WO2009090067A2 - Vorrichtung und verfahren zum entfernen eines gases aus einem system, system zum verdampfen und wärmepumpe - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum entfernen eines gases aus einem system, system zum verdampfen und wärmepumpe Download PDF

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WO2009090067A2
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collecting container
condenser
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Holger Sedlak
Oliver Kniffler
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/04—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for withdrawing non-condensible gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant

Definitions

  • the present invention relates to the processing of different gases, and more particularly to the removal of a first gas from a system having a second different gas.
  • An example of a system having a particular gas is an evaporator of a heat pump.
  • a working fluid is transferred by means of a suitable combination of pressure and temperature into a working vapor.
  • a synthetic liquid is used in many cases as the working fluid.
  • heat pumps that work with water as a working fluid, as shown for example in WO 2007/118482. In such heat pumps with water as working fluid is at a typically low pressure, eg groundwater, sea water or in a circulating water, which is heated for example via a ground collector or a well, at a temperature of eg 12 0 C evaporated.
  • the water vapor at such a low temperature which is at a low pressure, is compressed by a compressor, whereby both the temperature and the pressure are increased.
  • the warm compressed steam is then converted back to water in a condenser.
  • the working fluid is heated in the condenser, this energy then in a heating circuit, such as a building heating, can be fed.
  • the efficiency of a heat pump is highest when in the evaporator only the desired steam or the desired te gas that has a specific requirement for a specific pressure / temperature ratio. If the heat pump is operated with a working fluid other than water, then it will give the best efficiency when in fact only a vapor of precisely this working fluid is present in the evaporator. It is stored similarly if water is used as the working fluid. In this case, the efficient heat pump will be best when there is only water vapor in the evaporator. The intrusion of "foreign gases", which can take place in any way, is therefore unfavorable for the efficiency of the heat pump and should therefore be reduced or eliminated altogether.
  • the second problem is the question of how to deal with foreign gases when they exist in the system. Then the foreign gases have to be somehow brought out of the evaporator again. For example, it would be possible to collect the foreign gases and pump them out of the system. However, since heat pumps are often operated so that the pressure in the evaporator differs greatly from the atmospheric pressure, the pumping out of the foreign gases from a system from a low to a high pressure place.
  • the object of the present invention is to provide a concept for removing foreign gases which is economical and robust.
  • This object is achieved by a device for removing a first gas from a system according to claim 1, a system for vaporizing according to claim 12, a heat pump according to claim 16 or a method for Removing a first gas from a system according to claim 17 or a computer program according to claim 18 solved.
  • the present invention is based on the recognition that by special design of the inlet opening and the outlet opening of a chamber container for the foreign gas, which are formed changeable, and by providing a special means for generating a pressure in the reservoir such that the pressure by generating the second Gas is increased in the reservoir, an efficient and robust measure for removing foreign gases from a system is obtained.
  • the inlet port is closed.
  • the pressure in the reservoir is increased by generating the second gas in the reservoir until the exhaust port is opened.
  • the sump is effectively "purged" by the second gas, which "flushing" is more efficient and faster the greater the pressure in the sump relative to the atmospheric pressure, such that when the outlet opens, rapid pressure relaxation occurs from the sump to the atmosphere.
  • the outlet port is closed again and the inlet port can be opened.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus for removing a first gas from a system
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the device for removal in a system which is designed, for example, as an evaporator;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a heat pump with an evaporator according to the invention.
  • FIG. 4 shows a flowchart for explaining the method according to the invention for removing a first gas from a system which has another second gas.
  • Fig. 5 is an overview diagram showing a condenser with a gas removal device
  • Fig. 6a is a sketch illustrating the functionality of the apparatus for removing a gas of Fig. 5;
  • Fig. 6b is a more detailed illustration of the apparatus for removing a gas of Fig. 6a.
  • FIG. 1 shows an apparatus for removing a first gas from a system having a second other gas, the system being indicated at 2.
  • the device comprises a collection container 10 for collecting the first gas, wherein the first gas is also referred to as “foreign gas", while the second, other gas is also referred to as “useful gas”.
  • the collecting container 10 comprises a variable outlet opening 4 for discharging the first gas, that is to say the foreign gas, from the collecting container, wherein the collecting container 10 also comprises a variable inlet opening 5 for introducing the first gas, ie the foreign gas the variable outlet opening is not in communication with the sump.
  • the variable inlet port is communicable with the system.
  • the device for removing the foreign gas comprises a device 1 for generating a pressure in the reservoir, which is greater than a pressure in the system 2.
  • the device 1 for generating the pressure is designed to increase the pressure in the collecting container by generating the second gas, that is to say the useful gas.
  • the means 1 for generating the pressure comprises a heater, which is arranged in a liquid which is present in the collecting container 10, which, when it is evaporated, the second gas, ie the useful gas, represents.
  • the device 1 for generating the pressure is coupled to a controller 9.
  • the controller 9 is designed to activate the device 1 for generating the pressure periodically, depending on specific events or a specific determined or non-determined strategy.
  • the controller 9 must also be configured to actively control the outlet port 4 and the inlet port 5, as shown by the dashed control lines in FIG. 1.
  • the inlet port 5 and the outlet port 4 may be configured to operate passively, that is, only due to the pressure changes or pressure differences between the high pressure side and the low pressure side due to the openings at valves.
  • the device for removing the first gas from the system thus has an ejection mode in which the inlet opening is closed and the outlet opening is open.
  • the openings do not have to be fully opened or closed. Instead, it may be sufficient that the inlet opening has a higher fluid resistance than the outlet opening when the ejection mode is present.
  • the situation is similar in collective mode. In the collection mode, the inlet port may be open and the outlet port may be closed. Again, you have to however, not necessarily complete conditions prevail. So it may also be sufficient that in the collection mode, the outlet opening has a higher fluid resistance than the inlet opening.
  • the fluid resistance refers to the fact that the fluid in the sump, as it exits the outlet port, has to overcome lower fluid resistance than it would like to exit the system through the inlet port.
  • the fluid resistance refers to the second gas from the system into the sump having to overcome a smaller fluid resistance than when gas from the atmosphere is about to enter the sump via the exit port. This ensures that foreign gas accumulates in the sump, which mainly comes from the system and not from the atmosphere.
  • the inlet opening and the outlet opening need not be completely closed or open. Even incomplete gas removal is not so critical since the process of unloading the collection container can be repeated as often as desired. Therefore, if an ejection process has not yet led to complete success, it can simply be repeated once or several times.
  • One limitation at this point is only the ability of the means to generate the pressure to generate enough second gas or the energy required to produce the second gas to be supplied.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the device for removing the first gas from the system.
  • the working fluid in the evaporator is water, and the working fluid is present in the evaporator at a certain level, designated 11. Below level 11 is water, while above level 11 is water vapor.
  • the inlet opening 5 is formed as a flap or check valve, wherein the outlet opening 4 is formed as a safety valve.
  • the sump is designed to store a volume of water 11 in which a heat source 1 is located.
  • the heat source implements in the embodiment of Fig. 2, the means for generating the pressure in the reservoir, since then, when the water is heated in the water volume 11, water vapor, ie the second gas, is formed in the collecting container.
  • the pressure in the collecting container 10 will increase more and more until such time as a safety valve, which represents the outlet opening, opens.
  • the safety valve will typically open at an adjustable pressure. For example, if the atmosphere is 1 bar, the safety valve is designed to open at a pressure above 1 bar, such as at 1.1 to 1.5 bar or even at 2 bar. The valve opens, for example, just above atmospheric pressure, so that no gas penetrates from the atmosphere.
  • the safety valve will close and the inlet valve will open to the sump again to collect the foreign gases.
  • the outlet opening opens, there still exists a pressure in the sump that is higher than the type of pressure in the evaporator.
  • this pressure is not critical, since this pressure is compensated immediately after the opening of the inlet opening.
  • the gas going into the evaporator volume from the sump is not a foreign gas or a gas having only a very small amount of foreign gas.
  • the energy that this vapor has is also transferred into the evaporation process of the entire system, which is particularly advantageous when considering ecological heating systems, such as heat pumps, where any "waste of energy" is to be prevented.
  • Fig. 2 also shows a preferred arrangement of the collecting container.
  • the inlet opening is at the same height as the level 11 of the water.
  • any foreign gas heavier than water vapor is moved down in the steam space above the water level 11 until the foreign gas is then "dropped" through the inlet opening into the sump
  • the volume of water, which is arranged in the collecting container and surrounds the heating device or heat source 1 can also be filled to a certain extent via the inlet opening, by ensuring that water flows into the collecting container via the inlet opening.
  • the volume of water 12 can be replenished in the sump after each discharge.
  • the expected foreign gases such as air
  • the expected foreign gases are collected in the collecting container 10 within the system 2. This collection takes place gravitationally, for example, when the foreign gases are heavier than water vapor, which is the case for many foreign gases of interest, such as air, O 2 , CO 2 , or N 2 .
  • Foreign gases the lighter can be easily trapped when the sump is viewed in FIG. 2 as viewed above the volume, that is, when the inlet opening 5 is located at a location of the vaporizer that is as high as possible, such as at the location, which is indicated by the arrow 14.
  • the heat source 1 can be automatically turned on and off, depending on the circumstances. So you can, for example heat two to three liters of water to the required evaporation temperature in about 30 seconds using an IkW energy source.
  • the heat source 1 can thus be activated periodically by a controller 9 (shown in FIG. 1), eg once a day or once every 12 hours. Alternatively, an activation of the heat source can also take place for certain detected events, such as, for example, a system start-up or an alarm of a foreign gas detector (not shown in FIG. 2).
  • the controller 9 is further configured to stop the heating after a certain time or in response to a specific event.
  • the conditions of the collecting container and the pressures to be observed are predetermined insofar that, although deviations in real operation can occur, these deviations within certain limits.
  • the controller will turn off the heat sources after a certain time, this time being chosen such that the safety valve 4 has already skipped when the exhaust operation has taken place.
  • the controller 9 may also contain, from the exhaust valve via special feedback information, information that the discharge has taken place, so that the heating of the water volume 3 can be stopped again.
  • the controller may be programmed so that regardless of whether or not the opening of the exhaust valve has been detected, the evaporation of the water volume 3 lasts a little longer than the timing of the release of the safety valve, so that the generated steam is still the last Remains of foreign gas from the sump carries with it to the atmosphere.
  • This period by which the evaporation takes place even longer than the outlet opening has already triggered for example, be at a time between one and five minutes, provided that enough water is still available for evaporation in the sump and the heating element 1, the z. B. is in the form of an electric heating coil, not "dry" running.
  • a cycle of collection mode and discharge mode will be detailed with reference to FIG. 4.
  • a first step 40 it is assumed that the inlet opening is open and the outlet opening is closed. Then the sump is in collection mode and a collection of foreign gas will take place.
  • an event is detected. This event may be an external event, or in the case of periodic control, a detection of a particular time or period of time as an event.
  • the pressure in the reservoir is then actively increased in a step 42. This takes place, as has been shown, for example by evaporation of water instead.
  • Fig. 3 shows an application of the device according to the invention or the method according to the invention, which has been shown with reference to FIG. 4, in a heat pump for building heating.
  • the heat pump comprises an evaporator 2, in which the device for removing the gas is arranged.
  • the water vapor generated in the evaporator is supplied via a steam line at low temperature and low pressure to a compressor 30, which compresses the steam and at a high temperature and a high pressure and fed into a line 32, which opens into the condenser 33.
  • the condenser the vapor, which is at high pressure, is liquefied, whereby energy is given off, which is supplied via a heating line 34 to the building. leads.
  • a liquid return line is shown to form a closed circuit.
  • the system may also operate as an open circuit, with the condenser then discharging excess fluid into the environment as the evaporator draws liquid to be evaporated from the environment.
  • the apparatus according to the invention for removing a gas which is also referred to as a gas trap
  • the gas trap may additionally or alternatively also be arranged in the condenser.
  • Foreign gases such as nitrogen, oxygen, carbon and carbon dioxide or generally ambient air are a problem, especially in the condenser, since these gases, when they penetrate into the evaporator, are sucked out anyway by the compressor.
  • FIG. 5 An arrangement of a device according to the invention, which is also referred to as gas trap 50, in the condenser 51, a heat pump is shown in Fig. 5.
  • Fig. 5 shows a heat pump in which the condenser is arranged above an evaporator, although this arrangement does not necessarily have to be used to implement a gas trap according to the invention.
  • the steam enters via a first gas channel 52 in a compressor 53 and is compressed there and ejected via a second gas passage 54.
  • the gas discharged there ie the compressed and therefore hot water vapor, is preferably directed by a laminarization device 55, which may be honeycomb-shaped or otherwise designed, to a condenser water, which is conveyed via a condenser water channel 56 via a plate-shaped or water-cooled channel funnel-shaped condenser outlet 57 to the side. running.
  • a laminarization device 55 which may be honeycomb-shaped or otherwise designed, to a condenser water, which is conveyed via a condenser water channel 56 via a plate-shaped or water-cooled channel funnel-shaped condenser outlet 57 to the side. running.
  • the condenser outlet 57 is typically rotationally symmetric and is preferably provided with a turbulence generator 58 in order to increase the condensing efficiency.
  • a sealing lip 59 is provided, which separates the lower gas region 60 from the upper gas region 61.
  • the sealing lip 59 does not necessarily have to provide a complete seal. However, it ensures that the foreign gas transported by the condenser water on the condenser 57 accumulates in the region 60 below the condenser outlet 57.
  • the foreign gases because they are heavier than water vapor, fall into the gas trap 50 due to gravity.
  • a diffusion process acts against gravity, to the extent that the foreign gases in the region 60 and in the gas trap also want the same concentration. This diffusion process therefore counteracts the gravitational effect of the gas trap.
  • the sealing lip 59 which separates the area above the condenser outlet or the Vernierertrichters 57 from the area below this element 57, nor reinforced by the fact that the laminarizer 55 is present, since the foreign gases, as soon as they on the Water stream 56 impinge on the condenser drain 57, can not go away, but to a certain extent be forced to run in the direction of the sealing lip and under the sealing lip to accumulate in the vicinity of the gas trap 50.
  • This behavior is further enhanced by the turbulence generator 58, as it provides a more turbulent flow, which also has a higher efficiency, so as to capture and carry, as it were, foreign gas, since it is in the upper region 61.
  • FIG. 6a shows a schematic representation of the functionality that has been illustrated with reference to the heat pump or the heat pump condenser 51 of FIG. 5.
  • Fig. 6a is particularly emphasized how the space 260 is separated below the drain 57 by the sealing lip 59 of the upper portion 61.
  • this separation does not have to be hermetic, as long as there is a higher probability that foreign gases have been lightened by the turbulent water vapor which has been laminarized by the laminator 55, however Arrows 69 are shown, with a higher probability to follow the path in the lower portion 60, as indicated by an arrow 68, in comparison to the probability that the foreign gases re-enter the upper portion 61.
  • an enrichment in foreign gases will take place in the region 60, so that the diffusion effect is effectively reduced out of the gas trap 50 and does not significantly impair the efficiency of the gas trap.
  • the gas trap has a relatively long neck 70 which extends between the sump 71 and a preferably present inlet region 72, which may be funnel-shaped. It is not essential, however, the length of the neck 70, but that at least the lower part of the collecting container 10 in a cold area, such as the evaporator 2 of the heat pump is arranged. This means that warm water vapor from the area 60 of the condenser enters into contact with a cold surface of the collecting container 1, which leads to a condensation of the steam.
  • a laminarizing device 73 for example in the form of a honeycomb-shaped structure, is also arranged at the funnel opening in order to improve the efficiency of the gas trap.
  • the preferred embodiment of arranging a wall of the collecting container 10 in the evaporator to implement at a cold point of the system, when the heat pump is designed so that the condenser is disposed above the evaporator.
  • the throat 70 passes down through the condenser and into the evaporator to create a cold wall of condensation which on the one hand leads to a continuous flow of gas into the gas trap and on the other hand always ensures that there is water in the gas trap. which can be heated to increase the pressure in the sump, such that at certain events a foreign gas discharge can take place.
  • the cold region of the gas trap which is preferably obtained by arranging at least a part of the gas trap, and in particular at least part of the collecting container 10 of the gas trap in the evaporator of the heat pump, can generally also be achieved by active cooling of a region of the gas trap or also in that the area of the gas trap, which is supposed to be the "cold" area, is arranged outside the heat pump, for example, when the heat pump is in a basement having an internal temperature of perhaps 10 degrees or 15 degrees , and when the temperature level in the condenser at This temperature difference may already be sufficient for a reasonable gas flow, and the cold area of the gas trap may not necessarily be located directly in the evaporator of the heat pump, where even lower temperatures prevail than in the basement.
  • the gas trap has an area which causes a gas flow to take place in the gas trap, so that foreign gases are transported into the gas trap together with water vapor.
  • an ejection mode is activated.
  • the liquid water produced in the collecting container by condensation of water vapor is evaporated.
  • the pressure in the collecting container 10 increases so much that the contents of the collecting container, which consists of vaporized water vapor and in particular the foreign gases, is expelled to the atmosphere via the outlet opening, as shown by the arrow in FIG. 6b.
  • the discharge mode lasts shorter than the collection mode, and the collection mode, in which flow into the sump 10 takes place and water vapor condenses, preferably lasts three times as long as the discharge mode in which water in the sump is evaporated to the pressure in the sump To increase so strong that an emission into the atmosphere can take place via the outlet opening.
  • the collection mode lasts even more than 10 times as long as the ejection mode. For example, a collection mode takes a minute or more, and the ejection mode will only take 6 seconds or less.
  • the sealing lip 59 which generally functions as means for separating the regions, increases the efficiency of the gas trap, it should be noted that for a basic functionality of the gas trap, this sealing lip 59 is not absolutely necessary.
  • this sealing lip 59 is not absolutely necessary.
  • the method according to the invention can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be on a digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals, which may interact with a programmable computer system such that the method is performed.
  • the invention thus also consists in a computer program product with a program stored on a machine-readable carrier. rammcode for performing the method according to the invention, when the computer program product runs on a computer.
  • the invention can thus be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program runs on a computer.

Abstract

Eine Vorrichtung zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System (2), das ein zweites anderes Gas aufweist, umfasst einen Sammelbehälter (10) zum Sammeln des ersten Gases, wobei der Sammelbehälter (10) eine veränderbare Einlassöffnung (5) zum Einlassen des ersten Gases in den Sammelbehälter (10), wobei die Einlassöffnung in Kommunikation mit dem System bringbar ist, und eine veränderbare Auslassöffnung (4) zum Auslassen des ersten Gases aus dem Sammelbehälter (10), wobei die veränderbare Auslassöffnung nicht in Kommunikation mit dem System ist, aufweist, und eine Einrichtung (1) zum Erzeugen eines Drucks in dem Sammelbehälter (10), der größer als ein Druck einer Atmosphäre außerhalb der veränderbaren Auslassöffnung ist, wobei die Einlassöffnung (5) und die Auslassöffnung (4) derart ausgebildet sind, dass in einem Ausstoßmodus bei einem Druck in dem Sammelbehälter (10), der größer als ein Druck in der Atmosphäre ist, die Einlassöffnung (5) einen höheren Fluidwiderstand als die Auslassöffnung (4) hat, so dass das zweite Gas aus dem Sammelbehälter (10) über die Auslassöffnung (4) ausgebbar ist, und dass in einem Sammelmodus die Auslassöffnung (4) einen höheren Fluidwiderstand als die Einlassöffnung (5) hat.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen eines Gases aus einem System, System zum Verdampfen und Wärmepumpe
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von unterschiedlichen Gasen und insbesondere auf das Ent- fernen eines ersten Gases aus einem System, das ein zweites anderes Gas aufweist.
Ein Beispiel für ein System, das ein bestimmtes Gas aufweist, ist ein Verdampfer einer Wärmepumpe. In einer Wärme- pumpe wird eine Arbeitsflüssigkeit durch eine entsprechende Kombination aus Druck und Temperatur in einen Arbeitsdampf überführt. Hierzu wird in vielen Fällen als Arbeitsflüssigkeit eine synthetische Flüssigkeit eingesetzt. Allerdings existieren auch Wärmepumpen, die mit Wasser als Arbeits- flüssigkeit arbeiten, wie sie beispielsweise in der WO 2007/118482 gezeigt sind. Bei solchen Wärmepumpen mit Wasser als Arbeitsflüssigkeit wird bei einem typischerweise kleinen Druck, z.B. Grundwasser, Meerwasser oder auch in einem Kreislauf zirkulierendes Wasser, das z.B. über einen Erdkollektor oder eine Erdbohrung erwärmt wird, bei einer Temperatur von z.B. 120C verdampft. Der Wasserdampf mit einer solch niedrigen Temperatur, der bei einem niedrigen Druck vorliegt, wird über einen Kompressor komprimiert, wodurch sowohl die Temperatur als auch der Druck erhöht wer- den. Der warme komprimierte Wasserdampf wird dann in einem Verflüssiger wieder in Wasser umgesetzt. Hierbei wird die Arbeitsflüssigkeit im Verflüssiger aufgeheizt, wobei diese Energie dann in einen Heizkreislauf, wie beispielsweise eine Gebäudeheizung, eingespeist werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass die Effizienz einer Wärmepumpe dann am höchsten ist, wenn in dem Verdampfer tatsächlich ausschließlich der gewünschte Dampf bzw. das gewünsch- te Gas enthalten ist, das eine bestimmte spezifische Anforderung an ein bestimmtes Druck-/Temperaturverhältnis hat. Wird die Wärmepumpe mit einem anderen Arbeitsfluid als Wasser betrieben, so wird es dann den besten Wirkungsgrad ge- ben, wenn tatsächlich nur ein Dampf genau dieser Arbeitsflüssigkeit im Verdampfer vorliegt. Ähnlich gelagert ist es dann, wenn als Arbeitsfluid Wasser verwendet wird. In diesem Fall wird die effiziente Wärmepumpe dann am besten sein, wenn in dem Verdampfer lediglich Wasserdampf exis- tiert. Das Eindringen von „Fremdgasen", das auf beliebigen Wegen stattfinden kann, ist daher ungünstig für den Wirkungsgrad der Wärmepumpe und sollte daher reduziert oder ganz unterbunden werden.
Eine Möglichkeit, um das Eindringen von Fremdgasen zu minimieren, besteht z.B. darin, die Wärmepumpe unter Vakuum zu betreiben. Dies ist mit entsprechenden Schwierigkeiten hinsichtlich der technischen Durchführung verbunden, die zwar durchaus lösbar sein können, jedoch einen hohen finanziel- len Aufwand mit sich bringen. Ganz zu unterbinden ist jedoch das Eindringen von Fremdgasen auch dann nicht, wenn ein hoher Aufwand betrieben wird. Es existieren immer Dichtungen bzw. sonstige Kunststoffmaterialien, die altern und porös werden können. Darüber hinaus existiert eine allge- meine Diffusion von Gasen über Materialien, selbst wenn die Materialien selbst wasserdicht sind.
Man kann daher den Aufwand zum Eindringen von Fremdgasen beliebig hoch treiben, und wird jedoch dennoch nicht ganz verhindern können, dass Fremdgase eintreten. Daher existiert als zweites Problem die Frage, wie mit Fremdgasen umzugehen ist, wenn sie in dem System vorliegen. Dann müssen die Fremdgase nämlich irgendwie aus dem Verdampfer wieder herausgebracht werden. Man könnte die Fremdgase daher bei- spielsweise aufsammeln und dieselben aus dem System abpumpen. Nachdem jedoch Wärmepumpen oft so betrieben werden, dass sich der Druck in dem Verdampfer von dem Atmosphärendruck stark unterscheidet, findet das Auspumpen der Fremd- gase aus einem System von einem niedrigen auf einen hohen Druck statt. Wird beispielsweise eine Wärmepumpe betrachtet, die mit Wasser als Arbeitsflüssigkeit arbeitet, so kann durchaus der Fall auftreten, dass Fremdgase einen Druck von 10 mbar haben und gegen einen Umgebungsdruck von 1 bar ausgepumpt werden müssen. Man kann sich vorstellen, dass hierzu sehr leistungsfähige Pumpen nötig sind, die zwar nur eine kleine Fördermenge bewältigen müssen, die allerdings einen extrem hohen Druckunterschied überwinden muß .
Bei Wärmepumpen, bei denen hohe Druckunterschiede zwischen dem Arbeitsdruck im Verdampfer und dem Atmosphärendruck, also dem Druck außerhalb des Systems existieren, ist somit zum einen die Verhinderung des Eindringens von Fremdgasen problematisch, und ist zum anderen das Entfernen der Fremdgase aus dem System, wenn sie einmal eingedrungen sind, ebenso aufwendig und daher teuer.
Andererseits wächst der Markt nach Wärmepumpen in Anbetracht der hohen Preise für fossile Energieträger immer mehr. Dies hat dazu geführt, dass auch der Wettbewerb auf diesem Markt zugenommen hat. Nachdem ein nicht unbeachtlicher Teil des Markts für Wärmepumpen im Bereich der priva- ten Hausbauer existiert, die oftmals außerordentlich preis- bewusst sind, ist der Endpreis, mit dem ein Wärmepumpensystem angeboten werden kann, ein nicht zu unterschätzender Faktor dafür, ob sich eine Wärmepumpe am Markt behaupten kann oder nicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zum Entfernen von Fremdgasen zu schaffen, das wirtschaftlich und robust ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System gemäß Patentanspruch 1, ein System zum Verdampfen gemäß Patentanspruch 12, eine Wärmepumpe gemäß Patentanspruch 16 oder ein Verfahren zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System gemäß Patentanspruch 17 oder ein Computer-Programm gemäß Patentanspruch 18 gelöst.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch spezielle Gestaltung der Einlassöffnung und der Auslassöffnung eines Kammerbehälters für das Fremdgas, die veränderbar ausgebildet sind, und durch Bereitstellen einer speziellen Einrichtung zum Erzeugen eines Drucks in dem Sammelbecken derart, dass der Druck durch Erzeugen des zweiten Gases in dem Sammelbecken erhöht wird, eine effiziente und robuste Maßnahme zum Entfernen von Fremdgasen aus einem System erhalten wird. Dadurch, dass bei einem Druck in dem Sammelbehälter, der höher als der Druck in dem System ist, die Einlassöffnung für das Fremdgas geschlossen wird, und dann typischerweise bei einem noch höheren Druck die Auslassöffnung geöffnet wird, werden die Fremdgase aus dem Sammelbehälter herausgestoßen. Dieses „Herausstoßen" der Fremdgase findet durch das zweite Gas statt, das durch die Einrichtung zum Erzeugen des Drucks erzeugt wird, wobei das zweite Gas dasselbe Gas ist, das hauptsächlich das System füllt.
Das Fremdgas wird also in dem Sammelbehälter eingefangen. Dann, wenn der Sammelbehälter geleert werden soll, wird die Einlassöffnung geschlossen. Dann wird der Druck in dem Sammelbehälter durch Erzeugen des zweiten Gases in dem Sammelbehälter erhöht, bis die Auslassöffnung geöffnet wird. Dann wird der Sammelbehälter gewissermaßen durch das zweite Gas „freigespült", wobei dieses „Ausspülen" umso effizienter und schneller erfolgt, je größer der Druck in dem Sammelbehälter im Vergleich zum Atmosphärendruck ist, derart, dass dann, wenn die Auslassöffnung öffnet, eine schnelle Druckrelaxation von dem Sammelbehälter zur Atmosphäre stattfin- det. Dann, wenn der Druck im Sammelbehälter auf einen Wert abgefallen ist, der typischerweise immer noch höher als der Umgebungsdruck ist, wird die Auslassöffnung wieder geschlossen, und es kann die Einlassöffnung geöffnet werden. Der dann im Sammelbehälter noch existierende Druck wird dadurch zum System hin ausgeglichen, dass das zweite Gas, das durch die Einrichtung zum Erzeugen des Drucks erzeugt worden ist, und das noch nicht zur Atmosphäre ausgestoßen wor- den ist, sondern im Sammelbehälter verblieben ist, nun in das System selbst als Dampf ausgegeben wird. Dies ist jedoch unproblematisch, da das zweite Gas kein Fremdgas zu dem Arbeitsgas in dem Verdampfer darstellt, sondern das „Wunschgas" selbst ist. Das Relaxieren des Sammelbehälters in den Verdampfungsraum hinein, das nötig ist, damit der Sammelbehälter wieder zur Aufnahme von Fremdgasen bereit wird, stellt somit einen Prozess dar, der nicht etwa schädlich für den allgemeinen Verdampfungsprozess im Verdampfer ist, sondern der mit diesem Hand in Hand läuft. Der Wasser- dampf, der also von dem Sammelbehälter zum Verdampfer ausgegeben wird, nachdem ein Entladevorgang stattgefunden hat, unterstützt somit den Verdampfungsprozess, der ohnehin parallel abläuft. Dies ist auch dahingehend vorteilhaft, dass die durch die Relaxation noch existierende freiwerdende Energie nicht etwa an die Atmosphäre abgegeben wird, sondern in dem Prozess selbst verbleibt.
Insbesondere innerhalb einer Anwendung bei einer Wärmepumpe ist dies dahingehend von großem Vorteil, da man immer be- strebt ist, bei der Wärmepumpe die inneren Verluste so gering wie möglich zu halten, um ein minimales Verhältnis an aufgewendeter elektrischer Energie zu extrahierter thermischer Energie zu erreichen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System; Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Entfernen in einem System, das beispielsweise als Verdampfer ausgebildet ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Wärmepumpe mit einem erfindungsgemäßen Verdampfer; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entfernen eines ersten Ga- ses aus einem System, das ein anderes zweites Gas aufweist .
Fig. 5 ein Übersichtsdiagramm zur Darstellung eines Verflüssigers mit einer Gasentfernungsvorrichtung;
Fig. 6a eine Skizze zur Darstellung der Funktionalität der Vorrichtung zum Entfernen eines Gases von Fig. 5; und
Fig. 6b eine detailliertere Darstellung der Vorrichtung zum Entfernen eines Gases von Fig. 6a.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System, das ein zweites anderes Gas auf- weist, wobei das System mit 2 bezeichnet ist. Die Vorrichtung umfasst insbesondere einen Sammelbehälter 10 zum Sammeln des ersten Gases, wobei das erste Gas auch als „Fremdgas" bezeichnet wird, während das zweite, andere Gas auch als „Nutzgas" bezeichnet wird. Der Sammelbehälter 10 um- fasst ferner eine veränderbare Einlassöffnung 5 zum Einlassen des ersten Gases, also des Fremdgases, in den Sammelbehälter 10. Ferner umfasst der Sammelbehälter 10 eine veränderbare Auslassöffnung 4 zum Auslassen des ersten Gases, also des Fremdgases, aus dem Sammelbehälter, wobei die ver- änderbare Auslassöffnung nicht in Kommunikation mit dem Sammelbehälter ist. Allerdings ist die veränderbare Einlassöffnung in Kommunikation mit dem System bringbar. Ferner umfasst die Vorrichtung zum Entfernen des Fremdgases eine Einrichtung 1 zum Erzeugen eines Drucks in dem Sammelbecken, der größer als ein Druck in dem System 2 ist. Insbesondere ist die Einrichtung 1 zum Erzeugen des Drucks ausgebildet, um den Druck durch Erzeugen des zweiten Gases, also des Nutzgases, in dem Sammelbehälter zu erhöhen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, auf das noch eingegangen wird, umfasst die Einrichtung 1 zum Erzeugen des Drucks einen Heizer, der in einer Flüssigkeit angeordnet ist, die in dem Sammelbehälter 10 vorhanden ist, die dann, wenn sie verdampft wird, das zweite Gas, also das Nutzgas, darstellt. Die Einrichtung 1 zum Erzeugen des Drucks ist mit einer Steuerung 9 gekoppelt. Je nach Imple- mentierung ist die Steuerung 9 ausgebildet, um die Einrichtung 1 zum Erzeugen des Drucks periodisch, abhängig von bestimmten Ereignissen oder einer bestimmten determinierten oder nicht-determinierten Strategie zu aktivieren. Die Steuerung 9 muss ferner ausgebildet sein, um die Auslass- Öffnung 4 und die Einlassöffnung 5 aktiv zu steuern, wie es durch die gestrichelten Steuerleitungen in Fig. 1 dargestellt ist. Alternativ können die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 4 jedoch ausgebildet sein, um passiv zu arbeiten, also lediglich aufgrund der an den Öffnungen bzw. an Ventilen an diesen Öffnungen anliegenden Druckänderungen oder Druckunterschieden zwischen der Seite mit hohem Druck und der Seite mit niedrigem Druck.
Die Vorrichtung zum Entfernen des ersten Gases aus dem Sys- tem hat somit einen Ausstoßmodus, in dem die Einlassöffnung geschlossen ist und die Auslassöffnung offen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Öffnungen nicht vollständig geöffnet bzw. geschlossen sein müssen. Stattdessen kann es ausreichend sein, dass die Einlassöffnung einen höheren Fluidwiderstand als die Auslassöffnung hat, wenn der Ausstoßmodus vorliegt. Ähnlich ist die Situation im Sammelmodus. Im Sammelmodus kann die Einlassöffnung offen sein und kann die Auslassöffnung geschlossen sein. Auch hier müssen jedoch nicht unbedingt vollständige Zustände herrschen. So kann es auch ausreichend sein, dass im Sammelmodus die Auslassöffnung einen höheren Fluidwiderstand hat als die Einlassöffnung. Im Ausstoßmodus bezieht sich der Fluidwider- stand darauf, dass das Fluid in dem Sammelbehälter dann, wenn es aus der Auslassöffnung austreten wird, einen geringeren Fluidwiderstand zu überwinden hat als wenn es durch die Einlassöffnung in das System austreten möchte. Im Sammelmodus bezieht sich der Fluidwiderstand darauf, dass das zweite Gas von dem System in den Sammelbehälter einen kleineren Fluidwiderstand überwinden muß, als wenn Gas von der Atmosphäre über die Auslassöffnung in den Sammelbehälter eintreten möchte. Damit wird sichergestellt, dass sich in dem Sammelbehälter Fremdgas ansammelt, das überwiegend von dem System und nicht von der Atmosphäre stammt. Wie es ausgeführt wurde, müssen die Einlassöffnung und die Auslassöffnung nicht vollständig geschlossen oder offen sein. Auch eine nicht vollständige Gasentfernung ist nicht so kritisch, da der Vorgang des Entladens des Sammelbehälters be- liebig oft wiederholt werden kann. Wenn daher ein Ausstoßvorgang noch nicht zum vollständigen Erfolg geführt hat, so kann er einfach noch einmal oder mehrere Male wiederholt werden. Eine Begrenzung liegt an dieser Stelle lediglich in der Fähigkeit der Einrichtung zum Erzeugen des Drucks, ge- nügend zweites Gas zu erzeugen bzw. in der für das Erzeugen des zweiten Gases erforderlichen Energie, die zuzuführen ist.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrich- tung zum Entfernen des ersten Gases aus dem System. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Arbeitsflüssigkeit in dem Verdampfer Wasser, und die Arbeitsflüssigkeit ist in dem Verdampfer mit einem bestimmten Pegel, der mit 11 bezeichnet ist, vorhanden. Unterhalb des Pegels 11 befindet sich Wasser, während sich oberhalb des Pegels 11 Wasserdampf befindet. Die Einlassöffnung 5 ist als Klappe bzw. Rückschlagventil ausgebildet, wobei die Auslassöffnung 4 als Sicherheitsventil ausgebildet ist. Der Sammelbehälter ist so gestaltet, dass er ein Wasservolumen 11 speichert, in dem eine Wärmequelle 1 angeordnet ist. Die Wärmequelle implementiert in dem Ausführungsbei- spiel von Fig. 2 die Einrichtung zum Erzeugen des Drucks in dem Sammelbecken, da dann, wenn das Wasser in dem Wasservolumen 11 erwärmt wird, Wasserdampf, also das zweite Gas, in dem Sammelbehälter entsteht. Dadurch steigt in dem Sammelbehälter 10 der Druck an, was irgendwann dazu führt, dass die Klappe 5 bzw. ein Rückschlagventil an der Auslassöffnung geschlossen wird. Dann kann von dem Sammelbehälter kein Wasserdampf mehr in das System entweichen, da die Auslassöffnung geschlossen ist. Gleichzeitig wird in dem Sammelbehälter jedoch der Druck immer mehr ansteigen und zwar solange, bis ein Sicherheitsventil, das die Auslassöffnung darstellt, öffnet. Das Sicherheitsventil wird typischerweise bei einem einstellbaren Druck öffnen. Wenn die Atmosphäre z.B. bei 1 bar ist, so ist das Sicherheitsventil ausgebildet, um bei einem Druck oberhalb 1 bar, wie beispiels- weise bei 1,1 bis 1,5 bar oder sogar erst bei 2 bar zu öffnen. Das Ventil öffnet beispielsweise knapp oberhalb des Atmosphärendrucks, so dass von der Atmosphäre kein Gas eindringt. Sobald also ausreichend viel Wasser durch die Wärmequelle 1 verdunstet ist, und der Druck in dem Sammelbe- hälter bis zum Auslösedruck des Sicherheitsventils 4 angestiegen ist, wird das Sicherheitsventil öffnen, und es wird eine relativ schnelle Druckrelaxation zwischen dem Sammelbehälter und der Atmosphäre stattfinden. Dies führt dazu, dass der mit Fremdgasen gemischte Wasserdampf in dem Sam- melbehälter schnell über das Sicherheitsventil 4 zu der Atmosphäre ausgegeben wird. Was dann in dem Sammelbehälter noch verbleibt, ist weniger Fremdgas als vor dem Öffnen des Sicherheitsventils, da der Gasstrom durch das Sicherheitsventil zwar auch Wasserdampf enthalten hat, jedoch auch ei- nen bestimmten Anteil an Fremdgasen.
Irgendwann wird das Sicherheitsventil schließen und das Einlassventil wird geöffnet, um den Sammelbehälter wieder zum Sammeln der Fremdgase bereit zu machen. So kann es durchaus vorkommen, dass dann, wenn die Auslassöffnung öffnet, noch ein Druck in dem Sammelbehälter existiert, der höher als die Art Druck in dem Verdampfer ist. Dies ist je- doch unkritisch, da dieser Druck unmittelbar nach der Öffnung der Einlassöffnung ausgeglichen wird. Das von dem Sammelbehälter in das Verdampfervolumen gehende Gas ist jedoch kein Fremdgas oder ein Gas, das nur einen sehr geringen Anteil an Fremdgas hat. Darüber hinaus wird die Energie, die dieser Dampf hat, ebenfalls in den Verdampfungsprozess des gesamten Systems überführt, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn ökologische Heizsysteme, wie beispielsweise Wärmepumpen betrachtet werden, bei denen jegliche „Energieverschwendung" zu unterbinden ist.
Fig. 2 zeigt ferner eine bevorzugte Anordnung des Sammelbehälters. So ist die Einlassöffnung auf derselben Höhe wie der Füllstand 11 des Wassers. Damit wird jegliches Fremdgas, das schwerer als Wasserdampf ist, in dem Dampfräum oberhalb des Wasserpegels 11 nach unten bewegt, bis das Fremdgas dann über die Einlassöffnung in den Sammelbehälter „gefallen" ist. Die Anordnung der Einlassöffnung in Fig. 2 ist jedoch auch dahingehend von Vorteil, dass das Wasservolumen, das in dem Sammelbehälter angeordnet ist und die Heizeinrichtung bzw. Wärmequelle 1 umgibt, gewissermaßen über die Einlassöffnung ebenfalls aufgefüllt werden kann, indem dafür gesorgt wird, dass Wasser über die Einlassöffnung in den Sammelbehälter hinein läuft.
Damit kann das Wasservolumen 12 im Sammelbehälter nach jeder Entladung neu aufgefüllt werden.
Die zu erwartenden Fremdgase, wie beispielsweise Luft, werden in dem Sammelbehälter 10 innerhalb des Systems 2 gesam- melt. Dieses Sammeln findet beispielsweise gravitatorisch statt, wenn die Fremdgase schwerer als Wasserdampf sind, was für viele interessierende Fremdgase, wie beispielsweise Luft, O2, CO2, oder N2 der Fall ist. Fremdgase, die leichter als Wasserdampf sind, können ohne Weiteres dann eingefangen werden, wenn der Sammelbehälter in Fig. 2 betrachtet oberhalb des Volumens angeordnet ist, wenn also die Einlassöffnung 5 an einer Stelle des Verdampfers angeordnet ist, die möglichst weit oben ist, wie beispielsweise bei der Stelle, die durch den Pfeil 14 bezeichnet ist.
Im Falle des „gravitatorischen" Sammeln des Fremdgases, das bevorzugt wird, ist am Boden des Sammelbehälters 10 ein Wasservolumen 3 vorhanden. Dieses wird mittels der Wärmequelle, beispielsweise einem „Tauchsieder" erhitzt, bis es verdampft. Damit steigt der Druck im Gefäß immer stärker an. Die Fremdgase werden also hinauskatapultiert, und zwar durch ein eigens dazu vorgesehenes Auslassventil 4. Gleich- zeitig wird verhindert, dass die Fremdgase nicht in das geschlossene System 2 des Wärmepumpenverdampfers eindringen können. Dies wird durch die Auslassöffnung 5 sichergestellt.
In der Implementierung kann die Wärmequelle 1 automatisch ein- und ausgeschaltet werden, und zwar in Abhängigkeit von den Gegebenheiten. So kann man z.B. zwei bis drei Liter Wasser in ca. 30 Sekunden mittels einer Energiequelle von IkW Leistung auf die erforderliche Verdampfungstemperatur erwärmen.
Die Wärmequelle 1 kann durch eine Steuerung 9 (in Fig. 1 gezeigt) also periodisch aktiviert werden, z.B. einmal pro Tag oder einmal alle 12 Stunden. Alternativ kann eine Akti- vierung der Wärmequelle auch zu bestimmten detektierten Ereignissen, wie beispielsweise einem Einschalten des Systems oder einem Alarm eines Fremdgasdetektors (in Fig. 2 nicht gezeigt) stattfinden. Die Steuerung 9 ist ferner ausgebildet, um die Erwärmung nach einer bestimmten Zeit bzw. ansprechend auf ein bestimmtes Ereignis wieder zu beenden. So sind die Verhältnisse des Sammelbehälters und der zu beachtenden Drücke insofern vorbestimmt, dass zwar Abweichungen im realen Betrieb vorkommen können, dass diese Abwei- chungen jedoch innerhalb gewisser Grenzen sind. Bei einer Ausführungsform wird die Steuerung die Wärmequellen nach einer bestimmten Zeit wieder abschalten, wobei dieser Zeitpunkt derart gewählt ist, dass das Sicherheitsventil 4 be- reits ausgelassen hat, als der Auslassvorgang stattgefunden hat. Die Steuerung 9 kann jedoch auch von dem Auslassventil über eine spezielle Rückkopplungsinformation eine Information darüber enthalten, dass der Entladevorgang stattgefunden hat, so dass mit dem Aufheizen des Wasservolumens 3 wieder aufgehört werden kann. So kann bei einer Ausführungsform die Steuerung so programmiert sein, dass unabhängig davon, ob die Öffnung des Auslaßventils detektiert worden ist oder nicht, die Verdampfung des Wasservolumens 3 noch etwas länger anhält als der Zeitpunkt des Auslösens des Sicherheitsventils, damit der erzeugte Dampf noch die letzten Reste an Fremdgas aus dem Sammelbehälter mit sich zur Atmosphäre trägt. Diese Zeitdauer, um die die Verdampfung noch länger stattfindet als die Auslassöffnung bereits ausgelöst hat, kann beispielsweise bei einer Zeit zwischen einer und fünf Minuten liegen, vorausgesetzt, dass im Sammelbehälter noch genügend Wasser zur Verdampfung vorhanden ist und das Heizelement 1, das z. B. in Form einer elektrischen Heizspirale ausgebildet ist, nicht „trocken" läuft.
Nachfolgend wird detailliert ein Zyklus aus Sammelmodus und Ausstoßmodus anhand von Fig. 4 dargestellt. In einem ersten Schritt 40 wird davon ausgegangen, dass die Einlassöffnung offen ist und die Auslassöffnung geschlossen ist. Dann ist der Sammelbehälter im Sammelmodus, und es wird eine Samm- lung von Fremdgas stattfinden. In einem Schritt 41 wird ein Ereignis detektiert. Dieses Ereignis kann ein äußeres Ereignis, oder im Falle einer periodischen Steuerung, eine Detektion einer bestimmten Uhrzeit oder einer bestimmten Zeitspanne als Ereignis sein. Ansprechend auf die Detektion eines Ereignisses im Schritt 41 wird dann in einem Schritt 42 der Druck in dem Sammelbehälter aktiv erhöht. Dies findet, wie es dargestellt worden ist, beispielsweise durch Verdampfen von Wasser statt. Alternativ könnte jedoch auch Wasserdampf von außen über eine entsprechende Leitung in den Sammelbehälter hineingepumpt werden, wobei diese Implementierung dann von Vorteil ist, wenn es aus irgendwelchen Gründen nicht zweckdienlich ist, die Wärmequelle 1, die an- sonsten am oder im Sammelbehälter liegt, elektrisch zu kontaktieren. Der Druck wird im Sammelbehälter also immer weiter ansteigen, bis dann die Einlassöffnung schließt, während die Auslassöffnung immer noch geschlossen ist, wie es im Schritt 43 dargestellt ist. Wenn der Druck so stark an- gestiegen ist, dass die Auslöseschwelle des Sicherheitsventils erreicht ist, wird die Auslassöffnung geöffnet, wobei die Einlassöffnung nach wie vor geschlossen bleibt. Dies führt dazu, dass Fremdgas ausgestoßen wird, dass die Vorrichtung sich also im Ausstoßmodus befindet. Das Ausstoßen von Fremdgas führt zu einer Erniedrigung des Drucks im Sammelbehälter, da sich der überhöhte Druck im Sammelbehälter zur Atmosphäre hin relaxiert, wie es bei 45 dargestellt ist. Aufgrund der Druckrelaxation, die im Gegensatz zur Druckerhöhung passiv stattfindet, wird irgendwann die Aus- lassöffnung schließen, gleichzeitig wird im Falle einer passiven Einlassöffnung der Druck auf das Rückschlagventil zu gering, so dass das Rückschlagventil bzw. die in Fig. 2 gezeigte Klappe geöffnet wird und die gesamte Vorrichtung wieder in den Sammelmodus eintritt.
Fig. 3 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand von Fig. 4 dargestellt worden ist, in einer Wärmepumpe zur Gebäudeheizung. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer 2, in dem die Vorrichtung zum Entfernen des Gases angeordnet ist. Der im Verdampfer erzeugte Wasserdampf wird über eine Dampfleitung bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck einem Kompressor 30 zugeführt, der den Dampf komprimiert und auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck über- führt und in eine Leitung 32 einspeist, die in den Verflüssiger 33 mündet. Im Verflüssiger wird der Dampf, der auf hohem Druck ist, verflüssigt, wodurch Energie abgegeben wird, die über eine Heizungsleitung 34 dem Gebäude zuge- führt wird. Bei 35 ist eine Flüssigkeits-Rückleitung dargestellt, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden. Das System kann jedoch auch als offener Kreislauf funktionieren, wobei dann der Verflüssiger überflüssige Flüssigkeit in die Umgebung abgibt, während der Verdampfer zu verdampfende Flüssigkeit aus der Umgebung entnimmt.
Obgleich vorstehend beschrieben worden ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen eines Gases, die auch als Gasfalle bezeichnet wird, dem Verdampfer angeordnet ist, kann die Gasfalle zusätzlich oder alternativ auch in dem Verflüssiger angeordnet werden. Fremdgase, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Karbon und Kohlendioxid bzw. allgemein Luft aus der Umgebung sind insbesondere im Verflüssiger ein Problem, da diese Gase, wenn sie in den Verdampfer eindringen, durch den Verdichter ohnehin abgesaugt werden. Obgleich generell zur Herstellung des optimalen Verdampfungs- und Kondensationsprozesses von Wasser der Erhalt des Grobvakuums wichtig ist, haben Fremdgase im Ver- flüssiger eine größere schädliche Auswirkung als im Verdampfer.
Eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auch als Gasfalle 50 bezeichnet ist, in dem Verflüssiger 51 eine Wärmepumpe ist in Fig. 5 gezeigt. Insbesondere zeigt Fig. 5 eine Wärmepumpe, bei der der Verflüssiger oberhalb eines Verdampfers angeordnet ist, obgleich diese Anordnung nicht unbedingt verwendet werden muss, um eine erfindungsgemäße Gasfalle zu implementieren. Der Wasserdampf tritt über einen ersten Gaskanal 52 in einen Verdichter 53 ein und wird dort verdichtet und über einen zweiten Gaskanal 54 ausgestoßen. Das dort ausgestoßene Gas, also der komprimierte und damit heiße Wasserdampf wird vorzugsweise durch eine Laminarisierungseinrichtung 55, die z.B. bienenwaben- förmig oder auf andere Art und Weise ausgeführt sein kann, auf ein Kondensiererwasser gerichtet, das über einen Kon- densiererwasserkanal 56 über einen tellerförmigen bzw. trichterförmigen Kondensiererablauf 57 zur Seite hin ab- läuft. Es sei darauf hingewiesen, dass der Kondensiererablauf 57 typischerweise rotationssymmetrisch ist und vorzugsweise mit einem Turbulenzgenerator 58 versehen ist, um die Kondensierereffizienz zu erhöhen.
Fremdgase, die durch den Verdichtermotor 53 vom Verdampfer angesaugt werden, werden aufgrund der Gasströmung durch den Laminarisierer 55 auf das Kondensiererwasser 56 gerichtet, das über dem Turbulenzgenerator 58, der beispielsweise in Form eines Maschendrahts ausgebildet sein kann, von der Mitte kommend zur Seite hin abläuft. Es hat sich gezeigt, dass Fremdgase durch das Kondensiererwasser zwischen dem Laminarisierer 55 und der Kondensiererwasseroberfläche seitlich abtransportiert werden.
Damit sich die Fremdgase in der Nähe der Gasfalle 50 anreichen, ist eine Dichtlippe 59 vorgesehen, die den unteren Gasbereich 60 von dem oberen Gasbereich 61 trennt. So muss die Dichtlippe 59 nicht unbedingt eine vollständige Abdich- tung liefern. Sie stellt jedoch sicher, dass das durch das Kondensiererwasser auf dem Kondensierer 57 transportierte Fremdgas sich unterhalb des Kondensiererablaufs 57 im Bereich 60 anreichert. Die Fremdgase fallen, da sie schwerer als Wasserdampf sind, in die Gasfalle 50 aufgrund der Schwerkraft. Gegen die Schwerkraft wirkt jedoch ein Diffu- sionsprozess, dahingehend, dass auch die Fremdgase in dem Bereich 60 und in der Gasfalle dieselbe Konzentration haben wollen. Dieser Diffusionsprozess wirkt daher der Schwerkraftwirkung der Gasfalle entgegen. Dies ist jedoch relativ unproblematisch, da die Anreicherung des Fremdgases nunmehr nicht mehr in dem Bereich stattfindet, wo die Kondensierung stattfindet, sondern unterhalb des Ablaufs 57. Durch die Dichtlippe 59 wird verhindert, dass sich die Konzentrationen im Bereich 60 und im Bereich 61 auf den selben Wert einstellen. Damit wird die Konzentration des Fremdgases im Raum 60 immer höher sein als im Raum 61, und es wird eine gute Einfangwirkung für Fremdgase in der Gasfalle 50 stattfinden. Es wird darauf hingewiesen, dass der erfindungsgemäße Effekt der Anreicherung des Fremdgases im Bereich 60 im Vergleich zum Bereich 61, wo die tatsächliche Kondensierung stattfindet, auch ohne Laminarisierungseinrichtung 55 oder ohne Turbulenzgenerator 58 bereits allein aufgrund der Dichtlippe 59 stattfindet, die eine Trennung des unteren Bereichs 60 vom oberen Bereich 61 bewirkt, bzw. eine Einrichtung darstellt, die ausgebildet ist, um in dem Bereich um die Gasfalle herum eine höhere Fremdgaskonzentration zu bewirken als in dem Bereich, in dem eine Verflüssigung bzw. der größte Teil der Verflüssigung stattfindet.
Allerdings wird die Wirkung der Dichtlippe 59, die den Be- reich oberhalb des Verflüssigerablaufs bzw. des Verflüssigertrichters 57 von dem Bereich unterhalb dieses Elements 57 trennt, noch dadurch verstärkt, dass die Laminarisierungseinrichtung 55 vorhanden ist, da damit die Fremdgase, sobald sie auf den Wasserstrom 56 auf dem Verflüssiger- ablauf 57 auftreffen, nicht mehr weggehen können, sondern gewissermaßen gezwungen werden, in Richtung der Dichtlippe und unter der Dichtlippe hindurch zu laufen, um sich in der Nähe der Gasfalle 50 anzureichern. Dieses Verhalten wird durch den Turbulenzgenerator 58 noch verstärkt, da dadurch eine turbulentere Strömung vorhanden ist, die ebenfalls eine höhere Effizienz hat, um Fremdgas, da es im oberen Bereich 61 ist, gewissermaßen einzufangen und mitzutragen.
Fig. 6a zeigt eine Prinzipdarstellung der Funktionalität, die anhand der Wärmepumpe bzw. des Wärmepumpen- Verflüssigers 51 von Fig. 5 dargestellt worden ist. In Fig. 6a ist besonders hervorgehoben, wie der Raum 260 unterhalb des Ablaufs 57 durch die Dichtlippe 59 von dem oberen Bereich 61 getrennt wird. Diese Trennung muss, wie es auch in Fig. 6a deutlich zu sehen ist, nicht hermetisch sein, solange eine höhere Wahrscheinlichkeit existiert, dass Fremdgase dem turbulenten Wasserdampf, der durch den Laminari- sierer 55 jedoch laminarisiert worden ist, wie es durch Pfeile 69 dargestellt ist, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit dem Weg in den unteren Bereich 60 folgen, wie er durch einen Pfeil 68 angedeutet ist, und zwar im Vergleich zur Wahrscheinlichkeit, dass die Fremdgase wieder in den oberen Bereich 61 eintreten. Damit wird im Bereich 60 eine Anreicherung an Fremdgasen stattfinden, so dass die Diffusionswirkung gewissermaßen aus der Gasfalle 50 heraus reduziert ist und die Effizienz der Gasfalle nicht wesentlich beeinträchtigt.
Je nach Implementierung wird es bevorzugt, die Gasfalle ähnlich zu Figur 6b auszubilden. Zu diesem Zweck hat die Gasfalle einen relativ langen Hals 70, der sich zwischen den Sammelbehälter 71 und einem vorzugsweise vorhandenen Einlassbereich 72, der trichterförmig sein kann, erstreckt. Wesentlich ist jedoch nicht die Länge des Halses 70, sondern dass zumindest der untere Teil des Sammelbehälters 10 in einem kalten Bereich, wie beispielsweise dem Verdampfer 2 der Wärmepumpe angeordnet ist. Dies bedeutet, dass warmer Wasserdampf aus dem Bereich 60 des Verflüssigers mit einer kalten Oberfläche des Sammelbehälters 1 in Verbindung tritt, was zu einer Kondensierung des Wasserdampfes führt. Damit ergibt sich eine dauernde WasserdampfStrömung in den Trichter 72 entlang des Halses 70 in den Sammelbehälter hi- nein, da der Wasserdampf im Bereich 60 an der kalten Wand des Sammelbehälters der im Verdampfer 2 angeordnet ist, kondensiert. Die sich daraus ergebende Strömung in die Ga-s- falle hinein dient einerseits dazu, auch Fremdgase mit in den Sammelbehälter zu tragen, und dient gleichzeitig dazu, in dem Sammelbehälter Wasser anzusammeln, das dann durch die Druckerzeugniseinrichtung 1 in Form einer Heizspirale erhitzt werden kann, um den Dampfausstoß zu bewirken. Vorzugsweise ist auch an der Trichteröffnung eine Laminarisie- rungseinrichtung 73, wie beispielsweise in Form einer bie- nenwabenförmigen Struktur angeordnet, um die Effizienz der Gasfalle zu verbessern. Besonders günstig ist die bevorzugte Ausführungsform des Anordnens einer Wand des Sammelbehälters 10 in dem Verdampfer, bzw. allgemein gesagt, an einer kalten Stelle des Systems implementierbar, wenn die Wärmepumpe so ausgebildet ist, dass der Verflüssiger oberhalb des Verdampfers angeordnet ist. In diese Implementierung reicht der Hals 70 durch den Verflüssiger nach unten hindurch bis in den Verdampfer, um eine kalte Kondensationswand zu schaffen, die einerseits zu einem dauernden Gasstrom in die Gasfalle führt und die andererseits immer dafür sorgt, dass Wasser in der Gasfalle vorhanden ist, das erhitzt werden kann, um den Druck in dem Sammelbehälter zu vergrößern, derart, dass zu bestimmten Ereignissen ein Fremdgasausstoß stattfinden kann.
Obgleich vorstehend beschrieben worden ist, dass die Gravitationswirkung das Eintreten des mit Fremdgasen angereicherten Wasserdampfs im „Einzugsbereich" der Gasfalle, wie beispielsweise im Bereich 60 von Fig. 6a unterstützt, ist die Gravitationswirkung hierzu nicht unbedingt erforderlich. Bereits das „Anbieten" eines kalten Bereichs, wie beispielsweise der Wand des Sammelbehälters 10 führt dazu, dass ein Kondensations-Gasstrom von außerhalb der Gasfalle in das Innere der Gasfalle stattfindet, unabhängig davon, ob dieser Gasstrom durch die Gravitationswirkung unterstützt wird oder nicht.
Der kalte Bereich der Gasfalle, der vorzugsweise dadurch erhalten wird, dass zumindest ein Teil der Gasfalle, und insbesondere zumindest ein Teil des Sammelbehälters 10 der Gasfalle in dem Verdampfer der Wärmepumpe angeordnet ist, kann allgemein gesagt auch durch aktive Kühlung eines Bereichs der Gasfalle erreicht werden, oder auch dadurch, dass der Bereich der Gasfalle, der der „kalte" Bereich sein soll, z. B. außerhalb der Wärmepumpe angeordnet ist. Wenn die Wärmepumpe beispielsweise in einem Keller steht, der eine Innentemperatur von vielleicht 10 Grad oder 15 Grad hat, und wenn das Temperaturniveau im Verflüssiger bei vielleicht 50 Grad liegt, wird diese Temperaturdifferenz für einen vernünftigen Gasstrom bereits ausreichend sein, und der kalte Bereich der Gasfalle muss nicht unbedingt direkt im Verdampfer der Wärmepumpe, wo noch niedrigere Tem- peraturen als im Keller herrschen, angeordnet sein. Allgemein gesagt ist es ausreichend, dass die Gasfalle einen Bereich hat, der bewirkt, dass in die Gasfalle hinein eine Gasströmung stattfindet, so dass Fremdgase zusammen mit Wasserdampf in die Gasfalle hineintransportiert werden.
An dem kalten Bereich der Gasfalle findet dann eine Kondensierung des Wasserdampfes statt, während die Fremdgase nicht kondensieren und daher übrig bleiben. Dies führt zu einer Konzentrationserhöhung an Fremdgasen in dem Sammelbe- hälter der Gasfalle, die im nächsten Ausstoß-Zyklus abgebaut wird.
Je mehr sich die Konzentration der Fremdgase in dem Sammelbehälter 10 der Gasfalle erhöht, um so schwieriger wird es für den Gasstrom von der Einlassöffnung in den Sammelbehälter der Gasfalle hinein Fremdgase einzubringen, da für die Fremdgase aufgrund der Konzentrationserhöhung im Sammelbehälter eine Diffusionsströmung existiert, die der Strömung des Wasserdampfes mit Fremdgasen in den Sammelbehälter 10 hinein entgegenwirkt.
Um einem Stillstand des Einbringens von Fremdgasen in den Sammelbehälter 10 aufgrund dieser gegenläufigen Strömung aufgrund der erhöhten Konzentration von Fremdgasen in dem Sammelbehälter entgegenzuwirken, wird ein Ausstoßmodus aktiviert. Dazu wird das in dem Sammelbehälter durch Kondensation von Wasserdampf erzeugte flüssige Wasser verdampft. Dadurch erhöht sich der Druck in dem Sammelbehälter 10 so stark, dass der Inhalt des Sammelbehälters, der aus ver- dampftem Wasserdampf und insbesondere den Fremdgasen besteht, zur Atmosphäre über die Auslassöffnung ausgestoßen wird, wie es durch den Pfeil in Fig. 6b dargestellt ist. Der Ausstoßmodus dauert kürzer als der Sammelmodus und der Sammelmodus, in dem also eine Strömung in den Sammelbehälter 10 hinein stattfindet und Wasserdampf kondensiert, dauert vorzugsweise dreimal so lange wie der Ausstoßmodus, in dem Wasser in dem Sammelbehälter verdampft wird, um den Druck in dem Sammelbehälter so stark zu erhöhen, dass ein Ausstoß in die Atmosphäre über die Auslassöffnung stattfinden kann. Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen dauert der Sammelmodus sogar mehr als lOmal so lange wie der Ausstoßmodus. Beispielsweise dauert ein Sammelmodus beispielsweise eine Minute oder länger und der Ausstoßmodus dauert dann lediglich 6 Sekunden oder noch kürzer.
Obgleich vorstehend darauf hingewiesen worden ist, dass die Dichtlippe 59, die allgemein als Einrichtung zum Trennen der Bereiche fungiert, die Effizienz der Gasfalle erhöht, sei darauf hingewiesen, dass für eine grundsätzliche Funktionalität der Gasfalle diese Dichtlippe 59 nicht unbedingt erforderlich ist. So wird aufgrund des kalten Bereichs der Gasfalle unabhängig davon, ob im unteren Bereich 60 bereits eine Anreicherung an Fremdgasen stattgefunden hat, immer eine Strömung in die Gasfalle hinein stattfinden, wo dann, in dem kalten Bereich der Gasfalle die Kondensation des Wasserdampfs stattfindet, wonach die Fremdgase übrig blei- ben. Damit wird bereits durch diesen Effekt eine Konzentrationserhöhung an Fremdgasen im Sammelbehälter 10 erreicht, wobei diese Fremdgase dann im nächsten Ausstoßmodus ausgestoßen, also aus dem gesamten System entfernt werden.
Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Prog- rammcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System (2) , das ein zweites anderes Gas aufweist, mit folgenden Merkmalen:
einem Sammelbehälter (10) zum Sammeln des ersten Gases, wobei der Sammelbehälter (10) folgende Merkmale aufweist:
eine veränderbare Einlassöffnung (5) zum Einlassen des ersten Gases in den Sammelbehälter (10) , wobei die Einlassöffnung in Kommunikation mit dem System bringbar ist;
eine veränderbare Auslassöffnung (4) zum Auslassen des ersten Gases aus dem Sammelbehälter (10), wobei die veränderbare Auslassöffnung nicht in Kommunikation mit dem System ist; und
einer Einrichtung (1) zum Erzeugen eines Drucks in dem Sammelbehälter (10), der größer als ein Druck einer Atmosphäre außerhalb der veränderbaren Auslassöffnung ist,
wobei die Einlassöffnung (5) und die Auslassöffnung (4) derart ausgebildet sind, dass in einem Ausstoßmodus bei einem Druck in dem Sammelbehälter (10), der größer als ein Druck in der Atmosphäre ist, die Einlassöffnung (5) einen höheren Fluidwiderstand als die Auslassöffnung (4) hat, so dass das zweite Gas aus dem Sammelbehälter (10) über die Auslassöffnung (4) ausgebbar ist, und dass in einem Sammelmodus die Auslass- Öffnung (4) einen höheren Fluidwiderstand als die Einlassöffnung (5) hat.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung (1) zum Erhöhen einen Heizer (1) aufweist, der ausgebildet ist, um eine Flüssigkeit (3) zu verdampfen, die in gasförmigem Zustand das zweite Gas darstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das zweite Gas Wasserdampf ist, und das erste Gas ein zu Wasserdampf unterschiedliches Gas ist, wie beispielsweise Luft, O2, N2, CO2, und wobei die Flüssigkeit Wasser ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einlassöffnung (5) eine Einwegventilein- richtung ist, die ausgebildet ist, um Gas von dem System in den Sammelbehälter (10) mit einem Fluidwider- stand zu laden, der kleiner ist als ein Fluidwider- stand, den Gas überwinden muss, um von dem Sammelbehälter (10) in das System zu gelangen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einlassöffnung (5) eine Klappe oder ein Rückschlagventil aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auslassöffnung (4) ein normalerweiser geschlossenes Überdruckventil ist, das ausgebildet ist, um selbsttätig zu öffnen, wenn ein Innendruck des Sammelbehälter (10) größer als ein Druck außerhalb des Systems ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Arbeitsdruck in dem System kleiner als ein
Druck außerhalb des Systems ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Arbeitsdruck des Systems kleiner als 1/50 eines Drucks außerhalb des Systems ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sammelbehälter (10) so dimensioniert ist, dass er eine Menge an Flüssigkeit aufnehmen kann, und dass ein Verdampfen der Menge an Flüssigkeit ausreichend ist, um den Druck in dem Sammelbehälter (10) auf einen Druck zu erhöhen, der größer als ein Druck au- ßerhalb der Auslassöffnung ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (1) zum Erhöhen ausgebildet ist, um periodisch oder zu bestimmten Ereignissen au- tomatisch den Druck zu erzeugen und nach einer Zeitdauer oder einem weiteren Ereignis eine Druckerhöhung wieder zu beenden.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einlassöffnung (5) oder die Auslassöffnung
(4) passive Ventile aufweisen, die ausgebildet sind, um abhängig von an ihnen anliegenden Druckunterschieden geöffnet oder geschlossen zu werden.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sammelbehälter angeordnet oder ausgebildet ist, derart, dass der Sammelbehälter einen Bereich aufweist, dessen Betriebstemperatur niedriger als eine Betriebstemperatur an der Stelle des Systems ist, mit der die Einlassöffnung des Sammelbehälters in Kommunikation bringbar ist.
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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Temperatur an der Stelle in dem Sammelbehälter derart niedrig ist, dass das erste Gas, wenn es in die Nähe der Stelle kommt, kondensiert, während das erste Gas in dem System außerhalb des Sammelbehälters bei einer Temperatur vorhanden ist, die derart hoch ist, dass das erste Gas weniger als in dem Sammelbehälter (10) oder nicht kondensiert.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die einen Einlassbereich (72) aufweist, der über einen Hals (70) mit dem Sammelbehälter (10) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der der Einlassbereich trichterförmig ist, derart, dass sich der Einlassbereich zu dem Hals hin verjüngt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der auf dem Einlassbereich ein Laminarisierungsmaterial
(73) angeordnet ist, um eine Gasströmung in den Hals (70) derart zu beeinflussen, dass sie nach einem Austritt aus dem Laminarisierungsmaterial laminarer ist als vor einem Eintritt in das Laminarisierungsmateri- al.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der der Einlassbereich (72) in einem Verflüssiger einer Wärmepumpe angeordnet ist, während mindestens ein Teil des Sammelbehälters (10) in einem Verdampfer eine Wärmepumpe angeordnet ist.
18. System zum Verdampfen mit folgenden Merkmalen:
einer Verdampferhülle, die ausgebildet ist, um in dem System einen Druck zu halten, der kleiner ist als ein Druck außerhalb des Systems;
einer Vorrichtung zum Entfernen nach einem der Ansprü- che 1 bis 17,
wobei die Einlassöffnung (5) des Sammelbehälters -(10) derart angeordnet ist, dass die Einlassöffnung (5) mit einem Verdampferbereich innerhalb der Verdampferhülle kommuniziert.
19. System zum Verdampfen nach Anspruch 18, bei dem die Verdampferhülle ferner ausgebildet ist, um eine zu verdampfende Arbeitsflüssigkeit zu erhalten, und wobei die Einlassöffnung (5) des Sammelbehälters (2) ausgebildet ist, so dass sie in einem Betrieb des Systems zum Verdampfen auf einer Höhe eines Pegels der Flüs- sigkeit ist, so dass das erste Gas auf gravitatorische Weise durch die Einlaßöffnung (5) in den Sammelbehälter (10) bringbar ist.
20. System zum Verdampfen nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der Sammelbehälter (10) in der Arbeitsflüssigkeit angeordnet ist.
21. System zum Verdampfen nach einem der Ansprüche 18 bis
20, bei dem der Sammelbehälter (10) eine Arbeitsflüs- sigkeit aufweist, die erhitzbar ist, um das zweite Gas in dem Sammelbehälter zu erzeugen, und bei der die Arbeitsflüssigkeit dieselbe Flüssigkeit ist, die in dem Sammelbehälter (10) vorhanden ist.
22. System zum Verdampfen nach einem der Ansprüche 18 bis
21, bei der die Arbeitsflüssigkeit Wasser ist.
23. Wärmepumpe mit folgenden Merkmalen:
einem Verdampfer (2) mit einem System zum Verdampfen nach einem der Ansprüche 18 bis 22;
einem Kompressor (30), der mit dem Verdampfer (2) gekoppelt ist, um einen durch den Verdampfer (2) erzeug- ten Dampf zu komprimieren; und
einem Verflüssiger (33) , der mit dem Kompressor (30) gekoppelt ist, um einen komprimierten Dampf zu erhalten.
24. Verflüssiger mit folgenden Merkmalen: einem Verflüssigerbereich, in dem ein erstes Gas und als zweites Gas zu verflüssigendes gasförmiges Ar- beitsfluid vorhanden ist, und
einer Vorrichtung zum Entfernen des ersten Gases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.
25. Verflüssiger nach Anspruch 24,
der für eine Wärmepumpe ausgebildet ist,
bei dem der Verflüssigerbereich einen Gas- Zuführbereich (61) und einen Fremdgas- ansammlungsbereich (60) aufweist, wobei der Gaszufüh- rungsbereich (61) und der Fremdgasansammlungsbereich (60) über eine Trennungseinrichtung (59) getrennt ist, derart, dass eine höhere Fremdgasansammlung in dem Fremdgasansammlungsbereich (60) als in dem Gaszuführungsbereich (61) auftritt, und
bei der die Vorrichtung zum Entfernen des ersten Gases bezüglich des Fremdgasansammlungsbereichs angeordnet ist, derart, dass Fremdgas in einen Sammelbehälter (10) der Vorrichtung eintreten kann.
26. Vorrichtung gemäß Anspruch 24 oder 25, bei der ein La- - minarisierer (55) und/oder ein Turbülenzgenerator (58) angeordnet ist.
27. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26, bei der der Verflüssiger einen Verflüssigerablauf (57) aufweist, über den ein Verflüssigerwasser abläuft, das zum Zwecke der Verflüssigung mit einem Wasserdampf in dem Zuführraum (61) in Berührung bringbar ist.
28. Verflüssiger gemäß einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem in Aufstellrichtung unterhalb des Verflüssigers ein Verdampfer angeordnet ist, und bei dem ein Zufuhr- bereich der Vorrichtung zum Entfernen eines Fremdgases in dem Verflüssiger angeordnet ist, und zumindest ein Bereich des Sammelbehälters in dem Verdampfer oder außerhalb einer Wärmepumpe angeordnet ist, um thermisch mit der Umgebung der Wärmepumpe stärker zu kommunizieren als mit dem Verdampfer oder dem Verflüssiger.
29. Verfahren zum Entfernen eines ersten Gases aus einem System, das ein zweites anderes Gas aufweist, mit fol- genden Merkmalen:
in einem Sammelmodus, Sammeln des ersten Gases;
in einem Ausstoßmodus, Ausstoßen des ersten Gases aus dem Sammelbehälter in eine Atmosphäre außerhalb des Systems; und
ansprechend auf eine Ereignis (41), Erhöhen (42) des Drucks in dem Sammelbehälter (10) durch Einbringen von zweitem Gas in den Sammelbehälter;
wobei in dem Sammelmodus (40) die Einlassöffnung einen niedrigeren Fluidwiderstand als die Auslassöffnung aufweist, und
wobei in dem Ausstoßmodus (44) die Einlassöffnung einen höheren Fluidwiderstand als die Auslassöffnung aufweist .
30. Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 29, wenn das Verfahren auf einem Computer abläuft.
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