycle 10 of non-compressed refrigerant medium 18 to compressed refrigerant medium 18. In this case, only gaseous cryogen 18 can be compressed, since liquid cryogen 18 can not be compressed.
  • the compressed, gaseous refrigerant medium is forwarded to the condenser 32.
  • the condenser 32 releases thermal energy from the cold medium 18 to the high-temperature heat sink 14. With the discharge of the thermal energy from the gaseous cryogen 18, the cryogen 18 liquefies. The cryogen 18 thus changes at the condenser 32, the state of matter from gaseous to liquid.
  • the liquid refrigerant 18 is transported through the circulation line 16 to the throttle 28.
  • the pressurized liquid refrigerant medium 18 is released.
  • the throttle 28 so the pressure of the refrigerant medium 18 is reduced in front of the throttle 28 to the pressure downstream of the throttle 28. From the throttle 28, the liquid refrigerant 18 is further to the Evaporator 30 transported.
  • the heat pump cycle 10 is closed.
  • the Fig. 2 shows a heat pump cycle 10 according to the invention, in which a separator 34 is arranged in front of the compressor 24.
  • the separator 34 separates a liquid fraction 36 of the cold medium 18 from a gaseous fraction 40 of the cold medium 18 by means of earth gravity, the direction of which is indicated by an arrow 38.
  • the separator 34 is designed with a pressure-tight, cylindrical outer shell 42 which extends longitudinally in the direction of earth gravity.
  • the outer sheath 42, a first feed opening or an inlet 44 and a first discharge opening 45 and in the lower region of a second discharge opening or an output 46 are provided in the upper region thereof.
  • a separating chamber 48 is further formed in the upper region of the separator 34, and a collecting chamber 50 is formed in the lower region of the separator 34. Between the separation chamber 48 and the collecting space 50 is a level or liquid level 52 of the there separated and collected refrigerant medium 18th
  • a separator line 54 which leads to the first inlet region 55 of a pump 56, is connected to the collecting chamber 50 in a fluid-conducting manner to the second discharge opening 46.
  • the pump 56 is driven by a drive 58, which is coupled to the pump 56 with a transmission element 60 to transmit torque.
  • the drive 58 is designed in particular as an electric motor.
  • the cooling medium 18 flows through an outlet region 61 into a second connecting line 62.
  • the second connecting line 62 then continues to flow the cooling medium 18 to the circulation line 16 between the condenser 32 and the throttle 28.
  • the throttle 28 is a high-pressure regulator 63 executed.
  • the cold medium 18 is there in the circulation line 16 fed.
  • the liquid fraction 36 of the cooling medium 18 pumped from the separator 34 then mixes with the cooling medium 18, which flows from the high-pressure regulator 63.
  • the separator 34 is disposed after the evaporator 30 and in front of the compressor 24.
  • the separator 34 separates, as already described above, a liquid portion 36 of the refrigerant medium 18 from the otherwise gaseous portion.
  • gaseous cooling medium 18 enters the compressor 24. Therefore, it is no longer absolutely necessary with the separator 34 that a complete transition of the state of aggregation of the cooling medium 18 from liquid to gaseous takes place in the evaporator 30.
  • the evaporator 30 according to Fig. 2 therefore, it can also be designed so that the cooling medium 18 after this evaporator 30 only partially has a gaseous state of aggregation.
  • the liquid portion 36 of the separated in the separator 34 refrigerant 18 collects in the plenum 50. From there, the refrigerant medium 18 is sucked by the pump 56 through the discharge opening 46 and the separator line 54. The pump 56 transports the refrigerant medium 18 through the second connection line 62 to the circulation line 16. The refrigeration medium 18 is then fed into the circulation line 16 between the throttle 28 and the evaporator 30.
  • Fig. 3 shows the heat pump cycle 10 according to the invention Fig. 2 with a pump 56 disposed within the separator 34.
  • the pump 56 is disposed within the outer shell 42 of the separator 34, in particular in the collecting space 50.
  • the separator 34 with its integrated pump 56 interrupts the circulation line 16.
  • the inflow of the circulation line 16 is connected to a second feed opening 64 in the outer shell 42 of the separator 34.
  • the sequence of the circulation line 16 is connected to the second discharge opening 46.
  • the pump 56 is designed with a first pumping area 66 and a second pumping area 68.
  • the first pumping region 66 of the pump 56 is connected to the second supply port 64 through a third connecting line 70.
  • the second pumping area 68 is fluid-conductively connected to the second discharge opening 46 by a fourth connecting line 72.
  • the cooling medium 18, pressurized by the compressor 24, flows to the first pumping area 66.
  • the pressure of the cooling medium 18 acts as a drive for the first pumping area 66, so that the first pumping area 66 functions as a type of expansion motor 74.
  • the expansion motor 74 has for this purpose a first inlet region 76 and a first outlet region 78.
  • the expansion motor 74 is torque-transmitting coupled to the transmission element 60 to the second pumping area 68.
  • the second pumping area 68 sucks in the cold medium 18 from the collecting space 50 of the separator 34 and pumps it in the flow direction 26 into the circulation line 16.
  • the cooling medium 18 Before the expansion motor 74, the cooling medium 18 is under higher pressure than after the expansion motor 74. The cooling medium 18 therefore flows there automatically through the expansion motor 74 and puts it in motion.
  • the Fig. 4 shows the heat pump cycle 10 in heating mode with a switching device 80.
  • the heating operation is the normal operation of the heat pump cycle 10.
  • thermal energy taken from the low-temperature heat source 12 and delivered to the high-temperature heat sink 14.
  • the high-temperature heat sink 14 may be a heater of a building.
  • the switching device 80 is formed with a first switching element 82 and a second switching element 84.
  • the first switching element 82 interrupts the circulation line 16 between the evaporator 30 and the separator 34, and the circulation line 16 between the compressor 24 and the condenser 32.
  • the second switching element 84 interrupts the circulation line 16 between the high pressure regulator 63 and the condenser 32 and between the separator 34 and the evaporator 30th
  • the two switching elements 82 and 84 each have a first terminal 86, a second terminal 88, a third terminal 90 and a fourth terminal 92.
  • the first connection 86 of the first switching element 82 is connected to a fifth connection line 94 leading to the separator 34.
  • the second connection 88 of the first switching element 84 is connected to the circulation line 16, coming from the evaporator 30, connected.
  • the third port 90 of the first switching element 84 is connected to a sixth connecting line 96, coming from the compressor 24, and the fourth port 92 is connected to the circulation line 16 to the evaporator 30 through.
  • the first connection 86 of the second switching element 84 is connected to a seventh connection line 98, which leads to the second discharge opening 46 from the separator 34.
  • the second connection 88 of the second switching element is connected leading to the circulation line 16 to the evaporator 30 out.
  • the third Terminal 90 of the second switching element 84 is connected to an eighth connecting line 100, which leads to the high-pressure regulator 63.
  • the fourth connection 92 of the second switching element 84 is connected to the circulation line 16, coming from the evaporator 30.
  • the high-pressure regulator 63 is connected to a ninth connecting line 102 with the second feed opening 64 in the outer shell 42 of the separator 34.
  • a first flow path 104 and a second flow path 106 are formed in each case.
  • a third flow path 108 and a fourth flow path 110 are formed.
  • the first flow path 104 is formed from the first port 86 to the second port 88 and the second flow path 106 from the third port 90 to the fourth port 92.
  • the switching element 82 In the heat pump cycle 10 according to Fig. 4 acts the switching element 82 visible there above as a so-called gas control valve.
  • the switching element 82 can therefore also be replaced by a gas control valve according to the prior art.
  • the switching element 82 has larger tubular ports 86, 88, 90, 92 in diameter.
  • the terminals 86, 88, 90, 92 are advantageous with a diameter between 12 and 32 mm (in words: twelve and thirty-two millimeters), more advantageously between 17 and 27 mm (in words: seventeen and twenty-seven millimeters), in particular with a diameter of 22 mm (in words: twenty-two millimeters) provided.
  • the switching element 84 visible there below acts as a so-called liquid valve.
  • the switching element 84 has smaller diameter tubular connections 86, 88, 90, 92 than the switching element 82.
  • the terminals 86, 88, 90, 92 are advantageous with a diameter between 5 and 15 mm (in words: five and fifteen millimeters), particularly advantageous between 7 and 13 mm (in words: seven and thirteen millimeters), in particular with a diameter of 10 mm (in words: ten millimeters), designed.
  • the switching elements 82, 84 separate the cooling medium 18 in the low-pressure region 20 from the cooling medium 18 in the high-pressure region 22.
  • the low-pressure region 20 advantageously has a pressure between 0.8 and 6.0 bar (in words: zero comma eight and six comma zero bar). Particularly advantageously, the low pressure region 20 a pressure between 1 and 3 bar (in words: one and three bar), in particular of 2 bar (in words: two bar) on.
  • the low-pressure region 20 advantageously has a temperature of up to -40 ° C (in words: minus forty degrees Celsius). Particularly advantageously, the low pressure region 20 a temperature of up to -35 ° C (in words: minus thirty five degrees Celsius), in particular of up to -30 ° C (in words: minus thirty degrees Celsius), on.
  • the high-pressure region 22 advantageously has a pressure between 2 and 35 bar (in words: two and thirty-five bar). Particularly advantageously, the high-pressure region 22 has a pressure of between 4 and 20 bar (in words: four and twenty bar).
  • the high-pressure region 22 advantageously has a temperature of up to 110 ° C. (in words: one hundred and ten degrees Celsius) in the case of the switching element 82. Particularly advantageously, the high-pressure region 22 in the switching element 84 has a temperature of up to 60 ° C (in words: sixty degrees Celsius).
  • the Fig. 5 shows the heat pump cycle 10 with the switched switching device 80 in the so-called defrosting operation.
  • This defrost operation is necessary for the following reason:
  • the evaporator 30 cools due to the absorption of thermal energy by means of the cooling medium 18.
  • the evaporator 30 can form ice on the outside.
  • This Ice on the evaporator 30 acts as an insulating layer that impedes heat transfer from the outside to the inside of the evaporator 30.
  • the evaporator 30 can then absorb difficult heat from, for example, ambient air as a low-temperature heat source 12 in Fig. 1 shown.
  • the ice must be defrosted in the defrosting operation on the evaporator 30.
  • the switched switching device 80 has the first flow path 104 in FIG Fig. 4 and second flow path 106 in FIG Fig. 4 shown switched to the third flow path 108 and fourth flow path 110.
  • the third flow path 108 is now formed from the second port 88 to the third port 90 and the fourth flow path 110 from the first port 86 to the fourth port 92.
  • the first flow direction 26 is changed in parts of the circulation line 16 in a second flow direction 112.
  • the second flow direction 112 is opposite to the first flow direction 26.
  • the flow direction 26 in the connection lines 94, 96, 98, 100 and 102 remains identical.
  • the flow direction 26 in the compressor, in the separator 34 with its integrated pump 56 and in the high-pressure regulator 63 when the switching device 80 is switched over remains the same.
  • the flow direction in the evaporator 30 and condenser 32 changes to the second flow direction 112.
  • the cooling medium 18 flows according to the heat pump cycle 10 Fig. 5 in defrost mode, no longer, as in heating mode, from the compressor 24 to the condenser 32 in the flow direction 26, but from the compressor 24 to the evaporator 30 with the flow direction 112.
  • the function of the evaporator 30 is changed as follows:
  • the evaporator 30 acts during the Defrosting operation like a condenser. In this case, the evaporator 30 releases thermal energy. The thermal energy gets in particular in the ice formed on it. This heat release the ice thus supports the defrosting of the ice on the outside of the evaporator 30.
  • the flow direction also in the condenser 32 changes from the flow direction 26 to the flow direction 112.
  • the cooling medium 18 flows from the condenser 32 to the separator 34.
  • the condenser 32 acts as an evaporator during the defrost operation.
  • the condenser 32 absorbs thermal energy.
  • a measuring device 113 is provided.
  • the measuring device 113 is formed with a sensor 114, which measures a degree of icing on the evaporator, and a sensor line 115.
  • the measuring device 113 is connected to a control device 116.
  • the control device 116 evaluates a signal of the measuring device 113 and switches by means of a first control line 117, the first switching element 82 of the switching device 80.
  • the second switching element 84 of the switching device 80 is switched over by means of a second control line 118.
  • the sensor 114 of the measuring device 113 can determine the power consumption of the compressor 24.
  • the measuring device 113 is provided to determine the thickness of the ice on the evaporator 30 and the resulting degree of icing of the evaporator 30.
  • the measuring device 113 is attached to the sensor 114 on the evaporator 30.
  • the sensor 114 in cooperation with the controller 116, determines that the insulating effect of the ice is too high, the heat pump cycle 10 is switched from the heating operation to the defrosting operation by means of the switching means 80. Which degree of icing triggers a switchover is stored in the control device 116.
  • FIG. 6 shows a detailed overview of a heat pump cycle 10 in which the provided in the separator 34 pump 56 is designed as a slide pump 120.
  • the vane pump 120 is shown in detail in FIG Fig. 7 shown.
  • the spool pump 120 has an ejector 121.
  • the slider pump 120 is further formed with a first rotary valve area or rotary valve chamber 122 and with a second rotary valve area or rotary valve chamber 124.
  • the first rotary valve area 122 and the second rotary valve area 124 are arranged in particular in a housing 126.
  • the first rotary valve region 122 is formed with a cylindrical hollow body 128, in which a rotor 130 is rotatably mounted on a first shaft 132 in a rotational direction 133.
  • the shaft 132 is arranged eccentrically to the hollow body 128.
  • the rotor 130 almost contacts the inner wall 134 of the hollow body 128 at a contact point 131.
  • the contact point 131 and the opposite point on the inner wall 134 of the hollow body 128 divide the hollow body 128 into a suction region 135 and a pressure region 136.
  • a plurality of guide grooves 138 are excluded, which are arranged radially to the rotor 130.
  • rectangular rotary valves 140 are supported.
  • the rotary valve 140 move during operation of the slide pump 120 within the guide grooves 138 by means of a centrifugal force generated by the rotation in the direction of rotation 133 of the rotor 130 to the outside.
  • the rotary valves 140 seal against the inner wall 134 of the hollow body 128.
  • the rotary valves 140 are pressed by means of a spring, not shown here in the guide groove 138 to the outside.
  • first rotary valve area 122 in the present case, six guide grooves 138 are formed on the cylinder 130 with six rotary valves 140. These six rotary valves 140 divide the space between the rotor 130 and the hollow body 128 into six chambers 142, 144, 146, 148, 150 and 152.
  • the first chamber 142 is formed downstream of the contact point 131 in the direction of rotation 133 in the suction region 135.
  • a first inflow opening 154 extends through the housing 126 toward the first chamber.
  • a first outflow opening 156 and a second outflow opening 158 lead out of the fourth chamber 148 and fifth chamber 150, as seen in the direction of rotation 133.
  • the two outflow openings 156 and 158 unite to a common first drain port 160 which penetrates the housing 126. In this case, the two outflow openings 156 and 158 are brought together within the housing 126 to the first outflow opening 160.
  • the drain opening 160 is followed by a first drain line 161. From the sixth chamber 152, viewed in the direction of rotation 133, a connecting line 162 leads to the second rotary valve area 124.
  • the second rotary valve area 124 is similar to the first rotary valve area 122 configured with a cylindrical hollow body 128 in which a rotor 130 is rotatably mounted on a second shaft 164 in the direction of rotation 133.
  • the first shaft 132 is torque-transmittingly connected in the first rotary valve area 124 to the second shaft 164 in the second rotary valve area.
  • the first shaft 132 and the second shaft 164 thus form a common pump shaft, not shown here.
  • the four rotary valves 140 divide the space between the rotor 130 and the hollow body 128 into four chambers 166, 168, 170 and 172.
  • the first chamber 166 is formed downstream of the associated contact point 131 in the suction region 135, as viewed in the direction of rotation 133.
  • the connecting line 162 extends from the first rotary valve region 122.
  • the connecting line 162 extends from the first rotary valve region 122.
  • To the second chamber 168 extends at a first inlet region 169 through the housing 126 a second inflow opening 174.
  • the second inflow opening 174 terminates at the other end in the separation chamber 48 of the separator 34 in Fig. 6 shown.
  • a second drain opening 176 is formed in the fourth chamber 172.
  • the second outflow opening 176 connects in a fluid-conducting manner to the fourth connection line 72.
  • the fourth connection line 72 is combined with the first discharge line 161 by means of the ejector 121.
  • the ejector 121 is designed for this purpose with a driving tube 178, which ends within the connecting line 72 in a motive nozzle 180.
  • the motive nozzle 180 narrows the associated flow area of the riser 178 to a nozzle orifice 182.
  • the orifice 182 and the reduced flow area of the fourth interconnect 72 form a flow outlet 184.
  • the volume of each individual chamber changes.
  • the volume of the individual chamber then increases in the suction region 135.
  • the volume of the individual chamber decreases during this rotation in the direction of rotation 133.
  • the pressure medium supplied from the condenser 32 under pressure medium 18 is pressed into the suction region 135 in the first chamber 142 with pressure.
  • the pressurized refrigeration medium 18 thereby causes the associated rotor 130 to rotate in the direction of rotation 133.
  • the cooling medium 18 is then transported from the rotary chamber area 122 in the pressure region 136 of the rotary valve area 122 out of the chamber moved there.
  • the pressure in the discharge medium 136 discharging the cooling medium 18 of this rotary valve region 122 is less than the pressure in the suction medium 135 leading to the cooling medium 18 of this rotary valve region 122.
  • the rotary valve area 124 which is designed as a pump 56, likewise takes place a rotation in the direction of rotation 133 by means of the drive 58.
  • the drive 58 is for this purpose advantageously carried out by means of the expansion motor 74.
  • the rotation on the pump 56 causes the cooling medium 18 to be sucked in the suction region 135 of the rotary valve region 124 by enlarging the chambers there during the rotation.
  • the pressure region 134 of this rotary valve region 124 the cold medium 18 is pressed out of the rotary valve region 124 as the chambers are reduced in size.
  • the Fig. 8 shows a heat pump cycle 10, in which the pump 56 in the separator 34 is designed as a piston pump 190.
  • the piston pump 190 is likewise arranged in the separation chamber 48 of the separator 34.
  • the Fig. 9 shows the piston pump 190 in detail.
  • the piston pump 190 is formed with a hollow cylinder 192, which is closed at its two open ends in each case with a closure lid 194 and 195.
  • the closure lids 194 and 195 each have a step 196 on their outer edge.
  • the first stage 196 of the closure lids 194 and 195 is adapted to the inner wall 198 of the hollow cylinder 192.
  • the closure cap 194 and 195 are inserted with the step 196 in the hollow cylinder 192 and seal thereon on an inner wall 198 from.
  • a seal not shown here may be provided.
  • the two closure lids 194 and 195 penetrating each have a feed opening 200 and a discharge opening 202. At the feed opening 200 and at the discharge opening 202 preferably two, not shown here, valves are arranged, acting as check valves, open or close depending on the direction of flow.
  • a piston 215 is inserted within the hollow cylinder 192.
  • the piston 215 is formed of a piston rod 216 and two piston discs 218 and 220.
  • the piston rod 216 is movably slidably fitted in the opening 214 of the separation disc 204.
  • the piston rod 216 is sealed by means of a seal, not shown here in the opening 214 and slidably mounted.
  • the piston rod 216 thus extends concentrically in the longitudinal direction of the hollow cylinder 192 and thereby tapers at its two ends depending on a step 217th
  • the first piston disc 218 or the second piston disc 220 is positively coupled in each case in a stationary manner.
  • the two piston discs 218 and 220 are thereby slidably against the inner wall 198 of the hollow cylinder 192 with their peripheral side or lateral surface.
  • a respective groove 221 is formed on the lateral surface facing the hollow cylinder 192.
  • a sealing ring 222 is inserted around the respective piston disc 218 and 220, which seals the piston discs 218 and 220 to the hollow cylinder 192.
  • the sealing ring 222 is designed to allow sliding in the hollow cylinder 192.
  • the first piston disc 218 divides the first chamber 206 into a first cylinder chamber 223 and a second cylinder chamber 224.
  • the first cylinder chamber 223 is formed within the hollow cylinder 192 between the closure cap 194 and the first piston disc 218.
  • the second cylinder space 224 is formed between the first piston disk 218 and the separation disk 204.
  • the second piston disc 220 divides the second chamber 208 into a third cylinder chamber 226 and a fourth cylinder chamber 228.
  • the third cylinder chamber 226 is formed inside the hollow cylinder 192 between the separation disk 204 and the second piston disk 220.
  • the fourth cylinder chamber 228 is formed between the second piston disk 220 and the second closure lid 195.
  • Within the second and third cylinder chamber 224 and 226 is the piston rod 216, which influences the volume of the second cylinder chamber 224 with its outer diameter.
  • the second cylinder chamber 224 and the third cylinder chamber 226 form the first pumping region 66, which acts as an expansion engine 74, and the first cylinder chamber 223 and the fourth cylinder chamber 228 form the second pumping region 68, which acts as a pump 56.
  • the refrigerant medium 18 is pressed by the condenser 32 under pressure alternately by means of a (not shown here) valve.
  • the pressed-in refrigeration medium 18 sets according to the associated piston 215 in motion.
  • a cooling medium 18 pressed into the second cylinder space 224 causes the piston 215 within the piston pump 190 to move away from the separation disk 204 in the direction of the closure cover 194.
  • Fig. 9 shows that position, just before the refrigerant medium 18 is pressed into the second cylinder chamber 224.
  • the Fig. 10 shows a heat pump cycle 10 in which the switching elements 82 and 84 are designed as four-way valve assemblies 240.
  • Fig. 11 shows such a four-way valve assembly 240 in detail.
  • the two hollow cylindrical housing elements 242 and 244 are arranged substantially parallel to each other.
  • tubular spacer lines 248 and 250 are formed in the transverse direction.
  • the spacer lines 248 and 250 also extend substantially parallel to one another and connect the two housing elements 242 and 244 in a fluid-conducting manner with one another.
  • an outwardly directed connection element 252 and 254 In the middle of the longitudinal extent of the two housing elements 242 and 244 there is arranged an outwardly directed connection element 252 and 254, respectively.
  • an outwardly directed connection element 256 and 258 is arranged approximately in the middle of the longitudinal extent of the two spacer lines 248 and 250, respectively.
  • the two spacer lines 248 and 250 are at least as far apart in relation to the longitudinal direction of the housing elements 242 and 244 from each other, as the connecting elements 252 and 254 are wide in this direction.
  • the distance between the two housing elements 242 and 244 is chosen so large that this distance makes up 1.5 to 2 times, particularly preferably 3 to 5 times, the diameter of the connecting elements 252, 254, 256 and 258.
  • An intermediate space 257 formed in this way between the housing elements 242 and 244 or the spacer lines 248 and 250 is filled with an insulating material (not shown).
  • the arrangement of the housing elements 242 and 244 and the spacer lines 248 and 250 forms in the view according to Fig. 11 a rectangle.
  • the housing element 242 is sealed at its two ends, each with a closure disk 260 and 262.
  • the closure discs 260 and 262 penetrating each have an access opening 261 and 263 configured.
  • the closure discs 260 and 262 are sealingly fitted into the housing member 242. Following the shutter discs 260 and 262 toward the middle of the longitudinal extent of the housing member 242, two cylindrical switching elements or valve bodies 264 and 266 are fitted into the housing member 242.
  • the outer diameter of the switching elements 264 and 266 are designed to be slightly smaller than the inner diameter of the housing element 242. This allows a sliding of the switching elements 264 and 266 in the cavity of the housing element 242nd
  • the access ports 261 and 263 are provided to supply a fluid through them by means of a solenoid valve (not shown). With this fluid can then act on the located in the housing element 242 switching elements 264 and 266 to adjust them. The switching elements 264 and 266 then act as a "working piston" at the same time.
  • two circumferential grooves 268 and 270 open towards the outer radius of the switching elements 264 and 266 are formed on the side of the closure disks 260 and 262.
  • a respective annular sealing means 272 and 274 is fitted in the grooves 268 and 270.
  • the sealants 272 and 274 seal the switching elements 264 and 266 toward the inner wall of the housing member 242.
  • a small taper 276 of the outer diameter of the switching elements 264 and 266 is further formed toward the center of the housing element 242 thereafter.
  • the longitudinal extent this taper 276, in which the switching elements 264 and 266 are tapered, is greater than the width, in particular the inner diameter of the two spacer lines 248 and 250th
  • the two mutually facing radially outer edges of the switching elements 264 and 266 are rounded and form bearing surfaces 280 and 282, by means of which the switching elements 264 can seal against a valve seat 288 and 290, respectively.
  • the switching element 264 is shown in the illustration Fig. 11 in a position where it is disposed in the housing member 242 at or near the shutter disk 260. In addition to the switching element 264 then opens a through hole 284, which belongs to the distance line 248. The switching element 266 is arranged in this position away from the closure disks 262. Then, a through hole 286 belonging to the clearance line 250 is disposed on the case member 242 so as to be overlapped with the taper 276 of the outer diameter of the switching element 266.
  • valve seats 288 and 290 are designed so that they seal at a concern of the respective bearing surfaces 280 and 282 with the associated switching elements 264 and 266. Between the two valve seats 288 and 290 then there is a connection element 252 belonging through opening 292nd
  • Both switching elements 264 and 266 are connected to the center of the housing member 242 out with a cylindrical connecting rod 294 stationary.
  • the switching elements 264 and 266 and the connecting rod 294 together form a piston element 296.
  • the length of the connecting rod 294 is dimensioned such that, when abutment of the bearing surface 282 of the switching element 266 on the valve seat 290, the switching element 264, the passage opening 284 completely free.
  • the switching element 264 is then as in Fig. 11 shown disposed at the shutter disc 260.
  • the housing member 244 is according to the Fig. 11 point symmetrical to the housing element 242 designed. Accordingly, there is provided a third switching element or a third valve body 298, which allows a flow between the third port 90 and the fourth port 92. Furthermore, a fourth switching element or a fourth valve body 300 is provided which can prevent a flow between the third port 90 and the second port 88.
  • the switching elements 264, 266, 298 and 300 are made of a material having a low thermal conductivity.
  • thermal separation of the flow paths 104, 106, 108 and 110 within the four-way valve assembly 240 is provided. This thermal separation is further enhanced by the low thermal conductivities of the switching elements 264, 266, 298 and 300.
  • the thermal separation acts as a thermal barrier between the respective active flow paths 104, 106, 108 and 110. Thus, less thermal energy is exchanged between the cold media 18 flowing in the flow paths. This reduces thermal losses, which increases the efficiency in the heat pump cycle 10.

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Abstract

Bei einem Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdampfer, der von einem Kältemedium in einer Strömungsrichtung zu durchströmen ist, ist eine Umschalteinrichtung zum Umkehren der ersten Strömungsrichtung des Kältemediums durch den Verdampfer vorgesehen.In a heat pump cycle having an evaporator to be flown by a refrigerant in a flow direction, switching means for reversing the first flow direction of the refrigerant through the evaporator is provided.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft einen Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdampfer, der von einem Kältemedium in einer Strömungsrichtung zu durchströmen ist.The invention relates to a heat pump cycle with an evaporator, which is to flow from a cryogen in a flow direction.

Ein Wärmepumpenkreislauf ist ein Kreislauf, bei dem in einer Wärmepumpe ein Kältemedium in einer Strömungsrichtung in einem Kreis strömt. Das Kältemedium ist ein Fluid, das bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärmeenergie aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärmeenergie abgibt. Dabei erfolgt üblicherweise eine Zustandsänderung des Fluids, insbesondere eine Änderung von dessen Aggregatszustand. Meist geht dabei das Kältemedium von einem flüssigen Aggregatszustand in einen gasförmigen Aggregatszustand über. Üblicherweise kommen als Kältemedium Fluorkohlenwasserstoffe (FKW), natürliche Kältemedien, wie reine Kohlenwasserstoffe, oder anorganische Alternativen, wie Ammoniak, Kohlendioxid oder Wasser, zum Einsatz.A heat pump cycle is a cycle in which a refrigerant in a heat pump flows in a flow direction in a circle. The refrigeration medium is a fluid that absorbs thermal energy at low temperature and low pressure and releases heat energy at higher temperature and pressure. In this case, usually a change in state of the fluid, in particular a change of its state of aggregation. In most cases, the cooling medium changes from a liquid state of aggregation to a gaseous state of aggregation. Usually come as a refrigerant medium hydrofluorocarbons (HFC), natural refrigerants, such as pure hydrocarbons, or inorganic alternatives, such as ammonia, carbon dioxide or water used.

Der Übergang von einem flüssigen Aggregatszustand in einen gasförmigen Aggregatszustand erfolgt in dem Verdampfer. Der Verdampfer nimmt dazu Energie aus seiner Umgebung auf, üblicherweise in Form von thermischer Energie. Diese Energie leitet der Verdampfer an das innerhalb des Verdampfers befindliche Kältemedium. Das Kältemedium speichert diese Energie. Dabei hebt sich das Energieniveau des Kältemediums.The transition from a liquid state of aggregation to a gaseous state of aggregation takes place in the evaporator. The evaporator absorbs energy from its environment, usually in the form of thermal energy. This energy passes the evaporator to the refrigerant located inside the evaporator. The refrigeration medium stores this energy. This raises the energy level of the refrigerant.

Das Kältemedium fliest dabei in Strömungsrichtung durch den Verdampfer. Die Strömungsrichtung ist also von vor dem Verdampfer zu nach dem Verdampfer definiert.The cooling medium flows in the direction of flow through the evaporator. The flow direction is thus defined from before the evaporator to after the evaporator.

Zugrundeliegende AufgabeUnderlying task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmepumpenkreislauf eine Effizienzsteigerung, messbar durch eine Steigerung der sogenannten Leitungszahl des Wärmepumpenkreislaufs, zu erreichen.The invention has for its object to achieve in a heat pump cycle an increase in efficiency, measurable by increasing the so-called line number of the heat pump cycle.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdampfer gelöst, der von einem Kältemedium in einer Strömungsrichtung zu durchströmen ist, wobei dem Verdampfer eine Umschalteinrichtung zum Umkehren der Strömungsrichtung des Kältemediums durch den Verdampfer zugeordnet ist.This object is achieved according to the invention with a heat pump cycle with an evaporator, which is to be flowed through by a refrigerant in a flow direction, the evaporator is associated with a switching device for reversing the flow direction of the refrigerant through the evaporator.

Bei derzeitigen Wärmepumpenkreisläufen nimmt das Kältemedium innerhalb des Verdampfers thermische Energie auf und kühlt den Verdampfer dabei ab. Mit dem Abkühlen des Verdampfers bildet sich außen an dem Verdampfer Eis. Das Eis an dem Verdampfer wirkt dämmend und vermindert die Fähigkeit des Verdampfers durch das Eis hindurch thermische Energie in das Kältemedium zu leiten. Der Wirkungsgrad des Verdampfers und damit der Wirkungsgrad des Wärmepumpenkreislaufs nehmen ab. Um das Eis am Verdampfer abzutauen, wird derzeit der Wärmepumpenkreislauf gestoppt und es wird gewartet bis das Eis des Verdampfers an dessen Außenseite von außen her abgetaut ist. Während dieser Wartezeit kann der Wärmepumpenkreislauf also nicht betrieben werden. Diese Zeitspanne führt entsprechend zu einer Effizienzverringerung bei dem Wärmepumpenkreislauf.In current heat pump cycles, the refrigerant within the evaporator absorbs thermal energy and thereby cools the evaporator. As the evaporator cools, ice forms on the outside of the evaporator. The ice on the evaporator acts to insulate and reduce the ability of the evaporator to pass thermal energy into the cryogen through the ice. The efficiency of the evaporator and thus the efficiency of the heat pump cycle decrease. In order to defrost the ice at the evaporator, the heat pump cycle is currently stopped and it is waited until the ice of the evaporator is defrosted on the outside from the outside. During this waiting period, the heat pump cycle can not be operated. This period of time leads accordingly to an efficiency reduction in the heat pump cycle.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Wärmepumpenkreislauf mit einer Umschalteinrichtung zum Umkehren der Strömungsrichtung des Kältemediums durch den Verdampfer versehen. Die Umschalteinrichtung ist so gestaltet, dass von einer normalen, ersten Strömungsrichtung zu einer zweiten Strömungsrichtung umzuschalten ist. Das Umkehren der Strömungsrichtung bewirkt, dass sich eine Strömung des Kältemediums im Verdampfer umkehrt. In der ersten Strömungsrichtung geht innerhalb des Verdampfers, unter Aufnahme von thermischer Energie, das Kältemedium von einem flüssigen Aggregatszustand in einen gasförmigen Aggregatszustand über. Mit der zweiten Strömungsrichtung ist erfindungsgemäß der Verdampfer von Kältemedium durchströmt, welches eine höhere thermischer Energie bzw. Wärme aufweist. Das Kältemedium gibt dann beim Durchfliesen des Verdampfers an diesen die thermische Energie ab. Der Verdampfer wird so von innen mittels der thermischen Energie des Kältemediums erwärmt. Mit dem Erwärmen des Verdampfers von innen wird auch das außen am Verdampfer abgelagerte Eis von innen her abgetaut. Die Zeitspanne um das Eis abzutauen nimmt dadurch ab, was zu einer Effizienzsteigerung für den Wärmepumpenkreislauf führt.In the solution according to the invention, a heat pump cycle is provided with a switching device for reversing the flow direction of the refrigerant through the evaporator. The switching device is designed so that it is necessary to switch from a normal, first flow direction to a second flow direction. Reversing the flow direction causes a flow of the refrigerant in the evaporator to reverse. In the first flow direction, within the evaporator, taking up thermal energy, the cooling medium changes from a liquid state of aggregation to a gaseous state of aggregation. With the second flow direction according to the invention, the evaporator flows through the refrigerant medium, which has a higher thermal energy or heat. The cooling medium then gives off the thermal energy as it flows through the evaporator. The evaporator is heated from the inside by means of the thermal energy of the refrigerant medium. With the heating of the evaporator from the inside, the ice deposited on the outside of the evaporator is also defrosted from the inside. The period of time to defrost the ice decreases, which leads to an increase in efficiency for the heat pump cycle.

Aufgrund des schnelleren Abtauens kann auch öfter kurz abgetaut werden, also die Abtauhäufigkeit erhöht werden, was zu durchschnittlich geringerer Eisbildung am Verdampfer führt. Der Wirkungsgrad des Verdampfers und die Leitzahl des Wärmepumpenkreislaufs nehmen zu. Besonders vorteilhaft ist, wenn zum Abtauen das Kältemedium beim Eintritt in den Verdampfer gasförmig ist und beim Durchfließen des Verdampfers sich verflüssigt. Bei diesem Phasenübergang des Kältemediums von gasförmig zu flüssig wird insbesondere die thermische Energie in Form von Kondensationswärme abgegeben.Due to the faster defrosting can often be defrosted often, so the Abtauhäufigkeit be increased, which leads to average lower ice formation on the evaporator. The efficiency of the evaporator and the guide number of the heat pump cycle increase. It is particularly advantageous if, for defrosting, the cold medium is gaseous on entering the evaporator and liquefies as it flows through the evaporator. In this phase transition of the refrigerant medium from gaseous to liquid in particular the thermal energy is given off in the form of heat of condensation.

In bevorzugter Weise ist in dem erfindungsgemäßen Wärmepumpenkreislauf ferner ein Verflüssiger vorgesehen, der von dem Kältemedium in der Strömungsrichtung zu durchströmen ist, wobei mit der Umschalteinrichtung auch die Strömungsrichtung durch den Verflüssiger umkehrbar ist. Innerhalb des Verflüssigers geht das Kältemedium beim Durchströmen in der herkömmlichen, ersten Strömungsrichtung von einem gasförmigen Aggregatszustand in einen flüssigen Aggregatszustand über. Der Verflüssiger gibt dann thermische Energie ab. Die erfindungsgemäße Umschalteinrichtung kehrt an dem Verflüssiger diese erste Strömungsrichtung zu der zweiten Strömungsrichtung hin um. Der Verflüssiger ist dann entgegengesetzt zu der normalen, ersten Strömungsrichtung mit der zweiten Strömungsrichtung durchflossen. Das Kältemedium nimmt dann an dem Verflüssiger in der zweiten Strömungsrichtung thermische Energie auf. Das Kältemedium kann entsprechend diese am Verflüssiger aufgenommene, thermische Energie nachfolgend in der zweiten Strömungsrichtung dem Verdampfer zuführen. Besonders vorteilhaft ist das Kältemedium in der zweiten Strömungsrichtung vor Eintritt in den Verflüssiger flüssig und wird dann unter Aufnahme von thermischer Energie im Verflüssiger gasförmig. Der Verflüssiger wirkt in dieser zweiten Strömungsrichtung also genau umgekehrt, nämlich als Verdampfer.In a preferred manner, a condenser is also provided in the heat pump cycle according to the invention, which is to be flowed through by the refrigerant in the flow direction, wherein with the switching means and the flow direction is reversible by the liquefier. Within the liquefier, the cooling medium, when flowing through in the conventional, first flow direction, changes from a gaseous state of aggregation into a liquid state of aggregation. The condenser then releases thermal energy. The switching device according to the invention reverses at the condenser this first flow direction to the second flow direction. The condenser is then flowed through in the opposite direction to the normal, first flow direction with the second flow direction. The cooling medium then absorbs thermal energy at the condenser in the second flow direction. The cooling medium can accordingly supply this thermal energy absorbed by the condenser to the evaporator in the second flow direction. Particularly advantageously, the cooling medium is liquid in the second flow direction before it enters the liquefier and then becomes gaseous with the absorption of thermal energy in the liquefier. The condenser acts in this second flow direction exactly the opposite, namely as an evaporator.

Ferner ist vorteilhaft ein Verdichter vorgesehen und die Umschalteinrichtung mit einer ersten Vier-Wege-Ventilanordnung gestaltet, mittels der in einer ersten Schaltstellung der Verdichter mit dem Verflüssiger strömungsleitend verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung der Verdichter mit dem Verdampfer strömungsleitend verbunden ist. Der Verdichter verdichtet bzw. komprimiert in dem Wärmepumpenkreislauf das dortige Kältemedium. Dieses Kältemedium wird also dabei mittels des Verdichters zusammengepresst, dessen Druck steigt. Die Vier-Wege-Ventilanordnung ermöglicht ein Umschalten zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung mittels einem oder mehreren Ventilen. Diese befinden sich zwischen vier Anschlüssen bzw. Öffnungen, welche die Zu- und Abgänge der durch die Vier-Wege-Ventilanordnung führenden Wege sind. Bei der ersten Schaltstellung ist der Anschluss, an dem der Verdichter angeschlossen ist, mit dem Anschluss, an dem der Verflüssiger angeschlossen ist, strömungsleitend verbunden. Bei einem Wechsel von der ersten Schaltstellung zu der zweiten Schaltstellung, ist der Anschluss, an dem der Verdichter angeschlossen ist, mit dem Anschluss verbunden, an dem der Verdampfer angeschlossen ist. Mit einer solchen Ventilschaltung kann besonders einfach vom Verdichter aus einmal der Verdampfer und einmal der Verflüssiger aus angesprochen bzw. angeströmt werden. So kann die oben erläuterte Umschaltung der Strömungsrichtungen sehr kostengünstig und effektiv realisiert werden.Furthermore, a compressor is advantageously provided and the switching device is designed with a first four-way valve arrangement, by means of which in a first switching position of the compressor with the condenser fluidly connected and is connected in a second switching position of the compressor with the evaporator flow-conducting. The compressor compresses or compresses the local cooling medium in the heat pump cycle. This refrigerant is thus compressed by means of the compressor, the pressure rises. The four-way valve arrangement allows switching between the first switching position and the second switching position by means of one or more valves. These are located between four ports, which are the inlets and outlets of the paths leading through the four-way valve assembly. In the first switching position, the connection to which the compressor is connected is connected to the connection to which the condenser is connected in a flow-conducting manner. When changing from the first shift position to the second shift position, the port to which the compressor is connected is connected to the port connected, to which the evaporator is connected. With such a valve circuit, the evaporator and once the condenser can be addressed or flowed particularly easily from the compressor once. Thus, the above-described switching of the flow directions can be realized very inexpensively and effectively.

In bevorzugter Weise ist ferner ein Abscheider vorgesehen und die Umschalteinrichtung mit einer zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung versehen, mittels der in einer ersten Schaltstellung der Verflüssiger mit einem Eingang des Abscheiders strömungsleitend verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung ein Ausgang des Abscheiders mit dem Verflüssiger strömungsleitend verbunden ist. Der Abscheider scheidet aus einem Gemisch von flüssigem und gasförmigem Kältemedium das flüssige Kältemedium von dem gasförmigen Kältemedium ab. Mittels der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung ist die Strömungsrichtung an einer zweiten Stelle im Wärmepumpenkreislauf umschaltbar. Dabei wird zwischen einer ersten und zweiten Schaltstellung umgeschaltet. Bei der ersten Schaltstellung strömt das Kältemedium in der genannten ersten Strömungsrichtung und der Verflüssiger arbeitet herkömmlich als Verflüssiger. Bei der zweiten Schaltstellung arbeitet hingegen der Verdampfer als Verflüssiger und der Verflüssiger, wie erläutert, als Verdampfer. Daher wird erfindungsgemäß vorteilhalft mittels der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung in der ersten Schaltstellung Kältemedium vom Verflüssiger zum Eingang des Abscheiders geleitet. In dem Abscheider wird von diesem Kältemedium der gasförmige Anteil wie erläutert abgeschieden. In der zweiten Schaltstellung wird mittels der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung vom Ausgang des Abscheiders das Kältemedium zum Verflüssiger geleitet, der dann aber als Verdampfer wirkt. Am Ausgang des Abscheiders tritt nur flüssiges Kältemedium aus, welches dann entsprechend in dem als Verdampfer wirkenden Verflüssiger verdampft werden kann. Am Eingang des Abscheiders wird also das genannte Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Kältemedium zugeleitet. Am Ausgang tritt aus dem Abscheider nur der flüssige Anteil des Kältemediums aus. Das gasförmige Kältemedium sammelt sich bevorzugt in einem oberen Bereich des Abscheiders und tritt dort an einer ersten Abführöffnung aus. Das flüssige Kältemedium sammelt sich vorteilhaft aufgrund der Schwerkraft in einem unteren Bereich des Abscheiders und tritt dort an einer zweiten Abführöffnung aus. Ein solcher Abscheider funktioniert allein aufgrund der an ihm wirkenden Schwerkraft.In a preferred manner, a separator is further provided and the switching means provided with a second four-way valve arrangement, by means of which in a first switching position of the condenser with an input of the separator is flow-connected and in a second switching position, an outlet of the separator with the condenser flow-conducting connected is. The separator separates the liquid refrigerant from the gaseous refrigerant from a mixture of liquid and gaseous cryogen. By means of the second four-way valve arrangement, the flow direction at a second location in the heat pump cycle can be switched. It is switched between a first and second switching position. In the first switching position, the cooling medium flows in said first flow direction and the condenser conventionally operates as a condenser. In the second switching position, however, the evaporator operates as a condenser and the condenser, as explained, as an evaporator. Therefore, in accordance with the invention, by means of the second four-way valve arrangement in the first switching position, refrigerant medium is passed from the condenser to the inlet of the separator. In the separator, the gaseous fraction is separated from this refrigerant as explained. In the second switching position, the refrigerant is passed to the condenser by means of the second four-way valve assembly from the output of the separator, which then acts as an evaporator. At the outlet of the separator only liquid refrigerant emerges, which can then be vaporized correspondingly in the condenser acting as an evaporator. At the entrance of the separator so called mixture of liquid and gaseous refrigerant is supplied. At the exit of the separator exits only the liquid portion of the refrigerant medium. The gaseous cryogen preferably collects in an upper region of the separator and occurs there at a first discharge opening. The liquid refrigerant accumulates advantageous due to gravity in a lower portion of the separator and exits there at a second discharge opening. Such a separator works solely due to the gravity acting on it.

Ferner ist vorteilhaft der Verdichter strömungsleitend zwischen der ersten und der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung vorgesehen. Eine solche Anordnung des Verdichters zwischen den beiden Vier-Wege-Ventilanordnungen ermöglicht der ersten und der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung die Strömungsrichtung des Kältemediums vor und nach dem Verdichter zu verändern, sie aber in dem Verdichter selbst gleich zu belassen. Nur wenn die Strömungsrichtung im Verdichter gleich bleibt, kann dieser auch als Verdichter wirken. Somit kann die Strömungsrichtung durch den Verdichter sehr einfach unverändert belassen werden.Further advantageously, the compressor is provided in flow communication between the first and second four-way valve assemblies. Such an arrangement of the compressor between the two four-way valve arrangements allows the first and the second four-way valve arrangement to change the flow direction of the refrigerant medium before and after the compressor, but to leave it in the compressor itself equal. Only if the flow direction in the compressor remains the same, it can also act as a compressor. Thus, the flow direction through the compressor can be left very simple unchanged.

Erfindungsgemäß ist daher auch der Verdichter vorzugsweise von dem Kältemedium in nur einer Strömungsrichtung zu durchströmen, wobei die Strömungsrichtung bei der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung gleich ist. Der Verdichter wird so immer mit der gleichen, identischen Strömungsrichtung durchströmt. Ein Umschalten zwischen der ersten Schalstellung und der zweiten Schaltstellung beeinflusst diese Strömungsrichtung und somit die Funktionsweise des Verdichters nicht. Dieser Aspekt, dass ein Teil des Wärmepumpenkreislaufs trotz Umschaltung nur in einer Strömungsrichtung zu durchströmen ist, gilt auch für den Abscheider. Daher ist auch der Abscheider vorzugsweise von dem Kältemedium in nur einer Strömungsrichtung zu durchströmen, wobei die Strömungsrichtung bei der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung gleich ist. Ferner ist vorteilhaft auch der Abscheider strömungsleitend zwischen der ersten und der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung vorgesehen.According to the invention, the compressor is therefore preferably to flow from the refrigerant in only one flow direction, wherein the flow direction in the first switching position and the second switching position is the same. The compressor is thus always flowed through with the same, identical flow direction. Switching between the first switching position and the second switching position does not influence this flow direction and thus the functioning of the compressor. This aspect, that a part of the heat pump cycle is to flow in spite of switching only in one direction of flow, also applies to the separator. Therefore, the separator is preferably to flow from the refrigerant in only one flow direction, wherein the flow direction in the first switching position and the second switching position is the same. Furthermore, the separator is also advantageously provided in flow-conducting fashion between the first and the second four-way valve arrangement.

Ferner ist vorzugsweise eine Messeinrichtung zum Messen eines Vereisungsgrads des Verdampfers vorgesehen. Der Vereisungsgrad zeigt die abgelagerte Dicke von Eis an dem Verdampfer an. So ist mittels der Messeinrichtung zu bestimmen, wie dick die Eisschicht auf dem Verdampfer ist. Die Dicke der Eisschicht gibt die Dämmwirkung des Eises an dem Verdampfer an. Anhand der Dämmwirkung kann dann entschieden werden, wann ein Abtauen des Verdampfers sinnvoll ist.Furthermore, a measuring device for measuring a degree of icing of the evaporator is preferably provided. The degree of icing indicates the deposited thickness of ice on the evaporator. So is by means of the measuring device to Determine how thick the ice layer on the evaporator is. The thickness of the ice layer indicates the insulating effect of the ice on the evaporator. Based on the insulating effect can then be decided when a defrosting of the evaporator makes sense.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ferner die Messeinrichtung zum Messen des Vereisungsgrades des Verdampfers dazu eingerichtet, eine insbesondere elektrische Leistungsaufnahme des Verdichters zu ermitteln. Die Leistungsaufnahme des Verdichters zeigt, in welcher Zeitspanne der Verdichter wieviel Leistung benötigt, um das Kältemedium zu verdichten. Wenn der Vereisungsgrad des Verdampfers zunimmt, nimmt somit auch die Leistungsaufnahme des Verdichters zu. Die Leistungsaufnahme kann also vorteilhaft als Messgröße für den Vereisungsgrad des Verdampfers genutzt werden.According to the invention, the measuring device for measuring the degree of icing of the evaporator is furthermore configured to determine a particular electrical power consumption of the compressor. The power consumption of the compressor shows how much time the compressor needs how much power to compress the refrigerant. As the degree of icing of the evaporator increases, so does the power consumption of the compressor. The power consumption can thus be used advantageously as a measure of the degree of icing of the evaporator.

In bevorzugter Weise ist ferner eine Steuereinrichtung zum zeitgleichen Umschalten der ersten und zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung vorgesehen. In der Steuereinrichtung wird ein eingehendes Signal nach einer festgelegten Bedingung verarbeitet. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, gibt die Steuereinrichtung ein Stellsignal aus. Das Stellsignal wird an die erste und zweite Vier-Wege-Ventilanordnung zum gleichen Zeitpunkt übertragen, womit das zeitgleiche Umschalten beider Vier-Wege-Ventilanordnungen erfolgt. Das zeitgleiche Umschalten ermöglicht so, an mehreren Stellen gleichzeitig von der ersten Strömungsrichtung zu der zweiten Strömungsrichtung im Wärmepumpenkreislauf zu wechseln, während an anderen Stelle die Strömungsrichtung gleich bleibt.In a preferred manner, a control device for simultaneously switching the first and second four-way valve arrangement is also provided. In the control device, an incoming signal is processed according to a specified condition. If this condition is satisfied, the control device outputs a control signal. The actuating signal is transmitted to the first and second four-way valve assembly at the same time, whereby the simultaneous switching of both four-way valve assemblies takes place. The simultaneous switching thus allows to change at several points simultaneously from the first flow direction to the second flow direction in the heat pump cycle, while at another point the flow direction remains the same.

Ferner ist erfindungsgemäß auch speziell ein Verwenden einer derartigen Umschalteinrichtung zum Umkehren der Strömungsrichtung des Kältemediums in einem Wärmepumpenkreislauf vorgesehen.Furthermore, according to the invention, it is also specifically provided to use such a switching device for reversing the flow direction of the refrigerating medium in a heat pump cycle.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
eine Übersicht eines Wärmepumpenreislaufs gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2
eine Übersicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpenreislaufs mit einem Abscheider und einer Pumpe,
Fig. 3
eine Übersicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpenreislaufs mit einer Pumpe, die innerhalb des Abscheiders angeordnet ist.
Fig. 4
eine Übersicht des erfindungsgemäßen Wärmepumpenreislaufs gemäß Fig. 3 im Heizbetrieb, mit einer Umschalteinrichtung,
Fig. 5
eine Übersicht des erfindungsgemäßen Wärmepumpenreislaufs mit einer umgeschalteten Umschalteinrichtung, im Abtaubetrieb,
Fig. 6
eine Übersicht des erfindungsgemäßen Wärmepumpenkreislaufs gemäß Fig. 3, bei dem die im Abscheider vorgesehene Pumpe als eine Schieberpumpe ausgeführt ist,
Fig. 7
eine Detailansicht der Schieberpumpe gemäß Fig. 6,
Fig. 8
eine Übersicht des erfindungsgemäßen Wärmepumpenkreislaufs gemäß Fig. 3 bei dem die im Abscheider vorgesehene Pumpe als eine Kolbenpumpe ausgeführt ist,
Fig. 9
eine Detailansicht der Kolbenpumpe gemäß Fig. 8,
Fig. 10
eine Übersicht eines erfindungsgemäßen Wärmepumpenreislauf gemäß Fig. 6 mit zwei Vier-Wege-Ventilanordnungen, und
Fig. 11
eine Detailansicht der Vier-Wege-Ventilanordnung gemäß Fig. 10.
An exemplary embodiment of the solution according to the invention will be explained in more detail below with reference to the attached schematic drawings. It shows:
Fig. 1
an overview of a heat pump cycle according to the prior art,
Fig. 2
an overview of a heat pump cycle according to the invention with a separator and a pump,
Fig. 3
an overview of a heat pump cycle according to the invention with a pump which is disposed within the separator.
Fig. 4
an overview of the heat pump cycle according to the invention according to Fig. 3 in heating mode, with a switching device,
Fig. 5
an overview of the heat pump cycle according to the invention with a switched switching device, in the defrosting operation,
Fig. 6
an overview of the heat pump cycle according to the invention according to Fig. 3 in which the pump provided in the separator is designed as a slide pump,
Fig. 7
a detailed view of the slide pump according to Fig. 6 .
Fig. 8
an overview of the heat pump cycle according to the invention according to Fig. 3 in which the pump provided in the separator is designed as a piston pump,
Fig. 9
a detailed view of the piston pump according to Fig. 8 .
Fig. 10
an overview of a heat pump according to the invention according to Fig. 6 with two four-way valve arrangements, and
Fig. 11
a detailed view of the four-way valve assembly according to Fig. 10 ,

Detaillierte Beschreibung des AusführungsbeispielsDetailed description of the embodiment

Die Fig. 1 zeigt als Stand der Technik einen Wärmepumpenkreislauf 10 bzw. Kältemediumkreislaufs einer Wärmepumpe mit einer Niedertemperatur-Wärmequelle 12 und einer Hochtemperatur-Wärmesenke 14. Der Wärmepumpenkreislauf 10 ist mit einer fluidleitenden, druckdichten Kreislaufleitung 16 gebildet, die von einem Kältemedium bzw. Fluid 18 durchströmt ist. Als Fluid 18 wird vorliegend bevorzugt ein so genanntes Sicherheitskältemittel verwendet. Dieses ist insbesondere ohne Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) zusammengesetzt. Besonders bevorzugt wird ein Propan-Kältemittel verwendet. Die Kreislaufleitung ist in einen Niedrigdruckbereich 20 und einen Hochdruckbereich 22 unterteilt. Die Unterteilung des Wärmepumpenkreislaufs 10 erfolgt an einem Verdichter 24, der die Kreislaufleitung 16 fluidleitend unterbricht. Der Verdichter 24 verdichtet das Kältemedium 18 von dem Niederdruckbereich 20 zu dem Hochdruckbereich 22 hin in einer Strömungsrichtung 26. Der Hochdruckbereich 22 ist von dem Niederdruckbereich 20 ferner mit einer Drossel 28 abgeteilt die ebenfalls die Kreislaufleitung 16 fluidleitend unterbricht.The Fig. 1 As the prior art shows a heat pump cycle 10 and a refrigerant circuit of a heat pump with a low-temperature heat source 12 and a high-temperature heat sink 14. The heat pump cycle 10 is formed with a fluid-conducting, pressure-tight circulation line 16, which is traversed by a refrigerant or fluid 18. In the present case, a so-called safety refrigerant is preferably used as the fluid 18. This is in particular composed without fluorocarbons (CFCs). Particularly preferably, a propane refrigerant is used. The circulation line is divided into a low-pressure region 20 and a high-pressure region 22. The subdivision of the heat pump cycle 10 takes place on a compressor 24, which interrupts the circulation line 16 fluid-conducting. The compressor 24 compresses the cooling medium 18 from the low-pressure region 20 toward the high-pressure region 22 in a flow direction 26. The high-pressure region 22 is further divided from the low-pressure region 20 with a throttle 28 which likewise interrupts the circulation line 16 in a fluid-conducting manner.

Die Strömungsrichtung 26 innerhalb des Verdichters 24 gibt die Strömungsrichtung des Kältemediums 18 innerhalb des Wärmepumpenkreislaufs 10 vor.The flow direction 26 within the compressor 24 indicates the flow direction of the cooling medium 18 within the heat pump cycle 10.

Im Niederdruckbereich 20 ist ein Verdampfer 30 vorgesehen, der die Kreislaufleitung 16 zwischen der Drossel 28 und dem Verdichter 24 fluidleitend unterbricht. Der Verdampfer 30 ist bei der Niedertemperatur-Wärmequelle 12 angeordnet und entzieht der Niedertemperatur-Wärmequelle 12 thermische Energie. Im Hochdruckbereich 22 ist ein Verflüssiger 32 angeordnet, der die Kreislaufleitung 16 zwischen dem Verdichter 24 und dem Drossel 28 fluidleitend unterbricht. Der Verflüssiger 32 ist bei der Hochtemperatur-Wärmesenke 14 angeordnet und gibt dort thermische Energie an diese ab.In the low-pressure region 20, an evaporator 30 is provided, which interrupts the circulation line 16 between the throttle 28 and the compressor 24 fluid-conducting. The evaporator 30 is located at the low-temperature heat source 12 and draws the low-temperature heat source 12 thermal energy. In the high pressure area 22, a condenser 32 is arranged, which interrupts the circulation line 16 between the compressor 24 and the throttle 28 fluidly. The condenser 32 is disposed at the high-temperature heat sink 14 and outputs there thermal energy from this.

In dem Wärmepumpenkreislauf 10 nimmt der Verdampfer 30 thermische Energie von der Niedertemperatur-Wärmequelle 12 auf. Dabei wird das innerhalb des Verdampfers 30 vorhandene flüssige Kältemedium 18 verdampft. Das Kältemedium 18 wechselt dort also seinen Aggregatszustand von flüssig zu gasförmig. Das dann gasförmige Kältemedium 18 wird durch die Kreislaufleitung 16 hindurch zu dem Verdichter 24 geleitet. Der Verdichter 24 verdichtet das gasförmige Kältemedium 18 mittels mechanischer Arbeit, wobei das gasförmige Kältemedium 18 zusammengepresst bzw. komprimiert wird. Es steigen dabei der Druck und die Temperatur des gasförmigen Kältemediums 18. Das Energieniveau des Kältemediums 18 nimmt dabei zu. Der Verdichter 24 bestimmt ferner die Strömungsrichtung 26 innerhalb des Wärmepumpenkreislaufs 10 von nicht verdichtetem Kältemedium 18 zu verdichtetem Kältemedium 18. Dabei kann ausschließlich gasförmiges Kältemedium 18 verdichtet werden, da sich flüssiges Kältemedium 18 nicht zusammenpressen lässt.In the heat pump cycle 10, the evaporator 30 receives thermal energy from the low temperature heat source 12. In this case, the existing within the evaporator 30 liquid refrigerant 18 is evaporated. The refrigeration medium 18 thus changes its state of aggregation from liquid to gaseous. The then gaseous cooling medium 18 is passed through the circulation line 16 to the compressor 24. The compressor 24 compresses the gaseous cooling medium 18 by means of mechanical work, wherein the gaseous cooling medium 18 is compressed or compressed. The pressure and the temperature of the gaseous cooling medium 18 increase. The energy level of the cooling medium 18 increases. The compressor 24 further determines the flow direction 26 within the heat pump cycle 10 of non-compressed refrigerant medium 18 to compressed refrigerant medium 18. In this case, only gaseous cryogen 18 can be compressed, since liquid cryogen 18 can not be compressed.

Das verdichtete, gasförmige Kältemedium wird an den Verflüssiger 32 weitergeleitet. Der Verflüssiger 32 gibt thermische Energie von dem Kältemedium 18 an die Hochtemperatur-Wärmesenke 14 ab. Mit dem Abgeben der thermischen Energie aus dem gasförmigen Kältemedium 18 verflüssigt sich das Kältemedium 18. Das Kältemedium 18 wechselt also an dem Verflüssiger 32 den Aggregatszustand von gasförmig zu flüssig. Das flüssige Kältemedium 18 wird durch die Kreislaufleitung 16 zu der Drossel 28 transportiert. An der Drossel 28 wird das unter Druck stehende flüssige Kältemedium 18 entspannt. Mittels der Drossel 28 wird so der Druck des Kältemediums 18 vor der Drossel 28 zu dem Druck nach der Drossel 28 verringert. Von der Drossel 28 wird das flüssige Kältemedium 18 weiter zu dem Verdampfer 30 transportiert. Wenn das Kältemedium 18 wieder an dem Verdampfer 30 angekommen ist, ist der Wärmepumpenkreislauf 10 geschlossen.The compressed, gaseous refrigerant medium is forwarded to the condenser 32. The condenser 32 releases thermal energy from the cold medium 18 to the high-temperature heat sink 14. With the discharge of the thermal energy from the gaseous cryogen 18, the cryogen 18 liquefies. The cryogen 18 thus changes at the condenser 32, the state of matter from gaseous to liquid. The liquid refrigerant 18 is transported through the circulation line 16 to the throttle 28. At the throttle 28, the pressurized liquid refrigerant medium 18 is released. By means of the throttle 28 so the pressure of the refrigerant medium 18 is reduced in front of the throttle 28 to the pressure downstream of the throttle 28. From the throttle 28, the liquid refrigerant 18 is further to the Evaporator 30 transported. When the refrigerant medium 18 has returned to the evaporator 30, the heat pump cycle 10 is closed.

Die Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmepumpenkreislauf 10, bei dem ein Abscheider 34 vor dem Verdichter 24 angeordnet ist. Der Abscheider 34 trennt einen flüssigen Anteil 36 des Kältemediums 18 mittels Erdgravitation, deren Richtung durch einen Pfeil 38 angegeben ist, von einem gasförmigen Anteil 40 des Kältemediums 18 ab. Der Abscheider 34 ist mit einer druckdichten, zylinderförmigen Außenhülle 42 gestaltet, die sich in Richtung der Erdgravitation nach unten längserstreckt. Die Außenhülle 42 durchbrechend sind in deren oberen Bereich eine erste Zuführöffnung bzw. ein Eingang 44 und eine erste Abführöffnung 45 sowie in deren unteren Bereich eine zweite Abführöffnung bzw. ein Ausgang 46 vorgesehen. Innerhalb der Außenhülle 42 ist ferner im oberen Bereich des Abscheiders 34 ein Abscheideraum 48 und im unteren Bereich des Abscheiders 34 ein Sammelraum 50 gebildet. Zwischen dem Abscheideraum 48 und dem Sammelraum 50 liegt ein Pegel bzw. Flüssigkeitsstand 52 des dort abgeschiedenen und gesammelten Kältemediums 18.The Fig. 2 shows a heat pump cycle 10 according to the invention, in which a separator 34 is arranged in front of the compressor 24. The separator 34 separates a liquid fraction 36 of the cold medium 18 from a gaseous fraction 40 of the cold medium 18 by means of earth gravity, the direction of which is indicated by an arrow 38. The separator 34 is designed with a pressure-tight, cylindrical outer shell 42 which extends longitudinally in the direction of earth gravity. The outer sheath 42, a first feed opening or an inlet 44 and a first discharge opening 45 and in the lower region of a second discharge opening or an output 46 are provided in the upper region thereof. Within the outer shell 42, a separating chamber 48 is further formed in the upper region of the separator 34, and a collecting chamber 50 is formed in the lower region of the separator 34. Between the separation chamber 48 and the collecting space 50 is a level or liquid level 52 of the there separated and collected refrigerant medium 18th

An den Sammelraum 50 ist fluidleitend an die zweite Abführöffnung 46 eine Abscheiderleitung 54 angeschlossen, die an den ersten Einlassbereich 55 einer Pumpe 56 führt.A separator line 54, which leads to the first inlet region 55 of a pump 56, is connected to the collecting chamber 50 in a fluid-conducting manner to the second discharge opening 46.

Die Pumpe 56 ist von einem Antrieb 58 angetrieben, der an die Pumpe 56 mit einem Übertragungselement 60 drehmomentenübertragend gekoppelt ist. Der Antrieb 58 ist dabei insbesondere als Elektromotor gestaltet.The pump 56 is driven by a drive 58, which is coupled to the pump 56 with a transmission element 60 to transmit torque. The drive 58 is designed in particular as an electric motor.

Von der Pumpe 56 fliest das Kältemedium 18 durch einen Auslassbereich 61 in eine zweite Verbindungsleitungsleitung 62. Durch die zweite Verbindungsleitung 62 fliest das Kältemedium 18 dann weiter zu der Kreislaufleitung 16 zwischen dem Verflüssiger 32 und der Drossel 28. Insbesondere ist die Drossel 28 als ein Hochdruckregler 63 ausgeführt. Das Kältemedium 18 wird dort in die Kreislaufleitung 16 eingespeist. In der Kreislaufleitung 16 mischt sich dann der vom Abscheider 34 abgepumpte flüssige Anteil 36 des Kältemediums 18 mit dem Kältemedium 18, das von dem Hochdruckregler 63 zufließt.From the pump 56, the cooling medium 18 flows through an outlet region 61 into a second connecting line 62. The second connecting line 62 then continues to flow the cooling medium 18 to the circulation line 16 between the condenser 32 and the throttle 28. In particular, the throttle 28 is a high-pressure regulator 63 executed. The cold medium 18 is there in the circulation line 16 fed. In the circulation line 16, the liquid fraction 36 of the cooling medium 18 pumped from the separator 34 then mixes with the cooling medium 18, which flows from the high-pressure regulator 63.

Im Unterschied zu dem Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß Fig. 1 ist bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß Fig. 2 der Abscheider 34 nach dem Verdampfer 30 und vor dem Verdichter 24 angeordnet. Der Abscheider 34 trennt, wie oben bereits beschrieben, einen flüssigen Anteil 36 des Kältemediums 18 von dem ansonsten gasförmigen Anteil. Es gelangt also nur noch gasförmiges Kältemedium 18 in den Verdichter 24. Daher ist mit dem Abscheider 34 nicht mehr zwingend notwendig, dass in dem Verdampfer 30 ein vollständiger Übergang des Aggregatszustandes des Kältemediums 18 von flüssig zu gasförmig erfolgt. Der Verdampfer 30 gemäß Fig. 2 kann daher auch so ausgelegt werden, dass das Kältemedium 18 nach diesem Verdampfer 30 nur teilweise einen gasförmigen Aggregatszustand aufweist. Das Kältemedium 18 ist dann dort eine Mischung aus flüssigem Anteil 36 und aus gasförmigem Anteil 40. Diese Mischung von flüssigem Anteil 36 und gasförmigem Anteil 40 wird vor dem Verdichter 24 mittels des Abscheiders 34 getrennt. Dem Verdichter 24 wird aber, so wie erforderlich, ausschließlich gasförmiges Kältemedium 18 durch die Kreislaufleitung 16 von dem Abscheider 34 zugeführt. Das gasförmige Kältemedium 18 fließt dann, wie auch zu Fig. 1 beschrieben, durch den Verdichter 24 in Strömungsrichtung 26 im Wärmepumpenkreislauf 10 weiter.In contrast to the heat pump cycle 10 according to Fig. 1 is in the heat pump cycle 10 according to Fig. 2 the separator 34 is disposed after the evaporator 30 and in front of the compressor 24. The separator 34 separates, as already described above, a liquid portion 36 of the refrigerant medium 18 from the otherwise gaseous portion. Thus, only gaseous cooling medium 18 enters the compressor 24. Therefore, it is no longer absolutely necessary with the separator 34 that a complete transition of the state of aggregation of the cooling medium 18 from liquid to gaseous takes place in the evaporator 30. The evaporator 30 according to Fig. 2 Therefore, it can also be designed so that the cooling medium 18 after this evaporator 30 only partially has a gaseous state of aggregation. The cold medium 18 is then there a mixture of liquid portion 36 and gaseous portion 40. This mixture of liquid portion 36 and gaseous portion 40 is separated before the compressor 24 by means of the separator 34. The compressor 24 but, as required, only gaseous refrigerant 18 supplied through the circulation line 16 of the separator 34. The gaseous cryogen 18 then flows as well Fig. 1 described by the compressor 24 in the flow direction 26 in the heat pump cycle 10 on.

Der flüssige Anteil 36 des im Abscheider 34 abgeschiedenen Kältemediums 18 sammelt sich im Sammelraum 50. Von dort wird das Kältemedium 18 mittels der Pumpe 56 durch die Abführöffnung 46 und die Abscheiderleitung 54 abgesaugt. Die Pumpe 56 transportiert das Kältemedium 18 durch die zweite Verbindungsleitung 62 zu der Kreislaufleitung 16. Das Kältemedium 18 wird dann in die Kreislaufleitung 16 zwischen der Drossel 28 und dem Verdampfer 30 eingespeist.The liquid portion 36 of the separated in the separator 34 refrigerant 18 collects in the plenum 50. From there, the refrigerant medium 18 is sucked by the pump 56 through the discharge opening 46 and the separator line 54. The pump 56 transports the refrigerant medium 18 through the second connection line 62 to the circulation line 16. The refrigeration medium 18 is then fed into the circulation line 16 between the throttle 28 and the evaporator 30.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß Fig. 2 mit einer Pumpe 56, die innerhalb des Abscheiders 34 angeordnet ist. Vorteilhaft ist die Pumpe 56 innerhalb der Außenhülle 42 des Abscheiders 34, insbesondere im Sammelraum 50, angeordnet. Der Abscheider 34 mit seiner dort integrierten Pumpe 56 unterbricht die Kreislaufleitung 16. Der Zufluss der Kreislaufleitung 16 ist an eine zweite Zuführöffnung 64 in der Außenhülle 42 des Abscheiders 34 angeschlossen. Der Ablauf der Kreislaufleitung 16 ist an die zweite Abführöffnung 46 angeschlossen. Fig. 3 shows the heat pump cycle 10 according to the invention Fig. 2 with a pump 56 disposed within the separator 34. Advantageously, the pump 56 is disposed within the outer shell 42 of the separator 34, in particular in the collecting space 50. The separator 34 with its integrated pump 56 interrupts the circulation line 16. The inflow of the circulation line 16 is connected to a second feed opening 64 in the outer shell 42 of the separator 34. The sequence of the circulation line 16 is connected to the second discharge opening 46.

Die Pumpe 56 ist mit einem ersten Pumpbereich 66 und einem zweiten Pumpbereich 68 gestaltet. Der erste Pumpbereich 66 der Pumpe 56 ist durch eine dritte Verbindungsleitung 70 mit der zweiten Zuführöffnung 64 verbunden. Der zweite Pumpbereich 68 ist durch eine vierte Verbindungsleitung 72 mit der zweiten Abführöffnung 46 fluidleitend verbunden. Das Kältemedium 18 strömt, von dem Verdichter 24 unter Druck gesetzt, zu dem ersten Pumpbereich 66. Der Druck des Kältemediums 18 wirkt für den ersten Pumpbereich 66 als Antrieb, so dass der erste Pumpbereich 66 also als ein Art Expansionsmotor 74 funktioniert. Der Expansionsmotor 74 weist dazu einen ersten Einlassbereich 76 und einen ersten Auslassbereich 78 auf. Der Expansionsmotor 74 ist drehmomentenübertragend mit dem Übertragungselement 60 an den zweiten Pumpbereich 68 gekoppelt.The pump 56 is designed with a first pumping area 66 and a second pumping area 68. The first pumping region 66 of the pump 56 is connected to the second supply port 64 through a third connecting line 70. The second pumping area 68 is fluid-conductively connected to the second discharge opening 46 by a fourth connecting line 72. The cooling medium 18, pressurized by the compressor 24, flows to the first pumping area 66. The pressure of the cooling medium 18 acts as a drive for the first pumping area 66, so that the first pumping area 66 functions as a type of expansion motor 74. The expansion motor 74 has for this purpose a first inlet region 76 and a first outlet region 78. The expansion motor 74 is torque-transmitting coupled to the transmission element 60 to the second pumping area 68.

Der zweite Pumpbereich 68 saugt aus dem Sammelraum 50 des Abscheiders 34 das Kältemedium 18 an und pumpt es in Strömungsrichtung 26 in die Kreislaufleitung 16.The second pumping area 68 sucks in the cold medium 18 from the collecting space 50 of the separator 34 and pumps it in the flow direction 26 into the circulation line 16.

Vor dem Expansionsmotor 74 steht das Kältemedium 18 unter höherem Druck, als nach dem Expansionsmotor 74. Das Kältemedium 18 strömt daher dort selbsttätig durch den Expansionsmotor 74 und versetzt diesen in Bewegung.Before the expansion motor 74, the cooling medium 18 is under higher pressure than after the expansion motor 74. The cooling medium 18 therefore flows there automatically through the expansion motor 74 and puts it in motion.

Die Fig. 4 zeigt den Wärmepumpenreislauf 10 im Heizbetrieb mit einer Umschalteinrichtung 80. Der Heizbetrieb ist der Normalbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs 10. In dem Heizbetrieb wird, wie auch zu Fig. 1 beschrieben, thermische Energie aus der Niedertemperatur-Wärmequelle 12 aufgenommen und an die Hochtemperatur-Wärmesenke 14 abgebeben. Vorliegend kann beispielsweise die Hochtemperatur-Wärmesenke 14 eine Heizung eines Gebäudes sein.The Fig. 4 shows the heat pump cycle 10 in heating mode with a switching device 80. The heating operation is the normal operation of the heat pump cycle 10. In the heating mode, as well as Fig. 1 described, thermal energy taken from the low-temperature heat source 12 and delivered to the high-temperature heat sink 14. In the present case, for example, the high-temperature heat sink 14 may be a heater of a building.

Auch bei den Fig. 1 bis 3 befindet sich der Wärmepumpenreislauf 10 in einem Heizbetrieb. Das Kältemedium 18 strömt dabei wie erläutert in der Strömungsrichtung 26.Also with the Fig. 1 to 3 the heat pump cycle 10 is in a heating mode. The cooling medium 18 flows as explained in the flow direction 26th

Die Umschalteinrichtung 80 ist mit einem ersten Umschaltelement 82 und einem zweiten Umschaltelement 84 gebildet. Das erste Umschaltelement 82 unterbricht die Kreislaufleitung 16 zwischen dem Verdampfer 30 und dem Abscheider 34, sowie die Kreislaufleitung 16 zwischen dem Verdichter 24 und dem Verflüssiger 32. Das zweite Umschaltelement 84 unterbricht die Kreislaufleitung 16 zwischen dem Hochdruckregler 63 und dem Verflüssiger 32 sowie zwischen dem Abscheider 34 und dem Verdampfer 30.The switching device 80 is formed with a first switching element 82 and a second switching element 84. The first switching element 82 interrupts the circulation line 16 between the evaporator 30 and the separator 34, and the circulation line 16 between the compressor 24 and the condenser 32. The second switching element 84 interrupts the circulation line 16 between the high pressure regulator 63 and the condenser 32 and between the separator 34 and the evaporator 30th

Bei den beiden Umschaltelementen 82 und 84 sind jeweils ein erster Anschluss 86, ein zweiter Anschluss 88, ein dritter Anschluss 90 und ein vierter Anschluss 92 ausgebildet. Der erste Anschluss 86 des ersten Umschaltelementes 82 ist an eine fünfte Verbindungsleitung 94, die zum Abscheider 34 führt, angeschlossen. Der zweite Anschluss 88 des ersten Umschaltelementes 84 ist an die Kreislaufleitung 16, vom Verdampfer 30 kommend, angeschlossen. Der dritte Anschluss 90 des ersten Umschaltelementes 84 ist an eine sechste Verbindungsleitung 96, vom Verdichter 24 kommend, angeschlossen und der vierte Anschluss 92 ist an die Kreislaufleitung 16 zum Verdampfer 30 hin angeschlossen.The two switching elements 82 and 84 each have a first terminal 86, a second terminal 88, a third terminal 90 and a fourth terminal 92. The first connection 86 of the first switching element 82 is connected to a fifth connection line 94 leading to the separator 34. The second connection 88 of the first switching element 84 is connected to the circulation line 16, coming from the evaporator 30, connected. The third port 90 of the first switching element 84 is connected to a sixth connecting line 96, coming from the compressor 24, and the fourth port 92 is connected to the circulation line 16 to the evaporator 30 through.

Der erste Anschluss 86 des zweiten Umschaltelementes 84 ist an eine siebte Verbindungsleitung 98, die zur zweiten Abführöffnung 46 vom Abscheider 34 führt, angeschlossen. Der zweite Anschluss 88 des zweiten Umschaltelementes ist an die Kreislaufleitung 16 zum Verdampfer 30 hin führend angeschlossen. Der dritte Anschluss 90 des zweiten Umschaltelementes 84 ist an eine achte Verbindungsleitung 100, die zum Hochdruckregler 63 führt, angeschlossen. Der vierte Anschluss 92 des zweiten Umschaltelementes 84 ist an die Kreislaufleitung 16, vom Verdampfer 30 kommend, angeschlossen. Der Hochdruckregler 63 ist mit einer neunten Verbindungsleitung 102 mit der zweiten Zuführöffnung 64 in der Außenhülle 42 des Abscheiders 34 verbunden.The first connection 86 of the second switching element 84 is connected to a seventh connection line 98, which leads to the second discharge opening 46 from the separator 34. The second connection 88 of the second switching element is connected leading to the circulation line 16 to the evaporator 30 out. The third Terminal 90 of the second switching element 84 is connected to an eighth connecting line 100, which leads to the high-pressure regulator 63. The fourth connection 92 of the second switching element 84 is connected to the circulation line 16, coming from the evaporator 30. The high-pressure regulator 63 is connected to a ninth connecting line 102 with the second feed opening 64 in the outer shell 42 of the separator 34.

Innerhalb der beiden Umschaltelemente 82 und 84 sind jeweils ein erster Durchflussweg 104 und ein zweiter Durchflussweg 106 ausgebildet. Nach Umschalten der Umschaltelemente 82 und 84 sind jeweils, wie in Fig. 5 dargestellt, ein dritter Durchflussweg 108 und ein vierter Durchflussweg 110 gebildet. Der erster Durchflussweg 104 ist vom ersten Anschluss 86 zum zweiten Anschluss 88 und der zweiter Durchflussweg 106 vom dritten Anschluss 90 zum vierten Anschluss 92 ausgebildet.Within the two switching elements 82 and 84, a first flow path 104 and a second flow path 106 are formed in each case. After switching the switching elements 82 and 84, respectively, as in Fig. 5 3, a third flow path 108 and a fourth flow path 110 are formed. The first flow path 104 is formed from the first port 86 to the second port 88 and the second flow path 106 from the third port 90 to the fourth port 92.

Bei dem Wärmepumpenreislauf 10 gemäß Fig. 4 wirkt das dort oben sichtbare Umschaltelement 82 als ein so genanntes Gassteuerventil. Das Umschaltelement 82 kann daher auch durch ein Gassteuerventil gemäß dem Stand der Technik ersetzt sein. Im Gegensatz zu einem solchen Gassteuerventil gemäß dem Stand der Technik weist das Umschaltelement 82 jedoch im Durchmesser größere rohrförmige Anschlüsse 86, 88, 90, 92 auf. Die Anschlüsse 86, 88, 90, 92 sind vorteilhaft mit einem Durchmesser zwischen 12 und 32 mm (in Worten: zwölf und zweiunddreißig Millimeter), besonders vorteilhaft zwischen 17 und 27 mm (in Worten: siebzehn und siebenundzwanzig Millimeter), insbesondere mit einem Durchmesser von 22 mm (in Worten: zweiundzwanzig Millimeter), versehen.In the heat pump cycle 10 according to Fig. 4 acts the switching element 82 visible there above as a so-called gas control valve. The switching element 82 can therefore also be replaced by a gas control valve according to the prior art. However, unlike such a prior art gas control valve, the switching element 82 has larger tubular ports 86, 88, 90, 92 in diameter. The terminals 86, 88, 90, 92 are advantageous with a diameter between 12 and 32 mm (in words: twelve and thirty-two millimeters), more advantageously between 17 and 27 mm (in words: seventeen and twenty-seven millimeters), in particular with a diameter of 22 mm (in words: twenty-two millimeters) provided.

Bei dem Wärmepumpenreislauf 10 gemäß Fig. 4 wirkt das dort unten sichtbare Umschaltelement 84 als ein so genanntes Flüssigkeitsventil. Das Umschaltelement 84 weist im Durchmesser kleinere rohrförmige Anschlüsse 86, 88, 90, 92 als das Umschaltelement 82 auf. Die Anschlüsse 86, 88, 90, 92 sind vorteilhaft mit einem Durchmesser zwischen 5 und 15 mm (in Worten: fünf und fünfzehn Millimeter), besonders vorteilhaft zwischen 7 und 13 mm (in Worten: sieben und dreizehn Millimeter), insbesondere mit einem Durchmesser von 10 mm (in Worten: zehn Millimeter), gestaltet.In the heat pump cycle 10 according to Fig. 4 the switching element 84 visible there below acts as a so-called liquid valve. The switching element 84 has smaller diameter tubular connections 86, 88, 90, 92 than the switching element 82. The terminals 86, 88, 90, 92 are advantageous with a diameter between 5 and 15 mm (in words: five and fifteen millimeters), particularly advantageous between 7 and 13 mm (in words: seven and thirteen millimeters), in particular with a diameter of 10 mm (in words: ten millimeters), designed.

Die Umschaltelemente 82, 84 trennen das Kältemedium 18 in dem Niederruckbereich 20 von dem Kältemedium 18 in dem Hochdruckbereich 22 ab. Der Niederdruckbereich 20 weist vorteilhaft einen Druck zwischen 0,8 und 6,0 bar (in Worten: null Komma acht und sechs Komma null bar) auf. Besonders vorteilhaft weist der Niederdruckbereich 20 einen Druck zwischen 1 und 3 bar (in Worten: ein und drei bar), insbesondere von 2 bar (in Worten: zwei bar), auf. Der Niederdruckbereich 20 weist vorteilhaft eine Temperatur von bis zu -40 °C (in Worten: minus vierzig Grad Celsius) auf. Besonders vorteilhaft weist der Niederdruckbereich 20 eine Temperatur von bis zu -35 °C (in Worten: minus fünfunddreißig Grad Celsius), insbesondere von bis zu -30 °C (in Worten: minus dreißig Grad Celsius), auf.The switching elements 82, 84 separate the cooling medium 18 in the low-pressure region 20 from the cooling medium 18 in the high-pressure region 22. The low-pressure region 20 advantageously has a pressure between 0.8 and 6.0 bar (in words: zero comma eight and six comma zero bar). Particularly advantageously, the low pressure region 20 a pressure between 1 and 3 bar (in words: one and three bar), in particular of 2 bar (in words: two bar) on. The low-pressure region 20 advantageously has a temperature of up to -40 ° C (in words: minus forty degrees Celsius). Particularly advantageously, the low pressure region 20 a temperature of up to -35 ° C (in words: minus thirty five degrees Celsius), in particular of up to -30 ° C (in words: minus thirty degrees Celsius), on.

Der Hochdruckbereich 22 weist vorteilhaft einen Druck zwischen 2 und 35 bar (in Worten: zwei und fünfunddreißig bar) auf. Besonders Vorteilhaft weist der Hochdruckbereich 22 einen Druck von zwischen 4 und 20 bar (in Worten: vier und zwanzig bar) auf. Der Hochdruckbereich 22 weist bei dem Umschaltelement 82 vorteilhaft eine Temperatur von bis zu 110 °C (in Worten: einhundertzehn Grad Celsius) auf. Besonders vorteilhaft weist der Hochdruckbereich 22 bei dem Umschaltelement 84 eine Temperatur von bis zu 60 °C (in Worten: sechzig Grad Celsius) auf.The high-pressure region 22 advantageously has a pressure between 2 and 35 bar (in words: two and thirty-five bar). Particularly advantageously, the high-pressure region 22 has a pressure of between 4 and 20 bar (in words: four and twenty bar). The high-pressure region 22 advantageously has a temperature of up to 110 ° C. (in words: one hundred and ten degrees Celsius) in the case of the switching element 82. Particularly advantageously, the high-pressure region 22 in the switching element 84 has a temperature of up to 60 ° C (in words: sixty degrees Celsius).

Die Fig. 5 zeigt den Wärmepumpenkreislauf 10 mit der umgeschalteten Umschalteinrichtung 80 im so genannten Abtaubetrieb. Dieser Abtaubetrieb ist aus folgenden Grund notwendig: Im erläuterten Heizbetrieb, insbesondere auch bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß Fig. 4, kühlt sich der Verdampfer 30 aufgrund der Aufnahme von thermischer Energie mittels des Kältemediums 18 ab. An dem dann kalten Verdampfer 30 kann sich an dessen Außenseite Eis bilden. Dieses Eis an dem Verdampfer 30 wirkt wie eine Dämmschicht, die einen Wärmedurchgang von außen nach innen an dem Verdampfer 30 erschwert. Der Verdampfer 30 kann dann erschwert Wärme aufnehmen, aus z.B. Umgebungsluft als Niedertemperatur-Wärmequelle 12 in Fig. 1 dargestellt. Um die Dämmschicht von dem Verdampfer 30 zu entfernen, muss das Eis im Abtaubetrieb am Verdampfer 30 abgetaut werden.The Fig. 5 shows the heat pump cycle 10 with the switched switching device 80 in the so-called defrosting operation. This defrost operation is necessary for the following reason: In the illustrated heating operation, in particular also in the heat pump cycle 10 according to Fig. 4 , the evaporator 30 cools due to the absorption of thermal energy by means of the cooling medium 18. At the then cold evaporator 30 can form ice on the outside. This Ice on the evaporator 30 acts as an insulating layer that impedes heat transfer from the outside to the inside of the evaporator 30. The evaporator 30 can then absorb difficult heat from, for example, ambient air as a low-temperature heat source 12 in Fig. 1 shown. In order to remove the insulating layer from the evaporator 30, the ice must be defrosted in the defrosting operation on the evaporator 30.

Die umgeschaltete Umschalteinrichtung 80 hat den ersten Durchflussweg 104 in Fig. 4 dargestellt und zweiten Durchflussweg 106 in Fig. 4 dargestellt zu dem dritten Durchflussweg 108 und vierten Durchflussweg 110 umgeschaltet. Der dritten Durchflussweg 108 ist nun vom zweiten Anschluss 88 zum dritten Anschluss 90 und der vierte Durchflussweg 110 vom ersten Anschluss 86 zum vierten Anschluss 92 ausgebildet.The switched switching device 80 has the first flow path 104 in FIG Fig. 4 and second flow path 106 in FIG Fig. 4 shown switched to the third flow path 108 and fourth flow path 110. The third flow path 108 is now formed from the second port 88 to the third port 90 and the fourth flow path 110 from the first port 86 to the fourth port 92.

Mit dieser Änderung der Durchflusswege wird die erste Strömungsrichtung 26 in Teilen der Kreislaufleitung 16 in eine zweite Strömungsrichtung 112 geändert. Die zweite Strömungsrichtung 112 ist entgegengesetzt zu der ersten Strömungsrichtung 26. Die Strömungsrichtung 26 in den Verbindungsleitungen 94, 96, 98, 100 und 102 bleibt identisch. Somit bleibt auch die Strömungsrichtung 26 im Verdichter, im Abscheider 34 mit seiner integrierten Pumpe 56 und in dem Hochdruckregler 63 bei umgeschalteter Umschalteinrichtung 80 gleich. Die Strömungsrichtung im Verdampfer 30 und Verflüssiger 32 ändert sich hingegen zu der zweiten Strömungsrichtung 112.With this change in the flow paths, the first flow direction 26 is changed in parts of the circulation line 16 in a second flow direction 112. The second flow direction 112 is opposite to the first flow direction 26. The flow direction 26 in the connection lines 94, 96, 98, 100 and 102 remains identical. Thus, the flow direction 26 in the compressor, in the separator 34 with its integrated pump 56 and in the high-pressure regulator 63 when the switching device 80 is switched over remains the same. The flow direction in the evaporator 30 and condenser 32, however, changes to the second flow direction 112.

Das Kältemedium 18 strömt beim Wärmepumpenkreislauf 10 gemäß Fig. 5 im Abtaubetrieb nicht mehr, wie im Heizbetrieb, vom Verdichter 24 zu dem Verflüssiger 32 mit der Strömungsrichtung 26, sondern vom Verdichter 24 zu dem Verdampfer 30 mit der Strömungsrichtung 112. Die Funktion des Verdampfers 30 wird wie folgt verändert: Der Verdampfer 30 wirkt während des Abtaubetriebs wie ein Verflüssiger. Dabei gibt der Verdampfer 30 thermische Energie ab. Die thermische Energie gelangt insbesondere auch in das an ihm gebildete Eis. Diese Wärmeabgabe an das Eis unterstützt so das Abtauen des Eises an der Außenseite des Verdampfers 30. Beim Umschalten vom Heizbetrieb in den Abtaubetrieb ändert sich die Strömungsrichtung auch im Verflüssiger 32 von der Strömungsrichtung 26 zu der Strömungsrichtung 112. Im Abtaubetrieb fließt das Kältemedium 18 vom Verflüssiger 32 zum Abscheider 34. Der Verflüssiger 32 wirkt während des Abtaubetriebs wie ein Verdampfer. Der Verflüssiger 32 nimmt thermische Energie auf.The cooling medium 18 flows according to the heat pump cycle 10 Fig. 5 in defrost mode, no longer, as in heating mode, from the compressor 24 to the condenser 32 in the flow direction 26, but from the compressor 24 to the evaporator 30 with the flow direction 112. The function of the evaporator 30 is changed as follows: The evaporator 30 acts during the Defrosting operation like a condenser. In this case, the evaporator 30 releases thermal energy. The thermal energy gets in particular in the ice formed on it. This heat release the ice thus supports the defrosting of the ice on the outside of the evaporator 30. When switching from heating to defrosting, the flow direction also in the condenser 32 changes from the flow direction 26 to the flow direction 112. In the defrosting operation, the cooling medium 18 flows from the condenser 32 to the separator 34. The condenser 32 acts as an evaporator during the defrost operation. The condenser 32 absorbs thermal energy.

Um zu ermitteln, wann die Strömungsrichtung 26 mittels der Umschalteinrichtung 80 geändert werden soll, ist eine Messeinrichtung 113 vorgesehen. Die Messeinrichtung 113 ist mit einem Sensor 114, der einen Vereisungsgrad am Verdampfer misst, und einer Sensorleitung 115 gebildet. Die Messeinrichtung 113 ist an eine Steuereinrichtung 116 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 116 wertet ein Signal der Messeinrichtung 113 aus und schaltet mittels einer ersten Steuerleitung 117 das erste Umschaltelement 82 der Umschalteinrichtung 80 um. Zeitgleich wird mittels einer zweiten Steuerleitung 118 das zweite Umschaltelement 84 der Umschalteinrichtung 80 umgeschaltet. Insbesondere kann der Sensor 114 der Messeinrichtung 113 die Leistungsaufnahme des Verdichters 24 ermitteln.In order to determine when the flow direction 26 is to be changed by means of the switching device 80, a measuring device 113 is provided. The measuring device 113 is formed with a sensor 114, which measures a degree of icing on the evaporator, and a sensor line 115. The measuring device 113 is connected to a control device 116. The control device 116 evaluates a signal of the measuring device 113 and switches by means of a first control line 117, the first switching element 82 of the switching device 80. At the same time, the second switching element 84 of the switching device 80 is switched over by means of a second control line 118. In particular, the sensor 114 of the measuring device 113 can determine the power consumption of the compressor 24.

Die Messeinrichtung 113 ist dazu vorgesehen, die Dicke des Eises am Verdampfer 30 und den daraus resultierenden Vereisungsgrad des Verdampfers 30 zu bestimmen. Die Messeinrichtung 113 ist mit dem Sensor 114 am Verdampfer 30 befestigt. Wenn der Sensor 114 im Zusammenwirken mit der Steuereinrichtung 116 ermittelt, dass die Dämmwirkung des Eises zu groß ist bzw. wird, wird der Wärmepumpenkreislauf 10 mittels der Umschalteinrichtung 80 vom Heizbetrieb in den Abtaubetrieb umgeschaltet. Welcher Vereisungsgrad ein Umschalten auslöst, ist in der Steuereinrichtung 116 gespeichert.The measuring device 113 is provided to determine the thickness of the ice on the evaporator 30 and the resulting degree of icing of the evaporator 30. The measuring device 113 is attached to the sensor 114 on the evaporator 30. When the sensor 114, in cooperation with the controller 116, determines that the insulating effect of the ice is too high, the heat pump cycle 10 is switched from the heating operation to the defrosting operation by means of the switching means 80. Which degree of icing triggers a switchover is stored in the control device 116.

In Fig. 6 zeigt eine Detailübersicht eines Wärmepumpenkreislaufs 10 bei dem die im Abscheider 34 vorgesehene Pumpe 56 als eine Schieberpumpe 120 ausgeführt ist. Die Schieberpumpe 120 ist im Detail in Fig. 7 dargestellt.In Fig. 6 shows a detailed overview of a heat pump cycle 10 in which the provided in the separator 34 pump 56 is designed as a slide pump 120. The vane pump 120 is shown in detail in FIG Fig. 7 shown.

Gemäß Fig. 7 weißt die Schieberpumpe 120 einen Ejektor 121 auf. Die Schieberpumpe 120 ist ferner mit einem ersten Drehschieberbereich bzw. Drehschieberraum 122 und mit einem zweiten Drehschieberbereich bzw. Drehschieberraum 124 gebildet. Der erste Drehschieberbereich 122 und der zweite Drehschieberbereich 124 sind insbesondere in einem Gehäuse 126 angeordnet.According to Fig. 7 the spool pump 120 has an ejector 121. The slider pump 120 is further formed with a first rotary valve area or rotary valve chamber 122 and with a second rotary valve area or rotary valve chamber 124. The first rotary valve area 122 and the second rotary valve area 124 are arranged in particular in a housing 126.

Der ersten Drehschieberbereich 122 ist mit einem zylinderförmigen Hohlkörper 128 ausgebildet, in dem ein Rotor 130 auf einer ersten Welle 132 in einer Rotationsrichtung 133 rotierend gelagert ist. Die Welle 132 ist exzentrisch zu dem Hohlkörper 128 angeordnet. Der Rotor 130 berührt fast die Innenwand 134 des Hohlkörpers 128 an einem Berührpunkt 131. Der Berührpunkt 131 und der gegenüberliegende Punkt auf der Innenwand 134 des Hohlkörpers 128 unterteilen den Hohlkörper 128 in einen Saugbereich 135 und einen Druckbereich 136.The first rotary valve region 122 is formed with a cylindrical hollow body 128, in which a rotor 130 is rotatably mounted on a first shaft 132 in a rotational direction 133. The shaft 132 is arranged eccentrically to the hollow body 128. The rotor 130 almost contacts the inner wall 134 of the hollow body 128 at a contact point 131. The contact point 131 and the opposite point on the inner wall 134 of the hollow body 128 divide the hollow body 128 into a suction region 135 and a pressure region 136.

In den Rotor 130 sind mehrere Führungsnuten 138 ausgenommen, die radial zum Rotor 130 angeordnet sind. Innerhalb der Führungsnuten 138 sind rechteckige Drehschieber 140 gehaltert. Die Drehschieber 140 bewegen sich im Betrieb der Schieberpumpe 120 innerhalb der Führungsnuten 138 mittels einer durch die Rotation in Rotationsrichtung 133 des Rotors 130 erzeugten Fliehkraft nach außen. Die Drehschieber 140 legen sich dadurch an die Innenwand 134 des Hohlkörpers 128 dichtend an. Insbesondere werden die Drehschieber 140 mittels einer hier nicht dargestellten Feder in der Führungsnut 138 nach außen gedrückt.In the rotor 130 a plurality of guide grooves 138 are excluded, which are arranged radially to the rotor 130. Within the guide grooves 138 rectangular rotary valves 140 are supported. The rotary valve 140 move during operation of the slide pump 120 within the guide grooves 138 by means of a centrifugal force generated by the rotation in the direction of rotation 133 of the rotor 130 to the outside. As a result, the rotary valves 140 seal against the inner wall 134 of the hollow body 128. In particular, the rotary valves 140 are pressed by means of a spring, not shown here in the guide groove 138 to the outside.

Im ersten Drehschieberbereich 122 sind vorliegend sechs Führungsnuten 138 an dem Zylinder 130 mit sechs Drehschiebern 140 ausgebildet. Diese sechs Drehschieber 140 unterteilen den Raum zwischen dem Rotor 130 und dem Hohlkörper 128 in sechs Kammern 142, 144,146,148,150 und 152. Die erste Kammer 142 ist nach dem Berührpunkt 131 in Rotationsrichtung 133 nachfolgend im Saugbereich 135 gebildet.In the first rotary valve area 122, in the present case, six guide grooves 138 are formed on the cylinder 130 with six rotary valves 140. These six rotary valves 140 divide the space between the rotor 130 and the hollow body 128 into six chambers 142, 144, 146, 148, 150 and 152. The first chamber 142 is formed downstream of the contact point 131 in the direction of rotation 133 in the suction region 135.

Zu der ersten Kammer hin erstreckt sich durch das Gehäuse 126 hindurch, eine erste Zuflussöffnung 154. Aus der in Rotationsrichtung 133 gesehen vierten Kammer 148 und fünften Kammer 150 heraus führt eine erste Ausströmöffnung 156 und eine zweite Ausströmöffnung 158. Die beiden Ausströmöffnungen 156 und 158 vereinigen sich zu einer gemeinsamen ersten Abflussöffnung 160, die das Gehäuse 126 durchdringt. Dabei werden die beiden Ausströmöffnungen 156 und 158 innerhalb des Gehäuses 126 zu der ersten Abflussöffnung 160 zusammengeführt. An die Abflussöffnung 160 schließt sich eine erste Abflussleitung 161 an. Von der in Rotationsrichtung 133 gesehenen, sechsten Kammer 152 führt eine Verbindungsleitung 162 zu dem zweiten Drehschieberbereich 124.A first inflow opening 154 extends through the housing 126 toward the first chamber. A first outflow opening 156 and a second outflow opening 158 lead out of the fourth chamber 148 and fifth chamber 150, as seen in the direction of rotation 133. The two outflow openings 156 and 158 unite to a common first drain port 160 which penetrates the housing 126. In this case, the two outflow openings 156 and 158 are brought together within the housing 126 to the first outflow opening 160. The drain opening 160 is followed by a first drain line 161. From the sixth chamber 152, viewed in the direction of rotation 133, a connecting line 162 leads to the second rotary valve area 124.

Der zweite Drehschieberbereich 124 ist ähnlich wie der erste Drehschieberbereich 122 mit einem zylinderförmigen Hohlkörper 128 ausgestaltet, in dem ein Rotor 130 auf einer zweiten Welle 164 in Rotationsrichtung 133 rotierend gelagert ist. Die erste Welle 132 ist im ersten Drehschieberbereich 124 mit der zweiten Welle 164 im zweiten Drehschieberbereich momentenübertragend verbunden. Die erste Welle 132 und die zweite Welle 164 bilden so eine gemeinsame hier nicht dargestellte Pumpenwelle aus.The second rotary valve area 124 is similar to the first rotary valve area 122 configured with a cylindrical hollow body 128 in which a rotor 130 is rotatably mounted on a second shaft 164 in the direction of rotation 133. The first shaft 132 is torque-transmittingly connected in the first rotary valve area 124 to the second shaft 164 in the second rotary valve area. The first shaft 132 and the second shaft 164 thus form a common pump shaft, not shown here.

Im Unterschied zu dem ersten Drehschieberbereich 122 sind bei dem zweiten Drehschieberbereich 124 nicht sechs, sondern vier Führungsnuten 138 an dem dortigen Rotor 130 mit vier Drehschiebern 140 vorgesehen. Die vier Drehschieber 140 unterteilen entsprechend den Raum zwischen dem Rotor 130 und dem Hohlkörper 128 in vier Kammern 166, 168, 170 und 172. Die erste Kammer 166 ist in Rotationsrichtung 133 gesehen nach bzw. hinter dem zugehörigen Berührpunkt 131 nachfolgend im Saugbereich 135 ausgebildet.In contrast to the first rotary valve region 122, not six, but four guide grooves 138 are provided on the rotor 130 with four rotary valves 140 in the second rotary valve region 124. Correspondingly, the four rotary valves 140 divide the space between the rotor 130 and the hollow body 128 into four chambers 166, 168, 170 and 172. The first chamber 166 is formed downstream of the associated contact point 131 in the suction region 135, as viewed in the direction of rotation 133.

Zu der ersten Kammer 166 hin erstreckt sich, bei einem zweiten Einlassbereich 167, die Verbindungsleitung 162 von dem ersten Drehschieberbereich 122. Zu der zweiten Kammer 168 erstreckt sich, bei einem ersten Einlassbereich 169 durch das Gehäuse 126 hindurch eine zweite Zuflussöffnung 174. Die zweite Zuflussöffnung 174 endet an ihrem anderen Ende im Abscheideraum 48 des Abscheiders 34 in Fig. 6 dargestellt. In der vierten Kammer 172 ist eine zweite Abflussöffnung 176 ausgebildet. Die zweite Abflussöffnung 176 schließt fluidleitend an die vierte Verbindungsleitung 72 an.Toward the first chamber 166, at a second inlet region 167, the connecting line 162 extends from the first rotary valve region 122. To the second chamber 168 extends at a first inlet region 169 through the housing 126 a second inflow opening 174. The second inflow opening 174 terminates at the other end in the separation chamber 48 of the separator 34 in Fig. 6 shown. In the fourth chamber 172, a second drain opening 176 is formed. The second outflow opening 176 connects in a fluid-conducting manner to the fourth connection line 72.

Die vierten Verbindungsleitung 72 wird mit der ersten Abflussleitung 161 mittels des Ejektors 121 zusammengefasst. Der Ejektor 121 ist dazu mit einem Treibrohr 178 ausgestaltet, das innerhalb der Verbindungsleitung 72 in einer Treibdüse 180 endet. Die Treibdüse 180 verengt die zugehörige Durchflussquerschnittsfläche des Treibrohres 178 zu einer Düsenöffnung 182. Die Düsenöffnung 182 und die verringert Durchflussquerschnittsfläche der vierten Verbindungsleitung 72 bilden einen Strömungsausgang 184 aus.The fourth connection line 72 is combined with the first discharge line 161 by means of the ejector 121. The ejector 121 is designed for this purpose with a driving tube 178, which ends within the connecting line 72 in a motive nozzle 180. The motive nozzle 180 narrows the associated flow area of the riser 178 to a nozzle orifice 182. The orifice 182 and the reduced flow area of the fourth interconnect 72 form a flow outlet 184.

Bei der Schieberpumpe 120 rotiert in jedem der beiden Drehschieberbereiche 122 und 124 im zugehörigen Hohlkörper 128 je einer der beiden Rotoren 130 in Rotationsrichtung 133. In dem Rotor 130 befinden sich die Führungsnuten 138 in denen die Drehschieber 140 gehaltert sind. Die Drehschieber 140 werden aufgrund der durch die Rotation erzeugten Fliehkraft von dem Rotor 130 nach radial außen gedrängt und legen sich an die Innenwand 134 des Hohlkörpers 128 an. So bilden sich zwischen dem Rotor 130 und der Innenwand 134 des Hohlkörpers 128 Kammern aus. Diese Kammern sind in Umfangsrichtung von den Drehschiebern begrenzt. Da der Rotor 130 exzentrisch zum zugehörigen Hohlkörper 128 gelagert ist, verändert sich bei einer Rotation des Rotors 130 in Rotationsrichtung 133 das Volumen jeder einzelnen Kammer. Das Volumen der einzelnen Kammer vergrößert sich dann im Saugbereich 135. Im Druckbereich 136 verkleinert sich das Volumen der einzelnen Kammer während dieser Rotation in Rotationsrichtung 133.In the slide pump 120 rotates in each of the two rotary valve areas 122 and 124 in the associated hollow body 128 each one of the two rotors 130 in the direction of rotation 133. In the rotor 130 are the guide grooves 138 in which the rotary valve 140 are supported. The rotary valves 140 are urged radially outwards by the rotor 130 due to the centrifugal force generated by the rotation and bear against the inner wall 134 of the hollow body 128. Thus, 128 chambers form between the rotor 130 and the inner wall 134 of the hollow body. These chambers are limited in the circumferential direction of the rotary valves. Since the rotor 130 is mounted eccentrically to the associated hollow body 128, upon rotation of the rotor 130 in the direction of rotation 133, the volume of each individual chamber changes. The volume of the individual chamber then increases in the suction region 135. In the pressure region 136, the volume of the individual chamber decreases during this rotation in the direction of rotation 133.

Bei dem Drehschieberbereich 122, der als Expansionsmotor 74 gestaltet ist, wird das vom Verflüssiger 32 unter Druck zugeführte Kältemedium 18 in den Saugbereich 135 in die erste Kammer 142 mit Druck eingepresst. Das unter Druck stehende Kältemedium 18 versetzt dadurch den zugehörigen Rotor 130 in eine Rotationsbewegung in Rotationsrichtung 133. Das Kältemedium 18 wird dann im Druckbereich 136 des Drehschieberbereichs 122 aus der dorthin bewegten Kammer aus dem Drehschieberbereich 122 transportiert. Der Druck im das Kältemedium 18 abführenden Druckbereich 136 dieses Drehschieberbereichs 122 ist dabei geringer als der Druck im das Kältemedium 18 heranführenden Saugbereich 135 dieses Drehschieberbereichs 122.In the rotary valve portion 122, which is designed as an expansion motor 74, the pressure medium supplied from the condenser 32 under pressure medium 18 is pressed into the suction region 135 in the first chamber 142 with pressure. The pressurized refrigeration medium 18 thereby causes the associated rotor 130 to rotate in the direction of rotation 133. The cooling medium 18 is then transported from the rotary chamber area 122 in the pressure region 136 of the rotary valve area 122 out of the chamber moved there. The pressure in the discharge medium 136 discharging the cooling medium 18 of this rotary valve region 122 is less than the pressure in the suction medium 135 leading to the cooling medium 18 of this rotary valve region 122.

Bei dem Drehschieberbereich 124, der als Pumpe 56 gestaltet ist, erfolgt ebenfalls eine Rotation in Rotationsrichtung 133 mittels des Antriebs 58. Der Antrieb 58 ist dazu hier vorteilhaft mittels des Expansionsmotors 74 ausgeführt. Die Rotation an der Pumpe 56 bewirkt, dass im Saugbereich 135 des Drehschieberbereichs 124 durch das dortige Vergrößern der Kammern während der Rotation das Kältemedium 18 angesaugt wird. Im Druckbereich 134 dieses Drehschieberbereichs 124 hingegen wird mit der Verkleinerung der Kammern das Kältemedium 18 aus dem Drehschieberbereich 124 herausgepresst.In the rotary valve area 124, which is designed as a pump 56, likewise takes place a rotation in the direction of rotation 133 by means of the drive 58. The drive 58 is for this purpose advantageously carried out by means of the expansion motor 74. The rotation on the pump 56 causes the cooling medium 18 to be sucked in the suction region 135 of the rotary valve region 124 by enlarging the chambers there during the rotation. By contrast, in the pressure region 134 of this rotary valve region 124, the cold medium 18 is pressed out of the rotary valve region 124 as the chambers are reduced in size.

Die Fig. 8 zeigt einen Wärmepumpenkreislauf 10, bei dem die Pumpe 56 im Abscheider 34 als Kolbenpumpe 190 ausgeführt ist. Die Kolbenpumpe 190 ist dabei ebenfalls im Abscheideraum 48 des Abscheiders 34 angeordnet.The Fig. 8 shows a heat pump cycle 10, in which the pump 56 in the separator 34 is designed as a piston pump 190. The piston pump 190 is likewise arranged in the separation chamber 48 of the separator 34.

Die Fig. 9 zeigt die Kolbenpumpe 190 im Detail. Die Kolbenpumpe 190 ist mit einem Hohlzylinder 192 ausgebildet, der an seinen beiden offenen Enden jeweils mit einem Verschlussdeckel 194 und 195 verschlossen ist. Die Verschlussdeckel 194 und 195 weisen dabei an ihrem Außenrand je eine Stufe 196 aus. Die erste Stufe 196 der Verschlussdeckel 194 und 195 ist in an die Innenwand 198 des Hohlzylinders 192 angepasst. Die Verschlussdeckel 194 und 195 sind mit der Stufe 196 in den Hohlzylinders 192 eingefügt und dichten dort an einer Innenwand 198 ab. Dazu kann eine hier nicht dargestellte Dichtung vorgesehen sein. Die beiden Verschlussdeckel 194 und 195 durchdringend sind in diesen je eine Zuführöffnung 200 und eine Abführöffnung 202 ausgestaltet. An der Zuführöffnung 200 und an der Abführöffnung 202 sind vorzugsweise zwei, hier nicht dargestellte, Ventile angeordnet, die als Rückschlagventile wirkend je nach Durchflussrichtung öffnen oder schließen.The Fig. 9 shows the piston pump 190 in detail. The piston pump 190 is formed with a hollow cylinder 192, which is closed at its two open ends in each case with a closure lid 194 and 195. The closure lids 194 and 195 each have a step 196 on their outer edge. The first stage 196 of the closure lids 194 and 195 is adapted to the inner wall 198 of the hollow cylinder 192. The closure cap 194 and 195 are inserted with the step 196 in the hollow cylinder 192 and seal thereon on an inner wall 198 from. For this purpose, a seal, not shown here may be provided. The two closure lids 194 and 195 penetrating each have a feed opening 200 and a discharge opening 202. At the feed opening 200 and at the discharge opening 202 preferably two, not shown here, valves are arranged, acting as check valves, open or close depending on the direction of flow.

Der Hohlzylinder 192 ist innen mittig mit einer Abtrennscheibe 204 in zwei Hälften unterteilt. Die Abtrennscheibe 204 erstreckt sich parallel zu den Verschlussdeckeln 194 und im rechten Winkel zu der Innenwand 198. Die Abtrennscheibe 204 trennt den Hohlzylinder 192 also in eine erste Kammer 206 und in eine zweite Kammer 208. Den Hohlzylinder 192 durchdringend sind axial unmittelbar neben der Abtrennscheibe 204 zu der ersten Kammer 206 hin und der zweiten Kammer 208 hin eine erste Öffnung 210 bzw. eine zweite Öffnung 212 ausgebildet. An der Abtrennscheibe 204 selbst ist in deren Mitte eine Öffnung 214 vorgesehen.The hollow cylinder 192 is divided internally in the middle with a separating disk 204 in two halves. The separating disk 204 extends parallel to the closure lids 194 and at right angles to the inner wall 198. The separating disk 204 thus separates the hollow cylinder 192 into a first chamber 206 and into a second chamber 208. The hollow cylinder 192 penetrates axially directly next to the separating disk 204 toward the first chamber 206 and the second chamber 208 towards a first opening 210 and a second opening 212 formed. At the separating disk 204 itself, an opening 214 is provided in the center thereof.

Innerhalb des Hohlzylinders 192 ist ein Kolben 215 eingefügt. Der Kolben 215 ist aus einer Kolbenstange 216 und zwei Kolbenscheiben 218 und 220 gebildet. Die Kolbenstange 216 ist beweglich verschiebbar in der Öffnung 214 der Abtrennscheibe 204 eingepasst. Die Kolbenstange 216 ist mittels einer hier nicht dargestellten Abdichtung in der Öffnung 214 abgedichtet und gleitend gelagert. Die Kolbenstange 216 erstreckt sich also konzentrisch in Längsrichtung des Hohlzylinders 192 und verjüngt sich dabei an ihren beiden Ende je mit einer Stufe 217.Within the hollow cylinder 192, a piston 215 is inserted. The piston 215 is formed of a piston rod 216 and two piston discs 218 and 220. The piston rod 216 is movably slidably fitted in the opening 214 of the separation disc 204. The piston rod 216 is sealed by means of a seal, not shown here in the opening 214 and slidably mounted. The piston rod 216 thus extends concentrically in the longitudinal direction of the hollow cylinder 192 and thereby tapers at its two ends depending on a step 217th

Auf diesen Stufe 217 ist formschlüssig je die erste Kolbenscheibe 218 bzw. die zweite Kolbenscheibe 220 ortsfest angekoppelt. Die beiden Kolbenscheiben 218 und 220 liegen dabei mit ihrer Umfangsseite bzw. Mantelfläche an der Innenwand 198 des Hohlzylinders 192 gleitend an. Bei beiden Kolbenscheiben 218 und 220 sind auf der zu dem Hohlzylinder 192 zugewandten Mantelfläche jeweils eine Nut 221 gebildet. In dieser Nut 221 ist ein Dichtring 222 um die jeweilige Kolbenscheibe 218 und 220 herum eingefügt, der die Kolbenscheiben 218 und 220 zu dem Hohlzylinder 192 abdichtet. Der Dichtring 222 ist so gestaltet, das ein Gleiten in dem Hohlzylinder 192 ermöglicht ist.At this stage 217, the first piston disc 218 or the second piston disc 220 is positively coupled in each case in a stationary manner. The two piston discs 218 and 220 are thereby slidably against the inner wall 198 of the hollow cylinder 192 with their peripheral side or lateral surface. In the case of both piston disks 218 and 220, a respective groove 221 is formed on the lateral surface facing the hollow cylinder 192. In this groove 221, a sealing ring 222 is inserted around the respective piston disc 218 and 220, which seals the piston discs 218 and 220 to the hollow cylinder 192. The sealing ring 222 is designed to allow sliding in the hollow cylinder 192.

Die erste Kolbenscheibe 218 unterteilt die erste Kammer 206 in einen ersten Zylinderraum 223 und einen zweiten Zylinderraum 224. Der erste Zylinderraum 223 ist innerhalb des Hohlzylinders 192 zwischen dem Verschlussdeckel 194 und der ersten Kolbenscheibe 218 gebildet. Der zweite Zylinderraum 224 ist zwischen der ersten Kolbenscheibe 218 und der Abtrennscheibe 204 gebildet.The first piston disc 218 divides the first chamber 206 into a first cylinder chamber 223 and a second cylinder chamber 224. The first cylinder chamber 223 is formed within the hollow cylinder 192 between the closure cap 194 and the first piston disc 218. The second cylinder space 224 is formed between the first piston disk 218 and the separation disk 204.

Die zweite Kolbenscheibe 220 unterteilt die zweite Kammer 208 in einen dritten Zylinderraum 226 und einen vierten Zylinderraum 228. Der dritte Zylinderraum 226 ist innerhalb des Hohlzylinders 192 zwischen der Abtrennscheibe 204 und der zweiten Kolbenscheibe 220 gebildet. Der vierte Zylinderraum 228 ist zischen der zweiten Kolbenscheibe 220 und dem zweiten Verschlussdeckel 195 gebildet. Innerhalb des zweiten und dritten Zylinderraums 224 bzw. 226 befindet sich die Kolbenstange 216, die mit ihrem Außendurchmesser das Volumen des zweiten Zylinderraums 224 beeinflusst.The second piston disc 220 divides the second chamber 208 into a third cylinder chamber 226 and a fourth cylinder chamber 228. The third cylinder chamber 226 is formed inside the hollow cylinder 192 between the separation disk 204 and the second piston disk 220. The fourth cylinder chamber 228 is formed between the second piston disk 220 and the second closure lid 195. Within the second and third cylinder chamber 224 and 226 is the piston rod 216, which influences the volume of the second cylinder chamber 224 with its outer diameter.

Der zweite Zylinderraum 224 und der dritte Zylinderraum 226 bilden den ersten Pumpbereich 66, der als Expansionsmotor 74 wirkt, und der erste Zylinderraum 223 und der vierte Zylinderraum 228 bilden den zweiten Pumpbereich 68, der als Pumpe 56 wirkt.The second cylinder chamber 224 and the third cylinder chamber 226 form the first pumping region 66, which acts as an expansion engine 74, and the first cylinder chamber 223 and the fourth cylinder chamber 228 form the second pumping region 68, which acts as a pump 56.

In den zweiten Zylinderraum 224 und den dritten Zylinderraum 226 wird abwechselnd mittels eines (hier nicht dargestellten) Ventils das Kältemedium 18 vom Verflüssiger 32 unter Druck eingepresst. Das eingepresste Kältemedium 18 versetzt entsprechend den zugehörigen Kolben 215 in Bewegung. Ein in den zweiten Zylinderraum 224 gepresstes Kältemedium 18 bewirkt, dass sich der Kolben 215 innerhalb der Kolbenpumpe 190 von der Abtrennscheibe 204 weg in Richtung des Verschlussdeckels 194 bewegt.Into the second cylinder chamber 224 and the third cylinder chamber 226, the refrigerant medium 18 is pressed by the condenser 32 under pressure alternately by means of a (not shown here) valve. The pressed-in refrigeration medium 18 sets according to the associated piston 215 in motion. A cooling medium 18 pressed into the second cylinder space 224 causes the piston 215 within the piston pump 190 to move away from the separation disk 204 in the direction of the closure cover 194.

Dadurch wird zugleich das Volumen im ersten Zylinderraum 222 und im dritten Zylinderraum 226 verkleinert. Aus dem ersten Zylinderraum 222 und dem dritten Zylinderraum 226 wird Kältemedium 18 herausgedrückt. Zeitgleich vergrößert sich das Volumen im vierten Zylinderraum 228. Kältemedium 18 wird dadurch in den vierten Zylinderraum 228 eingesaugt.As a result, at the same time the volume in the first cylinder chamber 222 and in the third cylinder chamber 226 is reduced. From the first cylinder chamber 222 and the third cylinder chamber 226 refrigerant medium 18 is pushed out. At the same time enlarges the volume in the fourth cylinder chamber 228. Refrigerant 18 is thereby sucked into the fourth cylinder chamber 228.

Fig. 9 zeigt jene Stellung, kurz bevor das Kältemedium 18 in den zweiten Zylinderraum 224 gepresst wird. Fig. 9 shows that position, just before the refrigerant medium 18 is pressed into the second cylinder chamber 224.

Die Fig. 10 zeigt einen Wärmepumpenkreislauf 10 bei dem die Umschaltelemente 82 und 84 als Vier-Wege-Ventilanordnungen 240 ausgeführt sind.The Fig. 10 shows a heat pump cycle 10 in which the switching elements 82 and 84 are designed as four-way valve assemblies 240.

Fig. 11 zeigt eine solche Vier-Wege-Ventilanordnung 240 im Detail. Dort sind zwei hohlzylinderförmige Gehäuseelemente 242 und 244 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Zwischen dem Gehäuseelement 242 und dem Gehäuseelement 244 sind in Querrichtung rohrförmige Abstandsleitungen 248 und 250 ausgebildet. Die Abstandsleitungen 248 und 250 erstrecken sich ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander und verbinden die beiden Gehäuseelemente 242 und 244 fluidleitend miteinander. In der Mitte der Längsausdehnung der beiden Gehäuseelemente 242 und 244 ist dort je ein nach außen gerichtetes Anschlusselement 252 und 254 angeordnet. Ebenso ist etwa in der Mitte der Längsausdehnung der beiden Abstandsleitungen 248 und 250 jeweils ein nach außen gerichtetes Anschlusselement 256 und 258 angeordnet. Die beiden Abstandsleitungen 248 und 250 sind in Bezug auf die Längsrichtung der Gehäuseelemente 242 und 244 voneinander mindestens so weit beabstandet, wie die Anschlusselemente 252 und 254 in dieser Richtung breit sind. Fig. 11 shows such a four-way valve assembly 240 in detail. There two hollow cylindrical housing elements 242 and 244 are arranged substantially parallel to each other. Between the housing member 242 and the housing member 244 tubular spacer lines 248 and 250 are formed in the transverse direction. The spacer lines 248 and 250 also extend substantially parallel to one another and connect the two housing elements 242 and 244 in a fluid-conducting manner with one another. In the middle of the longitudinal extent of the two housing elements 242 and 244 there is arranged an outwardly directed connection element 252 and 254, respectively. Likewise, an outwardly directed connection element 256 and 258 is arranged approximately in the middle of the longitudinal extent of the two spacer lines 248 and 250, respectively. The two spacer lines 248 and 250 are at least as far apart in relation to the longitudinal direction of the housing elements 242 and 244 from each other, as the connecting elements 252 and 254 are wide in this direction.

Der Abstand zwischen den beiden Gehäuseelementen 242 und 244 ist so groß gewählt, dass dieser Abstand das 1,5- bis 2-fache, besonders bevorzugt das 3-bis 5-fache des Durchmesser der Anschlusselemente 252, 254, 256 und 258 ausmacht. Ein auf diese Weise zwischen den Gehäuseelementen 242 und 244 bzw. den Abstandsleitungen 248 und 250 gebildeter Zwischenraum 257 ist mit einem (nicht näher dargestellten) dämmenden Material ausgefüllt. Die Anordnung der Gehäuseelemente 242 und 244 und der Abstandsleitungen 248 und 250 bildet in der Ansicht gemäß Fig. 11 ein Rechteck aus.The distance between the two housing elements 242 and 244 is chosen so large that this distance makes up 1.5 to 2 times, particularly preferably 3 to 5 times, the diameter of the connecting elements 252, 254, 256 and 258. An intermediate space 257 formed in this way between the housing elements 242 and 244 or the spacer lines 248 and 250 is filled with an insulating material (not shown). The arrangement of the housing elements 242 and 244 and the spacer lines 248 and 250 forms in the view according to Fig. 11 a rectangle.

Das Gehäuseelement 242 ist an seinen beiden Enden mit jeweils einer Verschlussscheibe 260 und 262 dicht verschlossen. Die Verschlussscheiben 260 und 262 durchdringend ist jeweils eine Zugangsöffnung 261 und 263 ausgestaltet.The housing element 242 is sealed at its two ends, each with a closure disk 260 and 262. The closure discs 260 and 262 penetrating each have an access opening 261 and 263 configured.

Die Verschlussscheiben 260 und 262 sind ortsfest abdichtend in das Gehäuseelement 242 eingepasst. Den Verschlussscheiben 260 und 262 zur Mitte der Längsausdehnung des Gehäuseelementes 242 hin folgend sind zwei zylinderförmige Schaltelemente bzw. Ventilkörper 264 und 266 in das Gehäuseelement 242 eingepasst. Die Außendurchmesser der Schaltelemente 264 und 266 sind dabei geringfügig kleiner gestaltet, als der Innendurchmesser des Gehäuseelementes 242. Dies ermöglicht ein Gleiten der Schaltelemente 264 und 266 im Hohlraum des Gehäuseelementes 242.The closure discs 260 and 262 are sealingly fitted into the housing member 242. Following the shutter discs 260 and 262 toward the middle of the longitudinal extent of the housing member 242, two cylindrical switching elements or valve bodies 264 and 266 are fitted into the housing member 242. The outer diameter of the switching elements 264 and 266 are designed to be slightly smaller than the inner diameter of the housing element 242. This allows a sliding of the switching elements 264 and 266 in the cavity of the housing element 242nd

Die Zugangsöffnung 261 und 263 sind dafür vorgesehen, dass mittels eines (hier nicht dargestellten) Magnet-Ventils durch sie hindurch ein Fluid zuzuführen ist. Mit diesem Fluid kann dann auf die sich im Gehäuseelement 242 befindenden Schaltelemente 264 und 266 eingewirkt werden, um diese zu verstellen. Die Schaltelemente 264 und 266 wirken dann zugleich als "Arbeitskolben".The access ports 261 and 263 are provided to supply a fluid through them by means of a solenoid valve (not shown). With this fluid can then act on the located in the housing element 242 switching elements 264 and 266 to adjust them. The switching elements 264 and 266 then act as a "working piston" at the same time.

Bei den Schaltelementen 264 und 266 sind auf der Seite der Verschlussscheiben 260 und 262 jeweils zwei zum Außenradius der Schaltelemente 264 und 266 hin offene, umlaufende Nuten 268 und 270 ausgebildet. In den Nuten 268 und 270 ist je ein ringförmiges Dichtmittel 272 bzw. 274 eingepasst. Die Dichtmittel 272 und 274 dichten die Schaltelemente 264 und 266 zu der Innenwand des Gehäuseelementes 242 hin ab.In the case of the switching elements 264 and 266, two circumferential grooves 268 and 270 open towards the outer radius of the switching elements 264 and 266 are formed on the side of the closure disks 260 and 262. In the grooves 268 and 270, a respective annular sealing means 272 and 274 is fitted. The sealants 272 and 274 seal the switching elements 264 and 266 toward the inner wall of the housing member 242.

In Längsrichtung der Schaltelemente 264 und 266 ist zur Mitte des Gehäuseelementes 242 hin folgend ferner dort eine geringe Verjüngung 276 des Außendurchmessers der Schaltelemente 264 und 266 ausgebildet. Die Längsausdehnung dieser Verjüngung 276, in der die Schaltelemente 264 und 266 verjüngt sind, ist größer als die Breite, insbesondere der Innendurchmesser, der beiden Abstandsleitungen 248 und 250.In the longitudinal direction of the switching elements 264 and 266, a small taper 276 of the outer diameter of the switching elements 264 and 266 is further formed toward the center of the housing element 242 thereafter. The longitudinal extent this taper 276, in which the switching elements 264 and 266 are tapered, is greater than the width, in particular the inner diameter of the two spacer lines 248 and 250th

Die beiden einander zugewandten radial äußeren Kanten der Schaltelemente 264 und 266 sind abgerundet gestaltet und bilden Auflageflächen 280 und 282 aus, mittels denen die Schaltelemente 264 gegen einen Ventilsitz 288 bzw. 290 abdichten können.The two mutually facing radially outer edges of the switching elements 264 and 266 are rounded and form bearing surfaces 280 and 282, by means of which the switching elements 264 can seal against a valve seat 288 and 290, respectively.

Das Schaltelement 264 ist in der Darstellung gemäß Fig. 11 in einer Lage bzw. Stellung, bei der es in dem Gehäuseelement 242 bei bzw. in der Nähe der Verschlussscheibe 260 angeordnet ist. Neben dem Schaltelement 264 mündet dann eine Durchgangsöffnung 284, die zu der Abstandsleitung 248 gehört. Das Schaltelement 266 ist in dieser Lage von der Verschlussscheiben 262 weg angeordnet. Dann ist eine zur Abstandsleitung 250 gehörende Durchgangsöffnung 286 am Gehäuseelement 242 so angeordnet, dass sie von der Verjüngung 276 des Außendurchmessers des Schaltelements 266 überlappt ist.The switching element 264 is shown in the illustration Fig. 11 in a position where it is disposed in the housing member 242 at or near the shutter disk 260. In addition to the switching element 264 then opens a through hole 284, which belongs to the distance line 248. The switching element 266 is arranged in this position away from the closure disks 262. Then, a through hole 286 belonging to the clearance line 250 is disposed on the case member 242 so as to be overlapped with the taper 276 of the outer diameter of the switching element 266.

Im Zentrum des Gehäuseelementes 242 ist dieses innen schließlich umlaufend phasenförmige im Durchmesser verkleinert. Diese Verkleinerung des Innendurchmessers des Gehäuseelements 242 bildet zwei Ventilsitze 288 und 290 aus. Die beiden Ventilsitze 288 und 290 sind so gestaltet, dass sie bei einem Anliegen der jeweiligen Auflageflächen 280 und 282 mit den zugehörigen Schaltelementen 264 und 266 abdichten. Zwischen den beiden Ventilsitzen 288 und 290 befindet sich dann eine zum Anschlusselement 252 gehörende Durchgangsöffnung 292.In the center of the housing element 242, this inside is finally reduced circumferentially in phase diameter. This reduction in the inner diameter of the housing member 242 forms two valve seats 288 and 290. The two valve seats 288 and 290 are designed so that they seal at a concern of the respective bearing surfaces 280 and 282 with the associated switching elements 264 and 266. Between the two valve seats 288 and 290 then there is a connection element 252 belonging through opening 292nd

Beide Schaltelemente 264 und 266 sind zur Mitte des Gehäuseelementes 242 hin mit einer zylinderförmigen Verbindungsstange 294 ortsfest verbunden. Die Schaltelemente 264 und 266 und die Verbindungsstange 294 bilden zusammen ein Kolbenelement 296 aus. Die Länge der Verbindungsstange 294 ist so bemessen, dass, bei Anliegen der Auflagefläche 282 des Schaltelements 266 an dem Ventilsitz 290, das Schaltelement 264 die Durchgangsöffnung 284 vollständig freigibt. Das Schaltelement 264 ist dann wie in Fig. 11 dargestellt bei der Verschlussscheibe 260 angeordnet.Both switching elements 264 and 266 are connected to the center of the housing member 242 out with a cylindrical connecting rod 294 stationary. The switching elements 264 and 266 and the connecting rod 294 together form a piston element 296. The length of the connecting rod 294 is dimensioned such that, when abutment of the bearing surface 282 of the switching element 266 on the valve seat 290, the switching element 264, the passage opening 284 completely free. The switching element 264 is then as in Fig. 11 shown disposed at the shutter disc 260.

Das Gehäuseelement 244 ist gemäß der Fig. 11 punktsymmetrisch zu dem Gehäuseelement 242 gestaltet. Entsprechend ist dort ein drittes Schaltelement bzw. ein dritter Ventilkörper 298 vorgesehen, der einen Durchfluss zwischen dem dritten Anschluss 90 und dem vierten Anschluss 92 erlaubt. Ferner ist ein viertes Schaltelement bzw. ein vierter Ventilkörper 300 vorgesehen, der einen Durchfluss zwischen dem dritten Anschluss 90 und dem zweiten Anschluss 88 verhindern kann. Vorzugsweise sind die Schaltelemente 264, 266, 298 und 300 aus einem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit hergestellt.The housing member 244 is according to the Fig. 11 point symmetrical to the housing element 242 designed. Accordingly, there is provided a third switching element or a third valve body 298, which allows a flow between the third port 90 and the fourth port 92. Furthermore, a fourth switching element or a fourth valve body 300 is provided which can prevent a flow between the third port 90 and the second port 88. Preferably, the switching elements 264, 266, 298 and 300 are made of a material having a low thermal conductivity.

Mit der derartigen Anordnung der Gehäuseelemente 242 und 244 und der diese voneinander beabstandenden Abstandsleitungen 248 und 250 ist eine thermische Trennung der Durchflusswege 104, 106, 108 und 110 innerhalb der Vier-Wege-Ventilanordnung 240 geschaffen. Diese thermische Trennung wird durch die niedrigen Wärmeleitfähigkeiten der Schaltelemente 264, 266, 298 und 300 zusätzlich verbessert.With such an arrangement of the housing members 242 and 244 and the spacer lines 248 and 250 spaced therefrom, thermal separation of the flow paths 104, 106, 108 and 110 within the four-way valve assembly 240 is provided. This thermal separation is further enhanced by the low thermal conductivities of the switching elements 264, 266, 298 and 300.

Die thermische Trennung wirkt als Wärmesperre zwischen den jeweiligen aktiven Durchflusswegen 104, 106, 108 und 110. Es wird so weniger thermische Energie zwischen den in den Durchflusswegen fliesenden Kältemedien 18 ausgetauscht. Das vermindert thermische Verluste, was die Effizienz im Wärmepumpenkreislauf 10 steigert.The thermal separation acts as a thermal barrier between the respective active flow paths 104, 106, 108 and 110. Thus, less thermal energy is exchanged between the cold media 18 flowing in the flow paths. This reduces thermal losses, which increases the efficiency in the heat pump cycle 10.

Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.Finally, it should be noted that all the features that are mentioned in the application documents and in particular in the dependent claims, in spite of the formal reference back to one or more specific claims, even individually or in any combination should receive independent protection.

Bezugszeichen listeReference number list

1010
WärmepumpenkreislaufHeat pump cycle
1212
Niedertemperatur-WärmequelleLow-temperature heat source
1414
Hochtemperatur-WärmesenkeHigh temperature heat sink
1616
KreislaufleitungCircuit line
1818
Kältemediumcold medium
2020
NiedrigdruckbereichLow pressure area
2222
HochdruckbereichHigh pressure area
2424
Verdichtercompressor
2626
Strömungsrichtungflow direction
2828
Drosselthrottle
3030
VerdampferEvaporator
3232
Verflüssigercondenser
3434
Abscheiderseparators
3636
flüssiger Anteilliquid fraction
3838
Pfeilarrow
4040
gasförmiger Anteilgaseous portion
4242
Außenhülleouter shell
4444
Zuführöffnungfeed
4545
erste Abführöffnungfirst discharge opening
4646
zweite Abführöffnungsecond discharge opening
4848
Abscheideraumseparating chamber
5050
Sammelraumplenum
5252
Flüssigkeitsstandliquid Level
5454
AbscheiderleitungAbscheiderleitung
5555
Einlassbereichinlet area
5656
Pumpepump
5858
Antriebdrive
6060
Übertragungselementtransmission element
6161
Auslassbereichoutlet
6262
zweite Verbindungsleitungsleitungsecond trunk line
6363
HochdruckreglerHigh pressure regulator
6464
zweite Zuführöffnungsecond feed opening
6666
erster Pumpbereichfirst pumping area
6868
zweiter Pumpbereichsecond pumping area
7070
dritte Verbindungsleitungthird connection line
7272
vierte Verbindungsleitungfourth connection line
7474
Expansionsmotorexpansion engine
7676
Einlassbereichinlet area
7878
Auslassbereichoutlet
8080
Umschalteinrichtungswitchover
8282
Umschaltelementswitching
8484
Umschaltelementswitching
8686
erster Anschlussfirst connection
8888
zweiter Anschlusssecond connection
9090
dritter Anschlussthird connection
9292
vierter Anschlussfourth connection
9494
fünfte Verbindungsleitungfifth connection line
9696
sechste Verbindungsleitungsixth connection line
9898
siebte Verbindungsleitungseventh connection line
100100
achte Verbindungsleitungeighth connection line
102102
neunte Verbindungsleitungninth connection line
104104
erster Durchflusswegfirst flow path
106106
zweiter Durchflusswegsecond flow path
108108
dritter Durchflusswegthird flow path
110110
vierter Durchflusswegfourth flow path
112112
zweite Strömungsrichtungsecond flow direction
113113
Messeinrichtungmeasuring device
114114
Sensorsensor
115115
Sensorleitungsensor line
116116
Steuereinrichtungcontrol device
117117
erste Steuerleitungfirst control line
118118
zweite Steuerleitungsecond control line
120120
Schieberpumpevane pump
121121
Ejektorejector
122122
DrehschieberbereichRotary vane area
124124
DrehschieberbereichRotary vane area
126126
Gehäusecasing
128128
Hohlkörperhollow body
130130
Rotorrotor
131131
Berührpunktcontact point
132132
erste Wellefirst wave
133133
Rotationsrichtungdirection of rotation
134134
Innenwandinner wall
135135
Saugbereichsuction area
136136
Druckbereichpressure range
138138
Führungsnutguide
140140
Drehschieberrotary vane
142142
erste Kammerfirst chamber
144144
zweite Kammersecond chamber
146146
dritte Kammerthird chamber
148148
vierte Kammerfourth chamber
150150
fünfte Kammerfifth chamber
152152
sechste Kammersixth chamber
154154
erste Zuflussöffnungfirst inflow opening
156156
erste Ausströmöffnungfirst outflow opening
158158
zweite Ausströmöffnungsecond outflow opening
160160
Abflussöffnungdrain opening
161161
erste Abflussleitungfirst drain line
162162
Verbindungsleitungconnecting line
164164
zweite Wellesecond wave
166166
erste Kammernfirst chambers
167167
zweiter Einlassbereichsecond inlet area
168168
zweite Kammernsecond chambers
169169
erster Einlassbereichfirst inlet area
170170
dritte Kammernthird chambers
172172
vierte Kammernfourth chambers
174174
zweite Zuflussöffnungsecond inflow opening
176176
zweite Abflussöffnungsecond drainage opening
178178
Treibrohrblowing pipe
180180
Treibdüsepropelling nozzle
182182
Düsenöffnungnozzle opening
184184
Strömungsausgangflow output
190190
Kolbenpumpepiston pump
192192
Hohlzylinderhollow cylinder
194194
Verschlussdeckelcap
195195
Verschlussdeckelcap
196196
Stufestep
198198
Innenwandinner wall
200200
Zuführöffnungfeed
202202
Abführöffnungdischarge opening
204204
AbtrennscheibeAbtrennscheibe
206206
erste Kammerfirst chamber
208208
zweite Kammersecond chamber
210210
erste Öffnungfirst opening
212212
zweite Öffnungsecond opening
214214
Öffnungopening
215215
Kolbenpiston
216216
Kolbenstangepiston rod
217217
Stufestep
218218
erste Kolbenscheibefirst piston disc
220220
zweite Kolbenscheibesecond piston disc
221221
Nutgroove
222222
Dichtringseal
223223
erster Zylinderraumfirst cylinder space
224224
zweiter Zylinderraumsecond cylinder space
226226
dritter Zylinderraumthird cylinder room
228228
vierter Zylinderraumfourth cylinder space
240240
Vier-Wege-VentilanordnungFour-way valve assembly
242242
Gehäuseelementhousing element
244244
Gehäuseelementhousing element
248248
Abstandsleitungdistance line
250250
Abstandsleitungdistance line
252252
Anschlusselementconnecting element
254254
Anschlusselementconnecting element
256256
Anschlusselementconnecting element
258258
Anschlusselementconnecting element
257257
Zwischenraumgap
260260
Verschlussscheibesealing washer
261261
Zugangsöffnungaccess opening
262262
Verschlussscheibesealing washer
263263
Zugangsöffnungaccess opening
264264
Schaltelementswitching element
266266
Schaltelementswitching element
268268
Nutgroove
270270
Nutgroove
272272
Dichtmittelsealant
274274
Dichtmittelsealant
276276
Verjüngungrejuvenation
280280
Auflageflächebearing surface
282282
Auflageflächebearing surface
284284
DurchgangsöffnungThrough opening
286286
DurchgangsöffnungThrough opening
288288
Ventilsitzvalve seat
290290
Ventilsitzvalve seat
292292
DurchgangsöffnungThrough opening
294294
Verbindungsstangeconnecting rod
296296
Kolbenelementpiston element
298298
Schaltelementswitching element
300300
Schaltelementswitching element

Claims (10)

Wärmepumpenkreislauf (10) mit einem Verdampfer (30) der von einem Kältemedium (18) in einer Strömungsrichtung (26) zu durchströmen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung (80) zum Umkehren der Strömungsrichtung (26) des Kältemediums durch den Verdampfer (30) vorgesehen ist.
Heat pump circuit (10) with an evaporator (30) to flow through by a cooling medium (18) in a flow direction (26),
characterized in that a switching means (80) for reversing the flow direction (26) of the refrigerant medium through the evaporator (30) is provided.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verflüssiger (32) vorgesehen ist, der von dem Kältemedium (18) in der Strömungsrichtung (26) zu durchströmen ist, wobei mit der Umschalteinrichtung (80) auch die Strömungsrichtung (26) durch den Verflüssiger (32) umkehrbar ist.
Heat pump cycle according to claim 1,
characterized in that a condenser (32) is provided, which is to be flowed through by the cold medium (18) in the flow direction (26), wherein with the switching means (80) and the flow direction (26) through the condenser (32) is reversible ,
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdichter (24) vorgesehen ist und die Umschalteinrichtung (80) mit einem ersten Vier-Wege-Ventilanordnung (240) gestaltet ist, mittels dem in einer ersten Schaltstellung der Verdichter (24) mit dem Verflüssiger (32) strömungsleitend verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung der Verdichter (24) mit dem Verdampfer (30) strömungsleitend verbunden ist.
Heat pump cycle according to claim 2,
characterized in that a compressor (24) is provided and the switching means (80) is designed with a first four-way valve assembly (240), by means of which the compressor (24) in a first switching position with the condenser (32) connected in a flow-conducting manner is and in a second switching position of the compressor (24) to the evaporator (30) is connected in flow conduction.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (80) mit einer zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung (240) vorgesehen ist, mittels der in einer ersten Schaltstellung der Verflüssiger (32) mit einer ersten Abführöffnung (45) eines Abscheiders (34) strömungsleitend verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung eine zweite Abführöffnung (46) des Abscheiders (34) mit dem Verflüssiger (32) strömungsleitend verbunden ist.
Heat pump cycle according to claim 3,
characterized in that the switching device (80) with a second four-way valve assembly (240) is provided, by means of which in a first switching position of the condenser (32) with a first discharge opening (45) of a separator (34) is conductively connected and in a second switching position, a second discharge opening (46) of the separator (34) with the condenser (32) is conductively connected.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (24) strömungsleitend zwischen der ersten und der zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung (240) vorgesehen ist.
Heat pump cycle according to claim 4,
characterized in that the compressor (24) is provided in flow communication between the first and second four-way valve assemblies (240).
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (24) von dem Kältemedium (18) in einer Strömungsrichtung (26) zu durchströmen ist, wobei diese Strömungsrichtung (26) bei der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung gleich ist.
Heat pump cycle according to claim 5,
characterized in that the compressor (24) of the refrigerant medium (18) in a flow direction (26) to flow through, said flow direction (26) in the first switching position and the second switching position is the same.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (113) zum Messen eines Vereisungsgrades des Verdampfers (30) vorgesehen ist.
Heat pump cycle according to claim 5 or 6,
characterized in that a measuring device (113) for measuring a degree of icing of the evaporator (30) is provided.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (113) zum Messen des Vereisungsgrades des Verdampfers (30) dazu eingerichtet ist, eine Leistungsaufnahme des Verdichters (24) zu ermitteln.
Heat pump cycle according to claim 7,
characterized in that the measuring device (113) for measuring the degree of icing of the evaporator (30) is adapted to determine a power consumption of the compressor (24).
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (116) zum zeitgleichen Umschalten der ersten und zweiten Vier-Wege-Ventilanordnung (240) vorgesehen ist.
Heat pump cycle according to one of claims 4 to 8,
characterized in that a control device (116) for simultaneously switching the first and second four-way valve assembly (240) is provided.
Verwenden einer Umschalteinrichtung (80) zum Umkehren einer Strömungsrichtung (26) eines Kältemediums (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Wärmepumpenkreislauf (10).Use of a switching device (80) for reversing a flow direction (26) of a refrigeration medium (18) according to one of claims 1 to 9 in a heat pump cycle (10).
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